专利名称：一种铸造Fe-Cr-Mo高阻尼合金及其制备方法
技术领域：
本发明涉及铸造Fe-Cr-M0高阻尼合金的力学性能、阻尼性能、铸造性能的改善技术及合金制备技术，更准确说，涉及合金化、微合金化等技术手段改善合金的力学性能、阻尼性能及合金的铸造性能，所说的合金及其铸件力学性能达到Fe-16Cr-2. 5Mo三元变形高阻尼合金的水平，且具有更优良的阻尼性能。技术背景
现代科技的发展促进机械设备功率及运转速度的快速提高，由此引发的振动和噪声污染，已经与大气污染、水污染一起被视为当今世界的三大公害。在工业生产方面，振动和噪声严重影响产品的质量、仪器仪表的精度以及机械设备的使用寿命。从人本角度，振动和噪声污染，不但破坏人类的生存环境，还严重危害人类的身心健康。因此，减振降噪，改善人机 工作环境，成为当今科研工作者的重要研究课题。常规的减振降噪措施如采用增加质量提高刚度，改进设计避免共振，增设阻尼减振器设备等不符合装备小型化、轻量化的发展趋势，并且无法满足新型装备对振动及噪声的控制要求。采用具有减振降噪功能的阻尼合金制备振动部件能从振动根源直接降低设备的振动和噪声水平，是控制振动和噪声最直接最根本的措施。Fe-Cr-Mo系高阻尼合金由于同时具有良好的阻尼性能和力学性能，在国内外已获得研究和应用。目前关于Fe-Cr-Mo系高阻尼合金的研究主要集中在变形合金上，未见关于铸造Fe-Cr-Mo系高阻尼合金的研究及相关报道。而机械设备的振动发声部件，很大一部分采用铸造方法成形，此类部件同样存在减振降噪的需求。因此，研发铸造Fe-Cr-Mo系高阻尼合金，用于铸造成形部件的生产，是减振降噪技术的迫切需求，也是阻尼合金研发的重要发展方向。Fe-Cr-Mo系高阻尼合金微结构为单一的铁素体相，铁素体本质晶粒度大，凝固组织易产生粗大晶粒影响合金的力学性能，变形合金在塑性加工过程中使晶粒细化，提高了合金的强韧性，而铸造合金没有形变过程，无法改变凝固组织。并且铸造合金在热处理过程中不发生相变，很难通过热处理调整合金的性能。另外，此类合金的铸造性能较差，具体表现为液态金属流动性较差，充型能力不好，易于卷气、缩松。Fe-Cr-Mo三元合金铸造合金试样的阻尼性能与变形合金试样的阻尼性能相当，但力学性能比变形合金试样低10%，难以达到结构件对力学性能的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种同时具有良好的阻尼性能、力学性能、成形性能的铸造Fe-Cr-Mo高阻尼合金及其制备方法。本发明的目的是通过下述技术方案实现的
一种铸造Fe-Cr-Mo高阻尼合金，其特征在于该合金含有15 17%Cr、2 3%Mo、(Tl%Mn、0 l%S1、l 2%N1、0. Γ . 5%Cu、0.1 1%Α1、0 0· 5%Β、0 0· 5%ν、0 1%ΝΙκ(Γ % 、(Γ0· 1%C,余量为Fe，上述百分比为质量百分比。一种铸造Fe-Cr-Mo高阻尼合金的制备方法，其特征在于包括下述工艺步骤1、合金采用真空感应炉熔炼，首先将70 82%Fe、15 17%Cr、2 3%Μο、(Γ 1%S1、I 2%N1、O.1 1%AL、(T0. 5%B、(T0. 5%V、(Tl%Nb、(T0. 1%C加入坩埚内，炉料在坩埚中尽量保证紧密，炉料熔化前先抽真空，使炉内真空度维持在较高水平，金属液化清后，开始精炼，精炼温度1600°C 1650°C，采用二次精炼进一步提高金属液纯净度，出炉前再加入易烧损元素(Γ %Μη、0. Γ . 5%Cu和(Tl%Ti，带电浇注，浇注温度1550°C。合金热处理工艺为均匀化退火，退火工艺为1000°C保温Ih后炉冷；上述百分比为质量百分比。本发明以Fe、Cr、Mo三种元素为铸造合金的基础成分，通过添加合金元素、微合金元素改善合金的铸造性能、力学性能、阻尼性能。Fe-Cr-Mo系高阻尼合金属于铁磁型阻尼合金，起阻尼作用的主要是合金中的铁素体相，杂质元素、第二相等都会严重损害合金的阻尼性能。因此从阻尼性能角度设计，合金基体应为单一铁素体，但单一铁素体相存在铸造性能差，铸造合金力学性能无法通过热处理改善等问题。本发明为了使铸造合金同时满足高阻尼性能、力学性能及良好的成形性，采取以下措施 1、提高合金纯净度，减小损害合金阻尼性能和塑韧性的C、N、O等杂质元素；
2、添加适量改善合金铸造性能的Mn、Si等元素以改良合金的铸造性能；
3、添加适量改善合金微结构，如控制晶粒尺寸的N1、T1、Nb等元素以提高合金的力学性能和阻尼性能；添加改善合金铁磁性能的Cu等元素以提高合金的阻尼性能。4、通过优化热处理工艺，控制升、降温过程，消除铸造应力，并避免热处理过程中脆性相的产生。有益效果
1、本发明所述合金属于一种新型铸造阻尼合金，弥补了Fe-Cr-Mo系阻尼合金在铸造成形领域的空白；
2、本发明所述合金的铸造性能明显优于Fe-Cr-Mo三元铸造合金，通过对铸造Fe-Cr-Mo高阻尼合金样品外观及微结构观察，Fe-Cr-Mo三元铸造合金存在的卷气、缩孔、缩松等铸造缺陷得到明显改善；
3、本发明所述合金的力学性能和阻尼性能均不低于Fe-16Cr-2.5Mo三元变形高阻尼合金；
4、本发明所述合金能满足常规结构件对力学性能的要求，且阻尼性能明显优于常规金属材料，适用于减振降噪方面有迫切要求的铸造成形部件的生产制造。本发明合金的内耗GT1在TA-Q800型动态机械分析仪(DMA)上测试，采用双悬臂振动模式，振动频率1Hz，测试环境温度25°C，力学性能在电子万能试验机上测试。测试结果为合金的内耗值Q4达到45X 10_3以上，抗拉强度达到460MPa，延伸率在20%以上。
图1为Fe-Cr-Mo三元变形合金、Fe-Cr-Mo三元铸造合金以及本发明铸造Fe-Cr-Mo阻尼合金的阻尼-应变振幅曲线。图2为Fe-Cr-Mo三元变形合金、Fe-Cr-Mo三元铸造合金以及本发明铸造Fe-Cr-Mo阻尼合金的抗拉强度。
具体实施例方式 实施例一
一种铸造Fe-Cr-Mo高阻尼合金，其成分为以质量百分比计15-17% Cr、2_3%Mo、O.1-1%Μη、0· l_l%Si，余量为 Fe。实施例二
一种铸造Fe-Cr-Mo高阻尼合金，其成分为以质量百分比计15-17% Cr、2_3%Mo、
O.1-1%Μη、0· l-l%S1、0. 1-1. 5%Cu、0. l_l%Ae，余量为 Fe。实施例三
一种铸造Fe-Cr-Mo高阻尼合金，其特征在于该合金成分，以质量百分比计Cr含量为15. 79%, Mo含量为2. 30%, Mn含量为O. 51%, Si含量为O. 87%, Ni含量为1. 54%, Cu含量为 O.54%，C含量为O. 06%，Fe余量。合金的抗拉强度可达到430MPa，阻尼峰值可达到54X 10'实施例四
一种铸造Fe-Cr-Mo高阻尼合金，其具体成分为以质量百分比计Cr含量为16. 23%, Mo含量为2. 67%, Mn含量为O. 58%, Si含量为O. 79%, Ni含量为1. 22%, Cu含量为O. 26%, Nb含量为O. 44%，C含量为O. 07%, Fe余量。合金的抗拉强度可达到460MPa，阻尼峰值可达到51 X IO^30
权利要求
1.一种铸造Fe-Cr-Mo高阻尼合金，其特征在于该合金含有15 17%Cr、2 3%Mo、0 l%Mn、(Tl%S1、l 2%N1、0.1 1. 5%Cu、0.1 1%A1、0 0. 5%B、0 0. 5%V、0 l%Nb、(Tl%T1、(TO. 1%C，余量为Fe，上述百分比为质量百分比。
2.根据权利要求1所述的一种铸造Fe-Cr-Mo高阻尼合金，其特征在于成分为以质量百分比计含有 15-17% Cr、2-3%Mo、0. l_l%Mn、0. l_l%Si，余量为 Fe。
3.根据权利要求1所述的一种铸造Fe-Cr-Mo高阻尼合金，其特征在于成分为以质量百分比计含有 15-17% Cr、2-3%Mo、0. l_l%Mn、0. l_l%S1、0. 1-1. 5%Cu、0. l_l%Ae，余量为 Fe。
4.根据权利要求1所述的一种铸造Fe-Cr-Mo高阻尼合金，其特征在于成分为以质量百分比计含有Cr含量为15. 79%, Mo含量为2. 30%, Mn含量为0. 51%, Si含量为0. 87%, Ni含量为1. 54%，Cu含量为0. 54%，C含量为0. 06%, Fe余量；合金的抗拉强度可达到430MPa，阻尼峰值可达到54X10'
5.根据权利要求1所述的一种铸造Fe-Cr-Mo高阻尼合金，其特征在于其具体成分为以质量百分比计Cr含量为16. 23%, Mo含量为2. 67%, Mn含量为0. 58%, Si含量为0. 79%,Ni含量为1. 22%，Cu含量为0. 26%，Nb含量为0. 44%，C含量为0. 07%, Fe余量；合金的抗拉强度可达到460MPa，阻尼峰值可达到51 X 10'
6.根据权利要求1所述的一种铸造Fe-Cr-Mo高阻尼合金的制备方法，其特征在于包括下述工艺步骤 合金采用真空感应炉熔炼，首先将70 82%Fe、15 17%Cr、2 3%Mo、(Tl%S1、I 2%N1、，0.1 l%Ae、(T0. 5%B、(T0. 5%V、(Tl%Nb、(T0. 1%C加入坩埚内，炉料在坩埚中尽量保证紧密，炉料熔化前先抽真空，使炉内真空度维持在较高水平，金属液化清后，开始精炼，精炼温度1600°C 1650°C，采用二次精炼进一步提高金属液纯净度，出炉前再加入易烧损元素(Tl%Mn、0. r1. 5%Cu和(Tl%Ti，带电浇注，浇注温度1550°C ;合金热处理工艺为均匀化退火，退火工艺为1000°C保温Ih后炉冷；上述百分比为质量百分比。
全文摘要
一种铸造Fe-Cr-Mo高阻尼合金及其制备方法，该合金含有15~17%Cr、2~3%Mo、0~1%Mn、0~1%Si、1~2%Ni、0.1~1.5%Cu、0.1~1%Al、0~0.5%B、0~0.5%V、0~1%Nb、0~1%Ti、0~0.1%C，余量为Fe，上述百分比为质量百分比。本发明合金的力学性能和阻尼性能优于已知Fe-Cr-Mo系变形阻尼合金，可广泛应用于存在振动和噪声问题的机电产品，特别是机械设备的传动、振动和冲击件，可显著提高机械设备的减振降噪能力。
文档编号C22C38/44GK103014531SQ201210582860
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者于波, 高鹏, 王景成, 王勇, 苗治全, 齐笑冰, 赵芳欣, 刘世昌, 杨全占, 石坚 申请人:沈阳铸造研究所