技术领域
本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种高阻尼合金。
背景技术：
现代工业的发展日新月异，各类机械的数量和种类都朝着大功率和高速方向发展。但是机械在运行过程中产生的振动和噪音问题越来越突出，并引起了相关领域的广泛关注。振动和噪音不仅可以降低设备的使用寿命，还会对生态环境进行噪声污染，严重损害人民的身心健康。在交通，能源，通讯和电力等领域，控制振动和减少噪音已经成为亟待解决的工程问题。机械噪音的治理不仅是劳动保护和环境保护工作中的紧迫任务，也是提高机械产品质量的重要解决方案。
传统的隔声和吸声等解决方案，增加装备的空间和重量。减振降噪的最新发展趋势在源头处入手。将产生振动和噪音的部件用能够吸收振动并将振动的能量转换为热能的材料制成，就可以将机械振动控制在刚产生之后，达到减振降噪的效果。近年来发展迅速的高阻尼合金就是这类能吸收振动能量的材料。常见的高阻尼合金按照分类有铁基的高阻尼合金，代表类型为Fe-Cr-Al体系，Fe-Mn体系以及Fe-Si-Al体系等；铝基高阻尼合金，代表类型为Al-Zn体系，Al-Mg体系和Al-Si体系等；锰基高阻尼合金，代表体系为Mn-Cu,Mn-Fe和Mn-Ni等体系。其中，强度最高，适合作为承力载荷构件的是铁基高阻尼合金。建筑在环境恶略海洋中石油平台，会经受多种能够引起平台振动和破坏的载荷，例如波浪，风力和冰载。为了降低平台动载，提高平台寿命和可靠性。平台上的机械设备在运转时会对平台产生冲击和振动,降低了平台的可靠性。将铁基高阻尼合金应用于海洋平台建设是非常有实际前途的一种方法.不仅可以降低波浪，风力和冰载造成的振动，提高海洋平台工作稳定性，也可以将高阻尼合金应用于平台上的装备部件，用于设备抗振性能的提高。可以预计，随着我国工业化程度的进一步提高，以及对减振降噪要求的增长，铁基高阻尼合金应用于海洋平台建设会取得巨大的社会和经济效益。
铁基高阻尼合金由于具有高强度，减振性能优越，价格低廉的特点在多种减振合金系列中独占鳌头.但是铁基高阻尼合金中Fe-Cr-Al和Fe-Si-Al体系，依靠铁磁畴来产生阻尼效果，在退火态下使用，材料的力学性能只有软钢的水平，屈服强度只有250MPa，远远不能应用于海洋平台的结构件。Fe-Mn体系的高阻尼合金依靠淬火后产生的马氏体界面移动产生阻尼效果，进行有效的减振降噪，力学性能达到了低碳钢的水平，但是耐腐蚀性能太差。在海洋的高腐蚀环境下很容易产生电化学腐蚀从而降低海洋平台的安全性和平台使用寿命。因此，开发一种用于Fe-Mn合金冶炼时的添加剂，该添加剂的作用除了能使产品具有现有合金的力学性能和阻尼性能外，还可以使得Fe-Mn合金具有优秀的抗腐蚀性能，可以广泛应用于海洋环境和其它极端环境下。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有高耐蚀的变形Fe-Mn基高阻尼合金及其使用方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于Fe-Mn高阻尼合金冶炼时的添加剂，按照重量百分数，由如下组分组成：Al: 2-6%, Zn: 1-3%, Cr: 1-2%, Hf: 0.2-0.8%, Ce: 2-4%, Gd: 1-4%, Sn: 1-3%，余量为铁。
在冶炼Fe-Mn合金时，Fe-Mn高阻尼合金为当前国际上通用的成分，即17wt%Mn，83wt%Fe。
上述添加剂的使用方法，包括如下步骤：将Fe-Mn高阻尼合金在1720-1760℃，配备冰晶石坩埚的真空感应熔炼炉氩气保护下熔化后，添加合金重量比为6-8%的添加剂，并利用电磁搅拌均匀化10分钟；然后进行水玻璃模或者水冷铁模铸造，铸件冷却到室温后，脱模并清理铸表面。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
（1）采用该添加剂改性Fe-Mn高阻尼合金，在保证现有变形用高阻尼Fe-Mn基合金阻尼性能和力学性能的基础上，将合金的耐腐性性能提高了50倍以上。在模拟的海水腐蚀的实验中，腐蚀速度降低到了普通高阻尼合金的2%一下。预期用于海洋石油平台建设中，相比普通的Fe-Mn高阻尼铁基合金，使用寿命提高至少10倍以上。
（2）该变形合金冶炼加工方法简单，生产成本比较低。产品拥有令人满意的机械性能和阻尼性能，便于工业化大规模生产和实际应用。
（3）本发明可用于制造在使用温度为300℃以下，应变振幅低于10×10-3的结构件并具有极其显著的减振和抗腐蚀效果。
（4）淬火获得最终性能：屈服强度为360-390MPa，抗拉强度为720-760MPa，延伸率为38-42%，SDC为32-38%。
具体实施方式
实施例1
一种用于Fe-Mn高阻尼合金冶炼时的添加剂，按照重量配比，该添加剂的成分为：Al: 3.0%, Zn: 1.5%, Cr: 1.4%, Hf: 0.6%, Ce: 2.5%, Gd: 1.4%, Sn: 1.2%，余量为铁。在冶炼Fe-Mn合金时，采用原料成分为当前国际上通用的成分，即17wt%Mn，83wt%Fe。如上成分的合金在1760℃在配备冰晶石坩埚的真空感应熔炼炉氩气保护下熔化后，添加原料重量比为6.2wt%的添加剂，并利用电磁搅拌均匀化10分钟。然后进行水玻璃模或者水冷铁模铸造。铸件冷却到室温后，脱模并清理铸表面。热处理工艺为：真空环境下1200℃均匀化处理24小时，然后900℃水淬。淬火获得最终性能：屈服强度为365MPa，抗拉强度为726MPa，延伸率为39%，SDC为34%。在海洋环境下，采用本添加剂熔炼的Fe-Mn合金比传统Fe-Mn合金耐腐性提高了54倍。
实施例2
一种用于Fe-Mn高阻尼合金冶炼时的添加剂，按照重量配比，该添加剂的成分为：Al: 4.2%, Zn: 2.8%, Cr: 1.9%, Hf: 0.7%, Ce: 3.2%, Gd: 3.6%, Sn: 2.1%，余量为铁。在冶炼Fe-Mn合金时，采用原料成分为当前国际上通用的成分，即17wt%Mn，83wt%Fe。如上成分的合金在1760℃在配备冰晶石坩埚的真空感应熔炼炉氩气保护下熔化后，添加原料重量比为7.1wt%的添加剂，并利用电磁搅拌均匀化10分钟。然后进行水玻璃模或者水冷铁模铸造。铸件冷却到室温后，脱模并清理铸表面。热处理工艺为：真空环境下1200℃均匀化处理24小时，然后900℃水淬。淬火获得最终性能：屈服强度为360-390MPa，抗拉强度为752MPa，延伸率为38%，SDC为36%。在海洋环境下，采用本添加剂熔炼的Fe-Mn合金比传统Fe-Mn合金耐腐性提高了52倍。
实施例3
一种用于Fe-Mn高阻尼合金冶炼时的添加剂，按照重量配比，该添加剂的成分为：Al: 3.5%, Zn: 2.6%, Cr: 1.2%, Hf: 0.4%, Ce: 2.6%, Gd: 2.4%, Sn: 2.4%，余量为铁。在冶炼Fe-Mn合金时，采用原料成分为当前国际上通用的成分，即17wt%Mn，83wt%Fe。如上成分的合金在1760℃在配备冰晶石坩埚的真空感应熔炼炉氩气保护下熔化后，添加原料重量比为7.6wt%的添加剂，并利用电磁搅拌均匀化10分钟。然后进行水玻璃模或者水冷铁模铸造。铸件冷却到室温后，脱模并清理铸表面。热处理工艺为：真空环境下1200℃均匀化处理24小时，然后900℃水淬。淬火获得最终性能：屈服强度为372MPa，抗拉强度为759MPa，延伸率为41%，SDC为33%。在海洋环境下，采用本添加剂熔炼的Fe-Mn合金比传统Fe-Mn合金耐腐性提高了56倍。