[发明专利]一种Fe-Mn系高强度高阻尼合金的制备方法

说明书

本发明提供一种Fe‑Mn系高强度高阻尼合金的制备方法，属于阻尼材料领域。本发明提供的Fe‑Mn系高强度高阻尼合金包括以下质量百分含量的元素组分：C 0～0.1％，Mn 15～30％，Nb 0.1～1％，余量为Fe。通过冶炼、凝固铸造、热加工(锻/轧)、退火等步骤后，可制得抗拉强度≥700MPa、0.1％振幅下对数衰减系数(δ)≥0.12的高强度高阻尼性能；热轧合金板材再经过酸洗、冷轧和退火后，可制得抗拉强度≥900MPa、0.1％振幅下对数衰减系数(δ)≥0.09高强度高阻尼性能。

技术领域

本发明涉及阻尼合金领域，特别是指一种Fe-Mn系高强度高阻尼合金及其制备方法。与现有的阻尼合金相比，用该工艺方法制备Fe-Mn合金的阻尼性能和力学性能更好。

背景技术

噪声污染作为日趋突出的生态问题被民众和社会日趋重视，因此可有效减少振动和噪音的高强阻尼材料愈发受到关注，并具有广阔的应用前景。Fe-Mn合金具有高强度、高阻尼性能且生产成本较低，在目前常用的阻尼合金材料中具有显著的优势。

现有的研究表明，Fe-Mn合金中阻尼性能和力学性能彼此相互制约。例如发明专利ZL201410143007.9公开了一种提高高强度Fe-Mn基阻尼合金阻尼性能的方法。该方法先将Fe-Mn基合金固溶处理，然后再时效处理，最后室温变形，但是该方法制备的Fe-Mn阻尼合金力学性能较低，其中屈服强度只有300MPa。发明专利CN201610629730.7公开了一种含1％(wt)Nb元素Fe-Mn阻尼合金及其制备方法。该方法虽然使用热轧工艺，但是长时间固溶处理工艺恶化合金的力学性能，最大抗拉强度只有670MPa。该合金在变温区的阻尼损耗因子虽然较高，但是Nb溶质元素易偏析在晶界和层错等缺陷处，对不全位错移动产生钉扎，恶化阻尼性能，使得常温条件下阻尼性能不突出，限制了阻尼合金的推广使用。发明专利CN201710858255.5公开了一种宽变振幅高阻尼的铁基复合合金及其制备方法。该方法提供的铁基复合合金的表面是一层铁素体，芯部是奥氏体和ε马氏体。该方法制备的合金在宽应变振幅下具有良好的阻尼性能，但是该合金大量的铁素体使得材料力学性能较差，且该方法无变形工艺，只适合单独零件加工，无法与当今金属材料主流的轧制变形工艺相结合。因此，亟需一种制备Fe-Mn系高强度高阻尼材料的工艺方法。

发明内容

为了克服现有方法制备的Fe-Mn系阻尼合金强度不足的问题，本发明提供了Fe-Mn系高强度高阻尼合金及其制备方法。该方法通过钢的冶炼与凝固、铸锭开坯后的热连轧，并在750～950℃高温区间直接退火1～300分钟后冷至室温，获得抗拉强度≥700MPa，屈服强度≥400MPa的高强热轧阻尼合金；热连轧后，经酸洗和冷轧至厚1～3mm，将冷轧板以≥10℃加热至650～800℃保温1～200分钟后水冷至室温，获得屈服强度≥640MPa，抗拉强度≥900MPa冷轧板。通过退火温度和时间调控再结晶程度，Nb、C元素抑制再结晶晶粒长大，使材料具有未再结晶和再结晶复合组织结构。未再结晶区的板块状ε马氏体组织提供优异的力学性能，再结晶区的奥氏体和片层状马氏体提供优异的阻尼性能。制备出一种高强度高阻尼Fe-Mn基合金。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种Fe-Mn系高强度高阻尼合金的制备方法，合金质量百分含量的元素组分：C 0～0.1％，Mn 15～30％，Nb0.1～1％，P≤0.02wt％，S≤0.02wt％，余量为Fe；制备步骤如下：

(1)合金的冶炼与凝固：通过感应炉、电炉等冶炼装置，冶炼获得上述成分范围的钢液，之后浇注入铸造装置凝固得到板坯或得到铸锭后锻造成板坯；

(2)将步骤(1)中的板坯进行热轧：板坯由热轧机经3～20道次轧制，最终轧制厚度约为2～20mm，后空冷至室温；

(3)将步骤(2)中得到的热轧板进行两种热处理：一是在750～950℃高温区间直接退火1～300分钟后冷至室温；二是在500～650℃低温区间软化退火1～20小时后冷至室温；

(4)将步骤(3)中低温区间软化退火的热轧板酸洗，并冷轧至1～3mm；