CN108950429A - 一种预应力作用下抗阻尼衰减的Fe-Cr-Mo基合金及其制备方法和应用 - Google Patents

一种预应力作用下抗阻尼衰减的Fe-Cr-Mo基合金及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种Fe‑Cr‑Mo基合金，以质量百分数计，包括以下组分：Cr 4.0％～12.0％、Mo 1.5％～4.0％、Si(0,3.5％]、Mn(0,3.5％]、Ni 0.1％～6.0％、Cu(0,2.5％]、Zr(0,1.0％]和余量为Fe；所述Fe‑Cr‑Mo基合金由合金坯料在真空条件下，经900～1200℃热处理后冷却得到。本发明的Fe‑Cr‑Mo基合金的阻尼性能由磁‑机械滞后机制和位错机制共同决定，在预应力作用下，该Fe‑Cr‑Mo基合金阻尼性能稳定，衰减幅度明显降低。

Description

一种预应力作用下抗阻尼衰减的Fe-Cr-Mo基合金及其制备方 法和应用
技术领域
本发明涉及阻尼合金领域，尤其涉及一种预应力作用下抗阻尼衰减的Fe-Cr-Mo基合金及其制备方法和应用。
背景技术
随着工业的发展，机器运行过程中带来的振动和噪音问题越来越严重。一方面，振动和噪音会影响人们的身体和心理健康；另一方面，振动和噪音会影响机器的精度、使用寿命。目前，控制振动和噪声的方式主要有：***减振、结构减振、材料减振，其中材料减振是解决这类问题的根本途径。Fe-Cr-Mo基铸造铁磁性阻尼合金由于其具有高的阻尼性能、良好的力学性能、对振动频率不敏感、阻尼性能受温度影响较小、价格便宜等优点被广泛使用在船舶、潜水艇、飞机的重要零部件上。
但是传统Fe-Cr-Mo基铸造铁磁性阻尼合金在室温下为单相铁素体组织，其阻尼机制为磁—机械滞后型阻尼机制，即合金在交变振幅作用下，90°磁畴壁发生不可逆移动，从而将机械能转化为热能消耗掉。在工程实际应用中，Fe-Cr-Mo基阻尼合金通常制成支撑垫板、托架等支撑类零部件，支撑部件会受到来自被支撑物体恒定重力(即预应力)的影响。但是，在预应力的作用下，磁畴壁沿预应力加载方向重新排列形成饱和180°畴壁，使得磁畴壁无法耗能，导致阻尼性能明显下降。Fe-Cr-Mo基阻尼合金的阻尼性能会随着预应力的增大而明显降低，当预加载应力为40MPa时，其阻尼性能已经衰减85％。
发明内容
本发明提供了一种预应力作用下抗阻尼衰减的Fe-Cr-Mo基合金及其制备方法和应用。本发明提供的Fe-Cr-Mo基合金在预应力作用下，阻尼性能稳定，衰减幅度明显降低。
本发明提供了一种Fe-Cr-Mo基合金，以质量百分数计，包括以下组分：
所述Fe-Cr-Mo基合金由合金坯料在真空条件下，经热处理后冷却得到；所述热处理的温度为900～1200℃；所述合金坯料的化学组成与Fe-Cr-Mo基合金的组分组成一致。
优选的，所述Fe-Cr-Mo基合金还包括以下组分：
本发明提供了上述技术方案所述Fe-Cr-Mo基合金的制备方法，包括以下步骤：
在真空条件下，将合金坯料经热处理后冷却得到；所述热处理的温度为900～1200℃；
所述合金坯料的化学组成与权利要求1或2中所述Fe-Cr-Mo基合金的组分组成一致。
优选的，所述热处理的时间为0.5～2h。
优选的，所述冷却的方式包括随炉冷却、空冷或者水淬。
优选的，当所述合金坯料包括Cr、Mo、Si、Ni、Cu、Fe、Zr和Mn时，所述合金坯料的制备方法包括以下步骤：
(1)将Cr、Mo、Si、Ni、Cu和Fe对应组分的原料进行真空精炼处理，得到金属液；
(2)在氩气保护下，将所述步骤(1)得到的金属液和Zr对应组分的原料以及Mn对应组分的原料混合，进行精炼处理后冷却，得到合金液；
(3)将所述步骤(2)得到的合金液进行浇铸处理后冷却，得到合金坯料；
当所述合金坯料包括C、Cr、Mo、Si、Ni、Nb、Cu、Ce、Hf、Fe、Zr和Mn时，所述合金坯料的制备方法包括以下步骤：
(a)将C、Cr、Mo、Si、Ni、Nb、Cu、Ce和Fe对应组分的原料进行真空精炼处理，得到金属液；
(b)在氩气保护下，将所述步骤(a)得到的金属液和Zr对应组分的原料、Mn对应组分的原料以及Hf对应组分的原料混合，进行精炼处理后冷却，得到合金液；
(c)将所述步骤(b)得到的合金液进行浇铸处理后冷却，得到合金坯料。
优选的，所述步骤(1)和步骤(a)中真空精炼处理的温度独立地为1550～1650℃，真空精炼处理的时间独立地为10～15min。
优选的，所述步骤(2)和步骤(b)中精炼处理的时间独立地为1～3min。
优选的，所述步骤(3)和步骤(c)中浇铸处理的温度独立地为1550～1650℃。
本发明还提供了上述技术方案所述Fe-Cr-Mo基合金或者上述技术方案所述制备方法制备得到的Fe-Cr-Mo基合金作为阻尼材料的应用。
本发明提供了一种Fe-Cr-Mo基合金，以质量百分数计，包括以下组分：Cr 4.0％～12.0％、Mo 1.5％～4.0％、Si(0,3.5％]、Mn(0,3.5％]、Ni 0.1％～6.0％、Cu(0,2.5％]、Zr(0,1.0％]和余量的Fe；所述Fe-Cr-Mo基合金由合金坯料经900～1200℃热处理后冷却得到；所述合金坯料的化学组成与Fe-Cr-Mo基合金的组分组成一致。
本发明通过控制合金元素的组成，以及对合金的热处理方式，使该Fe-Cr-Mo基合金在室温下具有铁素体和位错型马氏体双相组织；铁素体的阻尼机制为磁-机械滞后机制，即在交变振幅作用下，合金内部90°磁畴壁发生不可逆移动，从而将机械能转化为热能消耗掉；位错型马氏体的阻尼机制为位错机制，即合金中的位错被杂质原子、空位等弱钉扎，被第二相颗粒等强钉扎，其中弱钉扎的位错可以挣脱开，而强钉扎的位错不能挣脱开，在外加应力作用下，合金中的位错不断摆脱弱钉扎，仅被强钉扎束缚，在摆脱弱钉扎的过程中需要消耗能量，从而提高合金的阻尼性能。本发明提供的Fe-Cr-Mo基合金的阻尼性能由磁-机械滞后机制和位错机制共同决定，当Fe-Cr-Mo基合金在未受预加载应力(预应力)作用时，位错被空位、杂质原子弱钉扎，被第二相颗粒强钉扎，此时位错需要较大的应变振幅提供能量才能挣脱弱钉扎产生耗能，而当Fe-Cr-Mo基合金受到一定预加载应力作用时，位错脱钉扎所需能量减小，更容易发生脱钉扎，并且随着预加载应力的增大，位错脱钉扎所需能量进一步减小，此时在交变振幅的作用下，将会有大量的位错通过反复的脱钉扎-钉扎-脱钉扎进行耗能，同时铁素体中的90°磁畴壁发生不可逆移动也进行耗能，使在预加载应力作用下，Fe-Cr-Mo基合金仍具有较好的阻尼性能，解决了现有技术中Fe-Cr-Mo基合金随着预应力的增大而明显降低的问题。实施例结果表明，本发明提供的Fe-Cr-Mo基合金在预加载应力40MPa作用下的阻尼性能仅衰减12％，衰减幅度明显降低。
附图说明
图1为本发明实施例1制得的Fe-Cr-Mo基合金金相形貌图；
图2为本发明实施例1制得的Fe-Cr-Mo基阻尼合金扫描形貌图；
图3为本发明实施例1制得的Fe-Cr-Mo基阻尼合金阻尼性能随应变振幅变化的曲线；
图4为本发明实施例2制得的Fe-Cr-Mo基阻尼合金金相形貌图；
图5为本发明实施例2制得的Fe-Cr-Mo基阻尼合金扫描形貌图；
图6为本发明实施例2制得的Fe-Cr-Mo基阻尼合金阻尼性能随应变振幅变化的曲线；
图7为本发明对比例1制得的Fe-Cr-Mo基阻尼合金阻尼性能随应变振幅变化的曲线；
图8为本发明对比例1制得的Fe-Cr-Mo基阻尼合金金相形貌图。
具体实施方式
本发明提供了一种Fe-Cr-Mo基合金，以质量百分数计，包括以下组分：
所述Fe-Cr-Mo基合金由合金坯料在真空条件下，经热处理后冷却得到；所述热处理的温度为900～1200℃；所述合金坯料的化学组成与所述Fe-Cr-Mo基合金的组分组成一致。
以质量百分含量计，本发明提供的Fe-Cr-Mo基合金包括4.0％～12.0％的Cr，优选为5.0％～10.0％，进一步优选为6.0％～9.0％，更优选为7.0％～8.0％。本发明在Fe-Cr-Mo基合金中添加Cr，并将Cr的含量控制在上述范围内，有利于制备得到具有双相组织的Fe-Cr-Mo基合金。
以质量百分含量计，本发明提供的Fe-Cr-Mo基合金包括1.5％～4.0％的Mo，优选为2.0％～3.5％，进一步优选为2.5％～3.0％。本发明在Fe-Cr-Mo基合金中添加Mo，并将Mo的含量控制在上述范围内，有利于提高合金的阻尼性能。
以质量百分含量计，本发明提供的Fe-Cr-Mo基合金包括(0,3.5％]的Si，优选为0.1％～3.0％，进一步优选为0.5％～2.5％，更优选为1.0％～2.0％。本发明在Fe-Cr-Mo基合金中添加Si，并将Si的含量控制在上述范围内，有利于提高金属流动性能。
以质量百分含量计，本发明提供的Fe-Cr-Mo基合金包括(0,3.5％]的Mn，优选为0.1％～3.0％，进一步优选为0.5％～2.5％，更优选为1.0％～2.0％。本发明在Fe-Cr-Mo基合金中添加Mn，并将Mn的含量控制在上述范围内，有利于提高金属流动性能。
以质量百分含量计，本发明提供的Fe-Cr-Mo基合金包括0.1％～6.0％的Ni，优选为0.5％～5.5％，进一步优选为1.0％～5.0％，更优选为2.0％～4.0％。本发明在Fe-Cr-Mo基合金中添加Ni，并将Ni的含量控制在上述范围内，有利于制备得到具有双相组织的Fe-Cr-Mo基合金。
以质量百分含量计，本发明提供的Fe-Cr-Mo基合金包括(0,2.5％]的Cu，优选为0.1％～2.5％，进一步优选为0.5％～2.0％，更优选为1.0％～1.5％。本发明在Fe-Cr-Mo基合金中添加Cu，并将Cu的含量控制在上述范围内，有利于提高合金的阻尼性能。
以质量百分含量计，本发明提供的Fe-Cr-Mo基合金包括(0,1.0％]的Zr，优选为0.1％～1.0％，进一步优选为0.2％～0.8％，更优选为0.4％～0.6％。本发明在Fe-Cr-Mo基合金中添加Zr，并将Zr的含量控制在上述范围内，有利于提高合金的冲击韧性。
本发明提供的Fe-Cr-Mo基合金包括余量的Fe。
在本发明中，所述Fe-Cr-Mo基合金由合金坯料在真空条件下，经热处理后冷却得到；所述热处理的温度为900～1200℃，优选为920～1180℃，进一步优选为950～1150℃。本发明在真空条件下，将合金坯料升温到900℃～1200℃时，合金进入奥氏体区，保温一段时间后进行冷却，奥氏体逐渐转变为马氏体，使得本发明提供的Fe-Cr-Mo基合金为铁素体和马氏体双相组织。在本发明中，所述合金坯料的化学组成与上述技术方案所述Fe-Cr-Mo基合金的组分组成一致。本发明对所述冷却的方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的即可。
本发明通过控制合金元素组成和热处理方式，使本发明提供的Fe-Cr-Mo基合金在室温下具有铁素体和位错型马氏体双相组织；铁素体的阻尼机制为磁-机械滞后机制，即在交变振幅作用下，合金内部90°磁畴壁发生不可逆移动，从而将机械能转化为热能消耗掉；位错型马氏体的阻尼机制为位错机制，即合金中的位错被杂质原子、空位等弱钉扎，被第二相颗粒等强钉扎，其中弱钉扎的位错可以挣脱开，而强钉扎的位错不能挣脱开，在外加应力作用下，合金中的位错不断摆脱弱钉扎，仅被强钉扎束缚，在摆脱弱钉扎的过程中需要消耗能量，从而提高合金的阻尼性能。本发明提供的Fe-Cr-Mo基合金的阻尼性能由磁-机械滞后机制和位错机制共同决定，当Fe-Cr-Mo基合金在未受预加载应力作用时，位错被空位、杂质原子弱钉扎，被第二相颗粒强钉扎，此时位错需要较大的应变振幅提供能量才能挣脱弱钉扎产生耗能，而当Fe-Cr-Mo基合金受到一定预加载应力作用时，位错脱钉扎所需能量减小，更容易发生脱钉扎，并且随着预加载应力的增大，位错脱钉扎所需能量进一步减小，此时在交变振幅的作用下，将会有大量的位错通过反复的脱钉扎-钉扎-脱钉扎进行耗能，同时铁素体中的90°磁畴壁发生不可逆移动也进行耗能，使在预加载应力作用下，Fe-Cr-Mo基合金仍具有较好的阻尼性能，解决了现有技术中Fe-Cr-Mo基合金随着预应力的增大而明显降低的问题。
在本发明中，以质量百分含量计，所述Fe-Cr-Mo基合金优选包括(0,0.2％]的C，进一步优选为0.01％～0.15％，更优选为0.05％～0.1％。本发明优选在Fe-Cr-Mo基合金中添加C，并优选将C的含量控制在上述范围内，有利于细化Fe-Cr-Mo基合金的晶粒尺寸。
在本发明中，以质量百分含量计，所述Fe-Cr-Mo基合金优选包括0.05％～1.5％的Nb，进一步优选为0.1％～1.0％，更优选为0.2％～0.8％，更进一步优选为0.4％～0.6％。本发明优选在Fe-Cr-Mo基合金中添加Nb，并优选将Nb的含量控制在上述范围内，有利于在Fe-Cr-Mo基合金中形成足够的第二相颗粒，为位错提供充足的钉扎源。
在本发明中，以质量百分含量计，本发明提供的Fe-Cr-Mo基合金优选包括(0,0.5％]的Ce，进一步优选为0.1％～0.5％，更优选为0.2％～0.4％。本发明优选在Fe-Cr-Mo基合金中添加Ce，并优选将Ce的含量控制在上述范围内，有利于细化Fe-Cr-Mo基合金的晶粒尺寸。
在本发明中，以质量百分含量计，本发明提供的Fe-Cr-Mo基合金优选包括0.05％～1.0％的Hf，进一步优选为0.1％～1.0％，更优选为0.2％～0.8％，更进一步优选为0.4％～0.6％。本发明优选在Fe-Cr-Mo基合金中添加Hf，并优选将Hf的含量控制在上述范围内，有利于降低磁-机械滞后阻尼对应变振幅的敏感性。由于磁-机械滞后机制产生的阻尼对应变振幅敏感，随着应变振幅的增加，由磁-机械滞后阻尼机制产生的阻尼性能会迅速增加达到峰值，随后会迅速大幅度下降。本发明优选添加Hf元素，有利于降低磁-机械滞后型阻尼对应变振幅的敏感性，从而保证该合金在较大应变振幅下也具有高的阻尼性能。
本发明提供了上述技术方案所述Fe-Cr-Mo基合金的制备方法，包括以下步骤：
在真空条件下，将合金坯料进行热处理后冷却，得到Fe-Cr-Mo基合金；所述热处理的温度为900～1200℃；所述合金坯料的化学组成与上述技术方案所述Fe-Cr-Mo基合金的组分组成一致。
在本发明中，当所述合金坯料包括Cr、Mo、Si、Ni、Cu、Fe、Zr和Mn时，所述合金坯料的制备方法优选包括以下步骤：
(1)将Cr、Mo、Si、Ni、Cu和Fe对应组分的原料进行真空精炼处理，得到金属液；
(2)在氩气保护下，将所述步骤(1)得到的金属液和Zr对应组分的原料以及Mn对应组分的原料混合，进行精炼处理后冷却，得到合金液；
(3)将所述步骤(2)得到的合金液进行浇铸处理后冷却，得到合金坯料。
在本发明中，所述原料如无特别说明，均为市售商品。在本发明的实施例中，所述Cr、Mo、Si、Ni、Cu、Zr、Mn和Fe对应组分的原料具体为对应Cr、Mo、Si、Ni、Cu、Zr、Mn和Fe的纯金属，所述纯金属的纯度以质量百分数计≥99.9％。
本发明将Cr、Mo、Si、Ni、Cu和Fe对应组分的原料进行真空精炼处理，得到金属液。
在本发明中，所述真空精炼处理的温度优选为1550～1650℃，进一步优选为1580～1620℃；所述真空精炼处理的时间优选为10～15min，进一步优选为11～14min，更优选为12～13min。本发明对所述真空精炼处理的具体实施方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的精炼方式即可。
在本发明中，所述真空精炼处理的真空度优选为10-2～10-3Pa。
得到金属液后，本发明在氩气保护下，将金属液和Zr对应组分的原料以及Mn对应组分的原料混合，进行精炼处理后冷却，得到合金液。
在本发明中，所述氩气的压力优选为0.005～0.01MPa。本发明优选在氩气保护下对金属液、Zr和Mn进行精炼处理，有利于保护Mn不被氧化。
在本发明中，所述精炼处理的温度优选为1550～1650℃，进一步优选为1580～1620℃；所述精炼处理的时间优选为1～3min，进一步优选为1.5～2.5min。本发明优选将对应Cr、Mo、Si、Ni、Cu和Fe的原料进行真空精炼处理后，然后再加入对应Zr和Mn的原料进行精炼处理，有利于使含量较少的Zr能够与其它原料充分混合，同时有利于避免低沸点的Mn挥发掉。
当所述合金坯料包括C、Cr、Mo、Si、Ni、Nb、Cu、Ce、Hf、Fe、Zr和Mn时，所述合金坯料的制备方法优选包括以下步骤：
(a)将C、Cr、Mo、Si、Ni、Nb、Cu、Ce和Fe对应组分的原料进行真空精炼处理，得到金属液；
(b)在氩气保护下，将所述步骤(a)得到的金属液和Zr对应组分的原料、Mn对应组分的原料以及Hf对应组分的原料混合，进行精炼处理后冷却，得到合金液；
(c)将所述步骤(b)得到的合金液进行浇铸处理后冷却，得到合金坯料。
在本发明中，所述原料如无特别说明，均为市售商品。在本发明的实施例中，Cr、Mo、Si、Ni、Nb、Cu、Zr、Ce、Hf、Fe、Zr和Mn对应组分的原料具体为对应Cr、Mo、Si、Ni、Nb、Cu、Ce、Hf、Fe、Zr和Mn的纯金属，所述纯金属的纯度以质量百分数计≥99.9％。在本发明中，C的原料具体为石墨，所述石墨的纯度优选≥99.9％。
本发明将C、Cr、Mo、Si、Ni、Nb、Cu、Ce和Fe对应组分的原料进行真空精炼处理，得到金属液。
在本发明中，所述真空精炼处理的温度优选为1550～1650℃，进一步优选为1580～1620℃；所述真空精炼处理的时间优选为10～15min，进一步优选为11～14min，更优选为12～13min。本发明对所述真空精炼处理的具体实施方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的精炼方式即可。
在本发明中，所述真空精炼处理的真空度优选为10-2～10-3Pa。
得到金属液后，本发明在氩气保护下，将金属液和Zr对应组分的原料、Mn对应组分的原料以及Hf对应组分的原料混合，进行精炼处理后冷却，得到合金液。
在本发明中，所述氩气的压力优选为0.005～0.01MPa。本发明优选在氩气保护下对金属液、Zr、Mn和Hf进行精炼处理，有利于保护Mn不被氧化。
在本发明中，所述精炼处理的温度优选为1550～1650℃，进一步优选为1580～1620℃；所述精炼处理的时间优选为1～3min，进一步优选为1.5～2.5min。本发明优选将对应C、Cr、Mo、Si、Ni、Nb、Cu、Ce和Fe的原料进行真空精炼处理后，然后再加入对应Zr、Mn和Hf的原料进行精炼处理，有利于使含量较少的Zr、Hf能够与其它原料充分混合，同时有利于避免低沸点的Mn挥发掉。
得到合金液后，本发明将所述合金液进行浇铸处理，得到浇铸件。在本发明中，所述浇铸处理的温度优选为1550～1650℃，进一步优选为1580～1620℃。本发明对所述浇铸处理的具体实施方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的即可。
得到浇铸件后，本发明对所述浇铸件进行冷却处理，得到合金坯料。
在本发明中，所述冷却的方式优选为空冷。本发明优选采用空冷的冷却方式，使实验操作更方便。
得到合金坯料后，本发明将所述合金坯料在真空条件下，进行热处理，得到Fe-Cr-Mo基合金前驱体。
在本发明中，所述热处理的温度为900～1200℃，优选为920～1180℃，进一步优选为950～1150℃。本发明优选将热处理的温度控制在上述范围内，使本发明所述方法制备得到的Fe-Cr-Mo基合金具有铁素体和马氏体双相组织。在本发明中，所述热处理的时间优选为0.5～2h，进一步优选为1.0～1.5h。
在本发明中，所述真空条件的真空度优选为10-2～10-3Pa。
得到Fe-Cr-Mo基合金前驱体后，本发明将所述Fe-Cr-Mo基合金前驱体进行冷却处理，得到Fe-Cr-Mo基合金。
本发明对冷却处理的具体实施方式没有特别限制，优选包括随炉冷却、空冷或者水淬。
本发明还提供了上述技术方案所述Fe-Cr-Mo基合金或者上述技术方案所述制备方法制备得到的Fe-Cr-Mo基合金作为阻尼材料的应用。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
一种Fe-Cr-Mo基合金，该合金的成分按照质量百分比为：84.95％Fe，10.0％Cr，2.5％Mo，0.5％Si，0.5％Mn，1.0％Ni，0.05％Zr，0.5％Cu。该合金的制备方法为：将原料84.95％工业纯铁，10.0％金属铬，2.5％工业纯钼，0.5％结晶硅，1.0％电解镍，0.5％紫铜加入坩埚中，抽真空至真空度为10-2Pa，加料紧实，在1550℃真空精炼10min，然后通入氩气，氩气压力为0.005MPa，加入0.1％海绵锆，再加入0.5％电解锰，在1550℃继续精炼1min，得到合金液；在1550℃下将合金液带电浇铸，冷却后得到合金坯料；在真空度为10-2Pa，900℃下对合金坯料进行热处理1.0h，冷却后得到Fe-Cr-Mo基合金。
对Fe-Cr-Mo基合金的阻尼性能进行测试，测试方法为：DMA(动态热机械分析)的三点弯曲模式，测量不同预应力下，阻尼性能(即内耗Q-1)随应变振幅0～1×10-4的变化，测量条件：室温、频率1HZ。测试结果为：合金在预加载应力16MPa下，内耗Q-1可达到0.049；合金在预加载应力24MPa下，内耗Q-1可达到0.047；合金在预加载应力32MPa下，内耗Q-1可达到0.046；合金在预加载应力40MPa下，内耗Q-1可达到0.043。合金在预加载应力40MPa作用下的阻尼性能仅衰减12％。
图1为实施例1制备得到的Fe-Cr-Mo基合金的金相形貌图。图2为实施例1制备得到的Fe-Cr-Mo基合金的扫描电镜图。图1和图2说明本发明实施例1提供的Fe-Cr-Mo基合金中存在铁素体和马氏体双相组织，其中马氏体为团状。图3为实施例1制备得到的Fe-Cr-Mo基合金的阻尼性能随应变振幅变化的曲线，由图3可知本发明实施例提供的Fe-Cr-Mo基合金的阻尼性能在预应力下，衰减幅度较小。
实施例2
一种Fe-Cr-Mo基合金，该合金的成分按照质量百分比为：84.15％Fe，10.0％Cr，2.5％Mo，0.5％Si，0.5％Mn，1.0％Ni，0.05％Zr，0.5％Cu，0.1％C，0.5％Nb,0.1％Ce,0.1％Hf。该合金的制备方法为：将84.15％工业纯铁，10.0％金属铬，2.5％工业纯钼，0.5％结晶硅，1.0％电解镍，0.5％紫铜,0.1％石墨，0.5％金属铌，0.1％金属铈加入坩埚中，加料紧实，抽真空至真空度为10-2Pa，1600℃下真空精炼12min，然后通入氩气，氩气压力为0.01MPa，加入0.1％海绵锆，再加入0.5％电解锰和0.1％金属铪，1600℃继续精炼2min，得到合金液；在1600℃下将合金液带电浇铸，冷却后得到合金坯料；在真空度为10-2Pa，950℃下对合金坯料进行热处理1.5h，冷却后得到Fe-Cr-Mo基合金。
对Fe-Cr-Mo基合金的阻尼性能进行测试，测试结果为：合金在预加载应力16MPa下，内耗Q-1可达到0.05；合金在预加载应力24MPa下，内耗Q-1可达到0.046；合金在预加载应力32MPa下，内耗Q-1可达到0.042。合金在预加载应力32MPa作用下的阻尼性能仅衰减16％。
图4为实施例2制备得到的Fe-Cr-Mo基合金的金相形貌图，图5为实施例2制备得到的Fe-Cr-Mo基合金的扫描电镜图。图4和图5说明本发明实施例2提供的Fe-Cr-Mo基合金中存在铁素体和马氏体双相组织，其中马氏体为团状，与实施例1中马氏体含量相比，实施例2中马氏体含量增多。图6为实施例2制备得到的Fe-Cr-Mo基合金的阻尼性能随应变振幅变化的曲线，由图6可知本发明提供的Fe-Cr-Mo基合金的阻尼性能在预应力作用下，衰减幅度较小。
对比例1
一种传统Fe-Cr-Mo基阻尼合金，该合金的成分按照质量百分比为：80.35％Fe，15.0％Cr，2.5％Mo，0.5％Si，0.5％Mn，1％Ni，0.1％Zr，0.05％Hf。该合金的制备方法为：将80.35％工业纯铁，15.0％金属铬，2.5％工业纯钼，0.5％结晶硅，1％电解镍加入坩埚中，加料紧实，抽真空至真空度为10-2Pa，1650℃下真空精炼12min，然后通入氩气，氩气压力为0.005MPa，加入0.1％海绵锆，0.05％金属铪和0.5％电解锰，在1650℃下继续精炼1min，得到合金液；在1650℃下将金属液带电浇铸，冷却后得到合金坯料；在真空度为10-2Pa，1000℃下对合金坯料进行热处理1.0h，冷却后得到Fe-Cr-Mo基合金。
对Fe-Cr-Mo基合金的阻尼性能进行测试，测试结果为：合金在预加载应力6MPa下，内耗Q-1可达到0.048；合金在预加载应力12MPa下，内耗Q-1可达到0.045；合金在预加载应力24MPa下，内耗Q-1可达到0.026。合金在预加载应力24MPa作用下的阻尼性能衰减46％。
图7为对比例1制得的Fe-Cr-Mo基阻尼合金阻尼性能随应变振幅变化的曲线，由图7可知对比例1提供的Fe-Cr-Mo基合金对预应力敏感，随着预应力增加，Fe-Cr-Mo基合金的阻尼性能明显下降。图8为本发明对比例1制得的Fe-Cr-Mo基阻尼合金金相形貌图，由图8可知，对比例1制备得到的Fe-Cr-Mo基合金为传统单相铁素体结构。
对实施例1制备得到的Fe-Cr-Mo基合金的屈服强度、抗拉强度、延伸率、冲击韧性、盐雾腐蚀性能进行测试，测试结果如表1所示。
表1实施例1制备得到的Fe-Cr-Mo基合金的屈服强度、抗拉强度、延伸率、冲击韧性、盐雾腐蚀性能
由表1可知，本发明得到的Fe-Cr-Mo基合金强度高，并且韧性良好，还耐腐蚀。
由以上实施例可知，本发明提供的Fe-Cr-Mo基合金在预加载应力作用下，能够有效地降低阻尼性能的衰减，在预加载应力40MPa作用下的阻尼性能仅衰减12％。另外，本发明提供的Fe-Cr-Mo基合金具有较好的力学性能较好，屈服强度Rp 0.2为330MPa、抗拉强度Rm为378MPa、延伸率A5为24％、冲击韧性AKu值为213J、盐雾腐蚀性能表明试验时间240小时后，合金减重0.0033g。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种Fe-Cr-Mo基合金，以质量百分数计，包括以下组分：
所述Fe-Cr-Mo基合金由合金坯料在真空条件下，经热处理后冷却得到；所述热处理的温度为900～1200℃；所述合金坯料的化学组成与Fe-Cr-Mo基合金的组分组成一致。
2.根据权利要求1所述的Fe-Cr-Mo基合金，其特征在于，所述Fe-Cr-Mo基合金还包括以下组分：
3.权利要求1或2所述Fe-Cr-Mo基合金的制备方法，包括以下步骤：
在真空条件下，将合金坯料经热处理后冷却得到；所述热处理的温度为900～1200℃；
所述合金坯料的化学组成与权利要求1或2所述Fe-Cr-Mo基合金的组分组成一致。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述热处理的时间为0.5～2h。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述冷却的方式包括随炉冷却、空冷或者水淬。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，
当所述合金坯料包括Cr、Mo、Si、Ni、Cu、Fe、Zr和Mn时，所述合金坯料的制备方法包括以下步骤：
(1)将Cr、Mo、Si、Ni、Cu和Fe对应组分的原料进行真空精炼处理，得到金属液；
(2)在氩气保护下，将所述步骤(1)得到的金属液和Zr对应组分的原料以及Mn对应组分的原料混合，进行精炼处理后冷却，得到合金液；
(3)将所述步骤(2)得到的合金液进行浇铸处理后冷却，得到合金坯料；
当所述合金坯料包括C、Cr、Mo、Si、Ni、Nb、Cu、Ce、Hf、Fe、Zr和Mn时，所述合金坯料的制备方法包括以下步骤：
(a)将C、Cr、Mo、Si、Ni、Nb、Cu、Ce和Fe对应组分的原料进行真空精炼处理，得到金属液；
(b)在氩气保护下，将所述步骤(a)得到的金属液和Zr对应组分的原料、Mn对应组分的原料以及Hf对应组分的原料混合，进行精炼处理后冷却，得到合金液；
(c)将所述步骤(b)得到的合金液进行浇铸处理后冷却，得到合金坯料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)和步骤(a)中真空精炼处理的温度独立地为1550～1650℃，真空精炼处理的时间独立地为10～15min。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)和步骤(b)中精炼处理的时间独立地为1～3min。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)和步骤(c)中浇铸处理的温度独立地为1550～1650℃。
10.权利要求1或2所述Fe-Cr-Mo基合金或者权利要求3～9任一项所述制备方法制备得到的Fe-Cr-Mo基合金作为阻尼材料的应用。
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