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【6h】

Fe-Mn基阻尼合金的马氏体相变与阻尼性能

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摘要

第1章绪论

1.1引言

1.2金属阻尼材料的发展及应用领域

1.3阻尼性能的表征方法

1.4金属阻尼材料的研究现状

1.5 Fe-Mn基合金的研究现状

1.6 Fe-Mn基合金的应用

1.7选题意义及研究内容

第2章实验材料及实验方法

2.1实验材料的制备

2.2合金微观组织结构分析

2.3合金马氏体相变行为测试

2.4合金力学性能测试

2.5合金阻尼性能测试

2.6本章小结

第3章固溶态合金的相变行为与阻尼特性

3.1引言

3.2固溶态合金的显微组织与相组成

3.2.1固溶态合金的显微组织观察

3.2.2固溶态合金的相组成

3.3固溶态合金的相变行为

3.4固溶态合金的力学性能

3.4.1固溶态合金的拉伸力学性能

3.4.2固溶态合金的拉伸断口形貌

3.4.3固溶态合金的显微硬度

3.5固溶态合金的阻尼性能

3.6本章小结

第4章热轧态合金的相变行为与阻尼性能

4.1引言

4.2热轧态合金的显微组织与相组成

4.2.1热轧态合金的显微组织观察

4.2.2热轧态合金的相组成

4.3热轧态合金的马氏体相变行为

4.4热轧态合金的力学行为

4.4.1热轧态合金的拉伸力学性能

3.4.2热轧态合金的拉伸断口形貌

4.4.3热轧态合金的显微硬度

4.5热轧态合金的阻尼性能

4.6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文和取得的科研成果

致谢

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摘要

Fe-Mn基合金由于其高阻尼能力,良好的机械性能和商业重要性而引起了广泛关注。本文分别利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、差示扫描量热分析仪、电子万能材料实验机及动态热机械分析仪等设备对Fe-17Mn-xNb(x=0、0.1、0.5、1、2、4wt%)合金的显微组织、马氏体相变行为、力学性能及阻尼性能进行测试,系统研究并分析了Nb元素对Fe-Mn基合金组织和性能的影响。
  研究发现:室温下,固溶态和热轧态Fe-Mn基合金的显微组织均由ε马氏体和γ奥氏体共同组成,是一种非均匀双相组织。Nb元素的加入明显细化了Fe-Mn基合金的组织,除了ε马氏体和γ奥氏体以外,还出现大量的细小析出相,XRD、TEM和能谱分析可以确定这是Fe2Nb相,其数量随着Nb元素含量增多而增多。
  固溶态和热轧态Fe-Mn-Nb合金在加热和冷却过程中均分别发生一步γ→ε马氏体相变和ε→γ马氏体逆相变。Nb元素的加入会使Fe-Mn-Nb合金的γ→ε马氏体相变温度向低温移动,而且随Nb含量的增加相变滞后增大。随热循环次数的增加,合金的相变温度变化趋势逐渐趋于平稳,适量Nb元素的加入会提高热循环稳定性。
  随Nb元素含量的增加,Fe-Mn-Nb合金的屈服强度和显微硬度整体均呈增加趋势。其中,固溶态2Nb合金的抗拉强度和延伸率较好,分别约为950MPa和18.5%,这主要是因为2Nb合金中的Fe2Nb析出相分布更加弥散均匀;而热轧态4Nb合金的屈服强度和抗拉强度均最高,分别约为715MPa和1038MPa,但延伸率较低,这是由于Nb过量导致Fe2Nb硬质析出相分布均匀造成的。
  在连续加热过程中,Fe-Mn-Nb合金表现出一个阻尼峰,对应于ε→γ马氏体逆相变,固溶态和热轧态合金的阻尼峰值均随Nb元素含量的增加先升高后降低。两种处理状态的合金均在1Nb合金时达到最大分别约为Tanδ=0.095和Tanδ=0.094。本文研究结果显示,合金中ε马氏体板条的细化及Fe2Nb析出相含量是Fe-Mn-Nb合金阻尼性能提高的的主要因素。ε马氏体板条的细化增加了与阻尼相关界面的数量而适量的Fe2Nb硬质析出相会使界面移动时的能耗增加,因此阻尼性能增加。

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