多向锻造及退火对Fe-17Mn-XCr阻尼合金组织与性能的影响

发布时间：2017-09-04 03:28

  本文关键词：多向锻造及退火对Fe-17Mn-XCr阻尼合金组织与性能的影响

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【摘要】：Fe-Mn合金具有优异的阻尼性能,且随应变振幅的增大其阻尼性能增加,可作为较大振动和冲击部件使用,具有广泛的应用前景。Fe-Mn合金铸态具有非常高的阻尼性能,但其力学性能较低,特别是屈服强度较差；变形态Fe-Mn合金的力学性能得到改善,但变形组织会恶化合金的阻尼性能；另外,Fe-Mn合金的耐蚀性能较差,限制了其应用。本文通过添加合金元素Cr改善Fe-17Mn合金的耐蚀性能,系统的研究了多向锻造及退火处理对Fe-17Mn-XCr合金力学性能及阻尼性能的影响,并分析了合金的阻尼机制。具体的研究结果如下：(1)研究了Cr含量对铸态Fe-17Mn合金显微组织及力学、耐蚀、阻尼性能的影响。结果表明：Cr的添加降低了合金中￡马氏体的含量；改善了铸态合金的力学性能；随着Cr含量的增加,合金的耐蚀性能得到明显改善；阻尼性能相差不大。(2)研究了Fe-17Mn-8Cr合金的变形行为及在不同锻造工艺下合金显微组织和力学性能的演变。结果表明：Fe-17Mn-8Cr合金在1100℃-1200℃、应变速率为为0.01s-1时,才发生明显的动态再结晶；多向锻造能明显细化ε马氏体和γ奥氏体片,显著改善力学性能；增加变形道次量,合金的抗拉强度提高,屈服强度和伸长率有所下降；增加工次变形量,合金的力学性能进一步提升,工次变形量为20%时,合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率为786MPa、537MPa和41.7%。(3)研究了Fe-17Mn-8Cr合金在多向锻造过程中(工次变形量为20%)的组织及性能演变。结果表明：随着锻造过程的进行,ε马氏体和γ奥氏体片明显细化,尺寸更加均匀,位错密度急剧增加;显著改善合金的屈服强度；阻尼性能有所下降,其阻尼机制主要是ε马氏体变体交叉程度对γ/ε界面以及高密度的位错对层错等阻尼源运动的阻碍作用。(4)研究了退火处理对多向锻造Fe-17Mn-6Cr合金显微组织、力学性能及阻尼性能的影响。结果表明：多向锻造后,合金的抗拉强度、屈服强度分别为808MPa、 435MPa,合金的阻尼性能下降,Q-1值为0.021(应变振幅为6×10-4)。随着退火温度的升高,锻造态合金中￡马氏体和γ奥氏体片逐渐长大,位错得到回复,位错密度逐渐降低；合金的强度逐渐下降,伸长率先升高后下降：合金的阻尼性能逐渐提高,900℃/1h退火后,Q-1值提高至0.041,合金中空位、溶质原子和位错等晶体缺陷与层错的相互作用,能显著影响Fe-Mn合金的阻尼性能。800℃/1h退火后合金获得了最优的综合性能,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为746MPa,382MPa和45.2%；应变振幅为6×10-4时,Q-1为0.037。
【关键词】：Fe-17Mn-XCr合金 多向锻造 退火 显微组织 力学性能 阻尼性能
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG135;TG316;TG156.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 绪论14-33
• 1.1 引言14-15
• 1.2 金属材料的阻尼机制15-17
• 1.2.1 动滞后型15-16
• 1.2.2 静滞后型16
• 1.2.3 共振型16-17
• 1.2.4 相变机制型17
• 1.3 阻尼合金的类型17-21
• 1.3.1 根据阻尼能力大小分类17-18
• 1.3.2 根据阻尼机制分类18-21
• 1.4 Fe-Mn基阻尼合金简介21-27
• 1.4.1 Fe-Mn合金中的ε马氏体相变22
• 1.4.2 Fe-Mn合金的阻尼机制22-26
• 1.4.3 Fe-Mn合金的阻尼特性26-27
• 1.5 Fe-Mn基阻尼合金的研究现状27-30
• 1.5.1 阻尼性能的研究27-29
• 1.5.2 力学性能的研究29-30
• 1.5.3 耐蚀性能的研究30
• 1.6 选题背景及选题意义30-33
• 1.6.1 Fe-Mn合金塑性加工技术的研究现状30-31
• 1.6.2 多向锻造工艺在合金中的应用31
• 1.6.3 选题意义31-32
• 1.6.4 研究内容32-33
• 第2章 实验过程33-40
• 2.1 实验流程33
• 2.2 实验材料的制备33-34
• 2.2.1 合金成分设计33-34
• 2.2.2 合金熔炼与浇注34
• 2.3 热压缩实验34-35
• 2.4 锻造工艺35-36
• 2.5 退火处理36
• 2.6 微观组织分析36-38
• 2.6.1 金相分析36-37
• 2.6.2 扫描电镜分析37-38
• 2.6.3 XRD分析38
• 2.6.4 透射电镜分析38
• 2.7 性能测试38-40
• 2.7.1 力学性能38-39
• 2.7.2 阻尼性能39
• 2.7.3 耐蚀性能39-40
• 第3章 Fe-17Mn基合金多向锻造变形行为的研究40-67
• 3.1 引言40
• 3.2 Cr含量对铸态Fe-17Mn合金组织及性能的影响40-48
• 3.2.1 显微组织41-43
• 3.2.2 力学性能43-45
• 3.2.3 耐蚀性能45-47
• 3.2.4 阻尼性能47-48
• 3.3 Fe-17Mn-8Cr合金热压缩变形行为的研究48-51
• 3.3.1 应力应变曲线48-49
• 3.3.2 微组织演变49-51
• 3.4 不同锻造工艺下Fe-17Mn-8Cr合金的显微组织及性能研究51-56
• 3.4.1 显微组织52-54
• 3.4.2 力学性能54-55
• 3.4.3 显微断口分析55-56
• 3.5 多向锻造过程中Fe-17Mn-8Cr合金显微组织及性能演变56-65
• 3.5.1 显微组织57-62
• 3.5.2 阻尼性能62-63
• 3.5.3 力学性能63-64
• 3.5.4 微断口分析64-65
• 3.6 本章小结65-67
• 第4章 退火对多向锻造Fe-17Mn基合金组织与性能的影响67-85
• 4.1 引言67
• 4.2 显微组织67-73
• 4.2.1 相组成68-69
• 4.2.2 相成分及取向69-73
• 4.2.3 ε马氏体和γ奥氏体片尺寸73
• 4.3 位错与层错73-78
• 4.4 阻尼性能78-79
• 4.5 阻尼机制分析79-81
• 4.6 力学性能81-83
• 4.7 本章小结83-85
• 结论与展望85-87
• 参考文献87-95
• 致谢95-96
• 附录A (攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录)96

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本文编号：789099