技術領域
本發(fā)明涉及合金技術領域，具體地說，涉及一種高阻尼合金。
背景技術：
現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展日新月異，各類機械的數(shù)量和種類都朝著大功率和高速方向發(fā)展。但是機械在運行過程中產(chǎn)生的振動和噪音問題越來越突出，并引起了機械，交通，能源，通訊，電力等行業(yè)的廣泛關注。振動和噪音不僅可以降低設備的使用壽命，還會對生態(tài)環(huán)境進行噪聲污染，嚴重損害人民的身心健康。在交通，能源，通訊和電力等領域，控制振動和減少噪音已經(jīng)成為亟待解決的工程問題。機械噪音的治理不僅是勞動保護和環(huán)境保護工作中的緊迫任務，也是提高機械產(chǎn)品質量的重要解決方案。減振降噪的最新發(fā)展趨勢在源頭處入手，將產(chǎn)生振動和噪音的部件用能夠吸收振動并將振動的能量轉換為熱能的材料制成，就可以將機械振動控制在剛產(chǎn)生之后，達到減振降噪效果。傳統(tǒng)的隔聲和吸聲等解決方案，增加裝備的空間和重量。國際上近年來興起的高阻尼減振合金除了具備足夠的強度作為力學構件外，還可以通過其內在的高衰減特性進行有效的降噪和減振。因而在急需高減振和降噪的環(huán)境下應用越來越廣泛，并成為國際上發(fā)達國家爭相研究的目標。常見的高阻尼合金按照分類有：(1)鐵基的高阻尼合金，代表類型為Fe-Cr-Al體系，F(xiàn)e-Mn體系以及Fe-Si-Al體系等；（2）鋁基高阻尼合金，代表類型為Al-Zn體系，Al-Mg體系和Al-Si體系等；（3）錳基高阻尼合金，代表體系為Mn-Cu,Mn-Fe和Mn-Ni等體系。相比而言，錳基阻尼合金具有最高的減振系數(shù)，可以達到42%，但是使用溫度一般只能到80度左右。鋁基高阻尼合金的阻尼系數(shù)比較低，性能是普通鋁合金的10倍左右，但是密度較低(<3.5g/cm3)。鐵基阻尼合金的阻尼系數(shù)一般達到25%左右，使用溫度可以到300度，在高溫環(huán)境下具有較高的減振性能。對于工作在機械發(fā)動機等高溫環(huán)境下的阻尼合金而言，鐵基高阻尼合金具有獨特的優(yōu)勢。隨著工業(yè)化的快速發(fā)展，機械發(fā)動機的功率也隨著不斷的提高。因而對于鐵基高阻尼合金除了具備在高溫下的足夠的阻尼性能外，還必須具有優(yōu)異的導熱性能，從而可以將發(fā)動機產(chǎn)生的熱量很快的傳導到環(huán)境中去。在目前的減振降噪領域，設計并產(chǎn)業(yè)化具有高導熱率的鐵基阻尼合金是當前阻尼合金設計領域的一個熱點。通過先進的合金化方案，不僅可以提高合金在發(fā)動機外圍使用的耐熱度，還可以使得減振構件內由于更高的傳熱性能而使得溫度大大降低?？梢灶A計到，由于更加優(yōu)異的熱傳導性能，鐵基阻尼合金必將廣泛應用于發(fā)動機基座等部件，起到減振降噪的作用。在不久的將來，隨著減振降噪領域更多工程領域的拓展，具有高導熱率的鐵基高阻尼合金必將在更多的結構設計中得到廣泛應用。
現(xiàn)有的鐵基高阻尼合金在強度上完全能夠滿足發(fā)動機支架能承受溫度范圍內的力學性能要求，并能夠經(jīng)受大量級的振動和沖擊載荷作用，產(chǎn)生非常明年的減振降噪效果。但是，作為發(fā)動機基座也必須具有高的傳熱性能使得發(fā)動機產(chǎn)生的熱量能有效的傳遞到周圍的環(huán)境中，以滿足高功率發(fā)動機工作設計要求。目前國際上出現(xiàn)的鐵基高阻尼合金有Fe-Mn體系，F(xiàn)e-Cr-Al體系和Fe-Si體系，導熱率都維持在60-90W/m.K左右?？紤]到鐵基高阻尼合金在高溫極端環(huán)境下的行業(yè)需求，開發(fā)具有更高熱導率并維持現(xiàn)有阻尼性能和力學性能的鐵基合金是目前減振降噪行業(yè)急需解決的重要工程問題之一。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種具備高導熱特性的鐵基高阻尼合金及其制備方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：
一種鐵基高阻尼合金，按重量百分比計，合金的組成為：Cr: 6-8%, Si: 1-2%, Al: 4-6%, Hf: 1.5-2.5%, Cu: 4-9%, B: 1-2%, Sn: 2.5-4.5%, Co: 2-3%,余量為Fe。
上述鐵基高阻尼合金的制備方法，包括如下步驟：將原料加入到真空感應電爐內，并采用氧化鋁坩堝；感應加熱到1700-1750℃，形成合金溶液，并利用電磁效應充分攪拌10分鐘；將合金液體在1700-1750℃保溫10分鐘澆鑄到水冷鐵模具內進行鑄造成型，等完全凝固后取出鑄件。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
（1）本發(fā)明提供的具有高熱導率的鑄造用鐵基高阻尼合金材料。該材料具有傳統(tǒng)鐵基高阻尼合金的力學性能和阻尼性能：抗拉強度為540-550MPa，彈性模量為80-85GPa，屈服強度為240-280MPa，延伸率為24-32%，SDC=30-34%。在保證現(xiàn)有變形用鐵基高阻尼合金阻尼性能和力學性能的基礎上，將合金的熱導率從60-90W/m.K左右提高到了110-150W/m.K?？梢源笠?guī)模應用于溫度較高并且需要減振的場合。
（2）該變形合金冶煉加工方法簡單，生產(chǎn)成本比較低。在保證阻尼性能的同時，也使得合金的耐高溫性能有了進一步提高，便于工業(yè)化大規(guī)模應用。
（3）本發(fā)明可用于制造在使用溫度為300度以下，應變振幅低于2000微米的結構件，并具有極其顯著的減振和散熱效果。
具體實施方式
實施例1
一種鐵基高阻尼合金，按重量百分比計，合金的化學成分為：Cr: 6.5%, Si: 1.2%, Al: 4.6%, Hf: 1.8%, Cu: 5.6%, B: 1.4%, Sn: 2.9%, Co: 2.1%,余量為Fe。合金的制備方法：將如上配比的原料加入到真空感應電爐內并采用氧化鋁坩堝，感應加熱到1700℃，形成合金溶液，并利用電磁攪拌充分攪拌10分鐘隨后并保溫10分鐘。將合金液體在1700℃澆鑄到水冷鐵模具內成鑄件。等完全凝固后取出鑄件。隨后熱處理工藝為：真空固溶處理1100℃，10小時后爐冷。在850-950度區(qū)間鍛造成所需直徑的棒材。之后在1100℃進行2小時的真空退火。所得合金的力學性能，阻尼性能和傳熱性能為：抗拉強度542MPa，彈性模量為81GPa，屈服強度為253MPa，延伸率為26%，阻尼系數(shù)為SDC=32%，熱導率為140W/m.K。
實施例2
一種鐵基高阻尼合金，按重量百分比計，合金的化學成分為：Cr: 7.2%, Si: 1.9%, Al: 5.3%, Hf: 1.6%, Cu: 6.3%, B: 1.3%, Sn: 3.1%, Co: 2.6%,余量為Fe。合金的制備方法：將如上配比的原料加入到真空感應電爐內并采用氧化鋁坩堝，感應加熱到1750℃，形成合金溶液，并利用電磁攪拌充分攪拌10分鐘隨后并保溫10分鐘。將合金液體在1750℃澆鑄到水冷鐵模具內成鑄件。等完全凝固后取出鑄件。隨后熱處理工藝為：真空固溶處理1100℃，10小時后爐冷。在850-950℃區(qū)間鍛造成所需直徑的棒材。之后在1100℃進行2小時的真空退火。所得合金的力學性能，阻尼性能和傳熱性能為：抗拉強度548MPa，彈性模量為84GPa，屈服強度為279MPa，延伸率為28%，阻尼系數(shù)為SDC=33%，熱導率為135W/m.K。
實施例3
一種錳基高阻尼合金，按重量百分比計，合金的化學成分為：Cr: 7.6%, Si: 1.3%, Al: 5.1%, Hf: 2.3%, Cu: 4.9%, B: 1.6%, Sn: 2.8%, Co: 2.6%,余量為Fe。合金的制備方法：將如上配比的原料加入到真空感應電爐內并采用氧化鋁坩堝，感應加熱到1720℃，形成合金溶液，并利用電磁攪拌充分攪拌10分鐘隨后并保溫10分鐘。將合金液體在1720℃澆鑄到水冷鐵模具內成鑄件。等完全凝固后取出鑄件。隨后熱處理工藝為：真空固溶處理1100℃，10小時后爐冷。在850-950度區(qū)間鍛造成所需直徑的棒材。之后在1100℃進行2小時的真空退火。所得合金的力學性能，阻尼性能和傳熱性能為：抗拉強度542MPa，彈性模量為81GPa，屈服強度為253MPa，延伸率為26%，阻尼系數(shù)為SDC=33%，熱導率為128W/m.K。