Fe-Mn基阻尼合金的马氏体相变与阻尼性能

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1、分类号：密级：—ＵＤＣ：编号：ｖ－．工学硕士学位论文Ｆｅ－Ｍｎ基阻尼合金的马氏体相变与阻尼性能．？．．硕士研究生：叶卫林指导教师：陈枫副教授学科、专业：材料科学与工程论文主审人：鲁玺丽副教授＇，．■：：哈尔滨工程大学２０１８０３月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文Fe-Mn基阻尼合金的马氏体相变与阻尼性能硕士研究生：叶卫林指导教师：陈枫副教授学位级别：工学硕士学科、专业：材料科学与工程所在单位：材料科学与化学工程学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位

2、授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngMartensiticTransformationandDampingCharacteristicsofFe-MnbasedDampingAlloysCandidate:YeWeilinSupervisor:AssociateProf.ChenFengAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MaterialScienceandEngineer

3、ingDateofSubmission:Jan,2018DateofOralExamination:Mar,2018University:HarbinEngineeringUniversity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

4、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。

5、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

6、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。关键词：Fe-Mn基合金；显微组织；马氏体相变；阻尼性能AbstractFe-Mnbasedalloyshaveattractedmuchattenti

7、onformanyyearsduetotheirhighdampingcapacity,goodmechanicalproperties,andcommercialimportance.Inthispaper,microstructure,martensitictransformationbehavior,mechanicalpropertiesanddampingpropertiesofFe-17Mn-xNb(x=0,0.1,0.5,1,2,4wt%)alloysweretestedbyscanningelectronmicroscop

8、y,transmissionelectronmicroscopy,X-raydiffraction,differentialscanningcalorimetry,electronicuniv