高强度Fe-Mn阻尼合金机制研究

针对高强度Fe-Mn阻尼合金低应变下阻尼性能低，阻尼机制不明确的问题，本项目在总结分析国内外研究成果的基础上，提出应力作用下扩展位错整体的运动是导致Fe-Mn合金阻尼的主要原因。要提高合金低应变下的阻尼性能，首先应降低合金的层错能，使扩展位错容易运动；其次要降低溶质原子在扩展位错中的偏聚程度和减少晶体缺陷，减少扩展位错运动的阻碍。本项目拟通过研究不同Mn含量Fe-Mn合金的层错能和溶质原子的分布规律及其与阻尼性能的关系；间隙原子C和N对Fe-Mn合金层错能和原子分布的影响规律及其与阻尼性能的关系；时效和室温变形对合金缺陷组态的影响规律及其与阻尼性能的关系，从实验上来直接验证明确高强度Fe-Mn合金的阻尼机制。本项目的研究将为制备低应变下具有高阻尼的高强度Fe-Mn基合金提供成分设计和制备工艺上的理论指导，为新型阻尼合金的研究提供理论上的指导。

从2011年1月签订自然科学基金任务书以来，项目组对《高强度Fe-Mn阻尼合金机制研究》项目的难点进行了充分的分析，并通过试验研究和理论分析解决了Fe-Mn阻尼合金机制研究中的主要问题。通过研究项目组掌握了Mn元素含量、间隙原子C、N及其含量对Fe-Mn阻尼合金性能影响的规律，完成了Fe-Mn阻尼合金成分优化设计；掌握了固溶和退火温度等热处理条件、时效时间和温度以及室温变形等因素对Fe-Mn阻尼合金阻尼性能影响的规律，优化了合金处理工艺；项目组通过SEM、TEM和XRD等分析手段对Fe-Mn合金的阻尼机制进行了深入的研究和分析。结果表明，Fe-Mn合金的阻尼机制为扩展位错，一个全位错分解扩展位错（两个肖克莱不全位错和中间的层错）由于铃木效应，中间层错的溶质原子浓度比较高，再外加应力的作用下移动落后于肖克莱不全位错，产生了阻尼效应，影响合金阻尼的两个主要因素为扩展位错的数量和移动性能。项目研究完成了预期目标，研制的FeMn阻尼合金通过合适的热处理工艺可使其抗拉强度Rm达到700 MPa以上。项目研究过程中与中国工程物理研究院紧密合作，向其提供了50公斤FeMn阻尼合金棒料，并举行了两次学术交流活动。在国内外核心期刊上发表了项目相关学术论文9篇。