通过冷轧预变形显著改善Fe?17Mn阻尼合金的机械性能和阻尼能力

《METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS A-PHYSICAL METALLURGY AND MATERIALS SCIENCE》：Significant Improvement of Mechanical Properties and Damping Capacity via Cold Rolling Pre-deformation in Fe?17Mn Damping Alloy

本研究通过冷轧预变形2%-8%的Fe-Mn合金，结合显微表征和力学性能测试，揭示了预变形促进γ→ε及ε→α'多相变，增强位错和界面密度，从而提升强度（4%时达1010MPa）和阻尼性能（应变幅值0.01-0.08%时增幅7.6%-22.6%），优化了强阻协同效应。

　　

摘要

预变形是一种简单有效的方法，可以提高Fe–Mn阻尼合金的强度和阻尼性能。然而，目前对于预变形后发生的多种马氏体转变及强化机制仍缺乏深入理解，尤其是预变形参数与阻尼性能之间的精确对应关系以及具体的阻尼机制。本研究以退火后的Fe?17.2Mn?0.05C?0.45Si?0.36Cr?0.05V合金作为实验材料，通过多种微观结构表征技术、拉伸试验和阻尼测试方法，研究了2%至8%冷轧预变形对合金微观结构、力学性能和阻尼性能的影响，试图阐明冷轧预变形后的强化和阻尼机制。结果表明，预变形后该合金的强度和阻尼性能显著提升。主要发生了位错增殖、变形诱导的层错以及γ→ε相变，导致位错数量、层错数量和ε马氏体含量增加；同时，由于ε→α′相变还产生了少量的α′马氏体。强度的提升主要归因于位错强化、晶界强化以及硬化后的α′马氏体结构。适当的预变形促进了拉伸变形过程中的多种马氏体转变，从而保证了伸长率的不会显著下降。定量分析表明，在4%的冷轧预变形比例下，该合金实现了最佳的强度与塑性组合：抗拉强度为1010±8 MPa，屈服强度为627±9 MPa，伸长率为38.8±0.5%。阻尼性能的提高主要源于阻尼源的增加，尤其是γ/ε和ε/ε界面效应，这与施加的应变幅度和冷轧预变形比例密切相关。经过2%、4%和8%的预变形后，当应变幅度分别为0.01%和0.08%时，阻尼性能分别提高了7.6%、16.5%、13.2%、18.1%和22.6%。