胥永刚教授课题组在高阻尼Fe-Cr-Mo阻尼合金的合金化领域取得了重要进展

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高阻尼Fe-Cr-Mo合金是一种新型的功能性金属材料，在工业上被用于振动和噪声的控制。其物理本质是通过磁机械滞后效应，依靠磁畴的不可逆移动大量耗散或吸收机械结构的振动和噪声能量。以往的研究发现，磁致伸缩系数越高，阻尼性能也越大；而正磁致伸缩行为是Fe-Cr-Mo合金固有行为。这也使这种合金的应用局限在拉应变性质的振动环境。近日，我院胥永刚教授课题组在高阻尼Fe-Cr-Mo阻尼合金的合金化领域取得了重要进展，以 “Higher damping capacity induced by negative magnetostriction of Fe-16Cr-2.5Mo-0~0.2V alloys” 为题发表在Journal of Alloys and Compounds上。本工作对新型减振器件的研制具有重要意义，有利于拓展这类合金的商业应用。该成果得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、西南交通大学材料先进技术教育部重点实验室的大力支持。论文的积极意义体现在：
       第一：合金的损耗因子取决于磁致伸缩系数的绝对值。以往的研究发现，Fe-Cr-Mo合金的阻尼性能只能发生在正的磁致伸缩行为下，这项研究表明，在负的磁致伸缩行为下，高阻尼性能也能形成。
       第二：微量的V元素可实现Fe-16Cr-2.5Mo合金的磁致伸缩行为从正到负的转变。这种转变很可能是由于V原子的外层电子改变了Fe-16Cr-2.5Mo合金基体近邻原子之间的相互作用引起的。这项研究有可能对零磁致伸缩合金的研制带来新的启示。
       第三：V元素的添加使磁机械滞后阻尼行为发生在负磁致伸缩条件下。这为轨道交通及土木工程领域承压型减振元器件的研制创造了条件。
(论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.156673)

图1. 900℃×1小时退火态Fe-16Cr-2.5Mo合金的磁畴结构. (a) 0V; (b) 0.05V; (c) 0.1V; (d) 0.2V

        粉纹法的实验结果显示（见图1），0.05%V添加后，组织中出现了大量的楔形畴，对畴壁的移动形成钉扎，但当V含量达到0.2%时，90°畴的数量明显增加。这为阻尼耗能机制的增强创造了条件。
         研究小组介绍：
         胥永刚研究小组依托于材料科学与工程学院及材料先进技术教育部重点实验室。目前主要以轨道交通装备领域为背景，从事减振合金及其复合材料的基础和应用研究（包括材料设计、制备、性能分析及器件开发），通过减振合金及其复合材料器件实现系统振动与噪声的有效控制。


        文章来源：西南交通大学