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阻尼合金设计

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第一章绪论

1.1阻尼合金工程应用背景及其发展概况

随着现代工业的迅速发展，交通、能源、建筑、航天等领域对机器及其部件的要求也愈发苛刻，主要表现在高速重载条件下要求零件保持高强度的同时，能够具有低损耗和长寿命的特点。

但是，机器在运转中所产生的振动，特别是共振，严重影响机构零部件的寿命，降低机械产品的质量以及仪器仪表的精度和可靠性。

据统计，在机器制造业中有80％的事故和设备损坏是由于共振所致。

同时，噪声和振动是一对“孪生姐妹”，它污染环境，损害人体健康，是三大公害之一[1,2]。

因此，振动和噪声水平已成为决定产品价值和市场竞争能力的重要因素，如何减少振动、降低噪声，逐渐成为人们十分关注的问题。

统计显示[3]，我国每年仅道路交通噪声污染导致的经济损失折合人民币就达216亿元人民币，类似的经济损失美国为51亿美元，德国为10.6亿美元，芬兰为2.8亿美元。

为此，我国制定了一系列国家和地方标准，比如GB3096－93等[4]，并采取了大量措施进行振动和噪声控制。

但总体来说，同发达国家相比，我国在振动和噪声控制领域的水平还有一定差距。

长期以来，随着对振动和噪声的产生及传播特点的了解，人们找到了一些降低和消除振动与噪声的方法，这些方法概括起来大致分为五种[5]：

第一，增加机械零部件的重量，提高构件的刚度，降低振动的振幅。

但在多数情况下，特别是要求轻量化和高转速的场合，上述做法显然是背道而驰的。

第二，抑制共振条件下大振幅的发生。

对单一频率或一两个振源的场合，该方法有明显的效果，但实际上噪声往往具有明显的宽频特性，所以上述方法存在明显的局限性。

第三，安装减振装置，如油减振器、空气减振器等。

这也是人们进行减振降噪处理时比较通行的做法，但如果重量、外形尺寸受到使用场合的限制，这类方法也不能使用。

第四，采用多孔的吸声材料，并将其做成屏蔽罩，把振源包围起来，从而阻断噪声的传播途径，有效地降低噪声。

这种方法因为采用密闭处理，屏蔽罩内的温度容易升高，使作业环境恶化，危险性增加，生产效率大大降低。

如果振源本身体积很大，则彻底屏蔽也是难以实现的。

第五，利用减振材料（高阻尼材料）制作振动源构件，将机械能转化为热能而使振动在短时间内衰减下来，达到减振降噪的目的。

最后一种方法是从振动源和噪声源出发，可以从根本上解决振动和噪声问题，适合于小型、轻量、和高速化发展的方向。

但是对阻尼材料的选择却需要考虑多方面的因素，尤其需要结合工程实际。

高分子材料例如减振橡胶、尼龙等就是具有粘滞性质的阻尼材料，在强度和使用温度容许的条件下，有人曾采用尼龙制造成齿轮，达到了减振降噪的效果[6]。

但这类材料最大的缺点是机械性能尤其是强度太低，远不如金属材料，在使用过程中磨损非常严重，这势必影响其使用寿命和带来安全上的隐患。

金属材料是在工业生产和机械零件制造过程中普遍使用的材料。

基于这个原因，研究人员认为，金属材料如果同时具有减振降噪能力，就有可能在需要减振降噪的场合得到更广泛的应用。

上世纪五十年代初期，美国和英国率先在阻尼合金方面取得突破，开发出了Mn-Cu系阻尼合金[7]。

这种合金掉到地上只发出微弱的响声，并被人们成功地应用在潜艇的螺旋浆上，大大提高了潜艇的隐蔽性。

以此为契机，大量阻尼材料的研究和开发被引向深入。

经过半个多世纪的发展，现在世界上已出现了数十种新型的阻尼减振合金，比如既有优良耐蚀性又有高疲劳强度的Co-Ni合金，轻且减振性能很好、广泛用做火箭卫星上精密仪器防振台架的Mg-Zr合金，耐蚀性和力学性能优良的Ni-Ti合金，加工性和耐蚀性优良的Fe-Cr-Al合金等[8,9]。

作为一类特殊的功能材料，阻尼合金最大的特征是在受到敲击时不象青铜、钢材那样发出洪亮的“金属声”，而只是像橡胶那样发出微弱的哑声。

一般金属材料由于共振曲线的形状十分尖锐，振动衰减很慢，因此敲击时发出的声音响亮刺耳，而且持续时间很长，这是敲击时响声大的原因。

而对于阻尼合金，其共振曲线趋于扁平，振动衰减快，共振振幅小，因此敲击时声音微弱。

之所以产生这样的效果，跟合金内部吸收振动能量的能力有很大的关系。

阻尼合金吸收振动能量的能力一般高于30％，而一般的金属如碳钢吸收振动能量的能力仅为4%[10]。

综上所述，阻尼合金可用于航空航天工业、航海工业、汽车工业、建筑工业、家电行业等，对降低环境噪声、提高机器零件寿命、改善人们生活环境有着重要的作用。

因此，阻尼合金作为一个新兴的功能材料领域，将会有更广阔的应用前景。

根据阻尼机制的不同，目前的阻尼合金主要可分为：

铁磁型（Fe-Cr、Fe-Al等）、孪晶型（Mn-Cu、Ni-Ti、Cu-Zn-Al等）、复相型（灰铸铁、Zn-Al）、位错型（Mg-Zr）、以及Fe-Mn合金，本章将在后几节进行详细叙述。

其中Mn-Cu合金阻尼性能最好，但其受温度影响较大，只适合较低温度下使用，并且成本较高；铁磁型合金阻尼峰主要出现在比较窄的应变振幅范围内（1×10-4-2×10-4），并且受磁场和应力等因素影响很大，这些都限制了其应用范围；复相型和位错型合金（除灰铸铁外）阻尼性能较好，但强度低，价格较贵；Fe-Mn合金是几类阻尼合金中强度最高、价格最低的，其阻尼性能随着应变振幅的增大而增加，可作为较大振动和冲击部件使用，应用前景非常好，所以具有较大的研究价值。

关于阻尼合金阻尼性能的表征和研究方法有很多种，所以在做相关研究之前，非常有必要对阻尼性能的表征和测试方法进行全面的了解，以便掌握它们的原理以及彼此之间的联系。

基于此点，本文从阻尼性能的表征及测试方法出发，逐步概述各类阻尼合金的研究现状，并提出本文的主要研究思路和内容，具体叙述如下。

1.2阻尼合金阻尼性能的表征及测试方法

1.2.1阻尼合金阻尼性能的表征

在实际测试过程中，因测试方法的不同，可以有以下几个物理参数用来表征阻尼合金的阻尼性能：

对数衰减率（δ）、比阻尼性能（SDC）、内耗（Q-1）和损失因数（tanφ）。

在一定条件下，这些物理参数之间可以互相转化。

1.2.1.1对数衰减率（Logarithmicdecrement,δ）

对数衰减率δ表示合金在振动自由衰减过程中相邻两次振幅之比的自然对数[11,12]：

（1-1）

式中An和An+1分别表示第n次和第n+1次振动的振幅。

当阻尼很小时，An≈An+1，则δ→0；当阻尼很大时，AnAn+1→∞，则δ→∞。

可见，自由衰减法测出的对数衰减率δ应落入0～∞范围之内，通常阻尼合金的对数衰减率δ都介于0～1的范围内。

1.2.1.2比阻尼性能（Specificdampingcapacity,SDC）

比阻尼性能（也称减振系数）表示在合金自由衰减过程中的一个振动周期内，振动能转变为热能而耗散的比率[11,12]：

（1-2）

式中W表示一个振动周期内的总振动能，ΔW表示在一个振动周期内的能量损失。

阻尼合金的比阻尼性能SDC一般在0～1的范围内，通常用百分数表示。

1.2.1.3内耗（Internalfriction,Q-1）

在物理学中为了与阻尼的电磁回路相对应，常采用Q-1来表示内耗，这里Q是振动系统的品质因子[11,12]。

在自由衰减过程中，内耗Q-1可由下式表示：

（1-3）

式中W表示合金一个振动周期内的总振动能，ΔW表示合金在一个振动周期内的能量损失。

自由衰减过程中，以上三个物理量之间存在一定的转化关系[13]：

（1-4）

另外，合金在强迫振动过程中，内耗还可以根据共振曲线求得[14]：

（1-5）

式中fr为共振角频率，f1和f2分别表示振幅下降到最大值12倍时共振峰左右两侧的角频率。

1.2.1.4损失因数（Lossfactor,tanφ）

在合金的弹性变形范围内对其施加交变应力时，如果应力是周期变化，则产生的应变也是周期变化的。

但由于滞弹性现象的存在，应变将滞后应力一个相位角φ，人们常用其正切值tanφ来描述合金的阻尼性能[13]。

因为φ值一般很小，其和内耗之间有如下关系：

（1-6）

1.2.2阻尼合金阻尼性能的测试方法

合金阻尼性能的测试方法有很多，由于往往需要在宽广的频率、振幅、温度（有时还在一定的磁场）下进行测量，因而出现了种类繁多的仪器装置。

按照振动频率可将测试方法大致可分为：

低频（0.5Hz～几十Hz）、中频（KHz）和高频（MHz）三类。

1.2.2.1扭摆法——低频下阻尼性能的测试（0.5Hz～几十Hz）

扭摆是一种最简单的振动系统，早在1890年汤姆孙就研究过扭摆和阻尼，但直到20世纪40年代，我国的葛庭燧等才开始将扭摆法应用于研究金属的阻尼行为中[14]。

其发明的倒扭摆仪，后人又称为葛氏倒扭摆仪，结构简单，操作方便，至今仍然是低频下内耗测试方法的基础。

扭摆法一般采用丝状和带状试样，直径或厚度一般在0.5～1.5mm之间，长度在100mm左右。

可以通过两种方法计算合金低频下的阻尼性能：

第一，自由衰减法（图1.1a）。

在自由振动条件下，通过测量振幅自由衰减曲线，就可以根据式（1-1）和式（1-4）计算出合金的对数衰减率δ、比阻尼性能SDC和内耗Q-1。

如果合金的阻尼性能高，图1.1a中的衰减曲线会衰减的很快、很陡，反之则会很平稳。

第二，共振法（图1.1b）。

在一定频率范围内，测试合金的共振振幅随频率的变化曲线，根据这条共振曲线，利用式（1-5）计算出合金的内耗Q-1。

如果合金的阻尼性能高，图1.1b中的共振曲线会变得较宽、较平坦，反之则会又尖又窄。

（a）自由衰减法（b）共振法

图1.1常用的两种计算合金阻尼性能的方法[14]

本文的实验就是基于倒扭摆法，关于这种方法的具体原理和数据处理方法将在第二章做更详细叙述。

1.2.2.2弯曲共振法——中频下阻尼性能的测试（KHz）

弯曲共振法是近年来应用较多的一类测试内耗的方法，包括单悬臂弯曲，双悬臂弯曲法，三点弯曲法等[8]。

其中单悬臂弯曲法适用于较软的材料（弹性模量E<1010Pa），而双悬臂弯曲法和三点弯曲法适用于较硬的材料（弹性模量E>1010Pa）。

测试试样可以是棒状、管状或片状。

弯曲共振测试系统一般由夹持系统、激励系统和接受系统三部分组成，由信号发生器对试样施加简谐击振力，然后由检测传感器拾振，经信号放大器送入记录和分析仪器进行数据处理。

根据采集信号的不同，具体的测试计算方法除了上述自由衰减法和共振法外，还可以通过测量应变与应力之间存在的相位角φ，根据式（1-6）计算出合金的损失因数tanφ[13]，如图1.2所示。

目前比较完善的仪器有动态机械分析仪（DMA）和动态热机械分析仪（DMTA），它们是强迫次共振型动态力学性能测量仪器，主要用于研究高分变模式可供选择，包括拉伸、压缩、扭转、单双臂梁和三点弯曲等，可以根据被测材料的弹性模量和试样形式灵活选择，适用于金属材料的主要是单双臂梁和三点弯曲模式。

DMA是由美国DuPont仪器公司开发的，其激振的频率范围在0.01Hz～100KHz之间，测试温度在-70℃~600℃之间，模量变化范围很宽，在10-3~106MPa之间。

有文献指出[12]，该方法测量时试样振动的幅值太大，测量精度稍低。

DMTA是由美国流变测量科技有限公司生产，它的测量温度范围为室温至500℃或-150℃～500℃（用液氮冷却），频率在1.6～200KHz之间,阻尼敏感度达10-4量级，阻尼分辨率达10-5量级。

运用这种仪器，可以很方便地获得tanφ的频率谱、温度谱和振幅谱，并可同时改变频率和温度，从而模拟材料的工作状态。

（a）应力、应变随时间的变化曲线（b）应力应变曲线

图1.2利用应变滞后于应力的相位角计算合金的阻尼性能[15]

1.2.2.3超声脉冲法——高频下阻尼性能的测试（MHz）

超声波脉冲法又称为复合振荡器法，通常将待测试样粘贴在石英上（置于加热炉中），再先后将该石英晶体粘贴到第二探测石英晶体和第三驱动石英晶体上，组成四元复合振荡器[14]。

试验中由高频发生器将共振频率的脉冲发给石英片，作为发射器的晶片把这些脉冲转换成机械振动，通过一个过渡层传递给试样（尺寸为65mm×3mm×3mm）。

过渡层的物质与压电石英和试样的声阻相匹配，结果在试样中产生往复的超声波，这种超声波在试样端面间经受多次反射直至完全消耗。

为接收这些信号可以利用同一个压电传感器进行操作，信号经一定的放大后进行记录，并经过计算得到材料的内耗。

由于超声法工作的频率范围很宽，测量的敏感性很高且实验的安排较为灵活，故有可能获得其他方法得不到的新结果。

但由于超声脉冲法的应变振幅一般很小，故不能用来测量与振幅有关的阻尼效应。

综上所述，阻尼性能的测试方法多种多样，在实际测量过程中要根据材料的工程应用背景以及所承受的应变幅值和振动频率来选择恰当的测试方法。

值得注意的是，不同的测试方法由于原理和测试条件不同，得到的结果会有较大的差异。

美国海军研究院的研究人员指出，相同材料用悬臂梁法测到的阻尼性能比倒扭摆法测到的要高很多[12]。

不同测试方法之间合金阻尼性能的可比性很差，这也是目前限制阻尼合金发展的一个瓶颈问题。

但是，同一种测试方法得出的结果变化规律还是非常准确的。

1.3阻尼合金的分类

按照阻尼机制的不同，可将目前的阻尼合金分为五大类[7]：

复相型阻尼合金、超塑性型阻尼合金、孪晶型阻尼合金、位错型阻尼合金和铁磁型阻尼合金。

振幅、温度、频率是阻尼合金应用过程中的三大影响因素，下面对这几类阻尼合金这些方面的特点进行介绍。

1.3.1复相型阻尼合金

在周期应力的作用下，一些复相合金中强度较高的相会发生弹性形变，较软的相则发生塑性形变，从而产生内耗使振动的能量得以耗散。

具有这种阻尼机制的合金称为复相型阻尼合金，最常见的就是灰口铸铁。

灰口铸铁的主要特点是成本低，易加工，可以在铸态使用，目前已经被广泛用来制造各类发动机和机床的基座。

灰铸铁的阻尼特性既与母相基体有关（珠光体基体的阻尼性能低于铁素体或奥氏体基体），又与非金属夹杂物形态有关（含有片状石墨的灰铸铁的阻尼特性要远优于含有球状石墨的球铁）。

最近的研究表明[10]，含球状石墨为主的延性铸铁在临界温度以下温度退火，其阻尼性能将大幅度提高，能达到高阻尼灰口铸铁的水平，而且其综合机械性能比一般的灰口铸铁要高得多。

美国已将这种铸铁用于福特公司生产的涡轮增压发动机曲轴和汽车柴油发动机定时齿轮上，相关部门正计划下一步将这种铸铁扩展应用于海军舰船柴油发动机部件。

图1.3是灰口铸铁的阻尼性能随应变振幅、频率和温度的变化曲线[18,19]。

从中可以看出，这类合金的阻尼性能同温度无关，但随着振幅的增加阻尼性能迅速增加，而随着频率的增加阻尼性能略有下降后趋于平缓。

图1.3灰口铸铁的振幅、频率和温度特性

1.3.2超塑性型阻尼合金

在周期应力的作用下，一些合金中的晶界和相界面会发生塑性流动，从而产生内耗使振动的能量得以耗散。

因这种机制与合金的超塑性机理类似，所以称具有这种阻尼机制的合金为超塑性型阻尼合金，最常见是Zn-Al合金[20]。

Zn-Al基合金的主要特点是比重小，在微小振动中能保持较高的减振能力，不受磁场的影响，有利于电子电器产品的减振降噪，但其强度较低，不耐海水腐蚀。

这类合金的Al含量通常在20～50％（质量百分比）之间，在合金中添加适量的Si、Zr、Al等元素，可使合金的性能得到改善：

Si的加入能提高合金的力学性能[20]；少量Zr和稀土元素（都不到1％质量百分比）可以细化组织和强化基体，同时还能够提高阻尼性能[21,22]；Al的加入可以提高合金的阻尼性能和弹性模量[23]。

在美国和日本，Zn-Al基合金已经被用于滑动轴承、轿车发动机机座、越野摩托车的凸轮轴和驱动轮、风镐阻尼部件等领域。

从中可以看出，该合金的阻尼性能不受应变振幅的影响，但随着频率的增加略有下降后呈现平缓趋势。

另外，随着温度的上升，Zn-Al合金晶界和相界面原子扩散加剧，界面可动性提高，所以阻尼性能随之升高。

图1.4Zn-Al合金的振幅、频率和温度特性

1.3.3孪晶型阻尼合金

在周期应力的作用下，与热弹性马氏体相变有关的共格孪晶界面（马氏体马氏体、母相马氏体）将发生重新排列运动，产生非弹性应变而使应力松弛，从而将外加振动能耗散，形成对振动的阻尼衰减。

具有这种阻尼机制的合金称为孪晶型阻尼合金，其典型代表包括Mn-Cu[25,26]、Ni-Ti[27]、Cu-Al-Mn[28]和Cu-Zn-Al[29]等。

Mn-Cu合金的主要特点是阻尼性能和力学性能较好，Mn含量越高（>50％）、应变量越大、高温热处理时间越长，阻尼性能越高。

但其受温度影响较大，只适合较低温度下使用，并且成本较高。

目前广泛用作潜艇螺旋桨的材料[5]。

Ni-Ti基合金是一类性能优异的形状记忆合金，在其Ms相变点温度下变形，然后加热到Af温度以上可以产生形状恢复，同时其在Ms温度以下还具有高阻尼性能。

通过改变成分，Ni-Ti基合金的Ms温度可以从-100℃～200℃之间变动，具有广泛的适用性。

这类合金的主要特点是阻尼性能、形状记忆性能和力学性能优异，但加工性能差，成本较高。

Ni-Ti基合金已被地震工程专家成功地用在大厦和大型建筑物的减震装置上[30]，并可保证建筑物在遭受强震后的复原性。

另外，这种合金作为减振材料在汽车和机械制造领域也都得到了一定的应用[6]。

Cu-Al-Mn和Cu-Zn-Al合金是另一类形状记忆合金，它们的特点是阻尼性能优良，价格较Ni-Ti基合金便宜，但力学性能差，使用温度不高（一般低于50℃）。

目前已经被用于滑雪装置上的减振垫片[9]。

图1.5是Cu-Zn-Al合金在马氏体状态下阻尼性能随应变振幅、频率和温度的变化曲线[27,29]。

图中的规律代表了孪晶型阻尼合金的一般特征，从中可以看出：

该种阻尼合金的阻尼性能随着应变振幅的增加而迅速升高，然后趋于稳定，这主要是由于其内部的孪晶界面运动性质所决定的；阻尼性能随着频率的增加略有下降后呈现平缓趋势；当温度高于其Af以上时，阻尼性能迅速下降甚至消失，因为此时无马氏体存在，也就没有孪晶界面存在。

图1.5Cu-Zn-Al合金的振幅、频率和温度特性

1.3.4位错型阻尼合金

在周期应力的作用下，一些合金中的位错会脱开沿线钉扎的点缺陷（杂质原子或空位）而进行运动，这个过程就会在弹性应变范围内产生附加的位错应变，从而产生内耗将外界振动能耗散。

具有这种阻尼机制的合金称为位错型阻Mg合金的主要特点是比重小，耐蚀性好，阻尼性能高，但因强度低，限制了其应用范围。

合金化是提高其力学性能的有效途径，人们研究了添加Zr、Si、Cu、Al等合金元素的影响，结果表明这些合金（特别是Mg-Zr合金）的阻尼性能虽然有所下降，但综合性能得到提高，大大地拓宽了Mg合金的应用范围。

目前，Mg合金已成功用于节能汽车发动机部件、电脑外壳、镜框、高尔夫球杆等[31]。

此外，Mg合金还具有较高的电磁屏蔽性能，在航天和航空工业中具有广泛的应用前景，例如制备航天飞机仪表盘、电器设备壳体等构件不仅可以减小振动,还可以减小宇宙射线对电子仪器设备的电磁干扰,提高电子仪器设备的工作精度和使用寿命[32]。

图1.6是Mg合金阻尼性能随应变振幅、频率和温度的变化曲线[33,34]。

从中可以看出：

Mg合金阻尼性能随着应变振幅的增加而迅速增加，这是由于振动振幅越大，参与脱钉而产生内耗的位错就越多；在较高应变振幅时，其阻尼性能不随频率变化，而在较低应变振幅时，其阻尼性能随频率的增加而略微减小；Mg基合金的阻尼机制会因环境温度的变化而发生改变，常温下阻尼源主要来自于位错滑移，但当温度升高时，界面阻尼开始发挥作用，阻尼性能不断升高，所以Mg合金具有一定的热稳定性和时效稳定性，这方面优于孪晶型阻尼合金。

图1.6Mg合金的振幅、频率和温度特性

1.3.5铁磁型阻尼合金

在一些铁磁合金中，原子之间通过交换作用而产生磁矩，相同方向的磁矩排列起来形成磁畴。

在周期应力的作用下，合金中相当部分的磁畴界面因磁机械效应的逆效应而发生不可逆移动，在应力应变曲线上就会产生应变滞后于应力的现象，进而产生内耗将振动能耗散。

该阻尼因其静滞后的特点而被称为磁机械静滞后型阻尼，具有这种阻尼机制的合金被称为铁磁型阻尼合金，其典型代表有Fe-Cr基[35]、Fe-Al基[36]、Co-Ni基[37]等合金。

铁磁型阻尼合金的主要特点是强度较高，成本较低，较高温度和低应变振幅下阻尼性能优异，但其经变形后或在磁场环境中阻尼性能会迅速下降甚至消失。

根据这些特点，目前该类合金已经成功应用在汽轮机叶片、齿轮变速箱和机械传动装置上[8]。

图1.7是铁磁型阻尼合金的阻尼性能随应变振幅、频率和温度的变化曲线[33,34]。

从中可以看出：

这种合金的阻尼性能不随频率的变化而变化；随着应变幅值的升高，其阻尼性能迅速升高并达到某一峰值（此时的应变振幅较小，约1～2×10-4），而后呈下降趋势，这是由于磁畴界面的移动特点造成的；铁磁型阻尼合金在低于其居里温度时，其阻尼性能基本保持不变，而高于其居里温度时，合金阻尼性能会大幅度下降，因为上述几种铁磁型阻尼合金的居里温度一般都高于300℃，所以它们都具有较好的耐高温性能。

图1.7铁磁型阻尼合金的振幅、频率和温度特性

1.3.6其它类型的阻尼合金

除了上述五类阻尼合金以外，近年来人们又发现Fe-Mn[38,39]、Fe-Ni-Mn[40,41]和Fe-Ru[42]等合金也具有高阻尼性能，但其阻尼机制尚不明了。

这类合金具有一个共同特征：

层错能低，具有γ（f.c.c.）↔ε（[84]和baik[85]认为C原子在热和应力作用下易在γε界面处富集，进而钉扎阻尼源界面的运动，降低合金的阻尼性能。

因此，在高于室温的温度时效后（小于100℃），C原子的偏聚更加明显，阻尼性能下降更快。

Jun[77]研究了1％～2％Si对Fe-23％Mn合金微观组织的影响，但并未涉及合金的阻尼性能，认为Si降低了合金的层错能和TN温度，但固溶强化了奥氏体基都研究了Fe-Mn-Si合金的阻尼性能，但严格来讲其研究的都是FeMnSi基形状记忆合金，其Ms温度都在室温左右，和高阻尼Fe-Mn基合金的Ms温度（150℃左右）相差很大，所以其实验结果并不能反映出Si对Fe-Mn合金阻尼性能的影响。

同Co相比，Si降低Fe-Mn合金层错能的能力更强，并且其成本也较Co便宜，所以非常有必要深入研究Si对Fe-Mn合金阻尼性能的影响规律及本质。

％Cr-22％Mn合金阻尼性能最高。

严格来讲，这些文献研究的材料是Fe-Cr-Mn系不锈钢，它们所研究的是Mn含量对Fe-12Cr合金性能的影响，并没有涉及Cr含量对Fe-Mn合金的影响。

另外，这些研究中的阻尼性能测试方法采用的是规则横向静电式振动法（regulartransverseelectrostaticvibrationmethod），应变振幅很小（5×10-6），同前面几段所叙述的大多数研究中采用的阻尼性能测试方法（悬臂梁和倒扭摆）不一样，所以其实验结果也不能同Fe-Mn二元合金进行直接对比。

总体来说，Cr的加入对提高Fe-Mn合金的耐腐蚀性能是有利的，进一步研究Cr含量对Fe-Mn合金阻尼性能和耐腐蚀性能的影响是非常有必要的。

1.5Fe-Mn阻尼合金研究中存在的问题

无论是减小振动以提高机器零部件寿命，还是降低噪音以改善人们的生活环境，Fe-Mn阻尼合金都具有很重要的理论研究意义和实际应用价值。

综上所述，目前Fe-Mn合金的研究内容较为丰富，取得了一些有规律的结果，但无论从工程应用还是科学研究角度出发，都还存在不少问题以待解决：

首先，Fe-Mn合金的阻尼机制尚不明了，四种阻尼源界面（ε马氏体变体的界面、ε马氏体中的层错界面、γ奥氏体中的层错界面、γε