Microstructure, internal friction and impact-induced acoustic response of newly developed alloyed steels

Р.Ж.  Абуова; Г.А. Буршукова; Е.С.  Меркибаев

doi:10.51301/ejsu.2026.i5.03

Авторы

Р.Ж. Абуова Халықаралық білім беру корпорациясы, Қазақстан
Г.А. Буршукова Халықаралық білім беру корпорациясы, Қазақстан
Е.С. Меркибаев Халықаралық білім беру корпорациясы, Қазақстан

##plugins.pubIds.doi.readerDisplayName##:

https://doi.org/10.51301/ejsu.2026.i5.03

Ключевые слова:

легирленген болат, ішкі үйкеліс, соққы шуы, дірілді сөндіру, микроқұрылым, серпімділік модулі, меншікті электр кедергісі, акустикалық эмиссия

Аннотация

Бұл зерттеу механикалық энергияның диссипациясы, серпімді қаттылық, электр кедергісі, микроқұрылымдық гетерогенділік және легирленген Болаттың үш жаңа түрі (XSM-1, XSM-2 және XSM-3) үшін соққы әсерінің дыбыстық сәулеленуі арасындағы байланысты бағалайды. Анықтамалық материалдар ретінде 10-бап, 20-бап және 45-бап маркалы стандартты көміртекті болаттар пайдаланылды. Пластина тәрізді үлгілер (50×50×5 мм) болат шардың соққысына сыналды; 2 мс бақылау терезесінде өтпелі осциллограммалар тіркелген. Қосымша мәліметтер бұралу тербелісі мен дыбыс деңгейін өлшеу кезінде, сондай-ақ металлографиялық зерттеулер жүргізу кезінде алынды. XSM-1 болаты ең үлкен ішкі үйкелісті (21.22×10^–4) және А шкаласы бойынша ең төменгі дыбыс деңгейін (72 дБА) көрсетті, ал анықтамалық болаттар үшін бұл көрсеткіштер сәйкесінше 9.11-10.565×10^–4 және 84-89 дБА болды. XSM-2 және XSM-3 болаттары үшін дыбыс деңгейлері екі жағдайда да салыстырмалы түрде жоғары ішкі үйкеліске қарамастан 77 дБА және 87 дБА құрады. Зерттелген барлық алты материал үшін Пирсонның ішкі үйкеліс пен дыбыс деңгейі арасындағы корреляция коэффициенті шамамен -0.70 болды, ал серпімділік Модулінің мәндері айқын монотонды қатынасты таппады. XSM-3 болатының микрографтары құрылымдық гетерогенділікті көрсетеді, бірақ фазалық құрамды біржақты анықтауға мүмкіндік бермейді. Нәтижелер материалдың ішкі демпфері маңызды рөл атқаратынын көрсетеді, бірақ оның өзі соққы шуын болжау үшін жеткіліксіз; факторлардың жиынтығын ескеру қажет: модальды жауап, микроқұрылым және сынақ шарттары. Осы салыстырмалы зерттеу аясында XSM-1 болаты ең перспективалы нұсқа ретінде анықталды; алынған нәтижелерді тәуелсіз тексеру үшін қажетті өлшемдер тізімі де анықталды.

Библиографические ссылки

Yan, N., Geng, D., & Wei, B. (2022). Damping performance and martensitic transformation of rapidly solidified Fe-17%Mn alloy. Journal of Materials Science & Technology, 117, 1-7. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2021.10.042

He, W., Qiu, H., Zeng, X., Wang, Y., Luo, Y., Fu, Y., Peng, H., & Wen, Y. (2024). Damping capacity in cast FeMn binary alloys. Journal of Alloys and Compounds, 1008, 176513. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2024.176513

Xie, X.G., Chen, J., & Cao, G.M. (2025). 800 MPa Fe–Mn alloy with expected damping capacity by coupling grain refine-ment and ε-martensite introduction. Journal of Iron and Steel Research International, 32, 2504-2511. https://doi.org/10.1007/s42243-024-01392-2

He, W., Wang, Y., Yuan, Y., Luo, Y., Peng, H., & Wen, Y. (2024). Comparison of microstructure, damping capacity, and mechanical properties of cast and deformation processed Fe17Mn alloys. Materials Today Communications, 39, 108972. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2024.108972

He, W., Yuan, Y., Yan, J., Huang, Y., Peng, H., & Wen, Y. (2024). High-strength corrosion-resistant FeMnCr-based com-posite damping alloys fabricated by vacuum annealing. Journal of Alloys and Compounds, 977, 173345. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2023.173345

Zuo, S., Xiao, F., & Fukuda, T. (2019). Orientation dependence of damping behavior in a Mn–Cu shape memory alloy. Scripta Materialia, 170, 95-98. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2019.05.042

Song, Y., Jin, M., Han, X., Wang, X., Chen, P., & Jin, X. (2021). Microstructural origin of ultrahigh damping capacity in Ni50.8Ti49.2 alloy containing nanodomains induced by insuffi-cient annealing and low-temperature aging. Acta Materialia, 205, 116541. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.116541

Zhao, C., Wang, F., Li, J., Zeng, J., Dong, S., Wang, F., Jin, L., & Dong, J. (2024). Probing the varying ranges of damping ca-pacity of magnesium alloys containing long-period stacking or-dered phases. Scripta Materialia, 240, 115845. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2023.115845

Zhang, Q., Xiong, W., Zhu, X., Chen, Z., Cui, M., Tian, Q., Zhu, X., & Xu, Y. (2025). Coordinating the damping mecha-nisms of FeMnCrCo high-entropy alloys by regulating the stacking fault energy and lattice distortion. Materials Science and Engineering: A, 948, 149334. https://doi.org/10.1016/j.msea.2025.149334

He, W., Wang, F., Lu, J., Wang, Y., Fu, Y., Peng, H., & Wen, Y. (2025). Dependence of microstructure evolution and mechan-ical properties on Mn contents in cast Fe(15–21)Mn damping al-loys. Materials Characterization, 228, 115417. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2025.115417

Yuan, X., Li, X., & Chen, L. (2026). Timing and level of cold deformation influence on microstructural evolution and damping properties of a Fe-17Mn quenched steel. Materials Letters, 403, 139429. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2025.139429

Xiao, Y., Yan, J., Li, N., Li, R., Wang, L., Wu, Q., Peng, H., Wen, Y., Sang, L., Zhang, Y., & Zhou, Y. (2026). Mechanical and damping properties of selective laser-melted Fe–Mn damp-ing alloy. Advanced Engineering Materials, 28(6), e202502737. https://doi.org/10.1002/adem.202502737

Ma, C., Huang, K., Wang, C., Liu, C., Liu, Z., & Chen, Z. (2025). Research progress on additive manufacturing of Mn–Cu damping alloys. Journal of Alloys and Compounds, 1034, 181329. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2025.181329

National Institute for Occupational Safety and Health. (1998). Criteria for a recommended standard: Occupational noise expo-sure (Revised criteria 1998) (DHHS (NIOSH) Publication No. 98-126). https://www.cdc.gov/niosh/docs/98-126/