JPH03232949A - アルミニウム合金制振材料の製造方法 - Google Patents

アルミニウム合金制振材料の製造方法

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JPH03232949A
JPH03232949A JP2775590A JP2775590A JPH03232949A JP H03232949 A JPH03232949 A JP H03232949A JP 2775590 A JP2775590 A JP 2775590A JP 2775590 A JP2775590 A JP 2775590A JP H03232949 A JPH03232949 A JP H03232949A
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JP
Japan
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vibration damping
loss coefficient
aluminum alloy
damping material
plastic working
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JP2775590A
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Kenichi Ogura
健一 小倉
Katsutoshi Sasaki
佐々木 勝敏
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Furukawa Aluminum Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Aluminum Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は優れた振動減衰性を有し、音響機器、精密機器
、自動車などの振動を嫌う構造部材として使用されるA
2合金制振材料の製造方法に関するものである。
〔従来の技術及びその課題〕
一般に物体を振動させると、ある周波数(fr )で振
幅が大きくなる(第1図)。この周波数を共振周波数と
いう。共振周波数における最大振幅をAoとすると、こ
のエネルギーに対し1/2となるのは振幅がA。/12
  (dn表示では一3dB)となる周波数である。こ
の周波数幅(半値幅)をΔrとすると、損失係数ηは次
式で表される。
η−Δf / f r この損失係数ηの値が大きい材料はど振動減衰能に優れ
、外力が除去された場合には振動が象、速に減衰する。
通常の金属材料の損失係数ηは0.001以下である。
そして従来、音響機器、精密機器、自動車等の振動を嫌
う構造部材用の金属材料いわゆる制振材料としては、F
e−Cr系、Mn−Cu系、ZnAf系、Ni−Ti系
などの合金が知られている。これらの合金は振動減衰性
が大きいが、比重が大きいという共通の欠点を有し、機
器の軽量化を計ろうとする場合には不適当である。
またMg、Mg−Zr系の鋳造材も制振材料として知ら
れており、大きい振動減衰性を示し、しかも比重が小さ
いという長所を有するが、冷間加工が全くできないとい
う欠点があった。
〔課題を解決するための手段〕
本発明はこれに鑑み種々検討の結果、比重が小さくしか
も冷間加工が容易であるAIを主成分としだ制振材料の
製造方法を開発したものである。
即ち請求項1のAI合金制振材料の製造方法は、F e
 0.2〜10wt%、S i 0.2〜10wt%を
含有し、さらにTi、V、Cr、C0.Ni、希土類元
素のうちの1種または2種以上を合計で0.1〜20w
L%を含有し、残部がAlと不可避的不純物からなるア
ルミニウム合金塊に30%以上の減面率となる塑性加工
を施し、損失係数ηを0.006以上とすることを特徴
とする請求項2のAj2全2金材料の製造方法は、F 
e0.2〜10wt%、S i 0.2−10wt%を
含有し、さらにGe、、Sn、、In、Cd、、Bi。
sb、pbのうちの1種または2種以上を合計で0.1
〜30wt%含有し、残部がAp、とじて不可避的不純
物からなるアルミニウム合金塊に30%以上の減面率と
なる塑性加工を施し、損失係数ηを0.006以上とす
ることを特徴とする請求項3のAp、合金制振材料の製
造方法は、Fe0.2〜10wt%、S10.2〜10
wt%を含有し、さらにTi、V、Cr、C0.Ni、
希土類元素のうちの1種または2種以上を合計で0.1
〜20−1%を含有し、さらに、Ge、Sn、In、C
d、、Bi、Sb、Pbのうちの1種または2種以上を
合計で0.1〜30wt%含有し、残部がAでと不可避
的不純物からなるアルミニウム合金塊に30%以上の減
面率となる塑性加工を施し、損失係数ηを0.006以
上とすることを特徴とするものである。
ここにおいて減面率は圧延、押出等の塑性加工上におい
て素材の断面積(So)と製品の断面積(S)より次式
で示される数値である。
O 〔作用〕 制振材料はその振動減衰メカニズムにより複合相型、転
位型、強磁性型、双晶型が知られており、本発明は転位
型に該当する。
アルミニウムにFe、Siを添加すると微細なAI!−
Fe=Si系化合物がアルミニウムマ1−IJックス中
に微細に分布する。この様な材料に振動を加えると塑性
加工に因って導入された転位がAI−Fe−8i系化合
物への一時的な固着/離脱を繰り返し、振動エネルギー
を吸収する。この様な効果に因って材料に与えられた振
動を速やかに減衰せしめるものである。この効果を発揮
させるにはFe、Siの添加のみでも充分であるが、さ
らにこれにTi、’V、Cr、、C01Ni、希土類元
素、Ge、Sn、In、Cd、Bi、Sb、Pbなどを
添加すると更に減衰性が向上する。
次に本発明の製造方法、限定範囲についてさらに詳しく
説明する。
FeおよびSiは上述の様な振動の減衰効果を得るため
に0.2〜lQwt%の範囲で添加する。0.2wt%
未満ではマトリックス中に分布する化合物量が少なく振
動減衰効果が不充分であり、10−1%を超えると効果
が飽和するうえ、冷間加工が困難になる。最も好適なF
eおよびSiの添加量は0.5〜5讐t%である。
Ti、V、Cr、C0.Ni、希土類元素はFe、Si
と同様に微細化合物を形成し、転位の一時的な固着/離
脱に因って振動エネルギーを吸収する。Ti、V、Cr
、C0.N+、希土類元素のうちの1種または2種以上
を合計で0.1〜20w t%と限定した理由として、
Q、 1wt%未満ではマトリックス中に分布する化合
物量が少なく振動減衰効果が不充分であり、20wt%
を超えると化合物が粗大化し、効果が飽和するうえ、冷
間加工が困難となる。尚、希土類元素はその種類が特に
限定されるものではないが、具体的にはY、、La、C
e、Pr、Nb、、Pm、Sm等、およびこれらの混合
物を使用することが出来る。
一方、Ge、Sn、In、、Cd、、Bi、、Sb。
Pbは金属粒子、金属間化合物を母相中に形成し、各粒
子と母相との界面での粘性流動に因って振動エネルギー
を吸収する(複合相型としての効果)。
これらの効果に因って振動減衰性を更に向上させること
が可能である。Ge、、Sn、In、Cd。
Bi、Sb、Pbのうち1種または2種以上を合計で0
.1〜3ht%と限定した理由としては、0.1wt%
未満ではマトリックス中に分布する金属粒子あるいは化
合物が不充分であり、3Qwt%を超えると効果が飽和
するうえ、金属粒子あるいは化合物の分布が不均一とな
り振動減衰性にばらつきが生し、粗大な金属粒子あるい
は化合物が形成されることに因って塑性加工性・機械的
性質・耐食性等が劣化する恐れがある。
尚、従来の溶解鋳造工程で鋳造組織の微細化剤等として
通常添加されるBは、0.05wt%以下の範囲で添加
することが好ましい。一方、Mgの添加は材料の振動減
衰性を低下させるため、Q、5wt%以下とすることが
好ましい。
以上のような添加元素を含有するA!合金塊は従来の溶
解鋳造工程でもメカニカルアロイングや急冷凝固粉末法
等の粉末冶金法等、どの様な工程を取っても良い。この
Al合金を必要に応じて均質化処理する。この均質化処
理は添加元素の分布状態をより均一にするために行うが
、常法通り、150〜600℃の温度で数時間加熱すれ
ば良い。この状態のA1合金塊は、通常のAp、合金に
比べれば若干優れた振動減衰性を有してはいるが、制振
材料として使用するには不充分である。次にこの/1合
金塊に減面率を30%以上の塑性加工を加えることによ
り振動減衰性は大きく向上する。塑性加工を加えること
により転位密度が増大し、前述のように転位の化合物へ
の一時的に固着/離脱の繰返しにより振動エネルギー吸
収効果が発揮され、振動減衰性が向上するのである。更
には、金属粒子あるいは化合物が塑性加工に因って分断
微細化されるとともに紡錘型となり、これら粒子とマト
リックスの界面での粘性流動による振動エネルギー吸収
効果が大きく向上する。塑性加工としては熱間加工また
は冷間加工、あるいは熱間加工後冷間加工を施せば良く
、例えば圧延、押出、引抜き、鍛造などいずれの手段で
行っても良いが、減面率を30%以上とし、損失係数η
が0.006以上になるようにする。損失係数ηが0.
006未満では振動減衰性が不充分であり、制振材料と
しての必要な特性が得られない。塑性加工量が大きくす
ればするほど損失係数は向上し、また熱間加工よりも冷
間加工の方がより高い損失係数が得られるが、合金塊が
最終製品までの減面率が30%以上になるようにすれば
熱間、冷間にかかわらず損失係数ηが0.006以上得
られ、制振材料としては充分な振動減衰性が得られる。
尚、強度よ延びの調整のために通例行われる中間焼鈍は
、熱間加工終了後、または冷間圧延の途中に施しても本
発明の効果を損なうことはない。
また、同じく強度と伸びの調整のために最終加工製品に
対して施される調質焼鈍は、塑性加工により導入された
転位を減少させるので振動減衰性を若干劣化させる傾向
があるが、400°C以下の温度で24時間程度以下な
らばとくに問題はない。
〔実施例〕
以下、本発明実施例について説明する。
実施例1 第1表に示す組成のA2合金を溶解、鋳造し、厚さ50
胴、幅200鵬、長さ300mmの鋳塊とした。
これを面側後、500°Cで10時間均質化処理を施し
、しかる後に熱間圧延により板厚5mmの板材とじた(
塑性加工による減面率は90%)。
これより厚さ2mm、幅10mm、長さ250mmの試
験片を切り出し、片持振動法により振動減衰性(IN失
係数η)を評価した。即ち試験片の片側端部をチャッキ
ングして発振器で強制的に振動を与え、共振周波数fr
での損失係数ηを1)式により求めた。その結果を第1
表に併記した。
η=Δf / f r  ・・・(1)但しΔfは3d
B値幅(半値幅) 第1表より明らかなように、本発明合金組成のN0. 
1〜8は損失係数ηが大きく、優れた振動減衰性を有す
る。一方、本発明合金組成を外れるN0. 9〜13は
損失係数ηが低く、N0.9.10.12.13は塑性
加工が不可能であった。N0. 11は損失係数にばら
つきが大きかった。
実施例2 第1表に示す組成のA2合金の中からN0. 1の溶湯
を鋳造し、直径300髄、長さ400mmの丸棒とした
。これを500°Cで10時間の均質化処理を行った後
、第2表に示す直径の丸棒に押し出しを行い、実施例1
と同様に厚さ2mm、幅10mm、長さ250胴の短冊
状試験片を切り出し、片持振動法に因って振動減衰性(
損失係数η)測定した。第2表に結果を併記する。
第 表 第2表より明らかなように減面率が30%以上の本発明
例については損失係数ηが0.006以上となり、30
%に満たない比較例は損失係数ηが低く、0.006を
下回った。
〔発明の効果〕
このように本発明によれば、Alを主成分とするため軽
量で冷間加工性に優れ、しかも優れた振動減衰性を有す
るAl合金制振材料を得ることができるもので、工業上
顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は振動の共鳴曲線図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Fe0.2〜10wt%、Si0.2〜10wt
    %を含有し、さらにTi、V、Cr、Co、Ni、希土
    類元素のうちの1種または2種以上を合計で0.1〜2
    0wt%を含有し、残部がAlと不可避的不純物からな
    るアルミニウム合金塊に30%以上の減面率となる塑性
    加工を施し、損失係数ηを0.006以上とすることを
    特徴とするアルミニウム合金制振材料の製造方法。
  2. (2)Fe0.2〜10wt%、Si0.2〜10wt
    %を含有し、さらにGe、Sn、In、Cd、Bi、S
    b、Pbのうちの1種または2種以上を合計で0.1〜
    30wt%含有し、残部がAlと不可避的不純物からな
    るアルミニウム合金塊に30%以上の減面率となる塑性
    加工を施し、損失係数ηを0.006以上とすることを
    特徴とするアルミニウム合金制振材料の製造方法。
  3. (3)Fe0.2〜10wt%、Si0.2〜10wt
    %を含有し、さらにTi、V、Cr、Co、Ni、希土
    類元素のうちの1種または2種以上を合計で0.1〜2
    0wt%を含有し、さらに、Ge、Sn、In、Cd、
    Bi、Sb、Pbのうちの1種または2種以上を合計で
    0.1〜30wt%含有し、残部がAlと不可避的不純
    物からなるアルミニウム合金塊に30%以上の減面率と
    なる塑性加工を施し、損失係数ηを0.006以上とす
    ることを特徴とするアルミニウム合金制振材料の製造方
    法。
JP2775590A 1990-02-07 1990-02-07 アルミニウム合金制振材料の製造方法 Pending JPH03232949A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3082764A1 (fr) * 2018-06-25 2019-12-27 C-Tec Constellium Technology Center Procede de fabrication d'une piece en alliage d'aluminium
WO2020002813A1 (fr) * 2018-06-25 2020-01-02 C-Tec Constellium Technology Center Procede de fabrication d'une piece en alliage d'aluminium

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