JPH0417637A - アルミニウム合金制振材料およびその製造方法 - Google Patents

アルミニウム合金制振材料およびその製造方法

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JPH0417637A
JPH0417637A JP11931090A JP11931090A JPH0417637A JP H0417637 A JPH0417637 A JP H0417637A JP 11931090 A JP11931090 A JP 11931090A JP 11931090 A JP11931090 A JP 11931090A JP H0417637 A JPH0417637 A JP H0417637A
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JP
Japan
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aluminum alloy
vibration damping
damping material
unavoidable impurities
loss coefficient
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JP11931090A
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Minoru Hayashi
稔 林
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特性を有し、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
アルミニウム合金制振材料およびその製造方法に関する
ものである。
〔従来の技術] 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
のエネルギーが172となるのは振幅がA。Zr2  
(dB表示では一3dB)となる周波数である。この周
波数幅(半値幅、3dB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性に優れ
、外力が除去された場合には振動が急速に減衰する。通
常の金属材料の損失係数ηは0.001以下である。
従来、音響機器、精密機器、自動車などの振動を嫌う構
造部材の金属材料、いわゆる制振材料としては、Fe−
Cr系、Mn−Cu系、Zn−A1系、Ni−Ti系な
どの合金が知られている。
またMg、Mg−Zr系の鋳造材も制振材として知られ
ている。
[発明が解決しようとする課題] Fe−Cr系、Mn−Cu系、Zn−Aj2系、Ni−
Ti系など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。一方Mg、Mg−Zr系の鋳
造材も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(しか
も冷間加工が容易なアルミ合金制振材料およびその製造
方法を開発したものである。
即ち請求項1の発明は、Zr0.5〜20−1%を含み
、残部Afと不可避的不純物とからなることを特徴とす
るアルミニウム合金制振材料であり、請求項2記戦の発
明は、Zr0.5〜20wt%を含み、さらにSi、F
eNMn、Ni、希土類元素のうちの1種または2種以
上を合計で0.1〜15wt%含有し、残部Alと不可
避的不純物とからなることを特徴とするアルミニウム合
金制振材料であり、請求項3記載の発明は、Zr0.5
〜20wt%を含み、さらにGe、Cd、In、Sn、
Sb、Biのうちの1種または2種以上を合計で0.1
〜15wt%含み、残部Alと不可避的不純物とからな
ることを特徴とするアルミニウム合金制振材料であり、
請求項4記載の発明は、Zr0.5〜20−1%を含み
、さらにSi、FeNMn、Ni、希土類元素の元素群
より選ばれる1種または2種以上と、Ge、Cd、In
、Sn、Sb、Biの元素群より選ばれる1種または2
種以上を合計で0.1〜25111t%含有し、残部A
lと不可避的不純物とからなることを特徴とするアルミ
ニウム合金制振材料である。
また請求項5記載の発明は、Zr0.5〜20wt%を
含み、残部Afと不可避的不純物からなるアルミニウム
合金鋳塊に減面率で30%以上の塑性加工を施して、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であり、請求項6記載
の発明は、Zr0.5〜20wt%を含み、さらにSi
、FeNMn、Ni、希土類元素のうち1種または2種
以上を合計で0.1〜15wt%を含有し、残部Alと
不可避的不純物からなるアルミニウム合金鋳塊に減面率
で30%以上の塑性加工を施して、損失係数η0.00
6以上とすることを特徴とするアルミニウム合金制振材
料の製造方法であり、請求項7記載の発明は、Zr0.
5〜2Qw t%を含み、さらにC,e、Cd、In、
Sn、Sb、Biのうち1種または2種以上を合計で0
.1〜15wt%を含有し、残部AI2と不可避的不純
物からなるアルミニウム合金鋳塊に減面率で30%以上
の塑性加工を施して、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
法であり、請求項8記載の発明は、Z r 0.5〜2
0wt%を含み、さらにSi、FeSMn、Ni、希土
類元素の元素群より選ばれる1種または2種以上と、G
e、Cd、In、Sn、Sb、Biの元素群より選ばれ
る1種または2種以上を合計で0.1〜25wt%を含
有し、残部A1と不可避的不純物からなるアルミニウム
合金鋳塊に減面率で30%以上の塑性加工を施して、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である。
ここにおいて減面率とは圧延、押出等の塑性加工におい
て、素材の断面積(So)と製品の断面積(S)とから
次式に示される数値である。
〔作用〕
制振材料はその振動減衰メカニズムにより、転位型、複
合型、強磁性型、双晶型に分類される。
アルミニウムにZrを添加するとAf−Zr系の金属間
化合物が母相中に均一に分布する。この様な材料に振動
を加えると、塑性加工により導入された転位がAn−Z
r系の金属間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(転位型としての効果)。
このような効果により、材料に与えられた振動を極めて
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Zrの添加のみでも充分であるが、さらに5tS
FeNMn、Ni、希土類元素、Ge、Cd、In、S
n、Sb、Bi澁などを添加するとさらに振動減衰能が
向上する。Si、FeNMn、Ni、希土類元素はZr
と同様に金属間化合物を形成し、転位の一時的な固着/
M脱により振動エネルギーを吸収する。一方、Ge、C
d、In、Sn、Sb、Biは各々の金属粒子・化合物
が存在し、各粒子と母相との界面での粘性流動により振
動エネルギーを吸収する。これらの効果により振動減衰
能をさらに向上させることができる。
上記の如<Zrは振動減衰性の向上に極めて有効なAf
−Zr系化合物を形成させるために添加するもので、そ
の含有量を0.5〜20wt%と限定したのは、0.5
wt%未満ではAjl!−Zr系の金属間化合物の形成
量が少なく振動減衰効果が不充分であり、20w t%
を超えると効果が飽和するうえに、加工性が問題となる
。また、Si、、FeNMn、Ni、希土類元素のうち
1種または2種以上を合計で0.1〜1511t%と限
定したのは、0.1wt%未満では母相中に分布する化
合物量が少なく振動減衰効果が不充分であり、15wt
%を超えると効果が飽和するうえ、化合物の分布が不均
一となり、さらには冷間加工が困難となる。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、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm等を使用す
ることができる。また、Ge、Cd、In、Sn、Sb
、Biのうち1種または2種以上を合計で0.1〜15
wt%と限定したのは、Q、 1wt%未満では母相中
に分布する低融点金属粒子・化合物の分布が少なく振動
減衰効果が不充分であり、15wt%を超えると効果が
飽和するうえ低融点金属粒子・化合物の分布が不均一と
なり振動減衰能がばらつく、粗大な低融点金属粒子・化
合物が形成されることによって塑性加工性・機械的特性
・耐食性等が劣化する恐れがある。
また、Cu等通常のAE地金に含まれる不純物は0.5
wt%以下ならば特に本発明の効果を損なうことはない
、一方、Mgの添加は材料の振動減衰性を低下させるた
め0.5iit%以下にすることが望ましい。
以上のような組成のAJ2合金は、通常の方法で溶解・
鋳造することができるが、金属間化合物等を微細化し振
動減衰性を向上させるために、急冷凝固粉末冶金法やメ
カニカルアロイング法を用いることもできる。さらに、
これらアルミニウム合全鋳塊に必要に応して均質化処理
を施す。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、150〜600°Cの温度で
数時間加熱すればよい、この状態でのアルミニウム合金
鋳塊は優れた振動減衰性を有しているが、これに減面率
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。即ち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な
固着/離脱の繰り返しによる振動エネルギーの吸収効果
が発揮されるほか、鋳塊状態では粗大であった低融点金
属粒子・化合物が塑性加工により分断微細化され、母相
との粘性流動により振動エネルギーの吸収効果がさらに
効率的に発揮され振動減衰性が向上する。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に冷
間加工を施せば良く例えば、圧延・押出・引き抜き・鍛
造などいずれの手段で行ってもよいが、減面率30%以
上とし、損失係数ηが0.006以上になるようにする
。塑性加工量は大きくすればするほど損失係数は向上し
、また熱間加工より冷間加工のほうがより高い損失係数
が得られるが、鋳塊から最終加工品までの減面率が30
%以上になるようにすれば熱間加工、冷間加工にかかわ
らず損失係数η0.006以上が得られ充分な振動減衰
性が得られる。
なお、強度と伸びの調整のために通例行われる焼鈍は、
熱間加工終了後または冷間加工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時間程度以下なら特に問題はない。
〔実施例〕
実施例1 第1表に示す組成のA2合金を溶解・鋳造し、厚さ60
mm、幅300m、長さ400閣の鋳塊とした。
これを面削後厚さ50閣とし、350°Cで4時間均質
化処理を施し、しかる後第1表に示す減面率で熱間およ
び冷間圧延を行って板材とした。
これより厚さ2圓、幅10mm、長さ250画の試験片
を切り出し、片持振動法により振動減衰性(損失係数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・・・・べ】) 但しΔfは3dB値幅 第1表より明らかなように、本発明によるAj2合金制
振材(麹1〜5)はいずれも0.006以上の損失係数
ηを示し、優れた振動減衰性を有することが判る。
一方、比較例として示した阻6〜7は損失係数ηの値が
低い。
実施例2 第2表に示す組成の合金を溶解・鋳造法、急冷凝固粉末
冶金法およびメカニカルアロイング法により直径220
−のアルミニウム合金鋳塊を作製し、第2表に示す条件
で押出加工を行って丸棒を作製した。
これより実施例1と同様に厚さ21、幅10■、長さ2
50 wmの試験片を切り出し、共振周波数frでの損
失係数ηを求めた。その結果を第2表に併記した。
第2表より明らかなように、本発明による/1合金制振
材(阻8〜12)はいずれも、本発明を外れる比較A/
!合金制振材(Nα13〜14)よりも高い損失係数η
を示し、優れた振動減衰性を有することが判る。
〔発明の効果] このように本発明によれば、アルミをベースとするため
、軽量で冷間加工性に優れ、しかも優れた振動減衰性を
有するアルミニウム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。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Zr0.5〜20wt%を含み、残部Alと不可
    避的不純物とからなることを特徴とするアルミニウム合
    金制振材料。
  2. (2)Zr0.5〜20wt%を含み、さらにSi、F
    e、Mn、Ni、希土類元素のうちの1種または2種以
    上を合計で0.1〜15wt%含有し、残部Alと不可
    避的不純物とからなることを特徴とするアルミニウム合
    金制振材料。
  3. (3)Zr0.5〜20wt%を含み、さらにGe、C
    d、In、Sn、Sb、Biのうちの1種または2種以
    上を合計で0.1〜15wt%含み、残部Alと不可避
    的不純物とからなることを特徴とするアルミニウム合金
    制振材料。
  4. (4)Zr0.5〜20wt%を含み、さらにSi、F
    e、Mn、Ni、希土類元素の元素群より選ばれる1種
    または2種以上と、Ge、Cd、In、Sn、Sb、B
    iの元素群より選ばれる1種または2種以上を合計で0
    .1〜25wt%含有し、残部Alと不可避的不純物と
    からなることを特徴とするアルミニウム合金制振材料。
  5. (5)Zr0.5〜20wt%を含み、残部Alと不可
    避的不純物からなるアルミニウム合金鋳塊に減面率で3
    0%以上の塑性加工を施して、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。
  6. (6)Zr0.5〜20wt%を含み、さらにSi、F
    eNMn、Ni、希土類元素のうち1種または2種以上
    を合計で0.1〜15wt%を含有し、残部Alと不可
    避的不純物からなるアルミニウム合金鋳塊に減面率で3
    0%以上の塑性加工を施して、損失係数η0.006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。
  7. (7)Zr0.5〜20wt%を含み、さらにGe、C
    d、In、Sn、Sb、Biのうち1種または2種以上
    を合計で0.1〜15wt%を含有し、残部Alと不可
    避的不純物からなるアルミニウム合金鋳塊に減面率で3
    0%以上の塑性加工を施して、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。
  8. (8)Zr0.5〜20wを%を含み、さらにSi、F
    e、Mn、Ni、希土類元素の元素群より選ばれる1種
    または2種以上と、Ge、Cd、In、Sn、Sb、B
    iの元素群より選ばれる1種または2種以上を合計で0
    .1〜25wt%を含有し、残部Alと不可避的不純物
    からなるアルミニウム合金鋳塊に減面率で30%以上の
    塑性加工を施して、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
JP11931090A 1990-05-09 1990-05-09 アルミニウム合金制振材料およびその製造方法 Pending JPH0417637A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108615960A (zh) * 2018-04-20 2018-10-02 东深金属燃料动力实验室有限责任公司 采用废弃铝材生产氢氧化铝的方法
JP2022527425A (ja) * 2019-01-24 2022-06-02 シーテック コンステリウム テクノロジー センター アルミニウム合金製部品の製造方法

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