JPH04345A - アルミニウム合金制振材料 - Google Patents

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Ａ、とすると、こ
のエネルギーが１７２となるのは振幅がＡｓ　／Ｊ２　
　（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Δｆ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、Ｆｅ−
Ｃｒ系、Ｍｎ−Ｃｕ系、Ｚｎ−Ａｌ系、Ｎ　ｉ　−Ｔ　
ｉ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−Ａｌ系、Ｎｉ−Ｔ
ｉ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。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
所を存するが、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
も冷間加工が容易なアルミ合金制振材料を開発したもの
であり、請求項１記載の発明は、Ｔｉ０．５〜２０ｗｔ
％を含み、残部Ａｌと不可避的不純物からなることを特
徴とするアルミニウム合金制振材料であり、請求項２記
載の発明は、Ｔ１０．５〜２０ｗｔ％を含み、さらに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０．１〜１５ｗｔ％を含有し、残部Ａｌ
と不可避的不純物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、Ｔｉ０
．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％を含有し、残部ＡＩと不可避的不純
物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、Ｔｉ０．５〜２０ｗｔ
％を含み、さらにＶ、Ｃｒ、Ｃｏ、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０．１〜２５ｗｔ％を含有し、残
部ＡＰと不可避的不純物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。

〔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
合相型、強磁性型、双晶型に分類される。

アルミニウムにＴｉを添加するとＡｉＶ、−Ｔｉ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Ａ／
！−Ｔｉ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Ｔｉの添加のみでも充分であるが、さらに
Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、希土類元素、Ｇｅ、Ｃｄ、Ｉｎ
、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉなどを添加するとさらに振動減衰能
が向上する。Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、希土類元素はＴｉ
と同様に金属間化合物を形成し、転位の一時的な固着／
離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＜Ｔｉは振動減衰性の向上に極めて有効なＡｌ
−Ｔｉ系化合物を形成させるために添加するもので、そ
の含を量を０．５〜２０ｗｔ％と限定したのは、０．５
ｗｔ％未満ではＡｆ−Ｔｉ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、２０ｗｔ％を超え
ると効果が飽和するうえ、冷間加工が不可能となる。ま
た、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、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％と限定したのは
、Ｑ、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
ちの１種または２種以上を合計で０．１〜１５ｗｔ％と
限定したのは、０．１ｗｔ％未満では母相中に分布する
これらの金属粒子・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、Ｓｉ、Ｃｕ等通常のＡｌ地金に含まれる不純物は
０．５ｗｔ％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０．５ｗｔ％以下にすることが望ましい。

以上のような組成のＡｌ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、象、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金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℃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３
０％以上の塑性加工を加えることにより振動減衰性はさ
らに大きく向上する。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。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η０．００
６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、同しく強度と伸びの
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〕

次に実施例により本発明を更に詳細に説明する。

第１表に示す組成のへ１合金を溶解、鋳造し、厚さ６０
ｍｍ、幅３００ｍｍ、長さ４００ａｍの鋳塊とした。

これを面削後厚さ５０ｍ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２ｍ＋ａ、幅１０■、長さ２５０閤の試験
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（］）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３
ｄＢ値幅 第１表より明らかなように、本発明によるＡ１合金制振
材（Ｎα１〜５）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、比較例とて示した階６〜７は損失係数ηの値が低
く、Ｎα８〜９は塑性加工ができなかった。

〔発明の効果〕

以上述べた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図は振動の共振曲線図。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｔｉ０．５〜２０ｗｔ％を含み、残部Ａｌと不可
   避的不純物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）Ｔｉ０．５〜２０ｗｔ％を含み、さらに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０．１〜１５ｗｔ％を含有し、残部Ａｌと不可
   避的不純物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）Ｔｉ０．５〜２０ｗｔ％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を％を含有し、残部Ａｌと
   不可避的不純物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）Ｔｉ０．５〜２０ｗｔ％を含み、さらにＶ、Ｃｒ
   、Ｃｏ、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．
   １〜２５ｗｔ％を含有し、残部Ａｌと不可避的不純物か
   らなることを特徴とするアルミニウム合金制振材料。