JPH04347A - マルミニウム合金制振材料とその製造方法 - 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と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ＡＯ／１２　　
（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、Ｍ　ｎ　−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している課題〕 Ｆｅ−Ｃｒ系、Ｍｎ−Ｃｕ系、Ｚｎ−Ａｎ系、Ｎ　ｉ　
−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。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、冷間加工が全く出来ないとい
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の製造方法を開
発したものである。

即ち請求項１記載の発明は、Ｎｉ０．１〜２０ｗｔ％を
含有し、さらにＣｕ、Ｍｎ、Ｍｇ、、Ｃｒ、Ｈｆのうち
の１種または２種以上を合計で０．０５〜１０ｗｔ％含
み残部ＡＮ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記載の発
明は、Ｓｉ０．１〜２０ｗｔ％を含有し、さらにＣｕ、
Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｈｆのうちの１種または２種以上を
合計で０．０５〜１０ｗｔ％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３記載の発明は、Ｎｉ０．１〜２
０ｗｔ％を含有し、さらにＣｕ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｈ
ｆのうちの１種または２種以上を合計で０．０５〜１０
ｉｉｔ％含み、残部ＡＩ！と不可避的不純物からなるア
ルミニウム合金鋳塊に３０％以上の減面率で塑性加工を
施して、損失係数ηを０．００６以上とすることを特徴
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４記載の発明は、Ｓｉ０．１〜２０ｗｔ％を含有し、
さらにＣｕ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｈｆのうちの１種もし
くは２種以上を合計で０．０５〜１５ｗｔ％含み、残部
Ａ！と不可避的不純物からなるアルミニウム台金鋳塊に
３０％以上の減面率で塑性加工を施して、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
次式によって示される数値である。

Ｓ。

〔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、本発明になる制
振材料は転位型に該当する。

アルミにＮｉまたはＳｉを添加すると微細なＡｌ−Ｎｉ
系またはＡ／！−３ｉ系化合物がアルミマトリックス中
に均一に分布する。このよう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−Ｎｉ系またはＡ
／！−３ｉ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ＮｉまたはＳｌの
添加のみでも充分であるが、さらにＣｕ、Ｍｎ、Ｍｇ、
Ｃｒ、Ｈｆのうち１種もしくは２種以上を添加すると、
これらもまた各々の微細化合物相を形成し、これら化合
物へも転位が一時的な固着／離脱を繰り返し、振動エネ
ルギーが吸収されるため、振動減衰性をさらに向上させ
ることができる。

上記の如＜ＮｉまたはＳｉは振動減衰性の向上に極めて
有効な化合物を形成させるために添加するもので、０．
１〜２０ｗｔ％を含有することと限定したのは、０．１
ｈｔ％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る。２０ｗｔ％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るう
え、冷間加工が困難となる。

振動減衰性をより向上させるためにＣｕ、Ｍｎ、Ｍｇ、
Ｃｒ、Ｈｆのうち１種もしくは２種以上を添加するが、
合計で０．０５〜ｌＱｗｔ％を含有することと限定した
のは、０．０５ｗｔ％未満ではマトリ・ノクス中に分布
する化合物量が少なく振動減衰性向上効果が不充分であ
り、１０ｗｔ％を超えると効果が飽和するうえ、加工性
が低下するためである。

なお鋳造組織の微細化剤として通常添加されるＴｉ、Ｂ
は０．０５ｗｔ％以下の範囲で添加することが好ましい
。またＦｅ等通常のＡＩ！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。

以上のような組成のＡｆ金合金、常法により溶解、鋳造
しＡ！合金鋳塊とする。このアルミニウム合金鋳塊を必
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。この状態の
Ａｌ合金鋳塊は、通常のＡＮ地金に比べれば優れた振動
減衰性を有しているが、このＡｆｆ合金鋳塊に減面率３
０％以上の塑性加工を加えることにより振動減衰性が大
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７ｍ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、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
間加工後冷間加工を施せば良く例えば、圧延、押し出し
、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。損失係数ηが０．００６未満では振動
減衰性が不充分であり、制振材としての必要な特性が得
られない。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方がより高い損
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ηが０．００６以上得られ、制振材
としては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ない。

〔実施例〕

次に実施例により本発明の詳細な説明する。

実施例１ 第１表に示す組成のＡｌ合金を溶解、鋳造し、厚さ５０
ｍｍ、幅１２０ｍ、長さ３００−の鋳塊とした。

これを開削後、５００°Ｃで１０時間均質化処理を行い
、熱間圧延、冷間圧延により板厚５ｍの板材とした（塑
性加工による減面率は９０％）。これより厚さ２ｍ、幅
１０Ｉｌ１１、長さ２５０ｉＩＬ１１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
的にランダム振動を与え、試験片の振動を検出する。こ
の入力振動と検出（出力）振動とを２チヤンネル高速フ
ーリエ変換器（ＦＦＴ）により周波数頭域での入出力振
幅比を求める。

最大の振幅比を示す共振周波数（ｆｒ）、および最大振
幅比より３ｄＢ低下する周波数幅（八ｆ）を測定し、損
失係数ηを次式により求めた。

η＝Δｆ　／　ｆ　ｒ この損失係数ηの値を第１表に併記する。

第１表より明らかなように、本発明合金組成の阻１〜６
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比較合金漱７は損失係数η
の値が低く、Ｎ０．　８〜９は塑性加工が行えなかった
。

実施例２ 第１表のＮ１１３に示す組成のＡＩ２合金を溶解、鋳造
し、直径３００ｍ、長さ４００ｍｍの鋳塊とし、５００
°Ｃで１０時間の均質化処理を行った。これを第２表に
示す直径の丸棒に押し出しを行った。これより実施例１
同様に厚さ２ｍ、輻１０圓、長さ２５０ｍｍの短冊状試
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。結果を第２表に併記した。

第 表 し、実施例１と同様に片持振動法により振動減衰性（損
失係数η）を評価した。その結果を第３表に併記した。

第２表より明らかなように、本発明法によるＭ１１〜１
４は損失係数ηが大きく、優れた振動減衰性を有する。

これに対し、減面率の低い比較法ＮＣＬ１５は損失係数
ηの値が０．００６であった。

実施例３ 第３表に示す組成のＡ２合金を溶解、鋳造し、厚さ５０
閣、幅１２０ｍ、長さ３００閣の鋳塊とした。

これを面前後、５００°Ｃで１０時間の均質化処理を行
い、熱間圧延、冷間圧延により板厚５閣の板材とした（
塑性加工による減面率は９０％）、これより厚さ２ｍ＋
、幅１０ａｍ、長さ２５０閣の試験片を切り出第３表よ
り明らかなように、本発明合金組成の合金材（阻２１〜
２６）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。一方、本発明合金組成を外
れる比較合金材（Ｎ０．２７）は損失係数ηの値が低く
、比較合金材（Ｎ０．２８．２９）は塑性加工が行えな
かった。

実施例４ 第３表のＮ０２３に示す組成のＡｆｆｉ合金を溶解・鋳
造法により直径３００ｍ、長さ４００皿のＡｆ合金鋳塊
を作製し、第４表に示す条件で押し出し加工を行って丸
棒を作製した。

これより実施例１と同様に厚さ２（財）、幅１００ｗ、
長さ２５０＋ｍａの試験片を切り出し、実施例１と同様
な方法で損失係数ηを求めた。その結果を第４表に併記
した。

第 表 第１図は振動の共鳴曲線図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｎｉ０．１〜２０ｗｔ％を含有し、さらにＣｕ、
   Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｈｆのうちの１種または２種以上を
   合計で０．０５〜１０ｗｔ％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）Ｓｉ０．１〜２０ｗｔ％を含有し、さらにＣｕ、
   Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｈｆのうちの１種または２種以上を
   合計で０．０５〜１０ｗｔ％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。
3. （３）Ｎｉ０．１〜２０ｗｔ％を含有し、さらにＣｕ、
   Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｈｆのうちの１種または２種以上を
   合計で０．０５〜１０ｗｔ％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３０％以上の減
   面率で塑性加工を施して、損失係数ηを０．００６以上
   とすることを特徴するアルミニウム合金制振材料の製造
   方法。
4. （４）Ｓｉ０．１〜２０ｗｔ％を含有し、さらにＣｕ、
   Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｈｆのうちの１種もしくは２種以上
   を合計で０．０５〜１５ｗｔ％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３０％以上の
   減面率で塑性加工を施して、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。