JPS6242019B2 - - Google Patents

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JPS6242019B2
JPS6242019B2 JP54117204A JP11720479A JPS6242019B2 JP S6242019 B2 JPS6242019 B2 JP S6242019B2 JP 54117204 A JP54117204 A JP 54117204A JP 11720479 A JP11720479 A JP 11720479A JP S6242019 B2 JPS6242019 B2 JP S6242019B2
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JP
Japan
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less
alloy
cold working
rate
temperature
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JP54117204A
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English (en)
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JPS5641346A (en
Inventor
Ryo Masumoto
Shohachi Sawatani
Masakatsu Hinai
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DENKI JIKI ZAIRYO KENKYUSHO
Original Assignee
DENKI JIKI ZAIRYO KENKYUSHO
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  • Heat Treatment Of Nonferrous Metals Or Alloys (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は各種の交通機関、大型機械の振動およ
び騒音による公害、各種精密機械、電子機器の振
動による性能劣化または生活環境に存在する種々
な振動や騒音の害を防止するのに最適な振動減衰
能の大きさAl―Ni基吸振合金に関するものであ
る。 一般に減衰能力を比較するために用いる減衰能
Q-1は振動の1サイクル中に失われる振動エネル
ギーΔEおよび全振動エネルギーEと次式のよう
な関係にある。 Q-1=1/2π・ΔE/E つまりQ-1の値が大きいほど短時間で振幅が小
さくなつて減衰効果が大きいことになる。 従来知られている吸振合金としては、ジエンタ
ロイなどのFe基合金やMn―Cu系合金、Al―Cu
―Ni系合金およびNi―Ti系合金などがある。ジ
エンタロイなどのFe基吸振合金およびMn―Cu系
合金は減衰能は大きいが、比重が8g/cm3前後で
大きく、機器の軽量化を条件とする場合には不適
当で、またAl―Cu―Ni系合金およびNi―Ti系合
金は冷間加工性が悪く、冷間加工が全く不可能で
あるという欠点を有する。 本発明は従来の吸振合金に比較して軽量な吸振
合金を得るために比重が2.7g/cm3で非常に小さい
アルミニウムを基としてこれに重量比で0.1〜20
%のニツケルと、鉛、アンチモンの何れか一種又
は二種50%以下、ゲルマニウム、セリウムの何れ
か一種又は二種40%以下、タンタル20%以下、ニ
オブ、コバルト、鉄、ジルコニウムの何れか一種
又は二種以上15%以下、チタン、カルシウムの何
れか一種又は二種10%以下、硼素3%以下のうち
何れか一種または二種以上の全量0.1〜50%を加
えた多元合金に融点以下250℃以上の温度で均質
固溶化熱処理を施した後、冷間加工率5%以上の
加工を施して転位を増加させ、必要に応じて250
℃以下の温度で熱処理し、その履歴現象によつて
大きな減衰能をもたせると同時に高い強度をもつ
吸振合金を提供することにある。 次に本発明合金の製造方法について説明する。 まず上記の組成範囲の合金を空気中もしくは不
活性ガス中または真空中において通常の溶解炉に
よつて溶解した後十分に撹拌して均一な溶湯と
し、砂型や金型などに鋳込んで鋳塊を造る。 次にこの鋳塊に次のごとき熱処理を施す。 (A) 均質溶体化処理のためなるべく高温において
例えばその合金の融点以下250℃以上の温度で
5分間以上100時間以下(好ましくは30分以
上)加熱した後、急冷するかあるいは毎秒1℃
以下の速度で徐冷する。 (B) つづいて常温において鍛造、圧延、押出、ス
エージングあるいは引き抜きなどによつて本発
明の目的とする大きな減衰能を得るために冷間
加工率5%以上の冷間加工を施す。 (C) (B)の冷間加工率5%以上の加工を施したもの
を、250℃以下の温度で1分間以上(好ましく
は30分以上500時間以下)加熱して急冷するか
毎秒1℃以下の速度で徐冷する。 なお、溶解する際には遮断剤としてMgCl2、硼
砂、CaF2、KClなどの全量5%以下のフラツク
スを添加し、脱酸剤としてMg、Beなどの全量0.5
%以下を加えてもよい。 工程(A)において均質溶体化処理するのは溶湯の
凝固の際の鋳塊各部の温度差や固液両相の比重差
に基づいて鋳塊に成分の不均質が起るときがある
から、その成分を均質にするためである。そして
加熱温度が高ければ加熱時間を短くすることがで
き、加熱温度が低ければ加熱時間を長くしなけれ
ばならない。一方、成形体の重量が大きければ、
加熱温度を上げ、加熱時間を長くする必要がある
が、成形体の重量が小さければ比較的低温で短時
間加熱してもよい。この理由は、溶体化処理を十
分に行わなければ、減衰能などの製品の性能を均
一にすることができないからである。 溶体化処理工程(A)に続いて(B)工程の冷間加工す
るのは加工歪によつて転位密度を増大させ、その
履歴現象によつて大きな減衰能を得るために必須
な工程であり、また該成形体の引張強度を高める
ためにも必要である。なお、減衰能を大きくする
ためには、5%以上の冷間加工を施すだけで充分
その目的が達せられるが、冷間加工率が70%〜95
%の如く大きい場合及び副成分を多く加えた合金
の組成によつては曲げ、深絞り、打抜きなどの成
形が困難なものがある。このために、工程(B)にお
いて冷間加工ものを工程(C)で250℃以下の温度に
加熱すると、減衰能および強度が格別低下せず常
温において曲げ、深絞り、打ち抜きなどの成形加
工が一層容易になる。この場合の加熱温度を250
℃以上とすると伸びは24%以上に急激に増加する
が、減衰能Q-1が4×10-3以下に低下するので好
ましくない。 次に本発明の実施例について説明する。 実施例 1 第1表〜第2表に示す組成の金属の全量100g
をアルミナ坩堝中で表面にアルゴンガスを通じな
がら高周波誘導電気炉により溶解し、鉄型に鋳込
んで直径10mmの鋳塊を得た。次にこれを500℃で
5時間加熱して徐冷した後、冷間スエージングお
よび引抜きによつて1.1mmの線にし、これから長
さ150mmの線を切りとつて試料とした。減衰能
Q-1の測定は逆吊り捩れ振子法により振動数約1
Hz、最大歪み振幅γn=10×10-6で行なつた。 Al―Ni合金に種々の他元素を一種または二種
以上添加した多元合金について冷間加工率95%を
施したときのQ-1の値は第1表および第2表に示
したとおりである。
【表】
【表】 これらの表から明らかなように冷間加工率95%
を施したアルミニウムは減衰能Q-1が4×10-3
本発明の目的とする吸振材料として不適当である
が、アルミニウムに0.1%以上のニツケルならび
に他の元素の一種または二種以上を全量で0.1%
以上添加すると本発明の目的とするQ-1=6×
10-3以上の大きい値が得られることがわかる。要
するに本発明合金の減衰能Q-1の値は一般の金属
の減衰能Q-1=1×10-3程度の値に比較して数十
倍大きい。 実施例 2 Al―1.0%Ni―1.0%Co三元合金の全量100gをア
ルミナ坩堝中で表面にArガスを通じながら高周
波誘導電気炉により溶解し、鉄型に鋳込んで直径
10mmの鋳塊を得た。次にこれを500℃で5時間加
熱して徐冷した後、冷間加工率71%及び95%で冷
間スエージングおよび引抜きによつて1.1mmの線
にした後、冷間加工率71%と95%を施した。この
冷間加工したものを150℃、200℃、250℃とでそ
れぞれ60分、180分、30分、10分焼鈍処理を施し
た後徐冷し、これから長さ150mmの線を切りとつ
て試料とした。減衰能Q-1の測定は逆吊り捩れ振
子法により振動数約1Hz、最大歪み振幅γn=10
×10-6で行なつた。 その結果は第3表に示す通りである。
【表】 以上のように本発明においては、冷間加工率は
5%以上95%迄大きい程減衰能は高くなるが、伸
びが小さくなり脆く加工性が減少するので、250
℃以下の温度で焼鈍する必要がある。250℃以下
の温度で焼鈍すると伸びが少くとも3倍以上大き
くなり加工し易くなり減衰能が若干落ちるが支障
ない。これは加工により転位を増加させたもの
が、焼鈍によりなまされ、転位が少くなるからで
ある。なお、焼鈍温度を250℃以上にあげると伸
びは25%以上に急激に増大するが、減衰能Q-1
4×10-3以下となり本発明の目的とするものが得
られない。 以上の試験の結果より、本発明合金の鋳塊に熱
処理を施して、冷間加工率5%以上の冷間加工を
施した後、250℃以下の温度で1分間以上500時間
以下加熱すると伸びElが大きくなり、曲げ、深
絞り、打ち抜き等の成形が容易になる。この実施
例2の場合のAl―1.0%Ni―1.0%Co合金について
冷間加工率、加熱温度、加熱時間、伸びElと減
衰能Q-1との関係は第3表に示した通りで、加熱
温度が低いほど加熱時間を長くする必要がある。
更に加熱温度の上限を250℃としたのは250℃以上
にすると伸びElは25%位と非常に大きくなるが
減衰能Q-1が急に低下して4×10-3以下となるの
で本発明の目的には不十分となるからである。 さらに本発明合金の比重ρも一般の金属の7〜
9g/cm3に比べてかなり小さく、引張強度σtは冷
間加工したアルミニウムの10Kg/mm2に比較してか
なり大きい。例えば実施例の試料No.7はσt=23
Kg/mm2、ρ=2.9g/cm3、試料No.8はσt=27Kg/
mm2、ρ=2.8g/cm3、試料No.20はσt=25Kg/mm2
ρ=2.9g/cm3を示している。 最後に本発明合金の組成を限定した理由につい
て述べる。まず多元合金においてNiおよび他の
添加元素Pb、Sb、Ge、Ce、Ta、Nb、Fe、Zr、
Ti、Ca、Bはいずれも減衰能Q-1の向上に寄与す
るばかりでなく、Pbを除いて合金を強化する。
Niを重量比で0.1〜20%ならびにPb、Sbの何れか
を50%以下、Ge、Ceの何れかを40%以下、Taを
20%以下、、Nb、Co、Fe、Zrの何れかを15%以
下、Ti、Caの何れかを10%以下、Bを3%以下
のうち一種または二種以上の全量を0.1〜50%と
限定したのは組成の下限に満たないときには本発
明の目的とする十分な減衰能が得られないし、上
記の組成の上限を越えるときには減衰能が全て悪
くなり、Pbでは十分な強度が得られなくなり、
また他の元素では冷間加工が不可能となるからで
ある。 本発明の吸振合金における各成分元素の成分範
囲が減衰能、機械的強度、加工性等に及ぼす一般
的傾向は第4表の通りである。
【表】 なお、均質固溶化処理のために250℃以上融点
以下の温度で100時間以下の長時間加熱し、充分
な均質固溶化処理をすることは所要とする減衰
能、強度および加工性を得るために絶対必要であ
る。 なお、ここで冷間加工率5%以上の冷間加工を
施すことは加工歪み、転位密度を増大させること
により減衰能を増大させることに絶対必要な条件
である。 合金の成形体をアルミニウムの融点以下250℃
以上の高温で長時間加熱により均質固溶化処理を
すると、アルミニウムのマトリツクス中のNiな
らびに副成分元素の粒子の分散の状態が均質とな
る。これを冷間加工率5%以上の冷間加工を施す
と、Niならびに副成分元素粒子が微細に分散
し、転位密度が大きくなる。この転位密度数が大
きくなると、外部より振動が加えられたときに、
加えられた外力(振動、衝撃、捩り、圧縮、引張
り等)は熱エネルギーその他となつて消滅するた
めに振動の減衰が生ずるのである。 従つて、減衰能を大きくするためには、250℃
以上の高温における長時間加熱と5%以上の冷間
加工を施すことだけで充分その目的が達せられる
が、冷間加工率を70%〜95%の如く高めた場合お
よび副成分を多く加えた合金の組成によつては曲
げ、深絞り、打ち抜きなどの成形が困難なものが
ある。このために、250℃以下の低温で長時間再
加熱処理をすると、減衰能および強度が格別低下
せず曲げ、深絞り、打ち抜きなどの成形加工が極
めて容易となるのである。この場合の再加熱処理
は250℃以上とすると減衰能が低下するので好ま
しくない。 本発明合金の特徴は上述のように減衰能が大き
いこと、軽量であること、冷間加工性が良好で強
度が高い上に非強磁性であることである。従つて
本発明合金は各種の交通機関、自動車用内燃機
関、大型機械、電子機器の可動部、磁界で作動す
る部品、各種家庭用品ならびに建築などの構造材
料に応用し、振動および騒音の防止、軽量化を計
るのに非常に適している。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 重量比にて、ニツケル0.1〜20%、残部アル
    ミニウムを主成分とし、副成分として鉛、アンチ
    モンの何れか一種又は二種50%以下、ゲルマニウ
    ム、セリウムの何れか一種又は二種40%以下、タ
    ンタル20%以下、鉄、ニオブ、コバルト、ジルコ
    ニウムの何れか一種又は二種以上15%以下、チタ
    ン、カルシウムの何れか一種又は二種10%以下、
    硼素3%以下の何れか一種又は二種以上の全量
    0.1〜50%とを含有して成り、転位密度の増大し
    た減衰能Q-1が6×10-3以上であることを特徴と
    するAl―Ni基吸振合金。 2 重量比にて、ニツケル0.1〜20%、残部アル
    ミニウムを主成分とし、副成分として鉛、アンチ
    モンの何れか一種又は二種50%以下、ゲルマニウ
    ム、セリウムの何れか一種又は二種40%以下、タ
    ンタル20%以下、鉄、ニオブ、コバルト、ジルコ
    ニウムの何れか一種又は二種以上15%以下、チタ
    ン、カルシウムの何れか一種又は二種10%以下、
    硼素3%以下の何れか一種または二種以上の全量
    0.1〜50%とを含有して成る合金に、 (A) 合金の融点以下250℃以上の温度で5分間以
    上100時間以下加熱後急冷するかあるいは毎秒
    1℃以下の速度で徐冷した後、 (B) 冷間加工率5%以上の加工を施すことにより
    減衰能Q-1が6×10-3以上とすることを特徴と
    するAl―Ni基吸振合金の製造方法。 3 重量比にて、ニツケル0.1〜20%および残部
    アルミニウムよりなる合金に、副成分として鉛、
    アンチモンの何れか一種または二種50%以下、ゲ
    ルマニウム、セリウムの何れか一種または二種40
    %以下、タンタル20%以下、ニオブ、コバルト、
    鉄、ジルコニウムの何れか一種または二種以上15
    %以下、チタン、カルシウムの何れか一種または
    二種10%以下、硼素3%以下の一種または二種以
    上の全量0.1〜50%を含有してなる合金に、 (A) 合金の融点以下250℃以上の温度で5分間以
    上100時間以下加熱し、急冷又は毎秒1℃以下
    の速度で徐冷した後、 (B) 冷間加工率5%以上の加工を施す (C) (B)の冷間加工率5%以上の加工を施したもの
    を250℃以下の温度で1分間以上500時間以下加
    熱して急冷するか毎秒1℃以下の速度で徐冷す
    る の順序で熱処理を施すことにより減衰能Q-1を6
    ×10-3以上とすることを特徴とする Al―Ni基吸振合金の製造方法。
JP11720479A 1979-09-14 1979-09-14 A -ni damping alloy and its manufacture Granted JPS5641346A (en)

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