CN106652975A - 一种非晶态合金在乐器上的用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种非晶态合金在乐器上的用途，非晶态合金用于管乐器的簧片、或用于敲击乐器的体鸣乐器、或用于弦乐器的琴弦、或用于击弦乐器的弦丝。本发明的非晶态合金管乐器的簧片、敲击乐器的体鸣乐器、弦乐器的琴弦和击弦乐器的弦丝，使其具有很高的机械强度、抗松弛性、抗腐蚀性能和耐磨损性，表面不需要涂覆任何防腐介质就能够有效地抵抗因为环境湿度或使用中接触物质而引起的腐蚀，从而保持其良好的声学特性。

Description

一种非晶态合金在乐器上的用途
技术领域
本发明涉及一种非晶态合金在乐器上的用途，特别是一种非晶态合金在乐器发声部件的用途。
背景技术
簧片是管乐器上的发声部件，是由三角向上翘起的舌簧和簧框构成，舌簧的尾部与簧框为一体，两侧与簧框有细小的间隙，当舌簧受到气压时，向下弯曲，弯曲角度超过舌框平面时，出现漏气，舌簧回到原状态，为周期自由式振动。簧片的加工要求极高，簧片的缝隙过大时，舌簧失去压力，振动达不到要求，缝隙过小，容易产生刮簧，加工难度大，簧片标准不一致，废品率高，单件加工工时长，成本高。由此可见，簧片必须有许多优异的性能，包括高机械强度、高抗松弛性、高抗腐蚀性、单件加工简单，并且加工时长短等。
打击乐器也叫“敲击乐器”，是一种以打、摇动、摩擦、刮等方式产生效果的乐器族群。打击乐器可能是最古老的乐器。有些打击乐器不仅仅能产生节奏，还能作出旋律和合声的效果。包括膜鸣乐器和体鸣乐器，(1)“革鸣乐器”也叫“膜鸣乐器”，就是通过敲打蒙在乐器上的皮膜或革膜而发出的乐器，如各种鼓类乐器；(2)体鸣乐器现代乐器分类法中的一大类乐器。这类乐器以一定形状的发声物质为声源体，在自由状态下(不予变形或附加张力等)受激发声，无其他媒介振动体。概述体鸣乐器主要包括打击乐器类中除鼓外的其他乐器；还包括传统分类法未能列入的一些乐器，如口簧、散扎(非洲)、八音盒、玻璃琴等。此外，还包括一些常用作乐器的生产和生活器具，如缶、水盏(中国古代)、乐杵(中国台湾省)、乐杯(欧美)和贾尔达伦格乐碗(印度)等。还包括仿声器或效果器，如乐砧、橇铃和蹄声壳等。由于体鸣乐器的发声是依靠其本身的振动发声的，如果其表面在潮湿环境中被腐蚀或被人体的汗液、油脂等侵蚀，都会导致其声音的改变。因此，高的抗腐蚀性能够保持体鸣乐器表面光泽性，从而保证体鸣乐器的音质和演奏性能，能够使其具有较长的使用寿命。
琴弦是弦乐器和击弦乐器上激发声音的线，是弦乐器最重要的组成部分。其工作原理是，在一定的张力作用下通过摩擦、弹击等手法激发弦振动，并经共鸣腔放大得到乐音。琴弦必须具有许多优异的性能，包括高机械强度、高抗松弛性、高抗腐蚀性等。
高的机械强度能够允许琴弦加载到其调音频率，并在演奏时能够有效地抵抗琴弦张力的变化。琴弦的直径决定了其所需的机械强度，直径越细，所需的机械强度越高，并用于较高的音调。
高的抗松弛性能够使琴弦更好地保持其音调，并减小重新调音的频率，延长琴弦的使用寿命。人耳器官可以探测到1Hz的差异，即使是1N力的损耗也会引起听觉上较大的差异，这将增加琴弦调音的频率并减少琴弦的使用寿命。因此，为了提高调音稳定性、音质和琴弦的寿命，琴弦材料必须具有高的抗松弛性。
高的抗腐蚀性能够保持琴弦表面光泽性，从而保证琴弦的音质和演奏性能。琴弦除了需要抵抗潮湿环境的腐蚀，还需要抵抗人体汗液、油脂等的侵蚀，所以高抗腐蚀性能够使琴弦具有较长的使用寿命。
通常，簧片、体鸣乐器、琴弦和弦丝的材质主要是高碳钢、铜等普通金属制品，其主要优点是容易得到足够的机械强度并仍保持一定程度的韧性。但高普通的金属存在着明显的缺点：一方面，其抗腐蚀性较差，较易生锈而失去表面光泽，这将严重影响乐器的音质及演奏性，更会影响到其的使用寿命，即使采用表面涂覆抗腐蚀剂的方法，也会因发声部件的振动和亮度的降低以及音质变差而不能成功；另一方面，普通的金属用在琴弦时，在加载力的作用下有被拉伸的趋向，由此产生的琴弦松弛将会引起频繁的重调音，意味着更多的调试时间和更高的花费。
现有的技术虽然针对这些问题做了一定的改进，但是仅仅是基于这些缺点作出一定程度上的改进，而金属琴弦、簧片、体鸣乐器的较差的抗松弛性、抗腐蚀性和耐磨损性，并没有得到实质性的改变。因此，寻求新技术得到性能优异的琴弦成为亟待解决的难题。
非晶态合金具有比晶体合金更高的机械强度、抗腐蚀性能和耐磨损性能，而锆基非晶态合金丝则具有很高的机械强度、抗松弛性、抗腐蚀性能和耐磨损性，并且具备音质清脆、定弦快、音高稳定等优点，在乐器方面具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的之一在于提供非晶态合金用于管乐器的簧片、用于敲击乐器的体鸣乐器、用于弦乐器的琴弦和用于击弦乐器的弦丝，使其具有很高的机械强度、抗松弛性、抗腐蚀性能和耐磨损性的锆基非晶态合金。
本发明的目的之一在于提供一种锆基非晶态合金制成的簧片、体鸣乐器、琴弦和弦丝。
本发明的目的之一在于提供一种锆基非晶合金制成的琴弦或弦丝，在其直径为0.25mm-0.43mm时，抗拉强度为不小于3000MPa。
本发明的目的之一在于提供一种锆基非晶态合金制成簧片、体鸣乐器、琴弦和弦丝后，具有比晶体合金更高的机械强度、抗腐蚀性能和耐磨损性能。
实现本发明的技术方案是：一种非晶态合金在乐器上的用途，非晶态合金用于乐器的发声部件。
具体地，用于管乐器的簧片。
具体地，用于敲击乐器的体鸣乐器
具体地，用于弦乐器的琴弦
具体地，用于击弦乐器的弦丝。
具体地，上述非晶态合金为锆基非晶态合金或锆基非晶态基复合材料。
具体地，上述锆基非晶态合金的组成为ZraNibCocCrdSieBfCg，其中a、b、c、d、e、f、g为锆基非晶态合金中的原子百分比含量，分别为55≤a≤73，10≤b≤17或b＝0，10≤c≤16，0.5≤d≤1或d＝0，3≤e≤16，9≤f≤13，0.1≤g≤0.5。
具体地，上述锆基非晶态合金中Ni的百分比含量为10≤b≤17。
具体地，上述锆基非晶态合金中Cr的百分比含量为0.5≤d≤1。
本发明的有益效果是：
(1)对于琴弦而言，最主要的性能是机械强度、抗松弛性、抗腐蚀性和表面光洁度，本发明的锆基非晶态合金丝琴弦并不需要对由于晶体结构引起的较低机械强度、抗松弛性和抗腐蚀性进行相关的改进，在获得优异性能的同时避免了繁琐的制备工艺。
(2)本发明的锆基非晶态合金丝琴弦具有更高的机械强度，直径0.25mm的琴弦，抗拉强度达到3500MPa，值得注意的是，锆基非晶态合金丝可以制备成或后期冷拔成直径很细的丝材，而保持较高的机械强度并具有一定的韧性。
(3)本发明的锆基非晶态合金丝琴弦具有更高的抗松弛性能，这将减小琴弦乐器重新调音的频率，锆基非晶态合金丝琴弦超强的抗松弛性能够使乐器的重新调音时间延长至100小时或更长。
(4)本发明的非晶态合金管乐器的簧片、敲击乐器的体鸣乐器、弦乐器的琴弦和击弦乐器的弦丝，使其具有很高的机械强度、抗松弛性、抗腐蚀性能和耐磨损性，表面不需要涂覆任何防腐介质就能够有效地抵抗因为环境湿度或使用中接触物质而引起的腐蚀，从而保持其良好的声学特性。
(5)本发明的一种非晶态合金在乐器上的用途，可以利用非晶合金的加工特性，可以压铸成型，直接制造出非晶合金的簧片和体鸣乐器，并且能够保持各产品性能的一致性，成品率高。
具体实施方式
现在结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
锆基非晶态合金丝琴弦成分如下(均按原子百分比计)：Zr55～69.5Ni10～12.5Co10～ 12.4Cr0.5～1Si3～6.1B9.6～13C0.1～0.5。
通过熔体拉丝技术，经过冷拔处理后，由多根锆基非晶态合金丝绞合制得直径为0.25mm的琴弦，并通过SS-EN10002-1金属材料拉伸标准测量琴弦的抗拉强度和屈服强度，并参照文献CN 101326568B中测试抗松弛性的方法测试本发明中琴弦的抗松弛性能，具体测试过程如下：
通过用琴拨每分钟拨动琴弦200次来测试其抗松弛性，琴弦总长度65cm,琴拨的拨动部位距离力传感器18cm，测试时长24h，其中，琴弦的每个端点处搁在两个塑料件上，每个端点和其相应的力传感器之间的距离是5cm。
将相关的测试结果与文献中的数据进行比较，结果列于表1。
通过表1中不同材质琴弦机械强度的对比可知，本实施例中的锆基锆基非晶态合金丝琴弦的屈服强度3325MPa和抗拉强度3514MPa，均大大高于其他材质的琴弦；表1中不同材质琴弦抗松弛性能的对比可知，本实施例中锆基锆基非晶态合金丝琴弦在经历24h的测试后，音频损失明显低于其他琴弦，说明其抗松弛性能的优越性。由于人耳能够分辨出1Hz音频的变化，本发明的锆基锆基非晶态合金丝琴弦，经过24h测试后频率损失仅为0.24Hz，重新调音的时间为100h，大大优于相同直径的其他类型的琴弦。
实施例2
锆基非晶态合金丝琴弦成分如下(均按原子百分比计)：Zr59～73Co12.5～16Cr0.5～ 1Si11.6-16B9～11.3C0.1～0.5。
通过熔体拉丝技术，经过冷拔处理后，由多根锆基非晶态合金丝绞合制得直径为0.33mm的琴弦，并通过SS-EN10002-1金属材料拉伸标准测量琴弦的抗拉强度和屈服强度，并参照文献CN 101326568B中测试抗松弛性的方法测试本发明中琴弦的抗松弛性能，具体测试过程如下：
通过用琴拨每分钟拨动琴弦200次来测试其抗松弛性，琴弦总长度65cm,琴拨的拨动部位距离力传感器18cm，测试时长24h，其中，琴弦的每个端点处搁在两个塑料件上，每个端点和其相应的力传感器之间的距离是5cm。
将相关的测试结果与文献中的数据进行比较，结果列于表1。
通过表1中不同材质琴弦机械强度的对比可知，本实施例中的锆基锆基非晶态合金丝琴弦的屈服强度3091MPa和抗拉强度3243MPa，均大大高于其他材质的琴弦；表1中不同材质琴弦抗松弛性能的对比可知，本实施例中锆基锆基非晶态合金丝琴弦在经历24h的测试后，音频损失明显低于其他琴弦，说明其抗松弛性能的优越性。由于人耳能够分辨出1Hz音频的变化，本发明的锆基锆基非晶态合金丝琴弦，经过24h测试后频率损失低于0.23Hz，重新调音的时间为105h，大大优于相同直径的其他类型的琴弦。
实施例3
锆基非晶态合金丝琴弦成分如下(均按原子百分比计)：Zr69～71.4Ni14.5～15.6Si4～ 4.9B9.4～11.1C0.1～0.5。
通过熔体拉丝技术，经过冷拔处理后，由多根锆基非晶态合金丝绞合制得直径为0.43mm的琴弦，并通过SS-EN10002-1金属材料拉伸标准测量琴弦的抗拉强度和屈服强度，并参照文献CN 101326568B中测试抗松弛性的方法测试本发明中琴弦的抗松弛性能，具体测试过程如下：
通过用琴拨每分钟拨动琴弦200次来测试其抗松弛性，琴弦总长度65cm,琴拨的拨动部位距离力传感器18cm，测试时长24h，其中，琴弦的每个端点处搁在两个塑料件上，每个端点和其相应的力传感器之间的距离是5cm。
将相关的测试结果与文献中的数据进行比较，结果列于表1。
通过表1中不同材质琴弦机械强度的对比可知，本实施例中的锆基锆基非晶态合金丝琴弦的屈服强度2903MPa和抗拉强度3087MPa，均大大高于其他材质的琴弦；表1中不同材质琴弦抗松弛性能的对比可知，本实施例中锆基锆基非晶态合金丝琴弦在经历24h的测试后，音频损失明显低于其他琴弦，说明其抗松弛性能的优越性。由于人耳能够分辨出1Hz音频的变化，本发明的锆基锆基非晶态合金丝琴弦，经过24h测试后频率损失低于0.21Hz，重新调音的时间为114h，大大优于相同直径的其他类型的琴弦。
表1
根据本发明的内容，锆基非晶态合金丝琴弦可以在其表面包裹其他材质的股线，如金属股线、尼龙股线等，芯丝材质则为锆基非晶态合金丝。
根据本发明的锆基非晶态合金丝琴弦可用于各种弦乐器，包括小提琴、大提琴、钢琴、吉他、竖琴等等。琴弦可以由单根锆基非晶态合金丝构成，也可以由多根锆基非晶态合金丝线绞合或缠绕构成。
实施例4
锆基非晶态合金簧片成分如下(均按原子百分比计)：Zr58.8Ni15.3Co10Cr0.7Si4.9B9.8C0.5。
将非晶态合金加工成尺寸50*34*1mm的簧片5片编号分别为1号、2号、3号、4号、5号，喷嘴参数为10*12*1mm，喷嘴到黃片尖端的距离为4mm，入口压力的范围分别为0.1MPa、0.2MPa和0.5MPa，簧片的基频如表2所示。
表2：
实施例5
锆基非晶态合金体鸣乐器成分如下(均按原子百分比计)：Zr65.2Ni10.3Co10.4Cr0.6Si4.1B9.1C0.3。
非晶态合金加工成锣，可直接通过压铸成型，制备出的锣，声音响亮、隔离杂音、音频宽厚、音质纯真、防潮、强度高、耐疲劳、具有优异的可设计性、成型方便灵活、长期使用不易被腐蚀等特点。
由于其优异的可设计性和成型方便的特性，还可以制备复杂形状的体鸣乐器，或具有复杂音路的乐器。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种非晶态合金在乐器上的用途，其特征在于：非晶态合金用于乐器的发声部件。
2.根据权利要求1所述的一种非晶态合金在乐器上的用途，其特征在于：用于管乐器的簧片。
3.根据权利要求1所述的一种非晶态合金在乐器上的用途，其特征在于：用于敲击乐器的体鸣乐器
根据权利要求1所述的一种非晶态合金在乐器上的用途，其特征在于：用于弦乐器的琴弦
根据权利要求1所述的一种非晶态合金在乐器上的用途，其特征在于：用于击弦乐器的弦丝。
4.根据权利要求1-5任一项所述的一种非晶态合金在乐器上的用途，其特征在于：所述非晶态合金为锆基非晶态合金或锆基非晶态基复合材料。
5.根据权利要求6所述的一种非晶态合金在乐器上的用途，其特征在于：所述锆基非晶态合金的组成为ZraNibCocCrdSieBfCg，其中a、b、c、d、e、f、g为锆基非晶态合金中的原子百分比含量，分别为55≤a≤73，10≤b≤17或b=0，10≤c≤16，0.5≤d≤1或d=0，3≤e≤16，9≤f≤13，0.1≤g≤0.5。
6.根据权利要求7所述的一种非晶态合金在乐器上的用途，其特征在于：所述锆基非晶态合金中Ni的百分比含量为10≤b≤17。
7.根据权利要求7所述的一种非晶态合金在乐器上的用途，其特征在于：所述锆基非晶态合金中Cr的百分比含量为0.5≤d≤1。
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