CN113614263A - 铝合金材料 - Google Patents

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Abstract

铝合金材料(1)具有Al基体和分散到所述Al基体中的第二相粒子，由下述式(1)表示的金属组织因子F的值为0.005以上，F＝A·ρ·L·exp(B·E)……(1)，其中，所述式(1)中的L为存在于任意截面的所述第二相粒子中的当量圆直径为0.2μm以上的第二相粒子的周长的合计[μm/μm2]，ρ为位错密度[μm‑2]，E为25℃下的导电率[％IACS]，A及B为根据所述铝合金材料的化学成分而确定的修正系数，0.2×10‑15≤A≤20×10‑15，0.1≤B≤1.0。

Description

铝合金材料
技术领域
本发明涉及铝合金材料。
背景技术
在工业产品、建筑物、构造物等各种领域中，在设备的使用过程中产生的振动或从外部施加的振动有时会致使各种问题产生。例如，在汽车或铁路等运输设备中，由于振动本身或因振动而产生的噪音，乘员的舒适性有可能降低。在家电产品或音响设备中，因振动而产生的噪音有可能令使用者产生不适感。另外，例如在精密设备中，有可能因振动而对设备的动作产生障碍。
为了抑制这些问题的发生，提出了各种使振动衰减的技术。例如，在建筑物或构造物的领域中，多采用装入阻尼器等减振部件的方法、或使构成建筑物等的部件采用具有容易使振动衰减的形状的部件的方法。但是，装入减振部件的方法有可能导致工业产品等的部件的数量的增加。另外，利用部件的形状使振动衰减的方法难以应用于部件的尺寸、质量、形状的制约大的运输设备、家电产品、精密设备等。
针对该问题，研究了如下方法：活用比较轻量且加工性优异的铝合金的特性，使用由减振性高的铝合金构成的部件来组装工业产品等。例如，专利文献1中记载了对含有Fe：0.5～20wt％、余量由Al和不可避免的杂质构成的铝合金铸块实施以断面收缩率计为30％以上的塑性加工的铝合金减振材料的制造方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平3-223446号公报
发明内容
发明所要解决的课题
近年来，要求与专利文献1的铝合金减振材料相比减振性更高的铝合金材料。
本发明是鉴于上述背景而完成的，其目的在于提供一种具有高减振性的铝合金材料。
用于解决课题的手段
本发明的一个方式在于一种铝合金材料，具有Al基体和分散到所述Al基体中的第二相粒子，
由下述式(1)表示的金属组织因子F的值为0.005以上。
F＝A·ρ·L·exp(B·E)……(1)
其中，所述式(1)中的L为存在于任意截面的所述第二相粒子中的当量圆直径为0.2μm以上的第二相粒子的周长的合计[μm/μm2]，ρ为位错密度[μm-2]，E为25℃下的导电率[％IACS]，A及B为根据所述铝合金材料的化学成分而确定的修正系数。A及B可以分别取0.2×10-15≤A≤20×10-15、0.1≤B≤1.0的范围内的值。
发明效果
所述铝合金材料的由具有0.2μm以上的当量圆直径的第二相粒子的周长的合计L、位错密度ρ及导电率E表示的金属组织因子F的值为所述特定的范围。由此，通过所述第二相粒子与Al基体中的位错的相互作用，能够高效地衰减从所述铝合金材料的外部施加的振动。其结果是，与以往的铝合金材料相比能够提高减振性。
因此，根据上述方式，能够提供一种具有优异的减振性的铝合金材料。
附图说明
图1是实施例中的铝合金材料的L-LT截面的反射电子像的例子。
图2是对图1的反射电子像实施二值化处理所得的二值化像的例子。
图3是表示实施例中的损耗系数的测定装置的主要部分的侧视图。
图4是表示实施例中的振幅-频率曲线的一例的说明图。
具体实施方式
(化学成分)
上述铝合金材料含有Al(铝)和用于在Al基体中形成第二相粒子的一种或两种以上的添加元素。作为添加元素，例如可以使用Fe(铁)、Mn(锰)、Si(硅)、Cu(铜)、Mg(镁)、Zn(锌)、Ni(镍)、Cr(铬)、Ti(钛)、V(钒)、Zr(锆)等。通过将这些添加元素添加到铝合金中，能够在Al基体中形成含有上述添加元素的第二相粒子。
·Fe：0.30～3.0质量％
上述铝合金材料可以含有0.30～3.0质量％的Fe。通过使Fe的含量为0.30质量％以上，能够进一步增多Al基体中的第二相粒子的量，使铝合金材料的减振性提高。从进一步提高铝合金材料的减振性的观点出发，优选使Fe的含量为0.50质量％以上。
另一方面，在Fe的含量过多的情况下，在铝合金材料中容易形成粗大的第二相粒子，有可能导致轧制性的降低。通过使Fe的含量为3.0质量％以下、优选为2.0质量％以下，能够容易地避免上述问题并且提高铝合金材料的减振性。
·Mn：0.10～1.50质量％
上述铝合金材料可以含有0.10～1.50质量％的Mn。通过使Mn的含量为0.10质量％以上，能够进一步增多Al基体中的第二相粒子的量，使铝合金材料的减振性进一步提高。从进一步提高铝合金材料的减振性的观点出发，更优选使Mn的含量为0.20质量％以上。
另一方面，在Mn的含量过多的情况下，在铝合金材料中容易形成粗大的第二相粒子，有可能导致轧制性的降低。从容易地避免上述问题而得到减振性提高的效果的观点出发，优选使Mn的含量为1.50质量％以下，更优选为1.0质量％以下。
·Si：0.0050～3.0质量％
上述铝合金材料可以含有0.0050～3.0质量％的Si。通过使Si的含量为0.0050质量％以上，能够进一步增多Al基体中的第二相粒子的量，使铝合金材料的减振性进一步提高。从进一步提高铝合金材料的减振性的观点出发，更优选使Si的含量为0.050质量％以上。
另一方面，在Si的含量过多的情况下，在铝合金材料中容易形成粗大的第二相粒子，有可能导致轧制性的降低。另外，在该情况下，由于固溶到Al基体中的添加元素的量增多，有可能导致减振性的降低。从避免上述问题并且得到减振性提高的效果的观点出发，优选使Si的含量为3.0质量％以下，更优选为2.0质量％以下。
·Cu：0.0030～0.10质量％
上述铝合金材料可以含有0.0030～0.10质量％的Cu。通过使Cu的含量为0.0030质量％以上，能够进一步增多Al基体中的第二相粒子的量，使铝合金材料的减振性进一步提高。从进一步提高铝合金材料的减振性的观点出发，更优选使Cu的含量为0.010质量％以上。
另一方面，在Cu的含量过多的情况下，在铝合金材料中容易形成粗大的第二相粒子，有可能导致轧制性的降低。另外，在该情况下，由于固溶到Al基体中的添加元素的量增多，有可能导致减振性的降低。从容易地避免上述问题而得到减振性提高的效果的观点出发，优选使Cu的含量为0.10质量％以下，更优选为0.050质量％以下。
·Mg：0.0050～3.0质量％
上述铝合金材料可以含有0.0050～3.0质量％的Mg。通过使Mg的含量为0.0050质量％以上，能够进一步增多Al基体中的第二相粒子的量，使铝合金材料的减振性进一步提高。从进一步提高铝合金材料的减振性的观点出发，更优选使Mg的含量为0.050质量％以上。
另一方面，在Mg的含量过多的情况下，由于固溶到Al基体中的添加元素的量增多，有可能导致减振性的降低。从避免上述问题而得到减振性提高的效果的观点出发，优选使Mg的含量为3.0质量％以下，更优选为1.50质量％以下。
·Zn：0.10～0.50质量％
上述铝合金材料可以含有0.10～0.50质量％的Zn。通过使Zn的含量为0.10质量％以上，能够进一步增多Al基体中的第二相粒子的量，使铝合金材料的减振性进一步提高。从进一步提高铝合金材料的减振性的观点出发，更优选使Zn的含量为0.20质量％以上。
另一方面，在Zn的含量过多的情况下，由于固溶到Al基体中的添加元素的量增多，有可能导致减振性的降低。从容易地避免上述问题而得到减振性提高的效果的观点出发，优选使Zn的含量为0.50质量％以下，更优选为0.40质量％以下。
·Ni：0.050～0.30质量％、Cr：0.050～0.30质量％、Ti：0.050～0.30质量％、V：0.050～0.30质量％
上述铝合金材料可以含有选自Ni：0.050～0.30质量％、Cr：0.050～0.30质量％、Ti：0.050～0.30质量％及V：0.050～0.30质量％的元素中的一种或两种以上的元素。通过使这些添加元素的含量为0.050质量％以上，能够进一步提高铝合金材料的减振性。从进一步提高铝合金材料的减振性的观点出发，更优选使这些添加元素的含量为0.10质量％以上。
另一方面，在这些添加元素的含量过多的情况下，在铝合金材料中容易形成粗大的第二相粒子，有可能导致轧制性的降低。从避免上述问题并且得到减振性提高的效果的观点出发，优选使这些添加元素的含量为0.30质量％以下，更优选为0.20质量％以下。
·Zr：0.0010～0.30质量％
上述铝合金材料可以含有0.0010～0.30质量％的Zr。通过使Zr的含量为0.0010质量％以上，能够进一步提高铝合金材料的减振性。从进一步提高铝合金材料的减振性的观点出发，更优选使Zr的含量为0.010质量％以上。
另一方面，在Zr的含量过多的情况下，在铝合金材料中容易形成粗大的第二相粒子，有可能导致轧制性的降低。从避免上述问题并且得到减振性提高的效果的观点出发，优选使Zr的含量为0.30质量％以下，更优选为0.20质量％以下。
[金属组织]
上述铝合金材料具有分散到Al基体中的第二相粒子。第二相粒子例如由Al-Fe系化合物、Si、Al-Fe-Mn系化合物、Al-Fe-Si系化合物、Al-Mn系化合物、Al-Mn-Si系化合物、Al-Fe-Mn-Si系化合物、Al-Cu系化合物、Al-Mg系化合物、Mg-Si系化合物、Al-Mg-Zn系化合物、Al-Cu-Zn系化合物、Al-Ni系化合物、Al-Cr系化合物、Al-Ti系化合物、Al-V系化合物、Al-Zr系化合物等构成。第二相粒子可以是析出物，也可以是结晶物。
分散到Al基体中的第二相粒子具有各种粒径。在上述铝合金材料中，可以除了当量圆直径为0.2μm以上的第二相粒子以外，还含有当量圆直径小于0.2μm的第二相粒子，也可以不含有当量圆直径小于0.2μm的第二相粒子。上述铝合金材料只要在Al基体中具有当量圆直径为0.2μm以上的第二相粒子，就能够起到提高减振性的作用效果。
另外，如上所述，在Al基体中形成有粗大的第二相粒子的情况下，有可能导致轧制性的降低。从容易地避免上述问题的观点出发，分散到Al基体中的第二相粒子的当量圆直径优选为20μm以下。
[金属组织因子F]
如上所述，上述铝合金材料能够通过分散到Al基体中的第二相粒子与位错的相互作用来减少振动。因此，为了提高上述铝合金材料的减振性，不仅需要控制金属组织中的第二相粒子的形态，还需要控制位错的形态。与上述铝合金材料的减振性相关的金属组织的特征可以由下述式(1)所示的金属组织因子F的值表示。
F＝A·ρ·L·exp(B·E)……(1)
其中，上述式(1)中的符号L为存在于任意截面的所述第二相粒子中的当量圆直径为0.2μm以上的第二相粒子的周长的合计[μm/μm2]，符号ρ为位错密度[μm-2]，符号E为25℃下的导电率[％IACS]，符号A及符号B为根据所述铝合金材料的化学成分而确定的修正系数。
在金属组织因子F的值为0.005以上那样的金属组织中，铝合金材料中所含的添加元素的存在形态和基体中的位错的存在形态容易成为适合于使振动衰减的形态。因此，金属组织因子F的值为0.005以上的铝合金材料能够提高减振性。从进一步提高减振性的观点出发，上述金属组织因子F的值优选为0.01以上，更优选为0.05以上。另外，从提高减振性的观点出发，金属组织因子F的值没有上限，但在一般的制造方法中，难以得到金属组织因子F的值超过400的铝合金材料。
在上述金属组织因子F的值小于0.005的情况下，由固溶元素带来的减振性降低的效果容易超过由第二相粒子与位错的相互作用带来的减振性提高的效果，因此有可能导致减振性的降低。
用于金属组织因子F的值的计算的各个参数可以以如下方式决定。
·第二相粒子的周长L
当量圆直径为0.2μm以上的第二相粒子的周长的合计L可以利用以下的方法来计算。首先，使用扫描型电子显微镜观察上述铝合金材料的截面来取得反射电子像。观察时的倍率例如可以从1000～5000倍的范围适当设定。
观察对象的截面没有特别限定。例如，在上述铝合金材料为轧制板的情况下，观察对象的截面可以是与轧制方向垂直的截面(即，LT-ST面)，也可以是L-LT面(即，与板面平行的截面)或L-ST面等与轧制方向平行的截面。另外，在上述铝合金材料为挤压材料的情况下，观察对象的截面可以是与挤压方向平行的截面，也可以是与挤压方向垂直的截面。而且，观察对象的截面也可以是这些截面之外的截面。
接着，使用图像处理装置等对反射电子像实施二值化处理，得到Al基体和第二相粒子以不同的亮度表示的二值化像。从该二值化像中提取当量圆直径为0.2μm以上的第二相粒子，进一步计算这些第二相粒子的周长。然后，将存在于二值化像中的当量圆直径为0.2μm以上的第二相粒子的周长的合计换算成每1μm2面积的值。将通过以上而得到的值作为当量圆直径为0.2μm以上的第二相粒子的周长的合计值L[μm/μm2]。
上述的第二相粒子的周长的合计L优选为0.1μm/μm2以上，更优选为0.2μm/μm2以上。通过增大第二相粒子的周长的合计L，能够进一步增强第二相粒子与位错的相互作用。其结果是，能够进一步提高上述铝合金材料的减振性。另外，从提高减振性的观点出发，上述周长的合计没有上限，但在一般的制造方法中，难以得到上述周长的合计L超过3.0μm/μm2的铝合金材料。
·位错密度ρ
铝合金材料中的位错密度ρ可以利用以下的方法来测定。首先，利用X射线衍射法，针对多个铝合金材料取得衍射形貌。接着，读取存在于衍射形貌中的峰的峰位置2θ和各峰的积分宽度β(即，峰的全宽)。
接着，基于Williamson-Hall式(下述式(2))，根据峰位置2θ的值和积分宽度β的值来计算铝合金材料的非均匀应变h的值。另外，下述式(2)中的λ是表示入射X射线的波长的符号，D是表示微晶的大小的符号。
【数学式1】
Figure BDA0003274661680000091
如上述式(2)所示，非均匀应变h的值等于将βcosθ/λ的值取为图表的纵轴、将sinθ/λ的值取为横轴的直线的斜率的1/2倍的值。因此，首先，对于存在于衍射形貌中的所有峰，以使纵轴的值为βcosθ/λ、横轴的值为sinθ/λ的方式在图表中点上数据点而创建Williamson-Hall图。然后，利用最小二乘法来决定这些数据点的近似直线。通过使该近似直线的斜率成为1/2倍，能够计算出非均匀应变h的值。
另外，例如在铝合金材料的晶粒粗大的情况下等，衍射形貌中与特定的晶体取向相关联的峰的强度有时会变得极低。在该情况下，该峰的积分宽度强烈地受到背景的影响，有时会在Williamson-Hall图中出现成为异常值的数据点。在该情况下，只要在从Williamson-Hall图中除去该数据点后，针对得到该数据点的铝合金材料变更测定位置而再次取得衍射形貌，并通过与上述同样的步骤在Williamson-Hall图中追加数据点即可。
位错密度ρ的值可以通过将非均匀应变h的值代入下述式(3)来计算。另外，下述式(3)中的b是表示铝的伯格斯矢量的符号。b的值具体为0.2863nm。
【数学式2】
Figure BDA0003274661680000101
上述铝合金材料的位错密度ρ优选为10μm-2以上，更优选为20μm-2以上，进一步优选为50μm-2以上。通过增大位错密度ρ，能够使第二相粒子与位错的相互作用更强。其结果是，能够进一步提高上述铝合金材料的减振性。另外，从提高减振性的观点出发，铝合金材料的位错密度ρ没有上限，但在一般的制造方法中，难以得到位错密度超过2000μm-2的铝合金材料。
·导电率E
上述铝合金材料在25℃下的导电率E为50％IACS以上。添加元素作为第二相粒子而析出或结晶，固溶到Al基体中的添加元素的量越少，铝合金材料的导电率E越高。通过使上述铝合金材料的导电率E为50％IACS以上，能够降低成为位错运动的妨碍的固溶的添加元素的量。其结果是，能够进一步提高由位错与第二相粒子的相互作用带来的减振性的提高效果。从进一步提高减振性的观点出发，上述铝合金材料在25℃下的导电率进一步优选为55％IACS以上。
在上述导电率E小于50％IACS的情况下，由于固溶到Al基体中的添加元素，位错的运动容易受到阻碍。其结果是，难以引起位错与第二相粒子的相互作用，有可能导致减振性的降低。
另外，从提高减振性的观点出发，导电率E的值没有上限，但在铝合金的物性方面，导电率的值为64％IACS以下。
·修正系数A、B
上述金属组织因子中的修正系数A及修正系数B可以根据铝合金材所含的添加元素的种类及量而取各种值。作为其理由，例如，认为当添加元素的种类及量发生变化时，构成第二相粒子的相发生变化，第二相粒子与位错的相互作用的贡献度发生变化，或者当添加元素的种类及量发生变化时，固溶到Al基体中的添加元素对位错运动的阻碍程度发生变化等。
具体而言，修正系数A的值的范围为0.2×10-15≤A≤20×10-15，修正系数B的值的范围为0.1≤B≤1.0。对于添加元素的种类或量不同的多种铝合金材料中的含量最多的添加元素的种类相同的铝合金材料，可以使用相同的修正系数A及修正系数B的值。例如，在上述铝合金材料含有0.3～3.0质量％的Fe作为含量最多的添加元素的情况下，可以使用2.0×10-15作为A的值，并使用0.4851作为B的值。
修正系数A及修正系数B的值可以利用以下的方法来决定。首先，准备含量最多的添加元素的种类相同且该添加元素的含量或其他添加元素的含量、制造条件等不同的多种铝合金材料。然后，计算这些铝合金材料的上述周长的合计L、位错密度ρ及导电率E的值。然后，通过用上述式(1)对使用这些值所创建的图进行近似，能够决定修正系数A及修正系数B的值。
[减振性]
上述铝合金材料的减振性可以基于修正损耗系数ηc(参照下述式(4))来评价，该修正损耗系数ηc是根据上述铝合金材料的试样形状对通过自由共振法所测定的损耗系数η进行修正而得到的。
ηc＝η-0.556×t-2.434+1.5……(4)
另外，上述式(4)中的符号t是用于损耗系数η的测定的试验片的厚度[mm]。用于损耗系数η的测定的试验片的长度为60mm，宽度为8mm。
修正损耗系数ηc优选为1.6×10-3以上，更优选为1.8×10-3以上，进一步优选为2.0×10-3以上。在该情况下，能够进一步提高上述铝合金材料的减振性。从提高减振性的观点出发，修正损耗系数ηc没有上限，但在具有上述特定范围的金属组织因子F的铝合金材料中，修正损耗系数ηc通常为300×10-3以下。
另外，测定损耗系数的方法除了自由共振法之外，还存在例如悬臂振动法等方法。但是，本发明的发明人们进行深入研究的结果表明：在悬臂振动法中，损耗系数的值有时会根据试验片的形状而发生变动，特别是在如专利文献1所记载的那样，试验片的长度长的情况下，尽管化学成分或金属组织相同，但与试验片的长度短的情况相比，损耗系数的值有变大的倾向。因此，不能简单地将利用悬臂振动法得到的损耗系数的值与利用自由共振法得到的损耗系数的值进行比较。
另外，本发明的发明人们进行深入研究的结果表明：在自由共振法中，损耗系数的值也根据试验片的厚度或面积而发生变化。作为其原因，考虑到测定时的试验片与空气之间的摩擦等。因此，也不能简单地将利用自由共振法得到的损耗系数的值与修正损耗系数的值进行比较。
·晶粒
上述铝合金材料优选含有纤维状组织，更优选由纤维状组织构成。在该情况下，能够进一步提高上述铝合金材料的减振性。
另外，所谓纤维状组织，是指具备通过轧制、挤压、锻造等延展加工而被向加工方向拉伸的大量晶粒的组织。纤维状组织例如在使用倍率为25～100倍的金属显微镜观察与加工方向平行的截面的情况下，作为沿加工方向延伸的条纹状的图案被观察到。另外，所谓等轴状组织，是指具备大量等轴的晶粒的组织。等轴状组织例如在使用倍率为25～100倍的金属显微镜观察与加工方向平行的截面的情况下，作为长径与短径之差比较小的粒状的图案被观察到。
上述铝合金材料例如可以通过在铸造出具有上述特定的化学成分的铸块之后，根据铸造方法对上述铸块适当地组合实施轧制、挤压、锻造等延展加工及热处理来制作。
例如，作为制造方法的一个方式，可以采用在通过DC铸造法铸造出作为铸块的板坯之后，对板坯依次进行作为延展加工的热轧和冷轧的方法。
DC铸造中的铸造速度优选在20～100mm/分钟的范围内。通过使铸造速度在上述特定的范围内，能够抑制粗大的第二相粒子的形成。
在本方式中，既可以在进行DC铸造之后且进行热轧之前对板坯进行加热而进行均质化处理，也可以不进行均质化处理而进行热轧。在进行均质化处理的情况下，加热温度例如可以从200～550℃的范围适当设定。均质化处理中的加热温度优选为500℃以下，更优选为340℃以下。在该情况下，能够使Al基体中的第二相粒子更微细化，使第二相粒子的周长更大。其结果是，能够通过位错与第二相粒子的相互作用来进一步提高减振性。
另外，在均质化处理中，可以在板坯的温度刚达到上述加热温度之后结束加热，也可以将上述加热温度保持一定时间。在后者的情况下，保持时间可以为50小时以下。
在均质化处理中的加热温度低于200℃的情况下，板坯的均质化有可能不充分。另外，在均质化处理中的加热温度超过550℃的情况下或保持时间超过50小时的情况下，容易在板坯中形成粗大的第二相粒子，有可能导致减振性的降低。
接着，对板坯进行热轧，制作热轧板。热轧中的轧制开始时的板坯的温度优选为200～550℃。在轧制开始时的板坯的温度低于200℃的情况下，由于板坯不易变形，因此难以进行热轧。在轧制开始时的板坯的温度超过550℃的情况下，容易在板坯中形成粗大的第二相粒子，有可能导致减振性的降低。
上述热轧也可以在铸造后的板坯的温度在上述特定的范围内的期间进行。在铸造后的板坯的温度比上述特定的温度低的情况下，通过在进行热轧之前对板坯进行加热，也能够使板坯的温度成为上述特定的范围。
在热轧前对板坯进行加热的情况下，可以在板坯的温度刚达到所期望的温度之后结束加热，也可以将所期望的温度保持一定时间。在后者的情况下，保持时间可以为30小时以下。在保持时间超过30小时的情况下，容易在板坯中形成粗大的第二相粒子，有可能导致减振性的降低。
在本方式中，也可以在进行热轧之后且进行冷轧之前，对热轧板进行加热而进行退火。该退火中的加热温度可以从200～400℃的范围适当设定。在退火中的加热温度低于200℃的情况下，退火的效果有可能不充分。在退火中的加热温度超过400℃的情况下，容易在热轧板中形成粗大的第二相粒子，有可能导致减振性的降低。
在上述退火中，可以在刚达到上述加热温度之后结束加热，也可以将上述加热温度保持一定时间。在后者的情况下，保持时间可以为10小时以下。在保持时间超过10小时的情况下，容易在热轧板中形成粗大的第二相粒子，有可能导致减振性的降低。
然后，通过对热轧板进行一道次以上的冷轧，能够得到上述铝合金材料。在冷轧中，优选以总压下率为50％以上的方式进行轧制。即，进行热轧之后且进行冷轧之前的热轧板的厚度与所期望的铝合金材料的厚度之差优选为上述热轧板的厚度的50％以上。由此，能够进一步提高上述铝合金材料的位错密度，使上述铝合金材料的减振性进一步提高。
在冷轧的道次数为两道次以上的情况下，也可以在冷轧的道次间对热轧板进行加热来进行中间退火。中间退火中的加热温度可以从200～400℃的范围适当设定。在中间退火中的加热温度低于200℃的情况下，中间退火的效果有可能不充分。在中间退火中的加热温度超过400℃的情况下，容易在铝合金材料中形成粗大的第二相粒子，有可能导致减振性的降低。
另外，在中间退火中，可以在刚达到上述加热温度之后结束加热，也可以将上述加热温度保持一定时间。在后者的情况下，保持时间可以为10小时以下。在保持时间超过10小时的情况下，容易在铝合金材料中形成粗大的第二相粒子，有可能导致减振性的降低。
在进行上述中间退火的情况下，优选以中间退火后的压下率为50％以上的方式进行轧制。即，进行中间退火之后再次开始冷轧之前的热轧板的厚度与所期望的铝合金材料的厚度之差优选为再次开始冷轧之前的热轧板的厚度的50％以上。由此，能够提高上述铝合金材料的位错密度，使上述铝合金材料的减振性提高。
在本方式中，也可以对冷轧后的铝合金材料进行加热来进行最终退火。最终退火中的加热温度可以从100～200℃的范围适当设定。在最终退火中的加热温度低于100℃的情况下，最终退火的效果有可能不充分。在最终退火中的加热温度超过200℃的情况下，位错密度由于位错的重新排列或消失等而大幅减少，有可能导致减振性的降低。
另外，在最终退火中，可以在刚达到上述加热温度之后结束加热，也可以将上述加热温度保持一定时间。在后者的情况下，保持时间可以为10小时以下。在保持时间超过10小时的情况下，位错密度由于位错的重新排列或消失等而减少，有可能导致减振性的降低。
作为上述铝合金材料的制造方法的其他方式，也可以采用通过双辊式连续铸造轧制法或双带式连续铸造法等连续铸造法铸造出作为铸块的带材之后，对带材进行作为延展加工的冷轧的方法。
连续铸造中的铸造速度优选在500～3000mm/分钟的范围内。通过使铸造速度在上述特定的范围内，能够抑制粗大的第二相粒子的形成。
在进行连续铸造之后，通过对带材进行一道次以上的冷轧，能够得到上述铝合金材料。在冷轧中，与进行上述DC铸造的情况下的处理条件同样地，优选以总压下率为50％以上的方式进行轧制。即，进行连续铸造之后且进行冷轧之前的带材的厚度与所期望的铝合金材料的厚度之差优选为上述带材的厚度的50％以上。由此，能够进一步提高上述铝合金材料的位错密度，使上述铝合金材料的减振性进一步提高。
另外，在本方式中，也与进行上述的DC铸造的情况同样地，可以在冷轧的道次间进行中间退火，也可以在冷轧结束后进行最终退火。本方式中的中间退火的处理条件和最终退火的处理条件及其作用效果与进行上述DC铸造的情况下的处理条件相同。
【实施例】
使用图1～图4说明上述铝合金材料的实施例。另外，本发明所涉及的铝合金材料的具体方式并不限定于以下所示的实施例的方式，可以在不损害本发明的主旨的范围内从实施例适当地变更结构。
本例所涉及的铝合金材料可以通过以下的方法制作。首先，通过DC铸造法铸造具有表1所示的化学成分的铸块。将该铸块以表1的“轧制前温度”栏所示的加热温度进行加热之后，进行热轧而制作出表1所示的厚度的热轧板。对所得到的热轧板以总压下率为表1所示的值的方式进行冷轧。另外，对于试验材料10～12及试验材料14，在冷轧结束后，以表1的“最终退火”栏所示的加热温度进行最终退火。由此，能够得到表1所示的厚度为0.75mm的试验材料1～12和厚度为2.0mm的试验材料13～14。另外，表1所示的试验材料15、16由于铸块中的Fe的含量或Mn的含量过多，因此容易形成粗大的第二相粒子。因此，这些试验材料难以进行轧制。
这些试验材料中的金属组织因子F的值的计算方法、修正损耗系数ηc的计算方法及晶粒的形态的评价方法如下。
[金属组织因子F的计算方法]
金属组织因子F的值可以通过将利用以下方法得到的当量圆直径为0.2μm以上的第二相粒子的周长的合计L[μm/μm2]、位错密度ρ[μm-2]及导电率E[IACS％]的值代入下述式(1)来计算。另外，本例中的修正系数A的值为2.0×10-15，修正系数B的值为0.4851。试验材料的金属组织因子F的值如表2所示。
F＝A·ρ·L·exp(B·E)……(1)
以下详细说明L、ρ及E的值的测定方法。
·当量圆直径为0.2μm以上的第二相粒子的周长的合计L
首先，对试验材料的板面进行研磨，使L-LT面(与板面平行的面)露出。使用扫描型电子显微镜观察从L-LT面随机选择的5处观察位置，取得倍率为2000倍的反射电子像。在反射电子像中，Al基体和分散到Al基体中的第二相粒子以相互不同的亮度显示。例如在图1中，铝合金材料1中的第二相粒子12以比Al基体11明亮的亮度显示。
接着，使用图像处理装置等对反射电子像实施二值化处理，创建图2所示的二值化像。另外，在图2中，为了方便，在进行二值化处理之后，实施替换白色和黑色的反转处理。二值化处理中的阈值只要适当设定成使反射电子像中的第二相粒子12的轮廓在二值化处理后也得以维持即可。
从该二值化像中提取出当量圆直径为0.2μm以上的第二相粒子12之后，测量各个第二相粒子12的周长(即，第二相粒子12的轮廓的长度)。通过将这些周长的合计除以视场面积的合计，能够计算出表2所示的当量圆直径为0.2μm以上的第二相粒子12的周长的合计L[μm/μm2]。
·位错密度ρ
首先，使用X射线衍射装置取得试验材料的X射线衍射形貌。X射线衍射的条件如下。
测定装置：株式会社理学制“SmartLab(注册商标)”
入射X射线：Cu-Kα射线(λ＝0.15405nm)
管球电压：40kV
管球电流：20mA
采样宽度：0.004°
扫描速度：0.2°/分钟
2θ扫描范围：40°～80°
使用所取得的X射线衍射形貌，利用上述方法来创建Williamson-Hall图。然后，在根据Williamson-Hall图中的近似直线的斜率计算出非均匀应变h之后，通过将所得到的h的值代入上述式(3)，能够计算出位错密度ρ的值。将试验材料的位错密度ρ的值示于表2。另外，在表2的“L×ρ”栏示出通过上述方法计算出的第二相粒子的周长的合计L的值与位错密度ρ的值之积的值。
·导电率E
导电率E的测定例如可以使用导电率计(日本福斯特公司制“Sigma test2.069”)。将25℃下的试验材料的导电率E示于表2。另外，为了使试验材料的温度为25℃，例如只要将试验材料在温度管理为25℃的室内静置一小时左右即可。另外，在使用上述导电率计的情况下，测定频率例如可以为480kHz。
[晶粒的形态]
将试验材料相对于轧制方向平行地切断，使L-ST面露出。在对该L-ST面进行研磨之后，通过进行阳极氧化，由此在试样的表面形成具有依赖于晶体取向的偏光性的氧化被膜。然后，使用偏光显微镜，以倍率100倍观察从L-ST面随机选择的3处观察位置而取得显微镜像。另外，使用图像处理装置等，针对显微镜像中的各个晶粒计算纵横比、即晶粒的长度相对于晶粒的厚度的比率。
并且，在显微镜像中不存在等轴的晶粒(即，再结晶晶粒)、且纵横比的平均值为10以上的情况下，判断为试验材料由纤维状组织构成，在显微镜像中存在等轴的晶粒、或纵横比的平均值小于10的情况下，判断为试验材料含有等轴状组织。另外，在晶粒的纵横比非常高的情况下，轧制方向的两端存在于视场内的晶粒的数量变少，不能准确地计算出纵横比的平均。在该情况下，通过与纵横比的平均值为10的样本进行对比，来判定纵横比的平均是否为10以上。
[修正损耗系数ηc]
首先，使用从试验材料采集的长度为60mm、宽度为8mm的条状试验片，通过自由共振法测定损耗系数η。
损耗系数η的测定可以使用自由共振式内部摩擦测定装置(日本Technoplus株式会社制“JE-RT”)。如图3所示，测定装置2具有驱动电极21和与驱动电极21相对的振幅传感器22。在驱动电极21与振幅传感器22之间水平地配置条状试验片S，并在成为振动的节点的位置处利用细线23将条状试验片S固定。在该状态下，通过使交流电流流过驱动电极21而使库仑力作用于条状试验片S，能够使条状试验片S振动。然后，通过使用振幅传感器22来测定条状试验片S的振幅，能够得到振动的波形。
在本例中，从驱动电极21产生静电力而强制地使条状试验片S振动，并测定其振幅。此时，通过一边扫描振动的频率一边使条状试验片S振动，能够得到图4所示的振幅-频率曲线。另外，图4的纵轴是振幅的大小的常用对数，横轴是频率(Hz)。
试验材料的损耗系数η可以基于图4所示的振幅-频率曲线，通过半值宽法来计算。首先，求出在振幅-频率曲线上振幅成为最大的频率，并将该频率作为共振频率f0。接着，求出共振峰的半值宽Δf。半值宽Δf具体地可以以如下方式计算。首先，在频率比共振频率f0低的范围内，求出振幅的值为共振频率f0下的振幅的值A0的1/2的频率f1。接着，在频率比共振频率f0高的范围内，求出振幅的值为共振频率f0下的振幅的值A0的1/2的频率f2。这样求出的频率f2与频率f1之差f2-f1的值为半值宽Δf。
通过将由以上得到的共振频率f0和半值宽Δf代入下式(5)，能够计算出损耗系数η。
【数学式3】
Figure BDA0003274661680000201
然后，通过将这样得到的损耗系数η代入下述式(4)，能够计算出修正损耗系数ηc。表2示出试验材料的修正损耗系数ηc的值。
ηc＝η-0.556×t-2.434+1.5……(4)
【表1】
Figure BDA0003274661680000211
【表2】
Figure BDA0003274661680000212
如表1和表2所示，试验材料1～11及试验材料13中的金属组织因子F的值在上述特定范围内。因此，这些试验材料的修正损耗系数ηc的值为1.6×10-3以上。因此，这些试验材料具有优异的减振性。
试验材料12及试验材料14中的金属组织因子F的值小于上述特定的范围。因此，这些试验材料的减振性比试验材料1～11及试验材料13差。

Claims (5)

1.一种铝合金材料，具有Al基体和分散到所述Al基体中的第二相粒子，其中，
由下述式(1)表示的金属组织因子F的值为0.005以上，
F＝A·ρ·L·exp(B·E)……(1)，
其中，所述式(1)中的L为存在于任意截面的所述第二相粒子中的当量圆直径为0.2μm以上的第二相粒子的周长的合计[μm/μm2]，ρ为位错密度[μm-2]，E为25℃下的导电率[％IACS]，A及B为根据所述铝合金材料的化学成分而确定的修正系数，0.2×10-15≤A≤20×10-15，0.1≤B≤1.0。
2.根据权利要求1所述的铝合金材料，其中，
所述铝合金材料具有如下的化学成分：含有Fe：0.30～3.0质量％，余量由Al和不可避免的杂质构成。
3.根据权利要求1或2所述的铝合金材料，其中，
所述铝合金材料还含有Mn：0.10～1.50质量％。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的铝合金材料，其中，
所述铝合金材料还含有选自Si：0.0050～3.0质量％、Cu：0.0030～0.10质量％、Mg：0.0050～3.0质量％、Zn：0.10～0.50质量％、Ni：0.050～0.30质量％、Cr：0.050～0.30质量％、Ti：0.050～0.30质量％、V：0.050～0.30质量％及Zr：0.0010～0.30质量％的添加元素中的一种或两种以上的添加元素。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的铝合金材料，其中，
所述铝合金材料具有纤维状组织。
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