JP2010090465A - Damping alloy material and automotive vibration absorbing material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、制振合金材料および自動車用振動吸収材に関する。 The present invention relates to a vibration damping alloy material and a vibration absorbing material for automobiles.
従来から、自動車、精密機器、電子機器、医療機器等様々な分野で、振動や振動に伴う騒音を効果的に吸収して軽減する機能、即ち減衰能あるいは制振性能と言われる機能（以下、単に「制振性能」という）が求められており、近年、その社会的ニーズはますます高まっている。 Conventionally, in various fields such as automobiles, precision equipment, electronic equipment, medical equipment, etc., a function that effectively absorbs and reduces vibrations and vibration-related noise, that is, a function called damping ability or damping performance (hereinafter, referred to as a damping ability) In recent years, its social needs are increasing more and more.
そして、近年、制振性能を有する材料を構造材料として起振源に近い部位に用い、効率的に振動を抑制することが検討されている。即ち、構造材料自体の持つ制振性能により振動を抑制しようとするものである。このような機能を持つ金属材料は制振合金材料と呼ばれている。その代表的なものには、（１）Ｔｉ−Ｎｉ合金等の相変態を利用した制振合金材料、（２）Ｍｎ−Ｃｕ合金等の双晶を利用した制振合金材料、（３）Ｆｅ−Ｃｒ合金等の強磁性体特有の磁壁移動を利用した制振合金材料等がある。 In recent years, it has been studied to efficiently suppress vibration by using a material having damping performance as a structural material in a portion close to the excitation source. That is, the vibration is suppressed by the vibration damping performance of the structural material itself. A metal material having such a function is called a damping alloy material. Typical examples are (1) damping alloy material using phase transformation such as Ti—Ni alloy, (2) damping alloy material utilizing twinning such as Mn—Cu alloy, and (3) Fe. -There are damping alloy materials that use domain wall motion unique to ferromagnetic materials such as Cr alloys.
特に、自動車分野においては、エンジンやギヤと言った起振源付近の低振幅の振動に対して、より制振性能の優れた制振合金材料の使用が検討されている。起振源付近へ制振合金材料を適用することにより、従来は振動を吸収するために複雑な設計を要していた制振用の構造をシンプル化することが可能となり、車体の低振動化や低騒音化と同時に車体の軽量化を図ることができる。車体の低振動化や低騒音化は、快適な車室空間の形成に繋がる。また、車体の軽量化は、燃費の向上に繋がり、ひいては近年問題となっている二酸化炭素排出量の削減にも繋がる。
一方、自動車用材料には、長期の品質保証の面より、高い強度も要求されており、上記の制振合金材料においても例外ではない。
In particular, in the automobile field, use of a damping alloy material having a superior damping performance against low-amplitude vibration near an excitation source such as an engine or a gear has been studied. By applying a damping alloy material near the vibration source, it is possible to simplify the structure for damping that previously required a complex design to absorb vibration, and to reduce the vibration of the vehicle body In addition, the weight of the vehicle body can be reduced while reducing noise. The reduction in vibration and noise of the vehicle body leads to the formation of a comfortable cabin space. Further, the weight reduction of the vehicle body leads to an improvement in fuel consumption, and in turn leads to a reduction in carbon dioxide emissions, which has become a problem in recent years.
On the other hand, automobile materials are required to have high strength from the viewpoint of long-term quality assurance, and the above vibration-damping alloy materials are no exception.
そして、自動車メーカーは、このような制振合金材料として、具体的に、制振性能として２０％以上の制振係数、ならびに強度として１ＧＰａ以上の引張強度を併せ持つ制振合金材料を求めている（非特許文献１参照）。
しかし、非特許文献１にも記載されているように、制振合金材料においては一般的に制振性能と強度とは互いにトレードオフの関係にあるため、これまで、制振係数が２０％以上で、かつ引張強度が１ＧＰａ以上の特性を併せ持つ制振合金材料は存在せず、その開発が望まれていた。 However, as described in Non-Patent Document 1, in the damping alloy material, the damping performance and the strength are generally in a trade-off relationship with each other. In addition, there is no vibration-damping alloy material having a tensile strength of 1 GPa or more, and its development has been desired.
図５に、従来の制振合金材料における制振係数と引張強度との関係を示す。図５に示すように、従来の制振合金材料では、自動車メーカーの望む特性（制振係数が２０％以上でかつ引張強度が１ＧＰａ以上）を有する制振合金材料（斜線部で示す）は存在しない。 FIG. 5 shows the relationship between the damping coefficient and the tensile strength in the conventional damping alloy material. As shown in FIG. 5, in the conventional damping alloy material, there is a damping alloy material (indicated by hatching) having the characteristics desired by the automobile manufacturer (damping coefficient is 20% or more and tensile strength is 1 GPa or more). do not do.
そこで、本発明は、制振係数が２０％以上で、引張強度が１ＧＰａ以上の特性を併せ持つ制振合金材料を提供することを課題とする。そして、そのような制振合金材料を自動車用振動吸収材として提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the damping alloy material which has the characteristic that a damping coefficient is 20% or more and tensile strength is 1 GPa or more. And it makes it a subject to provide such a damping alloy material as a vibration absorber for motor vehicles.
本発明者は、上記の課題に鑑み、鋭意検討の結果、Ｆｅ−Ａｌ合金にＮｉを添加し、Ｆｅ−Ａｌ−Ｎｉ合金の合金組成を最適化することにより、世界で初めて、自動車業界からの厳しい要求を満足することができる高制振性能、高強度を併せ持つ制振合金材料が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
以下、各請求項の発明について説明する。
In view of the above problems, the present inventor, as a result of intensive studies, added Ni to the Fe—Al alloy and optimized the alloy composition of the Fe—Al—Ni alloy. The inventors have found that a damping alloy material having both high damping performance and high strength capable of satisfying severe requirements has been obtained, and the present invention has been completed.
Hereinafter, the invention of each claim will be described.
請求項１に記載の発明は、
ＡｌおよびＮｉのそれぞれを、図１の点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅで囲まれ、線分ＡＢ、ＢＣ、ＣＤ、ＤＥ、ＥＡを除外した範囲の濃度で含有し、残部がＦｅよりなるＦｅ−Ａｌ−Ｎｉ合金材料であることを特徴とする制振合金材料である。
The invention described in claim 1
Each of Al and Ni is surrounded by points A, B, C, D, and E in FIG. 1 and contained at a concentration in a range excluding line segments AB, BC, CD, DE, and EA, and the balance is made of Fe. It is a damping alloy material characterized by being an Fe-Al-Ni alloy material.
上記のＦｅ−Ａｌ−Ｎｉ合金材料は、強磁性体であり、磁壁の非可逆運動によるエネルギー損失で振動が吸収される。そして、合金組成が最適化されているため、制振係数が２０％以上という高い制振性能を得ることができる一方、規則構造の発達により引張強度が１ＧＰａ以上という極めて高い強度を得ることができる。 The Fe—Al—Ni alloy material described above is a ferromagnetic material, and vibrations are absorbed by energy loss due to irreversible motion of the domain wall. And since the alloy composition is optimized, a high damping performance with a damping coefficient of 20% or more can be obtained, while an extremely high strength with a tensile strength of 1 GPa or more can be obtained by the development of the regular structure. .
従来より、Ｆｅ−Ａｌ合金の低歪振幅における内部摩擦は磁壁の移動に由来することが指摘されていた。この内部摩擦は、下式により制振係数に変換することができるため、制振性能を判定する指標として用いることができる。
制振係数＝内部摩擦×２π×１００（％）
Conventionally, it has been pointed out that the internal friction at low strain amplitude of the Fe—Al alloy is derived from the movement of the domain wall. Since this internal friction can be converted into a damping coefficient by the following equation, it can be used as an index for determining damping performance.
Damping coefficient = Internal friction x 2π x 100 (%)
前記の内部摩擦は、磁壁の移動による歪み（磁歪）の３乗に比例するため、磁歪を大きくすれば、内部摩擦が大きくなり、制振性能が向上することが分かる。そして、大きな内部摩擦を得るためには、Ａｌの添加が有効であることが指摘されていた。しかし、１ＧＰａ以上の引張強度は得られていなかった。 Since the internal friction is proportional to the third power of the strain (magnetostriction) due to the movement of the domain wall, it can be seen that increasing the magnetostriction increases the internal friction and improves the damping performance. It has been pointed out that the addition of Al is effective for obtaining a large internal friction. However, a tensile strength of 1 GPa or more was not obtained.
そこで、本発明者は、前記のＦｅ−Ａｌ合金に第３成分を添加することを考え、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｉ等種々の第３成分につき、検討した。その結果、前記の第３成分の内、Ｎｉの適量添加が効果があり、磁歪を大きくさせて内部摩擦を向上させると共に、引張強度をも向上させることが分かった。 Therefore, the present inventor considered adding a third component to the Fe-Al alloy, and studied various third components such as Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Ga, Ge, and Si. did. As a result, it has been found that the addition of an appropriate amount of Ni is effective in the third component, increasing the magnetostriction and improving the internal friction, and also improving the tensile strength.
そして、上記知見の下に、Ｆｅ−Ａｌ−Ｎｉ合金の合金組成の最適化につき検討し、最終的に、ＡｌおよびＮｉのそれぞれを、図１の点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅで囲まれた（ただし、境界である線分ＡＢ、ＢＣ、ＣＤ、ＤＥ、ＥＡを除外する）範囲の濃度で含有し、残部がＦｅよりなる合金組成とすることにより、２０％以上の制振係数および１ＧＰａ以上の引張強度を有する制振合金材料が得られることを見出した。 Then, based on the above findings, the optimization of the alloy composition of the Fe—Al—Ni alloy was studied, and finally, each of Al and Ni was surrounded by points A, B, C, D, and E in FIG. Is contained in a range (excluding the line segments AB, BC, CD, DE, and EA which are boundaries), and the balance is made of an alloy composition made of Fe, so that the damping coefficient of 20% or more and It has been found that a damping alloy material having a tensile strength of 1 GPa or more can be obtained.
ここで、図１は、Ｆｅ−Ａｌ−Ｎｉ合金におけるＡｌおよびＮｉそれぞれの濃度（ａｔ％）につき、Ａｌ濃度を横軸、Ｎｉ濃度を縦軸として示している。即ち、点Ｌを例にとると、２２ａｔ％のＡｌ、６ａｔ％のＮｉ、そして残部がＦｅよりなる合金組成のＦｅ−Ａｌ−Ｎｉ合金を示している。 Here, FIG. 1 shows the Al concentration on the horizontal axis and the Ni concentration on the vertical axis for each concentration (at%) of Al and Ni in the Fe—Al—Ni alloy. That is, taking point L as an example, an Fe—Al—Ni alloy having an alloy composition of 22 at% Al, 6 at% Ni, and the balance being Fe is shown.
本請求項の発明に係る制振合金材料は、高い制振係数と引張強度を併せ持つ制振合金材料であり、さらに比較的安価なＦｅ、Ａｌ、Ｎｉを用いて、従来の製造方法により製造することができるため、材料コストや製造コストが上昇せず、安価に得ることができる。 The damping alloy material according to the present invention is a damping alloy material having both a high damping coefficient and tensile strength, and is manufactured by a conventional manufacturing method using relatively inexpensive Fe, Al, and Ni. Therefore, the material cost and the manufacturing cost do not increase and can be obtained at a low cost.
本請求項の発明に係る制振合金材料は、高純度のＦｅ、Ａｌ、Ｎｉをそれぞれが所定の濃度となるように秤量し、例えば、アーク溶解法により合金を作製し、均質化焼鈍処理を施した後、徐冷することにより製造することができる。なお、配合において、Ａｌ、Ｎｉ以外の残部には、Ｆｅの他に不可避的不純物が含まれている。 The damping alloy material according to the invention of this claim measures high purity Fe, Al, and Ni so that each has a predetermined concentration, for example, an alloy is produced by an arc melting method, and homogenization annealing treatment is performed. After application, it can be produced by slow cooling. In the blending, the balance other than Al and Ni contains unavoidable impurities in addition to Fe.
アーク溶解法の他、粉末冶金、高周波溶解等、従来公知の方法を適宜選択して製造してもよい。 In addition to the arc melting method, a conventionally known method such as powder metallurgy or high-frequency melting may be selected as appropriate.
請求項２に記載の発明は、
ＡｌおよびＮｉのそれぞれを、図１の点Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊで囲まれた範囲の濃度で含有し、残部がＦｅよりなるＦｅ−Ａｌ−Ｎｉ合金材料であることを特徴とする請求項１に記載の制振合金材料である。
The invention described in
Each of Al and Ni is contained at a concentration in a range surrounded by points F, G, H, I, and J in FIG. 1, and the balance is Fe—Al—Ni alloy material made of Fe. The vibration damping alloy material according to claim 1.
本請求項では、請求項１の発明に係る制振合金材料におけるＡｌおよびＮｉそれぞれの濃度についてより好ましい濃度を規定している。 In this claim, more preferable concentrations are defined for the respective concentrations of Al and Ni in the damping alloy material according to the invention of claim 1.
請求項３に記載の発明は、
ＡｌおよびＮｉのそれぞれを、図１の点Ｋ、Ｌ、Ｍで囲まれた範囲の濃度で含有し、残部がＦｅよりなるＦｅ−Ａｌ−Ｎｉ合金材料であることを特徴とする請求項２に記載の制振合金材料である。
The invention according to claim 3
3. The Fe—Al—Ni alloy material containing Al and Ni at concentrations in a range surrounded by points K, L, and M in FIG. 1 and the balance being Fe—Al—Ni alloy material according to
本請求項では、請求項２の発明に係る制振合金材料におけるＡｌおよびＮｉそれぞれの濃度についてさらに好ましい濃度を規定している。
In this claim, more preferable concentrations are defined for the respective concentrations of Al and Ni in the damping alloy material according to the invention of
請求項４に記載の発明は、
制振係数が２０％以上で、かつ引張強度が１ＧＰａ以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の制振合金材料である。
The invention according to
The damping alloy material according to any one of claims 1 to 3, wherein the damping coefficient is 20% or more and the tensile strength is 1 GPa or more.
請求項１ないし請求項３の発明は、前記した通り、制振係数が２０％以上で、かつ引張強度が１ＧＰａ以上の特性を有する制振合金材料である。本請求項の発明は、前記の点を確認的に規定したものである。 The inventions according to claims 1 to 3 are the damping alloy materials having the characteristics that the damping coefficient is 20% or more and the tensile strength is 1 GPa or more as described above. The invention of this claim defines the above points in a confirming manner.
請求項５に記載の発明は、
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の制振合金材料からなることを特徴とする自動車用振動吸収材である。
The invention described in claim 5
An automotive vibration absorber comprising the damping alloy material according to any one of claims 1 to 4.
本発明に係る制振合金材料は、制振係数が２０％以上で、かつ引張強度が１ＧＰａ以上の制振合金材料であるため、車体の低振動化や低騒音化と同時に車体の軽量化を図ることができる。また、前記したように、本発明に係る制振合金材料は比較的安価に提供することができる。このため、このような材料は、この面からも、自動車用振動吸収材として好適である。 Since the damping alloy material according to the present invention is a damping alloy material having a damping coefficient of 20% or more and a tensile strength of 1 GPa or more, the weight of the vehicle body can be reduced while simultaneously reducing the vibration and noise of the vehicle body. Can be planned. Moreover, as described above, the damping alloy material according to the present invention can be provided at a relatively low cost. For this reason, such a material is also suitable as a vibration absorber for automobiles from this aspect.
本発明により、制振係数が２０％以上でさらに引張強度が１ＧＰａ以上の特性を持つ制振合金材料を提供することができる。そして、本発明に係る制振合金材料は、特に自動車分野において、エンジンやギヤと言った起振源付近等へ使用する自動車用振動吸収材として好ましく用いることができ、車体の低振動化や低騒音化と同時に車体の軽量化を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to provide a vibration damping alloy material having characteristics of a damping coefficient of 20% or more and a tensile strength of 1 GPa or more. The vibration-damping alloy material according to the present invention can be preferably used as a vibration absorbing material for automobiles used in the vicinity of a vibration source such as an engine or a gear, particularly in the automobile field. The weight of the vehicle body can be reduced simultaneously with the noise reduction.
以下、本発明の実施の形態につき説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. Note that the present invention is not limited to the following embodiments. Various modifications can be made to the following embodiments within the same and equivalent scope as the present invention.
１．第３成分の選択実験
最初に、Ｆｅ−Ａｌ合金に添加する第３成分につき検討した。
第３成分の候補として、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｉを候補として挙げ、予備実験を行い、その結果、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉの４つに絞り込んでより詳細に実験を行った。
1. Experiment on Selection of Third Component First, the third component added to the Fe—Al alloy was examined.
As candidates for the third component, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Ga, Ge, and Si are listed as candidates, and preliminary experiments are performed. As a result, the results are narrowed down to four of Cr, Mn, Co, and Ni. The experiment was conducted in more detail.
絞り込んだＣｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉについて、Ｆｅ−２３ａｔ％Ａｌ−２ａｔ％Ｘ（Ｘは、前記第３成分のいずれか）合金を作製した。具体的には、純度９９．９％のＦｅ、Ａｌ、Ｘを秤量し、アーク溶解法により溶解した後、１１００℃で４８時間均質化焼鈍後、８０℃／ｈｒの降温速度で徐冷して、各合金を得た。なお、第３成分を含まないＦｅ−２３ａｔ％Ａｌ合金（単結晶）も併せて作製した。 For the narrowed Cr, Mn, Co, and Ni, an Fe-23 at% Al-2 at% X (X is one of the third components) alloy was prepared. Specifically, Fe, Al, and X having a purity of 99.9% are weighed and melted by an arc melting method, then homogenized and annealed at 1100 ° C. for 48 hours, and then gradually cooled at a temperature decreasing rate of 80 ° C./hr Each alloy was obtained. An Fe-23 at% Al alloy (single crystal) not containing the third component was also produced.
得られた各合金を用い、動的粘弾性測定装置（ＤＭＡ）により室温下で１Ｈｚの振動を与え、歪振幅と内部摩擦との関係を測定した。結果を図２に示す。図２に示すように、歪振幅の低い範囲では、第３成分としてＮｉを添加することにより、大きな内部摩擦が得られている。本実験の結果に従って、Ｎｉを第３成分として添加することと決定し、次に最適組成の検討を行った。 Each obtained alloy was subjected to a vibration of 1 Hz at room temperature by a dynamic viscoelasticity measuring device (DMA), and the relationship between strain amplitude and internal friction was measured. The results are shown in FIG. As shown in FIG. 2, in the range where the distortion amplitude is low, a large internal friction is obtained by adding Ni as the third component. According to the results of this experiment, it was decided to add Ni as the third component, and then the optimum composition was examined.
２．最適組成の検討実験
本実験では、種々の組成に基づいてＦｅ−Ａｌ−Ｎｉ合金を作製し、得られた各合金の有する制振係数および引張強度につき比較検討し、最適組成を求めた。
2. Experiment for Examining Optimal Composition In this experiment, Fe—Al—Ni alloys were produced based on various compositions, and the damping coefficient and tensile strength of the obtained alloys were compared and examined to obtain the optimum composition.
なお、実際の物性測定においては、制振係数の指標としては内部摩擦を測定し、引張強度の指標としては降伏強度を測定した。これは、制振係数は前記の通り内部摩擦より換算することが可能であり、また、引張強度は一般に降伏強度よりも大きな値を示すためである。 In the actual physical property measurement, internal friction was measured as an index of a damping coefficient, and yield strength was measured as an index of tensile strength. This is because the damping coefficient can be converted from the internal friction as described above, and the tensile strength is generally larger than the yield strength.
（１）各合金の作製
初めに、各合金の作製について説明する。
まず、表１の番号１〜２０に示されたＦｅ、Ａｌ、Ｎｉの組成比率に従い、純度９９．９％のＦｅ、Ａｌ、Ｎｉを秤量する。秤量したＦｅ、Ａｌ、Ｎｉをアーク溶解法により溶解し、各Ｆｅ−Ａｌ−Ｎｉ合金を作製した。得られた各Ｆｅ−Ａｌ−Ｎｉ合金は、１１００℃で４８時間均質化焼鈍を行った後、８０℃／ｈｒの降温速度で徐冷し各母合金とした。
(1) Production of each alloy First, production of each alloy will be described.
First, according to the composition ratio of Fe, Al, and Ni shown in numbers 1 to 20 in Table 1, 99.9% purity of Fe, Al, and Ni are weighed. Weighed Fe, Al, and Ni were melted by an arc melting method to prepare each Fe—Al—Ni alloy. Each obtained Fe—Al—Ni alloy was subjected to homogenization annealing at 1100 ° C. for 48 hours, and then gradually cooled at a temperature decrease rate of 80 ° C./hr to obtain each mother alloy.
得られた各母合金を用いて、長さ３０ｍｍ×幅５ｍｍ×厚さ０．７ｍｍの平板試験片に加工し、測定用試験片とした。 Each of the obtained master alloys was processed into a flat test piece having a length of 30 mm, a width of 5 mm and a thickness of 0.7 mm to obtain a measurement test piece.
（２）内部摩擦の測定
次に、各測定用試験片の内部摩擦を測定した。内部摩擦の測定にはＤＭＡを用い、シングルカンチレバー方式により測定した。具体的には、ＤＭＡにより室温下で各測定用試験片に１Ｈｚの振動を与え、歪振幅を０．００５〜０．５％の範囲で変化させた時の内部摩擦をそれぞれ測定した。そして、０．０１％程度の歪振幅で測定したときの内部摩擦のピーク値を、制振係数を算定する際の内部摩擦とした。
(2) Measurement of internal friction Next, the internal friction of each test specimen was measured. The internal friction was measured by DMA using a single cantilever method. Specifically, 1 Hz vibration was applied to each measurement specimen at room temperature by DMA, and the internal friction when the strain amplitude was changed in the range of 0.005 to 0.5% was measured. The peak value of the internal friction when measured with a strain amplitude of about 0.01% was used as the internal friction when calculating the damping coefficient.
（３）制振係数の算定
前記した、制振係数＝内部摩擦×２π×１００（％）の式を用いて、内部摩擦より制振係数を算定した。
(3) Calculation of damping coefficient The damping coefficient was calculated from the internal friction using the above-described equation: damping coefficient = internal friction × 2π × 100 (%).
（４）降伏強度の測定
次に、各測定用試験片の降伏強度を測定した。測定には材料試験機を用い、室温、大気中にて１．７×１０−４／ｓの歪速度で変形させたときの０．２％耐力を降伏強度とした。
(4) Measurement of yield strength Next, the yield strength of each test specimen was measured. The material tester was used for measurement, and the yield strength was defined as 0.2% proof stress when deformed at a strain rate of 1.7 × 10 −4 / s at room temperature and in the atmosphere.
（５）性能評価結果
測定結果を表１に、各組成と併せて示す。なお、表１においては、内部摩擦はすべて測定し制振係数を求めたが、降伏強度は制振係数が２０％未満である組成の一部については測定していない。これらは、降伏強度欄に「未」と記載した。また、表１には、組成をａｔ％からｗｔ％に換算した結果も併せて記載している。
(5) Performance evaluation results Table 1 shows the measurement results together with the respective compositions. In Table 1, all internal friction was measured to determine the damping coefficient, but the yield strength was not measured for a part of the composition having a damping coefficient of less than 20%. These are described as “not yet” in the yield strength column. Table 1 also shows the results of converting the composition from at% to wt%.
表１に示した結果から、作製した２０種類の各合金の内、番号９、１３、１４、１５の４種類のＦｅ−Ａｌ−Ｎｉ合金が制振係数≧２０％および降伏強度≧１０００ＭＰａを示し、目標性能（制振係数≧２０％および引張強度≧１ＧＰａ（１０００ＭＰａ））を満たしていることが分かる。 From the results shown in Table 1, among the 20 types of alloys produced, four types of Fe-Al-Ni alloys with numbers 9, 13, 14, and 15 showed damping coefficient ≧ 20% and yield strength ≧ 1000 MPa. It can be seen that the target performance (damping coefficient ≧ 20% and tensile strength ≧ 1 GPa (1000 MPa)) is satisfied.
表２は、表１に示した測定結果に基づき、ＡｌおよびＮｉそれぞれの濃度と制振係数との関係を示した表である。 Table 2 is a table showing the relationship between the concentrations of Al and Ni and the damping coefficient based on the measurement results shown in Table 1.
また表３は、表１に示した測定結果に基づき、ＡｌおよびＮｉそれぞれの濃度と降伏強度との関係を示した表である。 Table 3 is a table showing the relationship between the concentrations of Al and Ni and the yield strength based on the measurement results shown in Table 1.
表１〜表３に示された測定結果に基づき、目標性能を満足する合金組成と、目標性能に達しない周辺の合金組成（図３では、表１に示した２０個の組成より、１１個の組成を取り出している）につき、図３に、目標性能を満たす合金組成を●、目標性能に達しない合金組成を×で示した。 Based on the measurement results shown in Tables 1 to 3, the alloy composition satisfying the target performance and the surrounding alloy composition that does not reach the target performance (in FIG. 3, 11 from the 20 compositions shown in Table 1). In FIG. 3, the alloy composition satisfying the target performance is indicated by ●, and the alloy composition not reaching the target performance is indicated by x.
（６）Ｎｉ添加量と内部摩擦の関係について
Ｆｅ−２３ａｔ％Ａｌ合金について、Ｎｉ添加量を０、２、４（ａｔ％）と変化させた各合金（表１における番号１１、１２、１３）に対して、ＤＭＡを用いて歪振幅を０．００５〜０．５％の範囲で変化させた時の内部摩擦を測定した。結果を図４に示す。
(6) Relationship between Ni addition amount and internal friction For Fe-23 at% Al alloy, each alloy with Ni addition amount changed to 0, 2, 4 (at%) (numbers 11, 12, 13 in Table 1) On the other hand, the internal friction was measured when the strain amplitude was changed in the range of 0.005 to 0.5% using DMA. The results are shown in FIG.
図４に示すように、４ａｔ％のＮｉ添加により、歪振幅の低い範囲で大きな内部摩擦を得ることができ、自動車のエンジンやギヤといった起振源付近へ使用する制振合金材料として特に好ましいことが分かる。 As shown in FIG. 4, by adding 4 at% Ni, a large internal friction can be obtained in a low strain amplitude range, which is particularly preferable as a damping alloy material used in the vicinity of a vibration source such as an automobile engine or gear. I understand.
このように、本発明に係る制振合金材料は、高い制振係数と引張強度を併せ持つ制振合金材料であり、さらに比較的安価なＦｅ、Ａｌ、Ｎｉを用いて、従来の製造方法により製造することができるため、材料コストや製造コストが上昇せず、安価に得ることができる。 Thus, the damping alloy material according to the present invention is a damping alloy material having both a high damping coefficient and a tensile strength, and is manufactured by a conventional manufacturing method using relatively inexpensive Fe, Al, and Ni. Therefore, the material cost and the manufacturing cost do not increase and can be obtained at a low cost.
３．本発明のＦｅ−Ａｌ−Ｎｉ合金における最適組成について
上記最適組成の検討実験の結果に基づき、図１に本発明のＦｅ−Ａｌ−Ｎｉ合金におけるＡｌおよびＮｉそれぞれの濃度の最適組成を示す。図１において、横軸はＦｅ−Ａｌ−Ｎｉ合金全体に対するＡｌ濃度（ａｔ％）を示しており、縦軸は同様にＮｉ濃度（ａｔ％）を示している。そして、図１に示されたＡｌおよびＮｉそれぞれの濃度の残部は、Ｆｅと不可避的不純物である。
3. Optimal Composition in Fe-Al-Ni Alloy of the Present Invention Based on the results of the above-mentioned optimum composition examination experiment, FIG. 1 shows the optimum compositions of the respective concentrations of Al and Ni in the Fe-Al-Ni alloy of the present invention. In FIG. 1, the horizontal axis indicates the Al concentration (at%) with respect to the entire Fe—Al—Ni alloy, and the vertical axis similarly indicates the Ni concentration (at%). The remainder of the concentrations of Al and Ni shown in FIG. 1 are Fe and inevitable impurities.
図１において、点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅで囲まれ、線分ＡＢ、ＢＣ、ＣＤ、ＤＥ、ＥＡを除外した範囲が請求項１の発明における範囲である。 In FIG. 1, the range surrounded by the points A, B, C, D, E and excluding the line segments AB, BC, CD, DE, EA is the range in the invention of claim 1.
また、図１において、点Ｋ、Ｌ、Ｍで囲まれた範囲が上記最適組成の検討実験の結果最も高い性能が得られた範囲であり、請求項３の発明はこの範囲のＦｅ−Ａｌ−Ｎｉ合金である。 Further, in FIG. 1, the range surrounded by the points K, L, and M is the range in which the highest performance was obtained as a result of the examination experiment of the optimum composition, and the invention of claim 3 is Fe-Al- Ni alloy.
そして、図１において、点Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊは、前記請求項１および請求項３の発明における範囲に基づく、ＡとＫ、ＢとＬ、ＣとＭ、ＤとＭおよび線分ＫＭと点Ｅのそれぞれ中点である。これらの点Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊで囲まれた範囲が請求項２の発明の範囲である。
In FIG. 1, points F, G, H, I, and J are A and K, B and L, C and M, D and M, and lines based on the scopes of the inventions of claims 1 and 3, respectively. The middle point between the minute KM and the point E. The range surrounded by these points F, G, H, I, and J is the scope of the invention of
４．まとめ
以上のように、本発明によれば、Ｆｅ−Ａｌ合金にＮｉを添加してＦｅ−Ａｌ−Ｎｉ合金とし、さらにその合金組成を最適化しているため、トレードオフの関係にあり両立させることが困難であった制振係数と引張強度が共に優れた自動車業界からの厳しい要求（２０％以上の制振係数および１ＧＰａ以上の引張強度）を満足することができる制振合金材料を提供することができる。そして、このような特性を有する制振合金材料は、自動車用振動吸収材として好適である。
4). Summary As described above, according to the present invention, Ni is added to an Fe-Al alloy to form an Fe-Al-Ni alloy, and the alloy composition is optimized, so that there is a trade-off relationship and both are compatible. To provide a damping alloy material capable of satisfying strict requirements from the automotive industry (20% or more damping coefficient and 1 GPa or more tensile strength) both having excellent damping coefficient and tensile strength. Can do. And the damping alloy material which has such a characteristic is suitable as a vibration absorber for automobiles.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2008264106A JP2010090465A (en) | 2008-10-10 | 2008-10-10 | Damping alloy material and automotive vibration absorbing material |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015130260A (en) * | 2014-01-07 | 2015-07-16 | 日本特殊陶業株式会社 | relay |
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- 2008-10-10 JP JP2008264106A patent/JP2010090465A/en active Pending
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