JPH01100235A - アルミニウムハニカム - 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、高弾性係数、及び高強度を有するアルミニウ
ムハニカムに関するものである。

（従来の技術） ハニカム構造の大きな利点の一つは、軽量で高弾性係数
を有することである。その特性を更に伸ばすため、よシ
軽量でより高弾性係数のアルミニウムハニカムが熱望さ
れるが、ハニカムの一般的特性として、同じ材質のハニ
カムではハニカムセルのサイズや箔厚等に影響されず、
最終的に得られる密度により機械的性質が一義的に決定
される性質があることが知られている〔例えば日本金属
学会会報、二（１９８５）、４７１．に示されている〕
。

現在、アルミニウムハニカ氏に用いられているアルミニ
ウム合金は総て溶湯法によって作られており、その製法
上の制約からヤング率は７０００〜８０００　Ｋｑｆ／
ｍｍ”以上に高くすることはできず、その結果として、
アルミニウムハニカムにおいては比弾性係数（せん断連
性係数を密度で割った値）はせいぜい６．５　Ｘ’　１
０’　ｍ２・ｓ２どまりである。

（発明が解決しようとする問題点） 比弾性係数が６．５　Ｘ　１０６ｍ２・ｓ２というのは
材料として非常に優れた値であり、例えばパラボラアン
テナなどの材料として使うのには充分である。

最近、アルミニウムハニカムはその高比弾性係数に目を
つけられて、音響用スピーカーの振動板としても使われ
始めてきた。より低歪で忠実な音を再現するにはより高
い比弾性係数の材料が必要であり、この観点からは現在
のアルミニウムハニカムの比弾性係数は充分とは言い難
い。

上記に鑑み、本発明は上記アルミニウムハニカムの比弾
性係＆に更に高めるべく、高ヤング率を有する急冷アル
ミニウム合金を用いて作られるアルミニウムハニカムを
提案するものである。以下に詳細に本発明を説明する。

（問題点を解決するための手段） 即ち本発明は、ヤング率が９０００〜１０５１０５Ｏ０
／ｍｍ２、引張強さが４５　Ｋｆｆ／ｍｍ２以上の急冷
アルミニウム合金薄板により構成されていることを特徴
とするアルミニウムハニカムである。

上記本発明に係るアルミニウムハニカムは、第１の実施
態様では、溶湯かもの冷却速度が１０３ＫｙＳ以上で、
合金元素としてＳｉｔ含み、かつその含有量が２０〜４
０ｗｔ％である急冷アルミニウム合金粉末により作られ
た薄板（その特性は、ヤング率が９０００〜１０５００
　Ｋｇｆ／ｍｙｙ＋２、引張強さが４５　Ｋｇｆ／ｍｍ
　２以上）により構成されている。

第２の実施態様では、溶湯からの冷却速度か１０３ンｓ
以上で、合金元素として少くともＳｉ及びＦｅを含み、
かつその含有量がＳｉ　：　１０〜３０ｗｔ％　、　Ｆ
ｅ：３〜１０　ｗｔ％である急冷アルミニウム合金粉末
により作られた薄板（その特性は、ヤング率が９０００
〜１０５００　Ｋｙｆ／ｍｍ２．引張強さが４５　ＫＬ
ｉｆ　７ｍｍ２以上）により構成されている。

（作用） 本発明に係るアルミニウムハニカムに於いて、ヤング率
が９ＤＯＯ〜１０５１０５Ｏ０／ｍｍ２．　　引張強さ
が４５Ｋｇｆ／ｍｍ２以上とした数字の根拠について説
明する。

現在、溶湯法で作られＡ／金合金中最もヤング率の高い
のは４０６２の約８０００　Ｋｇｆ／ｍｍ２．最も引張
強度の高いのは５０５６の約４５Ｋｇｆ／ｍｍ２である
。これら従来合金で作ったアルミニウムハニカムよりも
明らかに良い特性（主に高弾性係数）のものを作るには
最低でも９０００　Ｋｇ　ｆ／ｍｍ２のアルミニウム合
金が必要である。引張強度は従来以上ということから４
５　Ｋｇ　ｆ／ｍｍ２以上とした。また第１図はついて
以下に述べるように、粉末冶金の手法で作られたアルミ
ニウム合金のヤング率の上限は一般に約１０５００　Ｋ
ｇｆ　／ｍｍ２程度である。

アルミニウムのヤング率及び引張強度を増す場合、最も
手軽な方法はＳｉを添加する方法である。

Ｓｔを多量に添加した場合、溶湯からの冷却速度が遅い
とＳｉ初晶が粗大化して材料をもろくするので冷却は素
早くなされなければならない。この効果が現われるのは
その冷却速度か約１０３に／ｓ以上からである。第１図
に示すようにＳｉ添加量は２０ｗｔ％以上のとき、その
ヤング率が９０００　Ｋｇ　ｆ／ｍｍ”　となる。また
Ｓｉの２０ｗｔ％以上の添加では、添加量か増えるにつ
れて引張強度は、だんだん低下していき４ｏｗｔ％の添
加で約４５に９ｆ／ｍｍ”となり、それ以上の添加は強
度を下げてしまう。

ｔた本アルミニウムハニカムが、より苛酷な条件下で使
用される場合には引張強度がより強いものが必要となり
、その時最も安価、手軽で効果の高いのはＦｅの添加で
ある。Ｆｅの添加は３ｗｔｅｆＤ以下だと・その効果が
少な（，１０ｗｔ％を超えると、そのような急冷アルミ
ニウム合金粉末を作成するには、溶湯温度を高くしなけ
ればならず、技術的に困難であることと、材料そのもの
ももろくなってしまう。

上述の量のＦｅを添加した場合、更にＳｉを添加してヤ
ング率を９０００Ｋｇｆ／ｍｍ２以上とするには、第１
図（Ｐ／Ｍ　Ａ！合金（ｐｏｗｄｅｒｍｅｔａｌ　Ａ１
合釡）のＳｉ含有量とヤング率の関係）に示すごとく、
最低でも１０ｗｔ％が必要でるる。またＦｅを３ｗｔ幅
以上添加し、更にＳｉを３０ｗｔ％以上添加したアルミ
ニウム合金はもろくなってしまうという欠点を有する。

（実施例） 以下に本発明の実施例を述べる。

エアーアトマイズ法で作成した第１表に示す４種のアル
ミニウム合金粉末を原料とし、第２図の手順でアルミニ
ウムハニカムを作成した。

なお第２図の各手順の詳細は下記の通りである。

ＣＩＰ　：面圧２　ｔｏｎ／ｃｉ 熱間薄板押出：厚さ２ｗＩ×巾５０ｗｍ、押出比２０゜
４５０℃ 熱間プレスによりクエーグ状の薄板に加工：ブレス温度
５００℃、なおＲ＝４．７ 咽、Ｌ＝５０間、Ｗ＝１０咽＋１（厚さ〕＝　　０．５
　ｍｍ ハニカム化：重ねて、エポキシ系接着剤で接着。

接着される面はあらかじめ、エミ リー紙で研磨し′た。

切断−：厚さ（Ｄ）５咽に切断、なおＭ＝５０笥結果は
第２表の通りである。

第３図及び第４図に、本発明アルミニウム／’％ニカム
材の特性を従来アルミニウムハニカムと比較した（第３
図はせん断連性係数の比較、第４図は圧縮強度の比較）
。

第１表　実験に供した急冷アルミニウム合金粉末の組成
＠２表　本発明のアルミニウムハニカムの特性第３図か
ら分かる様に、従来のＡ１合金５０５２や３００３で作
られたアルミニウムハニカムの比弾性係数か最大でも６
．５　Ｘ　１０６ｍ２・ｓ２２種であるのに対して、本
発明アルミニウムハニカムのそれは１０〜１５Ｘ１０’
ｍ”・ｓ２と高い値を示している。

また、第４図に見る様に、従来のＡｊ合企５０５６や５
０５２で作られたアルミニウムハニカムに比べ、同じ密
度のアルミニウムハニカムで比べた場合、本発明アルミ
ニウムハニカムはその圧縮強度が１．２〜１．５倍程度
に高くなっている。

（発明の効果） 以上説明した様に、本発明のアルミニウム／％二カムは
、従来のアルミニウムハニカムに比べ比弾性係数が大き
いので、特に音響用のスピーカー振動板などに利用する
と有益である。勿論大型化して航空機等の構造材として
用いると大きな効果が期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図はＰ／ＭＡ４合金のＳｉ含有量とヤング率の関係
図、第２図は本発明の実施例のアルミニウムハニカム作
成の手順を説明する図、第３図は本発明アルミニウムハ
ニカムト従来アルミニウムハニカムとについてせん断連
性係数を比較する図、第４図は本発明アルミニウムハニ
カムと従来アルミニウムハニカムとについて圧縮強度を
比較する図を夫々例示している。 代理人　弁理士　　吉　竹　昌　司゛ 、−も 第１図 ５１含有量（ｖｔ’％） 玲２図 斧　３図 ７度／１σ３９・Ｃ酢３

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ヤング率が９０００〜１０５００Ｋｇｆ／ｍｍ＾
   ２、引張強さが４５Ｋｇｆ／ｍｍ＾２以上の急冷アルミ
   ニウム合金薄板により構成されていることを特徴とする
   アルミニウムハニカム。
2. （２）溶湯からの冷却速度が１０＾３Ｋ／Ｓ以上で、合
   金元素としてＳｉを含み、しかもその含有量が２０〜４
   ０ｗｔ％である急冷アルミニウム合金粉末により作られ
   た薄板により構成されている特許請求の範囲第（１）項
   記載のアルミニウムハニカム。
3. （３）溶湯からの冷却速度が１０＾３Ｋ／Ｓ以上で、合
   金元素として少くともＳｉ及びＦｅを含み、しかもその
   含有量がＳｉ１０〜３０ｗｔ％、Ｆｅ３〜１０ｗｔ％で
   ある急冷アルミニウム合金粉末により作られた薄板によ
   り構成されている特許請求の範囲第（１）項記載のアル
   ミニウムハニカム。