JPH03140439A

JPH03140439A - 低い比重、高い硬度および高い減衰能を有する吸振合金

Info

Publication number: JPH03140439A
Application number: JP27869689A
Authority: JP
Inventors: Masakatsu Hinai; 比内　正勝; Shohachi Sawatani; 沢谷　昭八
Original assignee: Research Institute of Electric and Magnetic Alloys; Research Institute for Electromagnetic Materials
Current assignee: Research Institute of Electric and Magnetic Alloys; Research Institute for Electromagnetic Materials
Priority date: 1989-10-27
Filing date: 1989-10-27
Publication date: 1991-06-14

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）本発明は低い比重を有し、且つ硬度および減衰能が高い
吸振合金に関し、各種大型機械、交通機関、電子機器、
精密機械、家電、事務機などにおける振動の発生源の部
材として、軽量化を計り、振動、騒音および雑音の害を
軽減するために使用される。

（従来の技術）近年、大型機械、交通機関、電子機器、精密機械、家電
、事務機などにおける振動、ならびにその発生による騒
音や電気的雑音の害が問題になっている。従来、これら
の害を軽減するために振動の発生源の周辺にゴムおよび
プラスチック類を用いたり、あるいは発生源の構造部材
にＦｅ−Ｃｒ基などの吸振合金を用いている。

しかし、ゴムおよびプラスチック類は低い比重を有して
いるが機械的強度が小さい上に、耐熱性に劣ることや時
効割れならびに変形を生ずる欠点がある。また従来の吸
振合金はゴムおよびプラスチック類より硬度や強さが大
きく構造部材として使用されているが、しかし、比重お
よびビッカース硬度はＦｅ基合金で７．７〜８．１　ｇ
　／ｃｍ’および１３０〜２００、Ｎｉ基合金で８．６
〜８．９　ｇ　／ｃｍ’および１１０〜２００であるの
で、軽量で機械的強度が大きい吸振合金の開発が待たれ
ている。しかし、これまではＦｅおよびＮｉ基合金で高
い減衰能および硬度を有しながら低い比重とすることは
非常に困難となっていた。

（課題を解決するための手段）一般に減衰能力を比較するために用いる減衰能Ｑ−Ｉは
振動の１サイクル中に失われるエネルギー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−’＝１／２π・ａ　Ｅ／ＥつまりＱ−’の値が大きいほど短時間で振幅が小さくな
って減衰効果が大きいことになる。

そこで本発明の目的は軽量で、且つ硬度が高く、振動、
騒音および雑音の減衰効果が大きい合金を得るために、
Ｆｅに比重が２．７　ｇ／ｃｍ’で非常に小さいＡＩを
含有させたＦｅ−Ａ／２を基とし、且つフェライト相の
基地に金属間化合物を析出させることによって低い比重
、高い硬度および高い減衰能を有する吸振合金を提供す
ることにある。

本発明の合金の特徴とする所は次の点にある。

第１発明重量比で、Ｃ０．００２〜０．１％と、Ａｌｆ３．０〜
１０．０％と；Ｎｉ　、Ｃｏ、Ｃｕの何れか１種あるい
は２種以上０．０１〜７．０％（但しＣｕ　３．０％以
下）と；　Ｍｎ　５．０％以下、２．０％以下のＳｉお
よびＴｉのうちの１種あるいは２種以上の０．１〜６．
０％と；　０．０００５〜０．０４％の０と、　０．０
００２〜０．０５％のＮと；残部Ｆｅおよび不可避的不
純物とから成り、低い比重、高い硬度および高い減衰能
を有する吸振合金。

第２発明重量比で、Ｃ０．００２〜０．１％と；Ａｌｆ３．０〜
１０．０％と；Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕの何れか１種あるいは
２種以上の０．０１〜７．０％（但しＣｕ３．０％以下
）と；Ｍｎ５．０％以下、２．０％以下のＳｉおよびＴ
ｉのうちの１種あるいは２種以上の０．１〜６．０％と
、　０．０００５〜０．０４％のＯと、　０．０００２
〜０．０５％のＮと；５．０％以下のＣｒ　、　３．０
％以下のＭｏ、ＷおよびＶのうちの１種あるいは２種以
上の０．０１〜７．０％と；残部Ｆｅおよび不可避的不
純物とから成り、低い比重、高い硬度および高い減衰能
を有する吸振合金。

第３発明重量比で、Ｃ０．００２〜０．１％と、Ａ＃！、３．０
〜１０．０％と；Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕの何れか１種あるい
は２種以上の０．０１〜７．０％（但しＣｕ　３．０％
以下）と；Ｍｎ５．０％以下、２．０％以下のＳｉおよ
びＴｉのうちの１種あるいは２種以上の０．１〜６．０
％と、　０．０００５〜０．０４％のＯと；　０．００
０２〜０．０５％のＮと；５．０％以下のＣｒ　、３．
０％以下のＭｏ、Ｗおよび■のうちの１種あるいは２種
以上の０．０１〜７．０％と；１，５％以下のＮｂおよ
びＺｒ　、０．５％以下のＴａ、ＨｆおよびＢのうちの
１種あるいは２種以上の０．０１〜２．０％と；残部Ｆ
ｅおよび不可避的不純物とから成り、低い比重、高い硬
度および高い減衰能を有する吸振合金。

（作　用）従来の高い減衰能を示す吸振合金としてＦｅＣｒ　、Ｆ
ｅ−Ｍｏ　、Ｆｅ−Ｃｏ　、Ｆｅ−Ｗ基などの多元系合
金ならびにＮｉ−Ｃｏ％多元合金が知られている。しか
しＮｉ−Ｃｏ基合金では比重が８．６　ｇ／ｃｍ’以上
、他の合金テハ７．７　ｇ　７ｃｍｆｆ以上でかなり比
重が高い。またそれらのビッカース硬度は１２０〜２０
０程度でそれほど高くない。

そこで本発明は重量比で、Ｃ０．００２〜０．１％と、
Ａ／２３．０〜１０．０％と、Ｎｉ　、Ｃｏ、Ｃｕの何
れが１種あるいは２種以上の０．０１〜７．０％（但し
Ｃｕ３．０％以下）と、Ｍｎ５．０％以下、２．０％以
下のＳｉおよびＴｉのうちの１種あるいは２種以上の０
．１〜６．０％と、０．０００５〜０．０４％の０と、
０．０００２〜０．０５％のＮと残部Ｆｅおよび不可避
的不純物とから成る合金、さらにこれに５．０％以下の
Ｃｒ、３．０％以下のＭｏ、Ｗおよび■のうちの１種あ
るいは２種以上の０．０１〜７．０％を添加した合金、
ならびにさらにこれらに１．５％以下のＮｂおよびＺｒ
　、０．５％以下のＴａ、ＨｆおよびＢのうちの１種あ
るいは２種以上の０．０１〜２．０％を添加した合金に
ついて、フェライトの基地中にＮｉ３Ａｌｆｉを主とす
る擬二元系金属間化合物を析出させて低い比重、高い硬
度および減衰能を有する吸振合金を得るものである。

以下に本発明合金の組成を限定した理由について述べる
。

（１）　　Ｃ：０．１〜０．００２％Ｃは少ないほど減衰能を高め、多いほど機械的強度を大
きくする元素である。しかし下限の０．００２％以下で
は製造上困難となり経済的に不利となり、上限の０．１
％以上では減衰能に悪影響があるのでこの範囲とした。

（２）　　Ａ　ｆｆｉ　：　１０．０〜３．０％Ａ２は
比重を小さく出来る重要な元素であると同時にフェライ
ト化元素で減衰能および硬度を高める効果がある。さら
に金属間化合物の形成に重要な役割を果たしている。し
かし下限の３．０％以下では比重が大きくなり、上限の
１０．０％以上では減衰能がかなり低くなる上に加工性
も徐々に悪くなる。

（３）ＮｉおよびＣｏ　５．０％以下ならびにＣｕ　３
．０％以下これらはＡｌｆｉ、　Ｔｉ　と擬二元系金属間化合物（
Ｎｉ　、Ｃｕ　、Ｃｏ　）３　　（ＡＣＴｉ　）を形成
し、硬度を高める重要な元素である。しかしこれらの含
有量が過度になると合金を非常に脆くし、且つ比重を大
きくするので、ＮｉおよびＣｏの上限を５．０％、Ｃｕ
では３．０％とし、これらのうちの１種あるいは２種以
上の上限を７．０％とした。また下限の０．０１％以下
では効果が少なくなる。

（４）　　Ｍｎ　５．０％以下ならびにＳｉおよびＴｉ
　２．０％以下Ｓｉ　、Ｔｉ　はフェライト化元素で減衰能および機械
的強度を高める効果を有し、Ｍｎはオーステナイト化元
素であるが、ＳｉおよびＴｉ　とともに脱酸剤としての
効果がある。しかしこれらのうちの１種あるいは２種以
上の６．０％以上では減衰能および加工性が悪くなり、
下限の０．１％では効果が少なくなる。

（５）　　Ｏ０．０４〜０．０００５％ならびにＮ　０
．０５〜０．０００２％これらの量が多いと極端に減衰能が低下するので、０の
上限を０．０４％、Ｎの上限を０．０５％とし、０の下
限のｏ、ｏｏｏｓ％以下およびＮの下限の０．０００２
％以下とするには製造上困難が生じて経済的に不利とな
る。

（６）　　Ｃｒ５．０％以下ならびにＭｏ、Ｗおよび■
３．０％以下これらはフェライト化元素で減衰能および機械的強さを
高める効果がある。しかし５．０％以下のＣｒ　、３．
０％以下のＭｏ、Ｗ、Ｖのうちの１種あるいは２種以上
の７．０％以上になると減衰能が低くなると同時に比重
も高くなるので上限とした。また下限の０．０１％以下
では効果が小さくなる。

（７）　　ＮｂおよびＺｒ　１．５％以下ならびにＴａ
　。

ＨｆおよびＢｏ、５％以下これらはフェライト化元素で減衰能および機械的強さを
大きくする。また、Ｎｂ、ＺｒおよびＢは結晶粒を小さ
くする効果がある。しかし、これらのうちの１種あるい
は２種以上の２．０％以上では減衰能が低下し、加工性
も悪くなるなどの影響が出るので上限とし、下限の０．
０１％以下では効果が少なくなる。

次に本発明合金の製造方法について記述する。

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って溶解し
均一な溶湯とした後、砂型や金型に鋳造して鋳塊を造る
。なお、溶解する際に、０およびＮなどを少なくするた
めに、空気の遮断材としての通常のフラックスならびに
全Ｎ０１５％程度の脱酸剤を用いることが有効である。

次にこの鋳塊に、低温および高温度で鍛造、圧延、押し
出し、スェージング、引き抜きあるいはプレスなどの加
工を施す。鍛造、圧延、押し出し、スェージング、引き
抜きあるいはプレスなどの加工は所定の形状にするため
の手段であるので、場合によって省略することが出来、
鋳造のまま用いることも出来る。

次に加工後の合金に次のごとき熱処理を施す。

通常は合金の均質化、鋳造歪および加工歪の除去ならび
に結晶粒の調整のため、６５０〜１２００°Ｃの温度で
５〜６００分間加熱後５０°Ｃ／時間の速度以上で３０
０°Ｃ以下の温度まで冷却する。ここで加熱温度は低い
ほど、加熱時間は短いほど経済的であるが、温度は８０
０〜１０５０°Ｃ１時間は３０〜１２０分が望ましく、
冷却速度は冷却歪が残留しない程度に遅くすることが重
要であるので、水中冷却などの急激な冷却は余り好まし
くない。また３００°Ｃ以下まで冷却すれば以後の冷却
速度による特性の変化が少ない。一方５０”Ｃ／時間以
下などの過度に遅い冷却速度は経済的でなくなる。

（実施例）次に本発明合金の実施例を比較例とともに説明する。

試料を得るために原材料を高周波電気炉により大気中な
らびに真空中で１５５０°Ｃ以上に加熱して溶解し、鋳
型に鋳込んで２５ｍｍφの鋳塊を得た。次に鋳塊を９０
０〜１１００°Ｃの温度で１０ｍｍ厚さまで熱間鍛造し
、熱間圧延および冷間圧延によって厚さ１．５ｍｍ板に
して試料とした。減衰能Ｑ−’の測定は片持ち張法によ
り行い、比重ρは水中秤量法により、硬度Ｈｖはマイク
ロビッカース硬度計により求めた。

第１表は本発明合金の実施例の試料Ｎα１〜８および比
較例の試料Ｎα９〜１１の組成を重量比（％）で示して
いる。実施例の試料Ｎｏ、　３および比較例の試料Ｎｏ
、　９〜１１は真空中溶解によるものである。

−膜内に強磁性合金の減衰能Ｑ−’は振動の大きさに依
存して変化する。第１図に第１表中の実施例試料Ｎｏ、
　２を１０００°Ｃで６０分間加熱後炉中冷却した場合
の減衰能Ｑ−’と最大遮断歪振幅ＴＩとの関係を現す。

減衰能Ｑ″１は最大剪断歪振幅γｍとともに高（なり、
極大値Ｑ−’ｍｍｘを示した後徐々に小さくなっている
。そこで以後は減衰能をＱ−’ｍｉｘで現すことにする
。

第１表は実施例試料Ｎｏ、　１〜８および比較例試料量
、９〜１１の組成を現す。

第２図は大気中溶解したＦｅ−ＡＡ金合金減衰能をＱ−
’□８とＡＡ含有量との関係を示す。減衰能Ｑ〜１□８
はＡｌ量が３〜１０％の間で高くなっている。また第３
図には第２図と同じＦｅ−Ａｌ合金の比重ρおよびビ・
ンカース硬度ＨｖをＡ２量に対して示す。比重ρはＡ２
含有量の増加とともに低くなり、硬度Ｈｖは高くなるが
、金属間化合物が析出しない成分では、ＡＡ５％以下の
硬度Ｈνは余り高くない。

第２表には実施例の試料Ｎα１〜８および比較例の試料
Ｎｏ、９〜１１について、１０００’Ｃで６０分加熱後
炉中冷却した場合の減衰能Ｑ−’□や、比重ρおよびビ
ッカース硬度Ｈνを示す。ここで、本発明合金の比重ρ
は比較例の試料Ｎα９〜１１に比べ、かなり低くなって
おり、構造部材の軽量化を図るのに適している。また本
発明合金の硬度の増加はＡｎの添加の効果と同時に金属
間化合物が析出するためである。そして金属間化合物は
本質的にはＮ１ｚＡ２であるが、ＮｉやＡＩ！、の一部
を他の元素で置換することが出来、例えば（Ｎｉ　、　
　Ｃｏ　、　　Ｃｕ　）３（ＡＩ！、、　Ｔｉ　）など
の擬二元系金属間化合物として析出する。

第２表は第１表中の試料を１０００°Ｃで６０分加熱後
炉中冷却したときの減衰能、比重およびビッカース硬度
を現している。

第１図（発明の効果）本発明合金の特徴は上述のように高い減衰能を有し、従
来の吸振合金に比較して比重が低く、且つ高い硬度を有
しているが、冷間加工性が良好であることである。従っ
て、本発明合金は各種の大型機械、交通機関、電子機器
、精密機械、家電、事務機などの部材などとして軽量化
が出来、振動、騒音および雑音の防止に役立つ材料とし
て非常に適している。

【図面の簡単な説明】

第１図は１０００’Ｃで６０分加熱後炉中冷却した実施
例試料Ｎｏ、　２の減衰能と最大剪断歪振幅との関係を
現し、第２図はＦｅ−Ａｌ金合金減衰能とＡｌ含有量との関係
を示し、第３図はＦｅ−Ａ／２合金の比重およびビッカース硬度
とへρ量との関係を示している。第２図手続補正書第３図平成２年９月

Claims

【特許請求の範囲】１、重量比で、Ｃ０．００２〜０．１％と、Ａｌ３．０
〜１０．０％と；Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕの何れか１種あるい
は２種以上０．０１〜７．０％（但しＣｕ３．０％以下
）と；Ｍｎ５．０％以下、２．０％以下のＳｉおよびＴ
ｉのうちの１種あるいは２種以上の０．１〜６．０％と
；０．０００５〜０．０４％のＯと；０．０００２〜０
．０５％のＮと；残部Ｆｅおよび不可避的不純物とから
成り、低い比重、高い硬度および高い減衰能を有する吸
振合金。２、重量比で、Ｃ０．００２〜０．１％と；Ａｌ３．０
〜１０．０％と；Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕの何れか１種あるい
は２種以上の０．０１〜７．０％（但しＣｕ３．０％以
下）と；Ｍｎ５．０％以下、２．０％以下のＳｉおよび
Ｔｉのうちの１種あるいは２種以上の０．１〜６．０％
と；０．０００５〜０．０４％のＯと；０．０００２〜
０．０５％のＮと；５．０％以下のＣｒ、３．０％以下
のＭｏ、ＷおよびＶのうちの１種あるいは２種以上の０
．０１〜７．０％と；残部Ｆｅおよび不可避的不純物と
から成り、低い比重、高い硬度および高い減衰能を有す
る吸振合金。３、重量比で、Ｃ０．００２〜０．１％と；Ａｌ３．０
〜１０．０％と；Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕの何れか１種あるい
は２種以上の０．０１〜７．０％（但しＣｕ３．０％以
下）と；Ｍｎ５．０％以下、２．０％以下のＳｉおよび
Ｔｉのうちの１種あるいは２種以上の０．１〜６．０％
と；０．０００５〜０．０４％のＯと；０．０００２〜
０．０５％のＮと；５．０％以下のＣｒ、３．０％以下
のＭｏ、ＷおよびＶのうちの１種あるいは２種以上の０
．０１〜７．０％と、；１．５％以下のＮｂおよびＺｒ
、０．５％以下のＴａ、ＨｆおよびＢのうちの１種ある
いは２種以上の０．０１〜２．０％と；残部Ｆｅおよび
不可避的不純物とから成り、低い比重、高い硬度および
高い減衰能を有する吸振合金。