JPH0499149A - 高強度制振合金 - Google Patents

高強度制振合金

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JPH0499149A
JPH0499149A JP2207105A JP20710590A JPH0499149A JP H0499149 A JPH0499149 A JP H0499149A JP 2207105 A JP2207105 A JP 2207105A JP 20710590 A JP20710590 A JP 20710590A JP H0499149 A JPH0499149 A JP H0499149A
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大嶽 隆之
Toshimichi Omori
大森 俊道
Toshihiro Takamura
高村 登志博
Takemi Yamada
山田 武海
Tetsuya Sanpei
哲也 三瓶
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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〕 この発明は、優れた振動減衰性能を持ち、構造物1機械
等の構成要素に使用することで、それら自体の振動や騒
音の発生を効果的に低減することのできる高強度制振合
金に関するものである。
〔従来の技術〕
公害問題の一つとして生活環境での振動、騒音が注目さ
れている。また、精密機械に要求される精度が微小にな
るにつれ、機器自体の振動を抑える手段を講じる必要が
生じている。このような問題や要請に対応する手段の一
つとして、振動の発生源となる構成要素自体を振動減衰
の著しく大きい材料(制振材料)に置き換える方法があ
る。
現在までに、巨視的に−様な合金で、かつ振動減衰性能
の大きな素材がいくつか開発されており。
その主なものとして、片状黒鉛鋳鉄、Fe基合金、Mg
−Ni合金、 Cu−Mn合金、Ni−丁j合金がある
。これらのうち、大量に使用される部材については強度
とコストの点からFe基合金が最も実用的であるといえ
る。
このFe基合金として、特公昭52−803号において
Fe−A1合金が提案されており、この合金+’lFe
にAlを2〜8%添加することで高い振動減衰能が得ら
れるとされている。また、特公昭56−28982号で
提案されている合金は、FeにSiを0.4〜4%、M
nを0.1〜1.5%加え、且つフェライト結晶粒度番
号を5番以下とした材料であり、この合金はSi、 M
nがNを固定して転位の運動に対する障害をなくし、こ
の運動が振動エネルギーを吸収するとしている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、上述したような従来の合金の制振特性は、最近
の制振性に関する高度な要求特性に対し、必ずしも満足
すべきものではない。
このような問題に対し、本発明者はFeに特定の範囲で
A1.、Siを添加、特にこれらを複合添加することに
より、従来にない優れた制振性能が得られることを見出
した。
〔課題を解決するための手段〕 すなわち1本発明の高強度制振合金は次のような構成を
有する。
(1) Si : 0.50wt%超であって且つ第1
図に示すように点A、 (Al:7.05wt%、Si
:0.95wt%)、B4 (Al:6.5wt%、S
i:1.10wt%) 、C4(AI:4.70wt%
、 Si:2.75wt%) 、D4(At:2.25
wt%、 Si:2.45wt%) 、E4(Al:1
.00wt%、Si:3.60wt%) 、 F4(A
I:1.00wt%、Si:0.50wt%超) 、G
4 (Al:7.50wt%、Si:0.50wt%超
)で囲まれる範囲内のAl−3i、 Mn : 0.1
wt%〜〔%^l十%S1〕(但し、%Al : Al
含有量〔wt%〕、%Si : Si含有量(wt%〕
)、残部Fe及び不可避的不純物からなる高強度制振合
金。
(2) Si:0.50wt%超であって且つ第2図に
示すように点As (Al:7.45wt%、Si:0
.55wt%)。
B、 (Al:3.30wt%、Si:1.50wt%
) 、 C4(Al:1.00wt%、Si:2.75
wt%) 、 D、 (Al:1.00wt%、Si:
0.50wt%超) 、E、 (Al:7.50wt%
、Si:0.50wt%超)で囲まれる範囲内のAI・
Sj、Mn : 0.1wt%〜(%Al十%Si) 
 (但し、%Al:Al含有量〔wt%〕、%Si :
 Si含有量〔wt%〕)、残部Fe及び不可避的不純
物からなる高強度制振合金。
(3) Si : 0.50wt%超であって且つ第3
図に示すように点As (Al:、5.35wt%、S
i:0.50wt%超)、 B s (Al:5.35
wt%、Si:0..80wt%)、C。
(Al:3.30wt%、Si:1.00i1t%) 
、D、 (Al:2゜30wt%、Si:1.40wt
%) 、E、 (Al:〕、000wt%Si:2.3
5wt%)  、F、(Al:1.00wt%、Si:
0.50wt%超)で囲まれる範囲内のAl−Si、 
Mn : O。
1wt%〜〔%Al十%Si〕(但し、%^l:Al含
有量〔wt%〕、%Si : Si含有量〔wt%〕)
、残部Fe及び不可避的不純物からなる高強度制振合金
(4) Si : 0.50tyt%超であって且つ第
4図に示すように点A□。(Al:4.60wt%、S
i:0.50wt%超)−B to (At:4.60
wt%、Si:0.7(ht%)、C1゜(Al:3.
2(ht%、Si:0.90wt%) 、Dl、 (A
l:2゜55wt%、Si:1.15wt%)、E工。
(Al:1.OO讐t%、Si:2.15wt%) 、
 Flo(Al:1.0(lit%、Sj:0.50w
t%超)で囲まれる範囲内のAl−3i、 Mn :0
.1讐t%〜〔%Al+%Si)  (但し、%Al 
: Al含有量〔%it%〕、%Si : Si含有量
〔りし%〕)、残部Fe及び不可避的不純物からなる高
強度制振合金。
(5) Si : 0.50wt%超であって且つ第5
図に示すように点A12(Al:4.00讐L%、Si
:0.50tmt%超)、B12(Al:4.00讐t
%、Si:0.70wt%)、C12(Al:2.40
wt%、Si:0.95wt%) 、  D12(Al
:1゜00i1t%、Si:1.9(ht%)、E、□
(^l:1.o(ht%、Si:1.3(ht%)  
、  F 12(Al:2.05wt%、Si:0.5
0wt%超)で囲まれる範囲内のAl ・Si、 Mn
 : 0゜1讐t%〜〔%Al十%Si)  (但し、
%Al : Al含有量〔wt%〕、%Si : Si
含有量〔誓し%〕)、残部Fe及び不可避的不純物から
なる高強度制振合金。
以下、本発明における成分組成の限定理由を説明する。
Fe系制振合金の多くは、振動が加わったときの磁壁の
非可逆的移動による磁気−機械的ヒステリシスを振動エ
ネルギー吸収に利用するものであり、これは磁気特性と
密接な関連を持っている。一方、Fe−Al−5i三元
合金は、山水:電気学会論文集、 vol。
5(1944)、 175.等に報告されているように
、透m率等の磁気特性が成分比によって特徴的に変化す
ることが知られている。そこで、この成分系の制振性能
を内部摩擦値(Q−’)を測定する方法で調査したとこ
ろ、第6図に示すような結果が得られた。
同図によれば、Feに対しA1. Siを所定の範囲で
複合添加することにより、それぞれの単独添加では得ら
れない優れた制振特性が得られることが判る。
また、制振合金が適用される対象はほとんどが機械構造
用材料であって、このような用途ではJIS規格の最低
グレードの強度は最低限確保する必要があり、このため
、本発明ではA1含有量を1wt%以上と規定する。な
お、このような理由から、上記第6図の供試材もA1含
有量が1wt%以下の範囲のものは除き、Mnを約1.
2wt%添加したものを用いた。
また、Siは制振特性を安定させる効果がある。
すなわち、第6図に示されるようなA1. Siの範囲
においても、Siが0.5wt%以下の領域では、特性
のバラツキ、すなわち僅かの成分変動で性能が大きく変
わるという問題があるため、−5i添加量は0゜5wt
%超と規定する。
以上の結果から1本発明では制振特性(内部摩擦値)と
してQ −’ )4 x 10−3を得る場合にはAI
・Siを第1図の範囲に、Q−”>6xtO−3を得る
場合にはA1・Siを第2図の範囲に、Q−’>8X1
0−3を得る場合にはAl−5iを第3図の範囲に、Q
−’>1.0XIO−2を得る場合にはA1・Siを第
4図の範囲に。
Q −” > 1.2 X 10−2を得る場合にはA
I・Siを第5図の範囲に、それぞれ規定する。
肚は反強磁性元素であり、それ自体は制振特性向上に効
果はないが、本発明では強度を確保するため、0.1w
t%以上添加する。しかし、Mnの大量添加は制振特性
を劣化させることが予想される。
第2表は制振特性に及ぼすMn量の影響を調へたもので
あり、Mn量をAl量とSi量の合計以下とすれば、制
振特性の劣化を防止できることが判る。以上の理由から
Mnは0.1i+t%〜(%Al+%Si)  (但し
、%Al:Al含有量〔wt%〕、%Si : Si含
有量〔讐t%乃の範囲とする。
また、その他の不純物については、以下のような観点か
ら規制することが望ましい。
Cは浸入型固溶元素であり、磁壁の易動度を減少させ、
制振特性を劣化させるため、 0.0]wt%以下とす
ることが望ましい。
!’lCと同様の理由で制振性能を劣化させるため、 
0.01wt%以下とすることが望ましい。
OもC,Nと同様の理由で制振性能を劣化させるため、
0.01wt%以下とすることが望ましい。
Pは粒界に偏析し、加工性を劣化させるため、0、Ow
t%lt%以下とすることが望ましい。
Sは熱間加工性を劣化させるため、0.01wt%以下
とすることが望ましい。
【実施例〕
第1表に示す化学組成の本発明合金及び比較合金(いず
れも、C:10〜30PpH,N:2〜26ppm+)
について、制振特性を評価するため内部摩擦値Q−1を
測定した。各合金は溶製後、鋳型にて鋼塊とし。
これを1200−1250℃に加熱後、厚さ6■まで熱
間圧延した。この素材から厚さ0.8■×輻10mX長
さ100■の板を切り出し、1050℃で真空焼鈍して
試験片とした。上記内部摩擦の測定では、試験片に真空
中で両端自由端の横振動を加え、その自由減衰曲線から
内部摩擦を求めた。その結果を第1表に併せて示す。
第6図は本実施例の結果を示したものである。
また第2表は、上記と同様の方法で得られた試験片につ
いて、同様の内部摩擦測定方法により制振特性に及ぼす
Kn量の影響を調べたものである。
第1表 第2表 〔発明の効果〕 以上述べたように、本発明の合金は優れた強度と制振性
能を有しており、振動、U音防止材料として有用なもの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第5図は、本発明の規定するAl・Siの
範囲を示す図面である。第6図は、Fe−Al−Si合
金系の内部摩擦値を示す図面である。 第 図 η (WC %) 〔wt 〔wt%) Si 〔wt %) Si 〔wt%)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Si:0.50wt%超であって且つ第1図に示
    すように点A_4(Al:7.05wt%、Si:0.
    95wt%)、B_4(Al:6.5wt%、Si:1
    .10wt%)、C_4(Al:4.70wt%、Si
    :2.75wt%)、D_4(Al:2.25wt%、
    Si:2.45wt%)、E_4(Al:1.00wt
    %、Si:3.60wt%)、F_4(Al:1.00
    wt%、Si:0.50wt%超)、G_4(Al:7
    .50wt%、Si:0.50wt%超)で囲まれる範
    囲内のAl・Si、Mn:0.1wt%〜〔%Al+%
    Si〕(但し、%Al:Al含有量〔wt%〕、%Si
    :Si含有量〔wt%〕)、残部Fe及び不可避的不純
    物からなる高強度制振合金。
  2. (2)Si:0.50wt%超であって且つ第2図に示
    すように点A_6(Al:7.45wt%、Si:0.
    55wt%)、B_6(Al:3.30wt%、Si:
    1.50wt%)、C_6(Al:1.00wt%、S
    i:2.75wt%)、D_6(Al:1.00wt%
    、Si:0.50wt%超)、E_6(Al:7.50
    wt%、Si:0.50wt%超)で囲まれる範囲内の
    Al・Si、Mn:0.1wt%〜〔%Al+%Si〕
    (但し、%Al:Al含有量〔wt%〕、%Si:Si
    含有量〔wt%〕)、残部Fe及び不可避的不純物から
    なる高強度制振合金。
  3. (3)Si:0.50wt%超であって且つ第3図に示
    すように点A_8(Al:5.35wt%、Si:0.
    50wt%超)、B_8(Al:5.35wt%、Si
    :0.80wt%)、C_8(Al:3.30wt%、
    Si:1.00wt%)、D_8(Al:2.30wt
    %、Si:1.40wt%)、E_8(Al:1.00
    wt%、Si:2.35wt%)、F_8(Al:1.
    00wt%、Si:0.50wt%超)で囲まれる範囲
    内のAl−Si、Mn:0.1wt%〜〔%Al+%S
    i〕(但し、%Al:Al含有量〔wt%〕、%Si:
    Si含有量〔wt%〕)、残部Fe及び不可避的不純物
    からなる高強度制振合金。
  4. (4)Si:0.50wt%超であって且つ第4図に示
    すように点A_1_0(Al:4.60wt%、Si:
    0.50wt%超)、B_1_0(Al:4.60wt
    %、Si:0.70wt%)、C_1_0(Al:3.
    20wt%、Si:0.90wt%)、D_1_0(A
    l:2.55wt%、Si:1.15wt%)、E_1
    _0(Al:1.00wt%、Si:2.15wt%)
    、F_1_0(Al:1.00wt%、Si:0.50
    wt%超)で囲まれる範囲内のAl・Si、Mn:0.
    1wt%〜〔%Al+%Si〕(但し、%Al:Al含
    有量〔wt%〕、%Si:Si含有量〔wt%〕)、残
    部Fe及び不可避的不純物からなる高強度制振合金。
  5. (5)Si:0.50wt%超であって且つ第5図に示
    すように点A_1_2(Al:4.00wt%、Si:
    0.50wt%超)、B_1_2(Al:4.00wt
    %、Si:0.70wt%)、C_1_2(Al:2.
    40wt%、Si:0.95wt%)、D_1_2(A
    l:1.00wt%、Si:1.90wt%)、E_1
    _2(Al:1.00wt%、Si:1.30wt%)
    、F_1_2(Al:2.05wt%、Si:0.50
    wt%超)で囲まれる範囲内のAl・Si、Mn:0.
    1wt%〜〔%Al+%Si〕(但し、%Al:Al含
    有量〔wt%〕、%Si:Si含有量〔wt%〕)、残
    部Fe及び不可避的不純物からなる高強度制振合金。
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