JPS607018B2

JPS607018B2 - 減衰能が大きなアルミニウム基吸振合金およびその製造方法

Info

Publication number: JPS607018B2
Application number: JP54108079A
Authority: JP
Inventors: 量増本; 昭八沢谷; 正勝比内
Original assignee: DENKI JIKI ZAIRYO KENKYUSHO
Current assignee: DENKI JIKI ZAIRYO KENKYUSHO
Priority date: 1979-08-27
Filing date: 1979-08-27
Publication date: 1985-02-21
Also published as: DE3032153C2; DE3032153A1; JPS5633450A; US4650528A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、各種の交通機関、大型機械の振動および騒音
による公害、各種精密機械、電子機器の振動による性能
劣化、また生活環境に存在する種々な振動や騒音公害を
防止するのに最適な振動減衰能の大きな吸娠合金に関す
るものである。

一般に減衰能力を比較するために用いる減衰熊Ｑ‐１は
振動の１サイクル中に失われる振動エネルギー△Ｅ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−
・＝」」．△Ｅ２汀ＥつまりＱ‐１の値が大きいほど短時間で振動の振幅が小
さくなって減衰効果が大きいことになる。

従釆知られている吸振合金としては、ジェンタロィなど
のＦｅ基合金やＭｎ−Ｃｕ系合金、ＡＩ−Ｃｕ−Ｎｉ系
合金およびＮｉ−Ｔｉ系合金などがある。ジェンタロィ
などのＦｅ基吸振合金およびＭｎ−Ｃｕ系合金は減衰能
は大きいが比重が８多′地前後で大きく、機器の軽量化
を条件とする場合には不適当で、またＡＩ−Ｃｕ−Ｎｉ
系合金およびＮｉ−Ｔｉ系合金は冷間加工性が全く不可
能であるという欠点を有する。本発明は従来の吸振合金
に比較して軽量な吸振合金を得るために比重が２．７夕
／ｃめで非常に小さい山を基としてこれに重量比で亜鉛
２〜８４％と錫０．１〜５０％、金台、アンチモンの何
れか０．１〜２０％、セリウム、銅、タンタルの何れか
０．１〜２０％、ニッケル、コバルト、鉄、ニオブの何
れか０．１〜１５％、ジルコニウム、珪素、チタン、カ
ルシウムの何れか０．１〜１０％、棚素０．１〜３％の
うち一種又は二種以上の全量０．１〜５０％残部アルミ
ニウムより成る多元合金に熱処理後に少なくとも袷間加
工率５％以上の冷間加工を施して結晶粒を微細化させ、
同時に転位を増加させ、結晶粒界効果と転位の履歴現象
によって大きな減衰能と高い強度をもたせた吸振合金を
提供することにある。

次に本発明合金の製造方法について説明する。

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た
後充分に鷹拝して均一な擦傷とし、砂型や金型などに鋳
込んで銭魂を造る。なお、この熔解する際に、遮断剤と
してＭｇＣ１２、棚砂、ＣａＦ２、ＫＣＩなどの全量５
％以下のフラックスおよび脱酸剤としてマグネシウム、
ベリリウム等の脱酸剤を０．５％以下加えてもよい。

次にこの銭魂に次のごとき工程を施す。風均質化処理
のため、その合金の融点以下２５０℃以上の温度で５分
間以上（好ましくは３０分〜１０畑時間位）加熱した後
、急冷するかあるいは毎秒１℃以下の速度で徐冷する。

つづいて常温において鍛造、圧延、押出、スヱージング
あるいは引き抜きなどの冷間加工を少くとも５％以上の
冷間加工率によって施す。佃凶の冷間加工率５％以上
の加工後２５０ｑｏ以下の温度で５分以上１０畑時間以
下加熱し常温迄急冷するか徐冷する。

工程凶において均質化処理するのは熔傷凝固の際の鏡塊
各部の温度差や固液両相の比重差に基ずし・て銭塊に成
分の不均質が起ることがあるから、その成分を均質にす
るためである。

そして加熱温度が高ければ加熱時間を短くすることがで
き、成形体の重量が大きければ、加熱温度を上げ加熱時
間を長くする必要がある。これは熔体化処理を十分に行
わなければ、減衰館などの製品の性能を均一にすること
ができないからである。次に凶において、冷間加工する
のは加工によって結晶粒を微細化させると同時に転位密
度を増大させ、結晶粒の粒界に於ける粘性的移動ならび
に転位の運動から生じた応力−歪み曲線の履歴現象によ
って本発明の目的とする大きな減衰能を得るために必要
な工程であり、また該成形体の引張強度を高めるためで
ある。

なお、減衰能を大きくするためには５％以上の冷間加工
を施すことだけで充分その目的が蓬せられるが、副成分
を多く加える合金の組成によっては曲げ、深絞り、打ち
抜きなどの成形が困難なものがある。

このために工程‘Ｂ｝‘こおいて、袷間加工後に２５０
ｏｏ以下の温度に加熱するのは曲げ、深絞り、打ち抜き
などの成形を容易にすることができるからである。ここ
で２５０ｑｏ以下とした理由は２５０℃以上にここで再
加熱すると冷間加工の効果が減少して減衰能が低下する
ためである。次に本発明の実施例について説明する。

第１表および第２表に示す組成の金属の全量１００夕を
アルミナ柑渦中で表面にＡｒガスを通じながら高周波誘
導電気炉により溶解し、鉄型に鋳込んで直径１０脚の鏡
塊を得た。

次にこれを３５０００で５時間加熱して徐冷した後３５
０ＣＯで１時間の中間熱処理を施しながら冷間スェ−ジ
ングおよび引抜きにより１．１側の線にし、これから長
さ１５仇肋の線を切りとって試料とした。減衰能ね‐１
の測定は逆吊り換り振子法により振動数約ＩＨ２、最大
歪み振幅ｙｍ＝１０×１０‐６で行なった。川基合金の
減衰館Ｑ‐１ならびに強度は袷間加工率に依存する。第
１図および第２図にはその一例として山一５０％Ｚｎ−
３％Ｃｕ合金を３５０℃で５時間加熱後徐冷して冷間ス
ェージングおよび引抜きによって加工したときの減衰館
ね‐１および引張強度りｔと冷間加工率との関係がそれ
ぞれ示してある。減衰熊Ｑ‐１および引張強度。ｔはい
ずれも冷間加工率の増加とともに大きくなっており、こ
れは加工歪みの増加とともに転位密度が増大した結果を
示すものである。本発明の目的とする減衰館ね‐１：６
×１０‐３以上（ｙｍ＝１０×１‐６）を得るには、熱
処理後に少くとも５％以上の冷間加工を施す必要があり
、冷間加工はできるだけ大きい方がよく、９９．９９％
でもよし、。

冷間加工率は（汀ぴ‐汀ｄ２）Ｘー００（％）汀Ｄ２であるので、１０柳径のものが０．１側径迄凝面加工さ
れるとその加工率は９９．９９％となる。

またＡＩ基多元合金について、３５０ｏｏから徐袷後に
冷間加工率９５％を施したときの減衰熊Ｑ−１の値は第
１表および第２表に示すとおりである。さらに山一Ｚｎ
合金の減衰能Ｑ−１に及ぼす錫、鉛、アンチモン、セリ
ウム、銅、タンタルの添加の効果を７０％の亜鉛を含む
場合について示すと第３図の通りである。同様に第４図
にはニッケル、コバルト、鉄、ニオブ添加の効果を、第
５図にはジルコニウム、珪素、チタン、カルシウム、棚
素添加の効果を示す。第３図〜第５図に於いて減衰館Ｑ
‐１は３５０ｏｏから徐冷した後に９５％の冷間加工率
で冷間加工したときの値である。船船略舵ここで本発明合金の非常に大きい減衰能ね‐１の起因に
ついて述べる。

アルミニウムに対する亜鉛の固溶限は常温で非常に小さ
いためＮ側間溶体Ｑ相とＺｎ側固溶体８相の２相組織に
なっている。熱処理したままの合金はＱ相と８相の結晶
粒が混合しているが、これに応力（振動的）が加わると
粒界で結晶粒が粘性的な運動をするのでエネルギーが失
なわれる。その結果減衰熊Ｑ‐１が生ずる。熱処理した
ＡＩ基合金に冷間加工を施すと結晶粒は細分、即ち微細
化されると同時に合金内に転位が導入される。結晶粒が
微細化されると粒界面積が多くなるため粘性的運動に伴
う減衰能ね‐１は大きくなる。また転位の運動に対して
溶質原子や不純物原子はピン止点（ＧｒａＭｔｏ−Ｌｕ
ｃｋｅのモデルとして公知である）として作用して応力
一歪み曲線に履歴が生じ、この履歴が減衰能ね‐１の起
因となる。それ故冷間加工によって転位が多くなると、
その履歴による減衰能ね‐１が大きくなるわけである。
次に本発明合金の組成を限定した理由について述べる。

熱処理したまま、あるいは熱処理後に冷間加工した純ア
ルミニウムは減衰熊Ｑ‐１が４×１０‐３以下で本発明
の目的とする吸振材料として不適当であるが、アルミニ
ウムに２〜８４％の亜鉛と、０．１〜５０％の錫、０．
１〜３０％の鉛、アンチモン、０．１〜２０％のセリウ
ム、銅、タンタル、０．１〜１５％のニッケル、コバル
ト、鉄、ニオブ、０．１〜１０％のジルコニウム、珪素
、チタン、カルシウム、０．１〜３％の棚素のうち一種
又は二種以上の全量で０．１〜５０％を添加して熱処理
後に少くとも５％以上の冷間加工率で袷間加工を施すと
本発明の目的とする減衰能ね‐１＝６×１０‐３以上の
値を得ることができる。ここで亜鉛が２％以下ではぴ相
に対する８相の割合が少ないため減衰熊Ｑ‐１が大きく
なり得ず、亜鉛が８４％以上になると比重ｐが大きくな
るし、また強度が小さくなりすぎるので望ましくない。
さらに他の種々の元素の限定した組成の下限に満たない
ときには虹−Ｚｎ合金の減衰能ね‐１の向上に効果がな
い。それはピン止点の役割が非常に少なくなっているた
めである。組成の上限を越えるときには錫、鉛では十分
な強度が得られなくなり、又他の元素の場合は冷間加工
が困難となるから望ましくない。要するに本発明合金の
減衰能ね‐１の値は一般の金属のＱ‐１＝１×１０‐３
の値に比較して数十倍大きいことがわかる。

さらに本発明合金の比重ｐも一般の金属に比べてかなり
小さく、その引張強度。ｔは冷間加工したＡＩのｏｔ＝
１０ｋ９′地に対してかなり大きい。例えば実施例の試
料Ｎｏ．１の。ｔ＝２５ｋ９ノ柵、ｐ＝５．９夕／地、
Ｎｏ．９のｏｔ＝２０ｋ９′柵、ｐ＝５．３夕／めであ
る。従って本発明合金の特徴は減衰能が大きいこと、軽
量であること、冷間加工性が良好で強化している上に非
強磁性であることである。

本発明はこれらの利点をもつことは各種の交通機関や大
型機械の材料、電子機器の可動部、磁界で作動する部品
、各種家庭用品ならびに建築材料などへ応用して振動お
よび騒音の防止、軽量化を計るのに非常に適しており、
斯種工業に応用して極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図はＭ−５０％Ｚｎ−３％Ｃｕ合金を３５０００で
５時間加熱して徐冷後冷間加工したときの減衰熊Ｑ‐１
と冷間加工率との関係を示す曲線図、第２図は第１図と
同じ合金の引張強度。ｔと冷間加工率との関係を示す曲線図、第３図は３５０
００から徐冷後９５％の冷間加工率で冷間加工した山一
７０％Ｚｎ合金の減衰熊Ｑ‐１に及ぼす錫、鉛、アンチ
モン、セリウム、銅、タンタル添加の効果を示す曲線図
、第４図および第５図は第３図と同様なＡＩ−７０％Ｚ
ｎ合金の減衰能ね‐１に及ぼすニッケル、コバルト、鉄
、ニオブおよびジルコニウム、珪素、チタン、カルシウ
ム、棚素との関係を示す曲線図である。第１図第２図第３図第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】１重量比にて、亜鉛２〜８４％と錫０．１〜５０％、
鉛、アンチモンの何れか０．１〜３０％、セリウム、銅
、タンタルの何れか０．１〜２０％、ニツケル、コバル
ト、鉄、ニオブの何れか０．１〜１５％、ジルコニウム
、珪素、チタン、カルシウムの何れか０．１〜１０％、
硼素０．１〜３％のうち一種または二種以上の全量０．
１〜５０％と残部アルミニウムとからなり、冷間加工率
５％以上の冷間加工を施した減衰能Ｑ＾−＾１が６×１
０＾−＾３以上であることを特徴とする減衰能が大きな
アルミニウム基吸振合金。２重量比にて亜鉛２〜８４％と錫０．１〜５０％、鉛
、アンチモンの何れか０．１〜２０％、セリウム、銅、
タンタルの何れか０．１〜２０％、ニツケル、コバルト
、鉄、ニオブの何れか０．１〜１５％、ジルコニウム、
珪素、チタン、カルシウムの何れか０．１〜１０％、硼
素０．１〜３％のうちの一種又は二種以上の全量で０．
１〜５０％と残部アルミニウムとから成る合金について
、（Ａ）合金の融点以下２５０℃以上の温度で５分間
以上１００時間以下加熱して均質化処理し、冷却した後
少くとも５％以上の冷間加工率で冷間加工を施す（Ｂ）
次いで、２５０℃以下の温度で５分間以上１００時間
以下加熱して冷却する工程を施すことにより減衰能Ｑ＾
−＾１を６×１０＾−＾３以上とすることを特徴とする
減衰能が大きなアルミニウム基吸振合金の製造法。