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    公开号:WO1992002653A1
    申请号:PCT/JP1991/001037
    申请日:1991-08-02
    公开日:1992-02-20
    发明作者:Takayuki Ohdake；Toshimichi Ohmori；Toshihiro Takamura；Takemi Yamada；Tetsuya Sanpei
    申请人:Nkk Corporation；
    IPC主号:C22C38-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書 高 強 度 制 振 合 金 技 術 分 野
    [0002] こ の発明は、 優れた振動減衰性能を持ち、 構造物、 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。 背 景 技 術
    [0003] 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。
    [0004] 現在ま でに、 巨視的に一様な合^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 リ 、 その主な も の と して、 片状黒鉛铸鉄、 F e基合金、 M g - N i合金、 C u -Mn 合金、 N i - T i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。
    [0005] こ の Fe基合金 と して、 特公昭 52- 803号において Fe- A 1 合金が提案されてお リ 、 こ の合金は F eに A】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 %、 Mn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 リ 、 こ の合金は Si、 Mn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。
    [0006] 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。
    [0007] こ の よ う な問題に対し、 本発明者は F eに特定の範囲で Al、 Siを添加、 特に これら を複合添加する こ と によ リ 、 従来にない優れた制振性能が得られる こ と を見出 した。 発 明 の 開 示
    [0008] こ の よ う な知見に基づ く 本発明の高強度制振合金は、 次のよ う な構成を有する。
    [0009] (1) Si : 0.50 ％超であっ て、 且つ第 1 図に示す点 A 4 ( A 1： 7.05 w t % , S i： 0.95 w t % ) 、 B 4 ( A 1： 6.5 w t % , Si :】.10ff t % ) 、 C 4 (Al :4.70 t % , S i : 2.75 % ) 、 D 4 ( A 1： 2.25 w t % , S i： 2.45w t % ) 、 E 4 ( Al： 1. OOw t %、 S i： 3.60 t % ) 、 F 4 ( A 1： 1.00 w t % , S i： 0.50w t %超） 、 G 4 ( A 1 : 7.50 w t %、 S i : 0 · 50 w t %超） で囲 まれる範囲内の Alおよび Si、 Mn : 0. 1wt %〜 〔％A1 + % S i ] (但 し、 ％ A 1 : A 1含有量〔w t %〕、 % 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。
    [0010] (2) S i : 0.50wt %超であっ て、 且つ第 2 図に示す点 A 6 ( A 1： 7. 5 w t % , S i： 0.55 t % ) 、 B 6 (Al： 3.30wt %、 S i： 1.50wt % ) 、 C 6 (Al： 1. OOwt % , S i： 2.75wt % ) 、 D 6 ( A 1： 1.00 w t % , S i : 0.50 w t %超） 、 E 6
    [0011] (Al : 7.50wt %、 Si :0.50wt %超） で囲まれる範囲 内の A 1およ び S i、 Mn ： 0. 1 w t %〜 〔％ A 1 + % S i〕 ( 但 し、 ％ A 1 : A 1含有量！: w t %〕、 ％ S i : S i含有量〔w t %〕） 、 残部 Fe及び不可避的不純物か ら な る高強度 制振合金。
    [0012] (3) S i ： 0.50wt %超であっ て、 且つ第 3 図に示す点 A 8 ( A 1： 5.35 w t % , S i： 0.50wt %超） 、 B 8 ( Al： 5.35w t %、 S i： 0.80 w t % ) 、 C 8 ( A I： 3.30 w t % , Si : 1. OOw t % ) 、 D 8 ( A 1 : 2.30 w t %、 S i： 1. 0 w t % ) 、 E 8 (A 1 :】 .00 w t %、 S i： 2.35 w t % ) 、 F 8 ( A 1： 1.00 w t % , S i : 0.50wt %超） で囲まれる範囲內の Alおよび S i、 Mn 0. Iwt % ~ [ % A 1 + % S i ] (但し、 ％A1 : A1含有量 [wt %] , % S i : S i含有量 !: w t %〕） 、 残部 F e及び不可 避的不純物から なる高強度制振合金。
    [0013] (4) Si : 0.50wt %超であっ て、 且つ第 4 図に示す点 A 10 (Al :4.60wt % , S i : 0.50wt %超） 、 B 10 (Al： 4.6 Owt %、 S i： 0.70wt % ) 、 C io (Al： 3.20wt % , S i： 0.
    [0014] 90 w t % ) 、 D io (Al： 2.55wt % . S i： 1.15 w t % ) 、 E
    [0015] 10 ( A 1： 1.00 w t % , S i： 2.15w t % ) 、 F i 0 ( A 1： 1.00 wt %、 Si :0.50wt %超） で囲まれる範囲内の Alおよ び S i、 Mn ： 0. lwt %〜 〔 0/oAl + %S i〕 （但し、 ％A1 : A 1含有量！: w t %〕、 ％ S i : S i含有量〔w t %〕） 、 残部 F e 及び不可避的不純物か ら なる高強度制振合金。
    [0016] (5) S i ： 0.50wt %超であっ て、 且つ第 5 図に示す点 A 12 (Al： . OOwt % , S i : 0.50wt %超） 、 B 12 (Al： 4.0 Owt %、 S i： 0.70 ¥ t % ) 、 C i 2 (Al： 2.40 t % , S i： 0. 95 t % ) 、 D i 2 (Al： 1. OOwt % , S i： 1.90 w t % ) 、 E i 2 ( Al： 1. OOwt % . S i： 1.30 w t % ) 、 F 12 ( Al： 2.05w t %'、 S i : 0.50 w t %超） で囲まれる範囲内の A 1および S i、 Mn ： 0. lw t %〜 〔％ A 1 + % S i〕 （但し、 ％ A 1 : A 1含有量！： w t %〕、 ％ S i : S i含有量 O t %〕） 、 残部 F e 及び不可避的不純物か ら なる高強度制振合金。 図面の簡単な説明
    [0017] 第 1 図から第 5 図ま では、 本発明の規定する A1およ び Siの範囲を示す図面であ る。
    [0018] 第 6 図は、 Fe- Al-Si合金系の内部摩擦値を等高線表示 した図面である。 発明の詳細な説明
    [0019] 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 る磁気一機械的 ヒ ステ リ シ ス を振動ェ ネ ルギー吸収に利用する も の でぁ リ 、 これは磁気特性と 密接な関連を持っ ている。 一方、 Fe-A卜 Si三元合金は、 山本：電気学会論文集， vo l .5 (1944)， 175.等に報告 され ている よ う に、 透磁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_ 1 ) 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 Aし S iを所定の範囲で複合添加す る こ と に よ リ 、 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。
    [0020] 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 J I S 規格の最 低グ レー ドの強度は最低限確保する必要がぁ リ 、 こ の た め、 本発明では A】含有量を 1 w t %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 lw t %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。
    [0021] 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 Aし Siの範囲において も、 S iが 0.5w t %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、 S i添加量は 0.5w t %超 と規定する。
    [0022] 以上の結果か ら、 本発明では制振特性 （内部摩擦値） と して Q _1 >4 X 10 3を得る場合には A1 · S iを第 1 図の 範囲に、 Q— 1 〉 6 Χ 1(Γ3を得る場合には Al ' Siを第 2 図 の範囲に、 （^ ^ズ ^- 3を得る場合には Al ' Siを第 3 図の範囲に、 Q _1 > 1.0 X 10_ 2を得る場合には Al ' Siを 第 4 図の範囲に、 Q— i !.2 Χ 1ΙΓ2を得る場合には A】 - S iを第 5 図の範囲に、 それぞれ規定する。
    [0023] Mnは反強磁性元素でぁ リ 、 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. lw t %以上添加する。 しかし、 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量の影響を調べた も のであ リ 、 Mn量を A1量 と S i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. 1 w t %〜 〔％ A 1 + % S i〕 （但 し、 ％ A 1 ： A 1含有量〔w t %〕、 ％ S i ： S i含有量〔w t %〕） の 範囲 と する。
    [0024] 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。
    [0025] C は浸入型固溶元素でぁ リ 、 磁壁の易動度を滅少 させ、 制振特性を劣化 させる ため、 0.01 w t %以下 と する こ と が 望ま しい。
    [0026] N も C 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。
    [0027] O も C 、 N と 同様の理由 で制振性能を劣化 させる ため、 0.0】wt %以下 と する こ と が望ま しい。
    [0028] P は粒界に偏析 し、 加工性を劣化 させる ため、 0.01 w t %以下 と する こ と が望ま しい。
    [0029] S は熱間加工性を劣化 させる ため、 0.01 w t %以下 とす る こ と が望ま しい。
    [0030] 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 してぉ リ 、 振動、 騒音防止材料 と して有用な も のである。 実 施 例
    [0031] 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 ~ 30ppm， 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、 铸型にて鋼塊と し、 これを】 200〜 1250 °Cに加熱 後、 厚 さ 6 mmまで熱間圧延 した。 こ の素材から厚さ 0.8 腿 X 幅 10鹏 X長 さ 100扁の板を切 リ 出 し、 1050 °C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。
    [0032] 第 6 図は第 1 表に示 した値を も と に Fe- A卜 Si三元合金 の内部摩擦値を等高線表示 した も のである。 図中の各曲 線は内部摩擦値が等しい点を結んだも のであ リ 、 各曲線 に付 したマス の中の数字は、 内部摩擦値を X 1 0 _3の単 位で表示 した ものである。
    [0033] 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 リ 制振特性に及ぼ す Mn量の影響を調べた も のである。
    [0034] 化学組成 （w ） 内部摩擦 Q
    [0035] No . 一1 引張強さ
    [0036] A 1 S i M n (x 10"3)
    [0037] 1 1.23 0.01 1.19 8.61 40.4
    [0038] 2 3.30 0.01 1.05 9.54 46.9
    [0039] 3 4.69 0.01 1.10 8.42 52.2
    [0040] 4 7.51 0.01 1.37 6.30 63.4
    [0041] 5 1.23 0.20 1.14 8.71 42.7
    [0042] 6 1.23 0.52 1.05 11.2 o
    [0043] 45
    [0044] 7 2.40 0.52 】.29 14.2 51.2
    [0045] 8 3.29 0.51 1.23 17.9 54.0
    [0046] 9 4.88 0.52 1.16 9,09 59.2
    [0047] 10 1.23 0.98 1.09 11.7 45.6
    [0048] 11 3.32 1.12 1.32 6.84 55.6
    [0049] 12 4.90 1.14 1.13 5.98 60.5
    [0050] 13 6.93 1.06 1.20 4.00 66.7
    [0051] 14 1.22 1.52 1.18 14.2 58.3
    [0052] 15 1.25 2.43 1.20 7.55 68.9
    [0053] 16 2.26 2.50 1.11 3.95 72.4
    [0054] 17 4.65 2.53 1.35 4.11 84.4
    [0055] 18 1.24 3.55 1.27 2.81 82.6
    [0056]
    [0057] 産業上の利用可能性
    [0058] 強度が要求 さ れ、 且つ振動や騒音の発生を防止する必 要がある構造物や機械等の構成要素の素材合金 と して利 用でき る。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    (1) S i : 0.50wt %超であって、 且つ第 1 図に示す点 A4 (A1： 7.05 t % . S i： 0.95wt % ) 、 B 4 (Al : 6.5wt %、 S i： 1.10 w t % ) 、 C 4 ( A 1： 4.70 w t % , Si： 2.75wt % ) 、 D ( A 1： 2.25 w t % , S i： 2. 5 w t % ) 、 E 4 (Al： 1. OOwt %、 S i： 3.60wt % ) 、 F 4 ( A】： 1.0 Ow t %、 S i： 0.50 w t % 超） 、 G 4 ( A 1： 7.50 w t % , Si :0.50wt %超） で囲まれ る範囲内の A 1 ： S i、 Mn ： 0. lw t %〜 〔％ A 1 + % S i〕 ( 但し、 ％ A I : A 1含有量〔w t %〕、 ％ S i : S i含有量 !： w t %〕） 、 残部 Fe及ぴ不可避的不純物から なる高強度制振合金。
    (2) S i ： 0.50 w t %超であっ て、 且つ第 2 図に示す点 A 6 (Al： 7.45w t % , S i： 0.55 w t % ) 、 B 6 (Al： 3.30wt %
    S i： 1.50 t % ) 、 C 6 ( Al： 1. OOwt % . S i： 2.75 w t % ) 、 D 6 (A 1： 1. OOwt % . Si :0.50wt %超） 、 E 6 (Al： 7.50 t %、 S i : 0.50 w t %超） で囲まれる範囲内の A 1 · S i、 Mn : 0. 1 ff t %〜 〔％ A 1 + % S i〕 （但 し、 ％ A 1 : A 1含有量〔 w t %〕、 ％ S i : S i含有量！： w t %〕） 、 残部 F e及び不可避的 不純物か ら なる高強度制振合金。
    (3) S i ： 0.50 w t %超であっ て、 且つ第 3 図に示す点 A 8 (Al :5.35wt % . S i : 0.50wt %超〉 、 B 8 ( A 1： 5.35 w t % ,
    Si :0.80wt % ) 、 C s ( Al： 3.30w t % , S i： 1.00 t % ) 、 D 8 ( A 1： 2.30 w t % , S i： 1.40 w t % ) 、 E 8 (AI . OOwt %、 S i： 2.35 w t % ) 、 F 8 ( Al： 1. OOwt % , S i： 0.50 w t % 超） で囲まれる範囲内の 1 ' 5 ^111 : 0. 1*1 %〜 〔％A 1 + % S i ] (但 し、 ％ A 1 : A I含有量〔 w t %〕、 % S i ： S i 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 : 0.50wt %超であっ て、 且つ第 4 図に示す点 Α ιο (AI：4.60wt % , S i : 0.50wt %超） 、 B 10 (Al :4.60wt
    %、 S i :0.70wt % ) 、 C i o ( A 1： 3.20 w t % , S i： 0.90wt % ) 、 D io (Al： 2.55wt % , S i： 1. 15 w t % ) 、 E i 0 ( A 1 : 1.00 w t % , S i： 2.15wt % ) 、 F 10 ( A 1： 1.00 t % , S i： 0. 50wt %超） で囲まれる範囲内の Al · S i、 Mn ： 0. 1 w t % 〜 〔％A1 + % S门 （但 し、 ％A1 : Al含有量〔vrt %〕、 % 31 : 5;含有量（ 〖％〕） 、 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 図に示す点 A 12 (Al： . OOwt % , S i : 0.50wt %超） 、 Β ι2 ( Al： . OOwt
    %、 Si：0.70wt % ) 、 C i a ( A 1： 2.40 w t % , Si :0.95 % ) 、 D 12 ( Al： 1. OOwt % , S i： 1.90 w t % ) 、 E 12 ( Al： 1.00 w t %、 S i： 1.30 t % ) 、 F χ 2 ( A 1： 2.05 w t % , S i： 0. 50 w t %超） で囲まれる範囲内の A 1 · S i、 Mn ： 0. 1 w t % 〜 〔％Al + % Si〕 （但 し、 ％A1 : Al含有量 !： wt %〕、 % 51 : 3 ;含有量 ( 1 %〕） 、 残部 Fe及ぴ不可避的不純物か ら なる高強度制振合金。
    (6) C: 0.01wt %以下、 N: 0.01wt %以下、 O: 0.01wt %以下、 P： 0.01 w t %以下、 S： 0.01 w t %以下である請求の範囲（ 1 ) , (2)，（3) , )または（5)に記載の高強度制振合金。
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    引用文献:
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    法律状态:
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    1992-03-25| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1991913672 Country of ref document: EP |
    1992-04-03| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 921466 Country of ref document: FI |
    1992-07-22| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1991913672 Country of ref document: EP |
    1997-04-02| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1991913672 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP2207105A|JP2536256B2|1990-08-04|1990-08-04|高強度制振合金|
    JP2/207105||1990-08-04||EP91913672A| EP0495121B1|1990-08-04|1991-08-02|High strength damping alloy|
    US07/847,057| US5330706A|1990-08-04|1991-08-02|Vibration-damping alloy of high strength|
    DE1991625473| DE69125473T2|1990-08-04|1991-08-02|Hochfeste legierung mit hoher dämpfung|
    NO92921267A| NO921267L|1990-08-04|1992-04-01|Vibrasjonsdempende legering med hoey styrke|
    FI921466A| FI921466A|1990-08-04|1992-04-03|En vibration daempande legering med stor haollfasthet.|
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