BR112017021490B1 - Liga de alumínio, produto que compreende a liga de alumínio e método para produzir um produto de metal - Google Patents

Abstract

LIGA DE ALUMÍNIO, PARTE DE CORPO DE VEÍCULO A MOTOR, ALOJAMENTO DE DISPOSITIVO ELETRÔNICO, PARTE DE CORPO AEROESPACIAL, PRODUTO QUE COMPREENDE A LIGA DE ALUMÍNIO, MÉTODO PARA PRODUZIR UM PRODUTO DE METAL, E, LÂMINA DE ALUMÍNIO. Trata-se de ligas de alumínio inovadoras da série 7xxx. As ligas exibem alta resistibilidade. As ligas podem ser usadas em uma variedade de aplicações, incluindo aplicações automotivas, de transporte, eletrônicas, aeroespaciais e industriais. No presente documento, também são descritos métodos para produzir e processar as ligas. No presente documento, são descritos adicionalmente métodos para produzir uma lâmina de metal, que inclui fundir uma liga de alumínio, conforme descrito no presente documento, para formar um lingote, homogeneizar o lingote, laminar a quente o lingote para produzir uma fita quente e laminar a frio a fita quente a uma lâmina de metal de calibre final.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[001] O presente pedido reivindica prioridade e benefício de depósito do pedido de patente provisório Número de Série U.S. 62/248.796, depositado em 30 de outubro 2015, e do Pedido de Patente Provisório Número de Série U.S. 62/326.858, depositado em 25 de abril de 2016, ambos os quais estão incorporados no presente documento a título de referência em suas totalidades.

CAMPO

[002] No presente documento, composições inovadoras de liga de alumínio e métodos para produzir e processar as mesmas são fornecidos. As ligas descritas no presente documento exibem alta resistibilidade e podem ser usadas em aplicações automotivas, de transporte, eletrônicas e industriais.

ANTECEDENTES

[003] As ligas de alumínio de alta resistibilidade são desejáveis para uso em aplicações estruturais automotivas. As ligas de alumínio sob a indicação de série 6xxx, por exemplo, são usadas primariamente para aplicações estruturais automotivas. No entanto, as ligas da série 6xxx atuais não têm capacidade para satisfazer as demandas de alta resistibilidade dos fabricantes de equipamentos originais (OEMs). Por exemplo, as ligas do tipo AA6111 e AA6013 alcançam um limite de elasticidade de apenas 300 a 350 MPa na têmpera T6. A fim de alcançar a alta resistibilidade desejada em aplicações estruturais automotivas, vários graus de aço são usados, tais como aço de boro. No entanto, tais lâminas de grau de aço são indevidamente pesadas e inapropriadas para uso em projetos automotivos modernos que exigem materiais leves.

[004] De modo específico, a legislação governamental impôs exigências de quilometragem específica para veículos e também diminuiu as emissões permissíveis de canos de descarga de veículos. Desse modo, são necessários materiais menos densos para que modelos automotivos satisfaçam essas restrições. A liga de alumínio, que é menos densa que o aço por um fator de 2,8, é usada cada vez mais na fabricação de automóveis devido fato de que oferece redução de peso de veículo substancial. No entanto, a fim de alcançar a redução de peso suficiente, e ser uma substituição eficaz para aço (e para outras partes de resistibilidade inferior), o material precisa exibir um limite de elasticidade de 500 MPa ou mais para um calibre de lâmina de cerca de 2 mm.

[005] A meta de um limite de elasticidade de 500 MPa para uma lâmina de liga de alumínio de 2 mm é um desafio significativo, até mesmo no contexto de ligas de alumínio aeroespaciais que são conhecidas pelas resistibilidades muito superiores das mesmas. Isso se deve parcialmente à relação entre a espessura de partes e a resistibilidade alcançável. As placas são geralmente maiores que 10 mm de espessura. Tipicamente, à medida que a espessura das seções de placa diminui, a resistibilidade aumenta correspondentemente devido ao arrefecimento brusco mais rápido da seção da temperatura de tratamento térmico de solubilização. Isso ajuda a reter uma supersaturação superior de elementos de formação de liga, o que contribui para a resistibilidade.

[006] No entanto, abaixo de uma espessura de aproximadamente 100 a 150 mm, a microestrutura da placa muda de uma estrutura geralmente não recristalizada para uma estrutura recristalizada. Nesse momento, a resistibilidade começa a diminuir. À medida que a redução continua no calibre de lâmina, a redução de resistibilidade continua não diminuída, o que produz lâminas finas com resistibilidade tipicamente muito inferior às placas da mesma liga. No calibre de 2 mm desejado, a lâmina é recristalizada de maneira completamente virtual, e pode oferecer apenas uma fração da capacidade de resistibilidade do mesmo como um calibre de placa com uma estrutura não recristalizada.

[007] Um limite-alvo de elasticidade de 500 MPa ou superior é um desafio, até mesmo no calibre de placa. Desse modo, alcançar tal alvo é ainda mais difícil de obter para um calibre de lâmina de 2 mm, conforme desejado pelos OEMs automotivos. Portanto, novas ligas leves que podem satisfazer as demandas de alta resistibilidade de OEMs são necessárias.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[008] As modalidades abrangidas da invenção são definidas pelas reivindicações, não por este sumário. Este sumário é uma visão geral de alto nível de vários aspectos da invenção e introduz alguns dos conceitos que são descritos detalhadamente na seção Descrição Detalhada acima. Este sumário não está destinado a identificar recursos-chave ou essenciais da matéria reivindicada tampouco está destinado a ser usado isoladamente para determinar o escopo da matéria reivindicada. A matéria deve ser entendida a título de referência às porções apropriadas de todo o relatório descritivo, quaisquer ou todos os desenhos e cada reivindicações.

[009] No presente documento, são fornecidas ligas de alumínio da série 7xxx inovadoras. As ligas exibem alta resistibilidade e podem ser usadas em uma variedade de aplicações, incluindo aplicações automotivas, de transporte, eletrônicas e industriais. As ligas de alumínio descritas no presente documento compreendem 4 a 15% em peso de Zn, 0,1 a 3,5% em peso de Cu, 1,0 a 4,0% em peso de Mg, 0,05 a 0,50% em peso de Fe, 0,05 a 0,30% em peso de Si, 0,05 a 0,25% em peso de Zr, até 0,25% em peso de Mn, até 0,20% em peso de Cr, até 0,15% em peso de Ti e até 0,15% em peso das impurezas, em que o restante é Al. Ao longo do presente pedido, todos os elementos são descritos em porcentagem em peso (% em peso) com base no peso total da liga. Em alguns casos, a liga de alumínio compreende cerca de 5,6 a 9,3% em peso de Zn, 0,2 a 2,6% em peso de Cu, 1,4 a 2,8% em peso de Mg, 0,1 a 0,35% em peso de Fe, 0,05 a 0,2% em peso de Si, 0,05 a 0,15% em peso de Zr, 0,01 a 0,05% em peso de Mn, 0,01 a 0,05% em peso de Cr, 0,001 a 0,05% em peso de Ti e até 0,15% em peso de impurezas, em que o restante é Al. Em alguns casos, a liga de alumínio compreende cerca de 5,8 a 9,2% em peso de Zn, 0,3 a 2,5% em peso de Cu, 1,6 a 2,6% em peso de Mg, 0,1 a 0,25% em peso de Fe, 0,07 a 0,15% em peso de Si, 0,09 a 0,15% em peso de Zr, 0,02 a 0,05% em peso de Mn, 0,03 a 0,05% em peso de Cr, 0,003 a 0,035% em peso de Ti e até 0,15% em peso de impurezas, em que o restante é Al. Em alguns casos, a liga de alumínio compreende cerca de 8,9 a 9,2% em peso de Zn, 0,2 a 2,1% em peso de Cu, 2,2 a 2,4% em peso de Mg, 0,18 a 0,23% em peso de Fe, 0,09 a 0,12% em peso de Si, 0,05 a 0,15% em peso de Zr, 0,04 a 0,09% em peso de Mn, 0,03 a 0,09% em peso de Cr, 0,01 a 0,02% em peso de Ti e até 0,15% em peso de impurezas, em que o restante é Al. Em alguns casos, a liga de alumínio compreende cerca de 9% em peso de Zn, 0,3% em peso de Cu, 2,3% em peso de Mg, 0,2% em peso de Fe, 0,1% em peso de Si, 0,1% em peso de Zr, 0,05% em peso de Mn, 0,04% em peso de Cr, 0,02% em peso de Ti e até 0,15% em peso de impurezas, em que o restante é Al. Em alguns casos, a liga de alumínio compreende cerca de 9,2% em peso de Zn, 1,2% em peso de Cu, 2,3% em peso de Mg, 0,23% em peso de Fe, 0,1% em peso de Si, 0,11% em peso de Zr, 0,04% em peso de Mn, 0,04% em peso de Cr, 0,01% em peso de Ti e até 0,15 % em peso de impurezas, em que o restante é Al. Em alguns casos, a liga de alumínio compreende cerca de 9,2% em peso de Zn, 2,4% em peso de Cu, 1,9% em peso de Mg, 0,19% em peso de Fe, 0,08% em peso de Si, 0,1% em peso de Zr, 0,02% em peso de Mn, 0,03% em peso de Cr, 0,03% em peso de Ti e até 0,15% em peso de impurezas, em que o restante é Al. Em alguns exemplos, as ligas de alumínio podem incluir até 0,20% de um ou mais dentre Mo, Nb, Be, B, Co, Sn, Sr, V, In, Hf, Ag, Sc e Ni. Em alguns exemplos, as ligas de alumínio podem incluir até 0,10% de um elemento de terras raras selecionado a partir do grupo que consiste em Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb e Lu.

[0010] No presente documento, também são fornecidos produtos que compreendem as ligas de alumínio, conforme descrito no presente documento. Os produtos podem incluir uma lâmina, uma placa, uma extrusão, uma fusão ou um forjamento. Em alguns exemplos, o produto pode ter uma profundidade máxima de pite menor que cerca de 40 mícrons. Em alguns exemplos, o produto pode ter uma profundidade média de pite menor que cerca de 20 mícrons. Em alguns casos, o produto pode ter um limite de elasticidade menor que cerca de 550 MPa. Em alguns casos, o produto pode ter um limite de elasticidade menor que cerca de 600 MPa. Em alguns exemplos, o produto que compreende a liga de alumínio pode incluir uma liga de alumínio que tem mais que cerca de 0,30% em peso de Cu (por exemplo, mais que cerca de 0,80% em peso de Cu ou mais que cerca de 1,1% em peso de Cu), e o produto tem um limite de elasticidade maior que cerca de 600 MPa.

[0011] Em alguns exemplos, os produtos podem incluir partes de corpo de automóvel e/ou de transporte, incluindo partes de corpo de veículo a motor (por exemplo, para-choques, vigas laterais, vigas de teto, vigas transversais, reforços de coluna, painéis internos, painéis externos, painéis laterais, painéis internos de capô, externos de capô e de tampa de porta-malas). Os produtos também podem incluir produtos eletrônicos, tais como alojamento de dispositivo eletrônico. Os produtos podem incluir também partes de corpo aeroespacial, incluindo uma parte estrutural (por exemplo, uma asa, uma fuselagem, um ailerão, um leme direcional, um elevador, uma carenagem ou um suporte) ou uma parte não estrutural (por exemplo, um trilho de assento, uma armação de assento, um painel ou uma dobradiça).

[0012] No presente documento, são fornecidos adicionalmente métodos para produzir um produto de metal. Os métodos para produzir os produtos de metal incluem, porém, sem limitação, as etapas de fundir uma liga de alumínio conforme descrito no presente documento para formar um lingote ou uma chapa, homogeneizar o lingote ou a chapa, laminar a quente o lingote ou a chapa para produzir uma fita quente de calibre intermediário e laminar a frio a fita quente a um produto de metal de calibre final. De modo opcional, o produto de metal é uma lâmina. Nesses casos, os métodos podem incluir adicionalmente uma etapa de submeter a lâmina a um tratamento térmico de solubilização a uma temperatura de cerca de 430 °C a cerca de 600 °C (por exemplo, de cerca de 430 °C a cerca de 500 °C, de cerca de 440 °C a cerca de 490 °C, de cerca de 450 °C a cerca de 480 °C ou de cerca de 460 °C a cerca de 475 °C). Os métodos também podem incluir resfriar a lâmina a uma temperatura de cerca de 25 °C a cerca de 120 °C. Em alguns casos, a taxa de resfriamento durante a etapa de resfriamento pode ser opcionalmente de cerca de 200 °C por segundo a cerca de 600 °C por segundo. Em outros casos, a taxa de resfriamento durante a etapa de resfriamento é de cerca de 2.000 °C por segundo a cerca de 3.000 °C por segundo. Os métodos descritos no presente documento podem compreender submeter a lâmina a um processo de envelhecimento. Em alguns casos, o processo de envelhecimento pode incluir aquecer a lâmina a uma temperatura de cerca de 100 °C a cerca de 170 °C, manter a lâmina a uma temperatura de cerca de 100 °C a cerca de 140 °C por um período de tempo e resfriar a lâmina à temperatura ambiente. Em outros casos, o processo de envelhecimento pode incluir aquecer a lâmina a uma temperatura de cerca de 100 °C a cerca de 140 °C; manter a lâmina a uma temperatura de cerca de 100 °C a cerca de 140 °C por um período de tempo; aquecer a lâmina a uma temperatura maior que cerca de 140 °C; manter a lâmina a uma temperatura maior que cerca de 140 °C (por exemplo, entre cerca de 140 °C e 170 °C) por um período de tempo; e resfriar a lâmina à temperatura ambiente. Em alguns casos, a lâmina pode ser submetida a tratamento por calor de secagem térmica de tinta, por exemplo, aquecer a lâmina a uma temperatura maior que cerca de 140 °C (por exemplo, 150 °C, 160 °C, 170 °C, 180 °C, 190 °C, 200 °C ou superior) e manter a lâmina na temperatura maior que cerca de 140 °C (por exemplo, entre cerca de 150 °C, 160 °C, 170 °C, 180 °C, 190 °C, 200 °C ou superior) por um período de tempo (por exemplo, 10 minutos, 20 minutos, 30 minutos, 40 minutos, 50 minutos, 60 minutos, 70 minutos, 80 minutos, 90 minutos, 100 minutos, 110 minutos ou 120 minutos).

[0013] Alternativamente, os pedaços de lâmina de têmpera F laminados a frio podem ser aquecidos a uma temperatura de tratamento térmico de solubilização seguida por formação a quente em partes com o uso de matrizes frias. As matrizes frias podem fornecer taxas de arrefecimento brusco rápido necessárias para manter os elementos de formação de liga na solução para resposta de envelhecimento artificial subsequente. Em seguida à estampagem a quente e ao arrefecimento brusco em matriz, as partes formadas podem ser envelhecidas artificialmente, conforme descrito acima.

[0014] No presente documento, também são fornecidas lâminas de alumínio que compreendem uma liga de série 7xxx preparada de acordo com os métodos descritos no presente documento. A lâmina pode estar opcionalmente na têmpera T1 a T9. Em alguns casos, a lâmina pode estar na têmpera T6. Em alguns casos, a lâmina pode estar na têmpera T7. Em alguns casos, a lâmina tem um limite de elasticidade maior que cerca de 500 MPa. Em alguns casos, as lâminas de alumínio podem compreender dispersoides de Al3Zr. Em alguns casos, os dispersoides de Al3Zr podem ter um diâmetro de cerca de 5 nm a cerca de 50 nm (por exemplo, de cerca de 5 nm a cerca de 20 nm, de cerca de 8 nm a cerca de 20 nm ou de cerca de 5 nm a cerca de 10 nm). Em alguns casos, os dispersoides de Al3Zr podem ter um diâmetro menor que cerca de 20 nm (por exemplo, menor que cerca de 15 nm, menor que cerca de 10 nm ou menor que cerca de 8 nm). No presente documento, são fornecidas placas de alumínio, extrusões, fusões e forjamentos que compreendem uma liga de série 7xxx, conforme descrito no presente documento.

[0015] Outros objetos e vantagens da invenção ficarão evidentes a partir da descrição detalhada a seguir de exemplos não limitante da invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0016] A Figura 1 é um gráfico que mostra os limites de elasticidade de uma liga comparativa e de ligas exemplificativas descritas no presente documento após o tratamento térmico de solubilização e envelhecimento sob condições diferentes.

[0017] A Figura 2 é um gráfico que mostra as últimas resistências à tensão de uma liga comparativa e ligas exemplificativas descritas no presente documento após o tratamento térmico de solubilização e envelhecimento sob condições diferentes.

[0018] A Figura 3 contém imagens de pepitas de solda por pontos de resistência formadas em uma lâmina de liga 7075 (painéis esquerdo, superior e inferior), uma lâmina de liga V6 (painéis intermediários, superior e inferior) e uma lâmina de liga V12 (painéis direito, superior e inferior).

[0019] A Figura 4 contém imagens de cortes transversais de lâminas preparadas a partir da liga 7075 (Amostra 1 e 2), da liga V6 e da liga V12 após ser imersa em uma solução que contém 57 g/l de NaCl e 10 ml de H2O2 por 24 horas.

[0020] A Figura 5 é um gráfico das profundidades média e máxima de pite em lâminas preparadas a partir da liga 7075 (Amostra 1 e 2), da liga V6 e da liga V12 após serem imersas em uma solução que contém 57 g/l de NaCl e 10 ml de H2O2 por 24 horas.

[0021] A Figura 6 é um gráfico que mostra o limite de elasticidade e o alongamento total das ligas K303, K304, K305, K306, K307, K308, K309 e K311 na têmpera T4 obtidas retendo-se as lâminas à temperatura ambiente por 10 dias após arrefecimento brusco por água da temperatura de tratamento térmico de solubilização.

[0022] A Figura 7 é um gráfico que mostra o limite de elasticidade das ligas K303, K304, K305, K306, K307, K308, K309 e K311 na têmpera T4 (obtido retendo-se as lâminas à temperatura ambiente por 10 dias após o arrefecimento brusco por água da temperatura de tratamento térmico de solubilização) nos ângulos 0°, 45° e 90° em relação à direção de laminação.

[0023] A Figura 8 é um gráfico que mostra o alongamento total das ligas K303, K304, K305, K306, K307, K308, K309 e K311 na têmpera T4 (obtido retendo-se as lâminas à temperatura ambiente por 10 dias após o arrefecimento brusco por água da temperatura de tratamento térmico de solubilização) nos ângulos 0°, 45° e 90° em relação à direção de laminação.

[0024] A Figura 9 é um gráfico que mostra os valores r das ligas K303, K304, K305, K306, K307, K308, K309 e K311 na têmpera T4 (obtidos retendo-se as lâminas à temperatura ambiente por 10 dias após o arrefecimento brusco por água da temperatura de tratamento térmico de solubilização) nos ângulos 0°, 45° e 90° em relação à direção de laminação.

[0025] A Figura 10 é um gráfico que mostra o limite de elasticidade e o alongamento total das ligas K303, K304, K305, K306, K307, K308, K309, K310, K311, K312, K313 e K314 (todas resfriadas por ar da temperatura de tratamento térmico de solubilização) na têmpera T4. Os valores representam os valores médios das três direções de teste (ângulos 0°, 45° e 90 ° em relação à direção de laminação).

[0026] A Figura 11 é um gráfico que mostra os valores r das ligas K303, K304, K305, K306, K307, K308, K309, K310, K311, K312, K313 e K314 na têmpera T4 nos ângulos 0°, 45° e 90° em relação à direção de laminação. A têmpera T4 foi alcançada retendo-se a lâmina à temperatura ambiente por sete dias e, em seguida, aquecendo-se a 70 °C por quatro dias após resfriamento por ar da temperatura de tratamento térmico de solubilização.

[0027] A Figura 12 é um gráfico que mostra o ângulo de dobramento das ligas K303, K304, K305, K306, K307, K308, K309, K310, K311, K312, K313 e K314 (todas resfriadas por ar da temperatura de tratamento térmico de solubilização) nos ângulos 0°, 45° e 90° em relação à direção de laminação.

[0028] A Figura 13 é um gráfico que mostra o limite de elasticidade e o alongamento total das ligas K303, K304, K305, K306, K307, K308, K309, K310, K311, K312, K313 e K314 (todas resfriadas por ar da temperatura de tratamento térmico de solubilização) na têmpera T6. As medições foram obtidas na direção de teste transversal.

[0029] A Figura 14 é um gráfico que mostra o limite de elasticidade para as ligas K303, K304, K305, K306, K307, K308, K309, K310, K311, K312, K313 e K314 (todas resfriadas por ar da temperatura de tratamento térmico de solubilização) na têmpera T6 obtida sobre três condições separadas. As medições foram obtidas na direção de teste transversal. A barra de histograma esquerda em cada definição representa a têmpera T6 obtida aquecendo-se a 95 °C e embebendo- se por oito horas, em seguida, aquecendo-se a 145 °C e embebendo- se por 6 horas. A barra de histograma intermediária em cada definição representa a têmpera T6 obtida retendo-se a lâminas tratadas por calor de solução por 1 dia à temperatura ambiente e, em seguida, aquecendo-se adicionalmente a lâmina a 120 °C e embebendo-se por 24 horas. A barra de histograma direita em cada definição representa a têmpera T6 obtida retendo-se as lâminas tratadas por calor de solução por 1 dia à temperatura ambiente, aquecendo-se a lâmina a 120 °C e embebendo-se a lâmina por 1 hora e, aquecendo-se adicionalmente a lâmina a 180 °C e embebendo-se por 30 minutos para representar secagem térmica de tinta.

[0030] A Figura 15A é um micrográfico de luz polarizada que mostra a microestrutura recristalizada de uma liga de alumínio que compreende um primeiro teor de zircônio (Zr).

[0031] A Figura 15B é um micrográfico de luz polarizada que mostra a microestrutura não recristalizada de uma liga de alumínio que compreende um segundo teor de Zr.

[0032] A Figura 15C é um micrográfico de luz polarizada que mostra a microestrutura não recristalizada de uma liga de alumínio que compreende um terceiro teor de Zr.

[0033] A Figura 16A é um micrográfico de luz polarizada que mostra a microestrutura recristalizada de uma liga de alumínio após o processamento.

[0034] A Figura 16B é um micrográfico de luz polarizada que mostra a microestrutura não recristalizada de uma liga de alumínio após o processamento.

[0035] A Figura 17A é uma imagem de SEM de uma liga de alumínio que se recristalizou após o processamento que mostra dispersoides de Al3Zr.

[0036] A Figura 17B é uma imagem de SEM de uma liga de alumínio que se recristalizou após o processamento que mostra dispersoides de Al3Zr.

[0037] A Figura 18A é um gráfico que mostra as curvas de estresse-deformação de liga comparativa AA7075.

[0038] A Figura 18B é um gráfico que mostra as curvas de estresse-deformação da liga V6 exemplificativas testadas em temperaturas diferentes.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0039] No presente documento, são descritas ligas de alumínio inovadoras da série 7xxx. As ligas exibem alta resistibilidade em diversas têmperas, particularmente, na têmpera T6. De modo surpreendente, as ligas, conforme descrito no presente documento, que têm um baixo teor de cobre (Cu) (por exemplo, menor que 0,5% em peso) resultaram em valores altos de limite de elasticidade e de última resistência à tensão e foram comparáveis às resistibilidades de ligas que contêm quantidades superiores de Cu ou até mesmo suprimiram as mesmas. Isso se opõe às ligas 7xxx de alta resistibilidade usadas em aplicações aeroespaciais, em que os ganhos de resistibilidade adicionais foram alcançados através da inclusão de Cu. Além disso, as ligas descritas em alguns casos no presente documento permitem o uso de metal reciclado, o que resulta em vantagens de economia de custo. De maneira inesperada, algumas ligas descritas no presente documento exibem uma estrutura de grão não recristalizada, apesar de uma redução de calibre de 75% por meio de laminação a frio. A estrutura de grão não recristalizada contribui para a resistibilidade das ligas.

DEFINIÇÕES E DESCRIÇÕES:

[0040] Os termos “invenção”, “a invenção”, “esta invenção” e “a presente invenção” usados no presente documento estão destinados a se referirem amplamente a toda a matéria deste pedido de patente e das reivindicações abaixo. As declarações que contêm esses termos devem ser entendidas de modo a não limitarem a matéria descrita no presente documento ou de modo a não limitarem o significado ou escopo das reivindicações de patente abaixo.

[0041] Nesta descrição, a referência é feita às ligas identificadas por números AA e outras indicações relacionadas, tais como “série” ou “7xxx”. Para um entendimento do sistema de indicação numérica usado mais comumente a fim de nomear a de identificar alumínio e ligas do mesmo, consultar “International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys" ou “Registration Record of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical Compositions Limits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot”, ambos publicados pela The Aluminuim Association.

[0042] Conforme usado no presente documento, o significado de “um”, “uma”, “o” e “a” inclui referências singular e plural a menos que o contexto dite claramente de outro modo.

[0043] Nos exemplos a seguir, as ligas de alumínio são descritas em termos de sua composição elementar em porcentagem em peso (% em peso). Em cada liga, o restante é alumínio, com uma % em peso máximo de 0,15% para a soma de todas as impurezas.

[0044] A menos especificado de outro modo no presente documento, a temperatura ambiente se refere a uma temperatura entre cerca de 20 °C a cerca de 25 °C, incluindo 20 °C, 21 °C, 22 °C, 23 °C, 24 °C ou 25 °C. COMPOSIÇÃO DE LIGA

[0045] As ligas descritas no presente documento são ligas de alumínio inovadoras da série 7xxx. As ligas exibem valores resistibilidade inesperadamente atos em calibres finos (por exemplo, 10 mm ou menos), independentemente da possibilidade de os calibres terem uma microestrutura normal recristalizada ou uma microestrutura não recristalizada. As propriedades das ligas são alcançadas devido às composições e aos métodos para produzir as ligas. Uma liga, conforme descrito no presente documento, pode ter a composição elementar a seguir, conforme fornecido na Tabela 1. TABELA 1

[0046] Em alguns exemplos, a liga pode ter a composição elementar a seguir, conforme fornecido na Tabela 2.

[0047] Em alguns exemplos, a liga pode ter a composição elementar a seguir, conforme fornecido na Tabela 3.

[0048] Em alguns exemplos, as ligas descritas no presente documento incluem zinco (Zn) em uma quantidade de 4% a 15% (por exemplo, de 5,4% a 9,5%, de 5,6% a 9,3%, de 5,8% a 9,2% ou de 4,0% a 5,0%) com base no peso total da liga. Por exemplo, a liga pode incluir 4,0%, 4,1%, 4,2%, 4,3%, 4,4%, 4,5%, 4,6%, 4,7%, 4,8%, 4,9%, 5,0%, 5,1%, 5,2%, 5,3%, 5,4%, 5,5%, 5,6%, 5,7%, 5,8%, 5,9%, 6,0%, 6,1%, 6,2%, 6,3%, 6,4%, 6,5%, 6,6%, 6,7%, 6,8%, 6,9%, 7,0%, 7,1%, 7,2%, 7,3%, 7,4%, 7,5%, 7,6%, 7,7%, 7,8%, 7,9%, 8,0%, 8,1%, 8,2%, 8,3%, 8,4%, 8,5%, 8,6%, 8,7%, 8,8%, 8,9%, 9,0%, 9,1%, 9,2%, 9,3%, 9,4%, 9,5%, 9,6%, 9,7%, 9,8%, 9,9%, 10,0%, 10,1%, 10,2%, 10,3%, 10,4%, 10,5%, 10,6%, 10,7%, 10,8%, 10,9%, 11,0%, 11,1%, 11,2%, 11,3%, 11,4%, 11,5%, 11,6%, 11,7%, 11,8%, 11,9%, 12,0%, 12,1%, 12,2%, 12,3%, 12,4%, 12,5%, 12,6%, 12,7%, 12,8%, 12,9%, 13,0%, 13,1%, 13,2%, 13,3%, 13,4%, 13,5%, 13,6%, 13,7%, 13,8%, 13,9%, 14,0%, 14,1%, 14,2%, 14,3%, 14,4%, 14,5%, 14,6%, 14,7%, 14,8%, 14,9% ou 15,0% de Zn. Tudo expresso em % em peso.

[0049] Em alguns exemplos, as ligas descritas incluem cobre (Cu) em uma quantidade de 0,1 % a 3,5 % (por exemplo, de 0,2 % a 2,6 %, de 0,3 % a 2,5 % ou de 0,15 % a 0,6 %) com base no peso total da liga. Por exemplo, a liga pode incluir 0,1%, 0,11%, 0,12%, 0,13%, 0,14%, 0,15%, 0,16%, 0,17%, 0,18%, 0,19%, 0,2%, 0,21%, 0,22%, 0,23%, 0,24%, 0,25%, 0,26%, 0,27%, 0,28%, 0,29%, 0,3%, 0,35%, 0,4%, 0,45%, 0,5%, 0,55%, 0,6%, 0,65%, 0,7%, 0,75%, 0,8%, 0,85%, 0,9%, 0,95%, 1,0%, 1,1%, 1,2%, 1,3%, 1,4%, 1,5%, 1,6%, 1,7%, 1,8%, 1,9%, 2,0%, 2,1%, 2,2%, 2,3%, 2,4%, 2,5%, 2,6%, 2,7%, 2,8%, 2,9%, 3,0%, 3,1%, 3,2%, 3,3%, 3,4% ou 3,5% de Cu. Tudo expresso em % em peso.

[0050] Em alguns exemplos, as ligas descritas no presente documento incluem magnésio (Mg) em uma quantidade de 1,0% a 4,0% (por exemplo, de 1,0% a 3,0%, de 1,4% a 2,8% ou de 1,6% a 2,6%). Em alguns casos, a liga pode incluir 1,0%, 1,1%, 1,2%, 1,3%, 1,4%, 1,5%, 1,6%, 1,7%, 1,8%, 1,9%, 2,0%, 2,1%, 2,2%, 2,3%, 2,4%, 2,5%, 2,6%, 2,7%, 2,8%, 2,9%, 3,0%, 3,1%, 3,2%, 3,3%, 3,4%, 3,5%, 3,6%, 3,7%, 3,8%, 3,9% ou 4,0% de Mg. Tudo expresso em % em peso.

[0051] De modo opcional, o teor combinado de Zn, Cu e Mg pode estar em uma faixa de 5% a 14% (por exemplo, de 5,5% a 13,5%, de 6% a 13%, de 6,5% a 12,5% ou 7% a 12%). Por exemplo, o teor combinado de Zn, Cu e Mg pode ser 5%, 5,5%, 6%, 6,5%, 7%, 7,5%, 8%, 8,5%, 9%, 9,5%, 10%, 10,5%, 11%, 11,5%, 12%, 12,5%, 13%, 13,5% ou 14%. Tudo expresso em % em peso.

[0052] Em alguns exemplos, as ligas descritas no presente documento também incluem ferro (Fe) em uma quantidade de 0,05% a 0,50% (por exemplo, de 0,10% a 0,35% ou de 0,10% a 0,25%) com base no peso total da liga. Por exemplo, a liga pode incluir 0,05%, 0,06%, 0,07%, 0,08%, 0,09%, 0,10%, 0,11%, 0,12%, 0,13%, 0,14%, 0,15%, 0,16%, 0,17%, 0,18%, 0,19%, 0,20%, 0,21%, 0,22%, 0,23%, 0,24%, 0,25%, 0,26%, 0,27%, 0,28%, 0,29%, 0,30%, 0,31%, 0,32%, 0,33%, 0,34%, 0,35%, 0,36%, 0,37%, 0,38%, 0,39%, 0,40%, 0,41%, 0,42%, 0,43%, 0,44%, 0,45%, 0,46%, 0,47%, 0,48%, 0,49% ou 0,50% de Fe. Tudo expresso em % em peso.

[0053] Em alguns exemplos, as ligas descritas no presente documento incluem silício (Si) em uma quantidade de 0,05% a 0,30% (por exemplo, de 0,05% a 0,25% ou de 0,07% a 0,15%) com base no peso total da liga. Por exemplo, a liga pode incluir 0,05%, 0,06%, 0,07%, 0,08%, 0,09%, 0,10%, 0,11%, 0,12%, 0,13%, 0,14%, 0,15%, 0,16%, 0,17%, 0,18%, 0,19%, 0,20%, 0,21%, 0,22%, 0,23%, 0,24%, 0,25%, 0,26%, 0,27%, 0,28%, 0,29% ou 0,30% de Si. Tudo expresso em % em peso.

[0054] Em alguns exemplos, as ligas descritas no presente documento incluem zircônio (Zr) em uma quantidade de 0,05% a 0,25% (por exemplo, de 0,05% a 0,20% ou de 0,09% a 0,15%) com base no peso total da liga. Por exemplo, a liga pode incluir 0,05%, 0,06%, 0,07%, 0,08%, 0,09%, 0,10%, 0,11%, 0,12%, 0,13%, 0,14%, 0,15%, 0,16%, 0,17%, 0,18%, 0,19%, 0,20%, 0,21%, 0,22%, 0,23%, 0,24% ou 0,25% de Zr. Em outros exemplos, as ligas podem incluir Zr em uma quantidade menor que 0,05% (por exemplo, 0,04%, 0,03%, 0,02% ou 0,01%) com base no peso total da liga. Tudo expresso em % em peso.

[0055] Em alguns exemplos, as ligas descritas no presente documento podem incluir manganês (Mn) em uma quantidade de até 0,25% (por exemplo, de 0,01% a 0,10% ou de 0,02% a 0,05%) com base no peso total da liga. Por exemplo, a liga pode incluir 0,01%, 0,02%, 0,03%, 0,04%, 0,05%, 0,06%, 0,07%, 0,08%, 0,09%, 0,10%, 0,11%, 0,12%, 0,13%, 0,14%, 0,15%, 0,16%, 0,17%, 0,18%, 0,19%, 0,20%, 0,21%, 0,22%, 0,23%, 0,24%, ou 0,25% de Mn. Em algumas modalidades, Mn não está presente na liga (isto é, 0%). Tudo expresso em % em peso.

[0056] Em alguns exemplos, as ligas descritas no presente documento incluem cromo (Cr) em uma quantidade de até 0,20% (por exemplo, de 0,01%a 0,10%, de 0,01%a 0,05% ou de 0,03%a 0,05 %) com base no peso total da liga. Por exemplo, a liga pode incluir 0,01 %, 0,02 %, 0,03 %, 0,04 %, 0,05 %, 0,06 %, 0,07 %, 0,08 %, 0,09 %, 0,10 %, 0,11 %, 0,12 %, 0,13 %, 0,14 %, 0,15 %, 0,16 %, 0,17 %, 0,18 %, 0,19 % ou 0,20 % de Cr. Em alguns casos, Cr não está presente na liga (isto é, 0%). Tudo expresso em % em peso.

[0057] Em alguns exemplos, as ligas descritas no presente documento incluem titânio (Ti) em uma quantidade de até 0,15 % (por exemplo, de 0,001% a 0,10%, de 0,001% a 0,05% ou de 0,003% a 0,035%) com base no peso total da liga. Por exemplo, a liga pode incluir 0,001%, 0,002%, 0,003%, 0,004%, 0,005%, 0,006%, 0,007%, 0,008%, 0,009%, 0,010%, 0,011% 0,012%, 0,013%, 0,014%, 0,015%, 0,016%, 0,017%, 0,018%, 0,019%, 0,020%, 0,021% 0,022%, 0,023%, 0,024%, 0,025%, 0,026%, 0,027%, 0,028%, 0,029%,0,03%, 0,031% 0,032%, 0,033%, 0,034%, 0,035%, 0,036%, 0,037%, 0,038%, 0,039%, 0,04%, 0,041% 0,042%, 0,043%, 0,044%, 0,045%, 0,046%, 0,047%, 0,048%, 0,049%, 0,05%, 0,055%, 0,06%, 0,065%, 0,07%, 0,075%, 0,08%, 0,085%, 0,09%, 0,095%, 0,1%, 0,11%, 0,12%, 0,13%, 0,14% ou 0,15% de Ti. Em alguns casos, Ti não está presente na liga (isto é, 0%). Tudo expresso em % em peso.

[0058] Em alguns exemplos, as ligas descritas no presente documento podem incluir um ou mais elementos de terras raras (isto é, um ou mais dentre Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb e Lu) em uma quantidade de até 0,10 % (por exemplo, de 0,01% a 0,10%, de 0,01% a 0,05% ou de 0,03% a 0,05%) com base no peso total da liga. Por exemplo, a liga pode incluir 0,01%, 0,02%, 0,03%, 0,04%, 0,05%, 0,06%, 0,07%, 0,08%, 0,09% ou 0,10% dos elementos de terras raras. Tudo expresso em % em peso.

[0059] Em alguns exemplos, as ligas descritas no presente documento podem incluir um ou mais dentre Mo, Nb, Be, B, Co, Sn, Sr, V, In, Hf, Ag e Ni em uma quantidade de até 0,20% (por exemplo, de 0,01% a 0,20% ou de 0,05% a 0,15%) com base no peso total da liga. Por exemplo, a liga pode incluir 0,05%, 0,06%, 0,07%, 0,08%, 0,09%, 0,10%, 0,11%, 0,12%, 0,13%, 0,14%, 0,15%, 0,16%, 0,17%, 0,18%, 0,19% ou 0,20% de um ou mais dentre Mo, Nb, Be, B, Co, Sn, Sr, V, In, Hf, Ag e Ni. Tudo expresso em % em peso.

[0060] De modo opcional, as composições de liga descritas no presente documento podem incluir adicionalmente outros elementos menores, ocasionalmente denominados de impurezas, em quantidades de 0,05% ou menos, 0,04% ou menos, 0,03% ou menos, 0,02% ou menos, ou 0,01% ou menos. Essas impurezas podem incluir, porém, sem limitação Ga, Ca, Bi, Na, Pb, ou combinações dos mesmos. Consequentemente, Ga, Ca, Bi, Na ou Pb podem estar presentes em ligas em quantidades de 0,05% ou menos, 0,04% ou menos, 0,03% ou menos, 0,02% ou menos pi 0,01% ou menos. A soma de todas as impurezas não excede 0,15% (por exemplo, 0,10 %). Tudo expresso em % em peso. A porcentagem restante da liga é alumínio. MÉTODOS PARA PRODUZIR

[0061] As ligas descritas no presente documento podem ser fundidas com o uso de qualquer processo de fusão realizado de acordo com os padrões usados comumente na indústria de alumínio, conforme conhecido por uma pessoa de habilidade comum na técnica. Por exemplo, as ligas podem ser fundidas com o uso de um processo de Fusão Contínua (CC) que pode incluir, porém, sem limitação, o uso de fundidores de correia dupla, fundidores de laminadores duplos ou fundidores ou fundidores em bloco. Em alguns exemplos, o processo de fusão é realizado por um processo de CC para formar tarugo, chapa, folha, tira ou semelhantes. Em alguns exemplos, o processo de fusão é realizado por um processo de fusão por Resfriamento Direto (DC) para formar um lingote fundido. Em alguns exemplos, uma liga derretida pode ser tratada antes da fusão. O tratamento pode incluir desgaseificação, escorificação e filtragem em linha.

[0062] Em seguida, o lingote fundido, tarugo, chapa ou tira podem ser submetidos a etapas de processamento adicionais. Opcionalmente, as etapas de processamento podem ser usadas para preparar lâminas. Tais etapas de processamento incluem, porém, sem limitação, uma etapa de homogeneização, uma etapa de laminação a quente, uma etapa de laminação a frio, uma etapa de tratamento térmico de solubilização e, opcionalmente, uma etapa de envelhecimento artificial. As etapas de processamento são descritas abaixo em relação a um lingote fundido. No entanto, as etapas de processamento podem ser usadas para um tarugo fundido, chapa ou tira, com o uso de modificações conforme conhecidas pelas pessoas versadas na técnica.

[0063] Na etapa de homogeneização, um lingote preparado a partir de uma composição de liga, conforme descrito no presente documento, é aquecido para obter uma temperatura de pico do metal de pelo menos 450 °C (por exemplo, pelo menos 455 °C, pelo menos 460 °C ou pelo menos 465 °C). Em alguns casos, o lingote é aquecido a uma temperatura que está em uma faixa de 450 °C a 480 °C. A taxa de aquecimento até a temperatura de pico do metal pode ser 70 °C/hora ou menos, 60 °C/hora ou menos ou 50 °C/hora ou menos. É permitido que o lingote seja, então, embebido (isto é, mantido na temperatura indicada) durante um período de tempo. Em alguns casos, permite-se que o lingote seja embebido por até 15 horas (por exemplo, de 30 minutos a 15 horas, inclusive). Por exemplo, o lingote pode ser embebido na temperatura de pelo menos 450 °C durante 30 minutos, 1 hora, 2 horas, 3 horas, 4 horas, 5 horas, 6 horas, 7 horas, 8 horas, 9 horas, 10 horas, 11 horas, 12 horas, 13 horas, 14 horas, ou 15 horas.

[0064] Opcionalmente, a etapa de homogeneização descrita no presente documento pode ser um processo de homogeneização de dois estágios. Nesses casos, o processo de homogeneização pode incluir as etapas de aquecimento e embebição descritas acima que podem ser denominadas de primeiro estágio e pode incluir adicionalmente um segundo estágio. No segundo estágio do processo de homogeneização, a temperatura de lingote é aumentada até uma temperatura superior à temperatura usada para o primeiro estágio do processo de homogeneização. A temperatura de lingote pode ser aumentada, por exemplo, até uma temperatura pelo menos cinco graus Celsius maior que a temperatura de lingote durante o primeiro estágio do processo de homogeneização. Por exemplo, a temperatura de lingote pode ser aumentada a uma temperatura de pelo menos 455 °C (por exemplo, pelo menos 460 °C, pelo menos 465 °C ou pelo menos 470 °C). A taxa de aquecimento para a temperatura de homogeneização de segundo estágio pode ser 5 °C/hora ou menos, 3 °C/hora ou menos ou 2,5 °C/hora ou menos. Em seguida, permite-se que o lingote seja embebido durante um período de tempo durante o segundo estágio. Em alguns casos, permite-se que o lingote seja embebido por até 10 horas (por exemplo, de 30 minutos a 10 horas, inclusive). Por exemplo, o lingote pode ser embebido à temperatura de pelo menos 455 °C por 30 minutos, 1 hora, 2 horas, 3 horas, 4 horas, 5 horas, 6 horas, 7 horas, 8 horas, 9 horas ou 10 horas. Após a homogeneização, pode-se permitir que o lingote seja resfriado à temperatura ambiente no ar.

[0065] No fim da etapa de homogeneização, uma etapa de laminação a quente é realizada. A etapa de laminação a quente pode incluir uma operação de moagem reversa a quente e/ou uma operação de moagem em tandem a quente. A etapa de laminação a quente pode ser realizada a uma temperatura que está em uma faixa de 250 °C a cerca de 550 °C (por exemplo, de cerca de 300 °C a cerca de 500 °C ou de cerca de 350 °C a cerca de 450 °C). Na etapa de laminação a quente, o lingote pode ser laminado a quente para um calibre de 12 mm de espessura ou menos (por exemplo, calibre de 3 mm a 8 mm de espessura). Por exemplo, o lingote pode ser laminado a quente para um calibre de 11 mm de espessura ou menos, para um calibre de 10 mm de espessura ou menos, para um calibre de 9 mm de espessura ou menos, para um calibre de 8 mm de espessura ou menos, para um calibre de 7 mm de espessura ou menos, para um calibre de 6 mm de espessura ou menos, para um calibre de 5 mm de espessura ou menos, para um calibre de 4 mm de espessura ou menos ou para um calibre de 3 mm de espessura ou menos.

[0066] Em seguida da etapa de laminação a quente, as fitas laminadas a quente podem ser laminadas a frio para uma lâmina que tem uma espessura de calibre final de 0,2 mm a 10 mm (por exemplo, 2 mm). Por exemplo, as fitas laminadas a quente podem ser laminadas a frio a uma espessura de calibre final de 0,2 mm, 0,3 mm, 0,4 mm, 0,5 mm, 0,6 mm, 0,7 mm, 0,8 mm, 0,9 mm, 1 mm, 1,1 mm, 1,2 mm, 1,3 mm, 1,4 mm, 1,5 mm, 1,6 mm, 1,7 mm, 1,8 mm, 1,9 mm, 2 mm, 2,1 mm, 2,2 mm, 2,3 mm, 2,4 mm, 2,5 mm, 2,6 mm, 2,7 mm, 2,8 mm, 2,9 mm, 3 mm, 3,1 mm, 3,2 mm, 3,3 mm, 3,4 mm, 3,5 mm, 3,6 mm, 3,7 mm, 3,8 mm, 3,9 mm, 4 mm, 4,1 mm, 4,2 mm, 4,3 mm, 4,4 mm, 4,5 mm, 4,6 mm, 4,7 mm, 4,8 mm, 4,9 mm, 5 mm, 5,1 mm, 5,2 mm, 5,3 mm, 5,4 mm, 5,5 mm, 5,6 mm, 5,7 mm, 5,8 mm, 5,9 mm, 6 mm, 6,1 mm, 6,2 mm, 6,3 mm, 6,4 mm, 6,5 mm, 6,6 mm, 6,7 mm, 6,8 mm, 6,9 mm, 7 mm, 7,1 mm, 7,2 mm, 7,3 mm, 7,4 mm, 7,5 mm, 7,6 mm, 7,7 mm, 7,8 mm, 7,9 mm, 8 mm, 8,1 mm, 8,2 mm, 8,3 mm, 8,4 mm, 8,5 mm, 8,6 mm, 8,7 mm, 8,8 mm, 8,9 mm, 9 mm, 9,1 mm, 9,2 mm, 9,3 mm, 9,4 mm, 9,5 mm, 9,6 mm, 9,7 mm, 9,8 mm, 9,9 mm ou 10 mm. A laminação a frio pode ser realizada para resultar em uma lâmina que tem uma espessura de calibre final que representa uma redução de calibre geral em 20%, 50%, 75% ou 85%.

[0067] A lâmina laminada a frio pode, então, ser submetida a uma etapa de tratamento térmico de solubilização. A etapa de tratamento térmico de solubilização pode incluir aquecer a lâmina da temperatura ambiente a uma temperatura de cerca de 430 °C a cerca de 500 °C. Por exemplo, a etapa de tratamento térmico de solubilização pode incluir aquecer a lâmina da temperatura ambiente a uma temperatura de cerca de 440 °C a cerca de 490 °C, de cerca de 450 °C a cerca de 480 °C ou de cerca de 460 °C a cerca de 475 °C.

[0068] Em alguns exemplos, a taxa de aquecimento para a etapa de tratamento térmico de solubilização pode ser de cerca de 250 °C/hora a cerca de 350 °C/hora (por exemplo, cerca de 250 °C/hora, cerca de 255 °C/hora, cerca de 260 °C/hora, cerca de 265 °C/hora, cerca de 270 °C/hora, cerca de 275 °C/hora, cerca de 280 °C/hora, cerca de 285 °C/hora, cerca de 290 °C/hora, cerca de 295 °C/hora, cerca de 300 °C/hora, cerca de 305 °C/hora, cerca de 310 °C/hora, cerca de 315 °C/hora, cerca de 320 °C/hora, cerca de 325 °C/hora, cerca de 330 °C/hora, cerca de 335 °C/hora, cerca de 340 °C/hora, cerca de 345 °C/hora ou cerca de 350 °C/hora).

[0069] As taxas de aquecimento podem ser significativamente superiores, especialmente para lâminas processadas através de uma linha de tratamento contínuo por calor de solução. As taxas de aquecimento em linhas de tratamento contínuo por calor podem ser estar uma faixa de 5 °C/segundo a 20 °C/segundo (por exemplo, 5 °C/segundo, 6 °C/segundo, 7 °C/segundo, 8 °C/segundo, 9 °C/segundo, 10 °C/segundo, 11 °C/segundo, 12 °C/segundo, 13 °C/segundo, 14 °C/segundo, 15 °C/segundo, 16 °C/segundo, 17 °C/segundo, 18 °C/segundo, 19 °C/segundo ou 20 °C/segundo).

[0070] A lâmina pode ser embebida à temperatura durante um período de tempo. Em alguns exemplos, permite-se que a lâmina seja embebida por até 6 horas (por exemplo, de 10 minutos a 6 horas, inclusive). Por exemplo, a lâmina pode ser embebida à temperatura de cerca de 430 °C a cerca de 600 °C por 10 minutos, 20 minutos, 30 minutos, 40 minutos, 50 minutos, 1 hora, 2 horas, 3 horas, 4 horas, 5 horas ou 6 horas. Por exemplo, a lâmina pode ser embebida à temperatura de cerca de 430 °C a cerca de 500 °C por 10 minutos, 20 minutos, 30 minutos, 40 minutos, 50 minutos, 1 hora, 2 horas, 3 horas, 4 horas, 5 horas ou 6 horas.

[0071] Em outros exemplos, a taxa de aquecimento para a etapa de tratamento térmico de solubilização pode ser de cerca de 300 °C/minuto a cerca de 500 °C/minuto (por exemplo, cerca de 300 °C/minuto, cerca de 325 °C/minuto, cerca de 350 °C/minuto, cerca de 375 °C/minuto, cerca de 400 °C/minuto, cerca de 425 °C/minuto, cerca de 450 °C/minuto, cerca de 475 °C/minuto ou cerca de 500 °C/minuto). Nesses casos, a lâmina pode ser embebida à temperatura por um período de 5 segundos a 5 minutos, inclusive. Por exemplo, a lâmina pode ser embebida à temperatura de cerca de 430 °C a cerca de 500 °C por 10 segundos, 20 segundos, 30 segundos, 40 segundos, 50 segundos, 1 minute, 2 minutos, 3 minutos, 4 minutos ou 5 minutos.

[0072] Em seguida, a lâmina pode ser resfriada a uma temperatura de cerca de 25 °C a cerca de 120 °C em uma etapa de arrefecimento brusco ou de resfriamento. A etapa de arrefecimento brusco pode ser realizada com o uso de uma prática de arrefecimento brusco rápido ou uma prática de arrefecimento brusco lento. A taxa de resfriamento na prática de arrefecimento brusco rápido pode estar de cerca de 2.000 °C por segundo a cerca de 3.000 °C por segundo (por exemplo, cerca de 2.500 °C por segundo). A taxa de resfriamento na prática de arrefecimento brusco lento pode estar em uma faixa de cerca de 200 °C por segundo a cerca de 600 °C por segundo (por exemplo, de cerca de 300 °C por segundo a cerca de 500 °C por segundo ou de cerca de 350 °C por segundo a cerca de 450 °C por segundo). O arrefecimento brusco pode ser realizado com o uso de arrefecimento brusco por líquido, arrefecimento brusco por gás ou uma combinação dos mesmos. Em alguns casos, a etapa de arrefecimento brusco é realizada com o uso de água. Em alguns casos, a etapa de arrefecimento brusco é realizada com o uso de ar forçado.

[0073] De modo opcional, as lâminas podem ser arrefecidas bruscamente à temperatura ambiente. As lâminas obtidas após o arrefecimento brusco estão na têmpera W. Tais lâminas de têmpera W podem ter ductilidade de temperatura ambiente suficiente para formar partes. Portanto, as lâminas arrefecidas bruscamente à temperatura ambiente podem ser usadas para formar partes.

[0074] O tratamento térmico de solubilização e as etapas de arrefecimento brusco/resfriamento são realizados de maneira que fases eutéticas solúveis, tais como a fase S (Al2CuMg) e a fase M [Mg(Zn, Al, Cu)2 ou MgZn2], nas ligas sejam dissolvidos, o que maximiza os efeitos de reforço dos solutos adicionados às ligas. Nesses casos, as fases de MgZn2, Mg(Zn, Al, Cu)2 ou Al2CuMg não dissolvidos não são observadas nas lâminas tratadas por calor de solução. As fases presentes nas lâminas tratadas por calor de solução incluem as partículas constituintes insolúveis não evitáveis de fases que portam Fe (por exemplo, Al7Cu2Fe) e fases que portam Fe (por exemplo, Mg2Si).

[0075] De modo opcional, as lâminas tratadas por calor de solução podem ser envelhecidas. O processo de envelhecimento artificial desenvolve a alta resistibilidade e otimiza outras propriedades desejáveis nas ligas. As propriedades mecânicas do final produto são controladas por várias condições de envelhecimento dependendo do uso desejado. Em alguns casos, as lâminas descritas no presente documento podem ser entregues aos clientes em uma têmpera T4, em uma a têmpera T6, em uma têmpera T7 ou em uma T8 têmpera, por exemplo.

[0076] Em alguns exemplos, a têmpera T6 é alcançada com o uso do processo de envelhecimento a seguir. A lâmina pode ser aquecida a uma temperatura de cerca de 100 °C a cerca de 140 °C (por exemplo, de cerca de 105 °C a cerca de 135 °C ou de cerca de 110 °C a cerca de 130 °C). O processo de envelhecimento também pode incluir manter a lâmina a uma temperatura de cerca de 100 °C a cerca de 140 °C (por exemplo, a cerca de 105 °C a cerca de 135 °C ou a cerca de 110 °C a cerca de 130 °C) por um período de tempo. A etapa de manter a lâmina no processo de envelhecimento pode ser realizada por um período de cerca de 5 minutos a cerca de 72 horas (por exemplo, de 30 minutos a 24 horas ou de 1 hora a 10 horas). De modo opcional, o processo de envelhecimento pode incluir adicionalmente uma etapa de aquecer ainda mais a lâmina a uma temperatura maior que cerca de 140 °C (por exemplo, 145 °C, 150 °C ou 155 °C). A lâmina pode ser mantida à temperatura maior que cerca de 140 °C (por exemplo, entre cerca de 140 °C e 180 °C) por um período de cerca de 5 minutos a cerca de 72 horas (por exemplo, de 30 minutos a 24 horas ou de 1 hora a 10 horas). O processo de envelhecimento pode incluir adicionalmente resfriar a lâmina à temperatura ambiente ao longo de uma duração de cerca de 30 minutos a 48 horas.

[0077] Alternativamente, os pedaços de lâmina de têmpera F laminados a frio podem ser aquecidos a uma temperatura de tratamento térmico de solubilização seguida por formação a quente em partes com o uso de matrizes frias. As matrizes frias podem fornecer taxas de arrefecimento brusco rápido necessárias para manter os elementos de formação de liga na solução para resposta de envelhecimento artificial subsequente. Em seguida à estampagem a quente e ao arrefecimento brusco em matriz, as partes formadas podem ser envelhecidas artificialmente, conforme descrito acima.

[0078] As lâminas preparadas a partir das ligas descritas no presente documento exibem limite de elasticidade excepcional. Em alguns exemplos, as lâminas têm um limite de elasticidade maior que cerca de 500 MPa quando a lâmina está na têmpera T6. Por exemplo, a lâmina pode ter um limite de elasticidade de 510 MPa ou mais, 515 MPa ou mais, 520 MPa ou mais, 525 MPa ou mais, 530 MPa ou mais, ou 535 MPa ou mais quando está na têmpera T6.

[0079] As lâminas preparadas a partir das ligas descritas no presente documento exibem altas razões de deformação plástica (denominadas de valor r ou valor de Lankford). Em alguns exemplos, as lâminas descritas no presente documento exibem valores r altos em um ângulo 45° em relação à direção de laminação. Por exemplo, o valor r em um ângulo 45 ° em relação à direção de laminação pode ser pelo menos 0,75, pelo menos 1,0, pelo menos 1,25, pelo menos 1,5, pelo menos 1,75, pelo menos 2,0 ou pelo menos 2,25. Os valores r altos demonstram o comportamento anisotrópico das lâminas.

[0080] As ligas descritas no presente documento podem ser usadas para produzir os produtos na forma de placas, extrusões, fusões e forjamentos ou outros produtos adequados. Os produtos podem ser produzidos com o uso de técnicas, conforme conhecidos pelas pessoas de habilidade comum na técnica. Por exemplo, as placas que incluem as ligas, conforme descrito no presente documento, podem ser preparadas processando-se um lingote fundido em uma etapa de homogeneização seguida por uma etapa de laminação a quente. Na etapa de laminação a quente, o lingote pode ser laminado a quente a um calibre de 200 mm de espessura ou menos (por exemplo, de 10 mm a 200 mm). Por exemplo, o lingote pode ser laminado a quente para uma placa que tem uma espessura de calibre final de 10 mm a 175 mm, 15 mm a 150 mm, 20 mm a 125 mm, 25 mm a 100 mm, 30 mm a 75 mm o u 35 mm a 50 mm.

[0081] As ligas e métodos descritos no presente documento podem ser usadas em aplicações automotivas e/ou de transporte, incluindo veículo a motor, aeronave e aplicações ferroviárias ou qualquer outra aplicação desejada. Em alguns exemplos, as ligas e os métodos podem ser usa dos para preparar parte de corpo de veículo a motor produtos, tais como para-choques, vigas laterais, vigas de teto, vigas transversais, reforços de coluna (por exemplo, colunas A, colunas B e colunas C), painéis internos, painéis externos, painéis laterais, painéis de capôs internos, de capôs externos ou de tampa de porta-malas. As ligas de alumínio e métodos descritos no presente documento também podem ser usados em aplicações de veículo de aeronave ou ferroviário, para preparar, por exemplo, painéis externo e interno.

[0082] As ligas e métodos descritos no presente documento também podem ser usados em aplicações eletrônicas. Por exemplo, as ligas e métodos descritos no presente documento também podem ser usados para preparar alojamento para dispositivos eletrônicos, incluindo telefones móveis e comprimido do tipo tablet. Em alguns exemplos, as ligas podem ser usadas para preparar alojamentos para o invólucro externo de telefones móveis (por exemplo, telefones inteligentes) e chassis inferiores de dispositivo do tipo tablet.

[0083] Em alguns casos, as ligas e métodos descritos no presente documento podem ser usa dos em aplicações industriais. Por exemplo, as ligas e métodos descritos no presente documento podem ser usados para preparar produtos para o mercado de distribuição geral.

[0084] Os exemplos a seguir servirão para ilustrar adicionalmente a presente invenção, no entanto, sem constituir ao mesmo tempo qualquer limitação da mesma. Em contrapartida, deve-se entender claramente que pode haver recurso a várias modalidades, modificações e equivalentes das mesmas que, após a leitura da descrição no presente documento, podem se sugerir por si só às pessoas de habilidade comum na técnica sem que haja afastamento do espírito da invenção. EXEMPLO 1

[0085] Doze ligas foram preparadas para teste de resistibilidade e de alongamento (consultar a Tabela 4). As ligas V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9, V10, V11 e V12 foram preparadas de acordo com os métodos descritos no presente documento. As composições elementares das ligas testadas estão mostradas na Tabela 4, com o equilíbrio sendo alumínio. As composições elementares são fornecidas em porcentagens em peso. A liga V3 e uma liga AA7075 existente e é usada a título de comparação. As ligas V1, V2, V4, V5, V6, V7, V8, V9, V10, V11 e V12 são ligas de protótipo preparadas de acordo com os métodos descritos no presente documento.

[0086] Tudo expresso em % em peso.

[0087] Os lingotes que têm a composição de liga mostrada na Tabela 4 acima foram homogeneizados de acordo com os procedimentos descritos no presente documento com o uso das condições recitadas na Tabela 5. Especificamente, os lingotes foram aquecidos a 460 °C ou a 465 °C ao longo de 8 horas e, em seguida, embebidos por um período de tempo, conforme indicado na Tabela 5. O primeiro aquecimento e a primeira embebição são denominados de “Estágio 1” na Tabela 5. De modo opcional, os lingotes foram aquecidos e embebidos adicionalmente por um período de tempo em uma segunda etapa de homogeneização, que é denominada de “Estágio 2” na Tabela 5.

[0088] Em seguida, os lingotes foram laminados a quente de uma espessura inicial de 65 mm a uma final espessura de 8 mm, com o uso de 14 passes de laminação a quente. As temperaturas de colocação para a etapa de laminação a quente estavam em uma faixa de 400 °C a 425 °C, e as temperaturas de saída estavam em uma faixa de 315 °C a 370 °C. As fitas quentes foram colocadas imediatamente em um forno para estimular o resfriamento de bobina. Em seguida, as fitas quentes foram laminadas a frio a uma espessura de calibre final de aproximadamente 2 mm (redução de calibre geral em 75%). Em seguida, as lâminas laminadas a frio foram aquecidas a 465 °C a uma taxa de aproximadamente 283 °C por hora, e permitiu-se que as mesmas fossem embebidas por 1 hora. Em seguida, as lâminas foram resfriadas à temperatura ambiente (aproximadamente 25 °C) em uma etapa de arrefecimento brusco com o uso de água gelada ou água morna e, em seguida, envelhecidas.

[0089] Especificamente, as ligas V4, V6, V7, V8, V9 e V10 foram arrefecidas bruscamente com o uso de água a aproximadamente 20 °C (denominado nesse exemplo de “resfriamento brusco por água gelada” ou “arrefecimento brusco por água gelada”). Para o arrefecimento brusco por água gelada, a lâmina foi resfriada a uma taxa de aproximadamente 2.000 °C por segundo a 3.000 °C por segundo. Em seguida, as ligas foram envelhecidas de acordo com as condições A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7, A11, A12, A13 ou A14 descritas abaixo na Tabela 6.

[0090] Os valores de dureza das lâminas preparados das ligas V4, V6, V7, V8, V9 e V10 após arrefecimento brusco por água gelada e envelhecimento de acordo com uma condição descrita na Tabela 6 foram medidos com o uso do teste de dureza Rockwell. Os dados são fornecidos abaixo na Tabela 7.

[0091] Além disso, as ligas V4, V6, V7, V8, V9 e V10 foram arrefecidas bruscamente com o uso de água morna. Para o arrefecimento brusco por água morna, a lâmina foi arrefecida a uma taxa de aproximadamente 350 °C por segundo com o uso de água a aproximadamente 95 °C. Em seguida, as ligas foram envelhecidas de acordo com uma dentre as condições D1, D2, D3, D4, D5, D6 ou D7 descritas abaixo na Tabela 8.

[0092] Os valores de dureza das lâminas preparadas a partir das ligas V4, V6, V7, V8, V9 e V10 após o arrefecimento brusco por água morna e após o envelhecimento de acordo com uma condição descrita na Tabela 8 foram medidos com o uso do teste de dureza Rockwell. Os dados são fornecidos abaixo na Tabela 9.

[0093] Os efeitos de arrefecimento brusco por água gelada e de arrefecimento brusco por água morna foram comparados com o uso dos dados nas Tabelas 7 e 9 a cima. Especificamente, as lâminas preparadas a partir da mesma liga e de acordo com as mesmas condições de envelhecimento que variaram pela prática de arrefecimento brusco foram comparadas. A lâmina preparada a partir da liga V6, arrefecida bruscamente com o uso de água morna e envelhecida de acordo com a prática D3 teve um valor de dureza de Rockwell B 5 pontos maior que a lâmina correspondente que foi arrefecida bruscamente com o uso de água gelada (isto é, a lâmina preparada a partir da liga V6 e envelhecida de acordo com a prática A3). De modo semelhante, a lâmina preparada a partir da liga V6, arrefecida bruscamente com o uso de água morna e envelhecida de acordo com a prática D7 teve um valor de dureza de Rockwell B 5,1 pontos maior que a lâmina correspondente que foi arrefecida bruscamente com o uso de água gelada (isto é, a lâmina preparada a partir da liga V6 e envelhecida de acordo com a prática A7). Adicionalmente, a lâmina preparada a partir da liga V7, arrefecida bruscamente com o uso de água morna e envelhecida de acordo com a prática D2 teve um valor de dureza de Rockwell B 5,5 pontos inferior à lâmina correspondente que foi arrefecida bruscamente com o uso de água gelada (isto é, a lâmina preparada a partir da liga V7 e envelhecida de acordo com a prática A2). EXEMPLO 2

[0094] As lâminas preparadas com o uso do arrefecimento brusco por água morna no Exemplo 1 foram envelhecidos de acordo com as condições descrita abaixo na Tabela 10 (isto é, B1, B3, B4, B5, B6, B8, B10, B12, B14 e B16). Especificamente, as lâminas preparadas a partir das ligas V1, V2, V3, V5, V11 e V12 foram envelhecidos de acordo com cada uma dentre as condições recitadas para práticas de envelhecimento B1, B3, B4, B5 e B6. As lâminas preparadas a partir das ligas V4, V6, V7, V8, V9 e V10 foram envelhecidas de acordo com cada uma das condições recitadas para práticas de envelhecimento B8, B10, B12, B14 e B16. Conforme descrito na Tabela 10, as lâminas foram aquecidas da temperatura ambiente (cerca de 25 °C) a cerca de 120 °C a uma taxa de 16 °C/hora. Em seguida, as lâminas foram mantidas em cerca de 120 °C por 6 horas. As lâminas envelhecidas de acordo com as práticas de envelhecimento B4, B5, B6, B12, B14 e B16 foram aquecidas adicionais de 120 °C a 155 °C a uma taxa de 11,7 °C/hora. As lâminas foram mantidas em cerca de 155 °C pelo período de tempo indicado como “Segundo Tempo de Embebição” na Tabela 10. Em seguida, as lâminas foram resfriadas à temperatura ambiente (cerca de 25 °C). O tempo decorrido do início da prática de envelhecimento até o final da prática de envelhecimento é indicado na Tabela 10 como tempo de envelhecimento total.

[0095] Os dados de limite de elasticidade (YS), de resistência à tensão final (UTS), de alongamento uniforme em porcentagem (UE), de alongamento total em porcentagem (TE) e de deformação de fratura crucial em porcentagem (CFS) foram obtidos para as lâminas preparadas a partir das ligas V1, V2, V3, V5, V11 e V12 envelhecidas de acordo com cada uma das práticas de envelhecimento B1, B3, B4, B5 e B6, e para as lâminas preparadas a partir das ligas V4, V6, V7, V8, V9 e V10 envelhecidas de acordo com cada uma dentre as práticas de envelhecimento B8, B10, B12, B14 e B16. O teste de tensão foi realizado à temperatura ambiente com o uso de uma máquina de teste INSTRON (Instron; Norwood, MA) de acordo com os métodos de teste ASTM B557 e ASTM E8-11. Os dados de exponente de endurecimento por deformação (valor n) e o valor de Lankford (valor r) também foram obtidos. As propriedades foram medidas na direção longitudinal (L). Os dados são listados em forma tabular na Tabela 11. Os dados de limite de elasticidade e dados de tensão finais também são retratados na Figura 1 e na Figura 2, respectivamente.

[0096] Conforme mostrado na Tabela 11, aumentos significativos de resistibilidade foram obtidos para as lâminas preparadas a partir das ligas V1, V2, V4, V5, V6, V7, V8, V9, V10, V11 e V12 em comparação à lâmina preparada a partir da liga V3 (isto é, a liga AA7075 usada a título de comparação).

[0097] Os limites de elasticidade mais altos obtidos para as lâminas preparadas a partir das ligas V1 a V12 de acordo com uma dentre as práticas de envelhecimento descritas acima (isto é, os limites de elasticidade com envelhecimento em pico) são listados na Tabela 12 sob o cabeçalho “Limite de Elasticidade com Envelhecimento em Pico”. A mudança no limite de elasticidade em comparação ao limite de elasticidade da lâmina preparada a partir da liga comparativa AA7075 (isto é, V3) é mostrado também na Tabela 12. Os valores de alongamento total em porcentagem correspondente (Along. T.), de alongamento uniforme em porcentagem (Along. U.) e de deformação de fratura crucial em porcentagem (CFS) são reproduzidos na Tabela 12.

EXEM PLO 3

[0098] As lâminas preparadas a partir das ligas V1 a V12 foram envelhecidas aquecendo-se a uma temperatura de 125 °C por 24 horas. Os limites de elasticidade resultante foram medidos, e os resultados são mostrados na Tabela 13 abaixo. A título de comparação, os limites de elasticidade com envelhecimento em pico também são listados na Tabela 13.

[0099] Os dados de resistibilidade obtidos após o envelhecimento por 24 horas a 125 °C (“os dados de 125 °C”) mostram variabilidade considerável em comparação aos dados de resistibilidade com envelhecimento em pico. Por exemplo, a amostra V6 exibiu um aumento significativo em limite de elasticidade para os dados de 125 °C em comparação aos dados de resistibilidade com envelhecimento em pico. No entanto, a amostra V5, mostrou um aumento significativo em limite de elasticidade para os dados de 125 °C em comparação aos dados de resistibilidade com envelhecimento em pico. Outras amostras também variaram produzindo-se limites de elasticidade superiores ou inferiores para os dados de 125 °C em comparação aos dados de resistibilidade com envelhecimento em pico. Essas variações surgem da cinética de envelhecimento diferente das ligas individuais. Sem limitação teórica, os valores inferiores relativos obtidos após o envelhecimento a 125 °C por 24 horas podem ter surgido de um efeito de envelhecimento incompleto. EXEMPLO 4

[00100] As propriedades de tensão das ligas V6 e V12 também foram medidas na direção transversal (T) de acordo com métodos de teste ASTM B557 e ASTM E8-11. A Tabela 14 abaixo mostra o limite de elasticidade, a resistência à tensão final, o alongamento uniforme em porcentagem, o alongamento de tensão em porcentagem e a deformação de fratura crucial para lâminas preparadas a partir das ligas V6 e V12 na direção T. A título de comparação, os valores de dados da tabela 11 são reproduzidos para as lâminas preparadas a partir das ligas V6 e V12 na direção longitudinal (L).

EXEMPLO 5

[00101] A solda por pontos de resistência foi realizada em lâminas preparadas a partir da liga 7075, da liga V6 e da liga V12 com o uso dos parâmetros. Consultar Figura 3. De modo específico, um par de eletrodos de soldagem opostos foi colocado em contato com lados opostos de camadas de lâmina metal em pontos diametralmente comuns. Em seguida, uma corrente elétrica foi enviada través das camadas de lâmina metal que resultaram na formação de uma poça de solda derretida. O fluxo de corrente foi interrompido, e a poça de solda derretida se solidificou em uma pipeta de solda. As pipetas formadas da soldagem em cada uma das lâminas tiveram diâmetros e endentações semelhantes. Conforme mostrado na Figura 3, as ligas V6 e V12 tiveram região de grão colunar muito menor na solda do que a liga 7075. Portanto, as ligas V6 e V12 foram mais resistentes à rachadura do que a liga 7075, devido ao fato de que a maioria das rachaduras se formam ao longo dos limites de grão da região de grão colunar. EXEMPLO 6

[00102] O teste de corrosão foi realizado para a liga 7075 (duas amostras), liga V6 e liga V12. As lâminas foram imersas em uma solução que contém 57 g/l de NaCl e 10 ml de H2O2 por 24 horas. Conforme mostrado na Figura 4, as ligas exibem tipos e graus diferentes de ataque de corrosão. Após o período de imersão de 24 horas, a amostra V6 exibiu a resistência mais alta à corrosão intergranular (IGC). Em vez de IGC, uma morfologia de pites foi observada na liga V6. Consultar Figura 4.

[00103] A amostra V12 mostrou algum grau de IGC, porém, a gravidade foi muito menor que as amostras de liga 7075. Consultar Figura 4. Nas amostras 7075, um ataque e penetração intergranular no metal massivo foi observado, o que demonstra que essas amostras fornecem a menor quantidade de resistência à IGC dentre as amostras reivindicadas.

[00104] As profundidades de pite das amostras foram medidas com o uso de um microscópio óptico. As amostras V6 mostraram consistentemente que a profundidade média de pite mais baixa ao longo de todos os intervalos de imersão selecionados, incluindo em 6 horas, 24 horas e 48 horas. A profundidade média de pite foi inferior a 20 mícrons, e a profundidade máxima de pite foi menor que 40 mícrons. Consultar Figura 5.

[00105] Em comparação às amostras V6, às amostras V12 mostram uma leve suscetibilidade à IGC. No entanto, a gravidade foi muito mais baixa do que nas ligas 7075, o que mostrou valores de profundidade média de pite maiores que 40 mícrons, e uma profundidade máxima de pite que está em uma faixa de 75 mícrons a aproximadamente 135 mícrons. Consultar Figura 5.

[00106] Conforme verificado acima, V6 é uma variante com baixo teor de cobre, ao passo o que V12 contém uma quantidade maior de cobre. De modo surpreendente, tanto a variante com baixo teor de cobre quanto a variante com alto de cobre exibiram profundidade de corrosão de ataque inferior à liga de linha de base 7075. EXEMPLO 7

[00107] Oito ligas foram preparadas para o teste de resistibilidade e alongamento (consultar tabela 15). As ligas K303 K304, K305, K306, K307, K308, K309 e K311 foram preparadas de acordo com os métodos descritos no presente documento. As composições elementares das ligas testadas são mostradas na Tabela 15, em que o equilíbrio é alumínio. As composições elementares são fornecidas em porcentagens em peso. Cada uma dentre as ligas foi preparada de acordo com os métodos descritos no presente documento.

Tudo expresso em % em peso.

[00108] Os lingotes que têm a composição de liga mostrada acima na Tabela 15 foram homogeneizados aquecendo-se a cerca de 460 °C a uma taxa de aquecimento de cerca de 30 °C/hora. Permitiu-se que os lingotes fossem embebidos por seis horas. Em seguida, os lingotes foram laminados a quente até uma final espessura de 10 mm, com o uso de 10 a 11 passes de laminação a quente. As temperaturas de saída para a etapa de laminação a quente estavam em uma faixa de 370 °C a 380 °C. As fitas quentes foram imediatamente coloca das em um forno para simular resfriamento de bobina. Em seguida, as fitas quentes foram laminadas a frio até uma espessura de calibre final de aproximadamente 1,0 mm. Em seguida, as lâminas laminadas a frio foram aquecidas a 460 °C, e foi permitiu que as mesmas fossem embebidas por 60 segundos em um banho de sal. Em seguida, as lâminas foram arrefecidas bruscamente com o uso de água ou ar forçado e, em seguida, foram envelhecidas com o uso das condições descritas a seguir.

[00109] A fim de atingir a têmpera T4, as lâminas laminadas a frio foram ou retidas por 10 dias à temperatura ambiente após o arrefecimento brusco por água (“Condição T4-1”) ou mantidas à temperatura ambiente por sete dias e, em seguida, aquecidas a 70 °C por quatro dias (“Condição T4-2”). As últimas condições simulam um processo de envelhecimento de 90 dias à temperatura ambiente.

[00110] A fim de atingir a têmpera T6, o material de têmpera T4 foi aquecido adicionalmente a 95 °C, e permitiu-se que o mesmo fosse embebido por oito horas e, em seguida, foi aquecido a 145 °C e embebido por 6 horas (“Condição T6-1”). Alternativamente, a têmpera T6 foi aquecida retendo-se as lâminas laminadas a frio por 1 dia à temperatura ambiente e, em seguida, aquecendo-se adicionalmente a lâmina a 120 °C e embebendo-se a lâmina por 24 horas (“Condição T6-2”). Como uma terceira opção, a têmpera T6 foi atingida retendo-se as lâminas laminadas a frio por 1 dia à temperatura ambiente, aquecendo-se a lâmina a 120 °C e embebendo-se a lâmina por 1 hora e aquecendo-se adicionalmente a lâmina a 180 °C e embebendo-se por 30 minutos a fim de estimular condições de secagem térmica de tinta para aplicações automotivas (“condição T6-3”).

[00111] Em seguida, das lâminas foram testadas em relação às propriedades de tensão de acordo com ISO 6892, ao comportamento de dobramento de acordo com VDA 238-100, e às propriedades de endurecimento por envelhecimento. De modo específico, as lâminas arrefecidas bruscamente por água na têmpera T4 com o uso da condição T4-1 foram testadas em relação ao limite de elasticidade (YS), à resistência à tensão final (UTS), ao alongamento uniforme, ao alongamento total e à razão de deformação plástica (denominada de valor r ou valor de Lankford) nos ângulos 0°, 45° e 90° à direção de laminação. Os dados são fornecidos abaixo na Tabela 16 e são retratadas também nas Figuras 6 a 9. As variantes livres de cobre mostraram um comportamento muito anisotrópico, conforme demonstrado através dos valores r45 altos.

[00112] As lâminas envelhecidas sob a condição T4-2 para atingir a têmpera T4 foram testadas em relação ao limite de elasticidade (YS), ao alongamento total e à razão de deformação plástica (valor r) nos ângulos 0°, 45° e 90° à direção de laminação. Os dados são retratados nas Figuras 10 e 11. Semelhante às lâminas envelhecidas sob a condição T4-1, as variantes livres de cobre mostraram um comportamento muito anisotrópico, conforme demonstrado através dos valores altos de r45. A dobrabilidade também foi medida, conforme mostrado na Figura 12.

[00113] As lâminas envelhecidas sob as três condições T6 separadas descritas acima também foram testadas em relação ao limite de elasticidade e ao alongamento total. Os resultados foram mostrados nas Figuras 13 e 14.

[00114] Os resultados mostraram que as variantes livres de cobre exibiram um comportamento muito anisotrópico, conforme demonstrado pelos valores altos de r45. O nível de resistibilidade de T6 para as ligas livres de cobre estava entre 390 a 430 MPa, e o nível de resistibilidade de T6 para ligas que contêm cobre estava em uma faixa de 450 a 460 MPa. A inclusão de cobre causa um aumento na resistibilidade de têmpera T6, porém, uma capacidade de formação inferior. EXEMPLO 8

[00115] Oito ligas foram preparadas de acordo com os métodos descritos no presente documento (consultar Tabela 17). As composições elementares das ligas testadas são mostradas na Tabela 17, em que o equilíbrio é alumínio. As composições elementares são fornecidas em porcentagens em peso.

Tudo expresso em % em peso. EXEMPLO 9

[00116] Três variantes da liga V6 foram fundidas e submetidas a condições de processamento idênticas a título de comparação. A composição elementar da liga V6 é mostrada na Tabela 4, em que o saldo é alumínio. As composições elementares são fornecidas em porcentagens em peso. As composições químicas das variantes da liga V6 que foram investigadas adicionalmente são apresentadas na Tabela 19. Todas as ligas foram submetidas ao mesmo tratamento de solubilização.

[00117] A variação da quantidade de Zr na liga altera a microestrutura. As Figuras 15A, 15B e 15C mostram o efeito da quantidade de Zr na liga microestrutura. A liga V6-6 (Figura 15A, 0,05% em peso de Zr) se recristalizou, e as ligas V6 (Figura 15B, 0,10% em peso de Zr) e V6-7 (Figura 15C, 0,15 % em peso de Zr) não se recristalizaram. Em alguns casos, as quantidades de Zr maiores que 0,10% em peso são suficientes para inibir a recristalização. EXEMPLO 10

[00118] A composição elementar das ligas V4 e V6 são mostradas na Tabela 4, em que o saldo é alumínio. As composições elementares são fornecidas em porcentagens em peso. As duas ligas foram fundidas e processadas semelhantemente no laboratório. No entanto, a microestrutura final das duas ligas é significativamente diferente após a solubilização, conforme mostrado na Figura 16A e 16B. A Figura 17A mostra a imagem de SEM da liga V4 que é completamente recristalizada ao passo que a Figura 17B é a imagem de SEM da liga V6 que é completamente não recristalizada após solubilização.

[00119] O efeito de Zr na cinética de recristalização pode ser atribuído aos dispersoides de Al3Zr que são formados durante homogeneização. Os dispersoides de Al3Zr podem inibir a recristalização fixando-se os limites de grão. No entanto, a título de eficácia, esses dispersoides Al3Zr devem ser coerentes em relação à matriz, devem ter tamanhos pequenos, devem estar presentes em alta quantidade e devem ser distribuídos de maneira uniforme por toda a microestrutura. Os dispersoides de Al3Zr na liga V4 recristalizada (por exemplo, aqueles mostrados na Figura 17A) são maiores (cerca de 20 nm de diâmetro) e mais irregulares. Os dispersoides de Al3Zr na liga V6 não recristalizada (por exemplo, aqueles mostrados na Figura 17B) são menores (cerca de 8 nm de diâmetro) e têm densidade numérica superior. O tamanho maior e a densidade numérica baixa dos dispersoides na liga V4 podem não fixar suficientemente os limites de grão, o que permite uma taxa alta de recristalização. Em contrapartida, os dispersoides finos bem dispersos na liga V6 podem causar fixação extensiva dos limites de grão, inibindo assim a recristalização. As Figuras 16A e 16B exemplificam a cinética de recristalização das ligas apresentadas nos micrográficos nas Figuras 17A e 17B. A Figura 16A mostra a recristalização que ocorreu após o processamento, e a Figura 16B mostra a recristalização inibida devido, pelo menos parcialmente, aos dispersoides de Al3Zr. Em alguns casos, os dispersoides de Al3Zr podem ter um diâmetro de cerca de 5 nm a cerca de 50 nm (por exemplo, de cerca de 5 nm a cerca de 20 nm, de cerca de 8 nm a cerca de 20 nm ou de cerca de 5 nm a cerca de 10 nm). Em alguns casos, os dispersoides de Al3Zr podem ter um diâmetro menor que cerca de 20 nm (por exemplo, menor que cerca de 15 nm, menor que cerca de 10 nm ou menor que cerca de 8 nm). Em alguns casos, os dispersoides Al3Zr podem fornecer uma microestrutura não recristalizada exclusiva que pode originar uma resistibilidade superior. Por exemplo, nas lâminas que compreendem dispersoides de Al3Zr, a lâmina pode ter um limite de elasticidade maior que cerca de 500 MPa, maior que cerca de 525 MPa, maior que cerca de 550 MPa, maior que cerca de 575 MPa ou maior que cerca de 600 MPa.

[00120] O tamanho, número e distribuição de dispersoides de Al3Zr podem afetar significativamente o comportamento de recristalização em ligas de 7xxx. Em alguns casos, o tamanho, número e/ou distribuição de dispersoides de Al3Zr pode ser controlado através da composição e processamento de liga. Em alguns casos, os dispersoides de Al3Zr distribuídos de maneira uniforme com tamanho menor que cerca de 10 nm podem interromper completamente a recristalização de uma liga de 7xxx laminada a frio durante o tratamento de solubilização padrão (por exemplo, 430 a 500 °C por 10 segundos a 6 horas). A composição e o processamento de ligas de Al de 7xxx podem ser empregados para controlar a microestrutura das ligas. O controle da microestrutura pode proporcionar a capacidade para adaptar a resistibilidade e ductilidade nas ligas de 7xxx. EXEMPLO 11

[00121] Outo variantes da liga V6 foram fundidos e submetidos a condições de processamento idênticas para comparação de resistibilidade. A composição elementar das oito variantes incluindo a liga V6 é mostrada na Tabela 20, em que o saldo é alumínio. As composições elementares são fornecidas em porcentagens em peso.

[00122] Tudo expresso em % em peso.

[00123] Os lingotes que têm a composição de liga mostrada na Tabela 20 acima foram homogeneizados de acordo com os procedimentos descritos no presente documento com o uso das condições recitadas na Tabela 5. Especificamente, os lingotes foram aquecidos a 460 °C ou a 465 °C ao longo de 8 horas e, em seguida, embebidos por um período de tempo, conforme indicado na Tabela 5. O primeiro aquecimento e a primeira embebição são denominados de “Estágio 1” na Tabela 5. De modo opcional, os lingotes foram aquecidos e embebidos adicionalmente por um período de tempo em uma segunda etapa de homogeneização, que é denominada de “Estágio 2” na Tabela 5.

[00124] Em seguida, os lingotes foram laminados a quente de uma espessura inicial de 65 mm a uma final espessura de 8 mm, com o uso de 14 passes de laminação a quente. As temperaturas de colocação para a etapa de laminação a quente estavam em uma faixa de 400 °C a 425 °C, e as temperaturas de saída estavam em uma faixa de 315 °C a 370 °C. As fitas quentes foram colocadas imediatamente em um forno para estimular o resfriamento de bobina. Em seguida, as fitas quentes foram laminadas a frio a uma espessura de calibre final de aproximadamente 2 mm (redução de calibre geral em 75%). Em seguida, as lâminas laminadas a frio foram aquecidas a 465 °C a uma taxa de aproximadamente 283 °C por hora, e permitiu-se que as mesmas fossem embebidas por 1 hora. Em seguida, as lâminas foram resfriadas à temperatura ambiente (aproximadamente 25 °C) em uma etapa de arrefecimento brusco com o uso de água gelada ou água morna e, em seguida, envelhecidas.

[00125] De modo específico, as ligas foram arrefecidas bruscamente com o uso de água a aproximadamente 55 °C (denominado nesse Exemplo de “arrefecimento brusco por água morna”). Para o arrefecimento brusco por água morna, a lâmina foi resfriada a uma taxa de aproximadamente 150 °C por segundo a 350 °C por segundo. As lâminas preparadas a partir das ligas V6-1 a V6-8 foram envelhecidas aquecendo-se a uma temperatura de 125 °C por 24 horas (denominado nesse Exemplo de têmpera “T6”). Os limites de elasticidade resultantes medidos em direções longitudinais são mostrados na Tabela 21 abaixo. A título de comparação, o limite de elasticidade da liga V6 (mostrado na Tabela 13) também são listrados na Tabela 21. As ligas de têmpera T6 foram envelhecidas adicionalmente aquecendo-se a uma temperatura de 180 °C por 0,5 hora (denominado nesse Exemplo de condição de “secagem térmica de tinta” ou de “PB”). O limite de elasticidade resultante após o tratamento de T6+PB também é apresentado na Tabela 21.

[00126] Conforme pode ser visto na Tabela 21, a liga V6 mostrou um alto limite de elasticidade (isto é, 624 MPa) na têmpera T6. No entanto, o tratamento por PB adicionalmente causou uma queda significativa no limite de elasticidade, isto é, em 77 MPa a 547 MPa. As oito variantes discutidas no presente documento foram projetadas para aliviar a redução na resistibilidade após a PB ao mesmo tempo que mantiveram o limite de elasticidade na têmpera T6 maior que cerca de 600 MPa. Fica evidente a partir dos resultados apresentados na Tabela 21 que a variante de liga V6-3 satisfaz esses critérios, o que mostrou um YS de 623 MPa na têmpera T6 e 597 MPa após o tratamento por PB adicional. A liga V6-3 teve apenas uma queda de 26 MPa no limite de elasticidade após o tratamento por PB adicional em comparação à queda de 77 MPa e 86 MPa respectivamente para V6 e V6-7, as outras duas ligas que tiveram resistibilidade de T6 maior que 600 MPa.

[00127] Como outro Exemplo, a liga V12 é uma liga (composição mostrada na Tabela 4) que tem uma queda muito baixa no limite de elasticidade após secagem térmica de tinta da têmpera T6. O limite de elasticidade cai de 613 MPa na têmpera T6 a 605 MPa após a secagem térmica de tinta, uma queda de 8 MPa apenas. Tal liga tem uma microestrutura completamente não recristalizada que contribui para a alta resistibilidade. Essa liga pode ser usada em aplicações que exigem uma tenacidade à fratura e desempenho em fadiga satisfatórios. EXEMPLO 12

[00128] As ligas discutidas no presente documento podem se submeter a uma formação a quente ou processo de estampagem a quente para formar as partes desejadas. No processo de formação a quente, a lâmina de liga é tipicamente aquecida a uma temperatura que está acima da temperatura de solubilização da liga específica. A temperatura de solubilização pode estar em uma faixa de aproximadamente 400 °C a aproximadamente 600 °C. Após solubilização, a lâmina de liga é transferida a uma prensa em que é formada no formato desejado e resfriada pela matriz simultaneamente. Portanto, a fim de poder ser formadas em formatos complexos, é importante que a liga tenha boa ductilidade ou capacidade de formação em temperaturas elevadas. Em alguns casos, as ligas de 7xxx mostra uma diminuição em ductilidade quando aquecidas acima de determinadas temperaturas, por exemplo, liga 7075, conforme mostrado na Figura 18A. Em outros casos, a liga V6 não mostra diminuição em ductilidade em altas temperaturas, conforme mostrado na Figura 18B, o que torna a liga mais adequada para aplicações de formação a quente.

[00129] Além do uso no setor automotivo, as ligas da presente invenção podem ser usadas também nos setores aeroespacial de produtos eletrônicos também. Para o campo de aeroespaço, as ligas podem ser úteis em aplicações estruturais e não estruturais. Para partes de corpo estruturais, as partes de corpo estrutural podem ser, por exemplo, asas, fuselagens, ailerões, leves direcionais, elevadores, carenagens ou suportes. Para partes de corpo não estruturais, as partes de corpo não estruturais podem ser, por exemplo, trilhos de assento, armações de assentos, painéis ou dobradiças. A microestrutura não recristalizada proporcionar tenacidade à fratura e desempenho em fadiga aprimorados. Para produtos eletrônicos de consumo, as ligas da presente invenção podem ser usadas para casos de telefones celulares, computadores do tipo laptop, computadores do tipo tablet, televisões, etc. EXEMPLO 13

[00130] Em outro Exemplo, os lingotes que têm a composição de liga V6-3 e V6-7 mostradas acima na Tabela 20 foram homogeneizados de acordo com os procedimentos descritos no presente documento com o uso das condições recitadas na Tabela 5. Especificamente, os lingotes foram aquecidos a 460 °C ou a 465 °C ao longo de 8 horas e, em seguida, embebidos por um período de tempo, conforme indicado na Tabela 5. O primeiro aquecimento e a primeira embebição são denominados de “Estágio 1” na Tabela 5. De modo opcional, os lingotes foram aquecidos e embebidos adicionalmente por um período de tempo em uma segunda etapa de homogeneização, que é denominada de “Estágio 2” na Tabela 5.

[00131] Em seguida, os lingotes foram laminados a quente de uma espessura inicial de 65 mm a uma final espessura de 8 mm, com o uso de 14 passes de laminação a quente. As temperaturas de colocação para a etapa de laminação a quente estavam em uma faixa de 400 °C a 425 °C, e as temperaturas de saída estavam em uma faixa de 315 °C a 370 °C. As fitas quentes foram colocadas imediatamente em um forno para estimular o resfriamento de bobina. Em seguida, as fitas quentes foram laminadas a frio a uma espessura de calibre final de aproximadamente 2 mm (redução de calibre geral em 75%). Em seguida, as lâminas laminadas a frio foram aquecidas a 465 °C a uma taxa de aproximadamente 283 °C por hora, e permitiu-se que as mesmas fossem embebidas por 1 hora. Em seguida, as lâminas foram resfriadas à temperatura ambiente (aproximadamente 25 °C) em uma etapa de arrefecimento brusco com o uso de água gelada ou água morna e, em seguida, envelhecidas.

[00132] De modo específico, as ligas foram arrefecidas bruscamente com o uso de água a aproximadamente 55 °C (denominado nesse Exemplo de “arrefecimento brusco por água morna”). Para o arrefecimento brusco por água morna, a lâmina foi resfriada a uma taxa de aproximadamente 150 °C por segundo a 350 °C por segundo. Em contrapartida ao Exemplo 11, as lâminas preparadas a partir das ligas V6-3 e V6-7 no Exemplo 13 não foram envelhecidas por meio de aquecimento para formar uma têmpera T6, porém, de preferência, foram formadas a quente e, em seguida, submetidas diretamente à secagem térmica de tinta sem serem submetidas à têmpera T6. As ligas V6-3 e V6-7 do Exemplo 12 foram envelhecidas adicionalmente aquecendo-se a uma temperatura de 180 °C por 0,5 hora (denominado nesse Exemplo de condição de “secagem térmica de tinta” ou “PB”). O limite de elasticidade resultante após o tratamento por PB também é apresentado na Tabela 22.

[00133] Conforme pode ser verificado nas Tabelas 21 e 22, a liga V6-3 processada de acordo com Exemplo 13 mostra um limite de elasticidade de 580 MPa após o envelhecimento aquecendo-se a uma temperatura de 180°C por 0,5 hora (denominado nesse Exemplo de condição de “secagem térmica de tinta” ou “PB”) diretamente após a formação a quente sem ser submetida ao tratamento de T6 em comparação à liga V6-3 processada de acordo com Exemplo 11, o que mostra um limite de elasticidade de 597 MPa após o envelhecimento da liga à têmpera T6 e após o tratamento por PB adicional. A liga V6-7 processada de acordo com Exemplo 13 mostra um limite de elasticidade de 560 MPa após envelhecimento por meio de secagem térmica de tinta diretamente após a formação a quente sem ser submetida ao tratamento de T6 em comparação à liga V6-7 processada de acordo com Exemplo 11, o que mostra um limite de elasticidade de 544 MPa após o envelhecimento da liga à têmpera T6 e após o tratamento por PB adicional. Conforme pode ser visto na Tabela 22, as ligas V6-3 e V6-7 mostraram um limite de elasticidade alto conduzindo-se um tratamento por secagem térmica de tinta diretamente após a formação a quente sem serem submetidas à T6.

[00134] Todas as patentes, pedidos de patente, publicações e resumos citados acima são incorporados ao presente documento a título de referência em sua totalidade. Diversas modalidades da invenção foram descritas no cumprimento dos diversos objetivos da invenção. Deve-se reconhecer que essas modalidades são apenas ilustrativas dos princípios da presente invenção. Inúmeras modificações e adaptações das mesmas ficarão prontamente evidentes para as pessoas de habilidade comum na técnica sem que haja afastamento do espírito e do escopo da invenção como definido nas reivindicações a seguir.

Claims (14)

1. Liga de alumínio, caracterizada pelo fato de que compreende de 5,8 a 9,2% em peso de Zn, 0,3 a 2,5% em peso de Cu, 1,6 a 2,6% em peso de Mg, 0,1 a 0,25% em peso de Fe, 0,07 a 0,15% em peso de Si, 0,09 a 0,15% em peso de Zr, de 0,02 a 0,05% em peso de Mn, de 0,03 a 0,05% em peso de Cr, de 0,003 a 0,035% em peso de Ti, até 0,15% em peso de impurezas, com o restante como Al.

2. Liga de alumínio de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente até 0,20% de um ou mais dentre Mo, Nb, Be, B, Co, Sn, Sr, V, In, Hf, Ag, Sc e Ni.

3. Liga de alumínio de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente até 0,10% de um elemento de terras raras selecionado a partir do grupo que consiste em Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb e Lu.

4. Produto que compreende a liga de alumínio como definida na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o produto é um dentre uma lâmina, uma placa, uma fusão e um forjamento.

5. Produto de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que tem um dentre uma profundidade média de pite menor que de 40 mícrons e uma profundidade média de pite menor que de 20 mícrons após imersão em uma solução contendo 57 g/L de NaCl e 10 mL de H2O2 por 6, 24 ou 48 horas.

6. Produto de acordo com a reivindicação 4 ou 5, carac-terizado pelo fato de que o produto possui uma microestrutura não recristalizada.

7. Produto de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizado pelo fato de que o produto é um dentre uma parte de corpo automotiva, uma parte estrutural aeroespacial, uma parte não-estrutural aeroespacial, e um alojamento de dispositivo eletrônico.

8. Método para produzir um produto de metal, caracterizado pelo fato de que compreende: fundir a liga de alumínio como definida na reivindicação 1 para formar um lingote ou uma chapa; homogeneizar o lingote ou a chapa; laminar a quente o lingote ou a chapa para produzir uma fita quente; e, laminar a frio a fita quente até um produto de metal que compreende um calibre final, em que o método compreende adicionalmente submeter o produto de metal a um processo de envelhecimento, que compreende: aquecer o produto de metal a uma temperatura de 100°C a 140°C; manter o produto de metal a uma temperatura de 100°C a 140°C por um período de tempo; e, resfriar o produto de metal à temperatura ambiente.

9. Método para produzir um produto de metal, caracterizado pelo fato de que compreende: fundir a liga de alumínio como definida na reivindicação 1 para formar um lingote ou uma chapa; homogeneizar o lingote ou a chapa; laminar a quente o lingote ou a chapa para produzir uma fita quente; e, laminar a frio a fita quente até um produto de metal que compreende um calibre final; em que o método compreende adicionalmente submeter o produto de metal a um processo de envelhecimento que compreende: aquecer o produto de metal a uma temperatura de 100°C a 140°C; manter o produto de metal a uma temperatura de 100°C a 140°C por um primeiro período de tempo; aquecer o produto de metal a uma temperatura maior do que 140°C; manter o produto de metal a uma temperatura maior do que 140°C por um segundo período de tempo; e, resfriar o produto de metal à temperatura ambiente.

10. Método de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente submeter o metal a um tratamento térmico de solubilização a uma temperatura na faixa de 430°C a 600°C, preferivelmente de 430°C a 500°C.

11. Método de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente resfriar o produto de metal a uma temperatura de 25°C a 120°C.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a etapa de resfriar o produto de metal é realizada em uma taxa de resfriamento de 200°C por segundo a 600°C por segundo.

13. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a etapa de resfriar o produto de metal é realizada em uma taxa de resfriamento de 2000°C por segundo a 3000°C por segundo.

14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente submeter o produto de metal a tratamento por calor de secagem térmica de tinta.

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