CN105121690A - 包含镁和锌的可热处理铝合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了新型镁-锌铝合金体和其制备方法。所述新型镁-锌铝合金体一般包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金体的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40，并且所述新型镁-锌铝合金体可通过如下方式制备：制备所述铝合金体以用于固溶化后冷加工，冷加工至少25％，然后热处理。所述新型镁-锌铝合金体可实现改善的强度和其他特性。

Description

包含镁和锌的可热处理铝合金及其制备方法
背景技术
铝合金可用于各种各样的应用。然而，要改善铝合金的一种特性而不影响另一种特性却很不容易。例如，很难在不降低合金韧性的情况下增大合金的强度。我们通常关注的铝合金的其他特性包括耐腐蚀性和疲劳裂纹扩展阻力(仅举两例)。
发明内容
广义地讲，本专利申请涉及改善的可热处理锻制铝合金及其制备方法。具体地讲，本专利申请涉及改善的锻制镁锌铝合金产品及其制备方法。一般来讲，由于例如如下文更详细描述的固溶化后冷加工和冷加工后热处理，镁锌铝合金产品获得了改善的特性组合。出于本申请的目的，本申请所涉及的镁锌铝合金为包含3.0重量％至6.0重量％的镁，以及2.5至5.0％重量％的锌，其中镁和锌中的至少一种是铝合金体中除铝之外的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40的铝合金。
图1中示出了一种用于制备轧制形式的可热处理铝合金产品的常规工艺。在常规工艺中，对可热处理铝合金体铸造(10)，之后将其均质化(11)，然后热轧到中间规格(12)。接下来，将可热处理铝合金体冷轧(13)到最终规格，然后将其固溶热处理并淬火(14)。“固溶热处理并淬火”等等在本文一般称为“固溶化”，意指将铝合金体加热到通常高于相固溶温度的适当温度，并且保持该温度足够长的时间以使可溶性元素进入到固溶体中，然后快速冷却足够长的时间以使这些元素保持在固溶体中。可通过足够快速的冷却来限制溶质原子以无内聚性的粗粒子形式沉淀，从而使在高温下形成的固溶体保持过饱和状态。在固溶化(14)之后，可任选地将铝合金体少量(例如，1-5％)拉伸矫平(15)，热处理(16)并且任选地经受最终处理操作(17)。图1符合用于制备T6态铝合金的工艺路线(T6态在本专利申请后文定义)。
图2a中示出了用于制备新型镁锌铝合金产品的新工艺的一个实施例。在该新工艺中，首先制备镁锌铝合金体，为固溶化后冷加工做好准备(100)，之后进行冷加工(200)，然后热处理(300)。该新工艺还可包括如下文更详细描述的任选的最终处理(400)(一种或多种)。“固溶化后冷加工”等等意指固溶化之后对铝合金体冷加工。施加到镁锌铝合金体的固溶化后冷加工的量一般为至少25％，诸如大于50％冷加工。首先固溶化，然后冷加工至少25％，接着适当热处理镁锌铝合金体，便可让镁锌铝合金体获得如下文更详细描述的改善的特性。例如，相对于T6态的常规铝合金产品而言，可实现5-25％或更高的强度增加，并且所需时间是将这些常规铝合金产品加工成T6态所需的时间的一小部分(例如，比T6态加工合金快10％-90％)。新型镁锌铝合金体还可实现良好延展性，一般可实现大于4％的伸长率，诸如6-15％或更高的伸长率。此外，还可保持和/或改善其他特性(例如，断裂韧度、抗腐蚀性、疲劳裂纹扩展阻力、外观)。
A.为固溶化后冷加工做准备
如图2a中所示，该新工艺包括制备铝合金体，为固溶化后冷加工做好准备(100)。可通过多种方式制备铝合金体，为固溶化后冷加工做好准备(100)，包括使用常规的半连续铸造方法(例如，对铸锭直接激冷铸造)和连续铸造方法(例如，双辊铸造)。如图3中所示，制备步骤(100)一般包括放置适于冷加工的形式的铝合金体(120)，以及使铝合金体固溶化(140)。放置步骤(120)和固溶化步骤(140)可按顺序相继进行或彼此伴随着进行。图4-8中示出了各种制备步骤(100)的一些非限制性例子，这些例子在下文更详细描述。制备铝合金体以用于固溶化后冷加工(100)的其他方法是本领域技术人员已知的，并且即便未在本文中明确描述，这些其他方法也在本发明的制备步骤(100)的范围内。
在一种方法中，制备步骤(100)包括半连续铸造方法。在一个实施例中，并且现在参考图4，放置步骤(120)包括铸造铝合金体(122)(例如，以铸锭或坯锭的形式)、使铝合金体均质化(124)、热加工铝合金体(126)，以及任选地冷加工铝合金体(128)。在放置步骤(120)之后，接着完成固溶化步骤(140)。可使用连续铸造作业完成类似步骤，但铸造(120)之后铝合金体将不呈铸锭/坯锭的形式。
在另一个实施例中，并且现在参考图5，制备步骤(100)包括铸造铝合金体(122)、均质化铝合金体(124)，以及热加工铝合金体(126)。在该实施例中，可完成热加工步骤(126)，以将可溶元素放到固溶体中，之后将铝合金体淬火(未示出)，从而完成固溶化步骤(140)。这是放置步骤(120)和固溶化步骤(140)彼此伴随着完成的一个例子。该实施例可适用于模压淬火产品(例如，挤压制品)以及热轧后淬火的热轧产品等等。
在另一种方法中，制备步骤(100)包括连续铸造方法，诸如带式铸造、连杆铸造、双辊铸造、双带式铸造(例如，哈兹列特铸造)、牵引铸造和块体铸造及其他。图6a中示出了采用连续铸造方法的制备步骤(100)的一个实施例。在该实施例中，将铝合金体大约同时铸造和固溶化(142)，即彼此伴随着进行。这种铸造放置足以冷加工的形式的铝合金体。当铸造期间的凝固速率足够快时，铝合金体也被固溶化。在该实施例中，铸造/固溶化步骤(142)可包括铸造之后对铝合金体淬火(未示出)。该实施例可适用于双辊铸造工艺及其他铸造工艺。一些能够完成图6a的工艺的双辊铸造设备和工艺描述于美国专利No.7,182,825、美国专利No.7,125,612、美国专利No.7,503,378和美国专利No.6,672,368，并且下文就图6b-1至6x进行了描述。
在另一个实施例中，并且现在参考图7，制备步骤(100)包括铸造铝合金体(122)以及在铸造步骤(122)之后使铝合金体固溶化(140)。在该实施例中，放置步骤(120)包括铸造(122)。该实施例适用于双辊铸造工艺及其他铸造工艺。
在另一个实施例中，并且现在参考图8，制备步骤(100)包括铸造铝合金体(122)、热加工铝合金体(126)，以及任选地冷加工铝合金体(128)。在该实施例中，放置步骤(120)包括铸造(122)、热加工(126)和任选的冷加工(128)步骤。在放置步骤(120)之后，接着完成固溶化步骤(140)。该实施例可适用于连续铸造工艺。
图2a、图3-6a和图7-8中所示的多个步骤可以间歇模式完成，也可以连续模式完成。在一个例子中，冷加工(200)和热处理步骤(300)连续完成。在该例子中，经固溶化的铝合金体可进入环境条件下的冷加工作业。考虑到用本文所述新工艺可实现相对较短的热处理时间，在冷加工后可立即对冷加工过的铝合金体进行热处理(300)(例如，顺序完成)(例如，热处理步骤(300)与冷加工步骤(200)伴随着完成)。可以想得到，此类热处理可在靠近冷加工设备的出口处进行，或在与冷加工设备连接的单独加热设备中进行。这样做可提高生产率。在另一个例子中，如以下冷加工部分(部分B)中所述，制备步骤(100)和冷加工步骤(200)连续完成(例如，当使用连续铸造设备时，并且使得连续铸态铝合金体可立即且连续地进行到冷加工步骤(200)，诸如图6a中所示。在该实施例中，铸造/固溶化步骤(142)可包括将铝合金体淬火到合适的冷加工温度(例如，低于150℉)。在另一个实施例中，制备步骤(100)、冷加工步骤(200)和热处理步骤(300)三者连续完成。
如上文所述，制备步骤(100)一般包括铝合金体的固溶化。如上文所指出，“固溶化”包括铝合金体的淬火(未示出)，所述淬火可经由液体(例如，经由水溶液或有机溶液)、气体(例如，空气冷却)或甚至固体(例如，铝合金体的一个或多个侧面上的冷却固体)完成。在一个实施例中，淬火步骤包括使铝合金体与液体或气体接触。在这些实施例的一些中，在不对铝合金体热加工和/或冷加工的情况下进行淬火。例如，可通过浸没、喷雾和/或喷射干燥等技术进行淬火，不存在铝合金体的变形。如图2a、图3-6a、图7-9和图12中所示，固溶化步骤一般是制备步骤的最后一步并且后面紧接冷加工步骤。
本领域技术人员认识到，可使用其他制备步骤(100)制备铝合金体以用于固溶化后冷加工(例如，粉末冶金方法)，并且只要放置适于冷加工(120)和固溶化所述铝合金体(140)的形式的铝合金体，不论这些放置(120)和固溶化(140)步骤是伴随着进行(例如，同时进行)还是连续进行，不论放置步骤(120)是在固溶化步骤(140)之前进行还是在之后进行，此类其他制备步骤属于制备步骤(100)的范围。
i.连续铸造实施例
a.双辊连续铸造--连续铸造和固溶化
在一个实施例中，可通过在水平双辊式铸造机或双带式铸造机之间连续铸造来制备本公开的铝合金体以用于固溶化后冷加工，其中(例如，由于连续铸造方法)固溶化与连续铸造伴随着进行。在此类实施例中，可通过与一对内部冷却辊并置并且连通，来连续铸造铝合金体。现在参考图6b-1至6b-2，其示出了水平双辊连续铸造设备的一个实施例。该设备使用一对反转冷却辊R1和R2，它们分别沿箭头A1和A1的方向旋转。术语水平意指铸造带材(S)在水平取向上或以偏离水平的正或负30度的角度制备。如图6b-2中更详细所示，可由陶瓷材料制成的铸嘴T可按箭头方向输送熔融金属M。可使铸嘴T与相应的辊R1和R2之间的空隙G1和G2尽可能小；然而，应当避免铸嘴T与辊R1和R2接触。不受理论的束缚，据信保持小空隙有助于防止熔融金属漏出，使熔融金属沿着R1和R2对大气环境的暴露最小化。空隙G1和G2的合适尺寸可为0.01英寸(0.254mm)。穿过辊R1和R2的中心线的平面L穿过辊R1和R2之间最小间隙的区域，该区域称为辊隙N。
熔融金属M可分别在区域2-6和区域4-6处直接接触冷却辊R1和R2。在与辊R1和R2接触后，熔融金属M开始冷却并凝固。正冷却的金属会产生与辊R1相邻的凝固金属的上部坯壳6-6，以及与辊R2相邻的凝固金属的下部坯壳8-6。随着金属M朝辊隙N的推进，坯壳6-6和8-6的厚度逐渐增加。在上部坯壳6-6和下部坯壳8-6各自与熔融金属M之间的界面处可能会产生凝固金属的大枝状体10-6(未按比例示出)。大枝状体10-6可破碎并被牵引到熔融金属M的缓慢移动流的中心部分12-6中，并且可沿箭头C1和箭头C2方向输送。移动流的牵引作用可引起大枝状体10-6进一步破碎成更小的枝状体14-6(未按比例示出)。在辊隙N上游的中心部分12-6(称为区域16-6)中，金属M为半固体，可包含固体组分(凝固小枝状体14-6)和熔融金属组分。区域16-6中的金属M可具有流态稠度，这部分是由于小枝状体14-6在其中的分散。在辊隙N处，一些熔融金属可在与箭头C1和C2相反的方向上向后挤压。辊R1和R2在辊隙N处的向前旋转基本上仅推进金属的固体部分(上部坯壳6-6、下部坯壳8-6及中心部分12-6中的小枝状体14-6)，同时推动辊隙N上游中心部分12-6中的熔融金属，使得所述金属在离开辊隙N的点时可完全是固体。在辊隙N的下游，中心部分12-6可为夹在上部坯壳6-6与下部坯壳8-6之间的包含小枝状体14-6的固体中心层或区域18-6。在中心层或区域18-6中，小枝状体14-6可为20微米至50微米的尺寸并且具有大致球状形状。上部坯壳6-6和下部坯壳8-6及凝固中心层18-6这三个层，或上部坯壳6-6和下部坯壳8-6及凝固中心层18-6的单铸造金属片/层的区域构成固体铸造带材20-6。因此，铝合金带材20-6包括铝合金的第一层或区域和铝合金的第二层或区域(对应于坯壳6-6和8-6)，这两层之间有一个中间层或区域(凝固中心层18-6)。固体中心层或区域18-6可构成带材20-6的总厚度的20％至30％。小枝状体14-6在带材20-6的固体中心层18-6中的浓度可比在移动流的半固体区域16-6或中心部分12-6中的浓度高。熔融铝合金可具有初始浓度的合金化元素，包括包晶形成的合金化元素和共晶形成的合金化元素，诸如下文组成部分(部分G)中所述的任何合金化元素。含铝的包晶形成体形式的合金化元素的例子包括Ti、V、Zr和Cr。含铝的共晶形成体的例子包括Si、Fe、Ni、Zn、Mg、Cu、Li和Mn。
如上文所指出的，铝合金体包含3.0-6.0重量％镁和2.5-5.0重量％的锌，其中镁和锌中的至少一种是铝合金体中除铝之外的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40。在铝合金熔体的凝固期间，与周围母熔体相比，枝状体通常具有更低浓度的共晶形成体以及更高浓度的包晶形成体。在区域16-6中，在辊隙上游中心区域，小枝状体14-6因此部分缺乏共晶形成体，而围绕小枝状体的熔融金属一定程度上富含共晶形成体。因此，与上部坯壳6-6和下部坯壳8-6中的共晶形成体和包晶形成体的浓度相比，包含大量枝状体的带材20-6的固体中心层或区域18-6缺乏共晶形成体，富含包晶形成体。换句话讲，中心层或区域18-6中的共晶形成合金化元素的浓度一般小于第一层或区域6-6和第二层或区域8-6中的浓度。相似地，中心层或区域18-6中的包晶形成合金化元素的浓度一般大于第一层或区域6-6和第二层或区域8-6中的浓度。因此，在一些实施例中，与铝合金产品的中心线处的Mg和/或Zn的量相比，合金在合金产品的上部区域或下部区域中包含量更多(该区域中的平均全厚度浓度更高)的Mg和Zn中的至少一者，其中使用下文所述的浓度分布程序测定这些区域中的浓度。在一个实施例中，合金在合金产品的上部区域或下部区域中包含更高浓度的Mg和Zn。在一个实施例中，合金在合金产品的上部区域和下部区域中包含更高浓度的Mg和Zn中的至少一者。在一个实施例中，合金在合金产品的上部区域和下部区域中包含更高浓度的Mg和Zn。在一个实施例中，相对于产品的中心线处的Mg和/或Zn浓度，合金包含至少高1％的Mg和/或Zn浓度(上部或下部区域中的平均浓度，视情况而定)。在一个实施例中，相对于产品的中心线处的Mg和/或Zn浓度，合金包含至少高3％的Mg和/或Zn浓度(上部或下部区域中的平均浓度，视情况而定)。在一个实施例中，相对于产品的中心线处的Mg和/或Zn浓度，合金包含至少高5％的Mg和/或Zn浓度(上部或下部区域中的平均浓度，视情况而定)。在一个实施例中，相对于产品的中心线处的Mg和/或Zn浓度，合金包含至少高7％的Mg和/或Zn浓度(上部或下部区域中的平均浓度，视情况而定)。在一个实施例中，相对于产品的中心线处的Mg和/或Zn浓度，合金包含至少高9％的Mg和/或Zn浓度(上部或下部区域中的平均浓度，视情况而定)。
浓度分布程序-适用于Si、Mg、Cu、Zn、Mn和Fe
1.样品制备
·将铝片样品安装在Lucite中，并且使用标准金相制备程序(参考：ASTME3-01(2007)StandardGuideforPreparationofMetallographicSpecimens(金相试样制备标准指南))抛光纵向表面。使用市售涂碳设备在样品的抛光表面上涂上碳。碳涂层是几微米厚。
2.电子探针微区分析(EPMA)设备
·使用JEOLJXA8600超级探针来获得制备的铝片样品中整个厚度的组成分布。该超级探针具有四个波长色散光谱仪(WDS)检测器，其中两个检测器是气体流量(P-10)计数器，另外两个检测器是Xe气体密封计数器。元素的检测范围是从铍(Be)到铀(U)。定量分析检测限是0.02重量％。该仪器配备有GellerMicroanalyticalDspec/Dquant自动化系统，允许阶段控制和无人值守的定量和定性分析。
3.电子探针微区分析(EPMA)分析程序
·将该超级探针设置成以下条件：加速电压15kV；射束强度100nA；将电子束散焦到合适的尺寸，使得可以测量最少13个不同的样品断面(例如，对于0.060英寸厚的试样散焦到100μm)，并且每种元素的曝光时间是10秒。在正背景和负背景上以5秒的计数时间，在三个随机位置对样品表面进行背景校正。
·一次EPMA线扫描定义为沿垂直于样品轧制方向的直线在多个位置处扫描铝片样品的整个厚度。使用奇数个点，并且在铝片样品的中心线处使用中位数个点。点之间的间距等于射束直径。在每个点处，可以根据需要分析任何以下元素：Mn、Cu、Mg、Zn、Si和Fe。用气体流量(P-10)计数器通过PET衍射晶体分析Si；用Xe气体密封计数器通过LIF衍射晶体分析Fe、Cu、Zn和Mn；用气体流量(P-10)计数器通过TAP衍射晶体分析Mg。每种元素的计数时间是10秒。沿着铝片样品的长度向下重复这种线扫描30次。在样品的任何一个位置处，所报告的每种元素的组成应当是在同一厚度位置处测量30次的平均值
·上部和下部区域中的浓度是在每个这些区域中测量到的平均浓度，不包括(i)上部区域和下部区域的边缘(表面)和(ii)中心区域与上部区域和下部区域中的每一者之间的过渡区域。必须在上部区域和下部区域的每一者中的最少四个(4)不同位置处测量元素的浓度，确定这种元素在这些区域中的每一者中的平均浓度。
·使用具有ZAF/Phi(pz)校正模型Heinrich/Duncumb-Reed的DQuant分析包CITZAF,v4.01校准测量到的元素。这项技术来自美国国家标准技术研究院(NIST)的CurtHeinrich博士，使用传统的Duncumb-Reed吸收校正(参见，Heinrich,MicrobeamAnalysis--1985,79；--1989,223(Heinrich，微束分析--1985,79；--1989,223))。
浓度分布程序-适用于Li(系列截面法)
·对于包含锂的产品使用系列截面法，其中通过如下方式获得断面(整个厚度)：(i)对厚度为0.030或更厚的样品进行机械加工；或(ii)经由适当的化学蚀刻剂对厚度小于0.030的样品进行化学减薄。获得至少13个不同全厚度的样品，并且使得始终制得中心线样品。然后通过原子吸收来分析每个样品的Li含量。
辊R1和R2可以作为散热器，用于散发熔融金属M的热量。在一个实施例中，热量可以均匀的方式从熔融金属M传递到辊R1和R2，以确保铸造带材20-6的表面的均匀度。辊R1和R2各自的表面D1和D2可以由钢或铜制成，可以纹理化，并且可以包括可接触熔融金属M的表面不平整结构(未示出)。可利用表面不平整结构来增强来自表面D1和D2的热量传递，并且通过在表面D1和D2上施加受控的不均匀度，使得跨表面D1和D2均匀地传递热量。表面不平整结构可以呈凹槽、凹痕、隆起或其他结构的形式，并且可以以每英寸20至120个表面不平整结构或者每英寸约60个表面不平整结构的规则图案间隔开。表面不平整结构可以具有范围在5微米至50微米内或者可选地约30微米的高度。辊R1和R2的表面可以涂布材料，诸如铬或镍，用以促进铸造带材从辊R1和R2分离。
为辊R1和R2控制、保持和选择适当的速度，可以影响使用本发明的设备和方法连续铸造带材的能力。辊速决定熔融金属M朝辊隙N推进的速度。如果速度太低，大枝状体10-6将不会受到足够的力，而无法被带入中心部分12-6中并破碎成小枝状体14-6。在一个实施例中，辊速可以被选择成使得熔融金属M的凝固前沿或者完全凝固点可以在辊隙N处形成。因此，本发明的铸造设备和方法可适合在高速下作业，例如范围为每分钟25至400英尺；可选地每分钟50至400英尺；可选地每分钟100至400英尺；以及可选地每分钟150至300英尺的那些速度。熔融铝被传送至辊R1和R2的每单位面积的线速率可以小于辊R1和R2的速度或者是辊速的约四分之一。由于纹理化表面D1和D2确保了从熔融金属M均匀地传递热量，所以采用本发明公开的设备和方法至少部分地可以实现高速连续铸造。由于这种高铸造速度和相关联的快速凝固速率，可溶成分基本上可以保留在固溶体中，即固溶化步骤可以与铸造步骤伴随着进行。
辊分离力可以是在使用本发明公开的铸造设备和方法时的一个参数。本发明公开的连续铸造设备和方法的一个有益效果可以是直到金属到达辊隙N时才产生固体带材。厚度由辊R1和R2之间的辊隙N的尺寸决定。辊分离力可以足够大以挤压辊隙N上游的熔融金属，使其离开辊隙N。通过辊隙N的熔融金属过多可能会导致上部坯壳6-6和下部坯壳8-6及固体中心区域18-6这些层彼此远离并且变得不对齐。到达辊隙N的熔融金属不足可导致带材过早形成。辊R1和R2可使过早形成的带材变形并且发生中心线分离。合适的辊分离力的范围可以在每英寸宽度铸件25至300磅，或者每英寸宽度铸件100磅。一般来讲，在铸造较厚规格的带材时，可能需要较慢的铸造速度，以便去除热量。由于在辊隙上游不会产生完全固体的铝带材，所以这种较慢的铸造速度不会引起过大的辊分离力。由于由辊施加的力较小(每英寸宽度300磅或更小)，铝合金带材20-6中的晶粒基本上未变形。此外，由于带材20-6直至其到达辊隙N时才是固体；所以不会被“热轧”。因此，带材20-6不会由于铸造工艺本身而受到热机械处理，并且当随后不被热轧制时，带材20-6中的晶粒一般基本上不变形，在冷加工步骤(200)之前会保持在凝固时实现的其初始结构，即，等轴结构，诸如球状。
可以使用本文所述的连续铸造设备和方法来铸造薄规格铝带材产品。可在25至400英尺/分钟或者50至400英尺/分钟或者100至400英尺/分钟范围内的铸造速度下制备厚度为0.100英寸或更小的铝合金带材。也可使用本文所公开的方法制备例如厚度为0.249英寸或更小的较厚规格铝合金带材。因此，连续铸造带材一般具有符合铝业协会标准的片材或箔产品的厚度。
在铸造期间辊表面D1和D2可能变热并且在高温下可能易于氧化。在铸造期间辊表面的不均匀氧化会改变辊R1和R2的热传递特性。因此，可以在使用前对辊表面D1和D2进行氧化处理，尽量减小其在铸造期间的变化。不时刷擦或连续地刷擦辊表面D1和D2以移除在铝和铝合金的铸造期间可能积聚的碎屑，可能是有益的。小片的铸造带材可能从带材S断开，粘附到辊表面D1和D2。这些小片的铝合金带材可能易于氧化，这会导致辊表面D1和D2热传递特性的不均匀性。刷擦辊表面D1和D2可避免由于可能积聚在辊表面D1和D2上的碎屑所引起的不均匀问题。
根据本公开连续铸造铝合金可以通过初始选择与所需带材S的规格对应的所需辊隙N的尺寸来实现。可以将辊R1和R2的速度增大到所需生产率或速度，所述速度小于导致辊分离力增大到指示辊R1和R2之间正在发生轧制的水平的速度。以本发明设想的速率(即，每分钟25至400英尺)进行铸造时，铝合金带材的凝固速度是铸造成铸锭的铝合金的约1000倍，并且相对于铸造成铸锭的铝合金改善了带材的特性。可以选择冷却熔融金属的速率，使金属外部区域快速凝固。实际上，金属外部区域的冷却可以以每秒至少1000摄氏度的速率进行。
如上所述，由于高铸造速度和相关联的快速凝固速率，可溶成分基本上可以保留在固溶体中，即固溶化步骤可以与铸造步骤伴随着进行。保留在固溶体中的溶质的量与合金的电导率有关，电导率值越低，固溶体中转移的溶质越多。因此，在一个实施例中，由上文公开的连续铸造工艺制成的铝合金体可实现低电导率值。在一个实施例中，由于相伴的铸造和固溶化，根据此类方法加工的铝合金与合金的理论最小电导率相差50％以内。如此子部分((A)(i))中所用，当铝合金体“与合金的理论最小电导率相差XX％以内”时，合金的测量电导率使铝合金体处于最大理论电导率与最小理论电导率的差值的XX％。换句话讲，与理论最小电导率相差“XX％以内”＝(所测量的电导率减去最小理论电导率)/(最大理论电导率减去最小理论电导率)*100％，其中在制备(100)、冷加工(200)和热处理(300)步骤完成之后，根据ASTME1004(2009)测量所测量的电导率。例如，如果铝合金具有23.7％IACS的最小理论电导率并且具有55.3％IACS的最大理论电导率，则最大理论值与最小理论值之间的差值将为31.6％IACS。如果同一铝合金的实际测量的电导率为27.7％IACS，则其与理论最小值相差约12.7％以内(12.6582％＝(所测量的电导率减去最小理论电导率)除以(最大理论电导率减去最小理论电导率)或((27.7-23.7)/31.6))。可使用如下文献中提供的常数计算最小电阻率与最大电阻率的值：Aluminum:PropertiesandPhysicalMetallurgy,ed.J.E.Hatch,AmericanSocietyforMetals,MetalsPark,OH,1984,p.205(铝：特性和物理冶金学，J.E.Hatch编辑，美国金属学会，俄亥俄州MetalsPark出版，1984:205)，该文献描述了固溶体内外的各种元素对电阻率的影响。可将电阻率的值转换为以％IACS计的电导率的值(假定纯铝的基区电阻率为2.65微欧-厘米)。理论最小电导率涉及所有合金化元素都在固溶体内的情形。理论最大电导率涉及所有合金化元素都在固溶体外的情形。
在一个实施例中，由上文公开的连续铸造工艺制成的铝合金体与合金的理论最小电导率相差40％以内。在另一个实施例中，根据此类方法加工的铝合金与合金的理论最小电导率相差30％以内。在又一个实施例中，根据此类方法加工的铝合金与合金的理论最小电导率相差20％以内。在另一个实施例中，根据此类方法加工的铝合金与合金的理论最小电导率相差15％或更小以内。可在下文子部分(C)和(D)中所述的连续铸造实施例中实现类似的电导率值。
b.连续铸诰和固溶化的实例
在散热带式铸造机上对合金化元素为下表中指示的重量％的熔融铝合金进行连续铸造，其中上带不接触辊隙下游正在凝固的金属。本文报告的测试不是在辊式铸造机上进行。然而，其工艺被设计为模拟铸造到一对辊上，而不加工已凝固的金属。
合金 合金化元素(重量％)
6-1 0.6Si-1.4 Fe-1.7 Ni-0.6 Zn
6-2 0.9Mg-0.9 Mn-0.5 Cu-0.45 Fe-0.3 Si
6-3 1.4Mg-0.25 Mn-0.15 Cu-0.30 Fe-0.4 Si
图6c和6d中分别以图形方式示出了各种间隙设置下施加到合金6-1和6-2上的每单位宽度的力与辊速的关系。在所有情况下，辊所施加的力都低于200磅/英寸宽度。
分析合金6-1的带材(0.09英寸厚)的合金化元素偏析。图6e(对于共晶形成元素(Si、Fe、Ni和Zn)而言)和图6f(对于包晶形成元素(Ti、V和Zr)而言)中以图形方式示出了合金化元素在带材整个厚度的浓度。共晶形成合金化元素在带材的中心部分中部分缺乏，而包晶形成合金化元素富含于带材的中心部分中。
图6g是以188英尺/分钟的铸造速度、0.094英寸的平均带材厚度、15.5英寸的带材宽度和103磅/英寸宽度的施加力制备的合金6-1的三个带材的层叠件的横断面的25倍放大显微照片。图6g在一对薄暗带之间示出了一个带材的全厚度。全带材的中心较暗带对应上述中心层18-6，其部分缺乏共晶形成合金化元素，而全带材外侧的较亮部分对应上述上坯壳6-6和下坯壳8-6。图6h是图6g的中心带材的100倍放大显微照片。中心较暗带中的晶粒的球状性质表明未在铸造机中对带材进行加工。
图6i是以231英尺/分钟的铸造速度、0.0925英寸的辊隙、15.5英寸的带材宽度和97磅/英寸宽度的施加力制备的合金6-2的两个带材的层叠件的横断面的25倍放大显微照片。图6i示出了一个带材的全厚度和另一个带材的一部分。图6i的带材还表现出中心较暗带缺乏共晶形成合金化元素。图6j是图6i的带材中心部分的100倍放大显微照片。中心较暗带中的晶粒的球状性质还表明未在铸造机中对带材进行加工。
分析合金6-2的带材(0.1英寸厚)的合金化元素偏析。图6k(对于共晶形成元素(Mg、Mn、Cu、Fe和Si)而言)和图6l(对于包晶形成元素(Ti和V)而言)中以图形方式示出了合金化元素在带材整个厚度的浓度。共晶形成合金化元素在带材的中心部分中部分缺乏，而包晶形成合金化元素富含于带材的中心部分中。
图6m是以196英尺/分钟的铸造速度、约0.098英寸的平均带材厚度、15.6英寸的带材宽度和70磅/英寸宽度的施加力制备的阳极化合金带材6-3的横断面的50倍放大显微照片。该显微照片显示了夹在上部与下部之间的带材中心部分，而未显示带材的顶部表面和底部表面。在带材中的中心较亮带对应上述中心层18-6，其部分缺乏共晶形成合金化元素，而全带材的外侧较暗部分对应上述上坯壳6-6和下坯壳8-6。带材中显示的晶粒为球状，表明不存在带材加工。
支撑热带材S离开辊R1和R2，直到带材S冷却到足以自支撑可能是有益的。图6n中示出了一种支撑机构，该机构包括连续传送带B，连续传送带B设置在离开辊R1和R2的带材S的下方。传送带B围绕皮带轮P行进并且支撑带材S到预定距离(例如，约10英尺)。传送带B在皮带轮P之间的长度可由铸造工艺、带材S的离开温度和带材S的合金决定。传送带B的合适材料包括固体形式或网状形式的玻璃纤维和金属(例如，钢)。作为另外一种选择，如图6o所示，支撑机构可包括静止支撑表面H诸如金属承座，带材S在冷却的同时在其上方行进。承座H可由热带材S不易粘附于其上的材料制成。在带材S在离开辊R1和R2时发生破损的某些情况下，可在位置E处用流体诸如空气或水冷却带材S。通常，带材S以约1100℉离开辊R1和R2。可能有利的是，在辊隙N的约8至10英寸内将带材温度降低到约1000℉。美国专利No.4,823,860中描述了一种在位置E处冷却带材以实现该冷却量的合适机构。可使用单独的淬火设备将带材进一步淬火，实现以上指出的冷却速率。
在一个实施例中，一种方法包括对铸态片材淬火。在这些实施例中，固溶化步骤包括固溶热处理和淬火，其中固溶热处理由于连续铸造而完成。制备步骤还包括将铝合金片从连续铸造设备移除，以及在移除步骤之后但在铝合金片达到700℉的温度之前，对铝合金片淬火，其中淬火时以每秒至少100℉的速率降低铝合金片的温度，从而完成固溶化。为了完成固溶化步骤，离开连续铸造设备的铝合金片的温度高于淬火步骤期间的铝合金片的温度。
在一个实施例中，淬火步骤在铝合金片达到800℉的温度之前开始。在另一个实施例中，淬火步骤在铝合金片达到900℉的温度之前开始。在又一个实施例中，淬火步骤在铝合金片达到1000℉的温度之前开始。在另一个实施例中，淬火步骤在铝合金片达到1100℉的温度之前开始。
在一个实施例中，淬火步骤以每秒至少200℉的速率降低铝合金片的温度。在另一个实施例中，淬火步骤以每秒至少400℉的速率降低铝合金片的温度。在又一个实施例中，淬火步骤以每秒至少800℉的速率降低铝合金片的温度。在另一个实施例中，淬火步骤以每秒至少1600℉的速率降低铝合金片的温度。在又一个实施例中，淬火步骤以每秒至少3200℉的速率降低铝合金片的温度。在另一个实施例中，淬火步骤以每秒至少6400℉的速率降低铝合金片的温度。在又一个实施例中，淬火步骤以每秒至少10,000℉的速率降低铝合金片的温度。
可以完成淬火步骤，(例如，由于后续的冷加工步骤)使铝合金片达到低温。在一个实施例中，淬火包括将铝合金片冷却到不高于200℉的温度(即，淬火步骤完成时铝合金片的温度不高于200℉)。在另一个实施例中，淬火包括将铝合金片冷却到不高于150℉的温度。在又一个实施例中，淬火包括将铝合金片冷却到不高于100℉的温度。在另一个实施例中，淬火包括将铝合金片冷却到环境温度。
可以经由任何合适的冷却介质完成淬火步骤。在一个实施例中，淬火包括使铝合金片与气体接触。在一个实施例中，所述气体是空气。在一个实施例中，淬火包括使铝合金片与液体接触。在一个实施例中，所述液体是水基液体，诸如水或另一种水基冷却溶液。在一个实施例中，所述液体是油。在一个实施例中，所述油是烃基油。在另一个实施例中，所述油是有机硅基油。
在一些实施例中，经由连续铸造设备下游的淬火设备完成淬火。在其他实施例中，使用环境空气进行冷却。
c.双辊连续铸造--在存在颗粒物的情况下连续铸造
在一个实施例中，双辊铸造设备和工艺可产生其中具有颗粒物的铝合金产品。所述颗粒物可为任何非金属材料，诸如氧化铝、碳化硼、碳化硅和氮化硼，或者在铸造期间原位形成或加入到熔融铝合金中的金属材料。出于该实施例的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“垂直”、“水平”、“顶部”、“底部”及其派生词应与本公开有关，在适用的情况下如在附图的图6p到6s中的取向。
现在参考图6p，在该实施例中，铸造/固溶化步骤142可包括其中提供了颗粒物的连续铸造带材。在步骤1006中，可将包含颗粒物的熔融铝合金传送到铸造设备，诸如上文就图6b-1和6b-2所述的铸造设备。在步骤1026中，铸造设备可快速地冷却熔融金属的至少一部分，使熔融金属的外部区域(也称为区、坯壳和层)以及富含颗粒物的内部区域(也称为区、坯壳和层)凝固。在铸造合金时凝固的外部区域的厚度可增加。
离开铸造设备的产品可为单层产品并且可包括在步骤1026中形成的内部固体区域，该内部固体区域含有包含颗粒物，其被夹在外部固体区域内。单层产品可以各种形式产生，诸如但不限于片材、板材或箔。在挤压铸造中，所述产品可为线、杆、棒或其他挤压制品的形式。
与图6b-2相似，但现在参考图6q，可将包含颗粒物100-6的熔融铝合金金属M提供在辊式铸造机的辊R1和R2之间。本领域技术人员应当理解，辊R1和R2是辊式铸造机的铸造表面。通常，使R1和R2冷却，促使分别在区域2-6和区域4-6处与辊R1和R2直接接触的熔融金属M凝固。在与辊R1和R2接触后，金属M开始冷却并凝固。正在冷却的金属会凝固为与辊R1相邻的凝固金属的第一区域或坯壳6-6，以及与辊R2相邻的凝固金属的第二区域或坯壳8-6。当金属M朝辊隙N推进时，区域或坯壳8-6和6-6各自的厚度会增加。最初，颗粒物100-6可位于第一区域8-6和第二区域6-6各自与熔融金属M之间的界面处。当熔融金属M在冷却辊R1、R2的相对表面之间行进时，颗粒物100-6可被牵引到熔融金属M的缓慢移动流的中心区域(或部分)12-6(在该实施例中也称为“内部”)中，并且可沿箭头C1和C2的方向运送。在辊隙N上游的中心区域12(称为区域16-6)中，金属M为半固体并且包含颗粒物100-6组分和熔融金属M组分。区域16-6中的熔融金属M可具有流态稠度，这部分是由于颗粒物100-6在其中的分散。辊R1和R2在辊隙N处的向前旋转基本上仅推进金属的固体部分，即第一区域6-6和第二区域8-6及中心区域12-6中的颗粒物，同时推动辊隙N上游中心区域12-6的熔融金属M，使得金属在离开辊隙N的点时基本上为固体(及可选地完全为固体)。在辊隙N的下游，中心区域12-6为夹在第一区域6-6与区域坯壳8-6之间的包含颗粒物100-6的固体中心区域(或层)18-6。为清楚起见，夹在第一区域6-6与第二区域8-6之间的、具有包含高浓度颗粒物100-6的中心层或区域18-6的上述单层单次连续铸造铝制品，应当也称为功能性梯度式MMC结构。中心层18-6中的颗粒物100-6的尺寸可为至少30微米。在带材产品中，固体内部区域(或部分)可占带材总厚度的20％至30％。虽然图6q的铸造机被示出为在大致水平取向上制备带材20-6，但这并非意在进行限制，因为带材20-6可以一定角度或竖直地离开铸造机。
就图6q描述的铸造工艺遵从以上在图6p中概述的方法步骤。在步骤1006中传送到辊式铸造机的熔融金属在步骤1026中开始冷却并凝固。正在冷却的金属形成凝固金属的外层，即，靠近或邻近冷却铸造表面R1、R2的第一区域6-6和第二区域8-6。如前述段落中所述，当金属推进穿过铸造设备时，第一区域(或坯壳)6-6和第二区域(或坯壳)8-6的厚度增加。按照步骤1026，可将颗粒物100-6拉入被凝固的外部区域6-6和8-6部分地围绕的中心部分12-6。在图6q中，第一区域6-6和第二区域8-6基本上围绕中心区域18-6。换句话讲，将包含颗粒物100-6的中心区域18-6沿着一定浓度梯度定位在单层产品内第一区域6-6和第二区域8-6之间。换言之，中心区域18-6夹在第一坯壳6-6和第二坯壳8-6之间。在其他铸造设备中，第一坯壳和/或第二坯壳可完全围绕内层。在步骤1026之后，中心区域18-6可凝固，产生内部区域(或层)。在完全凝固之前，带材20-6的中心区域12-6为半固体，并且包含颗粒物组分和熔融金属组分。在该阶段的金属具有流态稠度，这部分是由于颗粒物在其中的分散。
在步骤1026之后的某时，产品完全凝固并且包括包含颗粒物的内部区域(或层)，以及第一坯壳和第二坯壳，即，基本上围绕内部区域(或层)的外部区域或层。内部区域(或层)的厚度可为产品厚度的约10-40％。在一个可选实施例中，内部区域(或层)可包含约70体积％的颗粒物100-6，而第一坯壳和第二坯壳各自独立地包含约15体积％的颗粒物100-6。在另外一个实施例中，内部区域(或层)可包含至少70体积％的颗粒物100-6，而第一坯壳和第二坯壳各自独立地包含小于15体积％的颗粒物100-6。
在铸造期间，颗粒物100-6向内部区域的移动可由剪切力引起，所述剪切力由熔融金属的内部区域与凝固的外部区域之间的速度差所致。为了促进移动到内部区域中，辊式铸造机可以至少30fpm或者至少40fpm或者至少50fpm(英尺/分钟)的速度运行。换句话讲，在铸造期间，尺寸为至少30微米的颗粒物100-6从均匀分布的状态变成更浓缩的状态，即在铸造期间移动到内部区域中。不受理论的束缚，据信以小于10英尺/分钟的速度运行的辊式铸造机不会产生将颗粒物(尺寸为至少30微米)移动到内部区域(或层)所需的剪切力。
为辊R1和R2控制、保持和选择适当的速度，可以影响铸造设备的可操作性。辊速决定熔融金属M朝辊隙N推进的速度。如果速度太低，颗粒物100-6可能不会受到足够的力，而无法被带入金属产品的中心部分18-6中。在一个实施例中，铸造设备以50至300英尺/分钟范围内的速度运行。熔融铝被传送至辊R1和R2的线速度可以小于辊R1和R2的速度，或者辊速的约四分之一。
现在参考图6r，其中示出了根据本公开铸造的功能性梯度式MMC的微观结构。所示的带材400-6包含15重量％的氧化铝，并且为0.004英寸规格。可以看出，颗粒物410-6分布在整个带材400-6中，并且较高浓度的颗粒集中在中心区域(或层或部分)401-06中，而较低浓度的颗粒分别见于外部区域(或层或坯壳)402-06和403-06中。不受理论的束缚，据信由于铸造期间熔体快速凝固，颗粒物410-6与铝基体之间无反应。此外，如可从图6s中看到的那样，颗粒与金属基体之间的界面处没有损坏。颗粒物未从产品的表面上方突出，因此颗粒物不会磨损或擦伤轧机的轧辊。
d.双辊连续铸造--不可混溶金属的连续铸造
在另一个实施例中，双辊铸造设备和工艺可产生其中具有不混溶相的铝合金产品。合适的不混溶相元素包括Sn、Pb、Bi和Cd，，可以下文组成部分(部分G)中所公开的量存在。出于该实施例的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“垂直”、“水平”、“顶部”、“底部”及其派生词应与本公开有关，在适用的情况下如在附图的图6t到6x中的取向。
现在参考图6t，在该实施例中，铸造/固溶化步骤142可包括其中提供了至少一种不混溶相的连续铸造带材。在步骤1046中，将熔融铝合金和至少一种不混溶相元素引入合适的铸造设备，诸如上文就图6b-1和6b-2所述的铸造设备。在步骤1066中，铸造设备以在50至300英尺/分钟范围内的铸造速度运行。
现在将就图6u-6w中所示的设备说明该工艺，但该工艺也适用于图6b-1、6b-2、6n、6o、6q和7a-7b中所示的设备及其他类型的连续铸造设备。如图6u中所示，该设备包括一对环形带1067和1267，这对环形带充当由一对上皮带轮1467和1667以及一对对应的下皮带轮1867和2067输送的铸造模具。安装时，可使每个皮带轮分别围绕轴线2167、2267、2467和2667旋转。皮带轮可为合适的耐热类型，并且上皮带轮1467和1667中的任一者或两者由合适的电机装置(未示出)驱动。下皮带轮1867和2067同样如此。带1067和1267都是环形带，一般由与正被铸造的金属具有低反应性或与之不反应的金属形成。使用钢和铜合金带已经得到了很好的结果，但也可使用其他带，诸如铝。应当指出的是，在本发明的该实施例中，铸造模具被实现为铸造带1067和1267。然而，铸造模具可包括例如单个模具、一个或多个辊或者一组块。
将皮带轮如图6u和6v中所示那样定位，一个置于另一个之上，皮带轮间具有模制间隙。该间隙的尺寸被设计为对应正被铸造的金属带材的所需厚度。因此，正被铸造的金属带材的厚度由铸造带1067与1267之间间隙的尺寸决定，并且铸造带1067与1267沿着穿过皮带轮1467和1867的轴线的线在皮带轮1467和1867上方传递，所述轴线垂直于铸造带1067和1267。可通过金属供应装置2867诸如中间包将待铸造的熔融金属供应到模制区。中间包2867的内部在宽度上对应待铸造的产品的宽度，并且宽度最大可达铸造带1067和1267的狭窄部的宽度。中间包2867包括金属供应传送铸造嘴3067，用于将熔融金属的水平料流传送到铸造带1067与1267之间的模制区。
因此，如图6v所示的铸造嘴3067与紧邻铸造嘴3067的铸造带1067和1267一起限定熔融金属的水平料流要流入其中的模制区。因此，从铸造嘴基本上水平流出的熔融金属的料流填充到每条铸造带1067和1267的弯曲部分之间的模制区到皮带轮1467和1867之间的间隙。熔融金属开始凝固并且在铸造带材到达皮带轮1467和1867之间间隙的点时基本上凝固。将熔融金属的水平流动料流供应到模制区，让水平流动料流在模制区与围绕皮带轮1467和1867传递的铸造带1067和1267的弯曲部分接触，这样可限制变形，从而保持熔融金属与每条铸造带之间更好进行热接触，改善铸造带材的顶部和底部表面的质量。
图6u-6w中所示的铸造设备可包括一对冷却设备3267和3467，所述冷却设备定位成与铸造带1067和1267之间模制间隙中正被铸造的金属接触的环形带那部分相对。冷却装置3267和3467因此用于在铸造带1067和1267分别刚在皮带轮1667和2067上方传递之后以及在铸造带1067和1267与熔融金属接触之前对铸造带1067和1267进行冷却。如图6u和6w所示，冷却设备3267和3467如图所示分别定位在铸造带1067和1267的回程上。冷却设备3267和3467可为常规冷却设备，诸如流体冷却嘴，其定位成将冷却流体直接喷到铸造带1067和1267的内侧和/或外侧，使铸造带的整个厚度都得到冷却。
因此，熔融金属从中间包水平地流过铸造嘴3067，进入限定在铸造带1067和1267之间的铸造区或模制区，其中铸造带1067和1267由从铸造带材传递到铸造带1067和1267的热量加热。铸造金属带材保持在铸造带1067和1267之间，通过铸造带1067和1267传输，直到它们各自转动超过皮带轮1667和2067的中心线。之后，在返回环路中，冷却设备3267和3467分别对铸造带1067和1267进行冷却，基本上移除在模制区中传递到铸造带的所有热量。图6w中更详细地示出了从中间包穿过铸造嘴3067供应熔融金属，其中铸造嘴3067由上壁4067和下壁4267形成，而上壁4067和下壁4267之间限定了中心开口4467，中心开口4467的宽度可基本上在铸造带1067和1267的宽度上方延伸。
铸造嘴3067的壁4067和4267的远端分别邻近铸造带1067和1267的表面，并且与铸造带1067和1267一起限定铸造腔体或模制区4667，熔融金属流过中心开口4467进入到铸造腔体或模制区4667中。当铸造腔体4667中的熔融金属在铸造带1067和1267之间流动时，熔融金属将其热量传递到铸造带1067和1267，这同时使得熔融金属冷却，形成保持在铸造带1067与1267之间的固体带材5067。提供足够的回置距离(被定义为熔融金属4667的第一触点4767与间隙4867之间的距离，所述间隙4867被定义为进入皮带轮1467和1867的最接近途径)，使得在到达间隙4867之前基本上完全凝固。
在操作中，经由中间包2867穿过铸造嘴3067引入包含液态不混溶相的熔融铝合金，并且使之进入铸造带1067和1267之间限定的铸造区。在一个实施例中，在皮带轮1467和1867上方传递的铸造带1067和1267之间的间隙的尺寸在0.08至0.249英寸的范围内，并且铸造速度为50-300fpm。在这些条件下，不混溶液相的小滴可在凝固前沿之前成核，并且可被快速移动的凝固前沿吞没到二次枝状体臂(“SDA”)间距之间的空间中。因此，所得的铸造带材可包含均匀分布的不混溶相的小滴。
现在转到图6x，其示出了根据本发明制备的Al-6Sn(具有6重量％锡的铝合金)带材40067的断面的显微照片。该带材显示出均匀分布的3微米或更小的细Sn颗粒40167。这导致比由铸锭制成或通过辊式铸造制成的材料所得到的颗粒小几倍，而由铸锭制成或通过辊式铸造制成的材料得到的颗粒通常具有40微米至400微米的尺寸。
B.冷加工
重新参考图2a，如上文所指出，这种新工艺包括对铝合金体进行高度冷加工(200)。“冷加工”等意指使铝合金体在至少一个方向上、在低于热加工温度的温度(例如，不高于400℉)下变形。可通过如下方法中的一种或多种来实行冷加工：轧制、挤压、锻造、拉延、引缩、旋压、滚压成形以及它们的组合及其他类型的冷加工方法。这些冷加工方法可至少部分地有助于制备各种镁锌铝合金产品(参见下文的产品应用)。
i.冷轧
在一个实施例中，并且现在参考图9，冷加工步骤(200)包括冷轧(220)(并且在一些情况下由冷轧(220)与任选的拉伸或矫直展平(240)组成)。在该实施例中，如上文所述，冷轧步骤(220)在固溶化步骤(140)之后完成。冷轧(220)是一种制造技术，其中一般经由辊所施加的压力使铝合金体变薄，并且其中铝合金体在低于用于热轧(124)的温度(例如，不高于400℉)下进入轧制设备。在一个实施例中，铝合金体在环境条件下进入轧制设备，即，在该实施例中，在环境条件下开始冷轧步骤(220)。
冷轧步骤(220)使镁锌铝合金体的厚度降低至少25％。可在一条或多条轧制道次中完成冷轧步骤(220)。在一个实施例中，冷轧步骤(220)将铝合金体从中间规格轧制成最终规格。冷轧步骤(220)可制备片材、板材或箔产品。箔产品是厚度小于0.006英寸的轧制产品。片材产品是厚度为0.006英寸至0.249英寸的轧制产品。板材产品是厚度为0.250英寸或更大的轧制产品。
“被冷轧XX％”等意指XXCR％，其中XXCR％是通过冷轧使铝合金体从第一厚度T1降低到第二厚度T2时所实现的厚度减少量，其中T1为执行冷轧步骤(200)之前(例如，固溶化之后)的厚度，而T2为执行冷轧步骤(200)之后的厚度。换句话讲，XXCR％等于：
XXCR％＝(1-T2/T1)*100％
例如，当将铝合金体从15.0mm的第一厚度(T1)冷轧到3.0mm的第二厚度(T2)时，XXCR％为80％。诸如“冷轧80％”和“被冷轧80％”的短语等同于表达式XXCR％＝80％。
在一个实施例中，铝合金体被冷轧(220)至少30％(XXCR％≥30％)，即，厚度降低至少30％。在其他实施例中，铝合金体被冷轧(220)至少35％(XXCR％≥35％)、或至少40％(XXCR％≥40％)、或至少45％(XXCR％≥45％)、或至少50％(XXCR％≥50％)、或至少55％(XXCR％≥55％)、或至少60％(XXCR％≥60％)、或至少65％(XXCR％≥65％)、或至少70％(XXCR％≥70％)、或至少75％(XXCR％≥75％)、或至少80％(XXCR％≥80％)、或至少85％(XXCR％≥85％)、或至少90％(XXCR％≥90％)或更多。
在一些实施例中，冷轧(220)超过90％(XXCR％≤90％)可能不切实际或是不理想的。在这些实施例中，铝合金体可被冷轧(220)不超过87％(XXCR％≤87％)，诸如被冷轧(220)不超过85％(XXCR％≤85％)、或不超过83％(XXCR％≤83％)、或不超过80％(XXCR％≤80％)。
在一个实施例中，铝合金体被冷轧的范围为超过50％但不大于85％(50％<XXCR％≤85％)。这种冷轧量可产生具有优选特性的铝合金体。在一个相关实施例中，铝合金体可被冷轧的范围为55％至85％(55％≤XXCR％≤85％)。在又一个实施例中，铝合金体可被冷轧的范围为60％至85％(60％≤XXCR％≤85％)。在又一个实施例中，铝合金体可被冷轧的范围为65％至85％(65％≤XXCR％≤85％)。在又一个实施例中，铝合金体可被冷轧的范围为70％至80％(70％≤XXCR％≤80％)。
仍然参考图9，在工艺的该实施例中，可完成任选的预冷轧(128)。该预冷轧步骤(128)可在固溶化(140)之前进一步将铝合金体的中间规格(由于热轧126)降低到次中间规格。例如，可使用任选的冷轧步骤(128)产生次中间规格，所述次中间规格有利于在冷轧步骤(220)期间产生最终冷轧规格。
ii.其他冷加工技术
除冷轧之外，并且重新参考图2a，可通过如下方法中的一种或多种来实行冷加工：挤压、锻造、拉延、引缩、旋压、滚压成形(flow-forming)以及它们的组合及其他类型的冷加工方法，这些方法可单独使用，也可与冷轧组合使用。如上文所指出，在固溶化之后，铝合金体一般被冷加工至少25％。在一个实施例中，冷加工将铝合金体加工到其大致最终形式(即，不需要另外的热加工和/或冷加工步骤便可获得最终产品形式)。
“冷加工XX％”(“XXCW％”)等意指将铝合金体冷加工足以实现等效塑性应变(下文所述)的量，所述等效塑性应变至少与铝合金体被冷轧XX％(XXCR％)时将实现的等效塑性应变的量一样大。例如，短语“冷加工68.2％”意指将铝合金体冷加工足以实现等效塑性应变的量，所述等效塑性应变至少与铝合金体被冷轧68.2％时将实现的等效塑性应变的量一样大。由于XXCW％和XXCR％两者均是指铝合金体中引入的等效塑性应变的量，如同铝合金体被冷轧XX％(或在实际冷轧的情况下实际上被冷轧XX％)，这些术语在本文中可互换用来指等效塑性应变量。
等效塑性应变与真应变有关。例如，冷轧XX％，即XXCR％，可由真应变值表示，其中真应变(ε真)由如下通式表示：
εtrue＝-ln(1-％CR/100)(1)
其中，％CR为XXCR％，真应变值可转换为等效塑性应变值。在冷轧期间实现双轴应变的情况下，估计的等效塑性应变将为真应变值的1.155倍(2除以√3等于1.155)。双轴应变表示冷轧操作期间造成的塑性应变的类型。下表1中给出了将冷轧XX％与真应变值和等效塑性应变值相关联的表。
表1
冷轧厚度减少量(XXCR％) 冷轧真应变值 等效塑性应变估计值
25％ 0.2877 0.3322
30％ 0.3567 0.4119
35％ 0.4308 0.4974
冷轧厚度减少量(XXCR％) 冷轧真应变值 等效塑性应变估计值
40％ 0.5108 0.5899
45％ 0.5978 0.6903
50％ 0.6931 0.8004
55％ 0.7985 0.9220
60％ 0.9163 1.0583
65％ 1.0498 1.2120
70％ 1.2040 1.3902
75％ 1.3863 1.6008
80％ 1.6094 1.8584
85％ 1.8971 2.1906
90％ 2.3026 2.6588
这些等效塑性应变值假定：
A.无弹性应变；
B.真塑性应变保持体积不变；并且
C.负载是成比例的。
对于成比例的负载，可使用以上和/或其他原理确定各种冷加工操作的等效塑性应变。对于不成比例的负载，可使用下面的公式确定由于冷加工所引起的等效塑性应变：
d&epsiv; p = 2 3 &lsqb; ( d&epsiv; 1 p - d&epsiv; 2 p ) 2 + ( d&epsiv; 1 p - d&epsiv; 3 p ) 2 + ( d&epsiv; 3 p - d&epsiv; 2 p ) 2 &rsqb; - - - ( 2 )
其中，dep为等效塑性应变增量并且(i＝1,2,3)表示主要塑性应变分量中的增量。参见Plasticity,A.Mendelson,KriegerPubCo；2ndedition(August1983),ISBN-10:0898745829(塑性，A.Mendelson，克里格出版公司，第2版，1983-8,ISBN-10:0898745829)。
本领域技术人员应当认识到，冷加工步骤(200)可包括以第一方式(例如，压缩)使铝合金体变形，然后以第二方式(例如，拉伸)使铝合金体变形，并且本文所述的等效塑性应变是指由于作为冷加工步骤(200)一部分完成的所有变形操作所引起的累积应变。此外，本领域技术人员应当认识到，冷加工步骤(200)将导致引入应变，但不一定会导致铝合金体最终尺寸发生变化。例如，可以第一方式(例如，压缩)使铝合金体冷变形，之后以第二方式(例如，拉伸)使铝合金体冷变形，其累积结果提供的铝合金体具有与冷加工步骤(200)之前的铝合金体大约相同的最终尺寸，但由于冷加工步骤(200)的各种冷变形操作，应变有所增加。相似地，可通过相继弯折和反向弯折操作实现大量累积应变。
可通过如下方式确定任何给定的冷加工操作或一系列冷加工操作累积的等效塑性应变，继而确定XXCR％：计算由这些冷加工操作所造成的等效塑性应变，然后经由上文所示的方法以及本领域技术人员已知的其他方法确定其对应的XXCR％值。例如，可对铝合金体进行冷拉延，并且本领域技术人员可基于冷拉延的操作参数计算赋予铝合金体的等效塑性应变的量。如果冷拉延引入例如约0.9552的等效塑性应变，则该冷拉延操作将等同于约56.3％的XXCR％(0.9552/1.155等于0.8270的真应变值(εtrue)；继而，使用上述公式(1)得出对应的XXCR％为56.3％)。因此，在该例子中，即便冷加工为冷拉延而非冷轧，XXCR％＝56.3％。此外，由于“冷加工XX％”(“XXCW％”)被定义为(上文)将铝合金体冷加工足以实现下述等效塑性应变的量，所述等效塑性应变至少与铝合金体唯一地通过冷轧而厚度降低XX％(“XXCR％”)时将实现的等效塑性应变的量一样大，所以XXCW也为56.3％。当采用一系列冷加工操作时，可完成类似计算，在这些情形下，将使用由一系列冷加工操作所引起的累积等效塑性应变来确定XXCR％。
如先前所述，完成冷加工(200)，使得铝合金体实现XXCW％或XXCR％≥25％，即，≥0.3322等效塑性应变。“冷加工XX％”等意指XXCW％。诸如“冷加工80％”和“被冷加工80％”的短语等同于表达式XXCW％＝80％。对于定制的不均匀冷加工操作，在接受冷加工(200)的铝合金体部分(一个或多个)上确定等效塑性应变的量，继而确定XXCW或XXCR的量。
在一个实施例中，铝合金体被充分地冷加工(200)以获得并实现至少0.4119的等效塑性应变(“EPS”)(即，XXCW％≥30％)。在其他实施例中，铝合金体被充分地冷加工(200)以获得并实现至少0.4974(XXCW％≥35％)、或至少0.5899(XXCW％≥40％)、或至少0.6903(XXCW％≥45％)、或至少0.8004(XXCW％≥50％)、或至少0.9220(XXCW％≥55％)、或至少1.0583(XXCW％≥60％)、或至少1.2120(XXCW％≥65％)、或至少1.3902(XXCW％≥70％)、或至少1.6008(XXCW％≥75％)、或至少1.8584(XXCW％≥80％)、或至少2.1906(XXCW％≥85％)、或至少2.6588(XXCW％≥90％)或更多的EPS。
在一些实施例中，冷加工(200)超过90％(XXCW％≤90％并且EPS≤2.6588)可能不切实际或不理想。在这些实施例中，铝合金体可被冷加工(200)不超过87％(XXCW％≤87％并且EPS≤2.3564)，诸如被冷加工(200)不超过85％(XXCW％≤85％并且EPS≤2.1906)、或不超过83％(XXCW％≤83％并且EPS≤2.0466)、或不超过80％(XXCW％≤80％并且EPS≤1.8584)。
在一个实施例中，铝合金体被冷加工(200)的范围为超过50％但不大于85％(50％≤XXCW％≤85％)。这种冷加工(200)量可产生具有优选特性的铝合金体。在一个相关实施例中，铝合金体被冷加工(200)的范围为55％至85％(55％≤XXCW％≤85％)。在又一个实施例中，铝合金体被冷加工(200)的范围为60％至85％(60％≤XXCW％≤85％)。在又一个实施例中，铝合金体被冷加工(200)的范围为65％至85％(65％≤XXCW％≤85％)。在又一个实施例中，铝合金体被冷加工(200)的范围为70％至80％(70％≤XXCW％≤80％)。
iii.梯度
可将冷加工步骤(200)定制成使铝合金体以大致均匀的方式变形，诸如经由上述轧制或常规的挤压工艺及其他工艺。在其他实施例中，可将冷加工步骤定制成使铝合金体以大致不均匀的方式变形。因此，在一些实施例中，该工艺可产生具有定制冷加工梯度的铝合金体，即，铝合金体的第一部分接受第一定制量的冷加工，铝合金体的第二部分接受第二定制量的冷加工，其中第一定制量与第二定制量不同。可单独或组合完成以实现定制不均匀冷加工的冷加工操作(200)的例子，包括锻造、光整、喷丸、滚压成形和旋压成形等。此类冷加工操作也可与大致均匀的冷加工操作(诸如冷轧和/或挤压等)组合使用。如上文所提及，对于定制的不均匀冷加工操作，在接受冷加工(200)的铝合金体部分(一个或多个)上确定等效塑性应变的量。因此，在热处理步骤(300)之后，此类产品可包括具有第一强度的第一部分和具有第二强度的第二部分，其中第一强度与第二强度不同。
定制产品可用于例如这样的情形：在材料的一部分中需要较高强度，而在材料的另一部分中可能需要较低强度和/或较高的延展性。例如，汽车部件或航空部件可能具有成形要求，诸如围绕其周边的小弯曲半径和/或深拉延要求，但如果其附接到其他部件(例如，经由栓接、铆接或焊接)的话，可能还要求具有高强度。通常，这两种特性彼此对立。然而，在使用选择性强化的情况下，单一面板可满足两种要求。
如下文更详细的描述，可使用定制冷加工产生具有第一部分和第二部分的整体式铝合金体(例如，片材、板材或管件)，其中第一部分具有至少25％冷加工，并且其中第二部分具有比第一部分少至少5％的冷加工，即，第一部分和第二部分具有不同量的引入冷加工(例如，参见下文所述的图2b-2m)。在该子部分(B)(iii)的上下文中，“少至少XX％的冷加工”等意指从第一冷加工百分比值中减去XX％值。例如，当与具有至少YY％冷加工的第一部分相比，第二部分具有少至少XX％的冷加工时，第二部分将具有≤YY％-XX％的冷加工。
在一个实施例中，第二部分与第一部分相邻(例如，参见下图2j)。出于该子部分(B)(iii)的目的，“相邻”意指靠近或接近，但不一定接触。在一个实施例中，相邻的第二部分与第一部分接触。在另一个实施例中，第二部分不与第一部分相邻，而是位于第一部分的远处，诸如当第一部分为整体式铝合金体的第一端部，而第二部分为整体式铝合金体的第二端部时(例如，参见下文所述的图2b和2d)。
在一个实施例中，具有第一部分和第二部分的整体式铝合金体为片材或板材。在一个实施例中，这种片材或板材具有均匀厚度(例如，参见下文所述的图2d、2e、2g、2h、2j和2k)。在另一个实施例中，该片材或板材具有不均匀的厚度，其中第一部分与片材或板材的第一厚度相关联，而第二部分与片材或板材的第二厚度相关联(例如，参见下文所述的图2i和2l)。
在一个实施例中，整体式铝合金体的第一部分具有至少30％冷加工。在其他实施例中，第一部分具有至少35％冷加工，诸如至少40％冷加工、或至少45％冷加工、或至少50％冷加工、或至少55％冷加工、或至少60％冷加工、或至少65％冷加工、或至少70％冷加工、或至少75％冷加工、或至少80％冷加工、或至少85％冷加工、或至少90％冷加工或更多。在这些实施例的任一者中，第二部分可具有比第一部分少至少10％的冷加工。在这些实施例的其中一个中，第二部分可具有比第一部分少至少15％的冷加工。在这些实施例的其他实施例中，第二部分可具有比第一部分少至少20％的冷加工、或少至少25％的冷加工、或少至少30％的冷加工、或少至少35％的冷加工、或少至少40％的冷加工、或少至少45％的冷加工、或少至少50％的冷加工、或少至少55％的冷加工、或少至少60％的冷加工、或少至少65％的冷加工、或少至少70％的冷加工、或少至少75％的冷加工、或少至少80％的冷加工、或少至少85％的冷加工、或少至少90％的冷加工。在一个实施例中，在冷加工操作期间第二部分不接受冷加工。
在一个实施例中，与第二部分相比，整体式铝合金体的第一部分具有高至少5％的强度(拉伸屈服强度和/或极限拉伸强度)。在其他实施例中，与第二部分相比，整体式铝合金体的第一部分具有高至少10％、或高至少20％、或高至少30％、或高至少40％、高至少50％、或高至少60％、或高至少70％、或高至少80％、高至少90％、或高至少100％(2x)或更多的强度。在一个实施例中，第一部分具有至少4％的伸长率。在其他实施例中，第一部分具有至少6％、或至少8％、或至少10％、或至少12％或更高的伸长率。在一个实施例中，第二部分具有比第一部分更高的伸长率(涉及延展性/成形性)。
这些具有第一部分和第二部分的整体式铝合金体可成形为组件的一个部件。部件可成形为预定形状产品(在下文部分F中定义)。然而，不要求部件必须为预定形状产品，因为部件不一定需要成形。在一个实施例中，具有第一部分的部件为组件的一个部件，并且第一部分与该组件的附接点相关联，所述附接点诸如为移动设备(例如，运载工具)或静止设备(例如，建筑物)的附接点。
在一个实施例中，所述部件为运载工具的部件。在一个实施例中，所述部件包括整体式铝合金体的第一部分和第二部分，并且第一部分具有比第二部分更高的强度。在一个实施例中，所述运载工具为汽车，并且附接点关系到运载工具的“点负载位置”。“点负载位置”是由点负载状态表征的位置，可能关系到移动主体或静止主体。“点负载状态”是由集中于某位置处的高负载转移表征的结构(移动或静止)中的状态。这种负载转移可在结构的附接位置(一个或多个)处发生，诸如在通常通过焊接、铆接、栓接等方式连接的区域中发生。点负载位置可潜在地经受高应力(例如，地面运载工具的碰撞事件；航空运载工具的机翼附接位置)。以下汽车部件可与汽车的点负载位置有关：座椅导轨附接点(前、后)、座椅安全带附接点、配件附接点(例如，防火墙)、车门防撞梁附接点(例如，铰链、锚定点、锁定机构/闩锁、车门防撞梁附接点)、发动机架、车身支架、避震架和悬架控制臂等。图2n-2o和图2p-1至2p-3中示出了这些部件中的许多种。在另一个实施例中，所述运载工具可为另一种地面运载工具，诸如公共汽车、厢式货车、牵引车、箱形拖车、平板拖车、休旅车(RV)、摩托车、全地形车(ATV)等，并且可针对这些运载工具将部件定制成使得第一部分与附接点相关联。在另一个实施例中，例如，所述运载工具可为航空运载工具，所述部件为航空部件，并且所述部件的第一部分可例如与航空运载工具的附接点相关联。在另一个实施例中，所述运载工具可为船舶，所述部件为船部件，并且所述部件的第一部分可与海上运载工具的附接点相关联。在另一个实施例中，所述运载工具可为轨道车或机车，所述部件为轨道车或机车部件，并且所述部件的第一部分可与轨道车或机车的附接点相关联。例如，这些部件可用于其他非运载工具组件，诸如弹道组件中的装甲部件或近海平台的部件。
在另一个实施例中，可加工具有第一部分和第二部分的整体式铝合金体，以实现预定状态，诸如下文所述的热处理部分(部分C(i))中所述的任何预定状态。在此类实施例中，第一部分和第二部分中的至少一者实现预定状态(322)，以便于产生具有定制特性的整体式铝合金体。例如，可对第一部分进行加工，以实现第一预定状态(例如，第一预定强度和/或伸长率)，并且可对第二部分进行加工，以实现第二预定状态(例如，第二预定强度和/或伸长率)，其中第二预定状态与第一预定状态不同。在一个实施例中，将第一部分加工成第一预定强度(例如，预定拉伸屈服强度和/或预定极限拉伸强度)，并且将第二部分加工成第二预定强度，其中第一预定强度高于第二预定强度。在一个实施例中，第一预定强度比第二预定强度高至少5％，诸如上述第一部分和第二部分之间的任何强度差。在这些实施例的任一者中，第二部分可实现比第一部分更高的伸长率。此类铝合金体可用于例如提供定制的能量吸收特性，也可能与定制加强特性一起提供。例如，可对由具有第一部分和第二部分的整体式铝合金体制成的部件进行设计，将其制备成使得第二部分与能量吸收区相关联(例如，具有较高延展性，任选地具有较低强度)，并且第一部分与加强区相关联(例如，具有较高强度，任选地具有较低延展性)。此类部件在例如汽车和装甲应用等应用中十分有用。在一个实施例中，这种部件是设计用于轻量碰撞管理的汽车部件。此类汽车部件的例子包括：前端撞击防护罩、立柱(例如，A立柱、B立柱)、槛板或门槛板、前上导轨(副驾驶座)、下纵梁、风窗上框、上边梁、座椅导轨、车门防撞梁、后纵梁和门板等。图2n-2o和图2p-1至2p-3中示出了这些部件中的许多种。
如上文所述，第二部分可与第一部分相邻。在其他实施例中，第二部分在第一部分远处。在后面实施例的一些中，第一部分为整体式铝合金体的第一端部，第二部分为整体式铝合金体的第二端部，其中第一端部具有至少25％的冷加工，并且其中与第一端部相比，第二端部具有少至少5％的冷加工。在另一个实施例中，此类铝合金体可具有不均匀的厚度，其中第一端部具有第一厚度，第二端部具有第二厚度，并且第一厚度比第二厚度薄至少10％。此类铝合金体可以可选地具有均匀厚度，其中第一端部具有第一厚度，第二端部具有第二厚度，并且其中第一厚度与第二厚度相差3％以内(例如，与第二厚度相差1％以内、或与第二厚度相差0.5％以内、或与第二厚度相差0.1％以内、或更小)。在任一实施例中，铝合金体可具有将第一端部与第二端部分隔开的中间部分。在一个实施例中，中间部分的冷加工量从第一端部向第二端部递减，或反之亦然(例如，参见下文所述的图2b、2d和2i)。在一个实施例中，中间部分大致均匀地从第一端部向第二端部逐渐变薄(例如，参见图2b和2d)。在另一个实施例中，冷加工量不均匀地从第一端部变化至第二端部(例如，参见下文所述的图2c、2e和2f)。在一个实施例中，第一端部和第二端部与整体式铝合金体的纵向方向相关联，并且因此可相对于产品的“L”方向对特性进行定制。在另一个实施例中，第一端部和第二端部与片材或板材的横向方向相关联，并且因此可相对于产品的“LT”或横向方向对特性进行定制。
第一部分和/或第二部分可获得改善的特性，诸如下文特性部分(部分H)中所列特性中列出的任何特性。在一个实施例中，与(a)呈冷加工状态的铝合金体和(b)呈一种T6态的参考型式的铝合金体中的一者或多者相比，第一部分和第二部分实现了强度的改善，诸如下文特性部分(部分H)中所列改善的强度特性/值中的任一者。术语“冷加工状态”和“呈T6态的参考铝合金体”在下文部分D中定义。在一个实施例中，与(a)呈冷加工状态的铝合金体和(b)呈一种T6态的参考型式的铝合金体中的一者或多者相比，第一部分和第二部分实现了强度和伸长率的改善，诸如下文特性部分(部分H)中所列改善的强度特性/值中的任一者。
图2b-2l中示出了用于在具有定制量冷加工的铝合金体内产生定制量冷加工的铝合金体、设备和方法的一些实施例。在一种方法中，使用在冷加工步骤(200)之前具有不均匀轮廓的整体式铝合金体。图2b和2c中示出了具有不均匀轮廓的铝合金体的例子。在图2b中，铝合金体210b呈梯形固体(楔形)的形式，其具有与第一端部210b-E1相关联的第一高度H1，以及与第二端部210b-E2相关联的第二高度H2，并且第二高度H2与第一高度H1不同，在这种情况下第二高度H2比第一高度短。可经由挤压(或其他成形工艺)或通过在固溶化步骤(140)之前或伴随着固溶化步骤(140)对铝合金体进行机械加工，来产生具有这种轮廓的铝合金体。
现在参考图2d，当铝合金体经受冷加工步骤(在这种情况下为经由辊210r进行冷轧)时，铝合金体210b以单一规格(例如，最终规格)离开冷加工设备210r，但由于存在高度差，第二端部210b-E2比第一端部210-E1受到的冷加工要少一些，并且由于梯形固体的斜率，在整个铝合金体210b的两个端部210b-E1和210b-E2之间，冷加工量将有所不同。在第一端部210b-E1处引入的冷加工量为至少25％，并且可为上文在部分(B)(i)或(B)(ii)中所述的任何冷加工水平。因此，在冷加工之后，铝合金体210b可具有与第一端部210b-E1相关联的第一冷加工水平和与第二端部210b-E2相关联的第二冷加工水平，并且在第一端部210b-E1与第二端部210b-E2之间，冷加工量大致均匀地逐步减少。即，在铝合金体轧制方向(L方向)引入的冷加工量在第一端部210b-E1与第二端部210b-E2之间大致均匀递减。然而，对于任何给定LT平面而言，在长横向(LT)方向上的冷加工量将一般是相同的。此类产品可用于制作(例如)一个位置需要高强度而另一个位置需要高延展性以便成形的汽车面板，或者一个位置需要高强度而另一个位置需要高损伤容限的航空结构，诸如翼梁或机翼蒙皮。例如，机翼蒙皮可具有机内端(与机身相邻)和机外端，其中机外端受到更多冷加工(即，与第一端部相关联)且因此具有更高的强度(可能具有更高刚度)，而机内端受到更少冷加工(即，与第二端部相关联)且因此具有改善的损伤容限(韧度和/或疲劳裂纹扩展阻力)。
虽然图2b和2d示出了由于线性斜率所引起的铝合金体厚度从一个端部向另一个端部大致均匀地递减的情形，但也可使用非线性主体，以便引入不均匀的冷加工。在一个实施例中，待轧制的铝合金体包括至少一个弯曲表面，根据应用的不同，该弯曲表面可为凹面或凸面。当使用多个弯曲表面时，将存在多个不同曲面，根据应用的不同，每个曲面都可为凹面或凸面。
在另一个实施例中，可将铝合金体210b旋转约90°，使第一端部210b-E1和第二端部210b-E2大约同时进入辊210r。在第一端部210b-E1处引入的冷加工量为至少25％，并且可为上文在部分(B)(i)或(B)(ii)中所述的任何冷加工水平。然而，在该实施例中，铝合金体在横向方向上引入的冷加工量在第一端部210b-E1与第二端部210b-E2之间大致均匀地递减。然而，对于任何给定L方向平面而言，在L方向上的冷加工量将一般是相同的。这些实施例可用于例如制备翼梁，其中第一翼梁帽具有第一特性(例如，更高强度)并且第二翼梁帽具有第二特性(例如，更低强度、更高损伤容限(韧度和/或疲劳裂纹扩展阻力))，其中轧制产品的第一端部与第一翼梁帽相关联(受到更多加工)，轧制产品的第二端部与第二翼梁帽相关联(受到更少加工)。
在另一个实施例中，并且现在参考图2c，在冷加工步骤(200)之前，铝合金体210c可具有多个不同轮廓210p1-210p9，以便在冷加工步骤(200)之后在整个铝合金体中引入不同的冷加工。具体地讲，铝合金体210c包括多个大致平坦的轮廓210p1、210p3、210p5、210p7和210p9，以及将所述多个平坦轮廓分隔开的多个阶梯状、渐薄的轮廓210p2、210p4、210p6、210p8。可通过例如在固溶化步骤(140)之前挤压或机械加工铝合金体，来产生此类轮廓。
现在参考图2e，当铝合金体210被冷加工时(在这种情况下，经由辊210r进行冷轧)，铝合金体210c以单一的均一规格(例如，最终规格、中间规格)离开冷加工设备210r，但铝合金体210c的各个断面具有定制量的冷加工(210CW1-210CW9)。在例示的实施例中，轧制铝合金体210d在断面210CW1和210CW9处受到第一冷加工量的加工，在断面210CW2和210CW8处受到第二冷加工量的加工，在断面210CW3和210CW7处受到第三冷加工量的加工，在断面210CW4和210CW6处受到第四冷加工量的加工，在断面210CW5处受到第五冷加工量的加工，其中第五冷加工量大于第四冷加工量，第四冷加工量大于第三冷加工量，第三冷加工量大于第二冷加工量，第二冷加工量大于第一冷加工量。这些冷加工断面中的至少一者受到至少25％的冷加工。在一个实施例中，这些断面中的至少两者受到至少25％的冷加工。在另一个实施例中，这些断面中的至少三者受到至少25％的冷加工。在又一个实施例中，这些断面中的至少四者受到至少25％的冷加工。在另一个实施例中，所有断面受到至少25％的冷加工。在一个实施例中，这些断面中的至少一者未受到冷加工(例如，处于冷加工之前的最终规格)。虽然图2e示出了若干不同断面，但图2e的原理可应用于具有至少两个不同断面并且每个断面具有不同高度以便在轧制时产生冷加工差值的任何铝合金体。
在一个实施例中，铝合金体的一个断面与铝合金体的至少一个其他断面之间的冷加工差值为至少10％，即，第一断面具有比至少一个其他断面多或少(视情况而定)至少10％的冷加工。在另一个实施例中，第一断面具有比至少一个其他断面多或少(视情况而定)至少15％的冷加工。在又一个实施例中，第一断面具有比至少一个其他断面多或少(视情况而定)至少20％的冷加工。在另一个实施例中，第一断面具有比至少一个其他断面多或少(视情况而定)至少25％的冷加工。在又一个实施例中，第一断面具有比至少一个其他断面多或少(视情况而定)至少30％的冷加工。在另一个实施例中，第一断面具有比至少一个其他断面多或少(视情况而定)至少35％的冷加工。在又一个实施例中，第一断面具有比至少一个其他断面多或少(视情况而定)至少40％的冷加工。在另一个实施例中，第一断面具有比至少一个其他断面多或少(视情况而定)至少45％的冷加工。在又一个实施例中，第一断面具有比至少一个其他断面多或少(视情况而定)至少50％的冷加工。在另一个实施例中，第一断面具有比至少一个其他断面多或少(视情况而定)至少55％的冷加工。在又一个实施例中，第一断面具有比至少一个其他断面多或少(视情况而定)至少60％的冷加工。在另一个实施例中，第一断面具有比至少一个其他断面多或少(视情况而定)至少65％的冷加工。在又一个实施例中，第一断面具有比至少一个其他断面多或少(视情况而定)至少70％的冷加工。在另一个实施例中，第一断面具有比至少一个其他断面多或少(视情况而定)至少75％的冷加工。在又一个实施例中，第一断面具有比至少一个其他断面多或少(视情况而定)至少80％的冷加工。在另一个实施例中，第一断面具有比至少一个其他断面多或少(视情况而定)至少85％的冷加工。在又一个实施例中，第一断面具有比至少一个其他断面多或少(视情况而定)至少90％的冷加工。上述定制冷加工差值适用于图2b-2m中所示的任何定制冷加工实施例，并且也适用于可引入定制冷加工的任何其他实施例。
在图2d中所示的实施例中，铝合金体在轧制方向(L方向)上引入的冷加工量将根据轮廓210p1-210p9以及对应的冷加工断面210CW1-210CW9而变化。然而，对于任何给定LT平面而言，在长横向(LT)方向上的冷加工量将一般是相同的。此类产品可用于制作例如一个端部需要高成形性而另一个端部需要高强度的元件或部件，诸如航空部件、公共汽车、卡车、轨道车、压力容器和船舶部件等的加强件。
在另一个实施例中，如图2f中所示，可将铝合金体210c旋转约90°，使第一端部210c-E1和第二端部210c-E2大约同时进入辊210r。在该实施例中，铝合金体在LT方向上引入的冷加工量将根据轮廓210p1-210p9以及对应的冷加工断面210CW1-210CW9而变化。然而，对于任何给定L方向平面而言，在L方向上的冷加工量将一般是相同的。该实施例可用作例如两个端部需要高成形性但中心处需要高强度的车门槛板等，也可用作汽车立柱(A立柱、B立柱、C立柱)或其他白车身部件。
在另一个实施例中，并且现在参考图2g，具有可变轮廓的铝合金体210g可被冷加工成大致均一规格的最终产品210gfp，诸如冷加工成圆柱形，如图所示。在该实施例中，可通过例如冷锻步骤210g-1和210g-2完成冷加工。也可采用更少或更多冷锻步骤。与上图2d-2f相似，由于在冷加工之前铝合金体具有可变轮廓，最终产品210gfp可具有可变的冷加工断面。在例示的实施例中，最终产品210gfp将一般包含圆柱体中间部分(MP)处的第一冷加工量、邻近圆柱体边缘(E)的第二冷加工部分，以及从中间部分(MP)朝边缘(E)延伸的大致均匀递减的冷加工量，其中至少中间部分(MP)受到至少25％的冷加工，诸如上文在部分(B)(i)或(B)(ii)中所述的任何冷加工水平。
在又一个实施例中，如图2h中所示，具有可变轮廓的铝合金体210h可被冷加工成大致均一规格的最终产品210hfp，诸如冷加工成圆柱形，如图所示。在该实施例中，可通过例如冷锻步骤210h-1和210h-2完成冷加工。也可采用更少或更多冷锻步骤。与上图2d-2g相似，由于在冷加工之前铝合金体具有可变轮廓，最终产品210hfp可具有可变的冷加工断面。在例示的实施例中，最终产品210hfp将一般包含圆柱体中间部分(MP)处的第一冷加工量、邻近圆柱体边缘(E)的第二冷加工部分，以及从中间部分(MP)朝边缘(E)延伸的大致均匀递增的冷加工量，其中至少边缘(E)受到至少25％的冷加工，诸如上文在部分(B)(i)或(B)(ii)中所述的任何冷加工水平。
在另一种方法中，冷加工设备会变化地在铝合金体中引入可变冷加工。例如，现在参考图2i，可经由辊210r轧制中间规格产品210i，其中在轧制期间，辊逐渐分离以便产生在L方向上具有可变冷加工的梯形固体(楔形件)210ts。铝合金体210ts从第一端部到第二端部的冷加工是可变的，在这种情况下，这种可变冷加工将大致均匀地从第一端部递减至第二端部，其中至少一个端部受到至少25％的冷加工，诸如上文在部分(B)(i)或(B)(ii)中所述的任何冷加工水平。辊210r也可不均匀地变化，以产生任何适当的成型最终产品。
在另一个实施例中，设备可在固溶化步骤(140)之前在铝合金体中产生预定的图案。例如，现在参考图2j和2m，可将铝合金体211进给到一个或多个成形辊/压花辊212，通过辊将铝合金体211轧制到第一规格(例如，中间规格)并且也可经由辊的凹入部分213产生多个凸起部分214。接下来，可使铝合金体固溶化140，之后可经由冷轧机210r冷轧到第二规格。第二规格可为最终规格，并且可与第一规格相同或不同。冷轧铝合金体211cr可因此包括具有第一冷加工量的多个隔离第一部分215，以及具有第二冷加工量的多个第二部分216，其中第一部分215中的至少一些受到至少25％的冷加工，诸如上文在部分(B)(i)或(B)(ii)中所述的任何冷加工水平。因此，可制备具有定制三维冷加工量的整体式铝合金体，其中第一部分确定放置在轧制产品的纵向方向和长横向方向中的一者或多者中(即，X-Y坐标平面中的任何地方，其中X涉及纵向方向并且Y涉及横向方向)。应当认识到，可使用任何数量的辊来制备具有定制水平的冷加工的产品。此外，虽然已相对于轧制产品的顶部示出了所述特征，但应当认识到，可在轧制产品的底部或在轧制产品的顶部和底部两者上实现所述特征。另外，每个轧制设备都可包括多个辊机架并且/或者可使用多条道次来完成轧制。
在例示的实施例中，第一部分215受到的冷加工的量比第二部分216多，并且第二部分216大致围绕第一部分215。在一个实施例中，第一部分中的至少一些受到比第二部分多至少5％的冷加工(诸如上述任何冷加工差值)。在一个实施例中，第二部分受到至少一些冷加工。在一个实施例中，第二部分也受到至少25％的冷加工。在另一个实施例中，第二部分受到很少冷加工或未受到冷加工(即，第一规格大致等于第二规格)。
在一些实施例中，可在铝合金体上采用抓持部分219，让铝合金体可被迫穿过一或多个辊，例如可在铝合金体边缘处采用，如图2j中所示。虽然此类抓持部分219被示出处于铝合金体边缘上，但在需要时它们也可或可选地位于铝合金体的一个或多个中间部分，以便铝合金体移动穿过轧制设备。
在一些实施例中，第一部分215可各自接受大致相同量的冷加工，诸如当辊212的凹入部分213具有大致相同的尺寸以便产生具有大致相同的尺寸的凸起部分214时。在其他实施例中，至少一个第一部分受到第一冷加工量的加工并且至少另一个第一部分受到第二冷加工量的加工，诸如当辊212的凹入部分213具有至少两个不同尺寸并且因此产生具有不同尺寸的凸起部分214时。在这些实施例中，至少有些第一部分受到至少25％的冷加工，而有些第一部分可受到小于25％的冷加工。这些产品可用作例如，门板，其中强化区域位于例如附接点处但非强化区域位于铝合金体需要成形性的位置。
第一部分215可包括一个或多个识别符。在一个实施例中，可由压花辊212赋予视觉识别符217a，并且在整个冷轧操作期间保留下来。此种识别符(一个或多个)217a可用于识别第一部分215的图案位于何处，以便可适当地分离材料。在其他实施例中，第一部分215可由第一部分自身上的压印标记从视觉上识别。这些指示物217a可用于例如识别高强度区域，并且/或者让材料接收人可确认材料中实际上产生了这些区域。在另一个实施例中，视觉识别符217b可用于识别在冷加工步骤之后在何处分离材料，诸如对准标记等(例如，用于设定材料坯料的开始/结束)。
除了汽车部件以外，如图2j中所示制备的整体式铝合金体也可用于例如制备具有定制高强度部分的航空部件。例如，此类整体式铝合金体可用作机翼蒙皮或机身壁板。高强度部分(例如，第一部分)可相对于附接点使用，或在适当时可位于桁条、翼肋或框架与机翼蒙皮或机身壁板附接处。
在一个实施例中，并且继续参考图2j，可在铝合金体中赋予多个凹陷部分218，在冷轧210r之前，这些凹陷部分218与一个或多个凸起部分214相邻。在冷加工工艺期间，这些凹陷部分218可容纳凸起部分214的材料。可例如通过使用适当轧制轮(例如，具有至少一个凸起表面以便产生沟槽/凹陷部分的轧制轮)或通过例如机械加工来赋予凹陷部分218。可将凹陷部分218适当地成形，用于冷加工工艺。例如，当使用竖直压模来冷加工材料时，可使用大致对称的凹陷部分218，让此类凹陷部分大致围绕凸起部分214。当冷轧铝合金体时，可使用不对称凹陷部分218来容纳凸起部分214的流动，诸如使凹陷部分218位于与各凸起部分218的背面和/或侧面相邻处，及其他构型。此类凹陷部分218可被适当地设定尺寸和/或成形，以利于产生适当水平的残余应力。
在另一个实施例中，并且现在参考图2k，辊212可包括凹入部分213，用于制备具有延伸凸起部分214的铝合金体。在例示的实施例中，凸起部分214沿铝合金体的长度延伸，直至到达冷轧辊210r为止。为了便于产生均一规格，凹陷部分218(未示出)可位于与延伸凸起部分214一侧(或两侧)的相邻处。此铝合金主体可固溶化，并且在固溶化140之后，冷轧210r将压平并加工凸起部分214，并且可产生具有大致均一规格(例如，最终规格)但第一冷加工部分215沿铝合金主体的长度延伸的铝合金体。一个或多个第二部分216可在与高冷加工部分215相邻处延伸，这些第二部分可受到冷加工，也可不受到冷加工。在例示的实施例中，第一部分215在L方向上延伸铝合金体长度，并且由也在L方向上延伸铝合金体长度的两个第二部分216围绕并与其相邻。这些铝合金体可用作例如汽车槛板。
如应当认识到的那样，可反转图2k的实施例(未示出)，其中辊212包括处于辊212的任一边缘上的两个凹入部分213，因此产生位于轧制产品边缘上的第一部分215。在该实施例中，第二部分216分隔开第一部分215，位于轧制产品的中间部分。在该实施例中，第一部分和第二部分可具有大致类似的厚度，但边缘215具有较高冷加工并且中部216具有较低冷加工或无冷加工。这些铝合金体可用作例如在产品边缘上形成附接且产品中部可能需要例如较高延展性的部件。虽然未在图2k中示出，但铝合金体可包括的大致平行的第一部分215和第二部分214与适于任何特定应用的一样多。
在另一个实施例中，并且现在参考图2l，向冷轧辊210r供应中间规格的大致均匀的轧制产品。冷轧辊210r包括凹入部分213，其产生在离开冷轧辊210r之后沿铝合金体的长度延伸的第二部分216。冷轧辊210r也产生第一部分215，其中至少一个第一部分具有至少25％的冷加工。第二部分216可受到冷加工，也可不受到冷加工。在例示的实施例中，两个第一部分215在L方向上延伸铝合金体的长度，并且由也在L方向上延伸铝合金体长度但具有与第一部分215不同(较大)厚度的第二部分216分隔开。此类铝合金体可用于例如需要额外厚度来提供刚度的产品应用(例如航空机翼蒙皮、轨道车)。在另一个类似的实施例(未示出)中，相对于LT方向，冷轧辊可具有变化直径，因此产生多个部分，并且各部分具有不同的冷加工量，但所述部分的至少一者受到至少25％冷加工。虽然未在图2l中示出，但铝合金体可包括的大致平行的第一部分215和第二部分214与适于任何特定应用的一样多。
在另一个实施例(未示出)中，冷加工设备可包括仅选择性移除一部分铝合金体(例如，经由机械加工)的装置，这种装置也可制备与图2l中所示的材料类似的材料。在一个实施例中，该装置对铝合金体的一部分穿孔，例如，以便移除应力，使得铝合金体不扭歪、翘曲或以其他方式扭曲。在另一个实施例中，该装置移除铝合金体的一部分厚度。在一个实施例中，该装置分离所制备的材料，使得铝合金体不扭歪、翘曲或以其他方式扭曲。
在另一个实施例(未示出)中，可通过型锻、滚压成形、剪切成形、冷锻或冷扩张(列举数例)中的一者或多者沿管产品的长度赋予可变量的冷加工。如上文对轧制产品的描述，可在固溶化步骤之后、在热处理步骤之前赋予可变水平的冷加工，或者可在固溶化步骤之前赋予，而在这种情况下也可使用机械加工来产生初始几何形状。在这种情况下，冷加工步骤可提供最终横截面均匀或具有可变最终几何形状的铝合金产品。这些方法可用于例如制备一个或两个端部具有与中心部分不同的特性的管道或管子。在一个实施例中，提供了整体式铝合金管状产品，该管状产品具有第一部分和与第一部分相邻的第二部分，其中第一部分包括至少25％冷加工，并且其中第二部分与第一部分相比具有少至少5％的冷加工，诸如上述冷加工差值中的任一者。在一个实施例中，整体式铝合金管状产品具有均匀的内径。在一个实施例中，整体式铝合金管状产品具有均匀的外径。在一个实施例中，整体式铝合金管状产品具有均匀的内径和外径。
虽然已相对于冷轧和/或冷锻大致描述了图2b-2m的特征部，但也可采用其他冷加工机制来制备具有定制冷加工的铝合金体。此外，可用多种已知方式(包括上文所述的那些)且还经由挤压、锻造和机械加工及其他方式制备具有可变轮廓的铝合金体。接着可用上述方式中的任一种来冷加工此类成型铝合金体，以制备具有定制冷加工的铝合金体。
iv.冷加工温度
冷加工步骤(200)可在低于热加工温度的温度(例如，不高于400℉)下开始。在一种方法中，在固溶化(140)之后铝合金体达到足够低的温度时开始冷加工步骤(200)。在一个实施例中，可在铝合金体的温度不高于250℉时开始冷加工步骤(200)。在其他实施例中，可在铝合金体的温度不高于200℉、或不高于175℉、或不高于150℉、或不高于125℉或更小时开始冷加工步骤(200)。在一个实施例中，可在铝合金体的温度达到大约环境温度时开始冷加工步骤(200)。在其他实施例中，可在较高温度下诸如当铝合金体的温度在250℉至低于热加工温度(例如低于400℉)的范围内时，开始冷加工步骤(200)。
在一个实施例中，在不存在任何有目的/有意义的加热(例如，在铝合金体的微观结构和/或特性方面产生实质变化的有目的的加热)的情况下开始和/或完成冷加工步骤(200)。本领域技术人员应当认识到，铝合金体可由于冷加工步骤(200)而实现温度上升，但此类冷加工步骤(200)仍被视为冷加工(200)，因为这些加工操作在低于被视为热加工温度的温度下开始。当使用多个冷加工操作来完成冷加工步骤(200)时，这些操作均可采用上述温度(一个或多个)中的任一温度，所采用的温度可与先前或随后的冷加工操作所采用的温度相同，也可不同。
如上文所指出，一般在固溶化(140)之后铝合金体达到足够低的温度时开始冷加工(200)。一般来讲，在固溶化步骤(140)结束之后、冷加工步骤(200)开始之前，不会对铝合金体施加有目的/有意义的热处理，即在固溶化步骤(140)完成之后、冷加工步骤(200)开始之前工艺中可不存在热处理。在一些情况下，在固溶化步骤(140)结束后不久即开始冷加工步骤(200)(例如，以便进行冷加工)。在一个实施例中，在固溶化步骤(140)完成之后不超过72小时即开始冷加工步骤(200)。在其他实施例中，在固溶化步骤(140)完成之后不超过60小时、或不超过48小时、或不超过36小时、或不超过24小时、或不超过20小时、或不超过16小时、或不超过12小时或更短时间内即开始冷加工步骤(200)。在一个实施例中，在固溶化步骤(140)完成后数分钟或更短时间内即开始冷加工步骤(200)(例如，对于连续铸造工艺而言)。在另一个实施例中，冷加工步骤(200)伴随着固溶化步骤(140)的完成而开始(例如，对于连续铸造工艺而言)。
在其他情况下，在相对于固溶化步骤(140)的完成经过较长时间之后开始冷加工(200)可能也能满足需要。在这些情况下，可在固溶化步骤(140)完成之后一周或更多周或者一个月或更多个月完成冷加工步骤(200)。
C.热处理
仍参考图2a，在冷加工步骤(200)之后完成热处理步骤(300)。“热处理”等意指对铝合金体有目的的加热，使其温度升高。热处理步骤(300)可包括在足以实现某种状态或特性(例如所选强度、所选延展性及其他)的时间和温度下加热铝合金体。
在固溶化之后，大部分可热处理合金在室温下展现出特性变化。这称为“自然时效”，并且可在固溶化之后或在保温期之后立即开始。不同合金在自然时效期间的特性变化速率差异很大，因而达到稳定状态可能需要仅数天，也可能需要若干年。因为自然时效在不存在有目的的加热的情况下发生，所以自然时效并非热处理步骤(300)。然而，自然时效可在热处理步骤(300)之前和/或之后发生。自然时效可在热处理步骤(300)之前发生并持续预定时长(例如，数分钟或数小时至数周或更长时间)。自然时效可在固溶化(140)、冷加工(200)和热处理步骤(300)中的任两者之间或任一者之后发生。
热处理步骤(300)将铝合金体加热至所选温度范围内的温度。出于热处理步骤(300)的目的，此温度是指铝合金体在热处理步骤(300)期间的平均温度。热处理步骤(300)可包括多个处理步骤，诸如在第一温度下处理第一时间段，并且在第二温度下处理第二时间段。第一温度可比第二温度高或低，并且第一时间段可比第二时间段短或长。
一般来讲，完成热处理步骤(300)的目的是让铝合金体达到/维持主要为非再结晶的微观结构，如下文所定义。如下文更详细的描述，主要为非再结晶的微观结构可实现改善的特性。就这一点而言，热处理步骤(300)一般包括对铝合金体加热，使其温度升高但低于铝合金体的再结晶温度，即在该温度下铝合金体将不会实现主要为非再结晶的微观结构。例如，热处理步骤(300)可包括将镁锌铝合金体加热至位于150℉至425℉(或更高)的范围内但低于铝合金体的再结晶温度的温度。热处理时，尤其是超过425℉时，可能有必要限制暴露时间，以使所产生的铝合金体实现改善的特性。应当认识到，当使用较高热处理温度时，可能需要较短热暴露时长来实现主要为非再结晶的微观结构和/或其他所需特性(例如，由于移除了可暴露在高温中的不当位置，所以不存在过度软化)。
可采用使铝合金体处于一个或多个所选温度下达一个或多个所选时间段的任何合适方式来完成热处理步骤(300)(例如，以便实现所需/所选特性或特性组合)。在一个实施例中，在时效炉等设备中完成热处理步骤(300)。在另一个实施例中，在烤漆循环期间完成热处理步骤(300)。在汽车和其他行业中，通过烤漆循环将所涂覆的油漆烘烤较短时间段(例如，5至30分钟)，使油漆固化。考虑到本发明描述的工艺能够在较短时间段内制备具有高强度的铝合金体，如下文所述，可使用烤漆循环等来完成热处理步骤(300)，从而避免需要单独的热处理和烤漆步骤。相似地，在另一个实施例中，可在涂料固化步骤等期间完成热处理步骤(300)。
在一个实施例中，方法包括(i)接收经固溶化的铝合金体，(ii)接着冷加工该铝合金体，(iii)然后热处理该铝合金体，其中完成冷加工和热处理步骤，使得与(a)呈冷加工状态的铝合金体和(b)呈T6态的参考型式的铝合金体中的一者或多者相比实现改善的特性，诸如实现以上特性部分(部分H)中所列出的任何特性。此种方法可能适用于以下产品应用部分(部分I)中所述的任何铝合金产品，并且因此被其采用。
在另一个实施例中，方法包括(i)接收已固溶化并接着冷加工至少25％的铝合金体，(ii)接着热处理该铝合金体。其中完成冷加工和热处理步骤，使得与(a)呈冷加工状态的铝合金体和(b)呈T6态的参考型式的铝合金体中的一者或多者相比实现改善的特性，诸如实现以上特性部分(部分H)中所列出的任何特性。此种方法可能适用于以下产品应用部分(部分I)中所述的任何铝合金产品，并且因此被其采用。
i.完成冷加工和/或热处理步骤(一个或多个)，以实现一个或多个预 选前体状态
在一种方法中，将铝合金体处理成在冷加工步骤(200)和热处理步骤(300)中的至少一者期间实现预选前体状态。预选前体状态为在制备铝合金体之前选择的状态，是另一个状态(通常为另一个已知状态，诸如铝合金产品所需的最终状态或特性)的前体。例如，并且如下文更详细的说明，已完成冷加工步骤(200)的铝合金供应商，可使铝合金体受到作为热处理步骤(300)一部分的预选加热操作来供应处于预选欠时效状态下的铝合金体(例如，片材)。铝合金供应商的客户可接收这种铝合金体，并且可进一步热处理这种铝合金体，诸如将铝合金体温成形为预定形状产品，从而完成热处理步骤(300)的其余部分，并且在该工艺中，进一步增加铝合金体的强度。因此，铝合金供应商可定制其第一加热步骤，使其第一加热步骤与客户随后的第二加热步骤的组合产生具有预定特性(例如，接近峰值强度、强度与延展性的预定组合及其他)的铝合金体。也存在许多其他变化，下文中更详细说明了其中的很多变化。
A.多个热处理步骤
在一个实施例中，并且现在参考图2q-1，热处理步骤(300)包括第一加热步骤(320)和第二加热步骤(340)。可执行第一加热步骤(320)，以实现预选状态(322)(例如，第一选定状态)。相似地，可执行第二加热步骤(340)，以实现另一个预选状态(342)(例如，第二选定状态)。
现在参考图2q-2，可选择第一选定状态(322)，例如以实现预定强度、预定伸长率或强度与伸长率的预定组合及其他特性(330)。因此，选定状态(322)可为预定欠时效状态(324)、峰值时效状态(326)或预定过度时效状态(328)。在一个实施例中，在第一所选温度下执行第一加热步骤(320)达第一所选时间段，以实现第一选定状态(322)。
相似地，并且现在参考图2q-3，可选择第二加热步骤(340)，以实现预定强度、预定伸长率、或强度与伸长率的预定组合及其他特性(350)。因此，可执行第二加热步骤(340)，以实现第二选定状态(342)，诸如预定欠时效状态(344)、峰值时效状态(346)或预定过时效状态(348)中的任一者。在一些实施例中，在第二所选温度下执行第二加热步骤(340)达第二所选时间，以实现第二选定状态(342)。
假定可定制第一加热步骤(320)，以实现一个或多个预选状态，则可在第一加热步骤(320)中、并在第一位置处制备定制铝合金体，以便经由第二加热步骤(340)进行随后处理。例如，铝合金供应商可在第一位置处执行第一加热步骤，以实现选定状态(322)。接着，铝合金供应商可向客户(或其他实体)提供此种铝合金体，而客户可随后在远离第一位置的第二位置执行第二加热步骤(340)(例如，以实现第二选定状态(342))。因此，可获得具有预定特性的定制铝合金体。
以举例的方式，并且现在参考图2q-4，第一加热步骤(320)可实现预定欠时效状态(324)。该预定欠时效状态可与铝合金体的峰值强度相差预定量以内，诸如与铝合金体的极限拉伸强度和/或拉伸屈服强度相差预定量以内。在一个实施例中，预定欠时效状态(324)与铝合金体的峰值强度相差30％以内。在其他实施例中，预定欠时效状态(324)与铝合金体的峰值强度相差20％以内、或10％以内、或5％以内或更小。在一个实施例中，预定欠时效状态(324)与铝合金体的峰值强度相差20ksi以内。在其他实施例中，预定欠时效状态(324)与铝合金体的峰值强度相差15ksi以内、或10ksi以内、或5ksi以内或更小。因此，可由供应商向客户供应已经历第一加热步骤(320)且处于预定欠时效状态(324)下的铝合金体。继而可由客户完成第二加热步骤(340)，以相对于先前预定欠时效状态(324)实现预定较高强度状态(372)。该预定较高强度状态(372)可与铝合金体的峰值强度(诸如铝合金体的峰值极限拉伸强度和/或峰值拉伸屈服强度)相差预定量以内。在一个实施例中，预定较高强度状态(372)与铝合金体的峰值强度相差15％以内。在其他实施例中，预定较高强度状态(372)与铝合金体的峰值强度相差10％以内、或8％以内、或6％以内、或4％以内、或2％以内、或1％以内或更小。相似地，预定较高强度状态(372)可与铝合金体的峰值强度相差15ksi以内。在其他实施例中，预定较高强度状态(372)可与铝合金体的峰值强度状态相差10ksi以内、或8ksi以内、或6ksi以内、或4ksi以内、或2ksi以内、或1ksi以内或更小。
举例来说，客户在接收已经历制备步骤(100)、冷加工步骤(200)和第一加热步骤(320)且因此处于预定欠时效状态(324)下的铝合金体后，可随后执行第二加热步骤(340)，实现第二预定较高强度状态(372)。例如，现在参考图2q-5，第二加热步骤(340)可为温成形工艺、烤漆工艺、干燥工艺和/或在时效炉中进行的定制时效工艺及其他工艺中的一者或多者。可按适合于特定铝合金体及其相应最终形式的任何顺序执行第二加热步骤(340)的工艺。
在一个非限制性例子中，并且如下文更详细的描述，可在完成第一加热步骤(320)之后将铝合金片材供应给汽车制造商。因此，汽车制造商可收到处于预定选定状态(322)的铝合金片材，以便后续进行处理。汽车制造商接着可在第二加热步骤(340)的至少一部分期间将此部分成形为预定形状产品(“温成形”-在下文部分F中定义)。在温成形步骤之后，汽车制造商可对此预定形状产品进行烤漆和/或干燥，从而使铝合金体经受作为第二加热步骤(340)的一部分的额外热处理，以实现第二选定状态(342)。相似地，汽车制造商可在其他加热操作中的任一者之前或之后使预定形状产品经历时效炉等，从而定制预定形状产品的特性。
假定对于任何合金来说，将根据时效曲线获知峰值强度，则汽车制造商或许能够接收处于第一选定状态(322)的铝合金体，使得汽车制造商的随后热处理实现第二选定状态，诸如较高强度状态。在一些实施例中，汽车制造商可执行第二加热步骤(340)，以便实现峰值强度或接近峰值强度状态(346)，如上文所述。在其他实施例中，汽车制造商可选择预定过时效(348)和/或欠时效状态(344)来实现预定组的特性(350)。例如，在过时效状态(348)下，汽车制造商可在相对于峰值强度状态稍低的强度下实现较高延展性，因此有利于实现相对于峰值强度状态(346)不同组的特性。相似地，欠时效特性(344)可提供可能对汽车制造商有用的不同组的机械特性。因此，可获得具有预定特性的定制铝合金体，诸如以下特性部分(部分H)中所述的任何特性。
现在参考图2q-6，其示出了热处理操作的一个特定实施例。在该实施例中，铝合金体可在冷加工状态或T3态下供应至客户(即，客户可接收在冷加工步骤(200)之后且铝合金供应商不施加任何热处理的铝合金)。在该实施例中，客户可完成热处理步骤(300)和任选的最终处理步骤(400)。如例示实施例中所示，任选的最终处理可包括在热处理步骤(300)期间形成预定形状产品(500)。也就是说，客户完成所有热处理步骤，这些热处理步骤可包括温成形步骤(320′)。客户可采用其他或可选的热处理，诸如图2q-5中所示的热处理中的任一者及其他热处理。
重新参考图2q-1，因为可在第一位置处进行第一加热步骤(320)，并且可在第二位置处进行第二加热步骤(340)，因此在第一加热步骤(320)之前的步骤也可在第一位置处完成。也就是说，制备铝合金体以用于固溶化后冷加工步骤(100)的操作可在第一位置处完成，并且/或者冷加工铝合金体步骤(200)可在第一位置处完成。然而，这些处理步骤并非必须在第一位置处完成。相似地，有可能所有步骤均可在单个位置处完成。此外，虽然就汽车产品来说明以上例子，但这些方法适用于许多铝应用，诸如下文产品应用部分(部分I)中所述的任何产品。
另外，虽然已就实现两个预选状态(322)、(342)描述了图2q-1至2q-5，但并非必须采用两个选定状态。例如，铝供应商可基于对客户工艺的认识采用第一选定状态(322)，以便于改善客户的铝合金产品，无需客户定义第二选定状态。因此，在一些实施例中，仅采用单个预选状态(例如，选定状态(322))。此外，如上文相对于图2a所述，在单个位置处完成热处理步骤(300)时，可包括多个处理步骤，诸如在第一温度下处理第一时间段，在第二温度下处理第二时间段，并且第一温度可比第二温度高或低，第一时间段可比第二时间段短或长。相似地，加热步骤(320)和(340)各自也可包括多个处理步骤，诸如在第一温度下处理第一时间段，在第二温度下处理第二时间段，并且第一温度可比第二温度高或低，第一时间段可比第二时间段短或长。此外，虽然仅示出并描述了两个单独的加热步骤(320)、(340)，但应当认识到，可采用任何数目的单独加热步骤并且可在任何合适数目的位置处执行以实现热处理步骤(300)，并且可针对这些单独加热步骤中的一者或多者使用预选状态/特性。
B.多个冷加工步骤
与上文所述的多个热处理步骤实施例类似，也可采用多个冷加工步骤。在一个实施例中，并且现在参考图2q-7，冷加工步骤(200)包括第一冷加工步骤(220)和第二冷加工步骤(240)，其中第一冷加工步骤(220)与第二冷加工步骤(240)的组合在铝合金体中引入至少25％的冷加工。在一个实施例中，单独第一冷加工步骤在铝合金体中引入至少25％的冷加工。因此，可进行第一冷加工步骤(220)以实现预选状态(222)(例如，第一选定状态)。相似地，可进行第二冷加工步骤(240)以实现另一种预选状态(242)(例如，第二选定状态)。
现在参考图2q-8，可选择第一选定状态(222)，例如以实现预定强度、预定伸长率或强度与伸长率的预定组合及其他特性(230)。相似地，可选择第二选定状态(232)，例如以实现预定强度、预定伸长率或强度与伸长率的预定组合及其他特性(250)。
假定可定制第一冷加工步骤(220)以实现一个或多个预选状态，可在第一冷加工步骤(220)中在第一位置处制备定制铝合金体，以便经由第二冷加工步骤(240)和热处理步骤(300)进行随后处理。例如，铝合金供应商可在第一位置处进行第一冷加工步骤以实现选定状态(222)。接着，铝合金供应商可向客户(或其他实体)提供此种铝合金体，而客户可随后在远离第一位置的第二位置(或更多位置)处进行第二冷加工步骤(240)和热处理步骤(300)(例如，以实现第二选定状态(342))。因此，可获得具有预定特性的定制铝合金体，诸如以下特性部分(部分H)中所述的任何特性。
虽然已就实现两个预选状态(222)、(242)描述了图2q-7至2q-8，但并非必须采用两个选定状态。例如，铝供应商可基于对客户工艺的认识采用第一选定状态(222)，以便于改善客户的铝合金产品，无需客户定义第二选定状态。因此，在一些实施例中，仅采用单个预选状态(例如，选定状态(222))。此外，虽然仅示出并描述了两个冷加工步骤(220)、(240)，但应当认识到，可采用任何数目的单独冷加工步骤并且可在任何合适数目的位置处执行以实现冷加工步骤(200)，并且可针对这些单独冷加工步骤中的一者或多者使用预选状态/特性。
C.在不同位置处多次冷加工和热处理
在另一个实施例中，第一冷加工步骤和第一热处理步骤可在第一位置处完成，并且第二冷加工步骤和第二热处理步骤可在第二位置处完成，以实现一种或多种预定特性。例如，现在参考图2q-9，为了完成冷加工步骤(200)和热处理步骤(300)，第一冷加工步骤(220)和第一热处理步骤(320)可在第一位置处完成，第二冷加工步骤(240)和第二热处理步骤(340)可在第二位置处完成，其中第一冷加工步骤(220)与第二冷加工步骤(240)的组合在铝合金体中引入至少25％的冷加工。在一个实施例中，单独第一冷加工步骤在铝合金体中引入至少25％的冷加工。
举例来说，并且现在参考图2q-1、2q-2和2q-9，铝合金供应商可完成第一冷加工步骤(220)和第一加热步骤(320)，例如以实现预选状态(322)，诸如预定强度、预定伸长率或强度与伸长率的预定组合(330)及其他状态。客户可接收经过制备用于固溶化后冷加工(100)、第一冷加工(220)和第一加热(320)的铝合金体。接着，客户可完成第二冷加工步骤(240)和第二热处理步骤(340)，以完成冷加工步骤(200)和热处理步骤(300)，任选地采用最终处理(400)，并且任选地实现另一种预选状态(242)(例如，第二选定状态)。因此，可获得具有预定特性的定制铝合金体，诸如以下特性部分(部分H)中所述的任何特性。这些实施例可用于例如汽车、航空和容器应用及其他应用。
虽然已就实现两个预选状态(322)、(342)描述了图2q-9，但并非必须采用两个选定状态。例如，铝供应商可基于对客户工艺的认识采用第一选定状态(322)，以便于改善客户的铝合金产品，无需客户定义第二选定状态。因此，在一些实施例中，仅采用单个预选状态(例如，选定状态(322))。此外，虽然仅示出并描述了两个冷加工步骤(220)、(240)和两个加热步骤(320)、(340)，但应当认识到，可使用任何数目的单独冷加工步骤在任何数目的合适位置处完成冷加工步骤(200)，并且可采用任何数目的单独加热步骤且在任何合适数目的位置处完成热处理步骤(300)，并且可针对这些单独冷加工和/或单独加热步骤中的一者或多者使用预选状态/特性。
D.冷加工与热处理组合
冷加工步骤(200)与热处理步骤(300)的组合能够制备具有改善特性的铝合金体。据信，冷加工步骤(200)的高度变形与适当热处理状态(300)的组合产生能够实现迄今尚未实现的强度与延展性组合的独特微观结构(参见下文的微观结构)。冷加工步骤(200)有利于产生严重变形的微观结构，而热处理步骤(300)有利于析出硬化。当冷加工(200)为至少25％并且优选超过50％时，并且当施加适当的热处理步骤(300)时，可实现改善的特性。
在一种方式中，完成冷加工(200)和热处理(300)步骤，使得铝合金体实现强度(例如，拉伸屈服强度(R0.2)或极限拉伸强度(Rm))的增加。可在L、LT或ST方向中的一者或多者中实现强度增加。“完成以使得”、“完成以实现”等意指所提及的一种或多种特性是在执行所提及的一个或多个步骤之后测定(例如，在热处理步骤执行期间不测量特性，而是在热处理步骤结束后测量)。
在一个实施例中，完成冷加工(200)和热处理(300)步骤，以使得铝合金体与呈“冷加工状态”的参考型式的铝合金体相比实现强度增加。在另一个实施例中，完成冷加工(200)和热处理(300)步骤，以使得铝合金体与呈T6态的参考型式的铝合金体相比实现强度增加。在另一个实施例中，完成冷加工(200)和热处理(300)步骤，以使得铝合金体与呈T4态的参考型式的铝合金体相比实现较高R值。这些特性和其他特性在下文特性部分中描述。
“冷加工状态”(ACWC)意指：(i)制备铝合金体以用于固溶化后冷加工；(ii)冷加工铝合金体；(iii)在固溶化步骤(140)结束与开始冷加工步骤(200)之间的间隔不超过4小时；(iv)不对铝合金体进行热处理。应在完成冷加工步骤(200)后的4-14天内测量呈冷加工状态的铝合金体的机械特性。为了制备呈“冷加工状态”的参考型式的铝合金体，一般将制备铝合金体以用于固溶化后冷加工(100)，接着根据本文所述的操作冷加工铝合金体(200)，之后移除铝合金体的一部分，以根据上文所述的要求测定其在冷加工状态下的特性。铝合金体的另一部分将根据本文所述的新工艺处理，之后将测量其特性，从而便于比较呈冷加工状态的参考型式的铝合金体的特性与根据本文所述的新工艺处理的铝合金体的特性(例如，以比较强度、延展性、断裂韧度)。因为参考型式的铝合金体由铝合金体的一部分产生，因此其将与铝合金体具有相同的组成。
“T6态”等意指已经过固溶化接着热处理到最大强度状态(与峰值强度偏差在1ksi以内)的铝合金体；适用于在固溶化之后未经冷加工的铝合金体，或在机械特性限度中可能无法识别冷加工在矫平或矫直方面的作用的铝合金体。如下文更详细的描述，根据本文所述的新工艺制备的铝合金体可实现优于呈T6态的铝合金体的特性。为了制备呈T6态的参考型式的铝合金体，将制备铝合金体以用于固溶化后冷加工(100)，之后将铝合金体的一部分处理至T6态(即呈T6态的参考铝合金体)。铝合金体的另一部分将根据本文所述的新工艺处理，从而便于比较呈T6态的参考型式的铝合金体的特性与根据本文所述的新工艺处理的铝合金体的特性(例如，以比较强度、延展性、断裂韧度)。因为参考型式的铝合金体由铝合金体的一部分产生，因此其将与铝合金体具有相同的组成。参考型式的铝合金体在固溶化步骤(140)之前可能需要加工(热加工和/或冷加工)，以使参考型式的铝合金体呈与新型铝合金体相当的产品形式(例如，对于轧制产品，实现相同的最终厚度)。
“T4态”等意指经过固溶化然后自然时效处理至基本上稳定状态的铝合金体；适用于在固溶化之后未经冷加工的铝合金体，或在机械特性限度中可能无法识别冷加工在矫平或矫直方面的作用的铝合金体。为了制备呈T4态的参考型式的铝合金体，将制备铝合金体以用于固溶化后冷加工(100)，之后让铝合金体的一部分自然时效处理至T4态(即呈T4态的参考铝合金体)。铝合金体的另一部分将根据本文所述的新工艺处理，从而便于比较呈T4态的参考型式的铝合金体的特性与根据本文所述的新工艺处理的铝合金体的特性(例如，以比较强度、延展性、断裂韧度)。因为参考型式的铝合金体由铝合金体的一部分产生，因此其将与铝合金体具有相同的组成。参考型式的铝合金体在固溶化步骤(140)之前可能需要加工(热加工和/或冷加工)，以使参考型式的铝合金体呈可与新型铝合金体相比的产品形式(例如，对于轧制产品，实现相同的厚度)。
“T3态”等意指经过固溶化、冷加工接着自然时效处理(即在测量特性时未施加热处理)的铝合金体。为了制备呈T3态的参考型式的铝合金体，将制备铝合金体以用于固溶化后冷加工(100)，之后使铝合金体自然时效处理(室温时效处理)至强度稳定为止，通常在数天或数周之后。铝合金体的另一部分将根据本文所述的新工艺热处理，从而便于比较呈T3态的参考型式的铝合金体的特性与根据本文所述的新工艺处理的铝合金体的特性(例如，以比较强度、延展性、断裂韧度)。因为参考型式的铝合金体由铝合金体的一部分产生，因此其将与铝合金体具有相同的组成。
“T87态”等意指经过固溶化、冷加工10％(轧制或拉伸)然后热处理至最大强度状态(在与峰值强度偏差1ksi以内)的铝合金体。如下文更详细的描述，根据本文所述的新工艺制备的铝合金体可实现优于呈T87态的可相比铝合金体的特性。为了制备呈T87态的参考型式的铝合金体，将制备铝合金体以用于固溶化后冷加工(100)，之后将铝合金体的一部分处理至T87态(即呈T87态的参考铝合金体)。铝合金体的另一部分将根据本文所述的新工艺处理，从而便于比较呈T87态的参考型式的铝合金体的特性与根据本文所述的新工艺处理的铝合金体的特性(例如，以比较强度、延展性、断裂韧度)。因为参考型式的铝合金体由铝合金体的一部分产生，因此其将与铝合金体具有相同的组成。参考型式的铝合金体在固溶化步骤(140)之前可能需要加工(热加工和/或冷加工)，以使参考型式的铝合金体呈可与新型铝合金体相比的产品形式(例如，对于轧制产品，实现相同的厚度)。
在一个实施例中，冷加工步骤在不高于400°的温度下(例如，在不高于250℉的温度下)开始，并且热处理步骤(300)在至少150℉的温度下进行。在这些实施例中，只要在执行后能够制备本文所述的新型铝合金体，热处理步骤(300)与冷加工步骤(200)可(部分或完全)重叠。在这些实施例中，热处理步骤(300)可伴随着冷加工步骤(200)完成。
E.微观结构
i.再结晶
可完成冷加工(200)和热处理(300)步骤，使得铝合金体实现/维持主要为未再结晶的微观结构。主要为未再结晶的微观结构意指铝合金体包含的第一类晶粒小于50％(以体积分数计)，如下文所定义。
铝合金体具有结晶微观结构。“结晶微观结构”为多晶材料的结构。结晶微观结构具有晶体，本文中称为晶粒。“晶粒”为多晶材料的晶体。
“第一类晶粒”意指结晶微观结构中满足下文所定义的“第一晶粒标准”并且如使用下文所述的OIM(取向成像显微术)采样程序测量的那些晶粒。由于铝合金体的独特微观结构，本申请不使用传统术语“再结晶晶粒”或“未再结晶晶粒”，因为这些术语在某些情形下可能含糊不清，是有争议的主题。相反，本文使用术语“第一类晶粒”和“第二类晶粒”，通过使用OIM采样程序中详细描述的计算机化方法准确且精确地确定这些类型晶粒的量。因此，术语“第一类晶粒”包括满足第一晶粒标准的任何晶粒，而不管本领域的技术人员将会认为这些晶粒为未再结晶型还是为再结晶型。
OIM分析将从T/4(四分之一平面)位置至L-ST平面的表面完成。待分析样品的尺寸一般将因规格而异。在测量之前，通过标准金相样品制备方法来制备OIM样品。例如，一般用BuehlerSi--C纸对OIM样品手动抛光3分钟，随后用平均粒度为约3微米的Buehler金刚石液体抛光剂手动抛光。使样品在氟硼水溶液中阳极化30-45秒。然后使用含有三氧化铬的磷酸水溶液汽提出样品，接着冲洗并干燥。
“OIM样品程序”如下：
·所用软件为TexSEMLabOIMDataCollectionSoftwareversion5.31(TexSEMLabOIM数据收集软件5.31版)(美国新泽西州EDAX公司(EDAXInc.,NewJersey,U.S.A.))，其经由FIREWIRE(美国加利福尼亚州苹果公司(Apple,Inc.,California,U.S.A.))连接至DigiView1612CCD相机(美国犹他州TSL/EDAX公司(TSL/EDAX,Utah,U.S.A.))。SEM为JEOLJSM6510(日本东京的日本电子株式会社(JEOLLtd.Tokyo,Japan))。
·OIM运行条件为70°倾角，其中工作距离为18mm，加速电压为20kV，动态聚焦和束点尺寸为1×10-7安培。收集模式为方格网。进行选择以便在分析中收集取向(即，不收集Hough峰信息)。在80X下，以3微米步长每次扫描区域尺寸(即帧)为2.0mm×0.5mm(2mm规格样品)和2.0mm×1.2mm(5mm规格样品)。可根据规格来使用不同的帧尺寸。所收集的数据在*.osc文件中输出。这些数据可用于计算第一类晶粒的体积分数，如下文所述。
·计算第一类晶粒的体积分数：使用*.osc文件的数据和TexSEMLabOIM分析软件5.31版计算第一类晶粒的体积分数。在计算之前，可以15°容差角、最小晶粒尺寸＝3个数据点，以及单次迭代清理来进行数据清理。接着，由软件使用第一晶粒标准(下文)计算第一类晶粒的量。
·第一晶粒标准：经由晶粒取向差(GOS)在5°晶粒容差角下计算，最小晶粒尺寸是三(3)个数据点，置信指数为零(0)。应当要求“在计算前实施划分”、“包括边缘晶粒”和“忽略孪晶间界定义”，并且应使用“晶粒平均取向”完成计算。GOS≤3°的任何晶粒均为第一类晶粒。若使用多个帧，则对GOS数据取平均值。
“第一晶粒体积”(FGV)意指结晶材料的第一类晶粒的体积分数。
“未再结晶百分比”等经由下式确定：
URX％＝(1-FGV)*100％
如上文所提及，铝合金体一般包含主要为未再结晶的微观结构，即，FGV<0.50且URX％≥50％。在一个实施例中，铝合金体包含(以体积分数计)不大于0.45的第一类晶粒(即，根据上文所提供的定义，铝合金体为至少55％未再结晶(URX％≥55％))。在其他实施例中，铝合金体可包含(以体积分数计)不大于0.40的第一类晶粒(URX％≥60％)、或不大于0.35的第一类晶粒(URX％≥65％)、或不大于0.30的第一类晶粒(URX％≥70％)、或不大于0.25的第一类晶粒(URX％≥75％)、或不大于0.20的第一类晶粒(URX％≥80％)、或不大于0.15的第一类晶粒(URX％≥85％)、或不大于0.10的第一类晶粒(URX％≥90％)、或更少。
ii.纹理
铝合金体可实现独特微观结构。可通过从结晶学纹理数据得到的铝合金体的R值来说明该独特微观结构。铝合金体的微观结构与其特性(例如，强度、延展性、韧度、抗腐蚀性及其他特性)有关。
出于本专利申请的目的，根据下文所述的R值生成程序生成R值。
R值生成程序：
仪器：使用具有计算机控制极图单元(例如，RigakuUltimaIII衍射仪(德克萨斯州伍德兰兹的日本理学美国公司(RigakuUSA,TheWoodlands,TX))以及用于处理极图数据的数据收集软件和ODF软件(例如，Rigaku衍射仪所包括的Rigaku软件)的x-射线发生器。根据B.D.Cullity的“ElementsofX-rayDiffraction”，2ndedition1978(Addison-WesleySeriesinMetallurgyandMaterials)(X-射线衍射基础，第2版，1978年，Addison-Wesley冶金和材料系列丛书)和RigakuUserManualfortheUltimaIIIDiffractometerandMultipurposeAttachment(Rigaku的UltimaIII衍射仪和多用途附件用户手册)(或其他相当衍射仪设备的其他合适手册)来捕获反射极图。
样品制备：从T/4位置至表面测量极图。因此，用于R值生成的样品(优选地)为7/8英寸(LT)×11/4英寸(L)。样品尺寸可根据测量设备而改变。在测量R值之前，可通过以下步骤制备样品：
1.从一侧将轧制平面机械加工至比T/4平面厚0.01”(若厚度合理的话)；以及
2.化学蚀刻至T/4位置。
极图的X射线测量：极图的反射(基于Schulz反射方法)
1.将样品安装在带有样品轧制方向指示的样品环夹持器上
2.将样品夹持器单元插入到极图单元中
3.将样品的方向取向为极图单元的相同水平面(β＝0°)
4.使用正常发散狭缝(DS)、具有NiKβ滤光器的标准极图接收狭缝(RS)和标准散射狭缝(SS)(狭缝确定将取决于所使用的辐射、各峰的2θ和峰宽度)。RigakuUltimaIII衍射仪使用2/3度DS、5mmRS和6mmSS。
5.将功率设定为推荐操作电压和电流(对于在UltimaIII上使用Ni滤光器的Cu辐射，默认为40KV、44mA)
6.从α＝15°、β＝0°至α＝90°、β＝355°以5°的步长且在各步长下计数1秒来测量Al(111)、Al(200)和Al(220)峰的背景强度(三个极图通常足以获得准确ODF)
7.从α＝15°、β＝0°至α＝90°、β＝355°以5°步长且在各步长下计数1秒来测量Al(111)、Al(200)、Al(220)和Al(311)峰的峰强度
8.在测量期间，应将样品每秒振荡2cm，以获得较大采样面积来改善采样统计
9.从峰强度减去背景强度(这通常由用户专用软件来进行)
10.对吸收进行校正(通常由用户专用软件来进行)
通常将输出数据转换成输入ODF软件所需的格式。ODF软件将数据归一化，计算ODF，并重新计算归一化的极图。利用这些信息，使用Taylor-Bishop-Hill模型(参见，Textureoptimizationofrolledaluminumalloysheetsusingageneticalgorithm,MaterialsScienceandEngineeringA385(2004)235-244(使用遗传算法进行轧制铝合金片材的纹理优化，材料科学与工程A,2004(385):235-244)和Man,Chi-Sing,Onther-valueoftexturedsheetmetals,InternationalJournalofPlasticity18(2002)1683-1706(Man,Chi-Sing，关于纹理化片材金属的R值，塑性国际杂志，2002(18):1683-1706))计算R值。
与以常规方式制备的材料相比，根据本发明描述的方法制备的铝合金体可实现较高的归一化R值。“归一化R值”等意指由RV对照样品在相对于轧制方向成0°角下的R值归一化的R值。例如，如果RV对照样品在相对于轧制方向成0°角下的R值为0.300，则该R值和所有其他R值将通过除以0.300来归一化。
“RV对照样品”等意指取自呈T4态(如上文所定义)的参考型式铝合金体的对照样品。
“轧制方向”等意指轧制产品的L方向(参见图13)。对于非轧制产品，在R值的语境中，“轧制方向”等意指主延伸方向(例如，挤压方向)。出于本专利申请的目的，材料的各种R值是相对于轧制方向从0°角至90°角、以5°的增量计算的。出于简洁的目的，“取向角”有时用于指短语“相对于轧制方向的角度”。
“最大归一化R值”等意指在相对于轧制方向的任何角度下实现的最大归一化R值。
“最大RV角”等意指实现最大归一化R值的角度。
在一种方法中，根据本文所述的新方法处理的铝合金体可实现至少2.0的最大归一化R值。在一个实施例中，新型铝合金体可实现至少2.5的最大归一化R值。在其他实施例中，新型铝合金体可实现至少3.0、或至少3.5、或至少4.0、或至少4.5、或至少5.0或更高的最大归一化R值。最大归一化R值可在20°至70°的取向角下实现。在一些实施例中，最大归一化R值可在30°至70°的取向角下实现。在其他实施例中，最大归一化R值可在35°至65°的取向角下实现。在其他实施例中，最大归一化R值可在40°至65°的取向角下实现。在其他实施例中，最大归一化R值可在45°至60°的取向角下实现。在其他实施例中，最大归一化R值可在45°至55°的取向角下实现。
在另一种方法中，根据本文所述的新方法处理的铝合金体在新型铝合金体的最大RV角下可实现比RV对照样品高至少200％的最大归一化R值。在这种方法中，在新型铝合金体出现最大RV角的角度下将新型铝合金体的归一化R值与RV对照样品的归一化R值相比较。例如，作为理论例子，如果冷加工铝合金体在50°的RV角(最大RV角)下实现其最大归一化R值，则其最大归一化R值增量将为其在50°下的归一化R值除以RV对照样品在50°的相同RV角下的归一化R值。例如，如果在该理论例子中，冷加工铝合金体在50°的最大RV角下实现7.2的最大归一化R值，并且RV对照样品在50°的该最大RV角下实现2.0的归一化R值，则冷加工铝合金体在新型铝合金体的最大RV角下将实现比RV对照样品高360％的最大归一化R值(7.2/2.0*100％＝360％)。在一个实施例中，铝合金体在新型铝合金体的最大RV角下可实现比RV对照样品高至少250％的最大归一化R值。在其他实施例中，铝合金体可在铝合金体的最大RV角下实现比RV对照样品高至少300％、或高至少350％、或高至少400％、或高至少450％、或高至少500％、或高至少550％、或高至少600％、或高至少650％、或高至少700％、或高更多的最大归一化R值。
在另一种方法中，根据本文所述的新方法处理的铝合金体可实现比RV对照样品的最大归一化R值高至少200％的最大归一化R值。在这种方法中，将新型铝合金体的最大归一化R值与RV对照样品的最大归一化R值相比较，而不管出现最大归一化R值的角度如何。例如，作为理论例子，如果冷加工铝合金体在50°的RV角(最大RV角)下实现其最大归一化R值，则其最大归一化R值增量将为其在50°下的归一化R值除以RV对照样品的最大归一化R值，与RV对照样品在什么角度实现其最大归一化R值无关。例如，如果在该理论例子中，冷加工铝合金体在50°的最大RV角下实现7.2的最大归一化R值，而RV对照样品在其20°的最大RV角下实现3.0的归一化R值，则冷加工铝合金体将实现比RV对照样品高240％的最大归一化R值(7.2/3.0*100％＝240％)。在一个实施例中，铝合金体可实现比RV对照样品的最大归一化R值高至少250％的最大归一化R值。在其他实施例中，铝合金体可实现比RV对照样品的最大归一化R值高至少300％、或高至少350％、或高至少400％、或高至少450％、或高至少500％、或高更多的最大归一化R值。
F.任选的后热处理
在热处理步骤(300)之后，可对镁锌铝合金体进行各种任选的最终处理(400)。例如，与热处理步骤(300)相伴或在热处理步骤(300)之后，可对镁锌铝合金体进行各种额外加工或精整操作(例如，(i)成形操作，(ii)基本上不影响机械特性的矫平或矫直操作，诸如拉伸，和/或(iii)其他操作，诸如机械加工、阳极化、涂漆、抛光、打磨)。任选的最终处理(一个或多个)步骤(400)可能不存在将实质地影响铝合金体的微观结构的任何有目的/有意义的热处理(一个或多个)(例如，不存在任何退火步骤)。因此，可保持通过冷加工(200)与热处理(300)步骤的组合所实现的微观结构。
在一种方法中，任选的最终处理(一个或多个)(400)中的一者或多者可伴随着热处理步骤(300)完成。在一个实施例中，任选的最终处理步骤(一个或多个)(400)可包括成形，并且该成形步骤可与热处理步骤(300)相伴(例如同时)完成。在一个实施例中，铝合金体可由于相伴的成形操作和热处理操作而呈基本上最终的形式(例如，在热处理步骤期间形成汽车门外板和/或内板、白车身部件、引擎盖、行李厢盖和类似部件，以及下文产品应用部分(部分I)中所列出的其他产品)。在一个实施例中，铝合金体在成形操作之后呈预定形状产品的形式。在一个实施例中，并且再次参考图2q-6，热处理步骤(300)可由温成形步骤(320')组成，并且可制备预定形状产品。
因为任选的最终处理(一个或多个)(400)可包括成形操作(例如，用于形成预定形状产品的室温或温成形操作)，所以可由于这些成形操作而在铝合金体中引入一些加工(温加工或冷加工)，但当这些成形操作(i)在实现(完成)热处理步骤(300)之后发生，或(ii)在热处理步骤(300)之前、期间或相伴(即在实现(完成)热处理步骤之前)发生，但引入小于0.3322的等效塑性应变(即小于25％CW，根据上表1)时，这些成形操作不包括在与步骤(200)相关的“冷加工”的定义内。反之，根据上述，在冷加工温度(一个或多个)(如上文所定义)下发生并且在固溶化之后、在完成热处理步骤之前引入至少0.3322的等效塑性应变的任何成形操作均为“冷加工”，并因而包括在冷加工步骤(200)的定义内，而不在任选的最终处理步骤(400)的定义内。
如本文所用，“预定形状产品”等意指通过成形操作(例如，拉延、熨压、温成形、滚压成形、剪切成形、旋压成形、成拱、颈缩、翻边、滴塑、卷边、弯曲、接缝、冲压、液压成形，以及卷曲等)形成为一定形状的产品，并且其形状在成形操作(步骤)之前已确定。预定形状产品的例子包括汽车部件(例如，引擎盖、挡泥板、车门、车顶和行李厢盖等等)和容器(例如，食物罐、瓶及其他容器)、消费电子部件(例如，膝上型计算机、蜂窝电话、相机、移动音乐播放器、手持装置、计算机、电视机等等)和下文产品应用部分(部分I)中描述的许多其他铝合金产品。出于本专利申请的目的，“预定形状产品”并不包括在冷轧后制备的仅仅片材或板材产品，因为轧制并非本文所定义的“成形操作”，因此轧制产品并非“通过成形操作形成形状”。轧制产品是随后由客户成型(成形)为最终产品形式。在一个实施例中，预定形状产品在成形操作之后呈其最终产品形式。用于制备“预定形状产品”的成形操作可在热处理步骤(300)之前、之后或相伴发生，诸如热处理部分(部分C，子部分i)中所述。
在一个实施例中，预定形状产品为通过滚压成形制备的产品。滚压成形为增量金属成形技术，其中通过一个或多个辊使用压力在心轴上形成金属盘或金属管，其中辊使得工件变形，迫使工件与心轴相抵，通常使工件轴向伸长同时使工件径向变薄。举例来说，可经由滚压成形制备的铝合金体包括航空部件、底座(例如平台、旗杆、盥洗室)、盆、轴承套、碗、子弹头灯形状、离合器壳、锥体、容器、罩、盖、帽、军用部件、盘碟、穹凸、引擎部件、进料器、漏斗、半球、高压贮气瓶/筒、料斗、喇叭(声投射)、外壳、安装环、乐器(例如喇叭、铙钹)、鼻锥体、喷嘴、油封部件、管道/管端、壶、盘、杯、罐、桶、铲斗、罐筒、滑轮、反射器、环、碟形卫星/天线、分隔部件、球体、槽端/槽头/槽底、文丘里管形状、污物桶、轮毂、辊、撑条、扭矩管、驱动轴、引擎和电机轴、军需品和轮子(汽车、卡车、摩托车等)等等。
如上文所指出，可在热处理步骤(300)之前、期间或之后完成成形操作。在一个实施例中，成形操作伴随着热处理步骤(300)完成，因而可在150℉至低于轧制铝合金产品的再结晶温度的温度下发生。这些成形操作在本文中称为“温成形”操作。在一个实施例中，温成形操作在200℉至550℉的温度下发生。在另一个实施例中，温成形操作在250℉至450℉的温度下发生。因为这些成形操作是作为热处理步骤(300)的一部分而完成，所以其可与上文热处理部分(部分C)中所述的实施例中的任一者组合使用，包括上文所述的图2a、3-5、6a、7-9、2q-1至2q-9中所示的实施例及其他实施例中的任一者。因此，在一些实施例中，温成形可用于制备如上文热处理部分(部分C)中所述处于预定状态的预定形状产品，包括上文所述的图2q-1至2q-9中所示的实施例及其他实施例中的任一者，这些温成形部件与(i)其在接收状态下的强度和(ii)呈T6态的参考型式的预定形状产品中的一者或多者相比可具有较高强度。“接收状态”等包括部分冷加工状态(根据步骤220)、冷加工状态(完全完成步骤200，并且根据下文的冷加工状态的定义)、T3态(完全完成步骤200，并且根据下文的T3态的定义)或部分热处理状态(根据步骤320)以及它们的组合。改善的特性可为下文特性部分(部分H)中所述的任何改善的特性。温成形可有利于制备无缺陷的预定形状产品。无缺陷意指这些部件适于用作商业产品，因而可具有极少的(无实质的)裂缝、皱褶、吕德现象(Ludering)、变薄和橘皮皱(列举数例)或完全没有。在其他实施例中，可使用室温成形来制备无缺陷的预定形状产品。
在其他实施例中，成形操作可在低于150℉的温度下发生，诸如在环境条件下发生(“室温成形”)，并因而并非热处理步骤(300)的一部分。
上述成形操作通常向铝合金体施加应变(例如，向诸如铝合金片材或铝合金板材之类的轧制铝合金产品施加应变)，将铝合金体成形为预定形状产品。应变量在成形操作期间可能会变化，但成形操作期间所施加的最大应变量通常为至少0.01EPS(等效塑性应变)。在一个实施例中，成形操作期间所施加的最大应变量为至少0.05EPS。在另一个实施例中，成形操作期间所施加的最大应变量为至少0.07EPS。在又一个实施例中，成形操作期间所施加的最大应变量为至少0.10EPS。在另一个实施例中，成形操作期间所施加的最大应变量为至少0.15EPS。在又一个实施例中，成形操作期间所施加的最大应变量为至少0.20EPS。在另一个实施例中，成形操作期间所施加的最大应变量为至少0.25EPS。在又一个实施例中，成形操作期间所施加的最大应变量为至少0.30EPS。在这些实施例的任一者中，成形操作期间所施加的最大应变量可小于0.3322EPS。
在成形步骤之后，预定形状产品可由成形步骤的使用者分销和/或以其他方式使用。例如，汽车制造商可成形汽车部件，接着使用该汽车部件组装运载工具。航空运载工具制造商可成形航空部件，接着使用该航空部件组装航空运载工具。容器制造商可成形容器，接着将此类容器提供给食物或饮料分销商进行充装并分销，以供消费。存在许多其他变型，并且下文产品应用部分(部分I)中所列出的许多铝合金产品可由制造商成形，然后以其他方式用于组件中并且/或者分销。
G.组成
如上文所指出，镁锌铝合金体由具有3.0-6.0重量％的镁和2.5-5.0重量％的锌的铝合金制成，其中镁和锌中的至少一者是铝合金体中除铝之外的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40。镁锌铝合金也可包含如下文所定义的第二元素、第三元素和/或其他元素。
新型镁锌铝合金一般包含3.0-6.0重量％的镁(Mg)。在一个实施例中，镁锌铝合金包含至少3.25重量％的Mg。在另一个实施例中，镁锌铝合金包含至少3.50重量％的Mg。在又一个实施例中，镁锌铝合金包含至少3.75重量％的Mg。在一个实施例中，镁锌铝合金包含不大于5.5重量％的Mg。在另一个实施例中，镁锌铝合金包含不大于5.0重量％的Mg。在又一个实施例中，镁锌铝合金包含不大于4.5重量％的Mg。
在一个实施例中，镁锌铝合金包含至少2.75重量％的Zn。在另一个实施例中，镁锌铝合金包含至少3.0重量％的Zn。在另一个实施例中，镁锌铝合金包含至少3.25重量％的Zn。在一个实施例中，镁锌铝合金包含不大于4.5重量％的Zn。在一个实施例中，镁锌铝合金包含不大于4.0重量％的Zn。
在一个实施例中，(重量％Mg)/(重量％Zn)(即，Mg/Zn比率)为至少0.75。在另一个实施例中，(重量％Mg)/(重量％Zn)为至少0.90。在又一个实施例中，(重量％Mg)/(重量％Zn)为至少1.0。在另一个实施例中，(重量％Mg)/(重量％Zn)为至少1.02。在一个实施例中，(重量％Mg)/(重量％Zn)(即，Mg/Zn比)不超过2.00。在另一个实施例中，(重量％Mg)/(重量％Zn)不超过1.75。在另一个实施例中，(重量％Mg)/(重量％Zn)不超过1.50。
镁锌铝合金可包含第二元素。第二元素选自铜、硅以及它们的组合。在一个实施例中，镁锌铝合金包含铜。在另一个实施例中，镁锌铝合金包含硅。在又一个实施例中，镁锌铝合金包含铜和硅两者。当以足够的量存在时，这些第二元素与镁和锌的主要元素相结合可促进应变硬化响应和析出硬化响应中的一者或两者。因此，当与本文所述的新工艺结合使用时，镁锌铝合金可实现改善的特性组合，诸如改善的强度(例如，与呈T6态的镁锌铝合金体相比)。
当使用铜时，镁锌铝合金一般包含至少0.05重量％的Cu。在一个实施例中，镁锌铝合金包含至少0.10重量％的Cu。镁锌铝合金通常包含不超过1.0重量％的Cu，如不超过0.5重量％的Cu。在其他实施例中，铜作为杂质包含在合金中，并且在这些实施例中，铜的存在量少于0.05重量％。
使用硅时，镁锌铝合金通常包含至少0.10重量％的Si。在一个实施例中，镁锌铝合金包含至少0.15重量％的Si。镁锌铝合金通常包含不超过0.50重量％的Si。在一个实施例中，镁锌铝合金包含不超过0.35重量％的Si。在另一个实施例中，镁锌铝合金包含不超过0.25重量％的Si。在其他实施例中，硅作为杂质包含在合金中，并且在这些实施例中，硅的存在量少于0.10重量％。
镁锌铝合金可包含多种第三元素，用于各种目的，诸如用于增强机械特性、物理特性或腐蚀特性(即强度、韧度、抗疲劳性、抗腐蚀性)、用于增强在高温下的特性、用于促进铸造、用于控制铸造或锻造晶粒结构和/或用于增强机械加工性以及其他目的。当存在第三元素时，这些第三元素可包含以下中的一者或多者：(i)各自最多至3.0重量％的Ag和Li中的一者或多者，(ii)各自最多至2.0重量％的Mn、Sn、Bi、Cd和Pb中的一者或多者，(iii)各自最多至1.0重量％的Fe、Sr、Sb和Cr中的一者或多者，以及(iv)各自最多至0.5重量％的Ni、V、Zr、Sc、Ti、Hf、Mo、Co和稀土元素中的一者或多者。当存在第三元素时，第三元素通常以至少0.01重量％的量包含于合金中。
镁锌铝合金可包含铁作为第三元素或作为杂质。当铁不作为第三元素包含于合金中时，铁可作为杂质包含于镁锌铝合金中。在这些实施例中，镁锌铝合金一般包含不超过0.50重量％的铁。在一个实施例中，镁锌铝合金包含不超过0.25重量％的铁。在另一个实施例中，镁锌铝合金包含不超过0.15重量％的铁。在又一个实施例中，镁锌铝合金包含不超过0.10重量％的铁。在另一个实施例中，镁锌铝合金包含不超过0.05重量％的铁。
镁锌铝合金一般包含较低量的“其他元素”(例如，铸造助剂和非Fe的杂质)。其他元素意指除了铝、镁、锌、第二元素(当包含时)、第三元素(当包含时)以及铁(当包含时)之外可包含在镁锌铝合金中的元素周期表中的任何其他元素。当合金内包含的第二元素和/或第三元素中的任一元素仅作为杂质时，除铁以外，这些元素属于“其他元素”的范围。例如，如果镁锌合金包含铜作为杂质(即，出于本专利申请的目的，低于0.05重量％的Cu)并且并不是作为合金添加剂，则铜将属于“其他元素”的范围。同样，如果镁锌合金包含硅作为杂质(即，出于本专利申请的目的，低于0.10重量％的Si)并且并不是作为合金添加剂，则硅将属于“其他元素”的范围。又如，如果Mn、Ag和Zr包含在镁锌合金中作为合金添加剂，则这些第三元素将不属于“其他元素”的范围，但其他第三元素将包含在其他元素的范围，因为它们将仅作为杂质包含在合金中。然而，如果铁作为杂质包含于镁锌合金中，则其将不属于“其他元素”的范围，因为其具有自身的限定杂质限值，如上所述。
一般来讲，铝合金体中包含的其他元素中的任一元素都不超过0.25重量％，并且这些其他元素的总组合量不超过0.50重量％。在一个实施例中，在镁锌铝合金中，这些其他元素中的每一者都不超过0.10重量％，并且在镁锌铝合金中，这些其他元素的总组合量不超过0.35重量％。在另一个实施例中，在镁锌铝合金中，这些其他元素中的每一者都不超过0.05重量％，并且在镁锌铝合金中，这些其他元素的总组合量不超过0.15重量％。在另一个实施例中，在镁锌铝合金中，这些其他元素中的每一者都不超过0.03重量％，并且在镁锌铝合金中，这些其他元素的总组合量不超过0.10重量％。
主要合金化元素、第二合金化元素和第三合金化元素的总量应被选为使得铝合金体可适当地固溶化(例如，可促进硬化，而同时限制组成粒子的量)。在一个实施例中，镁锌铝合金包含一定量的合金化元素，使得镁锌铝合金在固溶化之后不含或基本上不含可溶组成粒子。在一个实施例中，镁锌铝合金包含一定量的合金化元素，使得铝合金在固溶化之后具有较低量(例如，有限/最少)的不溶组成粒子。在其他实施例中，镁锌铝合金可受益于受控量的不溶组成粒子。
H.特性
通过本文所述的新工艺制备的新型镁锌铝合金体可获得(实现)改善的特性组合。
i.强度
如上文所提及，可完成冷加工(200)和热处理(300)步骤，使得与呈冷加工状态和/或呈T6态(如上文所定义)的参考型式的铝合金体相比实现强度增加。一般根据ASTME8和B557测量强度特性，但可根据适用于产品形式的其他适用标准(例如，使用针对紧固件的NASM1312-8和/或NASM1312-13)进行测量。
在一种方法中，铝合金体相对于呈T6状态的参考型式的铝合金体实现至少5％的强度(TYS和/或UTS)增加。在一个实施例中，铝合金体相对于呈T6状态的参考型式的铝合金体实现至少6％的拉伸屈服强度增加。在其他实施例中，铝合金体相对于呈T6状态的参考型式的铝合金体实现至少7％的拉伸屈服强度增加、或至少8％的拉伸屈服强度增加、或至少9％的拉伸屈服强度增加、或至少10％的拉伸屈服强度增加、或至少11％的拉伸屈服强度增加、或至少12％的拉伸屈服强度增加、或至少13％的拉伸屈服强度增加、或至少14％的拉伸屈服强度增加、或至少15％的拉伸屈服强度增加、或至少16％的拉伸屈服强度增加、或至少17％的拉伸屈服强度、或至少18％的拉伸屈服强度增加、或至少19％的拉伸屈服强度增加、或至少20％的拉伸屈服强度增加、或至少21％的拉伸屈服强度增加、或至少22％的拉伸屈服强度增加、或至少23％的拉伸屈服强度增加、或至少24％的拉伸屈服强度增加、或至少25％的拉伸屈服强度增加或更高。这些增加可在L和/或LT方向上实现。当铝合金体为紧固件时，可根据NASM1312-8测试其拉伸屈服强度，并且可实现上文或下文所述的关于拉伸屈服强度的任何改善。
在一个相关实施例中，铝合金体相对于呈T6状态的铝合金体可实现至少6％的极限拉伸强度增加。在其他实施例中，铝合金体相对于呈T6状态的参考型式的铝合金体可实现至少7％的极限拉伸强度增加、或至少8％的极限拉伸强度增加、或至少9％的极限拉伸强度增加、或至少10％的极限拉伸强度增加、或至少11％的极限拉伸强度增加、或至少12％的极限拉伸强度增加、或至少13％的极限拉伸强度增加、或至少14％的极限拉伸强度增加、或至少15％的极限拉伸强度增加、或至少16％的极限拉伸强度增加、或至少17％的极限拉伸强度增加、或至少18％的极限拉伸强度增加、或至少19％的极限拉伸强度增加、或至少20％的极限拉伸强度增加、或至少21％的极限拉伸强度增加、或至少22％的极限拉伸强度增加、或至少23％的极限拉伸强度增加、或至少24％的极限拉伸强度增加、或至少25％的极限拉伸强度增加或更高。这些增加可在L和/或LT方向上实现。
在一个相关实施例中，铝合金紧固件相对于参考型式的铝合金紧固件可实现至少2％的剪切强度增加，其中参考型式的铝合金紧固件呈T6态和T87态之一，并且其中剪切强度是根据NASM1312-13测试的。在其他实施例中，铝合金紧固件相对于参考型式的铝合金紧固件可实现至少4％的剪切强度增加、或至少6％的剪切强度增加、或至少8％的剪切强度增加、或10％的剪切强度增加、或至少12％的剪切强度增加、或至少14％的剪切强度增加、或16％的剪切强度增加、或至少18％的剪切强度增加、或至少20％的剪切强度增加、或至少22％的剪切强度增加、或至少24％的剪切强度增加、或至少25％的剪切强度增加或更高，其中参考型式的铝合金紧固件呈T6态和T87态之一。
在一种方法中，铝合金体与呈冷加工状态的参考型式的铝合金体相比实现至少相当的拉伸屈服强度。在一个实施例中，铝合金体与呈冷加工状态的参考型式的铝合金体相比实现至少2％的拉伸屈服强度增加。在其他实施例中，铝合金体与呈冷加工状态的参考型式的铝合金体相比实现至少4％的拉伸屈服强度增加、或至少6％的拉伸屈服强度增加、或至少8％的拉伸屈服强度增加、或至少10％的拉伸屈服强度增加、或至少12％的拉伸屈服强度增加、或至少14％的拉伸屈服强度增加、或至少16％的拉伸屈服强度增加或更高的拉伸屈服强度增加。关于极限拉伸强度，可获得类似结果。这些增加可在L或LT方向上实现。
在一个实施例中，新型镁锌铝合金体在LT方向上实现至少35ksi的典型拉伸屈服强度。在其他实施例中，新型镁锌铝合金体在LT方向上实现至少40ksi、或至少45ksi、或至少50ksi、或至少51ksi、或至少52ksi、或至少53ksi、或至少54ksi、或至少55ksi、或至少56ksi、或至少57ksi、或至少58ksi、或至少59ksi、或至少60ksi、或至少61ksi、或至少62ksi、或至少63ksi、或至少64ksi、或至少65ksi、或至少66ksi、或至少67ksi、或至少68ksi、或至少69ksi、或至少70ksi、或至少71ksi、或至少72ksi、或至少73ksi、或至少74ksi、或至少75ksi或更高的典型拉伸屈服强度。在纵向(L)方向上可实现类似结果。
在一个相关实施例中，新型镁锌铝合金体在LT方向上实现至少40ksi的典型极限拉伸强度。在其他实施例中，新型镁锌铝合金体在LT方向上实现至少45ksi、或至少50ksi、或至少51ksi、或至少52ksi、或至少53ksi、或至少54ksi、或至少55ksi、或至少56ksi、或至少57ksi、或至少58ksi、或至少59ksi、或至少60ksi、或至少61ksi、或至少62ksi、或至少63ksi、或至少64ksi、或至少65ksi、或至少66ksi、或至少67ksi、或至少68ksi、或至少69ksi、或至少70ksi、或至少71ksi、或至少72ksi、或至少73ksi、或至少74ksi、或至少75ksi或更高的典型极限拉伸强度。在纵向(L)方向上可实现类似结果。
新型镁锌铝合金体相对于呈T6态的参考型式的镁锌铝合金体可在短时间段内实现高强度。在一个实施例中，新型镁锌铝合金体实现其峰值强度的速度比呈T6态的参考型式的铝合金体快至少10％。作为处理过程快10％的例子，如果T6型式的镁锌铝合金体在35小时处理过程内实现其峰值强度，则新型镁锌铝合金体将在31.5小时或更短时间内实现其峰值强度。在其他实施例中，新型镁锌铝合金体实现其峰值强度的速度比呈T6态的参考型式的铝镁锌铝合金体快至少20％、或快至少25％、或快至少30％、或快至少35％、或快至少40％、或快至少45％、或快至少50％、或快至少55％、或快至少60％、或快至少65％、或快至少70％、或快至少75％、或快至少80％、或快至少85％、或快至少90％、或快更多。
在一个实施例中，新型镁锌铝合金体在少于10小时的热处理时间内实现其峰值强度。在其他实施例中，新型镁锌铝合金体在少于9小时、或少于8小时、或少于7小时、或少于6小时、或少于5小时、或少于4小时、或少于3小时、或少于2小时、或少于1小时、或少于50分钟、或少于40分钟、或少于30分钟、或少于20分钟、或少于15分钟、或少于10分钟或更短的热处理时间内实现其峰值强度。由于热处理时间短，使用烤漆循环或涂层固化来热处理新型镁锌铝合金体是可能的。
ii.延展性
铝合金体可实现良好的延展性并且与上述强度结合。在一种方案中，铝合金体实现超过4％的伸长率(L和/或LT)。在一个实施例中，铝合金体实现至少5％的伸长率(L和/或LT)。在其他实施例中，铝合金体可实现至少6％、或至少7％、或至少8％、或至少9％、或至少10％、或至少11％、或至少12％、或至少13％、或至少14％、或至少15％、或至少16％或更高的伸长率(L和/或LT)。
iii.断裂韧度
新型镁-锌铝合金体可实现良好的断裂韧度特性。韧度特性一般根据针对平面-应变断裂韧度(例如，KIC和KQ)的ASTME399和ASTMB645以及根据针对平面-应力断裂韧度(例如，Kapp和KR25)的ASTME561和B646测量。
在一个实施例中，新型镁-锌铝合金体相对于呈T6态的参考型式的铝合金体实现不大于10％的韧度降低。在其他实施例中，新型镁-锌铝合金体相对于呈T6态的参考型式的镁-锌铝合金体实现不大于9％、或不大于8％、或不大于7％、或不大于6％、或不大于5％、或不大于4％、或不大于3％、或不大于2％、或不大于1％的韧度降低。在一个实施例中，新型镁-锌铝合金体实现至少相当于呈T6态的参考型式的镁-锌铝合金体的韧度的韧度。
iv.应力腐蚀开裂
新型镁-锌铝合金体可实现良好的抗应力腐蚀开裂性。抗应力腐蚀开裂(SCC)性一般根据ASTMG47测量。例如，新型镁-锌铝合金体可实现良好的强度和/或韧度，并且具有良好的抗SCC性。在一个实施例中，新型镁-锌铝合金体实现1级抗腐蚀性。在另一个实施例中，新型镁-锌铝合金体实现2级抗腐蚀性。在又一个实施例中，新型镁-锌铝合金体实现3级抗腐蚀性。
v.抗剥落性
新型镁-锌铝合金体可抗剥落。抗剥落性一般根据ASTMG34测量。在一个实施例中，铝合金体实现EB或更佳的EXCO等级。在另一个实施例中，铝合金体实现EA或更佳的EXCO等级。在另一个实施例中，铝合金体实现P或更佳的EXCO等级。
vi.外观
根据本文所公开的新工艺处理的铝合金体可实现改善的外观。以下外观标准可用HunterlabDorigonII(弗吉尼亚州雷斯顿的亨特联合实验室公司(HunterAssociatesLaboratoryINC,Reston,VA))或相当的仪器测量。
根据本文所公开的新工艺处理的铝合金体与呈T6态的参考铝合金体相比可实现高至少5％的镜面反射率。在一个实施例中，新型铝合金体实现与呈T6态的参考铝合金体相比高至少6％的镜面反射率。在其他实施例中，新型铝合金体实现与呈T6态的参考铝合金体相比高至少7％的镜面反射率、或高至少8％镜面反射率、或高至少9％镜面反射率、或高至少10％镜面反射率、或高至少11％镜面反射率、或高至少12％镜面反射率、或高至少13％的镜面反射率或高更多。
根据本文所公开的新工艺处理的铝合金体可实现与呈T6态的参考铝合金体相比高至少10％的2度漫射。在一个实施例中，新型铝合金体实现与呈T6态的参考铝合金体相比高至少12％的2度漫射。在其他实施例中，新型铝合金体实现与呈T6态的参考铝合金体相比高至少14％的2度漫射、或高至少16％的2度漫射、或高至少18％的2度漫射、或高至少20％的2度漫射、或高至少22％的2度漫射或高更多。
根据本文所公开的新工艺处理的铝合金体可实现与呈T6态的参考铝合金体相比高至少15％的2图像清晰度。在一个实施例中，新型铝合金体实现与呈T6态的参考铝合金体相比高至少18％的2图像清晰度。在其他实施例中，新型铝合金体实现与呈T6态的参考铝合金体相比高至少21％的2图像清晰度、或高至少24％的2图像清晰度、或高至少27％的2图像清晰度、或高至少30％的2图像清晰度或高更多。
根据本文所公开的新工艺处理的铝合金体可实现改善的光泽度特性。在一个实施例中，根据所公开的新工艺处理的铝合金体的预期观察表面实现与呈T6态的参考型式的铝合金体的预期观察表面相比至少等同的60°光泽度值。在一个实施例中，新型铝合金体实现与呈T6态的参考型式的铝合金体的预期观察表面相比高至少2％的60°光泽度值。在其他实施例中，新型铝合金体的预期观察表面实现与呈T6态的参考型式的铝合金体的预期观察表面相比高4％的60°光泽度值、或高至少6％的60°光泽度值、或高至少8％的60°光泽度值或高更多。“60°光泽度值”等意指使用60°光泽度角并根据制造商推荐的标准操作的BYKGardner浊度-光泽度反射计(或相当的光泽度计)测量铝合金体的预期观察表面而获得的60°光泽度值。
vi.表面粗糙度
根据本文所公开的新工艺处理的铝合金体可具有低表面粗糙度(例如，低吕德现象或无吕德现象、低橘皮皱或无橘皮皱，以及其他)。在一个实施例中，铝合金体实现在LT方向上测量的不大于100微英寸(Ra)的表面粗糙度(Ra)。在另一个实施例中，铝合金体实现在LT方向上测量的不大于90微英寸(Ra)的表面粗糙度(Ra)。在又一个实施例中，铝合金体实现在LT方向上测量的不大于80微英寸(Ra)的表面粗糙度(Ra)。在另一个实施例中，铝合金体实现在LT方向上测量的不大于70微英寸(Ra)的表面粗糙度(Ra)。在又一个实施例中，铝合金体实现在LT方向上测量的不大于60微英寸(Ra)的表面粗糙度(Ra)。在另一个实施例中，铝合金体实现在LT方向上测量的不大于50微英寸(Ra)或更小的表面粗糙度(Ra)。出于此子部分(H)(vi)的目的，表面粗糙度将借助根据ASTME8和B557进行的拉伸测试对已拉至断裂的样本进行测量。
I.产品应用
本文所述的新工艺可适用于多种产品应用。在一个实施例中，通过本文所述新工艺制成的产品用于航空应用，诸如机翼蒙皮(上和下)或桁条/加强件、机身蒙皮或桁条、翼肋、框架、翼梁、座椅导轨、隔板、周围隔框、尾翼(诸如水平和垂直稳定器)、地板梁、座椅导轨、门和控制表面部件(例如方向舵、副翼)以及其他部件。可通过使用这些产品在此类部件中实现许多潜在益处，包括更高的强度、优异的抗腐蚀性、改善的抗疲劳裂纹萌生和扩展性以及增大的韧度(列举数例)。此类特性的改善相结合可实现重量减轻或检查间隔减少或同时实现这两者。
在另一个实施例中，通过本文所述新工艺制成的产品用于弹药/弹道/军事应用，诸如用于弹药筒和装甲以及其他应用。弹药筒可包括用于轻武器和加农炮或用于火炮或坦克炮弹的那些。其他可能的弹药部件将包括弹底板和尾翼。火炮引信部件是另一种可能的应用，就像用于精确制导炸弹和导弹的尾翼和控制面。装甲部件可包括装甲板或军用车辆的结构部件。在此类应用中，这些产品可以提供减轻的重量或改善的可靠性或精确性。
在另一个实施例中，通过本文所述新工艺制成的产品用于紧固件应用，诸如可以用于工业工程和/或航天工业的螺栓、铆钉、螺钉、双头螺栓、嵌入件、螺母和锁紧螺栓以及其他。在这些应用中，这些产品可用于替代其他较重的材料，如钛合金或钢，以减轻重量。在其他情况下，这些产品可以提供优异的耐久性。
在另一个实施例中，通过本文所述新工艺制成的产品用于汽车应用，诸如闭合面板(例如，引擎罩、挡泥板、车门、车顶和行李厢盖，以及其他部件)、车轮和临界强度(criticalstrength)应用，诸如用于白车身(例如，立柱、补强件)应用以及其他应用。在这些应用的一些中，这些产品可使得能下调部件的规格和减轻重量。
在另一个实施例中，通过本文所述新工艺制成的产品用于船舶应用，诸如用于舰船和船艇(例如，船体、甲板、桅杆和上部结构以及其他)。在这些应用的一些中，这些产品可以使得能够下调规格和减轻重量。在一些其他情况下，这些产品可用于代替抗腐蚀性差的产品，从而获得增强的可靠性和寿命。
在另一个实施例中，通过本文所述新工艺制成的产品用于铁轨应用，诸如用于漏斗车、罐车和厢式车以及其他。在用于漏斗车或油罐车的情况下，这些产品可用于漏斗或油罐本身或用于支撑结构。在这些情况下，这些产品可减轻重量(通过下调规格)或增强与所运输产品的相容性。
在另一个实施例中，通过本文所述新工艺制成的产品用于地面运输应用，诸如用于牵引车、厢形拖车、平板拖车、公共汽车、封闭厢式货车、休旅车(RV)、全地形车(ATV)等。对于牵引车、公共汽车、封闭厢式货车和RV，这些产品可用于闭合面板或框架、保险杠或燃料箱，从而允许下调规格和减轻重量。相应地，这些合金体也可用于车轮以增强耐久性或减轻重量或改善外观。
在另一个实施例中，通过本文所述新工艺制成的产品用于石油和天然气应用，诸如用于立管、辅助管线、钻探管、节流和压井管线、生产管道和下降管等。在这些应用中，该产品使得可以减小壁厚和减轻重量。其他用途可包括替换备选材料以改善腐蚀性能或替换备选材料以改善与钻井液或采出液的相容性。这些产品也可用于勘探中所采用的辅助设备，如居住模块和直升机停机坪以及其他。
在另一个实施例中，通过本文所述新工艺制成的产品用于包装应用，诸如用于盖子和拉环、食品罐、瓶、托盘和帽盖以及其他。在这些应用中，益处可包括有机会下调规格和减少包装重量或成本。在其他情况下，该产品将提高与包装内容物的相容性或改善抗腐蚀性。
在另一个实施例中，通过本文所述新工艺制成的产品用于反射器，诸如用于照明、镜子和聚光太阳能发电以及其他。在这些应用中，这些产品可在给定强度水平下在裸露、带涂层或经阳极化处理的条件下提供更佳的反射品质。
在另一个实施例中，通过本文所述新工艺制成的产品用于建筑应用，诸如用于建筑物嵌板/立面、入口、框架系统和幕墙系统以及其他。在此类应用中，该产品可提供优异外观或耐久性或与下调规格相关联的重量减轻。
在另一个实施例中，通过本文所述新工艺制成的产品用于电气应用，诸如用于连接器、端子、电缆、母线、棒条和电线以及其他。在一些情况下，对于给定的载流能力，该产品可以提供减小的下降趋势。由该产品制成的连接器可具有增强的随时间推移维持高完整性连接的能力。在其他电线或电缆中，该产品可在给定载流能力水平下提供改善的疲劳性能。
在另一个实施例中，通过本文所述新工艺制成的产品用于纤维金属层合材料应用中，诸如用于制备层合材料中所用的高强度片材产品以及其他，它们可以实现下调规格和减轻重量。
在另一个实施例中，通过本文所述新工艺制成的产品用于工业工程应用，诸如用于脚踏板、工具箱、栓接板、桥面板和坡面以及其他，其中增强的特性可允许下调规格和减少重量或材料使用。
在具体涉及脚踏片或脚踏板时，本文所公开的新方法可实现改善的脚踏片或脚踏板产品(“轧制脚踏产品”)。轧制脚踏产品为在片材或板材产品的外表面上具有预定的凸起扣状物图案的产品。脚踏片具有0.040英寸至0.249英寸的厚度，而脚踏板具有0.250英寸至0.750英寸的厚度。该预定图案可在使用其中具有对应于预定图案的多个压痕的辊冷轧铝合金体期间引入进轧制脚踏产品中，其中该冷轧实现至少25％的冷加工。预定图案的每个扣状物一般具有预定高度，诸如在0.197至0.984英寸范围内的高度。在冷轧步骤(200)之后，对轧制脚踏产品进行热处理(300)，完成冷轧步骤(200)与热处理步骤(300)的组合以使得轧制脚踏产品实现与呈冷加工态条件的脚踏片或脚踏板相比改善的长横向拉伸屈服强度。在一个实施例中，轧制脚踏产品实现与参考轧制脚踏产品相比高至少5％的LT拉伸屈服强度，其中参考脚踏片或脚踏板与轧制脚踏产品具有相同组成，但参考轧制脚踏产品被处理至T6态(即冷轧至最终规格，接着固溶化，然后时效处理至与其峰值拉伸屈服强度相差1ksi以内)，诸如上文在特性部分(部分H(i))中相对于呈T6态的参考型式所述的任何LT屈服强度百分比改善。在一个实施例中，所制备的脚踏产品无EN1386:1996所定义的缺陷。
在另一个实施例中，通过本文所述新工艺制成的产品用于流体容器(箱)，诸如用于环、穹凸和桶以及其他。在一些情况下，这些箱可用于静态储存。在其他情况下，这些箱可为运载火箭或飞机的部件。这些应用中的益处可包括下调规格或提高与待容纳产品的相容性。
在另一个实施例中，通过本文所述新工艺制成的产品用于消费品应用，诸如笔记本电脑、手机、相机、移动音乐播放器、手持设备、计算机、电视机、微波炉、炊具、洗衣机/烘干机、冰箱、体育用品或任何其他需要耐久性或合乎需要的外观的消费型电子产品。在另一个实施例中，通过本文所述新工艺制成的产品用于医疗设备、安全系统和办公用品以及其他。
在另一个实施例中，该新工艺应用于冷孔扩张工艺，诸如用于处理孔以改善抗疲劳性以及其他，这可导致如上文所述的冷加工梯度和定制特性。该冷孔扩张工艺可适用于锻造轮和飞机结构以及其他。
在另一个实施例中，该新工艺应用于冷间接挤压工艺，诸如用于制备罐、瓶、气溶胶罐和气瓶以及其他。在这些情况下，产品可提供较高强度，由此可减少材料使用。在其他情况下，与内容物的相容性改善可使储存寿命更长。
在另一个实施例中，通过本文所述新工艺制成的产品用于热交换器应用，诸如用于管材和散热片以及其他，其中较高强度可转化为减少的材料使用。也可实现改善的耐久性和较长寿命。
在另一个实施例中，该新工艺应用于保形工艺，诸如用于制备热交换器部件，例如管材，其中较高强度可转化为减少材料使用。也可实现改善的耐久性和较长寿命。
以下子部分中描述一些这些产品应用的一些特定实施例。
(i)弹药筒/匣
在一种方案中，本文所公开的新方法可产生改善的铝弹药筒(也称为弹匣或弹壳)。图2r中示出用于根据本文所述的新方法制备铝合金弹药筒的新工艺的一个实施例。在该方法中，铝合金体(2r-1)，诸如片材、板材或挤压杆材或棒材，可用作起始材料。可然后将该材料挤压或拉延为构件2r-2，该构件具有中间厚度T1的基部。接着可将构件2r-2固溶化，此后可将该基部冷加工至最终厚度T2(例如，借助冷镦、冷锻、冷滚压成形等)，其中选择T2以便由于冷成形操作而在该基部中引入至少25％的冷加工(2r-3)。在一个实施例中，选择T2以便由于冷成形操作而在该基部中引入至少35％冷加工，诸如在该基部中引入至少50％或更多的冷加工。冷加工量可为上文在冷加工部分(部分B)中所述的任何冷加工量。由于基部中的加工量和随后的热处理(300)，这些弹药筒可具有坚固基部，这可用于例如限制发射过程中的变形和/或有利于弹药筒抽壳。借助这些方法制备的铝合金弹药筒可具有均匀侧壁(2r-3和2r-4)，诸如用于猎枪弹壳和大直径弹壳，诸如50-150mm弹壳等以及其他。在一个实施例中，也用大量冷加工来制备侧壁，诸如通过拉延、引缩或滚压成形以及其他。在此类实施例中，侧壁和基部可同时接受冷加工(例如，借助滚压成形)，或基部和侧壁可在单独步骤中借助单独冷加工操作而接受冷加工。因此，用本文所公开的新工艺制备的铝合金弹药筒可在基部、侧壁或这二者中实现改善的特性，诸如以上特性部分(部分H)中所述的任何改善的特性。在一个实施例中，并且如热处理部分(部分C，子部分i)中所述，可将铝合金体(2r-1)固溶化，或固溶化并部分冷加工，接着成形为弹药筒。
借助图2r所述的方法制备的铝合金弹药筒可具有颈部(2r-5)。该颈部可在冷加工步骤之后通过常规操作来制备。可能需要在颈部进行局部软化以有利于射弹插入和夹压，以将射弹固定到位。
(ii)装甲部件
本文所公开的新方法也可用于制备改善的装甲产品、铝合金体和部件。在一个实施例中，一种方法包括接收铝合金装甲产品、铝合金体或部件，以及附接该铝合金装甲产品、铝合金体或部件作为组件的装甲部件。在该实施例中，呈接收态的铝合金装甲产品、铝合金体或部件可已通过本文所述的方法制备，即通过固溶化，接着冷加工，然后热处理，诸如借助以上部分(A)-(C)中所述的任何方法制备。在一个实施例中，所述组件为运载工具。在一个实施例中，所述运载工具为军用车辆。在另一个实施例中，所述运载工具为商用车辆，诸如汽车、厢式货车、公共汽车、牵引式挂车等。在另一个实施例中，所述组件为人体装甲组件。
装甲部件为设计用于组件中并且主要目的在于阻挡一种或多种射弹(诸如穿甲弹、冲击波和/或碎片)的部件。装甲部件通常用于若不加以阻止则此类射弹可能会伤害一名或多名人员的应用。在一个实施例中，与呈T6态的参考型式的铝合金装甲部件相比，铝合金装甲部件具有高至少1％的V50弹道极限，其中V50弹道极限是根据MIL-STD-662F(1997)测试(有50％可能性穿透给定合金的冲击速度)。V50弹道极限可能是针对穿甲弹(AP)和/或碎片模拟弹(FSP)。
在一个实施例中，V50弹道极限为穿甲抵抗性，并且该铝合金装甲部件与呈T6态的参考型式的铝合金装甲部件相比具有高至少5％的V50AP抵抗性。在其他实施例中，该铝合金装甲部件具有与呈T6态的参考型式的铝合金装甲部件相比高至少6％、或高至少7％、或高至少8％、或高至少9％、或高至少10％或更高的V50AP抵抗性。
在另一个实施例中，该V50弹道极限为碎片模拟弹抵抗性，并且该铝合金产品与呈T6态的参考型式的铝合金装甲部件相比具有高至少2％的V50FSP抵抗性。在其他实施例中，该铝合金装甲部件具有与呈T6态的参考型式的铝合金产品相比高至少3％、或高至少4％、或高至少5％或更高的V50FSP抵抗性。
在一个实施例中，新型铝合金装甲部件具有0.025英寸至4.0英寸的厚度，并且实现与呈T6态的参考型式的铝合金装甲部件相比高至少5％的V50穿甲抵抗性。在一个实施例中，铝合金装甲部件包含主要地为未再结晶的微观结构。在一个实施例中，装甲部件为厚度在0.250英寸至4.0英寸范围内的板材或锻件。在另一个实施例中，装甲部件为厚度在1.0英寸至2.5英寸范围内的板材或锻件。在另一个实施例中，装甲部件为厚度为0.025至0.249英寸的片材(例如，用于人体装甲)。
(iii)消费型电子器件
本文所公开的新方法也可用于制备用于消费型电子设备的改善的铝合金产品。在一个实施例中，一种方法包括冷加工经固溶化的铝合金体，接着热处理该铝合金体。该方法可包括将该铝合金成形为呈用于消费型电子产品的外部部件形式的预定形状产品。该成形步骤可在热处理步骤(300)之前、之后或期间完成，诸如上文热处理部分(部分C，子部分i)和/或任选的热处理后处理部分(部分F)中所述。
“用于消费型电子产品的外部部件”等意指消费型电子产品的用户在正常使用过程中一般可见的产品。例如，外部部件可为消费型电子产品的外壳(例如正面)，或消费型电子产品的支架或其他非正面部分。该外部部件可具有0.015英寸至0.50英寸的厚度。在一个实施例中，该外部部件为用于消费型电子产品的外壳并且具有0.015英寸至0.063英寸的厚度。
在一个实施例中，一种方法包括接收轧制或锻造的铝合金体，其中该铝合金体是通过固溶化接着冷加工至最终规格来制备，其中该冷加工在该铝合金体中引入至少25％的冷加工，其中该冷加工为冷轧和冷锻中的一者，接着将轧制的铝合金体成形为用于消费型电子产品的外部部件。在一个实施例中，该方法包括热处理该铝合金。在一个实施例中，该热处理步骤是在接收步骤之后发生。在一个实施例中，热处理步骤与成形步骤同时发生。在一个实施例中，在成形步骤期间，根据上文热处理部分(部分C)，使该铝合金体经受在至少150℉至低于该铝合金体的再结晶温度范围内的温度。
在另一个实施例中，热处理步骤是在接收步骤之前发生，即在接收时对铝合金体进行至少部分热处理。在一个实施例中，在小于150℉下完成成形步骤。在一个实施例，在环境条件下完成成形步骤。
在以上实施例中的任一者中，成形步骤可包括向该铝合金体的至少一部分施加应变以获得该外部部件，其中该施加步骤的最大应变量相当于至少0.01等效塑性应变，诸如上文任选的热处理后处理部分(部分F)中所列出的任何成形等效塑性应变值。应完成冷加工、热处理和成形步骤以使得外部部件包含主要地为未再结晶的微观结构。
本文所述的新方法可用于制备多种用于消费型电子产品的外部部件，包括上文所列出的任何消费型电子产品。在一个实施例中，该消费型电子产品为下列产品之一：笔记本电脑、移动电话、相机、移动音乐播放器、手持设备、台式电脑、电视机、微波炉、洗衣机、烘干机、冰箱以及它们的组合。在另一个实施例中，该消费型电子产品为下列产品之一：笔记本电脑、移动电话、移动音乐播放器以及它们的组合，并且该外部部件为具有0.015至0.063英寸的厚度的外壳。
本文所述的新方法可制备具有改善的特性的外部部件。在一个实施例中，该外部部件实现与呈T6态的参考型式的铝合金外部部件相比高至少5％的归一化抗凹性。“归一化抗凹性”意指通过将凹痕量(DA)的倒数除以铝合金体的厚度来进行标准化的铝合金体抗凹性(即(1/DA)/厚度)。例如，如果凹痕量为0.0250英寸并且产品具有0.0325英寸的厚度，则其归一化抗凹性将为94.67/英寸2。“凹痕量”意指由下文所述的凹痕测试程序产生的凹痕的凹痕尺寸。在其他实施例中，由根据本文所述的新方法处理的新型铝合金制成的消费型电子产品的外部部件实现与呈T6态的参考型式的外部部件相比高至少10％、或高至少15％、或高至少20％、或高至少25％、或高至少30％或更高的归一化抗凹性。
在一个实施例中，由根据本文所述的新方法处理的新型铝合金制成的消费型电子产品的外部部件实现与由合金6061制成且处理至T6态的相同外部部件相比高至少5％的归一化抗凹性。在其他实施例中，由根据本文所述的新方法处理的新型铝合金制成的消费型电子产品的外部部件实现与由合金6061制成且处理至T6态的相同外部部件相比高至少10％、或高至少15％或更高的归一化抗凹性。
在一个实施例中，由根据本文所述的新方法处理的新型铝合金制成的消费型电子产品的外部部件实现与由合金5052制成且处理至H32态的相同外部部件相比高至少10％的归一化抗凹性。在其他实施例中，由根据本文所述的新方法处理的新型铝合金制成的消费型电子产品的外部部件实现与由合金5052制成且处理至H32态的相同外部部件相比高至少30％、或高至少50％或更高的归一化抗凹性。
该外部部件可具有预期观察表面，并且该预期观察表面可无视觉上明显的表面缺陷。“预期观察表面”等意指意欲在产品正常使用期间由用户观察的表面。在产品正常使用期间一般不期望观察内表面(例如，外壳内部)。例如，在移动电子设备正常使用期间(例如，当用于发送文本讯息时和/或当用于电话交谈时)通常不观察该产品外壳的内表面，但在非正常使用期间可能偶尔观察此类内表面，诸如当更换电池时，因此，此类内表面不是预期观察表面。“无视觉上明显的表面缺陷”等意指当外壳位于与观察外壳的人眼相距至少18英寸处时，如由人类视力(具有20/20视力)所观察，外壳的预期观察表面基本上无表面缺陷。视觉上明显的表面缺陷的例子包括由于成形工艺和/或合金微观结构以及其他原因而可被观察到的那些外观缺陷。一般在阳极化之后(例如，在阳极化之后或在施加涂料或其他染料/着色剂等之后即刻)确定视觉上明显的表面缺陷的存在。在一个实施例中，外部部件实现维持或改善的外观特性，诸如上文特性部分(部分H)中所列出的任何外观特性。在一个实施例中，外部部件的预期观察表面实现与呈T6态的参考型式的铝合金外部部件的预期观察表面相比至少等同的60°光泽度值。“60°光泽度值”等意指使用60°光泽度角并根据制造商推荐的标准操作的BYKGardner浊度-光泽度反射计(或相当的光泽度计)测量铝合金体的预期观察表面而获得的60°光泽度值。
(iv)容器
本文所公开的新方法也可用于制备具有改善的特性的新型铝合金容器。图2s-1中示出一种制备容器的方法，并且该方法包括将经固溶化的铝合金体冷加工成容器(200-C)，接着热处理该容器(300-C)，任选地进行最终处理(400-C)。下文更详细描述了可用于获得新型铝合金容器的冷加工步骤(200-C)、热处理步骤(300-C)和任选的最终处理(400-C)的例子。
以下定义适用于该子部分(I)(iv)：
·术语“顶部”、“底部”、“以下”、“以上”、“下方”、“上方”等是相对于成品铝合金容器放置在平坦表面上的位置，不考虑铝合金容器在冷加工或成形工艺期间的取向。在一些实施例中，容器的顶部具有开口。
·“容器”为可由铝合金制成的任何类型容器，包括但不限于饮料罐、瓶、食品罐、气溶胶罐、单件式罐、两件式罐和三件式罐。
·“成品铝合金容器”为在其为最终用户使用之前不进行额外冷加工或成形步骤的铝合金容器。
·“拉延”意指拉伸呈杯形式的铝合金，并且可包括初始拉延、再拉延和深拉延。
·“引缩”意指借助冲头推动杯侧壁与引缩环相抵靠来伸展杯壁且使其变薄。
·“形成穹凸”意指制备容器的基部。容器基部的形状可类似于穹凸，可为平坦的，或可具有替代的几何形状。
·“颈缩加工”意指使容器的一部分的直径变窄。
·“凸缘加工”意指在容器上产生凸缘。
·“螺纹加工”意指在容器上产生螺纹。
·“卷边”意指在容器侧壁上产生周边突缘。
·“接缝”为将封盖附接至容器的方法，诸如机械接合等。
·“卷曲”意指产生容器的顶部边缘以接纳闭合件，诸如封盖、端部、凸耳、螺纹闭合件、拱冠、滚装防盗闭合件等。
·“呈冷加工态条件的参考型式的容器”意指与受权利要求书保护的容器相同地进行制备但在完成冷加工步骤之后并且在热处理步骤之前测试机械特性的铝合金容器型式。优选地，在完成冷加工步骤4-14天内测量呈成形态条件的参考型式的容器的机械特性。为了制备呈冷加工态条件的参考型式的容器，根据本文所述的操作将铝合金体冷加工成容器，此后移除铝合金容器的一部分以便根据上文所述的要求测定其在冷加工态条件下的特性。将根据本文所述的新工艺热处理该铝合金容器的另一部分，之后将测量其特性，从而有利于比较呈冷加工态条件的参考型式的容器的特性与根据本文所述的新工艺处理的容器的特性(例如，用于比较穹凸反转压力、真空强度、强度和/或伸长率以及其他)。因为新容器和呈冷加工态条件的参考型式的容器均由同一铝合金容器制备，因此它们应具有相同组成。因此，参考型式的容器由与新容器相同的合金、规格和几何形状构成。
·“穹凸反转压力”意指阈压力，高于该阈压力罐基部可能“鼓出”且变得凸起而非凹入的。在一些实施例中，铝合金可能足够坚固，从而使得容器基部为平坦的而非凹入的。在这种情况下，穹凸反转压力意指阈压力，高于该阈压力罐基部可能“鼓出”并且变得凸起而非平坦的。可使用奥泰克公司(AltekCompany)9009C5型饮料罐和封盖测试仪来测量穹凸反转压力。
·“侧壁”为容器侧面的壁。
·“呈T6态的参考型式的容器的侧壁”等意指已固溶化，接着经热处理至最大强度条件(与峰值强度相差1ksi以内)的容器侧壁。如下文更详细描述，根据本文所述的新工艺制备的铝合金容器可实现优于呈T6态的铝合金体的特性。为了制备呈T6态的参考型式的铝合金容器的侧壁，人们将获得铝合金容器的侧壁，之后将该侧壁的一部分处理至T6态(即固溶化，接着热处理至最大强度条件，与峰值强度相差1ksi以内)。侧壁的另一部分将根据本文所述的新工艺处理(或可能已处理)，从而有利于比较呈T6态的参考型式的铝合金容器的侧壁的特性与根据本文所述的新工艺处理的铝合金容器的特性(例如，以比较穹凸反转压力、真空强度、强度和/或伸长率以及其他)。因为两种侧壁均获自同一铝合金容器，因此它们应具有相同组成、规格和几何形状。
·“真空强度”意指阈真空压力，高于该阈真空压力时容器的侧壁向内塌陷。可通过奥泰克公司食物用面板强度(侧壁抗塌强度)测试仪(型号9025)来测量真空强度。
如上文所提及，可通过冷加工(200-C)，接着热处理(300-C)来制备新型铝合金容器。在一个实施例中，将铝合金体诸如片材或毛坯冷加工至少25％(例如，通过拉延、引缩和冲击挤压中的一者或多者)，并且该冷加工步骤在容器的至少一部分中引入至少25％的冷加工，诸如达到上文冷加工部分(部分B)中所公开的任何冷加工量。在一个实施例中，在侧壁的一部分(或全部)中引入至少25％的冷加工。在一个实施例中，在基部的一部分(或全部)中引入至少25％的冷加工。在一些实施例中，冷加工步骤(200-C)包括将铝合金体的至少一部分冷加工成容器。在一些实施例中，冷加工步骤(200-C)包括将铝合金体的至少一部分冷加工成容器，并且该冷加工在容器的至少一部分中引入至少35％的冷加工、或至少50％的冷加工、或至少75％的冷加工或更多。在一个实施例中，冷加工操作在小于150℉的温度下开始。
在一个实施例中，铝合金体在冷加工之前呈片材形式。在这些实施例的任一者中，铝合金片材可具有适合于容器的厚度。在一些实施例中，因为基部和/或侧壁的穹凸反转压力、真空强度和/或拉伸屈服强度可大于具有相同规格和几何形状的现有技术容器，因此与具有相同几何形状的现有技术容器相比，可下调该容器的规格，同时可维持该容器的最低性能要求。该下调规格的能力可实现容器重量和成本的降低。例如，就制备饮料容器而言，片材可具有小于0.0108英寸、或小于0.0100英寸、或小于0.0098英寸、或小于0.0095英寸、或小于0.0094英寸、或小于0.0605英寸的厚度。就食品罐而言，片材可具有小于0.0084英寸、或小于0.0080英寸、或小于0.0076英寸、或小于0.0074英寸的厚度。就气溶胶罐而言，片材可具有小于0.008英寸的厚度。在一些实施例中，铝合金片材经预先涂覆，即铝合金片材在冷加工步骤(200-C)之前涂覆有涂料。
在冷加工步骤(200-C)之后，可热处理(300-C)该容器。可根据上文的热处理部分(部分C)完成热处理步骤(300-C)。在一些实施例中，热处理步骤(300-C)包括在150℉至低于铝合金体的再结晶温度的范围内加热铝合金容器。在一个实施例中，在150℉至600°的温度下完成热处理步骤(300-C)。在一个实施例中，在不大于550℉，诸如不大于500℉、或不大于450℉、或不大于425℉的温度下完成热处理步骤(300-C)。在一些实施例中，执行冷加工步骤(200-C)和热处理步骤(300-C)以使得铝合金容器保持或实现主要为未再结晶的微观结构(如上文微观结构部分(部分E)中所定义)。应当认识到，当使用较高热处理温度时，可能需要较短的暴露时段以实现主要为未再结晶的微观结构和/或其他所需特性。在一个实施例中，呈接收态的铝合金体可具有主要为未再结晶的微观结构，诸如当呈接收态的铝合金片材被固溶化后冷轧至少25％时。可完成冷加工步骤(200-C)和热处理步骤(300-C)以实现或保持主要为未再结晶的微观结构(虽然容器与铝合金体的微观结构可能不同，但根据部分E的定义，它们具有主要为未再结晶的微观结构)。在一个实施例中，并且现在参照图2s-2，热处理步骤(300-C)可包括在标准容器制备工艺中已发生的步骤，诸如将容器插入烘箱中(320-C)。例如，在已借助冷加工(例如，通过拉延(220-C)和(任选地)引缩(240-C)或冲击挤压(未示出))制备容器之后，热处理步骤(300-C)可包括将该容器插入烘箱(或其他加热设备)中(320-C)，以便例如在洗涤后使容器干燥，使施加于容器内侧的涂料固化和/或使施加于容器外侧的油漆干燥。
如图2s-1中所示，任选的最终处理(一个或多个)步骤(400-C)可用于制备容器。在一些情况下，并且如图2s-1中所示出，任选的最终处理(400)中的至少一些可在热处理步骤(300-C)之后发生。在一些或其他情况下，并且现在参照图2s-3，一些最终处理(400-C')在热处理(300-C)之前或期间发生。比如，并且如下文更详细描述，可在冷加工步骤(200-C)之后施加油漆和/或涂料，之后可使此类油漆和/或涂料固化。在一个实施例中，并且如以上段落中所述，热处理步骤(300-C)可用于使此类油漆和/或涂料固化，并且因而最终处理步骤(400-C)的至少一部分可与热处理步骤(300-C)的至少一部分同时发生。
在其他实施例中，可在较低温度下使油漆和/或涂料固化以避免引发热处理(300-C)和潜在的容器硬化。也就是说，在容器呈其最终形式之前可能要避免使用烘箱(或其他加热设备)加热容器。因为热处理后强度可能增加，避免加热可使得铝合金容器能够保持相对柔软直至容器已经最终成形(例如，借助颈缩加工、凸缘加工、卷曲、螺纹加工和/或卷边或以其他方式成形为其最终形状)之后。例如，并且现在参照图2s-4和图2s-5，至少一些精整和/或成形操作(400-C')可在热处理步骤(300-C)之前进行。在例示的实施例中，可借助辐射(诸如UV光)，并且在不对容器进行有目的的传导加热和/或对流加热的情况下使油漆和/或涂料(若已施加的话)固化。在该实施例中，固化将不会对容器进行热处理(300-C)，因为此类辐射步骤将不会实质地加热铝合金体。在一个例子中，如图2s-4中所示，将固溶化的铝合金片材冷加工成容器的步骤(200-C)可包括拉延该容器(220-C)以及任选地引缩该容器(240-C)。在冷加工步骤(200-C)之后，可对该容器进行涂漆(410-C)，接着借助辐射进行固化(420-C)，接着颈缩加工和/或卷边(430-C)，之后对其进行热处理(300-C)。相似地，并且现在参照图2s-5，将固溶化的铝合金片材冷加工成容器的步骤(200-C)可包括拉延该容器(220-C)以及任选地引缩该容器(240-C)。在冷加工步骤(200-C)之后，可对该容器的内侧进行涂覆(410-C)，接着借助辐射进行固化(420-C)，接着颈缩加工和/或卷边(430-C)。因此，任选的最终处理(400-C和/或400-C')步骤可在热处理步骤(300-C)之前、期间或之后包括“成形操作”(如上文部分F中所定义)，该成形操作可包括颈缩加工、凸缘加工、卷边、卷曲和/或螺纹加工，或以其他方式将容器成形为其最终形状。
在一些实施例中，因为铝合金在容器制备工艺中可能变得更坚固，所以有可能用较柔软且较易成形的铝合金体开始该工艺。因此，与通过现有技术工艺制备的相同容器相比，此类铝合金体可能更易于成形为复杂形状，和/或可以较少步骤制备。
由于独特的处理技术，可实现改善的特性，诸如柱屈曲强度、穹凸反转压力和真空强度以及其他特性的改善中的一者或多者。在一个实施例中，新型铝合金容器实现与呈冷加工态条件的参考型式的铝合金容器相比改善的特性。在另一个实施例中，新型铝合金容器实现与呈T6态的参考型式的铝合金容器相比改善的特性。
在一个实施例中，完成冷加工和热处理步骤，以便实现与呈冷加工态条件的参考型式的容器相比至少5％的穹凸反转压力增加。在这些实施例的一些中，完成冷加工和热处理步骤，使得容器具有至少90磅/平方英寸的穹凸反转强度。
在一种方案中，冷加工步骤在容器侧壁的至少一部分中引入至少25％的冷加工。在一个实施例中，可完成冷加工和热处理步骤，以使得该具有至少25％冷加工的侧壁部分实现与呈T6态的参考型式的容器的相同侧壁部分的拉伸屈服强度相比至少5％的拉伸屈服强度增加，诸如上文特性部分(部分H)中所述的任何拉伸屈服强度改善。在另一个实施例中，可完成冷加工和热处理步骤，以使得该具有至少25％冷加工的侧壁部分实现与呈冷加工态条件的容器的相同侧壁部分的拉伸屈服强度相比至少5％的拉伸屈服强度增加，诸如上文特性部分(部分H)中所述的任何拉伸屈服强度改善。在另一个实施例中，完成冷加工和热处理步骤，以实现与呈冷加工态条件的容器相比至少5％的真空强度改善。在一些实施例中，完成冷加工和热处理步骤，使得容器具有至少24psi、至少28psi、或至少30psi或更高的真空强度。在一些实施例中，容器侧壁与(i)相同规格和几何形状的现有技术容器、(ii)呈冷加工态条件的容器和/或(iii)呈T6态的参考型式的容器相比具有更强的耐穿刺性。
尽管一些实施例产生具有增强强度的容器，但可维持或甚至改善容器的成形性。例如，在一些实施例中，铝合金容器的适用部分(或全部)可实现至少4％、或至少5％、或至少6％、或至少7％、或至少8％或更高的伸长率。
在上述实施例的任一者中，铝合金体可包含足以促进应变硬化响应和沉淀硬化响应中的至少一者以实现改善的一种或多种特性的溶质。通过本发明所公开的方法制成的容器所实现的潜在改善的强度也可有利于制备具有平坦基部或较大穹凸窗口的容器。
在制备容器的方法的所有以上实施例中，根据冷加工部分(部分B)和/或热处理部分(部分C)，片材在冷加工成容器之前可能已经过冷加工，例如借助冷轧。
参照图2s-6，在一些实施例中，容器(800-C)具有侧壁(820-C)和底部(840-C)，也称为基部或穹凸。包括侧壁(820-C)和底部(840-C)的铝合金容器(800-C)可为单一的连续铝合金片材。在其他实施例中，并且现在参照图2s-7，容器为闭合件(900-C)。在一些实施例中，该闭合件为封盖。
(v)紧固件
在一种方案中，本文所公开的新方法可产生改善的紧固件产品。“紧固件”为由经轧制、挤压或拉延的原料制成且主要目的为连接两个或更多个部件的产品。可制备根据本文所述的新工艺制成的紧固件以用于固溶化后冷加工(100)，接着冷加工超过25％(200)，然后热处理(300)。在一个实施例中，冷加工步骤(200)包括通过冷锻、冷型锻和冷轧之一将铝合金体冷加工成紧固件。在一个实施例中，冷加工步骤的第一部分制备紧固件原材料(例如，经冷加工的杆(包括线)或棒)，冷加工步骤的第二部分制备紧固件(例如，借助冷锻或冷型锻)。可如热处理部分(部分C，子部分i)中所述完成此类部分冷加工和类似方法。
紧固件可为单件式或多件式系统。单件式紧固件可具有主体和头部。紧固系统具有至少两个部件，诸如具有主体和头部的第一工件和设计用于附接至该第一工件的第二工件(锁定构件)，诸如螺帽或卡箍。具有主体和头部的紧固件的例子包括铆钉、螺钉、钉子和螺栓(例如，锁紧螺栓)。紧固件的部分可具有一个或多个螺纹。紧固件具有至少2种主要破坏模式，第一种为张力，其中主要负载方向平行于紧固件的中心线；以及剪切，其中主要负载垂直于紧固件的中心线。紧固件主体的纵向极限拉伸强度为确定其张力破坏负载的主要因素，而剪切强度为确定其剪切破坏负载的主要因素。在一种方案中，新型铝合金紧固件实现比呈冷加工态条件和/或T6条件的参考型式的铝合金紧固件高至少2％的拉伸屈服强度和/或极限拉伸强度，诸如以上特性部分(部分H(i))中所述的任何拉伸屈服强度和/或极限拉伸强度值。在一个实施例中，新型铝合金紧固件实现比参考型式的紧固件大至少2％的剪切强度，诸如以上特性部分(部分H(i))中所述的任何剪切强度值，其中该参考型式的紧固件呈T6态。改善的强度特性可能与紧固件的销、头部或锁紧机构中的一者或多者有关。在一个实施例中，改善的强度与紧固件的销有关。在另一个实施例中，改善的强度与紧固件的头部有关。在又一个实施例中，改善的强度与紧固件的锁紧机构有关。在一种方案中，新型铝合金紧固件具有主要为未再结晶的微观结构，如上文微观结构部分(部分E(i))中所述。
在一个实施例中，一种方法包括对铝合金体进行第一冷加工以形成紧固件原料。该方法可还包括对该紧固件原料进行第二冷加工以形成紧固件。该第二冷加工步骤可制备头部、销和/或锁紧构件。可任选地采用第三冷加工步骤，其中在该紧固件中(例如，在销和/或锁紧构件中)制备至少一个螺纹(“螺纹部分”)。第一冷加工步骤、第二冷加工步骤和任选的第三冷加工步骤的组合可产生具有至少25％冷加工的紧固件。接着可热处理该铝合金紧固件，如上文所提供的。在一个实施例中，第一冷加工步骤在紧固件原料中引入至少25％的冷加工。在一个实施例中，第二冷加工步骤在紧固件中引入至少25％的冷加工。在一个实施例中，第三冷加工步骤在螺纹部分中引入至少25％的冷加工。因此，紧固件的一个或多个部分可具有超过25％的冷加工，诸如上文冷加工部分(部分B)中所述的任何冷加工量，这取决于加工情况。
(vi)棒材
在一种方案中，本文所公开的新方法可产生改善的棒材产品。棒材产品为棒材或线材产品，如铝业协会所定义的。在一个实施例中，一种方法包括如上文所述制备铝合金棒材以用于固溶化后冷加工，在该制备步骤之后，将铝合金棒材冷加工至最终规格，其中该冷加工在该棒材中引入至少25％的冷加工，并且在该冷加工步骤之后热处理该铝合金棒材，其中完成该冷加工和该热处理步骤，以便实现与呈冷加工态条件和/或T6态和/或T87态的参考型式的铝合金棒材相比的纵向极限拉伸强度增加，或上文特性部分(部分H)中所述的任何其他改善的特性。此类改善的特性可在较短时间段内实现，如上文特性部分(部分H)中所述。在一个实施例中，冷加工步骤可包括冷拉延、冷棒材轧制和冷型锻中的一者。在一个实施例中，在冷加工之后，该棒材为线材规格。在一种方案中，新型铝合金棒材实现高于参考型式的铝合金棒材的极限拉伸强度，其中该参考型式呈T6态和T87态中的一者，诸如上文特性部分(部分H)中所述的任何极限拉伸强度值。在一种方案中，新型铝合金棒材具有主要为未再结晶的微观结构，如上文微观结构部分(部分E(i))中所述。
(vii)车轮
本文所述的新方法也可用于制备改善的车轮产品。现在参照图2t-1和图2t-2，示出了可借助本文所述的新方法制备的车轮(110-W)的一个实施例。所示出的车轮(110-W)包括盘面(112-W)、轮辋(114-W)、凹部(116-W)、胎圈座(118-W)和安装凸缘(120-W)。轮辋(112-W)为可在上面安装轮胎的车轮的外部零件。安装凸缘(120-W)为车轮与车辆直接附接(例如，接触)的位置。盘面(112-W)位于轮辋与安装凸缘之间。图2t-1和图2t-2中所示的车轮为汽车轮。然而，应当理解，本文所述的新方法可适用于商用车轮，或可通过冷加工至少25％而形成的任何其他类型车轮。另外，本领域技术人员知晓车轮可具有更多或更少零件。
在一个实施例中，可如上文冷加工部分(部分B)中所述对经固溶化的铝合金体(例如，经固溶化的铝合金原料，诸如铸锭)进行冷加工(200)，其中该冷加工在该车轮的至少一部分中引入至少25％的冷加工。例如，在制备车轮(110-W)期间，该冷加工步骤可在盘面(112-W)、轮辋(114-W)、凹部(116-W)、胎圈座(118-W)和安装凸缘(120-W)的至少一者中引入至少25％的冷加工。在一个实施例中，该冷加工在盘面(112-W)中引入至少25％的冷加工。在一个实施例中，该冷加工在轮辋(114-W)中引入至少25％的冷加工。在一个实施例中，该冷加工在凹部(116-W)中引入至少25％的冷加工。在一个实施例中，该冷加工在胎圈座(118-W)中引入至少25％的冷加工。在一个实施例中，该冷加工在安装凸缘(120-W)中引入至少25％的冷加工。可引入更高水平的冷加工，诸如上文冷加工部分(部分B)中所述的任何冷加工量。在一个实施例中，该冷加工步骤在车轮的至少一部分中引入至少35％的冷加工，该部分可为上述任意车轮零件的一部分(或全部)。在另一个实施例中，该冷加工步骤在车轮的至少一部分中引入至少50％的冷加工、或至少75％的冷加工、或至少90％的冷加工，该部分可为上述任意车轮零件的一部分(或全部)。在又一个实施例中，该冷加工步骤在车轮的至少一部分中引入至少90％的冷加工，该部分可为上述任意车轮零件的一部分(或全部)。
该冷加工步骤可利用以下操作中的一者或多者来冷加工和制备车轮：旋压、轧制、光整、滚压成形、剪切成形、皮尔格式轧管、型锻、径向锻造、开坯、锻造、挤压、缩口、静液压成形以及它们的组合。在一个实施例中，该冷加工包括滚压成形。
在一个实施例中，该冷加工步骤(200)使用一种或多种成形技术形成车轮。所需冷成形输出形状(例如，车轮)的几何复杂性具有两个主要成形工艺考虑因素：(1)总体形状可再分成可更便利地处理的子区域；和(2)变形特征将为冗余加工和高形变压力之一。
中间制造几何形状可再分成两个区域。第一区域为从该几何形状的中心线延伸到外部径向部分的盘面(也称为轮面、轮头或轮毂区域)。第二为与短厚壁圆筒相似的轮辋区域(也称为管井或裙部区域)。在该实施例中，将盘面和轮辋区域在单件式车轮设计中认为是连接的。虽然是连接的，但这些区域可被视为独立区域，其中独立的变形工艺可形成两个连接区域的最终输出形状。在这两个区域为多件式车轮设计的单独工件的实施例中，可使用独立的变形工艺来形成各工件，然后再接合。在一些实施例中，多件式车轮的各工件可由不同的铝合金构成，其中合金中的至少一者为可热处理的铝合金。
在一些实施例中，几何转换为所需冷成形输出形状需要使用具有固有冗余变形的成形工艺。这些工艺所赋予的有效应变大于通过仅考虑初始和最终断面尺寸而计算的应变。这导致相应较高的流动应力。材料的固溶化后冷流动应力显著高于其固溶化前冷流动应力对应值。因此，就设备负载而言，与形成中间制造几何形状的任何固溶化前变形相比，赋予最小必要冷加工以便由中间制造几何形状形成输出几何形状是一个显著更大的挑战。
存在三种可用于形成盘面和轮辋区域的一般变形类别。这些操作中的一些操作可组合或完成多次以同时产生所需几何形状的局部厚度和轮廓。
·增量成形-这些变形选项为将成形负载集中于部件上的小局部区域中以实现可使部件变形的高成形压力的那些选项。赋予轮辋区域尺寸和轮廓的选项包括：滚压成形、剪切成形、旋压、轧制、皮尔格式轧管、型锻、冷锻和径向锻造。赋予面部区域尺寸和轮廓的选项包括：滚压成形、旋压、剪切成形、径向锻造和开坯(径向和/或周向)。
·体积成形-这些变形选项将部件置于开放或闭合的模具腔中，并且借助工具运动施加力以使零件变形并成型。赋予轮辋区域尺寸和轮廓的选项包括：锻造、挤压、型锻和皮尔格式轧管。赋予盘面区域尺寸和轮廓的选项包括：锻造、缩口、通道转角挤压、径向和/或周向开坯。
·静液压成形-这些变形选项将部件置于由流体加压的闭合腔中，但该部件的一些表面不暴露于引起变形的加压流体。需要比冷固溶化的材料的流动应力大若干倍的静液压流体压力来引起变形。流动应力取决于起始固溶化的预成形几何形状。
滚压成形为增量金属成形技术，其中通过一个或多个辊使用压力在心轴上方形成金属盘或管，其中该辊使得工件变形，迫使其与心轴相抵，通常使该工件轴向伸长同时使该工件径向变薄。滚压成形使该工件经历摩擦和变形。这两个因素可加热工件，因而在一些情况下可能需要冷却流体。滚压成形通常用于制造汽车轮和其他轴对称形状产品，并且可用于将车轮从机械加工的坯料拉延至净宽。在滚压成形期间，冷加工该工件，从而改变其机械特性，因此其强度变得与锻造金属的强度相似。
在一个实施例中，以直径小于轮辋但厚度足以变形至少25％以形成最终面部厚度的平坦圆柱体为起始物，逐渐成形车轮。首先，可与心轴的面部表面相抵对面部进行滚压成形以实现最终盘厚度和轮廓。该滚压成形操作也可将足够的金属径向地向外移置超过最终轮辋外径以制成轮辋。可选地，起始平坦圆柱体可通过将板材交叉轧制至所需面部厚度来形成。所需的轮辋材料可通过具有适当尺寸的较大起始直径来获得。其次，可将裙部滚压成形为轮辋，并且与心轴的轮辋面部相抵而产生轮廓。当对多件式车轮进行滚压成形时，可使用类似的增量成形工艺独立地形成诸如盘面和轮辋之类的零件。
在涉及体积成形的一个实施例中，固溶化材料的起始圆柱体经锻造而形成盘面区域并且挤压出直轮辋。接着可将轮辋滚压成形至最终厚度和轮廓。另一选项为将轮辋型锻至最终形状。可选地，可将经固溶化的厚壁圆柱体锻造成盲面腔，在此情况下，借助通道转角间接挤压，其径向地向内转弯形成面部区域。
在涉及静液压成形的一个实施例中，固溶化的预成型件具有：(1)经盘形化以使得在具有最小高度的外径上具有较多材料以实现最小冷压缩的顶侧；和(2)具有约为轮辋尺寸的环形突出物的底侧。接着可将预成型件置于具有底部环形室开口的静液压室中，该底部环形室开口对应于预成型件的底部环形突出物。预成型件的环形突出物可呈锥形以匹配静液压室底部的环形开口以便在压力下快速形成密封。接下来，可向该室加压，使得流体推挤顶部表面，从而致使金属流离开环形开口。外径向区的额外材料供应形成轮辋的金属，而中间较薄区域变薄并径向地向外推动金属，以将顶部盘形状转变为较平坦的形状，同时冷加工轮面区域。
在冷加工之后，可根据上文热处理部分(部分C)对车轮进行热处理(300)。在一个实施例中，在150℉至低于其再结晶温度的温度下热处理车轮。在一个实施例中，热处理步骤包括在不大于425℉的温度下加热车轮。在一个实施例中，热处理步骤包括在不大于400℉的温度下加热车轮。在一个实施例中，热处理步骤包括在不大于375℉的温度下加热车轮。在一个实施例中，热处理步骤包括在不大于350℉的温度下加热车轮。在一个实施例中，热处理步骤包括在至少200℉的温度下加热车轮。在一个实施例中，热处理步骤包括在至少250℉的温度下加热车轮。在一个实施例中，热处理步骤包括在至少300℉的温度下加热车轮。
可完成冷加工步骤(200)和热处理步骤(300)以获得具有改善的特性的车轮，如冷加工和热处理组合部分(上文部分D)中所述。在一个实施例中，完成冷加工和热处理步骤，以便与呈冷加工态条件的车轮的冷加工部分的纵向(L)拉伸屈服强度相比，在该车轮的冷加工部分实现至少5％的纵向拉伸屈服强度改善。在另一个实施例中，完成冷加工和热处理步骤，以便与呈冷加工态条件的车轮的冷加工部分的纵向拉伸屈服强度相比，在该车轮的冷加工部分实现至少10％的纵向拉伸屈服强度改善、或至少15％的纵向拉伸屈服强度改善、或至少16％的纵向拉伸屈服强度改善、或至少17％的纵向拉伸屈服强度改善、或至少18％的纵向拉伸屈服强度改善、或至少19％的纵向拉伸屈服强度改善、或至少20％的纵向拉伸屈服强度改善、或至少21％的纵向拉伸屈服强度改善、或至少22％的纵向拉伸屈服强度改善、或至少23％的纵向拉伸屈服强度改善、或至少24％的纵向拉伸屈服强度改善、或至少25％的纵向拉伸屈服强度改善或更高。在一些实施例中，在热处理步骤之后，车轮的冷加工部分具有至少4％的纵向伸长率，诸如上文特性部分(部分H)中所述的任何伸长率值。在一个实施例中，在热处理步骤之后，车轮的冷加工部分可具有至少6％的纵向伸长率。在其他实施例中，在热处理步骤之后，车轮的冷加工部分实现至少8％的伸长率，诸如至少10％、或至少12％、或至少14％、或至少16％或更高。
通过本文所公开的新工艺制成的铝合金车轮产品可在具有至少25％冷加工的车轮部分实现另一种或可选的改善特性。例如，具有至少25％冷加工的车轮部分可实现与处理至T6态的参考型式的车轮的相同部分的纵向拉伸屈服强度相比高至少5％的纵向拉伸屈服强度，诸如上文特性部分(部分H)中所述的任何T6改善。
在上述实施例的任一者中，铝合金体可包含足以促进应变硬化响应和沉淀硬化响应中的至少一者以实现改善的一种或多种特性的溶质。
新车轮产品可在接受至少25％冷加工的车轮部分实现主要为未再结晶的微观结构，诸如上文微观结构部分(部分E)中所述的任何微观结构。在一些实施例中，接受至少25％冷加工的车轮部分为至少75％未再结晶。
在一个实施例中，车轮或其他预定形状产品可为包含至少一个通过本文所述技术制造的部件的组件。在多件式车轮的情况下，一个部件可包括轮辋、凹部和胎圈座，而另一个部件可包括盘面和或安装凸缘。在一个实施例中，该组件可包含使用本文所述技术制造的不同铝合金，其中所述铝合金的至少一者为可热处理的铝合金。
(viii)多层产品
新型镁-锌铝合金产品可用于多层应用。例如，可以使用镁-锌铝合金体作为第一层并使用1xxx-8xxx合金中的任一者作为第二层来形成多层产品。图12示出用于制备多层产品的方法的一个实施例。在例示的实施例中，可制备(107)多层产品，之后将其均质化(122)、热轧制(126)、固溶化(140)，接着冷轧(220)，如上文相对于图9所述。可借助多合金铸造、轧制结合、粘结结合、焊接和冶金结合以及其他方法来制备多层产品。多合金铸造技术包括授予Kilmer等人的美国专利申请公开No.20030079856、授予Anderson等人的美国专利申请No.20050011630、授予Chu等人的美国专利申请No.20080182122和授予Novelis的WO2007/098583(所称的FUSIONTM铸造工艺)中所述的那些。
例如，第一层可为根据本文所公开的新工艺处理的镁-锌铝合金产品。第二层可为1xxx-8xxx铝合金产品中的任一者，包括另一种镁-锌铝合金产品(其可为与第一镁-锌铝合金产品相同的合金或不同的合金)。第一层与第二层可具有相同的厚度，或可具有不同的厚度。因此，多层产品可实现定制的特性，其中第一层实现第一组特性，而第二层实现第二组特性。下文更详细讨论了处理至少两个不同的层以制备多层产品的过程。
在一种方案中，第二层包括不可热处理的合金，诸如1xxx、3xxx、4xxx、5xxx和一些8xxx铝合金中的任一者。在该方案中，多层产品包括第一层根据本文所公开的新工艺处理的镁-锌铝合金产品，以及至少第二层不可热处理的合金，即AlMgZn-NHT产品，其中镁-锌铝合金为第一层并且NHT为第二层的不可热处理铝合金。
在一个实施例中，该第二层包含抗腐蚀型合金，诸如1xxx、3xxx、5xxx和一些8xxx铝合金中的任一者。在这些实施例中，该第一层可提供改善的强度特性，而第二层可提供抗腐蚀特性。因为不可热处理合金用作第二层，所以该第二层可能不会自然时效处理，因此可保持其延展性。因此，在一些情况下，第二层与第一层相比可具有较高延展性和/或不同的强度。所以，可制备具有定制延展性差异(或梯度)和/或定制强度差异(或梯度)的多层产品。在一个实施例中，第二层为多层产品的外层，而第二层对延展性变化的抗性可有益于卷边操作(例如，对于汽车片材应用，诸如内部和/或外部门板应用以及其他)。在一个实施例中，第二层为具有至少3重量％Mg的5xxx铝合金。在一个实施例中，第二层包含与第一铝合金层相比具有改善的外观特性的铝合金，诸如当第二层为1xxx、3xxx或5xxx铝合金时。
在另一种方案中，第二层包含可热处理的合金，诸如2xxx铝合金、相同的或另一种镁-锌铝合金、6xxx铝合金、7xxx铝合金、Al-Li合金和一些8xxx铝合金中的任一者，即AlMgZn-HT产品，其中镁-锌铝合金(AlMgZn)为第一层并且其中HT为第二层的可热处理铝合金。因为第二层为可热处理铝合金，所以其可根据本文所公开的新工艺加以处理并且实现与以常规方式处理的材料相比的改善的特性。然而，不要求根据本文所公开的新工艺处理第二层，即该第二层的可热处理材料可用常规方式处理。如本文所用，Al-Li合金为包含0.25至5.0重量％Li的任何铝合金。下文更详细讨论了处理至少两个不同的层以制备多层产品的过程。
在一个实施例中，多层产品为AlMgZn(1)-AlMgZn(2)产品，其中AlMgZn(1)为第一层根据本文所公开的工艺制备的镁-锌铝合金产品，AlMgZn(2)为第二层的镁-锌铝合金产品，该第二层可用常规方式处理或可根据本文所公开的工艺制备。在该实施例中，第一层和第二层具有至少一种组成差异或至少一种处理差异。在一个实施例中，AlMgZn(1)具有与AlMgZn(2)不同的组成。在一个实施例中，相对于AlMgZn(2)而言，AlMgZn(1)接受不同量的冷加工。在一个实施例中，相对于AlMgZn(2)而言，AlMgZn(1)接受不同的热处理操作。
在一个实施例中，多层产品为AlMgZn-7xxx产品，其中AlMgZn为第一层根据本文所公开的工艺制备的镁-锌铝合金产品，7xxx为第二层的7xxx铝合金产品，其可根据或可不根据本文所公开的工艺制备。此类多层产品可用于汽车、航空和装甲应用以及其他应用。
在一个实施例中，多层产品为AlMgZn-2xxx产品，其中AlMgZn为第一层根据本文所公开的工艺制备的镁-锌铝合金产品，2xxx为第二层的2xxx铝合金产品，其可根据或可不根据本文所公开的工艺制备。此类多层产品可用于汽车、航空和装甲应用以及其他应用。
在一个实施例中，多层产品为AlMgZn-Al-Li产品，其中AlMgZn为第一层根据本文所公开的工艺制备的镁-锌铝合金产品，Al-Li为第二层Al-Li铝合金产品，其可根据或可不根据本文所公开的工艺制备。此类多层产品可用于汽车、航空和装甲应用以及其他应用。
在一个实施例中，多层产品为AlMgZn-8xxx(HT)产品，其中AlMgZn为第一层根据本文所公开的工艺制备的镁-锌铝合金产品，8xxx(HT)为第二层可热处理的8xxx铝合金产品，其可根据或可不根据本文所公开的工艺制备。此类多层产品可用于包装、汽车、航空和装甲应用以及其他应用。
在一个实施例中，第二层包含与第一铝合金层相比具有改善的焊接性(例如，对于点焊)的铝合金。该第二层可为任何具有良好焊接性、可热处理或不可热处理的铝合金。具有良好焊接性的合金的例子包括3xxx、4xxx、5xxx、6xxx和一些低Cu7xxx合金。在一个实施例中，第二层具有比第一层低的熔点。因此，在焊接第一层与第二层期间，第二层可熔化，从而形成第一层与第二层之间的结合(即，焊接工艺使得形成粘结结合)。在另一个实施例中，第二层具有比第一层低的电阻，这可有益于点焊应用。
可用多种方式制备这些多层产品。在一个实施例中，第一层和第二层(i)一起形成或(ii)在冷加工步骤(200)之前彼此耦接。第一层和第二层可在铸造期间一起形成，诸如借助授予Kilmer等人的美国专利申请公开No.20030079856、授予Anderson等人的美国专利申请No.20050011630、授予Chu等人的美国专利申请No.20080182122和授予Novelis的WO2007/098583(所称的FUSIONTM铸造工艺)中所述的铸造技术形成。第一层和第二层可借助粘结结合、轧制粘合与类似的技术耦接在一起(即单独地铸造，接着接合)。因为第一层和第二层在冷加工步骤之前彼此相邻，所以两个层都将由于随后的冷加工步骤(200)而接受至少25％的冷加工。接着可随后热处理(300)该多层产品。
在一个实施例中，当第二层为不可热处理合金时，该热处理步骤(300)可使得该第二层与呈冷加工态条件的第二层的特性相比具有较高的延展性但具有较低的强度。相反地，因为第一层为根据本文所公开的工艺处理的镁-锌铝合金，所以第一层可实现与呈冷加工态条件的第一层的特性相比改善的强度和延展性二者。因此，该多层产品可具有定制的在多层产品外表面的较低强度、较高延展性特性，而在多层产品的内部具有较高的强度特性。这可有益于例如装甲应用，其中第一层抗射弹穿透，第二层抗散裂。
在另一个实施例中，第一层和第二层在冷加工步骤(200)之后并且在热处理步骤之前耦接成一体。在该实施例中，每个层可接受定制量的固溶化后冷加工(如果对于第二层存在任何固溶化后冷加工的话)，但其中第一层由于冷加工步骤(200)而接受至少25％的冷加工。接着可随后热处理(300)该多层产品。在一些实施例中，热处理步骤(300)可用于实现两层的耦接(例如，作为粘结结合固化步骤；即热处理步骤可有助于粘结结合，这些步骤在该实施例中将彼此同时完成)。
在又一个实施例中，第一层和第二层在热处理步骤(300)之后耦接成一体。在该实施例中，每个层可接受定制量的冷加工和定制量的热处理，但其中第一层由于冷加工步骤(200)而接受至少25％的冷加工，并且第一层经热处理而实现至少一种改善的特性(例如，与呈冷加工态条件相比或与呈T6态的参考型式的产品相比更高的强度)。
该多层产品可包括第三层，或任何数量的另外的层。在一种方案中，多层产品包括至少三个层。在一个实施例中，根据本文所公开的工艺处理的镁-锌铝合金产品的一层“夹在”两个外层之间。这两个外层可为相同合金(例如均为相同的1xxx合金)，或这两个外层可为不同的合金(例如，一层为1xxx铝合金，另一层为另一种类型的1xxx合金；又如，一层为1xxx合金，另一层为5xxx合金，如此等等)。
在一种方案中，多层产品为NHT-AlMgZn-NHT产品，其中NHT代表如上文所述的不可热处理合金层，AlMgZn为根据本文所公开的工艺制备的镁-锌铝合金产品层。在一个实施例中，多层产品为3xxx-AlMgZn-3xxx产品，其中外层为3xxx铝合金产品，内层为根据本文所公开的工艺处理的镁-锌铝合金产品。此类多层产品可用于包装(例如，容器(罐、瓶、闭合件)、托盘或其他构型)、汽车应用(例如，面板或白车身)、航空应用(例如，机身蒙皮、桁条、框架、隔板、翼梁、翼肋等)和船舶结构应用(例如，隔板、框架、船体、甲板等)(列举数例)。相似地，5xxx-AlMgZn-5xxx产品可用于相同或类似目的。可采用NHT-AlMgZn-NHT的其他组合，并且不要求在AlMgZn层的两侧都使用相同的NHT，即可使用不同的NHT合金来包夹AlMgZn层。
在另一种方案中，多层产品为AlMgZn(1)-HT-AlMgZn(2)产品，其中HT代表如上文所述的可热处理合金层，并且其中AlMgZn(1)和AlMgZn(2)中的至少一者为根据本文所公开的新工艺制备的镁-锌铝合金产品层，这些层可具有相同的组成或不同的组成。在一个实施例中，AlMgZn(1)层和AlMgZn(2)层两者具有相同的组成并且是根据本文所公开的新工艺制备。此类AlMgZn(1)-HT-AlMgZn(2)产品可用于汽车应用，诸如用于闭合面板、白车身(BIW)结构、座椅系统或悬挂部件以及其他。此类产品也可用于商用或军用航空部件，包括运载火箭或有效载荷部件。此类部件可进一步用于商业运输产品中的轻型、中型或重型卡车结构或公共汽车。AlMgZn-HT-AlMgZn产品可用于汽车、卡车或公共汽车的多件式车轮。此类产品也可用于建筑物面板。此类产品还可用于装甲部件。
在另一种方案中，多层产品为AlMgZn-NHT-AlMgZn产品，其中NHT代表如上文所述的不可热处理合金层，AlMgZn为根据本文所公开的工艺制备的镁-锌铝合金产品层。此类产品可用于船舶应用中舰船或船艇以及两栖军用车辆使用的部件。此类产品也可用于汽车应用，诸如用于闭合面板、BIW结构、座椅系统或悬挂部件以及其他。此类产品还可用于包装系统(例如，容器(罐、瓶、闭合件)、托盘)。AlMgZn-NHT-AlMgZn产品也可用于照明部件。具体地讲，如果AlMgZn合金与具有较低强度的HT合金组合，则可用于汽车防撞或能量吸收应用。
在另一种方案中，多层产品为HT(1)-AlMgZn-HT(2)产品，其中HT代表如上文所述的可热处理合金层，这些层(HT(1)和HT(2))可具有相同或不同的组成，并且其中AlMgZn为根据本文所公开的工艺制备的镁-锌铝合金产品层。此类产品可用于商用或军用航空部件，包括运载火箭或有效载荷部件。具体地讲，如果AlMgZn合金与具有较高强度的HT合金组合，则可用于汽车防撞或能量吸收应用。
在另一种方案中，多层产品为HT-AlMgZn-NHT产品，其中HT代表如上文所述的可热处理合金层，AlMgZn为根据本文所公开的工艺制备的镁-锌铝合金产品层，并且NHT代表如上文所述的不可热处理合金层。此类产品可用于商用或军用航空部件，包括运载火箭或有效载荷部件。此类产品也可用于汽车应用中的闭合面板、BIW结构、座椅系统或悬挂部件。此类产品可用于汽车防撞或其他能量吸收应用。此类部件可进一步用于商业运输产品中的轻型、中型或重型卡车结构或公共汽车。此类产品还可用于装甲部件。
在另一种方案中，多层产品为AlMgZn-NHT-HT产品，其中AlMgZn为根据本文所公开的工艺制备的镁-锌铝合金产品层，NHT代表如上文所述的不可热处理合金层，并且HT代表如上文所述的可热处理合金层。此类产品可用于商用或军用航空部件，包括运载火箭或有效载荷部件。此类产品也可用于汽车应用中的闭合面板、BIW结构、座椅系统或悬挂部件。此类部件可进一步用于商业运输产品中的轻型、中型或重型卡车结构或公共汽车。此类产品可用于汽车防撞或其他能量吸收应用。
在另一种方案中，多层产品为AlMgZn-HT-NHT产品，其中AlMgZn为根据本文所公开的工艺制备的镁-锌铝合金产品层，HT代表如上文所述的可热处理合金层，并且NHT代表如上文所述的不可热处理合金层。此类产品可用于船舶应用中舰船或船艇以及两栖军用车辆使用的部件。此类产品也可用于汽车应用中的闭合面板、BIW结构、座椅系统或悬挂部件。此类产品还可用于包装系统(例如，容器(罐、瓶、闭合件)、托盘)。此类产品也可用于建筑物面板。此类产品还可用于装甲部件。AlMgZn-HT-NHT产品也可用于照明部件。
在一种方案中，一种方法包括(a)铸造铝合金体，其中在铸造之后，铝合金体包括第一可热处理合金的第一层和第二可热处理合金或不可热处理合金的第二层(例如，使用共同拥有的授予Chu等人的美国专利公开No.US2010/0247954中所述的技术，该专利申请全文以引用的方式并入本文中)；(b)将铝合金体固溶化；(c)冷加工铝合金体，其中该冷加工在铝合金体中引入至少25％的冷加工；以及(d)热处理铝合金体。因此，可制备具有第一层和第二层的铝合金体，并且这些层可彼此不同。在一个实施例中，第二层包含第二可热处理合金。在一个实施例中，第二可热处理合金不同于第一可热处理合金。在另一个实施例中，第二可热处理合金与第一可热处理合金相同(但为不同的层)。该铝合金体可实现改善的强度、延展性或其他特性，诸如上文特性部分(部分H)中所述的任何特性。在一个实施例中，所述方法包括在热处理步骤之后组装具有该铝合金体的组件，其中该铝合金体具有至少第一层和第二层。在一个实施例中，具有至少第一层和第二层的该铝合金体为装甲部件。在另一个实施例中，具有至少第一层和第二层的该铝合金体为汽车部件。
在另一个实施例中，一种方法包括铸造铝合金体，其中在铸造之后，铝合金体具有组成梯度，其中第一区域具有第一组成，第二区域具有第二组成，第二组成不仅仅在名义上不同于第一组成(例如，超过单纯宏观偏析作用的组成梯度)。可用于制备此类铝合金体的技术描述于共同拥有的授予Sawtell等人的美国专利公开No.2010/0297467中，该专利申请全文以引用的方式并入本文中。在一个实施例中，第一组成为使其为可热处理铝合金(即能够沉淀硬化)的组成，并且铝合金体的第二区域具有不仅仅在名义上不同于第一区域的可热处理合金的组成。在一个实施例中，在第一区域和第二区域之间存在连续的浓度梯度。第一区域和第二区域之间的连续浓度梯度可为线性的，或可为指数的。在一个实施例中，铝合金体包括第三区域。在一个实施例中，第三区域具有与第一区域相同的浓度，但第二区域使其与第一区域分隔开。在一个实施例中，第一区域和第二区域之间的浓度梯度为线性的。在这些实施例的一些中，第二区域和第三区域之间的浓度梯度为线性的。在所述实施例的一些中，第二区域和第三区域之间的浓度梯度为指数的。在一个实施例中，可将具有有目的的组成梯度的铝合金体固溶化，接着冷加工，其中该冷加工在铝合金体中引入至少25％的冷加工，接着热处理。因此，可制备具有定制组成梯度的铝合金体。该铝合金体可实现改善的强度、延展性或其他特性，诸如上文特性部分(部分H)中所述的任何特性。在一个实施例中，所述方法包括在热处理步骤之后组装具有该铝合金体的组件，其中该铝合金体具有第一区域和第二区域。在一个实施例中，具有至少第一区域和第二区域的该铝合金体为装甲部件。在另一个实施例中，具有第一区域和第二区域的该铝合金体为汽车部件。在另一个实施例中，具有第一区域和第二区域的该铝合金体为航空部件。
如上文所提及，在上述任何多层方案和/或实施例中可使用任何数量的另外的铝合金层。此外，可向上述任何多层方案和/或实施例中添加任何数量的非铝合金层(例如，塑料层、树脂/纤维层)。此外，上述任何多层产品皆可与上文冷加工部分(部分B(iii))中所述的冷加工梯度处理技术一起采用。
可与通过本文所公开的新工艺制成的产品一起采用的多层产品类型的例子包括例如授予Chu等人的美国专利申请公开No.2008/0182122、授予Chu等人的美国专利申请公开No.2010/0247954、授予Kamat等人的美国专利申请公开No.2010/0279143、授予Chu等人的美国专利申请公开No.2011/0100579和授予Rioja等人的美国专利申请公开No.2011/0252956中所述的那些。
J.组合
上文分别于部分A、B、C和F中所述的制备、冷加工、热处理和任选的最终处理的设备和方法可如本文所述以任何合适的方式组合，以实现部分D和H中所述的任何改善的铝合金体和/或特性、部分E中所述的任何微观结构，以及实现部分A-I的任一者中所述的任何铝合金体和产品，并且适当时可定制部分G中所提供的组成以实现此类铝合金体。因此，这些部分A-I中所述的方法和设备的所有此类组合被认为可出于此类目的而组合，并且因而可以任意合适的组合加以组合并提出权利要求以保护此类发明性的组合。此外，该新技术的这些方面和其他方面、优点和新颖特征部分地阐述于以下说明中，并且对于本领域技术人员而言将在检视这些说明和附图后变得显而易见，或可通过实践本专利申请所提供的技术的一个或多个实施例而习得。
附图说明
图1为示出用于制备铝合金产品的常规工艺的流程图。
图2a为示出用于制备铝合金产品的新工艺的流程图。
图2b至图2c为可经冷加工以产生差异性冷加工区或梯度的示例性铝合金体的示意图。
图2d至图2f示出冷加工图2b至图2c的铝合金体以制备具有定制冷加工区的冷加工铝合金体的各种方式以及所制备的铝合金体本身。
图2g至图2i示出可经冷加工以产生差异性冷加工区或梯度的铝合金体的其他例子、冷加工此类铝合金体的一个例子和所制备的铝合金体本身。
图2j至图2l示出制备具有差异性冷加工区或梯度的冷轧产品的各种方式。
图2m为借助图2j的工艺制备的轧制铝合金产品的俯视图。
图2n至图2o示出可根据本文所述的新方法制备的各种类型的汽车部件。
图2p-1至图2p-3为汽车的分解图，其示出可根据本文所述的新方法制备的各种类型的汽车部件。
图2q-1至图2q-9为示出用于制备改善的铝合金体的各种示例性方法的流程图。
图2r示出呈中间形式和最终形式的各种铝合金弹药筒的各种示意图。
图2s-1至图2s-5为示出用于制备改善的铝合金容器的各种示例性方法的流程图。
图2s-6为示出可根据本文所述的新方法制备的铝合金容器的一个实施例的示意性侧视图。
图2s-7为示出可根据本文所述的新方法制备的铝合金闭合件的一个实施例的示意性侧视图。
图2t-1至图2t-2为分别示出可根据本文所述的新方法制备的铝合金车轮的一个透视图和剖视图的示意图。
图3至图5为示出制备铝合金体以用于固溶化后冷加工的各种实施例的流程图。
图6a为示出制备铝合金体以用于固溶化后冷加工的一个实施例的流程图，其中固溶化步骤与设置步骤同时(例如，与连续铸造步骤同时)完成。
图6b-1和图6b-2为示出用于根据图6a制备铝合金体以用于固溶化后冷加工的连续铸造设备的一个实施例的示意图。
图6c-6f和图6l-6k为示出与根据图6b-1和图6b-2的连续铸造设备制备的铝合金体相关联的数据的曲线图。
图6g至图6j和图6m为根据图6b-1和图6b-2的连续铸造设备制备的铝合金体的显微图。
图6n和图6o为示出可与图6b-1和图6b-2的连续铸造设备一起采用的任选的带材支撑机构的示意图。
图6p为示出完成同时发生的铸造和固溶化步骤以制备其中具有颗粒物的铝合金体的一个实施例的流程图。
图6q为示出用于根据图6a和图6p制备铝合金体以用于固溶化后冷加工的连续铸造设备的一个实施例的示意图，其中此类铝合金体中包含颗粒物。
图6r至图6s为根据图6q的连续铸造设备制备的铝合金体的显微图，其中此类铝合金体中具有颗粒物。
图6t为示出完成同时发生的铸造和固溶化步骤以制备其中具有不混溶金属的铝合金体的一个实施例的流程图。
图6u至图6w为示出用于根据图6a和图6t制备铝合金体以用于固溶化后冷加工的连续铸造设备的一个实施例的示意图，其中此类铝合金体中包含不混溶金属。
图6x为根据图6u至图6w的连续铸造设备制备的铝合金体的显微图，其中此类铝合金体中具有不混溶金属。
图7至图8为示出制备铝合金体以用于固溶化后冷加工的实施例的流程图。
图9为示出用于制备轧制铝合金体的方法的一个实施例的流程图。
图10a至图10c为示出由实例1得出的结果的曲线图。
图11为示出实例1和实例2的结果的曲线图。
图12为示出一种制备多层铝合金产品的方法的流程图。
图13为示出轧制产品的L、LT和ST方向的示意图。
具体实施方式
实例1
铸造具有下表1中所示组成的六个书型铸模铸锭(2.25”(H)×3.75”(W)x14”(L))。
表1-实例1合金的组成(以重量％计)
合金 Mg Zn Mg/Zn Cu Mn 注释
1 3.88 2.13 1.82 0.48 0.31 非本发明
2 3.31 3.2 1.03 0.48 0.32 本发明
3 4.34 3.25 1.34 0 0.53 本发明
4 3.87 2.17 1.78 0.25 0.32 非本发明
5 3.89 2.19 1.78 0.25 0.64 非本发明
6 3.72 3.56 1.04 0 0.32 本发明
这些合金均包含不大于约0.12重量％的Fe、不大于约0.11重量％的Si、约0.01至约0.02重量％的Ti以及约0.10至0.11重量％的Zr。铝合金的其余部分为铝和其他元素，其中铝合金包含不大于0.03重量％的每种其他元素，并且这些其他元素的总和不超过0.10重量％。
将铸锭处理到T6形态。具体地讲，将铸锭均质化、热轧到0.5"规格、固溶热处理并冷水淬火，然后拉伸约1-2％以矫平。接着将这些产品在室温下自然时效处理至少96小时，接着在各种温度下人工时效处理各种时间(下文所示)。在时效处理之后，测量机械特性，所得结果提供于下表2至表4中。根据ASTME8和B557测量强度和伸长特性。根据ASTME23-07a执行夏比冲击能量测试。
表2-实例1合金的特性(L)-在325℉下时效处理
表3-实例1合金的特性(L)-在350℉下时效处理
表4-实例1合金的特性(L)-在375℉下时效处理
如上文和图10a至图10c中所示，具有至少3.0重量％Zn的本发明合金实现与具有2.19重量％Zn或更少的非本发明合金相比更高的强度。本发明合金还实现高夏比冲击抗性，全部实现了约154至157英尺磅。相比之下，常规合金6061在类似处理条件下实现约85英尺磅的夏比冲击抗性。
本发明合金还实现良好的晶间腐蚀抗性。根据ASTMG110测试了合金3、4和6的晶间腐蚀。还测试了常规合金6061以进行比较。如图4和下表5中所示，与常规合金6061相比，本发明合金实现了改善的晶间腐蚀抗性。
表5-合金的腐蚀特性-峰值强度条件
(385℉下持续2小时)
实例2
在固溶热处理之后，还以高冷加工对实例1的合金6进行处理。具体地讲，将合金6热轧到1.0英寸的中间规格、固溶热处理、冷水淬火，接着冷轧50％(即，使厚度降低50％)达到0.5英寸的最终规格，从而引入50％的冷加工。接着在350℉下对合金6人工时效处理0.5小时以及2、4和8小时。在时效处理之前和之后，测量机械特性，所得结果提供于下表6中。根据ASTME8和B557测量强度和伸长特性。
表6-实例2合金6的特性(L)-在350℉下时效处理
如上所示，0.5英寸板实现了高强度，具有良好的伸长性，因而实现了约59ksi的峰值拉伸屈服强度，并且伸长率为约16％，时效时间缩短到仅30分钟。相比之下，厚度相似的常规合金5083在相似伸长率和相似耐腐蚀性的条件下通常实现约36ksi的拉伸屈服强度(LT)。如图11中所示，相对于呈T6态的参考型式的铝合金产品而言，该合金还实现约14％的峰值拉伸屈服强度增加。与呈T6态的参考型式的铝合金产品相比，该14％的增加的实现速度还快约75％。
虽然已详细描述了用于制备具有改善的特性的铝合金体的新工艺的各种特定实施例，但应当认识到，针对各个实施例描述的特征与任何其他实施例中描述的特征在这些特征相容的情况下可以任意组合形式组合。例如，本文所述的任意铝合金体、预定形状产品、部件和组件以及制备它们的相应工艺技术可以任意适当的组合形式组合，并且本专利申请或适用情况下持续的专利申请或分案专利申请可适当地要求保护它们和与它们相关的改善的特性。而且，另外的设备和/或工艺步骤可在其不实质性地干扰本文所公开的新工艺的操作的情况下并入。其他修改形式对于本领域技术人员将变得显而易见。所有此类修改形式均旨在纳入本发明的范围内。此外，显而易见，本领域的技术人员会想到这些实施例的修改形式和改型。然而，显然应当理解，此类修改形式和改型属于本公开的精神和范围内。

Claims (386)

1.一种方法，包括：
(a)制备铝合金片材以用于固溶化后冷加工，其中所述铝合金片材包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金片材的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40，并且其中所述制备步骤包括：
(i)连续铸造所述铝合金片材，所述连续铸造步骤包括：
(A)将包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌的熔融铝金属传送到一对间隔开的其间限定辊隙的旋转铸造辊，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40；
(B)使所述熔融金属在所述铸造辊的表面之间推进，其中在所述辊隙处形成金属的凝固前沿；以及
(C)从所述辊隙取出固体金属带材形式的所述铝合金片材；
(ii)伴随着所述连续铸造步骤，使所述铝合金片材固溶化；
(b)在所述制备步骤(a)之后，冷加工所述铝合金片材至少25％；以及
(c)在所述冷加工步骤(b)之后，热处理所述铝合金片材；其中完成所述冷加工步骤和所述热处理步骤，以便实现与呈所述冷加工态条件的参考型式的所述铝合金体相比的长横向拉伸屈服强度增加。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述推进步骤(a)(i)(B)包括：
第一形成步骤，其形成两个外部浓度区域；
第二形成步骤，其形成内部浓度区域；
其中所述内部浓度区域位于所述两个外部浓度区域之间；
其中所述第一形成步骤和所述第二形成步骤彼此伴随着完成；
其中所述两个外部区域中的所述Mg和所述Zn的平均浓度高于所述内部浓度区域的中心线处的所述Mg和所述Zn的浓度；
其中所述两个外部浓度区域具有与所述固体金属带材的长轴一致的长轴；并且
其中所述内部浓度区域具有与所述固体金属带材的长轴一致的长轴。
3.一种方法，包括：
(a)制备铝合金片材以用于固溶化后冷加工，其中所述铝合金片材包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金片材的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40，并且其中所述制备步骤包括：
(i)连续铸造所述铝合金片材，所述连续铸造步骤包括：
(A)将包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌的熔融铝金属传送到一对间隔开的其间限定辊隙的旋转铸造辊，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40；
(B)使所述金属在所述铸造设备辊的表面之间推进，其中所述推进包括：
(I)第一形成步骤，其形成与所述铸造设备辊的表面相邻的两个固体外部区域；
(II)第二形成步骤，其形成包含所述金属的枝状体的半固体内部区域；
(III)其中所述内部区域位于所述两个外部浓度区域之间；
(IV)其中所述第一形成步骤和所述第二形成步骤彼此伴随着完成；
(V)在所述辊隙处或在所述辊隙前使所述内部区域中的所述枝状体破碎；以及
(C)使所述半固体内部区域凝固以制备由所述内部区域和所述外部区域构成的所述铝合金体；
(b)在所述制备步骤(a)之后，冷加工所述铝合金片材至少25％；以及
(c)在所述冷加工步骤(b)之后，热处理所述铝合金片材；其中完成所述冷加工步骤和所述热处理步骤，以便实现与呈所述冷加工态条件的参考型式的所述铝合金体相比的长横向拉伸屈服强度增加。
4.根据权利要求3所述的方法，其中使所述内部区域中的所述枝状体破碎是在所述辊隙处或在所述辊隙前完成的，并且其中所述内部区域的凝固是在所述辊隙处完成的。
5.根据权利要求3至4中任一项所述的方法，其中所述铸造辊以在约25至约400英尺/分钟之间的范围内的铸造速度旋转。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其中所述两个外部区域中的所述Mg和所述Zn的平均浓度高于所述内部浓度区域的中心线处的所述Mg和所述Zn的浓度；
7.根据权利要求3至6中任一项所述的方法，其中由所述辊施加给通过所述辊隙的所述铝金属的辊分离力在约25磅/英寸至约300磅/英寸所述带材宽度之间。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的方法，其中所述辊各自具有纹理化表面，并且其中所述方法包括刷擦所述辊的所述纹理化表面。
9.根据权利要求3至8中任一项所述的方法，其中所述熔融铝金属包含最多至2.0重量％的不混溶元素，其中所述不混溶元素基本上不可与熔融铝混溶，其中所述推进步骤(a)(i)(B)包括：
使所述熔融金属在所述铸造辊的表面之间推进，其中在所述辊隙处形成金属的凝固前沿；
其中所述铸造步骤(a)包括：
从所述辊隙中取出固体形式的所述铝合金体，其中所述不混溶合金添加剂大致均匀地分布在整个所述铝合金体中。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述不混溶元素的小滴在所述凝固前沿前成核，并且被所述凝固前沿吞没。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述不混溶元素选自Sn、Pb、Bi和Cd。
12.一种方法，包括：
(a)制备铝合金片材以用于固溶化后冷加工，其中所述铝合金片材包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金片材的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40，并且其中所述制备步骤包括：
(i)连续铸造所述铝合金片材，所述连续铸造步骤包括：
(A)将包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌的熔融铝金属传送到一对间隔开的其间限定辊隙的旋转铸造辊，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40；
(i)其中所述铝金属合金还包含颗粒物，其中所述颗粒物具有至少约30微米的尺寸并且选自氧化铝、碳化硼、碳化硅、氮化硼和任何非金属材料；
(B)使所述熔融金属在所述铸造辊的表面之间推进，其中在所述辊隙处形成金属的凝固前沿；以及
(C)从所述辊隙中取出固体形式的所述铝合金体；
(b)在所述制备步骤(a)之后，冷加工所述铝合金片材至少25％；以及
(c)在所述冷加工步骤(b)之后，热处理所述铝合金片材；其中完成所述冷加工步骤和所述热处理步骤，以便实现与呈所述冷加工态条件的参考型式的所述铝合金体相比的长横向拉伸屈服强度增加。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述推进步骤(a)(i)(B)包括：
第一形成步骤，其形成两个外部浓度区域；
第二形成步骤，其形成内部浓度区域；
其中所述内部浓度区域位于所述两个外部浓度区域之间；
其中所述第一形成步骤和所述第二形成步骤彼此伴随着完成；
其中所述带材的所述内部浓度区域具有大于所述外部浓度区域的任一者中的颗粒物浓度的颗粒物元素浓度；
其中所述两个外部浓度区域具有与所述固体金属带材的长轴一致的长轴；并且
其中所述内部浓度区域具有与所述固体金属带材的长轴一致的长轴。
14.一种包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌的铝合金片材产品，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金片材的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40，
其中所述铝合金体具有主要为未再结晶的微观结构，并且为具有设置在上部区域与下部区域之间的中心区域的单次铸造带材；
其中所述单次铸造带材具有以下特征中的至少一者：
(i)其中所述上部区域和所述下部区域中的所述Mg和所述Zn的平均浓度高于所述中心浓度区域的中心线处的所述Mg和所述Zn的浓度；
(ii)其中所述中心区域中的颗粒物浓度大于所述第一区域或所述第二区域两者中的颗粒物浓度；并且
(iii)其中所述上部区域、所述下部区域和所述中心区域各自包含均匀分布的不混溶金属材料。
15.根据权利要求14所述的铝合金片材产品，其中所述上部区域和所述下部区域中的所述Mg和所述Zn的平均浓度高于所述中心浓度区域的中心线处的所述Mg和所述Zn的浓度。
16.根据权利要求14至15中任一项所述的铝合金片材产品，其中所述中心区域中的颗粒物浓度大于所述第一区域或所述第二区域两者中的颗粒物浓度。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的铝合金片材产品，其中所述上部区域、所述下部区域和所述中心区域各自包含均匀分布的不混溶金属材料。
18.一种具有3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌的整体式铝合金片材或板材，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述整体式铝合金片材或板材的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40，所述整体式铝合金片材或板材具有第一部分和与所述第一部分相邻的第二部分，其中所述第一部分具有至少25％的冷加工，并且其中所述第二部分具有比所述第一部分少至少5％的冷加工。
19.根据权利要求18所述的整体式铝合金片材或板材，其中所述片材或板材具有均匀的厚度。
20.根据权利要求18至19中任一项所述的整体式铝合金片材或板材，其中所述第二部分具有比所述第一部分少至少10％的冷加工，并且其中所述第一部分具有高于所述第二部分的强度。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的整体式铝合金片材或板材，其中所述第二部分具有高于所述第一部分的伸长率。
22.根据权利要求18至21中任一项所述的整体式铝合金片材或板材，其中所述第一部分具有相对于所述第二部分而言至少5％的拉伸屈服强度增加。
23.根据权利要求18至22中任一项所述的整体式铝合金片材或板材，其中所述第一部分具有至少4％的伸长率。
24.根据权利要求18至23中任一项所述的整体式铝合金片材或板材，其中所述第二部分触及所述第一部分。
25.根据权利要求18至24中任一项所述的整体式铝合金片材或板材，其中所述第二部分与所述第一部分由第三部分隔开。
26.一种由根据权利要求18至25中任一项所述的整体式铝合金片材或板材制成的铝合金部件，其中所述第一部分与附接点相关联。
27.根据权利要求26所述的铝合金部件，其中所述铝合金部件为汽车部件，其中所述第一位置具有第一预定强度，其中所述第二位置具有第二预定强度，其中所述第一预定强度与所述第二预定强度相差至少5％。
28.根据权利要求27所述的铝合金部件，其中所述部件为汽车部件，并且所述附接位置与所述汽车运载工具的点负载位置相关联。
29.一种具有根据权利要求26至28中任一项所述的铝合金部件的运载工具。
30.一种具有3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌的整体式铝合金片材或板材，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述整体式铝合金体片材或板材的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40，所述整体式铝合金片材或板材具有第一端部和第二端部，其中所述第一端部包含至少25％的冷加工，并且其中所述第二端部与所述第一端部相比具有较少的冷加工。
31.根据权利要求30所述的整体式铝合金片材或板材，其中所述第一端部具有第一厚度，其中所述第二端部具有第二厚度，其中所述第一厚度比所述第二厚度薄至少10％。
32.根据权利要求30所述的整体式铝合金片材或板材，其中所述第一端部具有第一厚度，其中所述第二端部具有第二厚度，其中所述第一厚度与所述第二厚度相差3％以内。
33.根据权利要求30至32中任一项所述的整体式铝合金片材或板材，包括分隔所述第一端部与所述第二端部的中间部分。
34.根据权利要求33所述的整体式铝合金片材或板材，其中所述中间部分中的冷加工量从所述第一端部至所述第二端部逐渐缩减。
35.根据权利要求33所述的整体式铝合金片材或板材，其中所述中间部分中的冷加工量不均匀。
36.根据权利要求30至35中任一项所述的整体式铝合金片材或板材，其中所述第一端部和所述第二端部与所述片材或板材的纵向相关联。
37.根据权利要求30至35中任一项所述的整体式铝合金片材或板材，其中所述第一端部和所述第二端部与所述片材或板材的横向相关联。
38.一种方法，包括：
(a)制备铝合金体以用于固溶化后冷加工，所述铝合金体包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金体的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40；
(i)其中所述制备包括将所述铝合金体固溶化；
(b)在所述制备步骤之后，冷加工所述铝合金体，其中所述冷轧在所述铝合金体中引入至少25％的冷加工；
(c)在所述冷加工步骤之后，热处理所述铝合金体，其中所述热处理步骤包括：
(i)将所述铝合金体成形为预定形状产品，其中，在所述成形步骤期间，使所述铝合金片材经受至少150℉至低于所述铝合金体的再结晶温度范围内的温度。
39.根据权利要求38所述的方法，其中所述热处理步骤包括：
在足以实现选定条件的时间和温度下加热所述铝合金体，其中所述加热步骤在所述成形步骤之前发生。
40.根据权利要求39所述的方法，其中所述选定条件为欠时效条件，并且其中所述方法包括：
选择所述欠时效条件，其中所述选择步骤在所述热处理步骤之前发生；
完成所述加热步骤以实现所述欠时效条件。
41.根据权利要求40所述的方法，包括：
在所述完成步骤之后，执行所述成形步骤，其中，在所述成形之后，所述预定形状产品实现至少一种预定特性。
42.根据权利要求41所述的方法，其中所述至少一种预定特性为预定强度。
43.根据权利要求41所述的方法，其中所述至少一种预定特性为强度与延展性的预定组合。
44.根据权利要求42至43中任一项所述的方法，其中所述预定特性为欠时效条件。
45.根据权利要求44所述的方法，其中所述欠时效条件与峰值强度相差30％以内。
46.根据权利要求44所述的方法，其中所述欠时效条件与峰值强度相差10％以内。
47.根据权利要求38至46中任一项所述的方法，其中所述加热步骤为第一加热步骤，其中所述热处理步骤包括：
对所述铝合金体进行第二加热，其中所述第二加热是在所述成形步骤之后发生的。
48.根据权利要求47所述的方法，其中所述第二加热包括干燥或烤漆中的至少一者。
49.根据权利要求47至48中任一项所述的方法，其中所述第二加热包括在时效炉中加热。
50.根据权利要求47至49中任一项所述的方法，其中所述第二加热包括加热所述铝合金片材以实现第二选定条件。
51.根据权利要求50所述的方法，其中所述第二选定条件为第二预定强度、第二预定延展性以及强度与延展性的第二预定组合之一。
52.根据权利要求51所述的方法，其中所述第二预定强度为峰值强度。
53.根据权利要求51所述的方法，其中所述预定强度为过时效强度，其中所述过时效强度比所述峰值强度低至少2％。
54.根据权利要求38至53中任一项所述的方法，其中，在所述成形步骤之后，所述预定形状产品实现相对于所述铝合金片材的长横向拉伸屈服强度而言更高的长横向拉伸屈服强度。
55.根据权利要求38至54中任一项所述的方法，其中，在所述成形步骤之后，所述预定形状产品与峰值强度相差10％以内。
56.根据权利要求38至55中任一项所述的方法，其中，在所述成形步骤之后，所述预定形状产品与峰值强度相差5％以内。
57.根据权利要求38至56中任一项所述的方法，其中所述冷加工包括将所述铝合金体冷轧成片材或板材。
58.根据权利要求38至57中任一项所述的方法，其中所述冷加工包括将所述铝合金片材或板材冷轧至最终规格。
59.根据权利要求38至58中任一项所述的方法，其中所述热处理步骤包括：
(i)在第一选定温度下对所述铝合金片材进行第一加热，持续第一选定时间以实现第一选定条件，其中所述第一加热步骤在第一位置处发生；
(ii)在所述第一加热步骤之后，完成所述成形步骤，其中所述成形步骤在远离所述第一位置的第二位置处发生。
60.根据权利要求59所述的方法，其中所述第一位置与所述铝合金体的供应商相关联，而所述第二位置与所述供应商的客户相关联。
61.根据权利要求38所述的方法，其中所述热处理步骤由所述成形步骤组成。
62.一种方法，包括：
(a)制备铝合金体以用于固溶化后冷加工，所述铝合金体包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金体的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40；
(i)其中所述制备包括将所述铝合金体固溶化；
(b)在所述制备步骤之后，冷加工所述铝合金体，其中所述冷加工在所述铝合金体中引入至少25％的冷加工；
(c)在所述冷加工步骤之后，热处理所述铝合金体，其中所述热处理步骤包括：
(i)在第一选定温度下对所述铝合金体进行第一加热，持续第一选定时间以实现第一选定条件；
(ii)对所述铝合金体进行第二加热；
(iii)其中所述第一加热步骤在第一位置处发生；
(iv)其中所述第二加热步骤在远离所述第一位置的第二位置处发生。
63.根据权利要求62所述的方法，其中所述第一位置与所述铝合金体的供应商相关联，而所述第二位置与所述供应商的客户相关联。
64.根据权利要求62至63中任一项所述的方法，其中所述第一选定条件为欠时效条件。
65.根据权利要求62至64中任一项所述的方法，其中所述第二加热步骤包括在第二选定温度下将所述铝合金体加热第二选定时间以实现第二所选条件。
66.根据权利要求65所述的方法，其中所述第二选定条件为比所述第一选定条件更高的强度条件。
67.根据权利要求62至66中任一项所述的方法，其中所述冷加工步骤在与所述第一位置相关联的位置处发生。
68.根据权利要求62至67中任一项所述的方法，其中所述制备步骤在与所述第一位置相关联的位置处发生。
69.根据权利要求62至68中任一项所述的方法，其中所述第二加热步骤包括将所述铝合金体成形为预定形状产品。
70.根据权利要求62至69中任一项所述的方法，其中所述第二加热包括干燥或烤漆中的至少一者。
71.根据权利要求62至70中任一项所述的方法，其中所述第二加热包括在时效炉中加热。
72.一种方法，包括：
(a)接收铝合金体，其中所述铝合金体包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金体的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40，其中所述铝合金体通过固溶化、然后冷加工并且接着进行第一热处理以实现第一预定选定条件来制备；
(b)对所述铝合金体进行第二热处理；
(i)其中完成所述第二热处理步骤以实现第二预定选定条件，并且使得所述铝合金体实现与呈T6态的参考型式的所述铝合金体相比更高的拉伸屈服强度。
73.根据权利要求72所述的方法，其中所述第一预定选定条件为预定第一强度。
74.根据权利要求73所述的方法，其中所述预定第一强度为过时效强度。
75.根据权利要求72至74中任一项所述的方法，其中所述第二预定选定条件为预定第二强度。
76.根据权利要求75所述的方法，其中所述预定第二强度高于所述预定第一强度。
77.根据权利要求72至76中任一项所述的方法，其中所述第一预定选定条件包括第一延展性，其中所述第二预定选定条件还包括第二延展性，其中所述第二延展性高于所述第一延展性。
78.一种方法，包括：
(a)接收铝合金体，其中所述铝合金体包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金体的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40，其中所述铝合金体通过固溶化并且接着冷加工至最终规格来制备，其中所述冷加工在所述铝合金体中引入至少25％的冷加工；以及
(b)将所述铝合金体成形为预定形状产品，其中，在所述成形步骤期间，使所述铝合金体经受至少150℉至低于所述铝合金体的再结晶温度范围内的温度。
79.根据权利要求78所述的方法，其中所述冷加工包括将所述铝合金体冷轧成片材或板材。
80.根据权利要求78至79所述的方法，其中所述冷加工包括将所述铝合金体冷轧至最终规格。
81.根据权利要求78至80中任一项所述的方法，其中所述预定形状产品为运载工具的部件。
82.根据权利要求81所述的方法，包括：
(c)组装具有所述预定形状产品的运载工具。
83.根据权利要求81至82中任一项所述的方法，其中所述部件为汽车部件并且所述运载工具为汽车。
84.根据权利要求83所述的方法，其中所述部件为白车身部件。
85.根据权利要求84所述的方法，其中所述白车身部件为A立柱或B立柱之一。
86.根据权利要求81至82中任一项所述的方法，其中所述预定形状产品为航空部件并且所述运载工具为航空运载工具。
87.根据权利要求86所述的方法，其中所述航空部件为机翼蒙皮。
88.根据权利要求78至80中任一项所述的方法，其中所述预定形状产品为消费型电子设备的外部部件。
89.根据权利要求88所述的方法，包括：
组装具有所述外部部件的消费型电子设备。
90.根据权利要求88至89中任一项所述的方法，其中所述外部部件为具有0.015英寸至0.063英寸厚度的外壳。
91.根据权利要求78至90中任一项所述的方法，其中所述成形步骤在200℉至550℉范围内的温度下完成。
92.根据权利要求78至90中任一项所述的方法，其中所述成形步骤在250℉至450℉范围内的温度下完成。
93.根据权利要求78至92中任一项所述的方法，其中所述成形步骤包括向所述轧制铝合金产品的至少一部分施加应变以实现所述预定形状产品，其中所述施加步骤的所述应变的最大量相当于至少0.01的等效塑性应变。
94.根据权利要求78至93中任一项所述的方法，其中所述预定形状产品无缺陷。
95.根据权利要求78至94中任一项所述的方法，其中所述接收步骤的所述铝合金体包含主要为未再结晶的微观结构。
96.根据权利要求95所述的方法，其中完成所述成形步骤，使得所述预定形状产品保持主要为未再结晶的微观结构。
97.根据权利要求78至96中任一项所述的方法，其中，在所述成形步骤之后，所述预定形状产品具有与所述接收步骤(a)的所述轧制铝合金产品的拉伸屈服强度相比更高的拉伸屈服强度。
98.根据权利要求97所述的方法，其中所述拉伸屈服强度是在所述预定形状产品的纵向和长横向中的至少一者中测量的。
99.一种方法，包括：
(a)制备铝合金体以用于固溶化后冷加工，其中所述铝合金体包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金体的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40；
(i)其中所述制备包括将所述铝合金体固溶化；
(b)在所述制备步骤之后，冷加工所述铝合金体，其中所述冷加工包括：
(i)将所述铝合金体第一冷加工成预定中间形式；以及
(ii)将所述预定中间形式第二冷加工成最终形式；
(iii)其中所述第一冷加工步骤在第一位置处发生；
(iv)其中所述第二冷加工步骤在远离所述第一位置的第二位置处发生；
(v)其中所述第一冷加工与所述第二冷加工的组合在所述铝合金体中引入至少25％的冷加工；
(c)在所述第二冷加工步骤之后，热处理所述铝合金体；
(i)其中完成所述冷加工(b)与热处理(c)的组合，使得所述铝合金体实现与呈T6态的参考型式的所述铝合金体相比更高的拉伸屈服强度。
100.根据权利要求99所述的方法，其中所述第一位置与所述铝合金体的供应商相关联，而所述第二位置与所述供应商的客户相关联。
101.根据权利要求99至100中任一项所述的方法，包括：
选择所述预定中间形式以便实现选定条件。
102.根据权利要求101所述的方法，所述选定条件为预定强度、预定伸长率或者强度与伸长率的预定组合。
103.根据权利要求101至102中任一项所述的方法，其中所述选定条件为第一选定条件，并且其中选择所述第二冷加工步骤和所述热处理步骤以实现第二选定条件。
104.根据权利要求103所述的方法，其中所述第二选定条件为比所述第一选定条件更高的强度条件。
105.根据权利要求99至104中任一项所述的方法，其中所述热处理步骤在与所述第二位置相关联的位置处发生。
106.根据权利要求99至105中任一项所述的方法，其中所述制备步骤在与所述第一位置相关联的位置处发生。
107.一种方法，包括：
(a)接收铝合金体，其中所述铝合金体包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金体的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40，其中所述铝合金体通过固溶化然后第一冷加工至预定中间形式并且实现第一选定条件来制备；
(b)对所述预定中间形式的所述铝合金体进行第二冷加工；
(i)其中所述第一冷加工与所述第二冷加工的组合在所述铝合金体中引入至少25％的冷加工；以及
(c)热处理所述铝合金体；
(i)其中完成所述第二冷加工步骤与所述热处理步骤的组合以实现第二选定条件，并且使得所述铝合金体实现与呈T6态的参考型式的所述铝合金体相比更高的拉伸屈服强度。
108.根据权利要求107所述的方法，其中所述第一选定条件为预定第一强度。
109.根据权利要求108所述的方法，其中所述预定第一强度为过时效强度。
110.根据权利要求108至109中任一项所述的方法，其中所述第二选定条件为预定第二强度。
111.根据权利要求110所述的方法，其中所述第二预定强度高于所述第一预定强度。
112.根据权利要求107至111中任一项所述的方法，其中所述第一选定条件还包括第一延展性，其中所述第二选定条件还包括第二延展性，其中所述第二延展性高于所述第一延展性。
113.一种用于消费型电子产品的铝合金外部部件，其中所述铝合金包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金外部部件的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40，其中所述铝合金外部部件具有0.015英寸至0.50英寸的厚度，其中所述铝合金外部部件具有主要为未再结晶的微观结构，并且其中所述铝合金外部部件实现以下特性中的至少一者：
(a)与呈T6态的参考型式的所述铝合金外部部件相比高至少5％的归一化抗凹性；
(b)与呈T6态的由合金6061制备的相同型式的所述外部部件相比高至少15％的归一化抗凹性；以及
(c)与呈H32态的由合金5052制备的相同型式的所述外部部件相比高至少30％的归一化抗凹性。
114.根据权利要求113所述的铝合金外部部件，其中所述外部部件实现与呈T6态的参考型式的所述铝合金外部部件相比高至少5％的归一化抗凹性。
115.根据权利要求113至114中任一项所述的铝合金外部部件，其中所述外部部件实现与呈T6态的由合金6061制备的相同型式的所述外部部件相比高至少15％的归一化抗凹性。
116.根据权利要求113至115中任一项所述的铝合金外部部件，其中所述外部部件实现与呈H32态的由合金5052制备的相同型式的所述外部部件相比高至少30％的归一化抗凹性。
117.根据权利要求113至116中任一项所述的铝合金外部部件，其中所述外部部件为外壳，其中所述外壳具有预期观察表面，并且其中所述预期观察表面无视觉上明显的表面缺陷。
118.根据权利要求117所述的铝合金外部部件，其中所述外部部件为外壳，其中所述外壳的厚度为0.015至0.063英寸。
119.根据权利要求117至118中任一项所述的铝合金外部部件，其中所述外部部件的所述预期观察表面实现与呈T6态的参考型式的所述铝合金外部部件的预期观察表面相比至少相等的60°光泽度值。
120.根据权利要求113至119中任一项所述的铝合金外部部件，其中所述消费型电子产品为下列产品之一：笔记本电脑、移动电话、相机、移动音乐播放器、手持设备、台式电脑、电视机、微波炉、洗衣机、烘干机、冰箱，以及它们的组合。
121.根据权利要求113至119中任一项所述的铝合金外部部件，其中所述消费型电子产品为下列产品之一：笔记本电脑、移动电话、移动音乐播放器，以及它们的组合，并且其中所述外部部件为具有0.015至0.063英寸的厚度的外壳。
122.一种方法，包括：
(a)接收轧制或锻造的铝合金体，其中所述铝合金体包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金体的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40，其中所述铝合金体通过固溶化并且接着冷加工至最终规格来制备，其中所述冷加工引入至少25％的冷加工，并且其中所述冷加工为冷轧和冷锻中的一者；
(b)将所述铝合金体产品成形为用于消费型电子产品的外部部件。
123.根据权利要求122所述的方法，包括：
热处理所述铝合金。
124.根据权利要求123所述的方法，其中所述热处理步骤在所述接收步骤之后发生。
125.根据权利要求124所述的方法，其中所述热处理步骤伴随着所述成形步骤发生。
126.根据权利要求125所述的方法，其中，在所述成形步骤期间，使所述铝合金体经受至少150℉至低于所述铝合金体的再结晶温度的温度。
127.根据权利要求123所述的方法，其中所述热处理步骤在所述接收步骤之前发生。
128.根据权利要求127所述的方法，其中所述成形步骤在低于150℉的温度下完成。
129.根据权利要求127所述的方法，其中所述成形步骤在环境条件下完成。
130.根据权利要求122至129中任一项所述的方法，其中所述成形步骤包括向所述铝合金体的至少一部分施加应变以实现所述外部部件，其中所述施加步骤的所述应变的最大量相当于至少0.01的等效塑性应变。
131.根据权利要求122至130中任一项所述的铝合金外部部件，其中所述消费型电子产品为下列产品之一：笔记本电脑、移动电话、相机、移动音乐播放器、手持设备、台式电脑、电视机、微波炉、洗衣机、烘干机、冰箱，以及它们的组合。
132.根据权利要求122至130中任一项所述的铝合金外部部件，其中所述消费型电子产品为下列产品之一：笔记本电脑、移动电话、移动音乐播放器，以及它们的组合，并且其中所述外部部件为具有0.015至0.063英寸的厚度的外壳。
133.根据权利要求122至132中任一项所述的方法，其中，在所述成形步骤之后，所述外部部件包含主要为未再结晶的微观结构。
134.根据权利要求122至134中任一项所述的方法，其中所述外部部件实现与呈T6态的参考型式的所述铝合金外部部件相比高至少5％的归一化抗凹性。
135.一种具有3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌的整体式铝合金管材产品，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金管材产品的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40，所述整体式铝合金管材产品具有第一部分和与所述第一部分相邻的第二部分，其中所述第一部分具有至少25％的冷加工，并且其中所述第二部分具有比所述第一部分少至少5％的冷加工。
136.根据权利要求135所述的整体式铝合金管材，其中所述整体式铝合金管材具有均匀的内径。
137.根据权利要求135至136中任一项所述的整体式铝合金管材，其中所述整体式铝合金管材具有均匀的外径。
138.根据权利要求135至137中任一项所述的整体式铝合金管材，其中所述第二部分具有比所述第一部分少至少10％的冷加工，并且其中所述第一部分具有高于所述第二部分的强度。
139.根据权利要求135至138中任一项所述的整体式铝合金管材，其中所述第二部分具有高于所述第一部分的伸长率。
140.根据权利要求135至139中任一项所述的整体式铝合金管材，其中所述第一部分具有相对于所述第二部分而言至少5％的拉伸屈服强度增加。
141.根据权利要求135至140中任一项所述的整体式铝合金管材，其中所述第一部分具有至少4％的伸长率。
142.根据权利要求135至141中任一项所述的整体式铝合金管材，其中所述第二部分触及所述第一部分。
143.根据权利要求135至141中任一项所述的整体式铝合金管材，其中所述第二部分与所述第一部分由第三部分隔开。
144.一种方法，包括：
(a)接收轧制或锻造的铝合金产品，其中所述铝合金产品包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金产品的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40，其中所述铝合金产品通过固溶化、接着冷加工至最终规格、然后进行热处理来制备，其中所述冷加工引入至少25％的冷加工；以及
(b)将所述铝合金产品附接为组件的装甲部件。
145.根据权利要求144所述的方法，其中所述铝合金产品具有与呈T6态的参考型式的所述铝合金产品相比高至少1％的V50弹道极限。
146.根据权利要求145所述的方法，其中所述V50弹道抵抗性为碎片模拟弹(FSP)抵抗性，并且所述铝合金产品具有与呈T6态的参考型式的所述铝合金产品相比高至少3％的V50FSP抵抗性。
147.根据权利要求145至146中任一项所述的方法，其中所述V50弹道极限为穿甲(AP)抵抗性，并且所述铝合金产品具有与呈T6态的参考型式的所述铝合金产品相比高至少5％的V50AP抵抗性。
148.根据权利要求144至147中任一项所述的方法，其中所述铝合金装甲部件具有0.025英寸至4.0英寸的厚度，并且实现与呈T6态的参考型式的所述铝合金装甲部件相比高至少5％的V50穿甲抵抗性。
149.根据权利要求144至148中任一项所述的方法，其中所述装甲部件为具有0.250英寸至4.0英寸范围内的厚度的板材或锻件。
150.根据权利要求144至149中任一项所述的方法，其中所述装甲部件为具有1.0英寸至2.5英寸范围内的厚度的板材或锻件。
151.根据权利要求144至148中任一项所述的方法，其中所述装甲部件为具有0.025至0.249英寸厚度的片材。
152.根据权利要求144至151中任一项所述的方法，其中所述铝合金装甲部件包含主要为未再结晶的微观结构。
153.一种包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌的铝合金装甲部件，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金装甲部件的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40，其中所述装甲部件具有0.025英寸至4.0英寸的厚度，并且其中所述铝合金装甲部件实现与呈T6态的参考型式的所述铝合金装甲部件相比高至少5％的V50穿甲抵抗性。
154.根据权利要求153所述的装甲部件，其中所述装甲部件为具有0.250英寸至4.0英寸范围内的厚度的板材或锻件。
155.根据权利要求153所述的装甲部件，其中所述装甲部件为具有1.0英寸至2.5英寸范围内的厚度的板材或锻件。
156.根据权利要求153所述的装甲部件，其中所述装甲部件为具有0.025至0.249英寸厚度的片材。
157.根据权利要求153至156中任一项所述的装甲部件，其中所述装甲部件包含主要为未再结晶的微观结构。
158.一种包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌的铝合金装甲部件，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金装甲部件的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40，其中所述装甲部件具有0.025英寸至4.0英寸的厚度，并且其中所述铝合金装甲部件实现与呈T6态的参考型式的所述铝合金装甲部件相比高至少5％的拉伸屈服强度。
159.一种组件，包括根据权利要求153至158所述的铝合金装甲部件中的任一者。
160.根据权利要求159所述的组件，其中所述组件为运载工具。
161.根据权利要求160所述的组件，其中所述运载工具为军用车辆。
162.根据权利要求159所述的组件，其中所述组件为人体装甲组件。
163.一种方法，包括：
(a)铸造铝合金体，其中，铸造的所述铝合金体包括第一可热处理合金的第一部分和第二合金的第二部分；
(b)将所述铝合金体固溶化；
(c)冷加工所述铝合金体，其中所述冷加工在所述铝合金体中引入至少25％的冷加工；以及
(d)热处理所述铝合金体。
164.根据权利要求163所述的方法，其中所述第一部分为第一层所述可热处理合金，并且所述第二部分为第二层所述第二合金。
165.根据权利要求164所述的方法，其中所述第二合金为第二可热处理合金并且包含与所述第一可热处理合金不同的组成。
166.根据权利要求164所述的方法，其中所述第二合金为第二可热处理合金并且包含与所述第一可热处理合金相同的组成。
167.根据权利要求163所述的方法，其中所述第一部分为第一区域，并且所述第二部分为第二区域，其中所述第二合金具有与所述第一可热处理合金不同的组成，并且其中所述第一区域与所述第二区域之间存在连续浓度梯度。
168.根据权利要求167所述的方法，其中所述浓度梯度为线性梯度和指数梯度之一。
169.根据权利要求167至168中任一项所述的方法，包括第三区域，其中所述第三区域具有与所述第一区域相同的浓度并且所述第二区域使所述第三区域与所述第一区域分隔开。
170.根据权利要求163至169中任一项所述的方法，包括在所述热处理步骤之后：
组装具有所述铝合金体的组件。
171.根据权利要求170所述的方法，其中所述铝合金体为装甲部件。
172.根据权利要求170所述的方法，其中所述铝合金体为汽车部件。
173.一种方法，包括：
(a)制备铝合金棒材以用于固溶化后冷加工，
(i)其中所述铝合金棒材包括包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌的铝合金，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金棒材的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40；
(ii)其中所述制备步骤包括所述铝合金棒材的固溶化；
(b)在所述制备步骤(a)之后，将所述铝合金棒材冷加工至最终规格，其中所述冷加工向所述棒材中引入至少25％的冷加工；以及
(c)在所述冷加工步骤(b)之后，热处理所述铝合金棒材；
其中完成所述冷加工步骤和所述热处理步骤，以实现与呈所述冷加工态条件的参考型式的所述铝合金棒材相比至少3％的纵向极限拉伸强度增加。
174.根据权利要求173所述的方法，其中所述冷加工为冷拉延、冷轧和冷型锻中的一者。
175.根据权利要求173至174中任一项所述的方法，其中铝合金包含至少0.05重量％的Cu。
176.根据权利要求173至175中任一项所述的方法，其中在所述冷加工之后，所述棒材为线材规格。
177.一种包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌的铝合金棒材，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金棒材的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40，其中所述铝合金棒材实现与呈T87态的参考型式的所述铝合金棒材相比大至少3％的极限拉伸强度。
178.一种包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌的铝合金紧固件，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金紧固件的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40，其中所述铝合金紧固件实现与呈T6条件的参考型式的所述紧固件相比大至少2％的剪切强度或拉伸屈服强度。
179.根据权利要求178所述的铝合金紧固件，其中所述剪切强度或拉伸屈服强度与所述紧固件的销相关。
180.根据权利要求178至179中任一项所述的铝合金紧固件，其中所述剪切强度或拉伸屈服强度与所述紧固件的头部相关。
181.根据权利要求178至180中任一项所述的铝合金紧固件，其中所述剪切强度或拉伸屈服强度与所述紧固件的锁紧构件相关。
182.一种方法，包括：
(a)制备铝合金体以用于固溶化后冷加工，
(i)其中所述铝合金体包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金体的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40；
(ii)其中所述制备步骤包括所述铝合金体的固溶化；
(b)在所述制备步骤(a)之后，将所述铝合金体冷加工成紧固件，其中所述冷加工向所述紧固件中引入至少25％的冷加工；以及
(c)在所述冷加工步骤(b)之后，热处理所述铝合金紧固件；
其中完成所述冷加工步骤和所述热处理步骤，以实现与呈所述冷加工态条件的参考型式的所述铝合金紧固件相比的拉伸屈服强度或剪切强度增加。
183.根据权利要求182所述的方法，其中所述冷加工为冷挤压或冷锻。
184.根据权利要求182至183中任一项所述的方法，包括：
制备包括所述铝合金紧固件的组件。
185.根据权利要求184所述的方法，其中所述组件为运载工具。
186.根据权利要求185所述的方法，其中所述运载工具为汽车。
187.根据权利要求185所述的方法，其中所述运载工具为航空运载工具。
188.一种方法，包括：
(a)接收铝合金紧固件，其中所述铝合金紧固件包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金紧固件的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40，其中所述铝合金紧固件通过固溶化并且接着冷挤压或冷锻至最终形式来制备，其中所述冷轧或冷锻引入至少25％的冷加工；以及
(b)使用所述铝合金紧固件制备组件。
189.根据权利要求188所述的方法，其中所述制备包括使所述铝合金紧固件变形。
190.一种用于形成车轮的方法，包括：
(a)将固溶化的铝合金体冷加工成铝合金车轮，其中所述铝合金车轮包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金体的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40；
(i)其中，在所述冷加工步骤(a)之后，所述车轮包括：
(A)轮辋；和
(B)盘面；
(ii)其中在所述冷加工步骤(a)之后，所述车轮的至少一部分具有至少25％的冷加工；以及
(b)在所述冷加工步骤(a)之后，热处理所述铝合金车轮，
(i)其中，完成所述热处理步骤(b)，以便与呈所述冷加工态条件的所述车轮的所述冷加工态部分的纵向拉伸屈服强度相比，在所述车轮的所述冷加工部分实现至少5％的纵向拉伸屈服强度改善。
191.根据权利要求190所述的方法，其中完成所述热处理步骤(b)，以便与呈所述冷加工态条件的所述车轮的所述冷加工部分的纵向拉伸屈服强度相比，在所述车轮的所述冷加工部分实现至少10％的纵向拉伸屈服强度改善。
192.根据权利要求190所述的方法，其中完成所述热处理步骤(b)，以便与呈所述冷加工态条件的所述车轮的所述冷加工部分的纵向拉伸屈服强度相比，在所述车轮的所述冷加工部分实现至少15％的纵向拉伸屈服强度改善。
193.根据权利要求190所述的方法，其中完成所述热处理步骤(b)，以便与呈所述冷加工态条件的所述车轮的所述冷加工部分的纵向拉伸屈服强度相比，在所述车轮的所述冷加工部分实现至少20％的纵向拉伸屈服强度改善。
194.根据权利要求190所述的方法，其中完成所述热处理步骤(b)，以便与呈所述冷加工态条件的所述车轮的所述冷加工部分的纵向拉伸屈服强度相比，在所述车轮的所述冷加工部分实现至少25％的纵向拉伸屈服强度改善。
195.根据权利要求190至194中任一项所述的方法，其中完成所述热处理步骤(b)，使得所述铝合金车轮实现至少50ksi的纵向拉伸屈服强度。
196.根据权利要求190至194中任一项所述的方法，其中完成所述热处理步骤(b)，使得所述铝合金车轮实现至少55ksi的纵向拉伸屈服强度。
197.根据权利要求190至196中任一项所述的方法，其中完成所述热处理步骤(b)，使得所述铝合金车轮实现至少4％的纵向伸长率。
198.根据权利要求190至196中任一项所述的方法，其中完成所述热处理步骤(b)，使得所述铝合金车轮实现至少8％的纵向伸长率。
199.根据权利要求190至198中任一项所述的方法，其中所述热处理步骤(b)包括在150℉至低于其再结晶温度的温度下加热所述车轮。
200.根据权利要求190至199中任一项所述的方法，其中所述热处理步骤包括在不大于425℉的温度下加热所述车轮。
201.根据权利要求190至199中任一项所述的方法，其中所述热处理步骤包括在不大于400℉的温度下加热所述车轮。
202.根据权利要求190至199中任一项所述的方法，其中所述热处理步骤包括在不大于375℉的温度下加热所述车轮。
203.根据权利要求190至199中任一项所述的方法，其中所述热处理步骤包括在不大于350℉的温度下加热所述车轮。
204.根据权利要求190至203中任一项所述的方法，其中所述热处理步骤包括在至少200℉的温度下加热所述车轮。
205.根据权利要求190至203中任一项所述的方法，其中所述热处理步骤包括在至少250℉的温度下加热所述车轮。
206.根据权利要求190至203中任一项所述的方法，其中所述热处理步骤包括在至少300℉的温度下加热所述车轮。
207.根据权利要求190至206中任一项所述的方法，其中所述冷加工步骤(a)包括将所述铝合金体的至少一部分冷加工25％至90％。
208.根据权利要求190至207中任一项所述的方法，其中所述冷加工步骤(a)包括将所述铝合金体的至少一部分冷加工至少35％。
209.根据权利要求190至207中任一项所述的方法，其中所述冷加工步骤(a)包括将所述铝合金体的至少一部分冷加工至少50％。
210.根据权利要求190至207中任一项所述的方法，其中所述冷加工步骤(a)包括将所述铝合金体的至少一部分冷加工至少75％。
211.根据权利要求190至206中任一项所述的方法，其中所述冷加工步骤(a)包括将所述铝合金体的至少一部分冷加工至少90％。
212.根据权利要求190至211中任一项所述的方法，其中冷加工包括向所述轮辋的至少一部分中引入至少25％的冷加工。
213.根据权利要求190至211中任一项所述的方法，其中冷加工包括向所述轮辋的至少一部分中引入至少50％的冷加工。
214.根据权利要求190至211中任一项所述的方法，其中冷加工包括向所述轮辋的至少一部分中引入至少75％的冷加工。
215.根据权利要求190至206和208至211中任一项所述的方法，其中冷加工包括向所述轮辋的至少一部分中引入至少90％的冷加工。
216.根据权利要求190至215中任一项所述的方法，其中冷加工包括向所述安装凸缘的至少一部分中引入至少25％的冷加工。
217.根据权利要求190至215中任一项所述的方法，其中冷加工包括向所述安装凸缘的至少一部分中引入至少50％的冷加工。
218.根据权利要求190至215中任一项所述的方法，其中冷加工包括向所述安装凸缘的至少一部分中引入至少75％的冷加工。
219.根据权利要求190至206和208至215中任一项所述的方法，其中冷加工包括向所述安装凸缘的至少一部分中引入至少90％的冷加工。
220.根据权利要求190至219中任一项所述的方法，其中冷加工包括向所述盘面的至少一部分中引入至少25％的冷加工。
221.根据权利要求190至219中任一项所述的方法，其中冷加工包括向所述盘面的至少一部分中引入至少50％的冷加工。
222.根据权利要求190至219中任一项所述的方法，其中冷加工包括向所述盘面的至少一部分中引入至少75％的冷加工。
223.根据权利要求190至206和208至219中任一项所述的方法，其中冷加工包括向所述盘面的至少一部分中引入至少90％的冷加工。
224.根据权利要求190至223中任一项所述的方法，其中所述轮辋具有胎圈座，并且其中冷加工包括向所述胎圈座的至少一部分中引入至少50％的冷加工。
225.根据权利要求190至223中任一项所述的方法，其中所述轮辋具有胎圈座，并且其中冷加工包括向所述胎圈座的至少一部分中引入至少75％的冷加工。
226.根据权利要求190至206和208至223中任一项所述的方法，其中所述轮辋具有胎圈座，并且其中冷加工包括向所述胎圈座的至少一部分中引入至少90％的冷加工。
227.根据权利要求190至206中任一项所述的方法，其中所述轮辋具有凹部，并且其中冷加工包括向所述凹部的至少一部分中引入至少50％的冷加工。
228.根据权利要求190至206中任一项所述的方法，其中所述轮辋具有凹部，并且其中冷加工包括向所述凹部的至少一部分中引入至少75％的冷加工。
229.根据权利要求190至206和208至226中任一项所述的方法，其中所述轮辋具有凹部，并且其中冷加工包括向所述凹部的至少一部分中引入至少90％的冷加工。
230.根据权利要求190至229中任一项所述的方法，其中所述冷加工包括以下至少一者：旋压、轧制、光整、滚压成形、剪切成形、皮尔格式轧管、型锻、径向锻造、开坯、锻造、挤压、缩口、静液压成形，以及它们的组合。
231.根据权利要求190至229中任一项所述的方法，其中所述冷加工为滚压成形。
232.根据权利要求190至231中任一项所述的方法，其中执行所述冷加工步骤(a)和所述热处理步骤(b)，使得具有至少25％冷加工的所述车轮部分实现主要为未再结晶的微观结构。
233.根据权利要求190至232中任一项所述的方法，其中所述冷加工为第二冷加工，其中所述方法包括：
接收所述固溶化的铝合金体，其中所述接收步骤在所述冷加工步骤(a)之前发生；以及
在所述接收步骤之前并且在所述固溶化步骤之后，对所述铝合金体进行第一冷加工。
234.根据权利要求233所述的方法，其中所述第一冷加工步骤与所述第二冷加工步骤的组合导致所述车轮的所述至少一部分具有所述至少25％的冷加工。
235.一种包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌的铝合金车轮，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金车轮的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40，其中所述车轮具有轮辋，并且其中所述轮辋实现与呈T6态的参考型式的所述车轮的轮辋的纵向拉伸屈服强度相比高至少5％的纵向拉伸屈服强度；
其中呈T6态的所述参考型式的所述车轮与所述铝合金车轮具有相同组成；并且
其中所述参考型式的所述铝合金车轮的所述轮辋具有与其峰值拉伸屈服强度相差1ksi以内的纵向拉伸屈服强度。
236.根据权利要求235所述的铝合金车轮，其中所述轮辋具有主要为未再结晶的微观结构。
237.根据权利要求235所述的铝合金车轮，其中所述轮辋为至少75％未再结晶的。
238.一种包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌的铝合金车轮，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金车轮的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40，其中所述车轮具有盘面，并且其中所述盘面实现与呈T6态的参考型式的所述车轮的盘面的纵向拉伸屈服强度相比高至少5％的纵向拉伸屈服强度；
其中呈T6态的所述参考型式的所述车轮与所述铝合金车轮具有相同组成；并且
其中所述参考型式的所述铝合金车轮的所述盘面具有与其峰值纵向拉伸屈服强度相差1ksi以内的纵向拉伸屈服强度。
239.根据权利要求238所述的铝合金车轮，其中所述盘面主要为未再结晶的。
240.根据权利要求238所述的铝合金车轮，其中所述盘面为至少75％未再结晶的。
241.一种包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌的铝合金车轮，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金车轮的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40，其中所述车轮具有安装凸缘，并且其中所述安装凸缘实现与呈T6态的参考型式的所述车轮的安装凸缘的纵向拉伸屈服强度相比高至少5％的纵向拉伸屈服强度；
其中呈T6态的所述参考型式的所述车轮与所述铝合金车轮具有相同组成；并且
其中所述参考型式的所述铝合金车轮的所述安装凸缘具有与其峰值纵向拉伸屈服强度相差1ksi以内的纵向拉伸屈服强度。
242.根据权利要求241所述的铝合金车轮，其中所述安装凸缘主要为未再结晶的。
243.根据权利要求241所述的铝合金车轮，其中所述安装凸缘为至少75％未再结晶的。
244.一种用于形成预定形状产品的方法，包括：
(a)将固溶化的铝合金体冷加工成预定形状产品，其中所述铝合金体包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金体的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40；
(i)其中所述冷加工包括滚压成形；
(ii)其中在所述冷加工步骤(a)之后，所述预定形状产品的至少一部分具有至少25％的冷加工；以及
(b)在所述冷加工步骤(a)之后，热处理所述预定形状产品，
(i)其中，当完成所述热处理步骤(b)时，与呈所述冷加工态条件的所述预定形状产品的所述冷加工部分的纵向拉伸屈服强度相比，在所述预定形状产品的所述冷加工部分实现至少5％的纵向拉伸屈服强度改善。
245.一种用于制备容器的方法，包括：
(a)将固溶化的铝合金体冷加工成容器；
(i)其中所述铝合金体包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金体的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40；
(ii)其中，在所述冷加工之后，所述容器的至少一部分具有至少25％的冷加工；
(b)在所述冷加工步骤(a)之后，热处理所述容器，
(i)其中完成所述冷加工步骤和所述热处理步骤以实现以下至少一者：
(A)与呈所述冷加工态条件的所述容器相比，穹凸反转压力增加至少5％；
(B)与呈T6态的参考型式的所述容器的相同部分的拉伸屈服强度相比，具有至少25％冷加工的所述容器的所述至少一部分的拉伸屈服强度增加至少5％；
(C)与呈所述冷加工态条件的所述容器的侧壁的拉伸屈服强度相比，具有至少25％冷加工的所述容器的所述至少一部分的拉伸屈服强度增加至少5％；以及
(D)与呈所述冷加工态条件的所述容器相比，真空强度改善至少5％。
246.根据权利要求245所述的方法，其中所述容器具有侧壁，并且所述侧壁的至少一部分是具有所述至少25％冷加工的所述容器部分。
247.根据权利要求245至246中任一项所述的方法，其中所述容器具有基部，并且所述基部的至少一部分是具有所述至少25％冷加工的所述容器部分。
248.根据权利要求245至247中任一项所述的方法，其中所述铝合金体为片材，并且所述冷加工包括将所述铝合金体拉延成所述容器。
249.根据权利要求248所述的方法，其中所述冷加工包括引缩。
250.根据权利要求248至249中任一项所述的方法，其中所述片材具有小于0.0108英寸的厚度。
251.根据权利要求248至249中任一项所述的方法，其中所述片材具有小于0.0100英寸的厚度。
252.根据权利要求248至249中任一项所述的方法，其中所述片材具有小于0.0605英寸的厚度。
253.根据权利要求248至249中任一项所述的方法，其中所述片材具有小于0.0095英寸的厚度。
254.根据权利要求248至249中任一项所述的方法，其中所述片材具有小于0.0094英寸的厚度。
255.根据权利要求248至249中任一项所述的方法，其中所述片材具有小于0.0098英寸的厚度。
256.根据权利要求248至249中任一项所述的方法，其中所述片材具有小于0.008英寸的厚度。
257.根据权利要求248至256中任一项所述的方法，其中在所述冷加工步骤之前，所述铝合金片材经预涂覆。
258.根据权利要求245至247中任一项所述的方法，其中所述铝合金体为毛坯，并且其中所述冷加工包括冲击挤压。
259.根据权利要求245至258中任一项所述的方法，其中所述铝合金体在所述冷加工步骤(b)之前未经热处理。
260.根据权利要求245至259中任一项所述的方法，其中，在所述热处理步骤(b)之后，所述容器具有至少90磅/平方英寸的穹凸反转强度。
261.根据权利要求245至260中任一项所述的方法，其中所述容器具有侧壁和基部，并且其中包括所述侧壁和所述基部的所述铝合金片材为单一连续铝合金片材。
262.根据权利要求245至261中任一项所述的方法，其中所述热处理步骤包括将所述容器插入烘箱中。
263.根据权利要求245至262中任一项所述的方法，包括：
在所述冷加工步骤之后，向所述容器施加油漆和涂料中的至少一者；以及
在所述施加步骤之后，借助电磁辐射将所述容器的所述油漆固化。
264.根据权利要求263所述的方法，其中所述施加步骤包括对所述容器的外部进行涂漆。
265.根据权利要求263至264中任一项所述的方法，其中所述施加步骤包括涂覆所述容器的内部。
266.根据权利要求263至265中任一项所述的方法，其中所述固化步骤在不存在有目的的对流加热的情况下发生。
267.根据权利要求263至266中任一项所述的方法，其中所述固化步骤在不存在有目的的传导加热的情况下发生。
268.一种包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌的铝合金容器，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金容器的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40，其中所述容器具有侧壁，并且其中所述铝合金容器的所述侧壁实现与呈T6态的参考型式的所述容器的侧壁的拉伸屈服强度相比高至少5％的拉伸屈服强度；
其中呈T6态的所述参考型式的所述容器与所述铝合金容器具有相同组成；并且
其中所述参考型式的所述铝合金容器的所述侧壁具有与其峰值拉伸屈服强度相差1ksi以内的拉伸屈服强度。
269.一种用于铝合金容器的铝合金闭合件，所述铝合金闭合件包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金闭合件的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40，其中所述铝合金闭合件实现与呈T6态的参考型式的所述闭合件相比高至少5％的拉伸屈服强度；
其中呈T6态的所述参考型式的所述闭合件与所述铝合金闭合件具有相同组成；并且
其中所述参考型式的所述铝合金闭合件具有与其峰值拉伸屈服强度相差1ksi以内的拉伸屈服强度。
270.根据权利要求269所述的闭合件，其中所述闭合件为封盖。
271.一种方法，包括：
(a)制备铝合金带材以用于固溶化后冷加工，
(i)其中所述铝合金带材包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金带材的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40；
(ii)其中所述制备步骤包括所述铝合金带材的固溶化；
(iii)其中所述制备包括连续铸造，使得所述铸造伴随着所述固溶化完成；
(b)在所述制备步骤(a)之后，冷加工所述铝合金带材超过25％；以及
(c)在所述冷加工步骤(b)之后，热处理所述铝合金带材；
其中完成所述冷加工步骤和所述热处理步骤：
(i)以实现与呈所述冷加工态条件的参考型式的所述铝合金带材相比的纵向拉伸屈服强度增加；
(ii)使得所述铝合金带材具有主要为未再结晶的微观结构；
(iii)其中所述带材包含设置在上部区域与下部区域之间的中心区域；
(iv)其中所述上部区域中的所述Mg和所述Zn的平均浓度大于所述中心区域的中心线处的所述Mg和所述Zn的浓度；以及
(v)其中所述下部区域中的所述Mg和所述Zn的平均浓度高于所述中心区域的中心线处的所述Mg和所述Zn的浓度。
272.根据权利要求271所述的方法，其中所述固溶化步骤包括固溶热处理和淬火，其中所述固溶热处理是由于所述连续铸造而完成，并且其中所述制备包括：
从连续铸造设备中移除所述铝合金带材；以及
在所述移除步骤之后并且在所述铝合金带材达到700℉的温度之前，对所述铝合金带材进行淬火，其中所述淬火以至少100℉/秒的速率降低所述铝合金带材的温度，由此完成所述固溶化；
其中所述铝合金带材离开所述连续铸造设备时的温度高于所述铝合金带材在所述淬火步骤期间的温度。
273.根据权利要求272所述的方法，其中所述淬火包括将所述铝合金带材冷却至不大于200℉的温度。
274.根据权利要求272所述的方法，其中所述淬火包括将所述铝合金带材冷却至不大于150℉的温度。
275.根据权利要求272所述的方法，其中所述淬火包括将所述铝合金带材冷却至不大于100℉的温度。
276.根据权利要求272所述的方法，其中所述淬火包括将所述铝合金带材冷却至环境温度。
277.根据权利要求272至276中任一项所述的方法，其中所述淬火包括使所述铝合金带材与气体接触。
278.根据权利要求277所述的方法，其中所述气体为空气。
279.根据权利要求272至276中任一项所述的方法，其中所述淬火包括使所述铝合金带材与液体接触。
280.根据权利要求279所述的方法，其中所述液体为水基的。
281.根据权利要求280所述的方法，其中所述液体为水。
282.根据权利要求279所述的方法，其中所述液体为油。
283.根据权利要求282所述的方法，其中所述油为烃基的或有机硅基的。
284.根据权利要求272至283中任一项所述的方法，其中所述淬火由位于所述连续铸造设备下游的淬火设备完成。
285.根据权利要求271至284中任一项所述的方法，其中所述冷加工包括将所述铝合金带材冷加工至少50％。
286.根据权利要求271至284中任一项所述的方法，其中所述冷加工包括将所述铝合金带材冷加工至少75％。
287.根据权利要求271至284中任一项所述的方法，其中所述冷加工包括将所述铝合金带材冷加工至少90％。
288.根据权利要求271至287中任一项所述的方法，其中所述热处理包括将所述铝合金带材加热至与峰值强度相差5ksi以内。
289.根据权利要求271至287中任一项所述的方法，其中所述热处理包括将所述铝合金带材加热至与峰值强度相差4ksi以内。
290.根据权利要求271至287中任一项所述的方法，其中所述热处理包括将所述铝合金带材加热至与峰值强度相差3ksi以内。
291.根据权利要求271至287中任一项所述的方法，其中所述热处理包括将所述铝合金带材加热至与峰值强度相差2ksi以内。
292.根据权利要求271至287中任一项所述的方法，其中所述热处理包括将所述铝合金带材加热至与峰值强度相差1ksi以内。
293.根据权利要求271至292中任一项所述的方法，其中所述制备步骤和所述冷加工步骤以连续直列式的方式完成。
294.根据权利要求271至292中任一项所述的方法，其中所述制备步骤、所述冷加工步骤和所述热处理步骤以连续直列式的方式完成。
295.根据权利要求294所述的方法，其中所述方法由所述制备步骤、所述冷加工步骤和所述热处理步骤组成。
296.根据权利要求271至295中任一项所述的方法，其中在所述固溶化步骤(a)(ii)与所述冷加工步骤(b)之间未向所述铝合金带材施加有目的的热能加热处理。
297.根据权利要求271至296中任一项所述的方法，其中在完成所述固溶化步骤(a)(ii)与开始所述冷加工步骤(b)之间经过的时间不大于20小时。
298.根据权利要求271至296中任一项所述的方法，其中在完成所述固溶化步骤(a)(ii)与开始所述冷加工步骤(b)之间经过的时间不大于12小时。
299.根据权利要求271至296中任一项所述的方法，其中所述冷加工步骤(200)伴随着所述固溶化步骤(140)的完成而开始。
300.根据权利要求271至299中任一项所述的方法，其中冷加工步骤在所述铝合金带材处于不大于250℉的温度下时开始。
301.根据权利要求271至299中任一项所述的方法，其中冷加工步骤在所述铝合金带材处于不大于150℉的温度下时开始。
302.根据权利要求271至299中任一项所述的方法，其中冷加工步骤在所述铝合金带材处于环境温度下时开始。
303.根据权利要求271至299中任一项所述的方法，其中所述冷加工步骤(b)在不存在对所述铝合金带材进行有目的的加热的情况下发生。
304.根据权利要求271至303中任一项所述的方法，其中所述冷加工步骤(b)为冷轧。
305.根据权利要求304所述的方法，其中所述冷轧包括将所述铝合金体冷轧至最终规格，其中所述最终规格为片材规格。
306.根据权利要求271至305中任一项所述的方法，其中所述热处理步骤(c)包括维持所述铝合金带材低于其再结晶温度。
307.根据权利要求271至306中任一项所述的方法，其中执行所述冷轧步骤(b)和所述热处理步骤(c)，使得所述铝合金带材实现主要为未再结晶的微观结构。
308.根据权利要求271至307中任一项所述的方法，其中所述热处理步骤(c)包括在150℉至400℉范围内加热所述铝合金带材。
309.根据权利要求271至308中任一项所述的方法，其中所述铝合金带材实现至少6％的伸长率。
310.根据权利要求271至308中任一项所述的方法，其中所述铝合金带材实现至少10％的伸长率。
311.根据权利要求271至308中任一项所述的方法，其中所述铝合金带材实现至少14％的伸长率。
312.根据权利要求271至311中任一项所述的方法，其中完成热处理步骤以使得所述合金为过时效状态。
313.根据权利要求271至312中任一项所述的方法，其中在所述热处理步骤之后，所述铝合金体与其最小电导率理论值相差50％以内。
314.根据权利要求271至312中任一项所述的方法，其中在所述热处理步骤之后，所述铝合金体与其最小电导率理论值相差30％以内。
315.根据权利要求271至312中任一项所述的方法，其中在所述热处理步骤之后，所述铝合金体与其最小电导率理论值相差25％以内。
316.一种以根据权利要求271至312中任一项所述的方法制成的铝合金体，其中所述铝合金体实现与参考铝合金体相比高至少10％的拉伸屈服强度；
其中所述参考铝合金体与所述铝合金体具有相同组成；
其中所述参考铝合金体被处理至T6态；
其中所述参考铝合金体具有与其峰值拉伸屈服强度相差1ksi以内的拉伸屈服强度。
317.根据权利要求316所述的铝合金体，其中所述铝合金体实现所述高至少10％的拉伸屈服强度比所述参考铝合金体实现其所述T6态的峰值拉伸屈服强度所需的时间快至少25％。
318.根据权利要求316所述的铝合金体，其中所述铝合金体实现所述高至少10％的拉伸屈服强度比所述参考铝合金体实现其所述T6态的峰值拉伸屈服强度所需的时间快至少50％。
319.根据权利要求316至318中任一项所述的铝合金体，其中所述铝合金体实现至少8％的伸长率。
320.根据权利要求316至318中任一项所述的铝合金体，其中所述铝合金体实现至少14％的伸长率。
321.根据权利要求316至320中任一项所述的铝合金体，其中所述铝合金体主要为未再结晶的。
322.根据权利要求316至320中任一项所述的铝合金体，其中所述铝合金体为至少75％未再结晶的。
323.根据权利要求316至322中任一项所述的铝合金体，其中所述上部区域、所述下部区域和所述中心区域每一者包含各自的颗粒物浓度，并且其中所述中心区域中的颗粒物浓度大于所述第一区域或所述第二区域两者中的颗粒物浓度。
324.根据权利要求316至323中任一项所述的铝合金体，其中所述上部区域、所述下部区域和所述中心区域每一者包含不混溶金属材料，其中所述不混溶金属材料选自Sn、Pb、Bi和Cd。
325.一种方法，包括：
(a)制备铝合金带材以用于固溶化后冷加工，
(i)其中所述铝合金带材包括包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌的铝合金，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金带材的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40；
(ii)其中所述制备步骤包括所述铝合金带材的固溶化；
(iii)其中所述制备包括连续铸造，使得所述铸造伴随着所述固溶化完成；
(b)在所述制备步骤(a)之后，冷加工所述铝合金带材超过25％，其中，在所述冷加工步骤(b)之后，所述铝合金带材包括：
(i)主要为未再结晶的微观结构；
(ii)设置在上部区域与下部区域之间的中心区域；
(iii)其中所述上部区域中的所述Mg和所述Zn的平均浓度大于所述中心区域的中心线处的所述Mg和所述Zn的浓度；以及
(iv)其中所述下部区域中的所述Mg和所述Zn的平均浓度高于所述中心区域的中心线处的所述Mg和所述Zn的浓度。
326.根据权利要求325所述的方法，其中所述固溶化步骤包括固溶热处理和淬火，其中所述固溶热处理是由于所述连续铸造而完成，并且其中所述制备包括：
从连续铸造设备中移除所述铝合金带材；以及
在所述移除步骤之后并且在所述铝合金带材达到700℉的温度之前，对所述铝合金带材进行淬火，其中所述淬火以至少100℉/秒的速率降低所述铝合金带材的温度，由此完成所述固溶化；
其中所述铝合金带材离开所述连续铸造设备时的温度高于所述铝合金带材在所述淬火步骤期间的温度。
327.根据权利要求326所述的方法，其中所述淬火包括将所述铝合金带材冷却至不大于200℉的温度。
328.根据权利要求326所述的方法，其中所述淬火包括将所述铝合金带材冷却至不大于150℉的温度。
329.根据权利要求326所述的方法，其中所述淬火包括将所述铝合金带材冷却至不大于100℉的温度。
330.根据权利要求326所述的方法，其中所述淬火包括将所述铝合金带材冷却至环境温度。
331.根据权利要求326至330中任一项所述的方法，其中所述淬火包括使所述铝合金带材与气体接触。
332.根据权利要求331所述的方法，其中所述气体为空气。
333.根据权利要求326至330中任一项所述的方法，其中所述淬火包括使所述铝合金带材与液体接触。
334.根据权利要求333所述的方法，其中所述液体为水基的。
335.根据权利要求336所述的方法，其中所述液体为水。
336.根据权利要求333所述的方法，其中所述液体为油。
337.根据权利要求336所述的方法，其中所述油为烃基的或有机硅基的。
338.根据权利要求326至337中任一项所述的方法，其中所述淬火由位于所述连续铸造设备下游的淬火设备完成。
339.根据权利要求325至338中任一项所述的方法，其中所述冷加工包括将所述铝合金带材冷加工至少50％。
340.根据权利要求325至338中任一项所述的方法，其中所述冷加工包括将所述铝合金带材冷加工至少75％。
341.根据权利要求325至338中任一项所述的方法，其中所述冷加工包括将所述铝合金带材冷加工至少90％。
342.根据权利要求325至341中任一项所述的方法，其中所述制备步骤和所述冷加工步骤以连续直列式的方式完成。
343.根据权利要求342所述的方法，其中所述方法由所述制备步骤和所述冷加工步骤组成。
344.根据权利要求325至341中任一项所述的方法，还包括：
(c)在所述冷加工步骤(b)之后，热处理所述铝合金体。
345.根据权利要求344所述的方法，其中所述冷加工步骤在第一位置处完成，而所述热处理步骤在第二位置处完成。
346.根据权利要求345所述的方法，其中所述第二位置远离所述第一位置。
347.根据权利要求345所述的方法，其中所述第二位置是所述第一位置。
348.根据权利要求345至347中任一项所述的方法，其中所述制备步骤在所述第一位置处完成。
349.一种方法，包括：
(a)制备铝合金体以用于固溶化后冷加工，其中所述铝合金体包括具有3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌的铝合金，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金片材的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40；
(i)其中所述制备步骤包括所述铝合金体的固溶化；
(b)在所述制备步骤(a)之后，冷加工所述铝合金体至少25％；以及
(c)在所述冷加工步骤(b)之后，热处理所述铝合金体；
其中完成所述冷加工步骤和所述热处理步骤，以实现与呈所述冷加工态条件的参考型式的所述铝合金体相比的长横向拉伸屈服强度增加。
350.根据权利要求349所述的方法，其中所述制备步骤(a)包括：
借助半连续铸造工艺铸造所述铝合金体。
351.根据权利要求350所述的方法，其中所述制备步骤(a)包括：
将所述铝合金体均质化；以及
热加工所述铝合金体；
其中所述固溶化步骤(a)(i)在所述热加工步骤之后发生。
352.根据权利要求351所述的方法，其中所述冷加工步骤(b)为第二冷加工，并且其中所述制备步骤包括：
在所述固溶化步骤(a)(i)之前对所述铝合金体进行第一冷加工。
353.根据权利要求349所述的方法，其中所述制备步骤(a)包括：
连续铸造所述铝合金体。
354.根据权利要求353所述的方法，其中所述制备步骤(a)包括：
伴随着所述连续铸造步骤，完成所述固溶化步骤(a)(i)。
355.根据权利要求353所述的方法，其中所述制备步骤(a)包括：
在所述连续铸造步骤之后，完成所述固溶化步骤(a)(i)。
356.根据权利要求355所述的方法，其中所述制备步骤(a)包括：
在所述固溶化步骤(a)(i)之前，热加工所述铝合金体。
357.根据权利要求355或356所述的方法，其中所述冷加工步骤(b)为第二冷加工，并且其中所述制备步骤(a)包括：
在所述固溶化步骤(a)(i)之前，对所述铝合金体进行第一冷加工。
358.根据权利要求349所述的方法，其中所述固溶化步骤(a)(i)包括对所述铝合金体进行淬火，并且其中所述淬火在不存在所述铝合金体的变形的情况下发生。
359.根据权利要求349所述的方法，包括在所述热处理步骤(c)期间使所述铝合金体成形为一种形状。
360.根据权利要求349所述的方法，其中在所述固溶化步骤(a)(i)与所述冷加工步骤(b)之间未向所述铝合金体施加有目的的热能加热处理。
361.根据权利要求349或360所述的方法，其中在完成所述固溶化步骤(a)(i)与开始所述冷加工步骤(b)之间经过的时间不大于60小时。
362.根据权利要求349所述的方法，其中所述冷加工步骤(b)包括在所述铝合金体处于不大于250℉的温度时开始所述冷加工。
363.根据权利要求349或362所述的方法，其中所述冷加工步骤(b)在不存在对所述铝合金体进行有目的的加热的情况下发生。
364.根据权利要求349所述的方法，其中所述冷加工步骤(b)为冷轧。
365.根据权利要求349所述的方法，其中所述冷加工步骤(b)包括将所述铝合金体还原至其基本上最终形式。
366.根据权利要求365所述的方法，其中所述冷加工步骤(b)包括将所述铝合金体冷轧至最终规格。
367.根据权利要求349所述的方法，其中所述冷加工步骤(b)包括将所述铝合金体冷加工至少50％至90％的范围。
368.根据权利要求349所述的方法，其中所述冷加工步骤(b)包括将所述铝合金体冷加工60％至85％的范围。
369.根据权利要求349所述的方法，其中所述冷加工步骤(b)包括将所述铝合金体冷加工70％至80％的范围。
370.根据权利要求349所述的方法，其中所述热处理步骤(c)包括维持所述铝合金体低于其再结晶温度。
371.根据权利要求370所述的方法，其中所述热处理步骤(c)包括在150℉至400℉的范围内加热所述铝合金体。
372.根据权利要求349或370所述的方法，其中执行所述冷轧步骤(b)和所述热处理步骤(c)，使得所述铝合金体实现主要为未再结晶的微观结构。
373.根据权利要求349所述的方法，其中所述铝合金体实现大于4％的伸长率。
374.根据权利要求349所述的方法，其中所述铝合金体实现至少8％的伸长率。
375.一种包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌的铝合金体，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金片材的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40，并且其中所述铝合金体实现与参考铝合金体相比高至少5％的拉伸屈服强度；
其中所述参考铝合金体与所述铝合金体具有相同组成；
其中所述参考铝合金体被处理至T6态；
其中所述参考铝合金体具有与其峰值拉伸屈服强度相差1ksi以内的拉伸屈服强度。
376.根据权利要求375所述的铝合金体，其中所述铝合金体实现所述高至少5％的拉伸屈服强度比所述参考铝合金体实现其所述T6态的峰值拉伸屈服强度所需的时间快至少25％。
377.根据权利要求375所述的铝合金体，其中所述铝合金体实现所述高至少5％的拉伸屈服强度比所述参考铝合金体实现其所述T6态的峰值拉伸屈服强度所需的时间快至少50％。
378.根据权利要求375所述的铝合金体，其中所述铝合金体实现超过4％的伸长率。
379.根据权利要求375所述的铝合金体，其中所述铝合金体实现至少8％的伸长率。
380.根据权利要求375所述的铝合金体，其中所述铝合金体实现至少2.0的归一化R值。
381.根据权利要求375所述的铝合金体，其中所述铝合金体实现至少4.0的归一化R值。
382.根据权利要求375所述的铝合金体，其中所述铝合金体实现至少6.0的归一化R值。
383.根据权利要求375所述的铝合金体，其中所述铝合金体主要为未再结晶的。
384.根据权利要求375所述的铝合金体，其中所述铝合金体为至少75％未再结晶的。
385.一种方法，包括：
(a)将铝合金体固溶化，其中所述铝合金体包括具有3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌的铝合金，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金片材的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40；
(b)在所述固溶化步骤(a)之后，冷加工所述铝合金体至少50％；以及
(c)在所述冷加工步骤(b)之后，热处理所述铝合金体；
其中完成所述冷加工步骤和所述热处理步骤，以实现与呈所述冷加工态条件的参考型式的所述铝合金体相比的长横向拉伸屈服强度增加。
386.一种包含3.0重量％至6.0重量％的镁和2.5重量％至5.0重量％的锌的铝合金，其中所述镁和所述锌中的至少一者为除铝之外的所述铝合金片材的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40。
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