CN108138268A - 高成形的多层铝合金包装 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了包括一个核心层和一个或多个包覆层的新型的高成形的多层铝合金包装。所述合金包装具有优异的烘烤硬化性能并且高度可回收。所述包装还显示出优异的弯曲性和伸长性能。本发明还提供了用作包覆层的新型铝合金组合物。所述组合物含有多达0.6wt.％Fe和Mn、Ni、Ti、Co、Nb、Cr、V、Zr、Hf和Ta中的一种或多种。

Description

高成形的多层铝合金包装
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年10月15日提交的美国临时专利申请号62/241,958和于2016年3月2日提交的美国临时专利申请号62/302,218的优先权和申报利益，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明提供了高成形的多层铝合金包装。
背景技术
细晶粒尺寸在某些合金中是理想的性能，因为由这样的合金制备的片材可以实现小弯曲角度。具有小弯曲角度的片材又可用于制备具有高成形要求的产品。晶粒尺寸的细化主要通过制备含有0.7wt.％或更高含量的铁(Fe)的合金来实现。但是，如此高含量的Fe使得产品具有有限的回收含量。可回收性是铝合金的一个重要参数。具有细晶粒结构和高回收能力的新合金是需要的。
发明内容
本发明的实施例通过下文的权利要求来限定而不是通过该发明内容来限定。提供本发明的各个方面的高度概述并介绍在下文的详细描述部分中进一步描述的概念。此发明内容并非旨在确定要求保护的主题的关键特征或主要特征，也非旨在用于单独地帮助确定要求保护的主题的范围。该主题应当通过参考本专利的整个说明书的合适部分、任何或者全部附图和每个权利要求来理解。
本发明提供了新型的多层铝合金组合物。该多层铝合金组合物具有高成形性和烘烤硬化性。该组合物还显示出优异的弯曲性和伸长性能。该多层铝合金组合物包括含一个铝合金核心层，其具有第一面和第二面以及与核心层的第一面和/或第二面相邻的至少一个包覆层。
用作包覆层的铝合金包含约0.2-0.6wt.％Fe、0.06-0.25wt.％Mn、多达0.5wt.％Si、多达0.5wt.％Cu、多达1.5wt.％Mg、多达0.4wt.％Zn、选自由Ni、Ti、Co、Nb、Cr、V、Zr、Hf和Ta组成的组中的一种或多种另外的元素以及多达0.15wt.％的杂质，其余为Al。在整个申请中，基于合金的总重量，所有的元素以重量百分比(wt.％)来描述。在一些情况下，用作包覆层的铝合金包含约0.25-0.55wt.％Fe、0.08-0.20wt.％Mn、多达0.30wt.％Si、多达0.25wt.％Cu、多达0.25wt.％Mg、多达0.20wt.％Zn、选自由Ni、Ti、Co、Nb、Cr、V、Zr、Hf和Ta组成的组中的一种或多种另外的元素以及多达0.15wt.％的杂质，其余为Al。在其它情况下，用作包覆层的铝合金包含约0.25-0.55wt.％Fe、0.08-0.20wt.％Mn、多达0.30wt.％Si、多达0.25wt.％Cu、0.8-1.2wt.％Mg、多达0.20wt.％Zn、选自由Ni、Ti、Co、Nb、Cr、V、Zr、Hf和Ta组成的组中的一种或多种另外的元素以及多达0.15wt.％的杂质，其余为Al。
在一些实施例中，用作包覆层的铝合金包含约0.2-0.5wt.％Fe、多达0.25wt.％Si、多达0.25wt.％Cu、0.1-0.2wt.％Mn、多达0.1wt.％Mg、多达0.15wt.％Cr、多达0.20wt.％Zn，多达0.6wt.％Ni，多达0.12wt.％Ti，多达0.6wt.％的Co，多达0.2wt.％％的Nb，多达0.18wt.％V，多达0.25wt.％的Zr，多达0.30wt.％Hf，最多0.15wt.％％Ta和多达0.15wt.％的杂质，其余为Al。
一种或多种另外的元素可以包含含量约为0.01-0.60wt.％的Ni、含量约为0.01-0.15wt.％的Ti、含量约为0.01-0.60wt.％的Co、含量约为0.01-0.3wt.％的Nb、含量约为0.01-0.2wt.％的Cr、含量约为0.01-0.2wt.％的V、含量约为0.01-0.25wt.％的Zr、含量约为0.01-0.30wt.％的Hf和/或含量约为0.01-0.20wt.％的Ta。任选地，合金中Fe、Mn、Cr、Ti、Co、Ni和/或V的组合含量范围为约0.60wt.％-0.90wt.％。
本发明还提供了包含一个核心层和一个或多个包覆层的多层金属片材。在一些实施例中，本发明所述的多层金属片材包含核心层和第一包覆层，其中第一包覆层包含如上所述的铝合金组合物。所述核心层可以包括AA6xxx合金、AA2xxx合金、AA5xxx合金或AA7xxx合金。所述核心层具有第一面和第二面，所述第一包覆层位于所述核心层的第一面或第二面上。所述多层金属片材还可以包括在核心层上的一个第二包覆层，其中第二包覆层包含如上所述的铝合金组合物。在一些实施例中，核心层的第一面与所述第一包覆层相邻以形成第一界面，而核心层的第二面与所述第二包覆层相邻以形成第二界面。
本发明所描述的合金可以形成具有约10微米至约30微米的晶粒尺寸的片材。在一些情况下，本发明所描述的合金可以形成具有约15微米至约25微米的晶粒尺寸的片材。
本发明还描述了由多层金属片材制备的产品。由多层金属片材制备的产品可以包括机动车身部件，例如车身侧板或任何其他产品。
通过以下对本发明的各种非限制性实施例的详细描述，本发明的其它目的和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是显示本发明所述的比较合金和示例性合金的百分伸长率的图。每对的左侧直方图条是高均匀伸长率(Ag)，每对的右侧直方图条表示断裂伸长率(A80)。
图2是显示弯曲测试之后的，本发明所述的比较合金和示例性合金的内角的图。每组的左侧直方图条表示合金施加10％的拉伸(“预应变10％T”)后的弯曲角度。每组的中间直方图条表示合金施加15％的拉伸(“预应变15％T”)后的弯曲角度。每组的右侧直方图条表示合金施加180℃热处理10小时(“老化T6(180°/10h)”)后的弯曲角度。
图3是本发明所述的比较合金和示例性合金的图片，描绘了桔皮效应的程度。
图4包含本发明所述的比较合金和示例性合金及其各自的晶粒结构图像的图片。
图5显示了本发明所述的比较合金和示例性合金的晶粒结构图像。
图6显示了本发明所述的示例性合金的晶粒结构图像。
图7显示了本发明所述的比较合金和示例性合金的电子背散射衍射图像。
图8显示了本发明所述的一种比较合金和示例性合金的晶粒结构图像。
图9显示了本发明所述的比较多层片材和示例性多层片材的晶粒结构图像。箭头表示多层片材中的包覆层。
图10显示了本发明所述的一种比较多层片材和示例性多层片材的晶粒结构图像。箭头表示多层片材中的包覆层。
图11显示了本发明所述的比较多层片材和示例性多层片材的铁(Fe)粒度和分布的图像。
图12是显示本发明所述的一种核心合金和一种示例性多层片材的弯曲效果与伸长率(Ag[％])的图。
图13是显示本发明所述示例性多层片材在固溶热处理(SHT)之后不同时间间隔的强度水平(Rp02[MPa])的图。
图14是描绘内部弯曲角度(β)的含义的图示。
图15是显示在与轧制方向成0°(表示为“L”)、45°和90°(表示为“T”)处测量的示例性合金的屈服强度(Rp0.2)和拉伸强度(Rm)的图。每组的第一个直方图条表示在与轧制方向成0°处测量的屈服强度。每组的第二个直方图条表示在与轧制方向成45°处测量的屈服强度。每组的第三个直方图条代表在与轧制方向成90°处测量的屈服强度。每组的第四个直方图条表示在与轧制方向成0°处测量的拉伸强度。每组的第五个直方图条表示在与轧制方向成45°处测量的拉伸强度。每组的第六个直方图条表示在与轧制方向成90°处测量的拉伸强度。
图16是显示在与轧制方向成0°(表示为“L”)、45°和90°(表示为“T”)处测量的示例性合金的高均匀伸长率(Ag)和断裂伸长率(A80)的图。每组的第一个直方图条表示在与轧制方向成0°处测量的高均匀伸长率。每组的第二个直方图条表示在与轧制方向成45°处测量的高均匀伸长率。每组的第三个直方图条表示在与轧制方向成90°处测量的高均匀伸长率。每组的第四个直方图条表示在与轧制方向成0°处测量的断裂伸长率。每组的第五个直方图条表示在与轧制方向成45°处测量的断裂伸长率。每组的第六个直方图条表示在与轧制方向成90°处测量的断裂伸长率。
图17是显示在与轧制方向成0°(表示为“L”)、45°和90°(表示为“T”)处测量的示例性合金的断裂伸长率和高均匀伸长率之间的差异的图。每组的第一个直方图条表示在与轧制方向成0°处测量的值的差值。每组的第二个直方图条表示在与轧制方向成45°处测量的值的差值。每组的第三个直方图条表示在与轧制方向成90°处测量的值的差值。每组的第四个直方图条表示在合金施加温度205℃30分钟后，在与轧制方向成90°测量的值的差值。
图18是描述本发明所述的比较合金和示例性合金的晶粒尺寸的图。
图19A显示了本发明所述的示例性合金14的晶粒结构图像。
图19B显示了本发明所述的示例性合金16的晶粒结构图像。
图20显示了在对合金进行十字模试验之后，本发明所述的一种核心合金和两种示例性多层合金的不同视图的图片。
图21是描述本发明所述的示例性合金样品B的核心(左边)对比示例性核心-包覆合金样品B(右边)在中性盐雾试验(NSS35℃)中暴露于腐蚀环境0小时(第一直方图条)、1000小时(第二直方图条)和3000小时(第三直方图条)之后的粘合结果的图。
图22A是描述铜盐加速醋酸盐雾(CASS)试验之后，一种比较合金AA6014(左边条)、本发明所述的示例性合金样品B的核心(中间条)和本发明所述的示例性核心-包覆合金样品B(右边条)的平均气泡尺寸的图。
图22B是描述一种比较合金AA6014(左边条)、本发明所述的示例性合金样品B的核心(中间条)和本发明所述的示例性核心-包覆合金样品B(右边条)的沿划痕线的气泡覆盖率的百分比的图。
图23A是描述丝状腐蚀试验之后，一种比较合金AA6014(左边条)、本发明所述的示例性合金样品B的核心(中间条)和本发明所述的示例性核心-包覆合金样品B(右边条)的最大丝状物尺寸的图。
图23B是描述同样的一种比较合金AA6014(左边条)、本发明所述的示例性合金样品B的核心(中间条)和本发明所述的示例性核心-包覆合金样品B(右边条)的平均丝状物尺寸的图。
图24是描述本发明所述的示例性合金的晶粒尺寸测量的图。
图25A显示了本发明所述的示例性合金28的晶粒结构图像。
图25B显示了本发明所述的示例性合金32的晶粒结构图像。
图26A是描述示例性合金的屈服强度(Rp0.2)和抗拉强度(Rm)的图。每组的左边直方图条表示屈服强度(Rp0.2)。每组右侧直方图条表示拉伸强度(Rm)。
图26B是描述在与轧制方向成90°处测量的示例性合金的Rp02/Rm之比的图。
具体实施方式
本发明描述的是具有高成形性、良好烘烤硬化性以及优异的弯曲性和伸长性能的新型多层铝合金片材。用于制备本发明描述的片材的合金片材和合金是高度可回收的。
所述的多层片材包括一个含铝合金的核心层，其具有第一面和第二面，以及至少一个与核心层的第一面和/或第二面相邻的包覆层。所述的包覆层表现出非常好的弯曲性和高伸长率，并具有非常细的晶粒尺寸。令人惊奇的是，尽管基于包覆层的重量Fe含量多达0.6wt.％、但是本发明所述的包覆层显示出这些性质。通常，为了在标准加工条件下(例如铸造、均质化、热轧和冷轧以及退火)，由铝合金制备的锻造片材产品中获得细晶粒尺寸，铝合金必须包含0.7wt.％或更高的铁。
定义和描述：
此处所述的术语“发明”、“本发明”、“该发明”和“此发明”旨在广泛地指代本专利申请和下面的权利要求的全部主题。含有这些术语的表述应当理解为不限制此处所述的主题或者不限制下面的专利权利要求的含义或范围。
在本说明书中，合金引用由AA编号和其他相关牌号(例如“系列”或“6xxx”)来标识。为了解最常用于命名和识别铝及其合金的数字牌号系统，参见均由美国铝业协会出版的“国际合金牌号和化学成分限量锻造铝和锻造铝合金”或“铝合金铸件和铸锭形式的美国铝业协会合金牌号和化学成分限量注册记录”。
本发明所使用的，除非上下文另外明确指出，否则“一”、“一个”和“该”的含义包括单数和复数的参考。
在以下实施例中，铝合金以其元素组成wt.％描述。在每种合金中，其余的是铝，所有杂质总和的最大wt.％为0.15％。
多层金属片材
本发明提供了一种多层金属片材。所述的多层金属片材包括具有第一面和第二面的含铝合金核心层以及一个或多个包覆层。在一些示例中，核心层仅在一面上被包覆(即在金属片材中存在一个包覆层)。在其它示例中，核心层在两面上被包覆(即在金属片材中存在两个包覆层)。
核心层的第一面与第一包覆层相邻并接触以形成第一界面。换句话说，在第一包覆层和核心层的第一面之间没有介入层。任选地，所述的多层金属片材包括第二包覆层。在这些情况下，核心层的第二面与第二包覆层相邻并接触以形成第二界面(即第二包覆层和核心层的第二面之间没有介入层)。第一包覆层和第二包覆层可以是相同的化学组成或不同的化学组成。
核心层
核心层是含铝合金。在一些实施例中，牌号为“AA6xxx系列”合金、“AA2xxx系列”合金、“AA5xxx系列”合金或“AA7xxxx系列”合金的任何合金都适合用作核心层。作为非限制性实施例，用作核心层的AA6xxx合金可以包括AA6016、AA6016A、AA6013、AA6014、AA6008、AA6005、AA6005A、AA6005B、AA6005C、AA6451、AA6181A、AA6501、AA6056、AA6011或AA6111合金。用作核心层的非限制性示例性AA2xxx系列合金可以包括AA2013或AA2002合金。用作核心层的非限制性示例性AA5xxx系列合金可以包括AA5182、AA5754、AA5251、AlMg5或AlMg6合金。用作核心层的非限制性示例性AA7xxx系列合金可包括AA7075、AA7085、AA7021、AA7022、AA7049、AA7050、AA7019、AA7001、AA7003、AA7010或AA7012合金。
在一些实施例中，用作核心层的合金可以具有如表1中提供的以下元素组成。
表1
在一些实施例中，用作核心层的合金可以具有如表2中提供的以下元素组成。
表2
元素 重量百分数(wt.％)
Si 1.15-1.45
Fe 0.10-0.30
Cu 0.03-0.18
Mn 0.04-0.15
Mg 0.20-0.35
Cr 0.005-0.045
Ni 0-0.034
Zn 0-0.15
Ti 0.010-0.040
Co 0-0.03
Nb 0-0.03
V 0-0.045
Zr 0-0.03
Ta 0-0.03
Hf 0-0.03
杂质 多达0.15
Al 其余
在一些实施例中，基于所述合金的总重量，本发明所述的核心合金还包含含量为1.0％-1.5％(例如，1.0-1.4％或1.15-1.45％)的硅(Si)。例如，所述合金可以包含1.0％、1.01％、1.02％、1.03％、1.04％、1.05％、1.06％、1.07％、1.08％、1.09％、1.10％、1.11％、1.12％、1.13％、1.14％、1.15％、1.16％、1.17％、1.18％、1.19％、1.20％、1.21％、1.22％、1.23％、1.24％、1.25％、1.26％、1.27％、1.28％、1.29％、1.30％、1.31％、1.32％、1.33％、1.34％、1.35％、1.36％、1.37％、1.38％、1.39％、1.40％、1.41％、1.42％、1.43％、1.44％、1.45％、1.46％、1.47％、1.48％、1.49％或1.50％的Si。全部用wt.％表示。
在一些实施例中，基于所述合金的总重量，本发明所述的核心合金包含含量为0.1％-0.35％(例如，0.10％-0.30％或0.12％-0.25％)的铁(Fe)。例如，所述合金可以包含0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.20％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％、0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％、0.30％、0.31％、0.32％、0.33％、0.34％或0.35％的Fe。全部用wt.％表示。
在一些实施例中，基于所述合金的总重量，本发明所述的核心合金包含含量为0.01％-0.20％(例如，0.03％-0.18％或0.05％-0.16％)的铜(Cu)。例如，所述合金可以包含0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％或0.20％的Cu。全部用wt.％表示。
在一些实施例中，基于所述合金的总重量，本发明所述的核心合金包含含量为0.01％-0.20％(例如，0.02％-0.15％、0.03％-0.12％或0.04％-0.15％)的锰(Mn)。例如，所述合金可以包含0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％或0.20％的Mn。全部用wt.％表示。
在一些实施例中，基于所述合金的总重量，本发明所述的核心合金包含含量为0.15％-0.4％(例如，0.20％-0.35％或0.25％-0.35％)的镁(Mg)。例如，所述合金可以包含0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.20％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％、0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％、0.30％、0.31％、0.32％、0.33％、0.34％、0.35％、0.36％、0.37％、0.38％、0.39％或0.40％。全部用wt.％表示。
在一些实施例中，基于所述合金的总重量，本发明所述的核心合金包含含量多达0.1％(例如，0％-0.1％、0.001％-0.05％或0.005％-0.04％)的铬(Cr)。例如，所述合金可以包含0.001％、0.002％、0.003％、0.004％、0.005％、0.006％、0.007％、0.008％、0.009％、0.010％、0.011％、0.012％、0.013％、0.014％、0.015％，0.016％、0.017％、0.018％、0.019％、0.020％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％或0.1％。在一些情况下，所述合金中不存在Cr(即0％)。全部用wt.％表示。
在一些实施例中，基于所述合金的总重量，本发明所述的核心合金包含含量多达0.05％(例如，0％-0.045％、0.01％-0.04％或0.015％-0.034％)的镍(Ni)。例如，所述合金可以包含0.010％、0.011％、0.012％、0.013％、0.014％、0.015％、0.016％、0.017％、0.018％、0.019％、0.020％、0.021％、0.022％、0.023％、0.024％、0.025％、0.026％、0.027％、0.028％、0.029％、0.030％、0.031％、0.032％、0.033％、0.034％、0.035％、0.036％、0.037％、0.038％、0.039％、0.041％、0.042％、0.043％、0.044％、0.045％、0.046％、0.047％、0.048％、0.049％或0.050％的Ni。在一些情况下，所述合金中不存在Ni(即0％)。全部用wt.％表示。
在一些实施例中，基于所述合金的总重量，本发明所述的核心合金包含含量多达0.2％(例如，0％-0.15％或0.05％-0.1％)的锌(Zn)。例如，所述合金可以包含0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％或0.20％的Zn。在一些情况下，所述合金中不存在Zn(即0％)。全部用wt.％表示。
在一些实施例中，基于所述合金的总重量，本发明所述的核心合金包含含量为0.01％-0.05％(例如，0.010％-0.035％、0.012％-0.028％或0.015％-0.030％)的钛(Ti)。例如，所述合金可以包含0.010％、0.011％、0.012％、0.013％、0.014％、0.015％、0.016％、0.017％、0.018％、0.019％、0.020％、0.021％、0.022％、0.023％、0.024％、0.025％、0.026％、0.027％、0.028％、0.029％、0.030％、0.031％、0.032％、0.033％、0.034％、0.035％、0.036％、0.037％、0.038％、0.039％、0.040％、0.041％、0.042％、0.043％、0.044％、0.045％、0.046％、0.047％、0.048％、0.049％或0.050％的Ti。全部用wt.％表示。
在一些实施例中，基于所述合金的总重量，本发明所述的核心合金包含含量多达0.05％(例如，0％-0.04％或0.01％-0.03％)的钴(Co)。例如，所述合金可以包含0.01％、0.02％、0.03％、0.04％或0.05％的Co。在一些情况下，所述合金中不存在Co(即0％)。全部用wt.％表示。
在一些实施例中，基于所述合金的总重量，本发明所述的核心合金包含含量多达0.05％(例如，0％-0.04％或0.01％-0.03％)的铌(Nb)。例如，所述合金可以包含0.01％、0.02％、0.03％、0.04％或0.05％的Nb。在一些情况下，所述合金中不存在Nb(即0％)。全部用wt.％表示。
在一些实施例中，基于所述合金的总重量，本发明所述的核心合金包含含量多达0.05％(例如，0％-0.045％或0.01％-0.03％)的钒(V)。例如，所述合金可以包含0.010％、0.011％、0.012％、0.013％、0.014％、0.015％、0.016％、0.017％、0.018％、0.019％、0.020％、0.021％、0.022％、0.023％、0.024％、0.025％、0.026％、0.027％、0.028％、0.029％、0.030％、0.031％、0.032％、0.033％、0.034％、0.035％、0.036％、0.037％、0.038％、0.039％、0.040％、0.041％、0.042％、0.043％、0.044％、0.045％、0.046％、0.047％、0.048％、0.049％或0.050％的V。在一些情况下，所述合金中不存在V(即0％)。全部用wt.％表示。
在一些实施例中，基于所述合金的总重量，本发明所述的核心合金包含含量多达0.05％(例如，0％-0.04％或0.01％-0.03％)的锆(Zr)。例如，所述合金可以包含0.01％、0.02％、0.03％、0.04％或0.05％的Zr。在一些情况下，所述合金中不存在Zr(即0％)。全部用wt.％表示。
在一些实施例中，基于所述合金的总重量，本发明所述的核心合金包含含量多达0.05％(例如，0％-0.04％或0.01％-0.03％)的钽(Ta)。例如，所述合金可以包含0.01％、0.02％、0.03％、0.04％或0.05％的Ta。在一些情况下，所述合金中不存在Ta(即0％)。全部用wt.％表示。
在一些实施例中，基于所述合金的总重量，本发明所述的核心合金包含含量多达0.05％(例如，0％-0.04％或0.01％-0.03％)的铪(Hf)。例如，所述合金可以包含0.01％、0.02％、0.03％、0.04％或0.05％的Hf。在一些情况下，所述合金中不存在Hf(即0％)。全部用wt.％表示。
任选地，本发明所述的核心合金组合物可以进一步包含含量为0.05％或以下、0.04％或以下、0.03％或以下、0.02％或以下或0.01％或以下的有时称为杂质的其它微量元素。这些杂质可以包括但不限于Zr、Sn、Ga、Ca、Bi、Na、Pb或其组合。因此Zr、Sn、Ga、Ca、Bi、Na或Pb在合金中的含量可以是0.05％以下、0.04％以下、0.03％以下、0.02％以下或0.01％以下。所有杂质的总和不超过0.15％(例如0.10％)。全部用wt.％表示。每种合金的其余百分比是铝。
在一些实施例中，用作核心层的所述合金可以具有以下元素组成：1.15-1.4wt.％Si、0.12-0.25wt.％Fe、0.05-0.16wt.％Cu、0.046-0.13wt.％Mn、0.25-0.35wt.％Mg、0.016-0.06wt.％Cr、0-0.035wt.％Ni、0-0.1wt.％Zn、0.012-0.028wt.％Ti、0-0.03wt.％Co、0-0.03wt.％Nb、0-0.03wt.％V、0-0.03wt.％Zr、0-0.03wt.％Ta、0-0.03wt.％Hf和多达0.15wt.％的杂质和其余的Al。
所述核心层的厚度可以是本发明所述的多层金属片材的约70％至约90％。例如，在厚度为1000微米的多层金属片材中，所述核心层可以具有约700微米至约900微米的厚度。
包覆层
如上所述，本发明还公开了用作多层金属片材中的包覆层的含铝合金。适合用作包覆层的合金包含有多达0.6wt.％Fe和一种或多种另外的元素Mn、Ni、Ti、Co、Nb、Cr、V、Zr、Hf和Ta。用作包覆层的所述合金表现出非常好的弯曲性和高伸长率。所述包覆层的这些性质部分是由于包覆层的微观结构(例如，细晶粒尺寸)而实现的，其微观结构是由所述包覆层合金的特定元素组成所实现的。具体而言，所述合金可以具有如表3中提供的以下元素组成。
表3
在一些实施例中，所述合金可以具有如表4中提供的以下元素组成。
表4
在一些实施例中，所述合金可以具有如表5中提供的以下元素组成。
表5
在一些实施例中，所述合金可以具有如表6中提供的以下元素组成。
表6
在一些实施例中，所述合金可以具有如表7中提供的以下元素组成。
表7
在一些实施例中，基于所述合金的总重量，本发明所述的包覆合金包含含量为0.1％-0.6％(例如，0.1％-0.55％、0.2％-0.6％、0.2％-0.5％或0.3％-0.4％)的铁(Fe)。例如，所述合金可以包含0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.20％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％、0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％、0.30％、0.31％、0.32％、0.33％、0.34％、0.35％、0.36％、0.37％、0.38％、0.39％、0.40％、0.41％、0.42％、0.43％、0.44％、0.45％、0.46％、0.47％、0.48％、0.49％、0.50％、0.51％、0.52％、0.53％、0.54％、0.55％、0.56％、0.57％、0.58％、0.59％或0.60％的Fe。全部用wt.％表示。
在一些实施例中，基于所述合金的总重量，本发明所述的包覆合金包含含量多达0.5％(例如，0％-0.5％、0％-0.4％、0.01％-0.45％、0.02％-0.4％或者0.05％-0.35％)的硅(Si)。例如，所述合金可以包含0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.20％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％、0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％、0.30％、0.31％、0.32％、0.33％、0.34％、0.35％、0.36％、0.37％、0.38％、0.39％、0.40％、0.41％、0.42％、0.43％、0.44％、0.45％、0.46％、0.47％、0.48％、0.49％或0.50％的Si。在一些情况下，所述合金中不存在Si(即0％)。全部用wt.％表示。
在一些实施例中，基于所述合金的总重量，本发明所述的包覆合金包含含量多达0.5％(例如，0％-0.5％、0％-0.4％、0.005％-0.45％、0.01％至0.4％、或者从0.02％至0.35％)的铜(Cu)。例如，所述合金可以包含0.001％、0.002％、0.003％、0.004％、0.005％、0.006％、0.007％、0.008％、0.009％、0.01％、0.02％、0.03％、0.04％或0.05％、0.06、0.07％、0.08％、0.09％、0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.20％、0.21％、0.22％0.23％、0.24％、0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％、0.30％、0.31％、0.32％、0.33％、0.34％、0.35％、0.36％、0.37％、0.38％、0.39％、0.40％、0.41％、0.42％、0.43％、0.44％、0.45％、0.46％、0.47％、0.48％、0.49％或0.50％的Cu。在一些情况下，所述合金中不存在Cu(即0％)。全部用wt.％表示。
在一些实施例中，基于所述合金的总重量，本发明所述的包覆合金包含含量多达1.5％(例如，0％-1.25％、0.8％-1.2％、0.8％-1.0％、0％-0.25％、0.01％-0.2％、0.015％-0.45％或0％-0.1％)的镁(Mg)。例如，所述合金可以包含0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.20％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％、0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％、0.30％、0.31％、0.32％、0.33％、0.34％、0.35％、0.36％、0.37％、0.38％、0.39％、0.40％、0.41％、0.42％、0.43％、0.44％、0.45％、0.46％、0.47％、0.48％、0.49％、0.50％、0.51％、0.52％、0.53％、0.54％、0.55％、0.56％、0.57％、0.58％、0.59％、0.60％、0.61％、0.62％、0.63％、0.64％、0.65％、0.66％、0.67％、0.68％、0.69％、0.70％、0.71％、0.72％、0.73％、0.74％、0.75％、0.76％、0.77％、0.78％、0.79％、0.80％、0.81％、0.82％、0.83％、0.84％、0.85％、0.86％、0.87％、0.88％、0.89％、0.90％、0.91％、0.92％、0.93％、0.94％、0.95％、0.96％、0.97％、0.98％、0.99％、1.0％、1.01％、1.02％、1.03％、1.04％、1.05％、1.06％、1.07％、1.08％、1.09％、1.10％、1.11％、1.12％、1.13％、1.14％、1.15％％、1.16％、1.17％、1.18％、1.19％、1.20％、1.21％，1.22％、1.23％、1.24％、1.25％、1.26％、1.27％、1.28％、1.29％、1.30％、1.31％、1.32％、1.33％、1.34％、1.35％、1.36％、1.37％、1.38％、1.39％、1.40％、1.41％、1.42％、1.43％、1.44％、1.45％、1.46％、1.47％、1.48％、1.49％或1.50％的Mg。在一些情况下，所述合金中不存在Mg(即0％)。全部用wt.％表示。
在一些实施例中，基于所述合金的总重量，本发明所述的包覆合金包含含量多达0.4％(例如，0％-0.4％、0％-0.3％、0.005％-0.35％、0.01％-0.3％、或者0.03％-0.3％)的锌(Zn)。例如，所述合金可以包含0.001％、0.002％、0.003％、0.004％、0.005％、0.006％、0.007％、0.008％、0.009％、0.01％、0.02％、0.03％、0.04％或0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.20％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％、0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％、0.30％、0.31％、0.32％、0.33％、0.34％、0.35％、0.36％、0.37％、0.38％、0.39％或0.40％的Zn。在一些情况下，所述合金中不存在Zn(即0％)。全部用wt.％表示。
本发明所述的包覆合金可以进一步包含一种或多种另外的金属间促进剂元素。如本发明所用，术语“金属间促进剂元素”是指促进形成金属间化合物的元素，例如AlaMb、AlaMbNc、AlaMbNcOd、AlaMbNcOdPe或AlaFebMc、AalFebMcNd、AlaFebMcNdOe、AlaFebMcNdOePf或AlaSibFec、AlaSibFecMd、AlaSibFecMdNe、AlaSibFecMdNeOf、AlaSibFecMdNeOfPg，其中M、N、O和P是金属元素，a、b、c、d、e、f和g是整数，例如在一些情况下，为1至100的整数。所述金属间促进剂元素(M、N、O、P)可以选自Si、Mn、Ni、Ti、Co、Nb、Cr、V、Zr、Hf和Ta。任选地，所述合金包括这些另外的元素中的一种。任选地，所述合金包括这些另外的元素中的两种或多种。例如，所述合金可以包含Fe、Si以及Mn、Ni、Ti、Co、Nb、Cr、V、Zr、Hf和Ta中的一种或多种的组合(例如，AlSixFeyMz)。在另一个实施例中，所述合金可以包含Mn以及Ni、Ti、Co、Nb、Cr、V、Zr、Hf和Ta中的一种或多种的组合(例如，AlMnxMy)。所述金属间促进剂元素与Fe结合形成的合金具有更好的弯曲和伸长性能，例如，AA6xxx合金。所述金属间促进剂元素与Fe结合形成的合金也具有更小的粒度，例如，软合金如AA1050和AA5005。例如，所述金属间化合物可以是Al3Fe、Al4(FeMn)、AlNb2、Al9Co2等。
在一些实施例中，基于所述合金的总重量，本发明所述的包覆合金包含含量多达0.3％(例如，0％-0.25％、0％-0.2％、0.01％-0.2％、0.02％-0.15％或0.1％-0.2％)的锰(Mn)。例如，所述合金可以包含0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.20％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％或0.25％的Mn。在一些情况下，所述合金中不存在Mn(即0％)。全部用wt.％表示。
在一些实施例中，基于所述合金的总重量，本发明所述的包覆合金包含含量多达0.60％(例如，0％-0.5％、0％-0.4％、0.01％-0.55％、0.02％-0.45％或者0.05％-0.4％)的镍(Ni)。例如，所述合金可以包含0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.20％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％、0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％、0.30％、0.31％、0.32％、0.33％、0.34％、0.35％、0.36％、0.37％、0.38％、0.39％、0.40％、0.41％、0.42％、0.43％、0.44％、0.45％、0.46％、0.47％、0.48％、0.49％、0.50％、0.51％、0.52％、0.53％、0.54％、0.55％、0.56％、0.57％、0.58％、0.59％或0.60％的Ni。在一些情况下，所述合金中不存在Ni(即0％)。全部用wt.％表示。
在一些实施例中，基于所述合金的总重量，本发明所述的包覆合金包含含量多达0.15％(例如，0％-0.12％、0.01％-0.15％或0.05％-0.10％)的钛(Ti)。例如，所述合金可以包含0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％或0.15％的Ti。在一些情况下，所述合金中不存在Ti(即0％)。全部用wt.％表示。
在一些实施例中，基于所述合金的总重量，本发明所述的包覆合金包含含量多达0.60％(例如，0-0.5％、0％-0.4％、0.01％-0.55％、0.05％-0.45％或0.4％-0.6％)的钴(Co)。例如，所述合金可以包含0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.20％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％、0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％、0.30％、0.31％、0.32％、0.33％、0.34％、0.35％、0.36％、0.37％、0.38％、0.39％、0.40％、0.41％、0.42％、0.43％、0.44％、0.45％、0.46％、0.47％、0.48％、0.49％、0.50％、0.51％、0.52％、0.53％、0.54％、0.55％、0.56％、0.57％、0.58％、0.59％或0.60％的Co。全部用wt.％表示。
在一些实施例中，基于所述合金的总重量，本发明所述的包覆合金包含含量多达0.3％(例如，0％-0.2％、0.01％-0.3％或0.05％-0.1％)的铌(Nb)。例如，所述合金可以包含0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.20％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％、0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％或0.30％的Nb。在一些情况下，所述合金中不存在Nb(即0％)。全部用wt.％表示。
在一些实施例中，基于所述合金的总重量，本发明所述的包覆合金包含含量多达0.25％(例如，0％-0.20％、0％-0.15％、0％-0.10％、0％-0.08％、0％-0.05％、0.01％-0.05％或0.02％-0.04％)的铬(Cr)。例如，所述合金可以包含0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.20％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％或0.25％的Cr。在一些情况下，所述合金中不存在Cr(即0％)。全部用wt.％表示。
在一些实施例中，基于所述合金的总重量，本发明所述的包覆合金包含含量多达0.2％(例如，0％-0.18％、0.01％-0.2％或0.05％-0.15％)的钒(V)。例如，所述合金可以包含0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％或0.20％的V。在一些情况下，在一些情况下，所述合金中不存在V(即0％)。全部用wt.％表示。
在一些实施例中，基于所述合金的总重量，本发明所述的包覆合金包含含量多达0.25％(例如，0％-0.20％、0％-0.15％或0.01％-0.10％)的锆(Zr)。例如，所述合金可以包含0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.20％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％或0.25％的Zr。在一些情况下，所述合金中不存在Zr(即0％)。全部用wt.％表示。
在一些实施例中，基于所述合金的总重量，本发明所述的包覆合金包含含量多达0.30％(例如，0％-0.25％或0％-0.20％)的铪(Hf)。例如，所述合金可以包含0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.20％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％、0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％或0.30％的Hf。在一些情况下，所述合金中不存在Hf(即0％)。全部用wt.％表示。
在一些实施例中，基于所述合金的总重量，本发明所述的包覆合金包含含量多达0.20％(例如，0％-0.15％或0％-0.10％)的钽(Ta)。例如，所述合金可以包含0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％或0.20％的Ta。在一些情况下，所述合金中不存在Ta(即0％)。全部用wt.％表示。
任选地，本发明所述的包覆层合金组合物可以进一步包含含量为0.05％或以下、0.04％或以下、0.03％或以下、0.02％或以下或0.01％或以下的有时称为杂质的其它微量元素。这些杂质可以包括但不限于Zr、Sn、Ga、Ca、Bi、Na、Pb或其组合。因此Zr、Sn、Ga、Ca、Bi、Na或Pb在合金中的含量可以是0.05％以下、0.04％以下、0.03％以下、0.02％以下或0.01％以下。在一些情况下，所有杂质的总和不超过0.15％(例如0.10％)。全部用wt.％表示。所述合金的其余百分比是铝。
任选地，所述包覆合金中存在的Fe、Mn、Cr、Ti、Co、Ni和V的组合含量可以为0.60％-0.90％(例如，0.65％-0.85％或0.70％-0.80％)。例如，所述Fe、Mn、Cr、Ti、Co、Ni和V的组合含量可以是约0.60％、0.61％、0.62％、0.63％、0.64％、0.65％、0.66％、0.67％、0.68％、0.69％、0.70％、0.71％、0.72％、0.73％、0.74％、0.75％、0.76％、0.77％、0.78％、0.79％、0.80％、0.81％、0.82％、0.83％、0.84％、0.85％、0.86％、0.87％、0.88％、0.89％或0.90％。
在一些实施例中，所述包覆合金可以具有以下元素组成：0-0.1％Si、0.35-0.45％Fe、0-0.05％Cu、0.11-0.17％Mn、0-0.1％Mg、0-0.05％Cr、0-0.05％Ni、0-0.05％Zn、0.10-0.12％Ti、0-0.03％Co、0-0.03％Nb、0-0.03％V、0-0.03％Zr、0-0.03％Ta、0-0.03％Hf、多达0.15％的杂质和其余的Al。
在一些实施例中，所述包覆合金可以具有以下元素组成：0-0.1％Si、0.35-0.45％Fe、0-0.05％Cu、0.11-0.17％Mn、0-0.1％Mg、0-0.05％Cr、0-0.05％Ni、0-0.05％Zn、0.10-0.12％Ti、0-0.03％Co、0-0.03％Nb、0.12-0.18％V、0-0.03％Zr、0-0.03％Ta、0-0.03％Hf、多达0.15％的杂质和其余的Al。
在一些实施例中，所述包覆合金可以具有以下元素组成：0-0.1％Si、0.2-0.3％Fe、0-0.05％Cu、0.11-0.17％Mn、0-0.1％Mg、0-0.05％Cr、0.2-0.3％Ni、0-0.05％Zn、0-0.05％Ti、0-0.03％Co、0-0.03％Nb、0-0.03％V、0-0.03％Zr、0-0.03％Ta、0-0.03％Hf、多达0.15％的杂质和其余的Al。
在一些实施例中，所述包覆合金可以具有以下元素组成：0-0.1％Si、0.35-0.45％Fe、0-0.05％Cu、0.11-0.17％Mn、0-0.1％Mg、0-0.05％Cr、0.2-0.3％Ni、0-0.05％Zn、0-0.05％Ti、0-0.03％Co、0.05-0.2％Nb、0-0.03％V、0-0.03％Zr、0-0.03％Ta、0-0.03％Hf、多达0.15％的杂质和其余的Al。
在一些实施例中，所述包覆合金可以具有以下元素组成：0-0.1％Si、0.2-0.3％Fe、0-0.05％Cu、0.11-0.17％Mn、0-0.1％Mg、0-0.05％Cr、0.2-0.3％Ni、0-0.05％Zn、0-0.05％Ti、0.2-0.3％Co、0-0.03％Nb、0-0.03％V、0-0.03％Zr、0-0.03％Ta、0-0.03％Hf、多达0.15％的杂质和其余的Al。
在一些实施例中，所述包覆合金可以具有以下元素组成：0-0.1％Si、0.2-0.3％Fe、0-0.05％Cu、0.11-0.17％Mn、0-0.1％Mg、0-0.05％Cr、0.4-0.6％Ni、0-0.05％Zn、0-0.05％Ti、0-0.03％Co、0-0.03％Nb、0-0.03％V、0-0.03％Zr、0-0.03％Ta、0-0.03％Hf、多达0.15％的杂质和其余的Al。
在一些实施例中，所述包覆合金可以具有以下元素组成：0-0.1％Si、0.2-0.3％Fe、0-0.05％Cu、0.11-0.17％Mn、0-0.1％Mg、0-0.05％Cr、0-0.03％Ni、0-0.05％Zn、0-0.05％Ti、0.4-0.6％Co、0-0.03％Nb、0-0.03％V、0-0.03％Zr、0-0.03％Ta、0-0.03％Hf、多达0.15％的杂质和其余的Al。
在一些实施例中，所述包覆合金可以具有以下元素组成：0-0.1％Si、0.15-0.25％Fe、0-0.05％Cu、0.11-0.17％Mn、0-0.1％Mg、0-0.05％Cr、0-0.05％Ni、0-0.05％Zn、0-0.05％Ti、0.2-0.3％Co、0-0.03％Nb、0-0.03％V、0-0.03％Zr、0-0.03％Ta、0-0.03％Hf、多达0.15％的杂质和其余的Al。
在一些实施例中，所述包覆合金可以具有以下元素组成：0-0.1％Si、0.4-0.55％Fe、0-0.05％Cu、0.11-0.17％Mn、0-0.1％Mg、0-0.05％Cr、0.1-0.2％Ni、0-0.05％Zn、0-0.05％Ti、0.1-0.2％Co、0-0.03％Nb、0-0.03％V、0-0.03％Zr、0-0.03％Ta、0-0.03％Hf、多达0.15％的杂质和其余的Al。
在一些实施例中，所述包覆合金可以具有以下元素组成：0-0.1％Si、0.4-0.55％Fe、0-0.05％Cu、0.11-0.17％Mn、0-0.1％Mg、0-0.05％Cr、0-0.05％Ni、0-0.05％Zn、0-0.05％Ti、0.2-0.3％Co、0-0.03％Nb、0-0.03％V、0-0.03％Zr、0-0.03％Ta、0-0.03％Hf、多达0.15％的杂质和其余的Al。
在一些实施例中，所述包覆合金可以具有以下元素组成：0-0.1％Si、0.4-0.55％Fe、0-0.05％Cu、0.11-0.17％Mn、0-0.1％Mg、0-0.05％Cr、0.2-0.3％Ni、0-0.05％Zn、0-0.05％Ti、0-0.05％Co、0-0.03％Nb、0-0.03％V、0-0.03％Zr、0-0.03％Ta、0-0.03％Hf、多达0.15％的杂质和其余的Al。
在一些实施例中，所述包覆合金可以具有以下元素组成：0-0.1％Si、0.4-0.55％Fe、0-0.05％Cu、0.11-0.17％Mn、0-0.1％Mg、0-0.05％Cr、0.05-0.15％Ni、0-0.05％Zn、0-0.05％Ti、0-0.05％Co、0-0.03％Nb、0-0.03％V、0-0.03％Zr、0-0.03％Ta、0-0.03％Hf、多达0.15％的杂质和其余的Al。
在一些实施例中，所述包覆合金可以具有以下元素组成：0-0.1％Si、0.4-0.55％Fe、0-0.05％Cu、0.11-0.17％Mn、0-0.1％Mg、0-0.05％Cr、0-0.15％Ni、0-0.05％Zn、0-0.05％Ti、0-0.05％Co、0-0.03％Nb、0-0.03％V、0.2-0.3％Zr、0-0.03％Ta、0-0.03％Hf、多达0.15％的杂质和其余的Al。
在一些实施例中，所述包覆合金可以具有以下元素组成：0-0.1％Si、0.35-0.45％Fe、0-0.05％Cu、0.15-0.25％Mn、0-0.1％Mg、0-0.05％Cr、0-0.05％Ni、0-0.05％Zn、0.1-0.12％Ti、0-0.03％Co、0-0.03％Nb、0-0.03％V、0-0.03％Zr、0-0.03％Ta、0-0.03％Hf、多达0.15％的杂质和其余的Al。
在一些实施例中，所述包覆合金可以具有以下元素组成：0-0.1％Si、0.4-0.55％Fe、0-0.05％Cu、0.11-0.17％Mn、0-0.1％Mg、0-0.05％Cr、0-0.05％Ni、0-0.05％Zn、0.1-0.15％Ti、0-0.03％Co、0-0.03％Nb、0.02-0.1％V、0-0.03％Zr、0-0.03％Ta、0-0.03％Hf、多达0.15％的杂质和其余的Al。
在一些实施例中，所述包覆合金可以具有以下元素组成：0-0.1％Si、0.4-0.55％Fe、0-0.05％Cu、0.11-0.17％Mn、0-0.1％Mg、0-0.05％Cr、0-0.05％Ni、0-0.05％Zn、0.02-0.08％Ti、0-0.03％Co、0-0.03％Nb、0.12-0.18％V、0-0.03％Zr、0-0.03％Ta、0-0.03％Hf、多达0.15％的杂质和其余的Al。
在一些实施例中，所述包覆合金可以具有以下元素组成：0-0.1％Si、0.4-0.55％Fe、0-0.05％Cu、0.11-0.17％Mn、0-0.1％Mg、0-0.05％Cr、0-0.05％Ni、0-0.05％Zn、0.1-0.15％Ti、0-0.03％Co、0-0.03％Nb、0-0.05％V、0-0.03％Zr、0.05-0.15％Ta、0-0.03％Hf、多达0.15％的杂质和其余的Al。
在一些实施例中，所述包覆合金可以具有以下元素组成：0-0.1％Si、0.4-0.55％Fe、0-0.05％Cu、0.11-0.17％Mn、0-0.1％Mg、0-0.05％Cr、0-0.05％Ni、0-0.05％Zn、0.1-0.15％Ti、0-0.03％Co、0-0.03％Nb、0-0.05％V、0-0.03％Zr、0-0.03％Ta、0.15-0.25％Hf，多达0.15％的杂质和其余的Al。
如上所述，所述多层金属片材可以包含一个包覆层或多于一个包覆层。在一些情况下，所述多层金属片材仅包含第一包覆层。在一些情况下，所述多层金属片材包含第一包覆层和第二包覆层。在一些情况下，第一包覆层和第二包覆层的组成相同。在其他情况下，第一包覆层和第二包覆层的组成不同。
各个第一包覆层和各个第二包覆层的厚度可以是总的片材厚度的约2.5％至约20％。例如，所述第一包覆层和所述第二包覆层各自可以是总的片材厚度的约20％、19.5％、19％、18.5％、18％、17.5％、17％、16.5％、16％、15.5％、15％、14.5％、14％、13.5％、13％、12.5％、12％、11.5％、11％、10.5％、10％、9.5％、9％、8.5％、8％、7.5％、7％、6.5％、6％、5.5％、5％、4.5％、4％、3.5％、3％或2.5％。尽管不需要，所述第一包覆层和所述第二包覆层可以具有与彼此相同的厚度。
制作方法
本发明所述的多层金属片材包括一个核心层，一个第一包覆层和可选的一个第二包覆层，并且可以使用本领域技术人员已知的任何常规方法制作。本发明所述的包覆层可以通过本领域普通技术人员已知的任何方式附着于到本发明所述的核心层上。例如，通过例如美国专利Nos.7,748,434和8,927,113中所述的直接冷却铸造，包覆层可以附着于核心层上，所述两个专利在此通过参考整体引入本发明；通过例如美国专利No.7,472,740中所述的热、冷轧复合铸锭，该专利在此参考整体引入本发明；或通过轧制复合以实现核心和包覆之间所需的冶金结合。任选地，所述多层金属片材可以通过热金属轧制等来结合所述包覆和核心来制作。
任选地，本发明所述的用作核心层和包覆层的合金可以使用本领域技术人员已知的任何合适的铸造方法来铸造。作为一些非限制性示例，铸造工艺可以包括直接冷却(DC)铸造工艺和连续铸造(CC)工艺。所述铸造工艺可以根据本领域普通技术人员已知的铝工业中常用的标准进行。所述CC工艺可以包含但不限于使用双带式铸造机、双辊式铸造机或汽缸体铸造机。
在一些实施例中，所述铸造工艺通过DC铸造工艺进行以形成铸锭。所述铸锭然后经过进一步的加工步骤。在一些实施例中，所述加工步骤包括使所述金属铸锭经过本领域普通技术人员已知的均质化步骤、热轧步骤、冷轧步骤和/或退火步骤，
在均质化步骤中，本发明所述的合金组合物制备的铸锭加热至约500℃至约580℃的温度，然后使铸锭浸泡(即保持在指定温度)一段时间。在一些实施例中，所述铸锭被允许浸泡长达48小时。
在均质化步骤之后，可以进行热轧步骤。在热轧开始之前，所述均质化的铸锭被允许冷却到大约480℃。然后所述铸锭可以被热轧成4mm-16mm厚的规格。热轧温度可以在大约200℃-450℃的范围内。
任选地，然后可以进行冷轧步骤来产生中间规格。然后扎制的规格可以在约250℃至约450℃的温度下进行退火处理，浸泡时间约为2小时，并且以约5℃/小时至200℃/小时的速率，控制冷却至室温(例如，约20℃至约25℃，包括20℃、21℃、22℃、23℃、24℃或25℃)。在退火过程之后，可以将轧制规格冷轧至约0.7mm至2.2mm的最终厚度。可以进行冷轧来产生代表总体规格从20％降至95％的最终规格厚度。随后，多层外壳可以在约500℃至580℃的温度下通过空气淬火或水淬火进行固溶热处理步骤。
在固溶热处理步骤之后，多层外壳可以任选地通过加热至约40℃至140℃的温度进行约30分钟至8小时的时间的预老化处理。例如，所述预老化处理可以在40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃或140℃温度下进行。任选地，所述预老化处理可以进行30分钟、1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、7小时或8小时。
合金和多层金属片材的性能
本发明所述的合金和多层金属片材具有高的成形性并显示出优异的弯曲性和伸长率。所述合金显示出至少20％的断裂伸长率(A80)(例如，至少25％、至少30％或至少35％)和至少18％的均匀伸长率(Ag)(例如，至少20％或至少27％)。所述合金和片材也是高度可回收的。
本发明所述的合金，特别是用作包覆层的合金可以实现非常低的弯曲角度。例如，根据本领域普通技术人员已知的方法，经过在与轧制方向成90°的单轴预应变和/或在180℃老化多达10小时之后，本发明所述的合金可以实现低于9°的弯曲角度。
本发明所述的合金，特别是用作包覆层的合金，可用来生产具有细晶粒尺寸的片材。本发明所用的细晶粒尺寸是指在约10微米至约30微米范围内的晶粒尺寸。
在一些实施例中，用作包覆层的合金同时显示出细晶粒尺寸以及沿轧制方向纵向、横向和对角线方向的高断裂伸长率(A80)。在这些实施例中，所述合金中存在的Fe、Mn、Cr、Ti、Co、Ni和/或V的组合含量可以为0.60wt.％至0.90wt.％(例如，0.65wt.％-0.85wt.％或0.70wt.％-0.80wt.％)。
使用方法
本发明所述的铝合金和多层金属片材可以用于交通运输应用，包括在汽车、飞机和铁路的应用。在一些情况下，所述合金和片材可用于制备机动车身部件产品，例如车身侧板、车门外板、行李箱盖外板或外罩。所述多层金属片材也可用来生产深拉门内板、复杂的行李箱盖内板以及高变形的结构内板和隧道。本发明所述的铝合金和多层金属片材也可以应用于飞行器或铁路车辆中来制作，例如外板(例如，外蒙皮板)和内板。
下面的实施例用于解释本发明,但并不构成对本发明的限制。相反地，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明具体实施方式进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。除非另有说明，在以下实施例中描述的研究遵循常规工艺。为了说明，下面描述了一些工艺。
实施例1
本发明所述的用作包覆层的合金是通过以下步骤制备：将所述合金模铸成铸锭，将所述铸锭在540℃下均质化10小时，将所述均质化的铸锭在340℃-370℃下进行热轧，然后使所述热轧的片材冷却至室温。随后，所述片材冷轧至1mm并在540℃的峰值金属温度下退火70秒。
所制备的合金的元素组成范围如表8所示。比较合金1是主要含有铝和铁的AA8079合金。比较合金2是AA1050合金。比较合金3是AA5005合金。合金1、2、3、4、5、6、7、8和9是本发明所述的示例性合金。
表8
全部用wt.％表示。多达0.15wt.％的杂质。其余的是Al。
伸长率和弯曲性
测量示例性和比较合金的伸长和弯曲性能。在与轧制方向成90°的情况下，根据DIN EN ISO 6892-1:2009的方法测量伸长率。在与轧制方向横向成10％或15％的样品单轴预应变后或在180℃下人工老化10小时后，测量内弯曲角(β)。图14中提供了描绘内弯曲角(β)的含义的图示。根据DIN EN ISO 7438方法进行弯曲测试；弯曲线与轧制方向平行，弯曲前的两个辊之间的距离为弯曲金属厚度的两倍，冲头半径为0.2mm，冲角为3°。
如图1所示，合金1、2、3、4和7表现出较高的均匀伸长率(Ag)和断裂伸长率(A80)百分比。含有Ti和Mn的合金8和9显示比作为比较合金3不包含Ti或Mn的AA5005合金有更高的Ag和A80。比较合金3也包含比合金8和9更多的Mg。
与比较合金相比，所有示例性合金都显示出非常好的弯曲性能。图2显示了合金经过15％伸长(图2中的“预应变15％T”)、10％伸长(图2中的“预应变10％T”)和在180℃下热处理10小时后(图2中的“老化T6(180°/10h)”的弯曲角度。
所述合金还进行了测试来确定形成变形的程度，例如桔皮缺陷。如图3所示，合金8没有表现出桔皮效应，而比较合金2表现出严重的桔皮缺陷。
晶粒结构
光学显微镜使用扫描电子显微镜(SEM-EBSD)中电子背散射衍射技术来分析本发明所述的比较合金和示例性合金的晶粒结构。对于光学显微镜方法，样品是按照本领域普通技术人员已知的标准金相工艺制备。使用Barker's试剂在30V电压下对样品经行2分钟阳极化处理。将60mL四氟硼酸溶液(32％)与940mL水混合制备1000mLBarker's试剂。使用Leica DM6000显微镜(Leica Microsystems Inc.；Buffalo Grove,IL)在偏振光下观察晶粒结构。图4包含合金以及比较合金和示例性合金各自的晶粒结构图像。图5和图6显示，增加Fe、Ni、Co和Nb的重量百分比减小了晶粒尺寸。此外，含有0.4％Fe、0.1％Ti、0.1％V和0.1％Mn的合金4(见图5)显示出细晶粒尺寸。图6显示含有Co的合金6和含有Ni的合金5都具有非常细的晶粒尺寸。合金4和5都具有非常低的Fe含量。
电子背散射衍射(EBSD)在场发射扫描电子显微镜(Zeiss SUPRA-40；Carl ZeissMicroscopy GmbH；Jena，德国)中进行并使用Oxford-Channel 5数据分析仪进行分析。晶粒边界的阈值水平被设定为10°的错取向。在EBSD中获得的比较合金2(标记为“RefAA1050”)、比较合金1(标记为“Ref.AA8079”)、合金6、合金2、合金3和合金4的图片显示在图7中。测量具有EBSD的合金的晶粒尺寸，在表9中提供数据，其中Dx是平行于x轴的平均晶粒直径，Dy是平行于y轴的平均晶粒直径。
表9
合金 Dx(μm) Dy(μm)
Comp.2(“Ref.AA1050”) 48 47
Comp.1(“Ref.AA8079”) 18 18
2 22 21
3 20 19
4 16 17
6 20 19
织构对合金类型的影响进行了分析。织构的变化对于合金的性能如伸长率和弯曲没有显著的影响。
比较合金3(“Ref.AA5005”)、合金7、合金8和合金9的晶粒结构进行了分析(见图8)。与比较合金3相比，含有0.2wt.％Fe的合金7和8的晶粒尺寸没有显著的减少。然而，0.45wt.％Fe、0.14wt.％Mn和0.1wt.％Ti的添加导致了细晶粒的形成(合金9)。
总之，数据表明，如合金4和9所示，含有0.4wt.％含量的Fe使合金具有非常好的弯曲性能和细晶粒尺寸。另外，如合金2所示，对于较低的Fe含量(例如，0.25wt.％)，添加Co、Ni和/或Nb类似地导致良好的弯曲性能和细晶粒尺寸。
实施例2
多层金属片材是通过以下步骤制备：熔铸双层包覆在AA6016芯上的铸锭，在545℃±5℃下均质化所述铸锭至少四个小时，在适合自退火的温度下(约430℃)，将所述铸锭热轧至10mm厚度。然后热轧片材冷轧至厚度为1.02mm，随后在545℃-565℃的峰值金属温度下进行固溶热处理。任选地，在350℃的温度下进行2小时的中间退火步骤(见表10)。
如表10所示，合金AA6016用作样品A的核心，合金12用作样品A的包覆。见表11的合金12。合金12含有0.4wt.％Fe、0.14wt.％Mn和0.1wt.％Ti。合金AA6016也用作样品B的核心，合金13用作样品B的包覆。见表11的合金13。除了合金13还包含0.15wt.％V，合金13类似于合金12。比较样品A和B包含合金AA6016作为核心，11％的比较合金4作为包覆层。比较样品C包含作为核心的AA6016和作为包覆层的合金AA5005。
表10
表11
全部用wt.％表示。多达0.15wt.％的杂质。其余的是Al。
可回收性
为了回收目的，多层片材的Fe含量应该为0.28％或更低以防止含铁6xxx废料。合金6xxx(例如，合金AA6016或合金AA6014)中Fe含量高于0.28％对伸长率和弯曲具有不利影响。包覆层含有0.45wt.％Fe的本发明所述的多层片材(样品C)的元素含量，包覆层含有1.1wt.％Fe的比较多层片材(比较样品D)的元素含量分别示于表12和13中。如表12所示，本发明所述的多层片材的铁含量为0.25％，在可回收性方面在可接受的限度内。使用AA8079包覆制备的比较多层片材的铁含量为0.38％，这表明比较多层片材不适合于回收(见表13)。
表12
表13
晶粒结构
如上所述，要求高成形性的拉伸件需要细的晶粒尺寸，细的晶粒尺寸还可以避免桔皮效应。每个样品A和B以及比较样品A和B进行了晶粒结构分析。如图9所示，包覆层包含0.45wt.％Fe的样品A和B与包覆层包含1wt.％Fe的比较样品B相比有较小和相似的晶粒尺寸。样品A和B的晶粒尺寸小于用如上所述的中间退火步骤处理的比较样品A。样品A的晶粒尺寸与比较样品C进行比较。如图10所示，样品A的晶粒尺寸比比较样品C更细。
颗粒分布和尺寸
每个样品A和B以及比较样品A和B中的Fe颗粒的分布进行了分析。如图11所示，样品A和B中的Fe颗粒尺寸小。具有高Fe含量的比较样品A和B比样品A和B具有更多的Fe颗粒。由于样品A和B与比较样品A和B相比具有相似或更小的晶粒尺寸，细Fe颗粒尺寸以及由Mn、Ni、Ti、Co、Nb、Cr、Zr、Hf、Ta和V等金属间促进剂元素造成了样品A和B的细晶粒尺寸。
多层包装与单片核心合金的伸长率和弯曲性
高伸长率和非常好的弯曲性是例如机动车辆部件(例如，车身侧面，车门内板，行李箱盖内板，行李箱盖外板，发动机罩内板，前壁部件等)等需要高成形的部件的关键标准。如上所述，样品A和样品A的单片核心合金进过了15％预应变。样品A的单片核心合金和样品A的伸长率和内部弯曲角度进行了比较。通过使用不同的固溶热处理步骤，如本发明所述的单片核心合金或多层包装有高伸长率。见图12。然而，与样品A核心合金相比，样品A表现出优异的弯曲性。具体地，样品A(即多层包装)保持非常好的弯曲性，内弯曲角小于15°，与轧制方向成90°的延伸率(Ag)高于23％。
强度
对于汽车深拉件，需要较低的来料强度以最小化回弹效应。根据行业标准，固溶热处理后，来料强度保证在一定范围内长达6个月。因此，通过将强度值保持在70MPa-110MPa之间，合适的部件在一段时间内必须表现出强度性能的稳定性。根据DIN EN ISO 6892-1:2009，与轧制方向成90°，固溶热处理(SHT)后，样品A和B的强度水平在不同日期进行测量。如本发明所述的多层包装，例如上述样品A和B的强度水平保持在70MPa-110MPa范围内多达180天。见图13。
油漆烘烤反应
与轧制方向成90°的2％预应变和185℃人工老化20分钟之后，多层包装样品A和B的最小油漆烘烤反应进行了测定。屈服强度(以Rp0.2值确定)大于160MPa。极限拉伸强度(以Rm值确定)大于220MPa。总伸长率(以A80值确定)大于18％。
十字模
样品A的核心和样品A和B上进行十字模试验。见表10。十字模试验使用标准的十字模工具在25kN的夹紧力、20mm/min的冲压速度、40-60mm的冲压深度下进行。起始坯料的尺寸为250mm宽、250mm长，起始厚度为1.02mm。使用具有1.5g/m2涂层重量的热熔胶的静电喷涂棒润滑所述片材，以消除在十字模试验期间的潜在的摩擦效应。
如图20所示，样品A和B在十字模冲压试验中比样品A比较核心表现更好。具体地说，样品A的深度为58mm，样品B的深度为55mm，而样品A比较核心的深度仅为45mm。
腐蚀和粘结
对于汽车面板，由铸锭形成的合金需要耐汽车腐蚀性试验，如铜盐加速醋酸盐雾(CASS)试验和丝状试验。CASS试验将样品暴露于腐蚀性强的环境中进行耐腐蚀性分析。采用丝状试验分析涂层合金样品的腐蚀情况。另一个重要标准可以是示例性包覆层表面的粘结性能。
样品B的核心和样品B的核心包覆的进行比较分析。图21显示了分析不同合金的粘结性能的结果。使用中性盐雾(NSS 35℃)试验来评估所述合金的粘结性能。根据本领域普通技术人员已知的规范进行NSS 35℃试验，并且此NSS 35℃试验符合以下条件：用于NSS35℃试验的粘结剂是BETAMATETMBM1630(陶氏汽车系统)。在NSS 35℃试验之前，粘结的样品进行Zn-磷酸盐化和E-涂覆。根据DIN EN 1465试验标准测量强度损失。即使在暴露于DINEN ISO 9227标准中规定的腐蚀环境3000小时之后，样品B以及样品B的核心显示出良好的粘结结果。两种合金都没有观察到20％的最大允许强度损失。
图22A和22B显示在CASS试验之后，样品B、样品B的核心和比较合金AA6014的表面分析的结果。根据DIN EN ISO 9227标准，进行所述CASS试验。在暴露于腐蚀条件之前，根据本领域普通技术人员已知的规范，将样品进行Zn-磷酸盐化和E-涂覆，然后根据DIN EN ISO17872用划痕进行制备。图22A显示了在腐蚀划痕上的涂层中测得的平均气泡在1毫米以下。图22B显示沿划痕的涂层中的气泡的覆盖率。图22B显示了合金样品B和样品B的核心均显示出比比较合金AA6014更好的耐起泡性。
图23A和23B显示在丝状试验之后，样品B、样品B的核心和比较合金AA6014的表面分析的结果。样品进行Zn-磷酸盐化和E-涂覆。根据DIN EN ISO 9227在丝状腐蚀条件下测试样品。根据DIN EN ISO4628-10，丝状物尺寸进行了测量。样品B和样品B的核心均表现出与比较合金AA6014相同的或更好的性能。
在CASS和丝状腐蚀试验中，与比较合金AA6014相比，本发明所述的示例性合金表现出优异的耐腐蚀性。
概述
需要高成形的部件，例如机动车部件(例如，车身侧面)，需要最大的伸长率、优异的弯曲性能、细的粒度，并且必须是高度可回收的。如上所述且如下表14所概述，所述多层包装样品A和B能够实现每一个要求。含有由AA1050、AA8079或AA5005合金制备的包覆层的所述比较多层片材在一个或多个所需方面中表现差。
表14
实施例3
用于如本发明所述的包覆层的合金如以上实施例1所述进行制备。所述制备的合金的元素组成范围显示在表15中。比较合金5是主要含有铝、硅和铁的合金。比较合金6是主要含有铝、硅、铁和锰的合金。合金14、15、16、17、18、19、20、21、22、23和24是原型合金。
表15
合金 Si Fe Mn Cr Ti Zr V Co Ni
比较合金5 0.03 0.85 - - - - - - -
比较合金6 0.10 1.04 0.19 - - - - - -
合金14 0.08 0.43 - - - - - - -
合金15 0.08 0.44 0.14 - - - - - -
合金16 0.08 0.44 0.14 0.10 - - - - -
合金17 0.08 0.44 0.14 - - 0.15 - - -
合金18 0.08 0.19 0.14 - - - - 0.23 -
合金19 0.08 0.44 0.14 - - - - - 0.23
合金20 0.08 0.45 0.14 - - - - 0.24 -
合金21 0.08 0.47 0.14 - - - - 0.14 0.15
合金22 0.08 0.47 0.15 - 0.05 - 0.14 - -
合金23 0.08 0.48 0.14 - 0.13 - 0.06 - -
合金24 0.08 0.49 0.20 - 0.11 - 0.14 - -
全部用wt.％表示。多达0.15wt.％的杂质。其余的是Al。
强度和伸长率
在T4回火下，表15中列出的合金的强度和伸长性能进行了测量。见图15和16。根据DIN EN ISO 6892-1:2009的方法，在与轧制方向成0°(纵向)、45°和90°(横向)处，测量屈服强度和拉伸强度。根据DIN EN ISO 6892-1:2009的方法，在与轧制方向成0°(纵向)、45°和90°(横向)处，测量伸长率。
如图15所示，含有0.2-0.45wt.％含量范围的Fe的合金14-24显示出与含有较高Fe含量的合金(即比较合金5和6)相似的屈服强度(Rp0.2)和拉伸强度(Rm)。如图16所示，合金14-24在所有测量的方向上显示出较高的均匀伸长率(Ag)和断裂伸长率(A80)的百分比。另外，含有0.45wt.％或0.48wt.％Fe结合Mn、Ti和V(即合金22、23和24)在所有三个方向上，特别是在与轧制方向成0°处，具有高的断裂伸长率(A80)。图17描述了在与轧制方向成0°、45°和90°处，比较合金5、比较合金6和合金14-24的断裂伸长率和均匀伸长百分比之间的差异。还测量了在T62回火下，所述合金在横向上的伸长性能。通过在205℃加热合金30分钟，进行T62回火。如图17所示，所述含Ti和V的合金(即合金22、23和24)在横向上具有高的A80值。
晶粒尺寸
光学显微镜使用扫描电子显微镜(SEM-EBSD)中电子背散射衍射技术来分析所述比较合金和示例性合金的晶粒尺寸。如图18所示，仅含铁和铝或者仅含铁、锰和铝的合金14和15仅表现相对较大的晶粒尺寸。然而，合金16和19-24都显示出25μm和更小的晶粒尺寸值。合金17和18显示出在25μm和30μm之间的晶粒尺寸。在图19A和19B中显示了并比较了合金14和合金16的SEM图像。
概述
在一些情况下，在与轧制方向上成0°(表示为“L”)、45°和90°(表示为“T”)处有最小的平均晶粒尺寸和最高伸长率(A80)的合金中观察到最佳的成形性，并且Fe、Mn、Cr、Ti、Co、Ni和V的组合组成为0.60-0.90wt.％(例如，0.60wt.％≤[Fe+Mn+Cr+Ti+Co+Ni+V]≤0.90wt.％)。
实施例4
用于如本发明所述的包覆层的合金如以上实施例1所述进行制备。所述制备的合金的元素组成范围显示在表16中。合金25、26、27、28、29、30、31、32、33、34和35是示例性合金。为了增加来自核心合金2xxx、5xxx、6xxx和7xxx合金废料的熔铸合金的可回收含量，在包覆层上添加的Si、Cu、Mg和Zn进行了测试。
表16
合金 Si Fe Cu Mn Mg Zn Hf Ta Ti
合金25 0.04 0.51 0.06 0.14 - - - - 0.08
合金26 0.04 0.41 0.19 0.14 - - - - 0.12
合金27 0.03 0.37 0.4 0.14 - - - - 0.11
合金28 0.11 0.32 0.2 0.14 - 0.2 - - 0.15
合金29 0.09 0.48 - 0.14 - 0.2 - - 0.11
合金30 0.05 0.51 - 0.14 - 0.41 - - 0.07
合金31 0.05 0.29 - 0.15 0.2 - - - 0.05
合金32 0.05 0.33 - 0.15 0.35 - - - 0.08
合金33 0.11 0.37 - 0.15 0.21 - - - 0.11
合金34 0.08 0.41 - 0.14 - - - 0.07 0.12
合金35 0.08 0.44 - 0.13 - - 0.19 - 0.11
全部用wt.％表示。多达0.15wt.％的杂质。其余的是Al。
晶粒尺寸
如图24所示，增加包覆合金中的Si、Cu、Mg和Zn的含量会影响晶粒尺寸。对于示例性合金25-33，在合金28(图25A)观察到最小平均晶粒尺寸并且在合金32观察到最大平均晶粒尺寸(图25B)。合金34和35分别显示了添加Ta和Hf的效果。所有示例性的合金25-35显示出小于30微米的晶粒尺寸。
强度
图26A和26B显示屈服点伸长率试验(Rp02，图26A)和极限拉伸试验(Rm，图26B)的结果的直方图。根据标准DIN EN ISO 6892-1:2009，在与轧制方向成90°(横向)处进行试验。当比较合金25与合金27时，0.05wt.％-0.41wt.％Cu的增加显示出增加的Rp02/Rm比例。
概述
在一些情况下，增加示例性合金25-33中的Si、Mg、Cu和Zn的含量并不减小晶粒尺寸。然而，如合金34和35所示，添加Ta(合金34)和Hf(合金35)可以稍微增加合金的晶粒尺寸，但是平均晶粒尺寸保持小于30微米。
本文所引用的所有专利、出版物和摘要均以引用的方式整体并入本发明。已经描述了本发明的各种实施例以实现本发明的各种目的。应该认识到，这些实施例仅仅是对本发明原理的说明。本领域一般技术人员应该理解，在不脱离如所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行各种修改。

Claims (23)

1.一种铝合金，包含约0.2-0.6wt.％Fe、0.06-0.25wt.％Mn、多达0.5wt.％Si、多达0.5wt.％Cu、多达1.5wt.％Mg、多达0.4wt.％Zn、选自由Ni、Ti、Co、Nb、Cr、V、Zr、Hf和Ta组成的组中的一种或多种另外的元素以及多达0.15wt.％的杂质，其余为Al。
2.根据权利要求1所述的铝合金，包含约0.25-0.55wt.％Fe、0.08-0.20wt.％Mn、多达0.25wt.％Si、多达0.25wt.％Cu、多达0.25wt.％Mg、多达0.20wt.％Zn、选自由Ni、Ti、Co、Nb、Cr、V、Zr、Hf和Ta组成的组中的一种或多种另外的元素以及多达0.15wt.％的杂质，其余为Al。
3.根据权利要求1所述的铝合金，包含约0.25-0.55wt.％Fe、0.08-0.20wt.％Mn、多达0.12wt.％Si、多达0.05wt.％Cu、0.3-1.2wt.％Mg、多达0.05wt.％Zn、选自由Ni、Ti、Co、Nb、Cr、V、Zr、Hf和Ta组成的组中的一种或多种另外的元素以及多达0.15wt.％的杂质，其余为Al。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的铝合金，其中所述一种或多种另外的元素包含含量约为0.01-0.15wt.％的Ti。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的铝合金，其中所述一种或多种另外的元素包含含量约为0.01-0.2wt.％的V。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的铝合金，其中所述一种或多种另外的元素包含含量约为0.01-0.60wt.％的Ni。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的铝合金，其中所述一种或多种另外的元素包含含量约为0.01-0.60wt.％的Co。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的铝合金，其中所述一种或多种另外的元素包含含量约为0.01-0.3wt.％的Nb。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的铝合金，其中所述一种或多种另外的元素包含含量约为0.01-0.2wt.％的Cr。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的铝合金，其中所述一种或多种另外的元素包含含量约为0.01-0.25wt.％的Zr。
11.根据权利要求1-3中任一项所述的铝合金，其中所述一种或多种另外的元素包含含量约为0.01-0.30wt.％的Hf。
12.根据权利要求1-3中任一项所述的铝合金，其中所述一种或多种另外的元素包含含量约为0.01-0.20wt.％的Ta。
13.根据权利要求1所述的铝合金，包含约0.2-0.5wt.％Fe、多达0.25wt.％Si、多达0.25wt.％Cu、0.1-0.2wt.％Mn、多达0.1wt.％Mg、多达0.15wt.％Cr、多达0.20wt.％Zn、多达0.6wt.％Ni、多达0.12wt.％Ti、多达0.6wt.％Co、多达0.2wt.％Nb、多达0.18wt.％V、多达0.25wt.％Zr、多达0.30wt.％Hf、多达0.15wt.％Ta以及多达0.15wt.％的杂质，其余为Al。
14.根据权利要求1所述的铝合金，其中所述合金中存在的Fe、Mn、Cr、Ti、Co、Ni和V的组合含量范围为约0.60wt.％-0.90wt.％。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的铝合金，其中所述合金形成具有约10微米至30微米的晶粒尺寸的片材。
16.根据权利要求1-14中任一项所述的铝合金，其中所述合金形成具有约15微米至25微米的晶粒尺寸的片材。
17.一种多层金属片材，包含核心层和第一包覆层，所述第一包覆层包含权利要求1-16中任一项的铝合金，其中所述核心层包含第一面和第二面，且所述第一包覆层位于所述第一面或所述第二面上。
18.一种多层金属片材，包含核心层和第一包覆层，所述第一包覆层包含权利要求1-16中任一项的铝合金，其中所述核心层包含第一面和第二面，且所述第一包覆层位于所述第一面或所述第二面上，且所述包覆层的组成包含Fe、Mn、Cr、Ti、Co、Ni和V，使得Fe、Mn、Cr、Ti、Co、Ni和V的总重量百分比(wt.％)在0.60wt.％与0.90wt.％之间。
19.根据权利要求17所述的多层金属片材，其中所述核心层包含AA6xxx合金、AA2xxx合金、AA5xxx合金或AA7xxx合金。
20.根据权利要求17-19中任一项所述的多层金属片材，还包含所述核心层上的第二包覆层，其中所述第二包覆层包含权利要求1-16中任一项的铝合金。
21.根据权利要求20所述的多层金属片材，其中所述核心层的所述第一面与所述第一包覆层相邻以形成第一界面，且所述核心层的所述第二面与所述第二包覆层相邻以形成第二界面。
22.一种由根据权利要求17-21中任一项所述的多层金属片材制备的产品，其中所述产品是机动车辆车身部件。
23.根据权利要求22所述的产品，其中所述机动车辆车身部件是车身侧板。
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