CN116583613A - 含钙的铸造铝合金及相关工艺 - Google Patents

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Abstract

描述了用于连续铸造铝合金的工艺，其中所述合金包含Mg或被改性以包含Mg。所述工艺涉及在铸造前向熔融铝合金中添加Ca，以减少铸造铝合金中的表面缺陷和渗出物。

Description

含钙的铸造铝合金及相关工艺
优先权
本申请要求2021年1月26日提交的美国临时申请号63/199,806的优先权，所述临时申请的全部内容和公开内容并入本文。
技术领域
本公开涉及冶金、铝合金、铝加工和相关领域。特别地，本公开提供了包含钙的铸造铝合金组合物，和用于形成铸造铝合金和铝合金制品的工艺。
背景技术
铝(Al)合金在诸如汽车、运输、工业或电子相关应用的多种应用中越来越多地替代钢和其他金属。在一些应用中，此类合金可能需要表现出高强度、高可成型性、耐腐蚀性和/或低重量。然而，生产具有上述特性的合金是一项挑战，因为在经由已建立的方法生产时，常规方法和组合物可能无法达到不同应用所需的必要要求、规格和/或性能。例如，具有包括铜(Cu)、镁(Mg)和锌(Zn)的高溶质含量的铝合金，在铸造时会表现出开裂以及其他表面缺陷。
用于解决此类表面缺陷的一种已知方法是对铸锭的表面进行剥皮，这涉及机加工除去铸锭的表面层。解决表面缺陷的另一种已知方法是在合金中加入铍。尽管铍在控制铸铝铸锭的表面缺陷方面很有效，但它不再被允许用于食品或饮料包装，并且是工厂工人的健康隐患。
发明内容
本公开涵盖的实施方案由权利要求而非本发明内容限定。本发明内容是本发明的各方面的高级概述，并且介绍了在下面的具体实施方式部分中进一步描述的一些概念。本发明内容并非意图鉴定所要求保护的主题的关键特征或本质特征，也并非意图用于单独确定所要求保护的主题的范围。应当参考整个说明书的适当部分、任何或所有附图以及每项权利要求来理解主题。
本文提供了表现出高强度和高可成型性并且在铸造期间和/或铸造之后不表现出开裂并具有减少的表面缺陷的铝合金，以及制造和加工所述合金的方法。举例来说，所述合金可用在汽车、运输、航空航天、工业和电子应用中。
在一些实例中，生产铝合金产品的工艺包括连续铸造铝合金以形成板坯，其中铝合金包含按重量计至少2.0％的Mg，并且在熔融形式下，合金包含30ppm至500ppm的钙(Ca)。在一些情况下，铸造板坯在铸造期间和/或铸造之后不表现出开裂。在一些情况下，与没有钙添加的板坯相比，所述板坯具有减少的表面缺陷。
本文还提供了根据本文所述的方法制备的铝合金制品。铝合金产品可以是铝合金片材、铝合金板材或铝合金沙特板(shate)，各自具有改进的表面。可通过显微镜目视观察表面，以观察渗出物的大小和量，以及表面的光泽。根据本文的方法制备的铝合金制品比没有钙添加的情况下制备的铝合金制品具有更均匀的表面和更低的开孔率。此外，金属间化合物颗粒小且分布均匀。取决于铝合金，诸如对于7xxx合金，当处于T6回火时，铝合金产品可具有至少560MPa的长横向拉延屈服强度。任选地，当处于T6回火时，诸如在除5xxx合金之外的合金中，铝合金产品可具有大约80°至大约120°的弯曲角。任选地，当处于T4回火并且在烤漆处理之后，铝合金产品可具有大约500MPa至大约650MPa的屈服强度。铝合金产品可任选地是汽车车身部件、机动车辆部件、运输车身部件、航空航天车身部件或电子设备壳体。
本发明的其他目的和优点将根据以下的本发明实施方案的详述变得明显。
附图说明
图1是示出根据本文所述实例的铝合金表面的数字图像。
图2是示出根据本文所述实例的铝合金表面的数字图像。
图3是示出根据本文所述实例的铝合金表面的数字图像。
图4是示出根据本文所述实例的铝合金表面的显微照片图像。
图5是示出根据本文所述实例的铝合金表面的数字图像。
图6是示出根据本文所述实例的铝合金表面的数字图像。
图7是示出根据本文所述实例的铝合金表面的数字图像。
图8是示出根据本文所述实例的铝合金表面的数字图像。
图9是示出根据本文所述实例的铝合金表面的数字图像。
图10是示出根据本文所述实例的铝合金表面的显微照片图像。
图11是示出根据本文所述实例的铝合金表面的显微照片图像。
图12是示出根据本文所述实例的铝合金横截面的复合显微照片图像。
图13是示出根据本文所述实例的铝合金表面的显微照片图像。
图14是示出根据本文所述实例的铝合金表面的显微照片图像。
图15是示出根据本文所述实例的铝合金横截面的复合显微照片图像。
图16是示出根据本文所述实例的铝合金表面的显微照片图像。
图17是示出根据本文所述实例的铝合金表面的显微照片图像。
图18是示出根据本文所述实例的铝合金横截面的复合显微照片图像。
图19是根据本文所述实例的铝合金的提取颗粒的XRD。
具体实施方式
本文描述了包含镁的铝合金，其中当铝合金处于熔融形式时，在连续铸造之前将钙添加到合金中。在一些情况下，包含镁的铝合金由于其镁含量可能难以使用常规铸造工艺铸造。所公开的工艺可允许铸造本文所述的含镁铝合金的薄规格(例如，厚度为大约5mm至大约50mm的铝合金体)，其在铸造期间和/或铸造之后没有开裂，如通过目视检查确定(例如，根据本文所述方法制备的板坯比直接冷铸铸锭每平方米的裂纹更少)。此外，所述合金比通过没有钙添加的工艺形成的合金具有更少的表面缺陷。在一些实例中，可根据如本文所述的工艺连续铸造铝合金。
定义和描述
如本文所用，术语“发明”、“所述发明”、“此发明”和“本发明”意在泛指本专利申请和下附权利要求的所有主题。含有这些术语的陈述应被理解为不限制本文所述的主题或不限制下附专利权利要求的含义或范围。
如本文所用，“金属”的含义包括纯金属、合金和金属固溶体，除非上下文另有明确规定。
在本说明书中，提到了用铝行业牌号诸如“系列”或“5xxx”标识的合金。为了理解在命名和标识铝及其合金中最常使用的数字牌号系统，参见“锻铝和锻铝合金的国际合金牌号和化学成分限制”或“铸件和铸锭形式的铝合金的铝业协会合金标号和化学成分限制登记记录”，两者都由铝业协会出版。
如本文所用，除非上下文另外明确地指出，否则“一个/种(a/an)”或“所述(the)”的含义包括单数和复数的指代物。
如本文所用，板通常具有大于大约15mm的厚度。例如，板可以是指具有大于大约15mm、大于大约20mm、大于大约25mm、大于大约30mm、大于大约35mm、大于大约40mm、大于大约45mm、大于大约50mm或大于大约100mm的厚度的铝产品。
如本文所用，沙特板(也称片材板)通常具有大约4mm至大约15mm的厚度。例如，沙特板可具有大约4mm、大约5mm、大约6mm、大约7mm、大约8mm、大约9mm、大约10mm、大约11mm、大约12mm、大约13mm、大约14mm或大约15mm的厚度。
如本文所用，片材通常是指具有小于大约4mm(例如，小于3mm、小于2mm、小于1mm、小于0.5mm、小于0.3mm或小于0.1mm)的厚度的铝产品。例如，片材可具有大约0.1mm、大约0.2mm、大约0.3mm、大约0.4mm、大约0.5mm、大约0.6mm、大约0.7mm、大约0.8mm、大约0.9mm、大约1mm、大约1.1mm、大约1.2mm、大约1.3mm、大约1.4mm、大约1.5mm、大约1.6mm、大约1.7mm、大约1.8mm、大约1.9mm、大约2mm、大约2.1mm、大约2.2mm、大约2.3mm、大约2.4mm、大约2.5mm、大约2.6mm、大约2.7mm、大约2.8mm、大约2.9mm、大约3mm、大约3.1mm、大约3.2mm、大约3.3mm、大约3.4mm、大约3.5mm、大约3.6mm、大约3.7mm、大约3.8mm或大约3.9mm的厚度。
如本文所用，可成型性是指材料在不发生断裂、撕裂、颈缩、凸耳或造形误差诸如起皱、回弹或磨损的情况下变形为所需形状的能力。在一些情况下，可根据变形模式对可成型性进行分类。变形模式的实例包括拉延、拉伸、弯曲和拉伸翻边。
本申请中可能提及了合金回火或状态。要了解最常用的合金回火描述，参见“American National Standards(ANSI)H35 on Alloy and Temper DesignationSystems”。F状态或回火是指制造时的铝合金。O状态或回火是指退火后的铝合金。Hxx状态或回火，在本文中也称为H回火，是指在冷轧后经过或不经过热处理(例如，退火)的不可热处理的铝合金。合适的H回火包括HX1、HX2、HX3、HX4、HX5、HX6、HX7、HX8或HX9回火。T1状态或回火是指从热作工冷却并经受自然时效(例如，在室温下)的铝合金。T2状态或回火是指从热作工冷却、经受冷作工和自然时效的铝合金。T3状态或回火是指经固溶热处理、冷作工和自然时效的铝合金。T4状态或回火是指经固溶热处理和自然时效的铝合金。T5状态或回火是指从热作工冷却并经受人工时效(在高温下)的铝合金。T6状态或回火是指经固溶热处理和人工时效的铝合金。T7状态或回火是指经固溶热处理和人工时效的铝合金。T8状态或回火是指经固溶热处理、冷作工和人工时效的铝合金。T9状态或回火是指经固溶热处理、人工时效和冷作工的铝合金。W状态或回火是指经固溶热处理后的铝合金。
如本文所用，“成形回火”是指其中铝合金可比高强度回火更大程度变形的回火。例如，6xxx系列铝合金在T4回火下比在T6回火下可更大程度变形；因此，在此实例中，T4回火可称为成形回火。
如本文所用，“高强度回火”是指其中将铝合金人工时效至峰值时效强度的回火。例如，可对6xxx系列铝合金进行固溶热处理并人工时效至T6回火以获得峰值时效强度。此外，示例性高强度回火可包括T6、T7、T8或T9回火。
如本文所用，“室温”的含义可包括大约15℃至大约30℃，例如大约15℃、大约16℃、大约17℃、大约18℃、大约19℃、大约20℃、大约21℃、大约22℃、大约23℃、大约24℃、大约25℃、大约26℃、大约27℃、大约28℃、大约29℃或大约30℃的温度。
本文公开的所有范围应被理解为涵盖两个端点以及其中包括的任何和所有子范围。例如，指定范围“1至10”应被视为包括最小值1与最大值10之间(并且包括端点)的任何和所有子范围；即，所有子范围均以最小值1或更大值开始(例如，1至6.1)并且以最大值10或更小值结束(例如，5.5至10)。所有被“大约”修饰的值也包括精确值。
铝合金及制品
铝合金的特性部分地由铝合金的成分决定。在某些方面，合金成分可影响或甚至决定合金是否将具有足以满足所需成形应用的特性。
本文所述的铝合金制品可由任何合适的铝合金制成，只要合金含有Mg或被改性以含有Mg，包括5xxx系列铝合金或7xxx系列铝合金。
合适的5xxx系列铝合金包括例如AA5017、AA5018、AA5018A、AA5018B、AA5019、AA5019A、AA5119、AA5119A、AA5021、AA5022、AA5023、AA5024、AA5026、AA5027、AA5028、AA5041、AA5052、AA5049、AA5149、AA5249、AA5349、AA5449、AA5449A、AA5051、AA5051A、AA5151、AA5251、AA5251A、AA5351、AA5451、AA5052、AA5252、AA5352、AA5154、AA5154A、AA5154B、AA5154C、AA5254、AA5354、AA5454、AA5554、AA5454、AA5454A、AA5754、AA5854、AA5954、AA5056、AA5356、AA5356A、AA5456、AA5456A、AA5456B、AA5556、AA5556A、AA5556B、AA5556C、AA5058、AA5059、AA5070、AA5180、AA5180A、AA5082、AA5182、AA5083、AA5183、AA5183A、AA5283、AA5283A、AA5283B、AA5383、AA5483、AA5086、AA6186、AA6087、AA5187和AA5088。
合适的7xxx系列铝合金包括例如AA7004、AA7204、AA7009、AA7010、AA7012、AA7014、AA7015、AA7017、AA7019、AA7019A、AA7022、AA7122、AA7023、AA7028、AA7029、AA7129、AA7229、AA7032、AA7033、AA7034、AA7035、AA7035A、AA7036、AA7136、AA7037、AA7039、AA7040、AA7140、AA7041、AA7042、AA7049、AA7049A、AA7349、AA7449、AA7050、AA7050A、AA7150、AA7055、AA7155、AA7255、AA7056、AA7060、AA7160、AA7064、AA7068、AA7168、AA7075、AA7175、AA7475、AA7076、AA7178、AA7278、AA7278A、AA7081、AA7181、AA7090、AA7093、AA7095、AA7097、AA7099和AA7199。
除了包含按重量计大约2％或更多量的Mg的上述合金之外，可使用任何合金，只要将Mg添加到合金中，例如通过在合金处于熔融形式时将Mg添加到合金中。
在一些情况下，铝合金包括不可热处理合金。例如，合金可包括除上述那些之外的1xxx系列铝合金、3xxx系列铝合金、4xxx系列铝合金或5xxx系列铝合金。1xxx、3xxx、4xxx或5xxx系列铝合金可被改性以包括如上所述量的Mg。
合适的1xxx系列铝合金包括例如AA1050、AA1060、AA1070、AA1100、AA1100A、AA1200、AA1200A、AA1300、AA1110、AA1120、AA1230、AA1230A、AA1235、AA1435、AA1145、AA1345、AA1445、AA1150、AA1350、AA1350A、AA1450、AA1370、AA1275、AA1185、AA1285、AA1385、AA1188、AA1190、AA1290、AA1193、AA1198和AA1199。
合适的3xxx系列铝合金包括例如AA3002、AA3102、AA3003、AA3103、AA3103A、AA3103B、AA3203、AA3403、AA3004、AA3004A、AA3104、AA3204、AA3304、AA3005、AA3005A、AA3105、AA3105A、AA3105B、AA3007、AA3107、AA3207、AA3207A、AA3307、AA3009、AA3010、AA3110、AA3011、AA3012、AA3012A、AA3013、AA3014、AA3015、AA3016、AA3017、AA3019、AA3020、AA3021、AA3025、AA3026、AA3030、AA3130和AA3065。
合适的4xxx系列铝合金包括例如AA4004、AA4104、AA4006、AA4007、AA4008、AA4009、AA4010、AA4013、AA4014、AA4015、AA4015A、AA4115、AA4016、AA4017、AA4018、AA4019、AA4020、AA4021、AA4026、AA4032、AA4043、AA4043A、AA4143、AA4343、AA4643、AA4943、AA4044、AA4045、AA4145、AA4145A、AA4046、AA4047、AA4047A和AA4147。
在一些情况下，铝合金包括可热处理合金。例如，合金可包括除上述那些之外的6xxx系列铝合金或7xxx系列铝合金。6xxx或7xxx系列铝合金可被改性以包括如上所述量的Mg。
合适的6xxx系列铝合金包括例如AA6101、AA6101A、AA6101B、AA6201、AA6201A、AA6401、AA6501、AA6002、AA6003、AA6103、AA6005、AA6005A、AA6005B、AA6005C、AA6105、AA6205、AA6305、AA6006、AA6106、AA6206、AA6306、AA6008、AA6009、AA6010、AA6110、AA6110A、AA6011、AA6111、AA6012、AA6012A、AA6013、AA6113、AA6014、AA6015、AA6016、AA6016A、AA6116、AA6018、AA6019、AA6020、AA6021、AA6022、AA6023、AA6024、AA6025、AA6026、AA6027、AA6028、AA6031、AA6032、AA6033、AA6040、AA6041、AA6042、AA6043、AA6151、AA6351、AA6351A、AA6451、AA6951、AA6053、AA6055、AA6056、AA6156、AA6060、AA6160、AA6260、AA6360、AA6460、AA6460B、AA6560、AA6660、AA6061、AA6061A、AA6261、AA6361、AA6162、AA6262、AA6262A、AA6063、AA6063A、AA6463、AA6463A、AA6763、A6963、AA6064、AA6064A、AA6065、AA6066、AA6068、AA6069、AA6070、AA6081、AA6181、AA6181A、AA6082、AA6082A、AA6182、AA6091和AA6092。
在一些情况下，合金的特性可至少部分地由于合金的元素成分而实现。在一些实施方案中，铝合金可以是可热处理的、可时效硬化的合金。任选地，铝合金可以是分类为5xxx系列铝合金(例如，其中Mg是主要合金元素)或7xxx系列铝合金(例如，其中锌是主要合金元素)的铝合金。在一些情况下，铝合金可以是经改性的1xxx系列、2xxx系列、3xxx系列、4xxx系列、5xxx系列、6xxx系列或7xxx系列铝合金。在一些特定方面，铝合金是包含按重量计至少2％的Mg的5xxx系列铝合金或7xxx系列铝合金。如本文所用，与一系列铝合金相关的术语“改性”是指通常分类在特定系列中的合金成分，但一种或多种元素(类型或量)的改性导致不同的主要合金元素，例如镁。
在一些实施方案中，铝合金的成分可影响其对连续铸造工艺的反应。例如，连续铸造期间或连续铸造之后的强度可受合金中存在的Mg量的影响。
通过本文所述的钙添加工艺形成的铝合金制品令人惊讶地和出乎意料地具有比没有此类钙添加的情况下形成的制品更少的渗出物、更小的渗出物或两者。此外，合金具有更均匀的表面和更低的与渗出物相关的开孔率。金属间化合物颗粒也小且分散均匀。在一些方面，当与除了Ca添加之外的相同工艺形成的制品相比时，通过本文所述的工艺形成的制品使得渗出物数量减少至少10％，例如至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％或至少70％。类似地，在一些方面，当与除了Ca添加之外的相同工艺形成的制品相比时，通过本文所述的工艺形成的制品使得渗出物大小减少至少10％，例如至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％或至少70％。
示例性铝合金
在一些实施方案中，本文所述的铝合金制品可由1xxx系列、2xxx系列、3xxx系列、4xxx系列、5xxx系列、6xxx系列或7xxx系列铝合金制成。在某些方面，合金表现出高强度、高可成型性和耐腐蚀性。
在一些方面，基于合金的总重量，铝合金(改性时的)包含大约0.3％至大约10％、大约0.5％至大约10％、大约0.7％至10％、大约1.0％至大约10％，大约2.0％至大约10％(例如，2.25％至10％、2.5％至10％、2.5％至9％、2.5％至8％、2.5％至7.5％或2.5％至7％)的量的Mg。例如，合金可包含大约0.3％、大约0.4％、大约0.5％、大约0.6％、大约0.7％、大约0.8％、大约0.9％、大约1.0％、大约1.1％、大约1.2％、大约1.3％、大约1.4％、大约1.5％、大约1.6％、大约1.7％、大约1.8％、大约1.9％、大约2％、大约2.1％、大约2.2％、大约2.3％、大约2.4％、大约2.5％、大约2.6％、大约2.7％、大约2.8％、大约2.9％、大约3％、大约3.1％、大约3.2％、大约3.3％、大约3.4％、大约3.5％、大约3.6％、大约3.7％、大约3.8％、大约3.9％、大约4％、大约4.1％、大约4.2％、大约4.3％、大约4.4％、大约4.5％、大约4.6％、大约4.7％、大约4.8％、大约4.9％、大约5％、大约5.1％、大约5.2％、大约5.3％、大约5.4％、大约5.5％、大约5.6％、大约5.7％、大约5.8％、大约5.9％、大约6％、大约6.1％、大约6.2％、大约6.3％、大约6.4％、大约6.5％、大约6.6％、大约6.7％、大约6.8％、大约6.9％、大约7％、大约7.1％、大约7.2％、大约7.3％、大约7.4％、大约7.5％、大约7.6％、大约7.7％、大约7.8％、大约7.9％、大约8％、大约8.1％、大约8.2％、大约8.3％、大约8.4％、大约8.5％、大约8.6％、大约8.7％、大约8.8％、大约8.9％、大约9％、大约9.1％、大约9.2％、大约9.3％、大约9.4％、大约9.5％、大约9.6％、大约9.7％、大约9.8％、大约9.9％或大约10％的Mg。全部以重量％表达。
在一些方面，基于合金的总重量，铝合金包含0％至大约2％(例如，0.01％至2％、0.05％至1.75％、0.1％至1.5％或0.25％至1％)的量的锰(Mn)。例如，合金可包含0％、大约0.05％、大约0.1％、大约0.15％、大约0.2％、大约0.25％、大约0.3％、大约0.35％、大约0.4％、大约0.45％、大约0.5％、大约0.55％、大约0.6％、大约0.65％、大约0.7％、大约0.75％、大约0.8％、大约0.85％、大约0.9％、大约0.95％、大约1％、大约1.05％、大约1.1％、大约1.15％、大约1.2％、大约1.25％、大约1.3％、大约1.35％、大约1.4％、大约1.45％、大约1.5％、大约1.55％、大约1.6％、大约1.65％、大约1.7％、大约1.75％、大约1.8％、大约1.85％、大约1.9％、大约1.95％或大约2％的Mn。在某些方面，合金中不存在Mn(即，0％)。全部以重量％表达。
在一些方面，基于合金的总重量，铝合金包含0％至大约2％(例如，0.01％至2％、0.05％至1.75％、0.1％至1.5％或0.15％至1％)的量的铬(Cr)。例如，合金可包含0％、大约0.05％、大约0.1％、大约0.15％、大约0.2％、大约0.25％、大约0.3％、大约0.35％、大约0.4％、大约0.45％、大约0.5％、大约0.55％、大约0.6％、大约0.65％、大约0.7％、大约0.75％、大约0.8％、大约0.85％、大约0.9％、大约0.95％、大约1％、大约1.05％、大约1.1％、大约1.15％、大约1.2％、大约1.25％、大约1.3％、大约1.35％、大约1.4％、大约1.45％、大约1.5％、大约1.55％、大约1.6％、大约1.65％、大约1.7％、大约1.75％、大约1.8％、大约1.85％、大约1.9％、大约1.95％或大约2％的Cr。在某些方面，合金中不存在Cr(即，0％)。全部以重量％表达。
在一些方面，基于合金的总重量，铝合金包含0％至大约2.5％(例如，0.01％至2.25％、0.02％至2％、0.03％至1.5％或0.04％至1％)的量的铜(Cu)。例如，合金可包含0％、大约0.01％、大约0.02％、大约0.03％、大约0.04％、大约0.05％、大约0.06％、大约0.07％、大约0.08％、大约0.09％、大约0.1％、大约0.15％、大约0.2％、大约0.25％、大约0.3％、大约0.35％、大约0.4％、大约0.45％、大约0.5％、大约0.55％、大约0.6％、大约0.65％、大约0.70％、大约0.75％、大约0.8％、大约0.85％、大约0.9％、大约0.95％、大约1％、大约1.05％、大约1.1％、大约1.15％、大约1.2％、大约1.25％、大约1.3％、大约1.35％、大约1.4％、大约1.45％、大约1.5％、大约1.55％、大约1.6％、大约1.65％、大约1.7％、大约1.75％、大约1.8％、大约1.85％、大约1.9％、大约1.95％、大约2％、大约2.05％、大约2.1、大约2.15％、大约2.2％、大约2.25％、大约2.3％、大约2.35％、大约2.4％、大约2.45％或大约2.5％的Cu。在某些方面，合金中不存在Cu(即，0％)。全部以重量％表达。
在一些方面，基于合金的总重量，铝合金包含0％至大约2％(例如，0.01％至2％、0.05％至1.75％、0.1％至1.5％或0.15％至1％)的量的硅(Si)。例如，合金可包含0％、大约0.05％、大约0.1％、大约0.15％、大约0.2％、大约0.25％、大约0.3％、大约0.35％、大约0.4％、大约0.45％、大约0.5％、大约0.55％、大约0.6％、大约0.65％、大约0.7％、大约0.75％、大约0.8％、大约0.85％、大约0.9％、大约0.95％、大约1％、大约1.05％、大约1.1％、大约1.15％、大约1.2％、大约1.25％、大约1.3％、大约1.35％、大约1.4％、大约1.45％、大约1.5％、大约1.55％、大约1.6％、大约1.65％、大约1.7％、大约1.75％、大约1.8％、大约1.85％、大约1.9％、大约1.95％或大约2％的Si。在某些方面，合金中不存在Si(即，0％)。全部以重量％表达。
在一些方面，基于合金的总重量，铝合金包含0％至大约2％(例如，0.01％至2％、0.05％至1.75％、0.1％至1.5％或0.15％至1％)的量的铁(Fe)。例如，合金可包含0％、大约0.05％、大约0.1％、大约0.15％、大约0.2％、大约0.25％、大约0.3％、大约0.35％、大约0.4％、大约0.45％、大约0.5％、大约0.55％、大约0.6％、大约0.65％、大约0.7％、大约0.75％、大约0.8％、大约0.85％、大约0.9％、大约0.95％、大约1％、大约1.05％、大约1.1％、大约1.15％、大约1.2％、大约1.25％、大约1.3％、大约1.35％、大约1.4％、大约1.45％、大约1.5％、大约1.55％、大约1.6％、大约1.65％、大约1.7％、大约1.75％、大约1.8％、大约1.85％、大约1.9％、大约1.95％或大约2％的Fe。在某些方面，合金中不存在Fe(即，0％)。全部以重量％表达。
在一些方面，基于合金的总重量，铝合金包含0％至大约10％(例如，0.01％至10％、0.05％至9％、0.1％至9％或0.15％至9％)的量的锌(Zn)。例如，合金可包含0％、大约0.01％、大约0.02％、大约0.03％、大约0.04％、大约0.05％、大约0.06％、大约0.07％、大约0.08％、大约0.09％、大约0.1％、大约0.15％、大约0.2％、大约0.25％、大约0.3％、大约0.35％、大约0.4％、大约0.45％、大约0.5％、大约0.55％、大约0.6％、大约0.65％、大约0.70％、大约0.75％、大约0.8％、大约0.85％、大约0.9％、大约0.95％、大约1％、大约1.1％、大约1.2％、大约1.3％、大约1.4％、大约1.5％、大约1.6％、大约1.7％、大约1.8％、大约1.9％、大约2％、大约2.1％、大约2.2％、大约2.3％、大约2.4％、大约2.5％、大约2.6％、大约2.7％、大约2.8％、大约2.9％、大约3％、大约3.1％、大约3.2％、大约3.3％、大约3.4％、大约3.5％、大约3.6％、大约3.7％、大约3.8％、大约3.9％、大约4％、大约4.1％、大约4.2％、大约4.3％、大约4.4％、大约4.5％、大约4.6％、大约4.7％、大约4.8％、大约4.9％、大约5％、大约5.1％、大约5.2％、大约5.3％、大约5.4％、大约5.5％、大约5.6％、大约5.7％、大约5.8％、大约5.9％、大约6％、大约6.1％、大约6.2％、大约6.3％、大约6.4％、大约6.5％、大约6.6％、大约6.7％、大约6.8％、大约6.9％、大约7％、大约7.1％、大约7.2％、大约7.3％、大约7.4％、大约7.5％、大约7.6％、大约7.7％、大约7.8％、大约7.9％、大约8％、大约8.1％、大约8.2％、大约8.3％、大约8.4％、大约8.5％、大约8.6％、大约8.7％、大约8.8％、大约8.9％、大约9％、大约9.1％、大约9.2％、大约9.3％、大约9.4％、大约9.5％、大约9.6％、大约9.7％、大约9.8％、大约9.9％或大约10％的Zn。在某些方面，合金中不存在Zn(即，0％)。全部以重量％表达。
在一些方面，基于合金的总重量，铝合金包含0％至大约0.5％(例如，0％至0.45％、0.01％至0.4％、0.01％至0.35％、0.01％至0.2％或0.02％至0.1％)的量的锆(Zr)。例如，合金可包含0％、大约0.001％、大约0.002％、大约0.003％、大约0.004％、大约0.005％、大约0.006％、大约0.007％、大约0.008％、大约0.009％、大约0.01％、大约0.02％、大约0.03％、大约0.04％、大约0.05％、大约0.06％、大约0.07％、大约0.08％、大约0.09％、大约0.1％、大约0.11％、大约0.12％、大约0.13％、大约0.14％、大约0.15％、大约0.16％、大约0.17％、大约0.18％、大约0.19％、大约0.20％、大约0.21％、大约0.22％、大约0.23％、大约0.24％、大约0.25％、大约0.26％、大约0.27％、大约0.28％、大约0.29％、大约0.30％、大约0.31％、大约0.32％、大约0.33％、大约0.34％、大约0.35％、大约0.36％、大约0.37％、大约0.38％、大约0.39％、大约0.40％、大约0.41％、大约0.42％、大约0.43％、大约0.44％、大约0.45％、大约0.46％、大约0.47％、大约0.48％、大约0.49％或大约0.50％的Zr。全部以重量％表达。
在一些方面，基于合金的总重量，铝合金包含至多大约0.5％(例如，0％至大约0.5％、大约0.01％至大约0.4％、大约0.01％至大约0.35％、大约0.01％至大约0.2％或大约0.02％至大约0.1％)的量的镍(Ni)。例如，合金可包含大约0.001％、大约0.002％、大约0.003％、大约0.004％、大约0.005％、大约0.006％、大约0.007％、大约0.008％、大约0.009％、大约0.01％、大约0.02％、大约0.03％、大约0.04％、大约0.05％、大约0.06％、大约0.07％、大约0.08％、大约0.09％、大约0.1％、大约0.11％、大约0.12％、大约0.13％、大约0.14％、大约0.15％、大约0.16％、大约0.17％、大约0.18％、大约0.19％、大约0.20％、大约0.21％、大约0.22％、大约0.23％、大约0.24％、大约0.25％、大约0.26％、大约0.27％、大约0.28％、大约0.29％、大约0.30％、大约0.31％、大约0.32％、大约0.33％、大约0.34％、大约0.35％、大约0.36％、大约0.37％、大约0.38％、大约0.39％、大约0.40％、大约0.41％、大约0.42％、大约0.43％、大约0.44％、大约0.45％、大约0.46％、大约0.47％、大约0.48％、大约0.49％或大约0.50％的Ni。全部以重量％表达。
在某些方面，基于合金的总重量，铝合金包含至多大约0.25％(例如，0％至大约0.25％、0％至大约0.2％、0％至大约0.05％、大约0.01％至大约0.15％或大约0.01％至大约0.1％)的量的锡(Sn)。例如，合金可包含大约0.001％、大约0.002％、大约0.003％、大约0.004％、大约0.005％、大约0.006％、大约0.007％、大约0.008％、大约0.009％、大约0.01％、大约0.02％、大约0.03％、大约0.04％、大约0.05％、大约0.06％、大约0.07％、大约0.08％、大约0.09％、大约0.1％、大约0.11％、大约0.12％、大约0.13％、大约0.14％、大约0.15％、大约0.16％、大约0.17％、大约0.18％、大约0.19％、大约0.20％、大约0.21％、大约0.22％、大约0.23％、大约0.24％或大约0.25％的Sn。全部以重量％表达。
在某些方面，基于合金的总重量，铝合金包含至多大约0.1％(例如，0.01％至0.1％)的量的钛(Ti)。例如，合金可包含大约0.001％、大约0.002％、大约0.003％、大约0.004％、大约0.005％、大约0.006％、大约0.007％、大约0.008％、大约0.009％、大约0.01％、大约0.011％、大约0.012％、大约0.013％、大约0.014％、大约0.015％、大约0.016％、大约0.017％、大约0.018％、大约0.019％、大约0.02％、大约0.021％、大约0.022％、大约0.023％、大约0.024％、大约0.025％、大约0.026％、大约0.027％、大约0.028％、大约0.029％、大约0.03％、大约0.031％、大约0.032％、大约0.033％、大约0.034％、大约0.035％、大约0.036％、大约0.037％、大约0.038％、大约0.039％、大约0.04％、大约0.05％、大约0.051％、大约0.052％、大约0.053％、大约0.054％、大约0.055％、大约0.056％、大约0.057％、大约0.058％、大约0.059％、大约0.06％、大约0.07％、大约0.08％、大约0.09％、大约0.099％或大约0.1％的Ti。全部以重量％表达。
任选地，铝合金成分还可包含其他微量元素，有时称为杂质，各自的量为大约0.05％或以下、大约0.04％或以下、大约0.03％或以下、大约0.02％或以下或大约0.01％或以下。这些杂质可包括但不限于V、Ga、Hf、Sr或其组合。因此，V、Ga、Hf或Sr可以大约0.05％或以下、大约0.04％或以下、大约0.03％或以下、大约0.02％或以下或大约0.01％或以下的量存在于合金中。在某些方面，所有杂质的总和不超过大约0.15％(例如，大约0.1％)。全部以重量％表达。在某些方面，合金的其余百分比是铝。
铝合金可基本上不含铍(Be)，例如，含有大约0.01％的Be或以下、大约0.009％、大约0.008％、大约0.007％、大约0.006％、大约0.005％、大约0.004％、大约0.003％、大约0.002％、大约0.001％、大约0.0009％、大约0.0008％、大约0.0007％、大约0.0006％、大约0.0005％、大约0.0004％、大约0.0003％、大约0.0002％、大约0.0001％或0％的Be。
如下所述，一旦铝合金处于熔融状态，就将钙(Ca)添加到熔融合金中。在熔融形式下，基于合金的总重量，铝合金包含至多大约500ppm(例如，30ppm至500ppm、40ppm至500ppm、50ppm至500ppm、50ppm至400ppm或50ppm至250ppm)的量的Ca。例如，合金可包含大约30ppm、大约35ppm、大约40ppm、大约45ppm、大约50ppm、大约55ppm、大约60ppm、大约65ppm、大约70ppm、大约75ppm、大约80ppm、大约85ppm、大约90ppm、大约95ppm、大约100ppm、大约105ppm、大约110ppm、大约115ppm、大约120ppm、大约125ppm、大约130ppm、大约135ppm、大约140ppm、大约145ppm、大约150ppm、大约155ppm、大约160ppm、大约165ppm、大约170ppm、大约175ppm、大约180ppm、大约185ppm、大约190ppm、大约195ppm、大约200ppm、大约205ppm、大约210ppm、大约215ppm、大约220ppm、大约225ppm、大约230ppm、大约235ppm、大约240ppm、大约245ppm、大约250ppm、大约255ppm、大约260ppm、大约265ppm、大约270ppm、大约275ppm、大约280ppm、大约285ppm、大约290ppm、大约295ppm、大约300ppm、大约305ppm、大约310ppm、大约315ppm、大约320ppm、大约325ppm、大约330ppm、大约335ppm、大约340ppm、大约345ppm、大约350ppm、大约355ppm、大约360ppm、大约365ppm、大约370ppm、大约375ppm、大约380ppm、大约385ppm、大约390ppm、大约395ppm、大约400ppm、大约405ppm、大约410ppm、大约415ppm、大约420ppm、大约425ppm、大约430ppm、大约435ppm、大约440ppm、大约445ppm、大约450ppm、大约455ppm、大约460ppm、大约465ppm、大约470ppm、大约475ppm、大约480ppm、大约485ppm、大约490ppm、大约495ppm或大约500ppm的Ca。全部以按重量计的ppm表达。
制备方法
本文还描述了生产铝制品的方法。可铸造铝合金，然后可进行进一步的加工步骤。在一些实例中，加工步骤包括任选的淬火步骤、预热步骤和/或均匀化步骤、热轧步骤、固溶步骤、人工时效步骤、任选的涂覆步骤和任选的烤漆步骤。
在一些实例中，方法包括铸造板坯；热轧板坯以生产片材、沙特板或板材形式的热轧铝合金；固溶铝片材、沙特板或板材；以及时效处理铝片材、沙特板或板材。在一些实例中，板坯在离开连续铸造机时被热淬火。在一些另外的实例中，板坯在离开连续铸造机时被盘卷。在一些情况下，盘卷板坯在空气中冷却。在一些情况下，方法还包括预热盘卷板坯。在一些情况下，方法还包括涂覆时效处理的铝片材、沙特板或板材。在一些情况下，方法还包括对经涂覆的铝片材、沙特板或板材进行烤漆。下面进一步描述方法步骤。
铸造
可使用连续铸造(CC)工艺将本文所述的合金铸造成板坯。如上所述，将铝合金熔化并且当处于熔融形式时，将Ca添加到合金中。如果需要，Mg也可添加到熔融形式的合金中。在一些方面，Mg在铸造的5小时内添加以减少Mg的氧化。可在铸造之前在工艺的任何时间点将Ca添加到熔融合金中，包括在将熔融合金送入铸造装置时，即在槽中。
连续铸造装置可以是任何合适的连续铸造装置。连续铸造工艺可包括但不限于使用块式铸造机、双辊式铸造机或双带式铸造机。连续铸造可以高至大约35米/分钟(m/min)的速度进行。
所得铸造铝合金(板坯)可具有大约1mm至大约50mm(例如，大约10mm至大约45mm、大约15mm至大约40mm或大约20mm至大约35mm)的厚度，诸如大约10mm。例如，所得板坯可为1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm、21mm、22mm、23mm、24mm、25mm、26mm、27mm、28mm、29mm、30mm、31mm、32mm、33mm、34mm、35mm、36mm、37mm、38mm、39mm、40mm、41mm、42mm、43mm、44mm、45mm、46mm、47mm、48mm、49mm或50mm厚。
淬火
所得板坯可任选地在离开连续铸造机时进行热淬火。在一些实例中，淬火用水进行。任选地，水淬步骤可以高至大约200℃/s(例如，10℃/s至190℃/s、25℃/s至175℃/s、50℃/s至150℃/s、75℃/s至125℃/s或10℃/s至50℃/s)的速率进行。水温可以是大约20℃至大约75℃(例如，大约25℃、大约30℃、大约35℃、大约40℃、大约45℃、大约50℃、大约55℃、大约60℃、大约65℃、大约70℃或大约75℃)。任选地，所得板坯可在离开连续铸造机时盘卷。所得中间卷可在空气中冷却。空气冷却步骤可以大约1℃/s至大约300℃/天的速率进行。
在一些实例中，板坯在离开连续铸造机时的水淬使得铝合金板坯处于T4回火状态。在任选的水淬之后，T4回火的板坯可任选地盘卷成中间卷并储存多至24小时的时间段。与未添加上述量的Ca的连续铸造板坯相比，缺陷计数和渗出物的形成(例如，富铁材料的喷发)减少。在一些方面，铸造铝合金包括改进的表面，如通过制品中的渗出物数量、渗出物大小和/或“条纹”量化的。不受理论的束缚，认为通过将Ca添加到熔融合金中，在铸造期间形成氧化物表面层，这减少了表面缺陷和渗出物增长。可使用扫描电子显微镜通过将Al-O比率与已知氧化物厚度的标准进行比较来量化氧化物层厚度。通过透射电子显微镜直接测量也可以是可行的。不受理论的束缚，还认为Ca添加还可帮助板坯自我修复氧化物，诸如在热轧期间。
盘卷
任选地，板坯可在离开连续铸造机时盘卷成中间卷。在一些实例中，板坯在离开连续铸造机时被盘卷成中间卷，从而导致F回火。在一些另外的实例中，卷在空气中冷却。在又一些另外的实例中，空气冷却的卷被储存一段时间。在一些实例中，中间卷保持在大约100℃至大约350℃(例如，大约200℃或大约300℃)的温度。在一些另外的实例中，中间卷保持在冷库中以防止自然时效而导致F回火。
预热和/或均匀化
当储存时，中间卷可任选地在预热步骤中被再加热。在一些实例中，再加热步骤可包括预热中间卷用于热轧步骤。在一些另外的实例中，再加热步骤可包括以高至大约150℃/h(例如，大约10℃/h或大约50℃/h)的速率预热中间卷。中间卷可被加热至大约350℃至大约580℃的温度(例如，大约375℃至大约570℃、大约400℃至大约550℃、大约425℃至大约500℃或大约500℃至大约580℃)。中间卷可浸泡大约1分钟至大约120分钟，优选大约60分钟。
任选地，在卷的储存和/或预热之后的中间卷或在离开铸造机时的板坯可被均匀化。均匀化步骤可包括加热板坯或中间卷以获得大约或至少大约450℃(例如，至少460℃、至少470℃、至少480℃、至少490℃、至少500℃、至少510℃、至少520℃、至少530℃、至少540℃、至少550℃、至少560℃、至少570℃或至少580℃)的峰值金属温度(PMT)。例如，可将铸造铝合金产品加热至大约450℃至大约580℃、大约460℃至大约575℃、大约470℃至大约570℃、大约480℃至大约565℃，大约490℃至大约555℃或大约500℃至大约550℃。在一些情况下，达到PMT的加热速率可以是大约100℃/小时或更低、75℃/小时或更低、50℃/小时或更低、40℃/小时或更低、30℃/小时或更低、25℃/小时或更低、20℃/小时或更低或15℃/小时或更低。在其他情况下，达到PMT的加热速率可以是大约10℃/min至大约100℃/min(例如，大约10℃/min至大约90℃/min、大约10℃/min至大约70℃/min、大约10℃/min至大约60℃/min、大约20℃/min至大约90℃/min、大约30℃/min至大约80℃/min、大约40℃/min至大约70℃/min或大约50℃/min至大约60℃/min)。
然后使铸造铝合金产品浸泡(即，保持在指定的温度下)一段时间。在一些情况下，使铸造铝合金产品在如上所述的峰值金属温度下浸泡至少30分钟。根据一个非限制性实例，使铸造铝合金产品浸泡至多大约36小时(例如，大约30分钟至大约36小时，包括端值)。例如，铸造铝合金产品可在峰值金属温度下浸泡30分钟、1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、7小时、8小时、9小时、10小时、11小时、12小时、13小时、14小时、15小时、16小时、17小时、18小时、19小时、20小时、21小时、22小时、23小时、24小时、25小时、26小时、27小时、28小时、29小时、30小时、31小时、32小时、33小时、34小时、35小时、36小时或之间的任何值。
热轧和卷取
在预热和/或均匀化步骤之后，可进行热轧步骤。热轧步骤可包括热可逆轧机操作和/或热连轧机操作。热轧步骤可在大约250℃至大约550℃(例如，大约300℃至大约500℃或大约350℃至大约450℃)范围内的温度下进行。在某些情况下，铸造铝合金产品可热轧至大约4mm至大约15mm厚规格(例如，大约5mm至大约12mm厚规格)，其被称为沙特板。例如，铸造铝合金产品可热轧至大约4mm厚规格、大约5mm厚规格、大约6mm厚规格、大约7mm厚规格、大约8mm厚规格、大约9mm厚规格、大约10mm厚规格、大约11mm厚规格、大约12mm厚规格、大约13mm厚规格、大约14mm厚规格或大约15mm厚规格。在某些情况下，铸造铝合金产品可热轧至大于15mm厚的规格(即，板材)。在其他情况下，铸造铝合金产品可热轧至小于4mm的规格(即，片材)。
在热轧步骤结束时，任选地在单机架轧机或多机架轧机内，热轧产品可卷起成卷。盘卷温度可以是至少285℃并且可在大约285℃至大约450℃(例如，大约285℃至大约400℃、大约285℃至大约350℃、大约300℃至大约350℃或大约310℃至大约330℃)的范围内。
冷轧
可任选地对合金应用冷轧步骤以形成最终规格产品。例如，铸造铝合金产品可冷轧至小于大约4mm的厚度。在一些实例中，片材可具有小于4mm、小于3mm、小于2mm、小于1mm、小于0.9mm、小于0.8mm、小于0.7mm、小于0.6mm、小于0.5mm、小于0.4mm、小于0.3mm、小于0.2mm或小于0.1mm的厚度。轧制片材的回火称为F回火。
变形
本文所述的工艺可任选地包括至少一个应用于最终规格产品的变形步骤。如本文所用，术语“变形”包括切割、冲压、压制、压制成型、拉延、造形、拉紧或如本领域普通技术人员已知的可产生二维或三维形状的其他工艺。变形步骤可在具有大约室温(例如，大约15℃至大约30℃)的温度(称为冷成型)或已经加热至高温(称为温成型工艺或热成型工艺)的铝合金片材、板材或沙特板上进行。在一些实例中，可应用温成型程序来形成铝合金产品。在这些实例中，温成型可包括将铝合金产品加热至大约40℃至小于大约100℃的温度。在其他实例中，可应用热成型程序来形成铝合金制品。在这些实例中，热成型可包括以大约3℃/秒至大约90℃/秒的加热速率将铝合金产品加热至大约100℃至大约600℃的温度，使铝合金产品变形以形成铝合金制品，任选地重复变形步骤并冷却制品。在一些实例中，可应用低温成型程序来形成铝合金产品。在这些实例中，低温成型可包括将铝合金产品冷却至大约0℃至大约-200℃的温度。
生产本文所述的铝合金产品的方法可不包括热处理步骤。在一些实例中，生产铝产品的方法不包括烤漆步骤。在一些实例中，生产铝产品的方法不包括人工时效步骤。在一些实例中，生产铝产品的方法不包括退火步骤。
时效
任选地，使热轧金属经受人工时效步骤。人工时效步骤发展了合金的高强度特性并优化了合金中的其他所需特性。根据所需用途，可通过不同时效条件来控制最终产品的机械特性。在一些情况下，本文所述的金属产品可以Tx回火(例如，T1回火、T4回火、T5回火、T6回火、T7回火或T8回火)、W回火、O回火或F回火交付给客户。在一些实例中，可进行人工时效步骤。人工时效步骤可在大约100℃至大约140℃(例如大约120℃或大约125℃)的温度下进行。人工时效步骤可进行大约12小时至大约36小时的时间段(例如，大约18小时或大约24小时)。在一些实例中，人工时效步骤可在125℃下进行24小时以产生T6回火。在又一些另外的实例中，合金经受自然时效步骤。自然时效步骤可产生T4回火。
涂覆和/或烤漆
任选地，使金属产品经受涂覆步骤。任选地，涂覆步骤可包括锌系磷化(Zn-phosphating)和电涂覆(E-coating)。锌系磷化和电涂覆是根据如本领域技术人员已知的铝工业中常用的标准进行的。任选地，涂覆步骤之后可以是烤漆步骤。烤漆步骤可在大约150℃至大约230℃(例如，在大约180℃或大约210℃)的温度下进行。烤漆步骤可进行大约10分钟至大约60分钟(例如，大约30分钟或大约45分钟)的时间段。
特性
如本文所述的所得金属产品具有所需特性的组合，包括在各种回火状态下的高强度和高成型性，所述回火状态包括Tx回火状态(其中Tx回火可包括T1、T4、T5、T6、T7或T8回火)、W回火、O回火或F回火。在一些实例中，诸如对于7xxx合金，所得金属产品具有大约400MPa至650MPa(例如，450MPa至625MPa、475MPa至600MPa或500MPa至575MPa)的屈服强度。例如，屈服强度可以是大约400MPa、410MPa、420MPa、430MPa、440MPa、450MPa、460MPa、470MPa、480MPa、490MPa、500MPa、510MPa、520MPa、530MPa、540MPa、550MPa、560MPa、570MPa、580MPa、590MPa、600MPa、610MPa、620MPa、630MPa、640MPa或650MPa。任选地，具有大约400MPa至650MPa的屈服强度的金属产品可处于T6回火。在一些实例中，所得金属产品具有大约560MPa至650MPa的最大屈服强度。例如，金属产品的最大屈服强度可为大约560MPa、570MPa、580MPa、590MPa、600MPa、610MPa、620MPa、630MPa、640MPa或650MPa。任选地，具有大约560MPa至650MPa的最大屈服强度的金属产品可处于T6回火。任选地，在对处于T4回火(即，没有任何人工时效)的金属产品进行烤漆之后，金属产品可具有大约500MPa至大约650MPa的屈服强度。对于5xxx合金，诸如处于O回火时，其屈服强度可为至少100MPA，而处于H19回火时，其屈服强度可为至少300MPa。
在一些实例中，所得金属产品具有大约500MPa至650MPa(例如，550MPa至625MPa或575MPa至600MPa)的极限抗拉强度。例如，极限抗拉强度可以是大约500MPa、510MPa、520MPa、530MPa、540MPa、550MPa、560MPa、570MPa、580MPa、590MPa、600MPa、610MPa、620MPa、630MPa、640MPa或650MPa。任选地，具有大约500MPa至650MPa的极限抗拉强度的金属产品处于T6回火。
在一些实例中，所得金属产品具有大约100°至160°(例如，大约110°至155°或大约120°至150°)的内弯曲角。例如，所得金属产品的弯曲角可以是大约100°、101°、102°、103°、104°、105°、106°、107°、108°、109°、110°、111°、112°、113°、114°、115°、116°、117°、118°、119°、120°、121°、122°、123°、124°、125°、126°、127°、128°、129°、130°、131°、132°、133°、134°、135°、136°、137°、138°、139°、140°、141°、142°、143°、144°、145°、146°、147°、148°、149°、150°、151°、152°、153°、154°、155°、156°、157°、158°、159°或160°。任选地，具有大约100°至160°的弯曲角的金属产品可处于T6回火。
使用方法
本文所述的合金和方法可用于汽车和/或运输应用中，包括机动车辆、飞机和铁路应用，或任何其他期望的应用。在一些实例中，合金和方法可用于制备机动车辆车身部件产品，诸如保险杠、侧梁、顶梁、横梁、支柱加强件(例如，A支柱、B支柱和C支柱)、内部面板、外部面板、侧部面板、内罩、外罩或行李箱盖板。本文所述的铝合金和方法还可用于飞机或铁路车辆应用中，以制备例如外部和内部面板。
本文所述的合金和方法也可用于电子应用。例如，本文所述的合金和方法还可用于制备电子设备(包括移动电话和平板电脑)的壳体。在一些实例中，合金可用于制备移动电话(例如，智能电话)的外壳和平板电脑底壳的壳体。
在一些情况下，本文所述的合金和方法可用于工业应用。例如，本文所述的合金和方法可用于制备供给一般分销市场的产品。
实施例
实施例1
基于AA5182制备了八个样品，其成分如下所示。样品A是对照，未添加Ca(合金中存在8ppm Ca)，而在样品B中，添加了Ca。类似地，样品C和E是对照，而样品D添加了Ca。每个样品具有12.6mm的规格。样品A至B以3m/min的速度铸造，并且样品C至E以4m/min的速度铸造。样品AA、BB和CC如上所述制备，并且以3m/min的速度铸造。样品AA具有36ppm Ca，样品BB和CC通过使用样品AA的成分然后添加Ca来制备，以分别提供具有72ppm Ca和199ppm Ca的样品。通过以指定的间隔添加一小段含Ca棒来添加Ca，直至达到所需的Ca浓度。
样品 Si Fe Cu Mn Mg Ti Ca(ppm)
可比A 0.09 0.24 0.003 0.32 4.49 0.01 8
B 0.09 0.24 0.003 0.32 4.49 0.01 83
可比C 0.056 0.201 0.001 0.306 4.571 0.013 1
D 0.057 0.199 0.001 0.306 4.547 0.014 62
可比E 0.057 0.200 0.001 0.305 4.579 0.014 1
可比AA 0.08 0.22 0.02 0.36 4.3 0.014 36
BB 0.08 0.22 0.02 0.36 4.3 0.014 72
CC 0.08 0.22 0.02 0.36 4.3 0.014 199
铸造后，收集200mm宽的板坯并拍照。样品A的照片示于图1，并且样品B的照片示于图2。目视检查可以明显看出，样品A具有比样品B更光亮的表面，表明添加Ca有积极效果。样品C至E的照片示于图3。如图所示3，随着Ca的添加，渗出物显得更小。图4示出了样品C和D的放大照片，样品C示于左侧，并且样品D示于右侧。样品D具有与渗出物相关的更均匀的孔隙率并且具有更小的渗出物。样品C和D中的金属间化合物颗粒都很小，但样品D中的颗粒更小。
根据样品AA、BB和CC中的Ca含量评估金属间化合物颗粒含量，包括AlmFeMn、α-Al(FeMn)Si、Al3Fe和Mg2Si(例如，铁基金属间化合物颗粒(Fe-IMC))。图10示出了由于缺乏适当的脱气而形成的多个孔隙1010。图11示出了AA5182铝合金中存在Fe-IMC。此外，图12是AA5182铝合金的横截面复合图。图12示出了由于缺乏适当的脱气，在整个AA5182铝合金主体中形成了孔隙1010。
实施例2
基于AA6XXX系列铝合金(例如，X615)制备了四个样品，其成分如下所示。样品F、H、I、J和L是对照，未添加Ca(合金中存在6–7ppm Ca)，而在样品G和K中，如以上实施例1所述添加了Ca。每个样品具有12.6mm的规格。样品F至I以3m/min的速度铸造，并且样品J至L以4m/min的速度铸造。产生具有0.16ppm的氢含量的样品F，产生具有0.22ppm的氢含量的样品G，产生具有0.19ppm的氢含量的样品H，并且产生具有0.30ppm的氢含量的样品I。产生具有相同氢含量的样品J至L。
样品 Si Fe Cu Mn Mg Ti Cr Ca(ppm)
可比F 0.57 0.25 0.52 0.20 0.71 0.02 0.04 6
G 0.59 0.26 0.53 0.20 0.73 0.02 0.04 61
可比H 0.59 0.25 0.53 0.20 0.73 0.02 0.04 7
可比I 0.58 0.25 0.52 0.20 0.72 0.02 0.04 7
可比J 0.581 0.226 0.525 0.200 0.688 0.026 0.001 2
K 0.579 0.225 0.521 0.198 0.683 0.025 0.001 51
可比L 0.579 0.225 0.522 0.199 0.684 0.026 0.001 2
可比DD 0.52 0.22 0.52 0.19 0.67 0.02 0.03 36
EE 0.52 0.22 0.52 0.19 0.67 0.02 0.03 72
同样，对每个样品进行拍照。样品F的照片示于图5，样品G的照片示于图6，样品H的照片示于图7，并且样品I的照片示于图8。从目视检查来看，样品I具有最佳的表面外观。在其他一切都相同的情况下，增加的氢含量使表面外观变差。样品J的照片示于图9的最左侧，样品K的照片示于图9的中间，并且样品L的照片示于图9的最右侧。如通过目视检查所见，包括Ca添加的样品K具有优异的表面外观，表明较少的表面缺陷。
如上所述制备样品DD和EE，其分别包含36ppm Ca和72ppm Ca。根据Ca含量评估金属间化合物颗粒含量，包括树状α-Al(FeMn)Si、片状β-AlFeSi、Q-Al5Cu2Mg8Si6(例如，Fe-IMC)和Al2Cu。如图13所示形成的孔隙1010是由于缺乏适当的脱气而来的。图14示出在X615铝合金中存在Fe-IMC和Al2Cu。此外，图15是X615铝合金的横截面复合图。图15示出了由于缺乏适当的脱气，在整个X615铝合金主体中形成了孔隙1010。如图15所示，较大的Fe-IMC在X615铝合金主体的中心附近形成，这归因于在生产X615铝合金时发生的中心线偏析。
实施例3
基于AA3104铝合金制备了两个样品，其成分如下所示。在样品GG中，如上文实施例1所述添加Ca。
样品 Si Fe Cu Mn Mg Ti Ca(ppm)
可比FF 0.21 0.45 0.18 0.95 1.04 0.01 29
GG 0.21 0.45 0.18 0.95 1.04 0.01 107
如上所述制备包含29ppm Ca的样品FF和GG，然后添加Ca，使得样品GG具有107ppmCa。根据Ca含量进行评估金属间化合物颗粒含量，包括α-Al(FeMn)Si、Al6FeMn(例如，Fe-IMC)和Mg2Si。样品GG中的Ca添加增加了允许形成的α-Al(FeMn)Si的量并减少了允许形成的Al6FeMn的量，如图19所示。在样品FF和GG中，使用XRD量化的提取颗粒中金属间化合物相的相对比例如下所示。
样品 α-Al(FeMn)Si Al6FeMn Mg2Si
可比FF 95.59 4.4 0.01
GG 99.88 0.1 0.02
如上表所示，添加Ca以增加Ca含量导致α-Al(FeMn)Si的比例增加和Al6FeMn的减少。此类比例的α可导致下游加工期间均匀化时间减少，并改善最终产品中的金属间化合物分布，从而改善最终片材特性。由于缺乏适当的脱气，如图16所示形成孔隙1010。图17示出了AA3104铝合金中存在Fe-IMC和Mg2Si。此外，图18是AA3104铝合金的横截面复合图。图18示出了由于缺乏适当的脱气，在整个AA3104铝合金主体中形成了孔隙1010。
已详细参考所公开主题的各种实施例，其一个或多个实施例在上文中阐述。事实上，对本领域技术人员将显而易见的是可以在不脱离本公开的范围或精神的情况下对本主题作出各种修改和改变。例如，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可与另一个实施例一起使用以产生又一另外的实施例。
合适的方法和合金产品的示例
示例1是一种用于铸造铝合金的工艺，其包括：熔化铝合金以形成熔融铝合金，其中熔融铝合金包含Mg；向熔融铝合金中添加至少30ppm Ca；以及连续铸造熔融铝合金以形成铸造铝合金。
示例2是任何前述或后续示例的工艺，其中铝合金不包含Mg，并且其中所述工艺还包括将Mg添加到熔融铝合金中。
示例3是任何前述或后续示例的工艺，其中铝合金是5xxx系列铝合金、6xxx系列铝合金或7xxx系列铝合金。
示例4是任何前述或后续示例的工艺，其中Ca以50ppm至500ppm的量添加到熔融铝合金中。
示例5是任何前述或后续示例的工艺，其中Ca以50ppm至400ppm的量添加到熔融铝合金中。
示例6是任何前述或后续示例的工艺，其中Ca以50ppm至250ppm的量添加到熔融铝合金中。
示例7是任何前述或后续示例的工艺，其中Ca被添加到连续铸造机的槽中的熔融铝合金中。
示例8是任何前述或后续示例的工艺，其中熔融铝合金基本上不含Be。
示例9是任何前述或后续示例的工艺，其中铸造铝合金包含按重量计至少0.3％的Mg。
示例10是任何前述或后续示例的工艺，其中铸造铝合金包含氧化物表面层。
示例11是任何前述或后续示例的工艺，其还包括在离开连续铸造机时冷却铸造铝合金。
示例12是任何前述或后续示例的工艺，其中冷却步骤包括对铸造铝合金进行水淬。
示例13是任何前述或后续示例的工艺，其中铝合金被盘卷。
示例14是任何前述或后续示例的工艺，其还包括：固溶铝合金制品；对铝合金制品进行淬火；以及对铝合金制品进行时效处理。
示例15是任何前述或后续示例的工艺，其中进行了冷轧步骤。
示例16是根据任何前述或后续示例的工艺制备的铝合金制品。
示例17是任何前述或后续示例的铝合金，其中铝合金制品是铝合金片材、铝合金板材或铝合金沙特板。
示例18是任何前述或后续示例的铝合金，其中铝合金制品是汽车车身部件、机动车辆部件、运输车身部件、航空航天车身部件或电子壳体。
示例19是任何前述示例的铝合金，其中产品的表面具有比在未添加钙的情况下形成的产品少至少10％的表面缺陷。
以上引用的所有专利、出版物和摘要都以引用方式整体并入本文。为了实现本发明的各个目的，已经描述了本发明的各个实施方案。应当认识到，这些实施方案仅用于说明本发明的原理。在不偏离如在以下权利要求中所定义的本发明的精神和范围的情况下，其各种修改和改动对于本领域技术人员将是显而易见的。

Claims (19)

1.一种用于铸造铝合金的工艺，所述工艺包括：
熔化铝合金以形成熔融铝合金，其中所述熔融铝合金包含Mg；
向所述熔融铝合金中添加至少30ppm Ca；以及
连续铸造所述熔融铝合金以形成铸造铝合金。
2.如权利要求1所述的工艺，其中所述铝合金不包含Mg，并且其中所述工艺还包括将Mg添加到所述熔融铝合金中。
3.如权利要求1或2所述的工艺，其中所述铝合金制品是5xxx系列铝合金、6xxx系列铝合金或7xxx系列铝合金。
4.如权利要求1-3中任一项所述的工艺，其中所述Ca以50ppm至500ppm的量添加到所述熔融铝合金中。
5.如权利要求1-4中任一项所述的工艺，其中所述Ca以50ppm至400ppm的量添加到所述熔融铝合金中。
6.如权利要求1-5中任一项所述的工艺，其中所述Ca以50ppm至250ppm的量添加到所述熔融铝合金中。
7.如权利要求1-6中任一项所述的工艺，其中将所述Ca添加到连续铸造机的槽中的所述熔融铝合金中。
8.如权利要求1-7中任一项所述的工艺，其中所述熔融铝合金基本上不含Be。
9.如权利要求1-8中任一项所述的工艺，其中所述铸造铝合金包含按重量计至少0.3％的Mg。
10.如权利要求1-9中任一项所述的工艺，其中所述铸造铝合金包含氧化物表面层。
11.如权利要求1-10中任一项所述的工艺，其还包括在离开连续铸造机时冷却所述铸造铝合金。
12.如权利要求11所述的工艺，其中所述冷却步骤包括对所述铸造铝合金进行水淬。
13.如权利要求1-12中任一项所述的工艺，其中对所述铸造铝合金进行盘卷。
14.如权利要求1-13中任一项所述的工艺，其还包括：
固溶所述铝合金制品；
对所述铝合金制品进行淬火；以及
对所述铝合金制品进行时效处理。
15.如权利要求1-14中任一项所述的工艺，其中进行了冷轧步骤。
16.一种根据权利要求1-15中任一项所述的工艺制备的铝合金制品。
17.如权利要求16所述的铝合金制品，其中所述铝合金制品是铝合金片材、铝合金板材或铝合金沙特板。
18.如权利要求16所述的铝合金制品，其中所述铝合金制品是汽车车身部件、机动车辆部件、运输车身部件、航空航天车身部件或电子壳体。
19.如权利要求16-18中任一项所述的铝合金制品，其中所述产品的表面具有比在未添加钙的情况下形成的产品少至少10％的表面缺陷。
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