CN118119727A - 经热处理的铝片材及制造工艺 - Google Patents

Abstract

本文描述了用于金属的连续热处理工艺，其中将金属的带材，例如可热处理的合金固溶化、快速冷却、在高温下热穿刺并卷绕。该连续热处理工艺不涉及或不需要分批时效处理。

Description

经热处理的铝片材及制造工艺

相关申请的交叉引用

本申请要求2021年10月26日提交的美国临时申请63/263052号的权益，该美国临时申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及金属加工，并且更具体地涉及用于金属的连续热处理工艺，其中将可热处理合金带材固溶化、快速冷却、热穿刺(thermally spiked)和卷绕。

背景技术

金属制品制造商面临着提供在制品成型和漆料固化后既具有良好的可成形性又具有高强度的薄规格材料的挑战。作为一个实例，汽车工业需要这样的产品用于具有减轻重量的车身板或结构构件，以提高车辆经济性和燃料效率。

在一些情况下，可热处理金属，诸如可热处理铝合金，可以实现这些目标。可热处理合金通常是合金，该合金含有超过其室温溶解度极限的量的可溶合金成分。这些合金可以含有硬化元素(如，Mg、Si和/或Co)以在时效期间提供硬化，并且可能含有其他元素，如Fe、Mn和可能的Cr，以控制可成形性和晶粒尺寸。此类合金在经受作工和/或加热以及随后经受淬火步骤后可以表现出增强的特性。金属的热处理传统上通过沉淀硬化进行，其涉及固溶热处理和时效步骤。在固溶热处理工艺中，金属带材例如铝合金带材被固溶化、快速冷却，并且根据产品要求可以或可以不被热穿刺。固溶化程序的目的是将合金(溶质)元素带入溶体(solution)中，这将最终强化特定合金。快速冷却的目的是将溶质元素和多余的空位锁定到金属带材的金属(例如铝)基体中。热穿刺的目的是确保卷材在60℃至110℃之间卷绕，并消除卷材储存的不利影响，在储存期间材料失去高达40％的漆料烘烤期间的潜在强度增益。然后，经热处理的金属带材可以经历时效程序。

作为一个实例，目前用于产生时效回火的工艺需要分批时效工艺，其中将处于T4回火的卷材以20℃/h至50℃/h加热至从120℃至260℃范围内的高温，均热≥1小时，并冷却至室温。然而，现有的热处理和批量时效工艺需要长于8小时的总循环时间加上均热时间(≥1小时，常常为4-6小时)、增加的步骤和复杂性，以及对热处理工艺的精确控制。

发明内容

术语实施方案和类似术语旨在广义地指代本公开和以下权利要求的所有主题。包含这些术语的陈述不应被理解为限制本文所述的主题，或限制以下权利要求的含义或范围。本文所涵盖的本公开的各实施方案由以下权利要求而非本发明内容来限定。本发明内容是本公开的各方面的高度概述，并且介绍了在以下具体实施方式章节中进一步描述的一些概念。本发明内容并不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或本质特征，也并不旨在单独用于确定所要求保护的主题的范围。应通过参考本公开的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所述主题。

本公开的某些方面和特征涉及连续热处理工艺，其中将金属带材固溶化、快速冷却、在从120℃至300℃(例如，从200℃至250℃)范围内的高温下热穿刺，并在位于连续线的末尾的重绕装置(rewind)处卷绕。在一些方面，连续热处理工艺及其组成步骤可以特定的线速度，例如至少10米/分钟(例如，至少40米/分钟；从10米/分钟至100米/分钟、从40米/分钟至100米/分钟，或从10米/分钟至40米/分钟))的线速度发生。在一些方面，热穿刺处理可以发生在相对长的再热器炉，例如长于10米的再热器炉中。在一些方面，在热穿刺和卷绕之间仅发生自然冷却(即，不使用冷却装置)，并且卷绕以维持线速度的方式进行。在一些方面，例如，在热穿刺处理之后的冷却或自然冷却速率小于10℃/小时(例如，小于2℃/小时)降至环境温度。因此，在一些方面，例如，金属带材的卷绕在相对温热的温度下，例如在60℃以上，诸如110℃以上、从70℃至150℃、从70℃至130℃，或从70℃至110℃、从110℃至150℃、从110℃至130℃，或从110℃至120℃的温度下进行。在某些方面，所公开的工艺不包括或不需要分批时效工艺来时效硬化材料。

本公开能够使用连续退火线从所公开的工艺生产具有良好的可成形性和高强度的具有薄规格的产品，而不需要分批时效工艺。本公开对于提供具有定制的特性组合并因此提供减薄的可能性或作为以H1X、H2X和H3x回火供应的5000系列铝合金的潜在替代品的产品而言是特别有益的。

具体实施方式

本公开的某些方面和特征涉及连续热处理工艺，其中将金属带材固溶化、快速冷却、在从120℃至300℃范围内的高温下热穿刺(例如，通过热空气)、卷绕，以及例如以小于或等于5℃/小时的速率，优选以小于或等于2℃/小时的速率冷却或自然冷却(卷绕之前和/或之后)。在某些实施方案中，金属带材是可热处理合金，例如可热处理铝合金。

在某些实施方案中，热穿刺温度被保持在120℃至300℃(例如，从约150℃至300℃)之间。在较高温度下使用热穿刺可以诱导团簇的形成，这些团簇在随后的卷绕和卷材冷却期间充当用于形成硬化颗粒的核。

本公开通过在卷绕之前使用再热器炉以生产线的速度将金属带材热穿刺到期望的温度来完全消除分批过程而部分地改进了现有技术。例如，可以使用连续退火线而不需要分批时效过程。经热穿刺的卷材与卷材冷却相组合为时效硬化提供了适当的条件。本公开实现了使用热穿刺和在温卷绕温度下的卷绕来定制各种特性。本公开对于提供具有定制的特性组合并因此提供减薄的可能性的产品而言是特别有益的。

本文针对金属带材(诸如经连续铸造或未经卷绕的金属带材)描述了本公开的方面和特征，然而本公开还可以与在连续退火线上加工的任何合适的金属产品一起使用。本公开的方面和特征可以特别适合于具有平坦表面的任何金属产品。本公开的方面和特征可以特别适合于具有平行或近似平行的相对表面(例如，顶表面和底表面)的任何金属产品。大致平行可包括平行或在与平行成1°、2°、3°、4°、5°、6°、7°、8°、9°或10°，或更高之内。

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”旨在广泛地指代本专利申请和所附权利要求的所有主题。包含这些术语的陈述不应被理解为限制本文描述的主题，或限制所附专利权利要求的含义或范围。

在本说明书中，参考了由AA编号和其他相关名称(诸如“系列”或“7xxx”)标识的合金。要了解最常用于命名和标识铝及其合金的编号名称系统，参见“International AlloyDesignations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and WroughtAluminum Alloys”或“Registration Record of Aluminum Association AlloyDesignations and Chemical Compositions Limits for Aluminum Alloys in the Formof Castings and Ingot”，这两篇皆由铝业协会发布。

如本文所用，板的厚度通常大于约15mm。例如，板可以是指厚度大于约15mm、大于约20mm、大于约25mm、大于约30mm、大于约35mm、大于约40mm、大于约45mm、大于约50mm或大于约100mm的铝产品。

如本文所用，沙特板(也称为片材板)的厚度通常为约4mm至约15mm。例如，沙特板的厚度可为约4mm、约5mm、约6mm、约7mm、约8mm、约9mm、约10mm、约11mm、约12mm、约13mm、约14mm或约15mm。

如本文所用，片材通常是指厚度小于约4mm的铝产品。例如，片材的厚度可小于约4mm、小于约3mm、小于约2mm、小于约1mm、小于约0.5mm或小于约0.3mm(例如，约0.2mm)。

如本文所用，箔材通常是指厚度小于约0.2mm的金属产品。例如，箔材的厚度可以小于约0.2mm、小于约0.15mm、小于约0.10mm、小于约0.05mm、小于约0.04mm、小于约0.03mm、小于约0.02mm或小于约0.01mm(例如，约0.006mm)。

如本文所用，直接激冷(DC)和连续铸造是从液态金属铸造固态金属的两种方法。在DC铸造中，液态金属被倒入具有能够以模具中液态金属的凝固速度撤回的可伸缩假底的模具中，常常会产生大且相对较厚的铸锭(例如，1500mm宽x 500mm厚x 5m长)。该铸锭可以被加工、均质化、热轧、冷轧，可以在热轧之后或在最终冷轧道次之前被退火或不被退火，和/或被热处理，以及在卷绕成可分配给金属带材产品消费者(例如，汽车制造工厂)之前以其他方式被精整(finished)。

连续铸造涉及将熔融金属连续地注入到限定在一对移动的相对铸造表面之间的铸造腔中，以及从铸造腔的出口撤出铸造金属型件(例如，金属带材)。在整个产品可以在单个、完全耦合的加工线中制备的情况下，连续铸造是理想的。此种完全耦合的加工线涉及将连续铸造设备的速度与下游加工设备的速度相匹配或“耦合”。

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。T8x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，“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。如本文所用，“环境条件”或“周围环境”的含义可包括大约室温的温度、约20％至约100％的相对湿度以及约975毫巴(mbar)至约1050毫巴的大气压。例如，相对湿度可为约20％、约21％、约22％、约23％、约24％、约25％、约26％、约27％、约28％、约29％、约30％、约31％、约32％、约33％、约34％、约35％、约36％、约37％、约38％、约39％、约40％、约41％、约42％、约43％、约44％、约45％、约46％、约47％、约48％、约49％、约50％、约51％、约52％、约53％、约54％、约55％、约56％、约57％、约58％、约59％、约60％、约61％、约62％、约63％、约64％、约65％、约66％、约67％、约68％、约69％、约70％、约71％、约72％、约73％、约74％、约75％、约76％、约77％、约78％、约79％、约80％、约81％、约82％、约83％、约84％、约85％、约86％、约87％、约88％、约89％、约90％、约91％、约92％、约93％、约94％、约95％、约96％、约97％、约98％、约99％、约100％或其间的任何值。例如，大气压力可为约975毫巴、约980毫巴、约985毫巴、约990毫巴、约995毫巴、约1000毫巴、约1005毫巴、约1010毫巴、约1015毫巴、约1020毫巴、约1025毫巴、约1030毫巴、约1035毫巴、约1040毫巴、约1045毫巴、约1050毫巴或其间的任何值。

本文所公开的所有范围将被理解为涵盖其中包含的任何和所有子范围。例如，规定范围“1至10”应被认为包括最小值1与最大值10之间(且包括最小值1和最大值10)的任何和所有子范围；即，所有子范围以最小值1或更大开始，例如1至6.1，且以最大值10或更小结束，例如5.5至10。除另有说明外，表述“至多”当指元素的组成量时意指该元素是任选的，并且包括该特定元素的零百分比组成。除非另有说明，否则所有组成百分比均是重量百分比(重量％)。

如本文所使用，除非上下文另有明确指示，否则“一个”、“一种”和“所述”的含义包括单数和复数个提及物。

在本说明书中，铝合金产品及其部件可根据它们的以重量百分比(重量％)表示的元素组成进行描述。在每种合金中，剩余部分是铝，其中所有杂质的总和的最大重量％为0.15％。

本发明中可存在附带元素(诸如晶粒细化剂和脱氧剂)或其他添加剂，并且在不脱离或显著改变本文所述的合金或本文所述的合金的特性的情况下，附带元素可自行添加其他特性。

金属带材

如所讨论的，本公开的热处理工艺可以在金属带材(例如铝合金带材)上执行。在某些方面，如本文所述的金属带材可以通过铸造金属，例如DC铸造或连续铸造金属来生产。在铸造之后，在某些方面，可以执行均质化、热轧和/或冷轧，以及在热轧之后或最终冷轧之前任选的退火来生产金属带材。

在某些方面，金属带材可以是金属片材、沙特板或金属箔材。在某些方面，金属带材可以是片材。例如，在一个实施方案中，所描述的工艺被用于生产规格为0.5mm至4.5mm的片材。在一些此类方面，金属带材可以是铝合金片材，例如可热处理铝合金片材。在一些方面，金属带材可以选自2xxx系列、6xxx系列或7xxx系列铝合金片材。在一些方面，金属带材是2xxx系列铝合金片材。在一些方面，金属带材是6xxx系列铝合金片材。在一些方面，金属带材是7xxx系列铝合金片材。在某些方面，金属带材可以是沙特板。在一些方面，金属带材可以是铝合金沙特板，例如可热处理铝合金沙特板。在一些方面，金属带材可以选自2xxx系列、6xxx系列或7xxx系列铝合金沙特板。在一些方面，金属带材是2xxx系列铝合金沙特板。在一些方面，金属带材是6xxx系列铝合金沙特板。在一些方面，金属带材是7xxx系列铝合金沙特板。在某些方面，金属带材可以是箔材。在一些方面，金属带材可以是铝合金箔材，例如可热处理铝合金箔材。在一些方面，金属带材可以选自2xxx系列、6xxx系列或7xxx系列铝合金箔材。在一些方面，金属带材是2xxx系列铝合金箔材。在一些方面，金属带材是6xxx系列铝合金箔材。在一些方面，金属带材是7xxx系列铝合金箔材。

在某些方面，合金表现出高强度和高可成形性。在某些情况下，合金在热处理后表现出强度增加，而可成形性没有显著损失。合金的特性至少部分是由于加工合金以生产所描述的箔材、沙特板、片材或其他产品的方法而实现的。

在一些实例中，合金可具有如表1中提供的下列元素组成。

表1

在一些实例中，合金可具有如表2中提供的下列元素组成。

表2

在其他实例中，合金可以具有如表3中提供的以下元素组成。

表3

在一个实例中，铝合金可具有如表4中所提供的下列元素组成。在某些方面，该合金用于制备铝箔材和片材。

表4

在某些实例中，所公开的合金包括铜(Cu)，其量基于合金的总重量为约0.05％至约1.2％(例如，约0.1％至约1.2％、约0.2％至约1.1％、约0.3％至约1.0％、约0.4％至约1.0％、约0.6％至约1.1％、约0.65％至约0.9％、约0.7％至约1.0％，或约0.6％至约0.7％)。例如，合金可包含约0.05％、约0.06％、约0.07％、约0.08％、约0.09％、约0.1％、约0.11％、约0.12％、约0.13％、约0.14％、约0.15％、约0.16％、约0.17％、约0.18％、约0.19％、约0.2％、约0.21％、约0.22％、约0.23％、约0.24％、约0.25％、约0.26％、约0.27％、约0.28％、约0.29％、约0.3％、约0.31％、约0.32％、约0.33％、约0.34％、约0.35％、约0.36％、约0.37％、约0.38％、约0.39％、约0.4％、约0.41％、约0.42％、约0.43％、约0.44％、约0.45％、约0.46％、约0.47％、约0.48％、约0.49％、约0.5％、约0.51％、约0.52％、约0.53％、约0.54％、约0.55％、约0.56％、约0.57％、约0.58％、约0.59％、约0.6％、约0.61％、约0.62％、约0.63％、约0.64％、约0.65％、约0.66％、约0.67％、约0.68％、约0.69％、约0.7％、约0.71％、约0.72％、约0.73％、约0.74％、约0.75％、约0.76％、约0.77％、约0.78％、约0.79％、约0.8％、约0.81％、约0.82％、约0.83％、约0.84％、约0.85％、约0.86％、约0.87％、约0.88％、约0.89％、约0.9％、约0.91％、约0.92％、约0.93％、约0.94％、约0.95％、约0.96％、约0.97％、约0.98％、约0.99％、约1.0％、约1.01％、约1.02％、约1.03％、约1.04％、约1.05％、约1.06％、约1.07％、约1.08％、约1.09％、约或约1.1％的Cu。全部以重量％表示。

在某些实例中，所公开的合金包含硅(Si)，其量基于合金的总重量为约0.6％至约1.5％(例如，约0.7％至约1.3％、约0.8％至约1.2％、约0.9％至约1.1％、约0.6至约0.9％、约0.9％至约1.1％，或约1.0％至约1.1％)。例如，合金可包含约0.6％、约0.61％、约0.62％、约0.63％、约0.64％、约0.65％、约0.66％、约0.67％、约0.68％、约0.69％、约0.7％、约0.71％、约0.72％、约0.73％、约0.74％、约0.75％、约0.76％、约0.77％、约0.78％、约0.79％、约0.8％、约0.81％、约0.82％、约0.83％、约0.84％、约0.85％、约0.86％、约0.87％、约0.88％、约0.89％、约0.9％、约0.91％、约0.92％、约0.93％、约0.94％、约0.95％、约0.96％、约0.97％、约0.98％、约0.99％、约1.0％、约1.01％、约1.02％、约1.03％、约1.04％、约1.05％、约1.06％、约1.07％、约1.08％、约1.09％，或约1.1％Si。全部以重量％表示。

在某些实例中，所公开的合金包含镁(Mg)，其量基于合金的总重量为约0.3％至约1.3％(例如，约0.4％至约1.25％、约0.5％至约1.2％、约0.7％至约1.1％、约0.8％至约1.25％、约1.1％至约1.25％、约1.1％至1.2％、约1.0％至约1.2％、约1.05％-约1.3％，或约1.15％至约1.3％)。例如，合金可包含约0.3％、约0.4％、约0.5％、约0.6％、约0.7％、约0.71％、约0.72％、约0.73％、约0.74％、约0.75％、约0.76％、约0.77％、约0.78％、约0.79％、约0.8％、约0.81％、约0.82％、约0.83％、约0.84％、约0.85％、约0.86％、约0.87％、约0.88％、约0.89％、约0.9％、约0.91％、约0.92％、约0.93％、约0.94％、约0.95％、约0.96％、约0.97％、约0.98％、约0.99％、约1.0％、约1.01％、约1.02％、约1.03％、约1.04％、约1.05％、约1.06％、约1.07％、约1.08％、约1.09％、约1.1％、约1.11％、约1.12％、约1.13％、约1.14％、约1.15％、约1.16％、约1.17％、约1.18％、约1.19％或约1.2％的Mg。全部以重量％表示。

在某些方面，合金包含铬(Cr)，其量基于合金的总重量为至多约0.25％(例如，约0％至约0.25％、约0.03％至约0.06％、约0.03％至约0.19％，或约0.06％至约0.1％)。例如，合金可包含约0.001％、约0.002％、约0.003％、约0.004％、约0.005％、约0.006％、约0.007％、约0.008％、约0.059％、约0.01％、约0.011％、约0.012％、约0.013％、约0.014％、约0.015％、约0.016％、约0.017％、约0.018％、约0.019％、约0.02％、约0.021％、约0.022％、约0.023％、约0.024％、约0.025％、约0.026％、约0.027％、约0.028％、约0.029％、约0.03％、约0.031％、约0.032％、约0.033％、约0.034％、约0.035％、约0.036％、约0.037％、约0.038％、约0.039％、约0.04％、约0.041％、约0.042％、约0.043％、约0.044％、约0.045％、约0.046％、约0.047％、约0.048％、约0.049％、约0.05％、约0.051％、约0.052％、约0.053％、约0.054％、约0.055％、约0.056％、约0.057％、约0.058％、约0.059％、约0.06％、约0.061％、约0.062％、约0.063％、约0.064％、约0.065％、约0.066％、约0.067％、约0.068％、约0.069％、约0.07％、约0.071％、约0.072％、约0.073％、约0.074％、约0.075％、约0.076％、约0.077％、约0.078％、约0.079％、约0.08％、约0.081％、约0.082％、约0.083％、约0.084％、约0.085％、约0.086％、约0.087％、约0.088％、约0.089％、约0.09％、约0.091％、约0.092％、约0.093％、约0.094％、约0.095％、约0.096％、约0.097％、约0.098％、约0.099％、约0.1％、约0.11％、约0.12％、约0.13％、约0.14％、约0.15％、约0.16％、约0.17％、约0.18％、约0.19％、约0.2％、约0.21％、约0.22％、约0.23％、约0.24％或约0.25％的Cr。全部以重量％表示。在一些情况下，合金中不存在Cr(即，0％)。在一些实例中，Cr可以控制晶粒结构并防止晶粒生长和再结晶。较高量的Cr可在经时效回火中提供较高的可成形性和改善的可弯曲性。

在某些实例中，合金可包含锰(Mn)，其量基于合金的总重量为至多约0.35％(例如，约0％至约0.35％、约0.05％至约0.18％、约0.1％至约0.35％，或约0.1％至约0.3％)。例如，合金可包含约0.001％、约0.002％、约0.003％、约0.004％、约0.005％、约0.006％、约0.007％、约0.008％、约0.059％、约0.01％、约0.011％、约0.012％、约0.013％、约0.014％、约0.015％、约0.016％、约0.017％、约0.018％、约0.019％、约0.02％、约0.021％、约0.022％、约0.023％、约0.024％、约0.025％、约0.026％、约0.027％、约0.028％、约0.029％、约0.03％、约0.031％、约0.032％、约0.033％、约0.034％、约0.035％、约0.036％、约0.037％、约0.038％、约0.039％、约0.04％、约0.041％、约0.042％、约0.043％、约0.044％、约0.045％、约0.046％、约0.047％、约0.048％、约0.049％、约0.05％、约0.051％、约0.052％、约0.053％、约0.054％、约0.055％、约0.056％、约0.057％、约0.058％、约0.059％、约0.06％、约0.061％、约0.062％、约0.063％、约0.064％、约0.065％、约0.066％、约0.067％、约0.068％、约0.069％、约0.07％、约0.071％、约0.072％、约0.073％、约0.074％、约0.075％、约0.076％、约0.077％、约0.078％、约0.079％、约0.08％、约0.081％、约0.082％、约0.083％、约0.084％、约0.085％、约0.086％、约0.087％、约0.088％、约0.089％、约0.09％、约0.091％、约0.092％、约0.093％、约0.094％、约0.095％、约0.096％、约0.097％、约0.098％、约0.099％、约0.1％、约0.11％、约0.12％、约0.13％、约0.14％、约0.15％、约0.16％、约0.17％、约0.18％、约0.19％、约0.2％、约0.21％、约0.22％、约0.23％、约0.24％、约0.25％、约0.26％、约0.27％、约0.28％、约0.29％、约0.3％、约0.31％、约0.32％、约0.33％、约0.34％或约0.35％的Mn。在一些情况下，合金中不存在Mn(即，0％)。全部以重量％表示。

在某些方面，合金还包含铁(Fe)，其量基于合金的总重量为约0.1％至约0.35％(例如，约0.1％至约0.3％、约0.1％至约0.25％、约0.18％至约0.25％、约0.2％至约0.21％，或约0.15％至约0.22％)。例如，合金可包含约0.1％、约0.11％、约0.12％、约0.13％、约0.14％、约0.15％、约0.16％、约0.17％、约0.18％、约0.19％、约0.2％、约0.21％、约0.22％、约0.23％、约0.24％、约0.25％、约0.26％、约0.27％、约0.28％、约0.29％或约0.30％的Fe。在一些情况下，合金中不存在Fe(即，0％)。全部以重量％表示。

在某些方面，合金包含锆(Zr)，其量基于合金的总重量为至多约0.25％(例如，约0％至约0.2％、约0.01％至约0.25％、约0.01至约0.15％、约0.01％至约0.1％，或约0.02％至约0.09％)。例如，合金可包含约0.001％、约0.002％、约0.003％、约0.004％、约0.005％、约0.006％、约0.007％、约0.008％、约0.009％、约0.01％、约0.02％、约0.03％、约0.04％、约0.05％、约0.06％、约0.07％、约0.08％、约0.09％、约0.1％、约0.11％、约0.12％、约0.13％、约0.14％、约0.15％、约0.16％、约0.17％、约0.18％、约0.19％、约0.2％、约0.21％、约0.22％、约0.23％、约0.24％，或约0.25％的Zr。在某些方面，合金中不存在Zr(即，0％)。全部以重量％表示。在一些实例中，Zr可以控制晶粒结构并防止晶粒生长和再结晶。较高量的Zr可在T4和经时效回火中提供较高的可成形性以及改善的可弯曲性。

在某些方面，本文所述的合金包含锌(Zn)，其量基于合金的总重量为至多约1.0％(例如，约0％至约1.0％、约0.001％至约0.3％、约0.005％至约0.09％、约0.004％至约0.3％、约0.03％至约0.2％，或约0.06％至约0.1％)。例如，合金可以包含约0.001％、约0.002％、约0.003％、约0.004％、约0.005％、约0.006％、约0.007％、约0.008％、约0.009％、约0.01％、约0.011％、约0.012％、约0.013％、约0.014％、约0.015％、约0.016％、约0.017％、约0.018％、约0.019％、约0.02％、约0.021％、约0.022％、约0.023％、约0.024％、约0.025％、约0.026％，约0.027％、约0.028％、约0.029％、约0.03％、约0.04％、约0.05％、约0.06％、约0.07％、约0.08％、约0.09％、约0.1％、约0.11％、约0.12％、约0.13％、约0.14％、约0.15％、约0.16％、约0.17％、约0.18％、约0.19％、约0.2％、约0.21％、约0.22％、约0.23％、约0.24％、约0.25％、约0.26％、约0.27％、约0.28％、约0.29％、约0.3％、约0.31％、约0.32％、约0.33％、约0.34％、约0.35％、约0.36％、约0.37％、约0.38％、约0.39％、约0.4％、约0.41％、约0.42％、约0.43、约0.44％、约0.45％、约0.46％、约0.47％、约0.48％、约0.49％、约0.50％、约0.51％、约0.52％、约0.53％、约0.54％、约0.55％、约0.56％、约0.57％、约0.58％、约0.59％、约0.6％、约0.61％、约0.62％、约0.63％、约0.64％、约0.65％、约0.66％、约0.67％、约0.68％、约0.69％、约0.7％、约0.71％，约0.72％、约0.73％、约0.74％、约0.75％、约0.76％、约0.77％、约0.78％、约0.79％、约0.8％、约0.81％、约0.82％、约0.83％、约0.84％、约0.85％、约0.86％、约0.87％、约0.88％、约0.89％、约0.90％、约0.91％、约0.92％、约0.93％、约0.94％、约0.95％、约0.96％、约0.97％、约0.98％、约0.99％，或约1.0％的Zn。在一些情况下，合金中不存在Zn(即，0％)。全部以重量％表示。在某些方面，Zn可以有利于箔材、片材和沙特板产品的成形(包括箔材、片材和沙特板产品的弯曲和弯曲各向异性的降低)。

在某些方面，合金包含钛(Ti)，其量基于合金的总重量为至多约0.3％(例如，约0％至约0.3％、约0.01％至约0.25％、约0.05％至约0.2％，或至多约0.1％)。例如，合金可以包含约0.01％、约0.011％、约0.012％、约0.013％、约0.014％、约0.015％、约0.016％、约0.017％、约0.018％、约0.019％、约0.02％、约0.025％、约0.03％、约0.035％、约0.04％、约0.045％、约0.05％、约0.055％、0.06％、约0.065％、约0.07％、约0.075％、约0.08％、约0.085％、约0.09％，约0.095％、约0.1％、约0.11％、约0.12％、约0.13％、约0.14％、约0.15％、约0.16％、约0.17％、约0.18％、约0.19％、约0.2％、约0.21％、约0.22％、约0.23％、约0.24％、约0.25％、约0.26％、约0.27％、约0.28％、约0.29％或约0.3％的Ti。在某些方面，合金中不存在Ti(即，0％)。全部以重量％表示。

在某些方面，合金包含镍(Ni)，其量基于合金的总重量为至多约0.04％(例如，0％至约0.02％，约0.01％至约0.03％、约0.03％至约0.04％)。例如，合金可包含约0.001％、约0.005％、约0.01％、约0.011％、约0.012％、约0.013％、约0.014％、约0.015％、约0.016％、约0.017％、约0.018％、约0.019％、约0.02％、约0.021％、约0.022％、约0.023％、约0.024％、约0.025％、约0.026％、约0.027％、约0.028％、约0.029％、约0.03％、约0.031％、约0.032％、约0.033％、约0.034％、约0.035％、约0.036％、约0.037％、约0.038％、约0.039％或约0.04％的Ni。在某些方面，合金中不存在Ni(即，0％)。全部以重量％表示。

任选地，合金组合物可进一步包含其他微量元素，有时称为杂质，其量各自为约0.05％或以下、约0.04％或以下、约0.03％或以下、约0.02％或以下，或约0.01％或以下。这些杂质可包括但不限于V、Ga、Ca、Hf、Sr、Sc、Sn或其组合。因此，V、Ga、Ca、Hf、Sr、Sc或Sn在合金中的存在量可以为约0.05％或更低、约0.04％或更低、约0.03％或更低、约0.02％或更低，或约0.01％或更低。在某些方面，所有杂质的总和不超过约0.15％(如，0.1％)。全部以重量％表示。在某些方面，合金的其余百分比是铝。

连续热处理工艺

本公开的某些方面和特征涉及一种连续热处理工艺，其中将金属带材固溶化、快速冷却、在高温(例如，在从120℃至300℃范围内的温度)下热穿刺，并卷绕，如下所述。在某些实施方案中，金属带材是可热处理合金，例如可热处理铝合金。在某些实施方案中，经热穿刺的金属带材在卷绕之前或之后被冷却。在某些实施方案中，经热穿刺的金属带材仅在卷绕之前或之后被自然冷却。在一些实施方案中，可以在连续热处理工艺的末尾卷绕之后冷却卷材(例如，使用一个或多个冷却风扇)。在某些实施方案中，金属带材本身可以通过对铸造的铸锭进行刮光(scalping)、均质化、热轧、任选地分批退火和冷轧来制备。

连续热处理工艺可以在特定的线速度下操作。例如，连续热处理工艺可以以大于5米/分钟、例如大于10米/分钟、大于20米/分钟、大于25米/分钟、大于30米/分钟、大于40米/分钟、大于50米/分钟、大于60米/分钟、大于70米/分钟、大于80米/分钟、大于90米/分钟、大于100米/分钟、从10米/分钟到100米/分钟、从20米/分钟到80米/分钟、从30米/分钟到70米/分钟，或从40米/分钟到60米/分钟的线速度操作。

固溶化

固溶化可以将特定合金中存在的所需量的合金元素放入溶体(例如，铝固溶体)中。在一些方面，固溶化步骤可包括将金属带材(例如，板材、沙特板、片材或箔材)从室温加热至约400℃至约590℃(例如，约450℃至约575℃、约400℃至约525℃、约450℃至约510℃、约520℃至约590℃、约520℃至约580℃，约520℃至约560℃、约530℃至约570℃、约545℃至约575℃、约550℃至约570℃、约555℃至约565℃、约540℃至约560℃、约540℃至约575℃、约560℃至约580℃、约550℃至约575℃、约540℃、约550℃、约560℃或约570℃))的温度。

在某些实施方案中，带材可以在该温度下均热一段时间。在某些方面，让带材均热一定的时间(例如，至多约5分钟、约10秒至约5分钟(包括端值)、约1秒至约3分钟，或约5秒至约5分钟)。例如，可以使带材在该温度(例如，约525℃至约590℃)下均热少于20秒、少于25秒、少于30秒、少于35秒、少于40秒、少于45秒、少于50秒、少于55秒、少于60秒、少于65秒、少于70秒、少于75秒、少于80秒、少于85秒、少于90秒、少于95秒、少于100秒、少于105秒、少于110秒、少于115秒、少于120秒、少于125秒、少于130秒、少于135秒、少于140秒、少于145秒，或少于150秒，或少于5分钟，或介于其之间。

在某些方面，固溶化可以在连续工艺例如连续热处理线中进行。在一些实施方案中，连续工艺(例如，连续热处理线)可具有特定的线速度。

在某些方面，在热轧步骤和/或冷轧步骤之后立即对金属带材执行固溶化步骤。在其他方面，在热轧步骤和/或冷轧步骤之后(例如，≥48小时)对金属带材执行固溶化步骤。在某些方面，在退火和冷轧步骤之后执行固溶化步骤。

快速冷却

不受理论的束缚，为了将溶质元素和过量空位锁定到金属带材的金属(例如铝)基体中，可以非常快速地冷却金属带。因此，在一些方面，在固溶化之后，可以快速冷却金属带材以降低金属带材的温度。在一些方面，从固溶化炉到冷却介质的转移时间非常短(例如，小于1秒、小于2秒、小于3秒、小于5秒、小于10秒、小于15秒)、小于20秒、小于25秒、小于30秒、小于35秒、小于40秒、小于45秒、小于50秒、小于55秒、小于1分钟、小于2分钟、小于3分钟、小于4分钟、小于5分钟或小于10分钟)。固溶化金属的转移时间从炉门开始打开的那一刻开始，一直到铝合金被完全浸入和浸没的时刻。如果转移时间超过规定的时限，可能会发生不完全固溶化，这意味着特定合金的冶金和机械条件不均匀。

在某些方面，在固溶化之后，可以在基于所选规格的快速冷却步骤中以可在约1℃/s至400℃/s之间变化的速率冷却金属带材。例如，快速冷却速率可为约50℃/s至约375℃/s、约60℃/s至约375℃/s、约70℃/s至约350℃/s，约80℃/s至约325℃/s、约90℃/s至约300℃/s、约100℃/s至约275℃/s、约125℃/s～约250℃/s、约150℃/s至约225℃/s、约175℃/s至约200℃/s、约10℃/s至约125℃/s，或约20℃/s至约125℃m/s。在一些方面，可将金属带材快速冷却至小于100℃，例如小于90℃，小于80℃，小于70℃，小于60℃，小于50℃，小于45℃，小于40℃，小于35℃，小于30℃，小于25℃，小于20℃，小于15℃，从约20℃至约80℃，从约20℃至约70℃，从约20℃至约60℃，从约25℃至约50℃，从约25℃至约40℃、至约20℃、至约25℃、至约30℃、至约35℃、至约40℃、至约45℃或至约50℃的温度。

在某些方面，可以用液体(例如水)和/或气体或另一种选定的冷却介质快速冷却金属带材。在某些方面，用空气快速冷却金属带材。在某些方面，可以用水快速冷却金属带材。

热穿刺

可以使金属带材经受在高温下的热穿刺处理。如本文所述，使用比本领域先前公开的热穿刺温度更高的热穿刺温度有助于实现本公开的意想不到的益处。在一些方面，热穿刺温度(即，金属带材所暴露至的峰值温度不一定是金属带材本身的温度)在约100℃至约300℃的范围内，例如约120℃至约300℃、约150℃至约300℃、约170℃至约280℃、约180℃至约270℃、约190℃至约260℃、约200℃至约250℃、约210℃至约250℃、约220℃至约250℃、约220℃至约240℃、约200℃、约210℃、约220℃、约230℃、约240℃，或约250℃。在一些方面，金属带材本身达到热穿刺温度的100℃以内，例如90℃以内、80℃以内、70℃以内、60℃以内、50℃以内、40℃以内、30℃以内、20℃、10℃以内、5℃以内，或1℃以内。

在一些方面，热穿刺处理发生在将金属带材固溶化和空气冷却之后。在一些方面，热穿刺处理可以以与固溶化和快速冷却相同的加工线速度，例如，作为连续热处理工艺的一部分进行。

处于T4或T4P回火的传统6XXX材料含有大量均匀分布在整个金属基体中的精细亚稳的团簇和区带。在传统工艺中，在漆料固化期间，一些细小的不稳定团簇/区带重新溶解在金属基体中，而另一些则由于时效硬化而提高了材料强度。本文描述的工艺允许合金材料表现出增强的时效响应(硬度响应)。不受理论的束缚，据信热穿刺是在150℃与320℃之间(例如，在长再热器炉中)，例如在约150℃与300℃之间、在约180℃与300℃之间，或在约150℃与225℃之间进行，随后进行卷绕并且卷材冷却形成团簇和区带中的一些团簇和区带并增强卷材冷却期间的析出过程。

温度维持在峰值热穿刺温度的时间段可以在从零到环境中切实可行的任何时间的范围内。在一些方面，热穿刺处理以连续热处理工艺(例如在长炉中)的加工线的速度进行。例如，加工线的速度和热穿刺处理的速度可以以约1米/分钟至约120米/分钟，例如约2米/分钟至约110米/分钟、约5米/分钟至约100米/分钟、约10米/分钟至约600米/分钟、约20米/分钟至约500米/分钟、约25米/分钟至约500米/分钟、约30米/分钟至约400米/分钟、约40米/分钟至约350米/分钟、约50米/分钟至约300米/分钟，或约100米/分钟分钟至约250米/分钟发生。实际上，该时间段通常是从零分钟直到约5分钟，例如约1秒至约5分钟、约2秒至约4分钟、约3秒至约3分钟、约5秒至约2分钟、约7秒至约1分钟，或约10秒至约30秒。

在一些方面，热穿刺处理是以以下的加热速率进行(即金属带材的温度以以下的加热速率增加)：约1℃/min至约50℃/s(例如，约1℃/s至约40℃/s、约2℃/s至40℃/s、约3℃/s至约35℃/s、约3℃/s至约30℃/s、约5℃/s至约30℃/s、约10℃/s至约25℃/s，或约2℃/s至约10℃/s)。

在一些方面，热穿刺处理在再热器炉例如连续式再热器炉中执行。在一些方面，热穿刺处理在长的再热器炉中执行。例如，该炉可以具有以下的有效长度(即，金属带材在连续工艺中被加热的以下长度)：至少10米，例如至少20米、至少25米、至少30米、至少40米、至少50米、至少60米、至少70米、至少80米、至少90米或至少100米。在不限制本公开的情况下，这可以允许增加的线速度和/或热穿刺时间。

时效

在一些方面，金属带材不经历时效过程。在一些方面，金属带材的热穿刺与金属带材的卷绕和/或金属带材的冷却相组合可以代替时效硬化。

冷却

在一些方面，可以在热穿刺处理之后冷却金属带材。在一些方面，这种冷却可以在卷绕之后发生。在其他方面，这种冷却可以在卷绕之前发生。并且在一些方面，冷却可以在卷绕之前和/或之后发生。例如，在一些方面，金属带材可以被空气冷却，例如使用至少一个风扇。在一些方面，金属带材仅被自然冷却(例如，在带材在热穿刺处理和卷绕之间通过期间)，这意味着不存在用于在卷绕之前冷却金属带材的装置或工艺。例如，金属带材可能仅在卷绕之前暴露于环境条件(例如，以连续热处理工艺的线速度)。在一些方面，金属带材仅在卷绕之后被自然冷却。如本文所述，自然冷却(例如，仅在冷却之前暴露于环境条件)不落入如本领域先前使用的术语“冷却”或“经(被)冷却”的范围内。在一些方面，可以进行冷却或自然冷却直至金属带材达到环境温度。

在一些方面，金属带材和/或经卷绕的金属带材可以以小于或等于约60℃/小时(例如，小于或等于约50℃/小时、小于或等于约40℃/小时、小于或等于约30℃/小时、小于或等于约20℃/小时、小于或等于约10℃/小时、小于或等于约5℃/小时、小于或等于约3℃/小时、小于或等于约2.5℃/小时、小于或等于约2℃/小时、小于或等于至约1.5℃/小时、小于或等于约1℃/小时，或小于或等于约0.8℃/小时)的速率被冷却或自然冷却。

制备金属带材的方法

在某些方面，所公开的金属(例如合金)带材组合物是所公开的方法的产物。在不限制本公开的情况下，合金特性，诸如铝合金特性，部分地由合金制备期间微结构的形成决定。在某些方面，合金组合物的制备方法可以影响或甚至决定合金是否将具有适合所需应用的特性。

本文描述的金属(例如合金)带材可使用铸造方法铸造成铸锭。例如，铸造工艺可以包括直接激冷(DC)铸造工艺。在另一个实例中，铸造工艺可包括连续铸造工艺。然后可以使铸造的铸锭经受进一步的加工步骤。在一个非限制性实例中，加工方法包括进行刮光、均质化、热轧、任选的分批退火和冷轧，之后进行前面提到的固溶化、快速冷却、热穿刺处理以及卷绕和随后的冷却(例如，在卷绕之后的风扇冷却)。

均质化

在一些方面，均质化步骤可涉及一步均质化或两步均质化。在均质化步骤的一个实例中，执行一步均质化，其中由本文所述的合金组合物制备的铸锭被加热以达到约或至少约500℃(例如，(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，可以将铸锭加热至约520℃至约580℃、约530℃至约575℃、约535℃至约570℃、约540℃至约565℃、约545℃至约560℃、约530℃至约560℃，或约550℃至约580℃的温度。在一些情况下，达到峰值金属温度的加热速率可以是约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、15℃/小时或更低，或10℃/小时或更低。在其他情况下，达到峰值金属温度的加热速率可以是约10℃/min至约100℃/min(例如，约10℃/min至约90℃/min、约10℃/min至约70℃/min、约10℃/min至约60℃/min、约20℃/min至约90℃/min、约30℃/min至约80℃/min、约40℃/min至约70℃/min，或约50℃/min至约60℃/min)。

然后使铸锭均热(即，保持在指定温度)一段时间。根据一个非限制性实例，使铸锭均热长达约8小时(例如，约5秒至8小时，或约30分钟至约8小时，包括端值)。例如，可以将铸锭在至少500℃的温度下均热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小时或其间的任何时间。

在均质化步骤的另一个实例中，执行两步均质化，其中由本文所述的合金组合物制备的铸锭被加热以达到约或至少约480℃至约520℃的第一温度。例如，可以将铸锭加热至约480℃、490℃、500℃、510℃或520℃的第一温度。在某些方面，达到第一温度的加热速率可以是约10℃/min至约100℃/min(例如，约10℃/min至约90℃/min、约10℃/min至约70℃/min、约10℃/min至约60℃/min、约20℃/min至约90℃/min、约30℃/min至约80℃/min、约40℃/min至约70℃/min，或约50℃/min至约60℃/min)。在其他方面，达到第一温度的加热速率可以为约10℃/小时至约100℃/小时(例如，约10℃/小时至约90℃/小时、约10℃/小时至约70℃/小时、约10℃/小时至约60℃/小时、约20℃/小时至约90℃/小时、约30℃/小时至约80℃/小时、约40℃/小时至约70℃/小时，或约50℃/小时至约60℃/小时)。

然后使铸锭均热一段时间。在某些情况下，使铸锭均热长达约6小时(例如，5秒至6小时，或30分钟至6小时，包括端值)。例如，可以将铸锭在约480℃至约520℃的温度下均热30分钟、1小时、2小时、3小时、4小时、5小时或6小时，或者其间的任何时间。

在两步均质化工艺的第二步中，可以将铸锭进一步从第一温度加热至大于约520℃(例如，大于520℃、大于530℃、大于540℃、大于550℃、大于560℃、大于570℃，或大于580℃)的第二温度。例如，可以将铸锭加热至约520℃至约580℃、约530℃至约575℃、约535℃至约570℃、约540℃至约565℃、约545℃至约560℃、约530℃至约560℃，或约550℃至约580℃的第二温度。达到第二温度的加热速率可以为约10℃/分钟至约100℃/分钟(例如，约20℃/分钟至约90℃/分钟、约30℃/分钟至约80℃/分钟、约10℃/分钟至约90℃/分钟、约10℃/分钟至约70℃/分钟、约10℃/分钟至约60℃/分钟、约40℃/分钟至约70℃/分钟，或约50℃/分钟至约60℃/分钟)。

在其他方面，达到第二温度的加热速率可以为约10℃/小时至约100℃/小时(例如，约10℃/小时至约90℃/小时、约10℃/小时至约70℃/小时、约10℃/小时至约60℃/小时、约20℃/小时至约90℃/小时、约30℃/小时至约80℃/小时、约40℃/小时至约70℃/小时，或约50℃/小时至约60℃/小时)。

然后使铸锭均热一段时间。在某些情况下，使铸锭均热长达约6小时(例如，5秒至6小时，或30分钟至6小时，包括端值)。例如，可以将铸锭在约520℃至约580℃的温度下均热30分钟、1小时、2小时、3小时、4小时、5小时或6小时，或者其间的任何时间。

热轧

在一些方面，在均质化步骤之后，可以执行热轧步骤。在某些情况下，铺设铸锭并对其进行热轧，入口温度范围为约380℃至约540℃。例如，入口温度可以是例如约505℃、510℃、515℃、520℃、525℃、530℃、535℃或540℃。在某些情况下，热辊出口温度可以为约230℃至约420℃(例如，约330℃至约370℃)。例如，热辊出口温度可为约255℃、260℃、265℃、270℃、275℃、280℃、285℃、290℃、295℃、300℃。、305℃、310℃、315℃、320℃、325℃、330℃、335℃、340℃、345℃、350℃、355℃、360℃、365℃、370℃、375℃或380℃，并且可以与任何上述入口温度相组合。

在某些情况下，铸锭可被热轧至约2mm至约15mm厚规格(例如，约5mm至约12mm厚规格)，其被称为沙特板。例如，铸锭可被热轧至约4mm厚规格、约5mm厚规格、约6mm厚规格、约7mm厚规格、约8mm厚规格、约9mm厚规格、约10mm厚规格、约11mm厚规格、约12mm厚规格、约13mm厚规格、约14mm厚规格，或约15mm厚规格。在某些情况下，铸锭可被热轧至大于15mm厚的规格(即，板材)。在其他情况下，铸锭可被热轧到小于4mm的规格(即，片材)。

在一些情况下，经热轧卷材可以在冷轧之前被分批退火。在某些实施方案中，还可以在第一冷道次或第二冷道次之后、在最终冷道次之前进行退火。

冷轧

在一些方面，冷轧步骤可以在热轧步骤之后执行。在某些方面，来自热轧步骤的经轧制产品可被冷轧成片材(例如，低于约4.0mm)。在某些方面，经轧制产品被冷轧至0.6mm至1.0mm、1.0mm至3.0mm，或3.0mm至4.0mm的厚度。在某些方面，将合金冷轧至约3.5mm或更小、3mm或更小、2.5mm或更小、2mm或更小、1.5mm或更小，或1mm或更小。例如，可将经轧制产品冷轧至约0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2.0mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm，或3.0mm。

上述工艺的各方面可用于生产如所述的金属带材。进一步地，如所讨论的，可以使用所公开的连续热处理工艺来加工金属带材以生产经热处理的制品。在一些方面，用于生产金属带材和用于热处理该金属带材的整个工艺是连续的。然后可以使该金属带材经受描述的热处理工艺。

实施例

给出这些说明性实施例，以向读者介绍在这里讨论的一般主题，并且不意图限制所公开概念的范围。以下章节参考附图描述了各种附加特征和实例，在附图中，相同的数字指示相同的元件，并且方向性描述用于描述说明性实施方案，但与说明性实施方案一样，不应用于限制本公开。本文图示中所包括的元件可能未按比例绘制。

实施例1

对含有0.62重量％Mg、0.75重量％Si、0.21重量％Cu、0.13重量％Mn、0.2重量％Fe和0.02重量％Ti的合金的直接激冷铸造的铸锭进行刮光、均质化、热轧和冷轧至最终规格0.9mm。将卷材的经冷轧带材(实施例1)在540℃至575℃之间进行固溶热处理，快速冷却至50℃以下，并在设定为220℃的炉中以连续工艺进行热穿刺，其中在卷绕之前使带材以60米/分钟的速度行进。在热穿刺和位于该工艺的末尾的卷绕之间没有有意的(即，仅有自然的)冷却。在该线的飞剪位置处卷绕之前并且在精整线上冷却之后对带材进行取样。

在连续退火固溶热处理(“CASH”)6天后使用ASTM样品在原样和漆料烘烤条件(2％+185℃20分钟-称为T8X)下对卷绕前后获取的样品进行测试。表5显示，在飞剪处并且在卷绕之前获取的片材样品的横向屈服强度在原样和漆料烘烤回火下分别表现出117MPa和229MPa，并且它们仅略高于从该合金预期的典型值。然而，屈服强度(YS)值在经卷材冷却的样品中在这两种回火下都较高，这是非常令人惊讶的，因为没有热穿刺且在相似温度下卷绕的传统产品没有表现出如此高的特性。此类产品通常是通过使处于T4回火的卷材经受单独的批量时效热处理来生产的。不受理论的束缚，据信所公开的热穿刺工艺加速了卷材冷却期间的时效硬化工艺。

表5：卷材实施例1的横向拉伸特性

实施例2-5

将具有表6中示出的组成的四种不同合金的直接激冷铸造的铸锭刮光、均质化、热轧和冷轧至最终规格。将如实施例1中的卷材的经冷轧带材在540℃至575℃之间进行固溶热处理，快速冷却至50℃以下，并在设定为250℃的炉中以连续工艺进行热穿刺，其中在该线的末尾卷绕之前使带材以60米/分钟的速度行进。在该线的飞剪位置处卷绕之前并且在精整线上冷却之后对带材进行取样。

表6：实施例2-5的组成(以重量％计)

合金	Al	Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Cr	Ti
									2	98.3	0.59	0.21	0.12	0.09	0.62	0.01	0.03
3	98.1	0.81	0.24	0.09	0.08	0.62	0.03	0.02
									4	98.1	1.05	0.22	0.02	0.14	0.44	0.00	0.03
5	98.0	0.80	0.25	0.09	0.08	0.65	0.01	0.03

在卷绕之前和之后获取的实施例2-5的样品在几天后使用ASTM样品在原样和T8X(2％+20分钟，在185℃下)条件下进行测试，卷材实施例3除外，其是使用JIS样品和漆料烘烤回火(2％+20min，在170℃下)进行测试的。表7总结了在飞剪和终点线处获取的实施例2-5样品的拉伸特性。表7显示，与卷材冷却之前的飞剪样品相对比，所有四种合金在经卷材冷却的样品中表现出显著更高的强度，这证实了实施例1的结果。

表7：在250℃下热穿刺的实施例2-5的横向拉伸特性

实施例6-8

与实施例2-5类似，将合金实施例4的三种经冷轧卷材在连续热处理线中固溶化，并在200至250℃范围内热穿刺，并且在热穿刺之后不进行有意冷却(即仅进行自然空气冷却)的情况下在该线的末尾进行卷绕。使用ASTM样品在原样和T8X回火下测试从在飞剪处卷绕之前获得的并从精整线卷绕的实施例6-8的样品。如表8中总结的该试验的结果表明，与飞剪样品相比，经热穿刺和卷材冷却的样品表现出更高的强度，这证实了热穿刺的影响和前面实施例的结果。

将表8中列出的实施例6-8的相同卷材以与第一次相同的方式重新固溶化，但再热器分别设置在100℃和150℃的自动模式。表9总结了来自重新固溶化卷材的结果，该表表明热穿刺温度的增加会导致强度更高，但增加的程度低于>200℃时看到的情况。如这些结果所示，热穿刺温度对经卷材冷却的样品的强度有显著影响。这一观察结果表明，通过适当选择合金和热温度，可以产生不同的拉伸特性组合，而不需要额外的批量时效过程。

表8：经热穿刺的合金实施例4卷材实施例6-8的横向拉伸特性

表9：被重新固溶化和在较低温度下热穿刺的实施例6-8卷材的横向拉伸特性

实施例9-10

该试验的目的有两个：首先，经由线速度改变(52m/min与41m/min)来检查热穿刺期间加热速率对AA6111卷材强度的影响；其次，比较AA6111与以H3X回火供应的典型5xxx合金的拉伸特性。

将一对含有0.76重量％Cu、0.74重量％Mg、0.66重量％Si、0.27重量％Fe和0.74重量％Mn的AA6111合金的2mm规格的经冷轧卷材(实施例9和10)在520至560℃固溶化，快速冷却至50℃以下，在250℃的炉中热穿刺，然后在连续工艺的末尾卷绕。分别以52米/分钟和41米/分钟的速度对实施例9和10的卷材进行热处理。从精整线上的每个卷材获得样品并使用ASTM样品在原样和T8X回火下测试该样品。该试验的结果总结于表10中。以两种线速度加工的这两种卷材在T4和T8X回火下都表现出非常相似的特性，表明以41m/min至52m/min带材速度范围内的线速度变化对拉伸特性没有重大影响。在T4回火下的较高强度潜在地可用于结构部件，从而提供减薄的可能性或消除后成型热处理。

表10：在卷绕之前被固溶化和热穿刺的2mm规格AA6111卷材实施例9和10的横向拉伸特性

表11：处于不同回火的常用5xxx合金的典型特性

表11总结了常用5xxx合金的典型ASTM拉伸特性。YS、UTS和总伸长率值分别在190至290MPa和230和325MPa以及7％至16％的范围内。表10中AA6111卷材的YS接近5086-H34，总伸长率显著更高。这表明通过本文描述的工艺生产的AA6111材料可以替代5086-H34产品，同时提供更好的总伸长率。可以通过在较低温度下进行热穿刺来生产具有较低的强度的相同合金，以匹配其他AA5xxx产品的强度。也可以通过改变合金化学成分以及其他工艺变量来实现不同的强度组合。

经热穿刺的AA6xxx没有表现出任何重大的自然时效。该特性与相当的强度和总伸长率一起为需要高可成形性的5xxx产品提供了非常有吸引力的替代品。

实施例11

对含有0.69重量％Mg、0.57％重量％Si、0.51重量％Cu、0.19重量％Mn、0.23重量％Fe和0.01重量％Ti的AA6111合金的直接激冷铸造的铸锭进行刮光、均质化、热轧和冷轧至最终规格2.3mm。将卷材的经冷轧带材在525℃进行固溶热处理，快速冷却至50℃以下，并在炉中进行热穿刺以在连续工艺中将带材加热至约190℃，并在约135℃的卷材宽侧壁温度下重绕。将线速度调节在17至20米/分钟之间，以确保炉出口处的带材温度接近190℃。在热穿刺和位于该工艺的末尾的卷绕之间没有有意冷却。卷材温度以约2.8℃/h从135℃降至85℃，并且达到环境温度的进一步冷却将小于2℃/h。热处理5天后对卷材进行取样，并使用ASTM样品按原样和不同的漆料烘烤回火对该卷材进行测试。

表12示出了从经卷材冷却的样品获取的片材样品的平均横向ASTM拉伸特性。经卷材冷却的样品的屈服强度(YS)和极限拉伸强度(UTS)分别为277Mpa和344Mpa，总伸长率值为17％。这些特性与通常在卷绕温度低于100℃的情况下生产的AA6111卷材显著不同，AA6111卷材通常表现出125Mpa YS、230MPa UTS和24％的总伸长率。该卷材的特性是在140℃下时效近50小时获得的经时效回火的特征。不受理论的束缚，热穿刺加速了卷材冷却期间的硬化过程。如果在存在预应变和不存在预应变的情况下在高温下被时效，则合金显示出强度会略有增加，如表12所示。热穿刺工艺生产的卷材具有在相对较短的时效时间时的强度，并且具有比从具有低于14％的延伸率的典型批量退火工艺预期的延伸率更好的延伸率。

表12：实施例11(AA6111)的横向拉伸特性

包括所示实施方案的实施方案的前文描述仅出于说明和描述的目的而呈现，并且不意图是详尽的或限制于所公开的精确形式。对于本领域技术人员来说，本发明的许多修改、变动和用途将是显而易见的。

如下所使用，对一系列实施方案的任何引用应分别被理解为对那些实施方案中的每一者的引用(例如，“实施方案1至4”应被理解为“实施方案1、2、3或4”)。

实施方案1是一种用于生产经热处理的铝合金的工艺，其包括铸造金属带材；以线速度将经铸造的金属带材固溶化以产生经固溶化的金属带材；对所述经固溶化的金属带材进行空气冷却以产生经冷却的金属带材；以所述线速度在150℃至300℃的温度下连续地对所述经冷却的金属带材进行热穿刺，以产生经热穿刺的金属带材；和卷绕所述经热穿刺的金属带材以产生经卷绕的金属带材。

实施方案2是如实施方案1所述的工艺，其进一步包括在热穿刺之后冷却所述经热穿刺的金属带材。

实施方案3是如所述实施方案中任一项所述的工艺，其中冷却所述经热穿刺的金属带材包括对所述经热穿刺的金属带材进行空气冷却。

实施方案4是如实施方案1所述的工艺，其中在热穿刺和卷绕之间仅发生所述经热穿刺的金属带材的自然冷却。

实施方案5是如所述实施方案中任一项所述的工艺，其中在连续线的末尾连续地对所述经热穿刺的金属带材进行卷绕。

实施方案6是如所述实施方案中任一项所述的工艺，其中所述经热穿刺的金属带材的所述冷却以小于10℃/小时的速率进行。

实施方案7是如所述实施方案中任一项所述的工艺，其中所述经热穿刺的金属带材的所述冷却以小于2℃/小时的速率进行。

实施方案8是如所述实施方案中任一项所述的工艺，其中所述经热穿刺的金属带材的所述卷绕以70℃至130℃的温度进行。

实施方案9是如所述实施方案中任一项所述的工艺，其中所述经热穿刺的金属带材的所述卷绕是在高于60℃的温度下执行。

实施方案10是如所述实施方案中任一项所述的工艺，其中所述线速度是至少10米/分钟。

实施方案11是如所述实施方案中任一项所述的工艺，其中所述线速度是10米/分钟至120米/分钟。

实施方案12是如所述实施方案中任一项所述的工艺，其中所述热穿刺温度是150℃至280℃。

实施方案13是如所述实施方案中任一项所述的工艺，其中所述热穿刺温度是200℃至250℃。

实施方案14是如所述实施方案中任一项所述的工艺，其中铸造金属带材包括连续铸造。

实施方案15是如所述实施方案中任一项所述的工艺，其中铸造金属带材包括直接激冷(DC铸造)。

实施方案16是如所述实施方案中任一项所述的工艺，其进一步包括在铸造之后并且在固溶化之前对所述金属带材进行均质化、热轧和冷轧。

实施方案17是如所述实施方案中任一项的工艺，其中在长度为至少12米的再热器炉中对所述经冷却的金属带材进行热穿刺。

实施方案18是如所述实施方案中任一项所述的工艺，其中所述固溶化温度为约480℃至约590℃。

实施方案19是如所述实施方案中任一项所述的工艺，其中对所述经固溶化的金属带材进行空气冷却包括将所述经固溶化金属带材冷却至小于50℃。

实施方案20是由所述实施方案中任一项所述的工艺形成的经热处理的金属带材。

Claims (15)

1.一种用于生产经热处理的铝合金的工艺，其包括：

铸造金属带材；

以线速度将所述经铸造的金属带材固溶化以产生经固溶化的金属带材；

对所述经固溶化的金属带材进行空气冷却以产生经冷却的金属带材；

以所述线速度在150℃至320℃的温度下连续地对所述经冷却的金属带材进行热穿刺，以产生经热穿刺的金属带材；

和卷绕所述经热穿刺的金属带材以产生经卷绕的金属带材。

2.如权利要求1所述的工艺，其进一步包括冷却所述经卷绕的金属带材。

3.如权利要求2所述的工艺，其中冷却所述经卷绕的金属带材包括对所述经热穿刺的金属带材进行空气冷却。

4.如权利要求1所述的工艺，其中在热穿刺和卷绕之间仅发生所述经热穿刺的金属带材的自然冷却。

5.如权利要求1所述的工艺，其中在连续线的末尾连续地对所述经热穿刺的金属带材进行卷绕。

6.如权利要求2所述的工艺，其中所述经卷绕的金属带材的冷却以小于或等于10℃/小时的速率进行。

7.如权利要求1所述的工艺，其中所述经热穿刺的金属带材的卷绕是在110℃至160℃的温度下进行。

8.如权利要求1所述的工艺，其中所述线速度是至少10米/分钟。

9.如权利要求1所述的工艺，其中所述线速度为10米/分钟至120米/分钟。

10.如权利要求1所述的工艺，其中所述热穿刺温度为150℃至300℃。

11.如权利要求1所述的工艺，其进一步包括在固溶化之前对所述金属带材进行均质化、热轧和冷轧。

12.如权利要求1所述的工艺，其中在长度为至少12米的再热器炉中对所述经冷却的金属带材进行热穿刺。

13.如权利要求1所述的工艺，其中所述固溶化温度为约480℃至约590℃。

14.如权利要求1所述的工艺，其中对所述经固溶化的金属带材进行空气冷却包括将所述经固溶化金属带材冷却至小于50℃。

15.一种由如权利要求1所述的工艺形成的经热处理的金属带材。