ES2708329T3 - Placa de aleación de aluminio estructural y procedimiento de producción de la misma - Google Patents

Placa de aleación de aluminio estructural y procedimiento de producción de la misma Download PDF

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ES2708329T3 ES14884642T ES14884642T ES2708329T3 ES 2708329 T3 ES2708329 T3 ES 2708329T3 ES 14884642 T ES14884642 T ES 14884642T ES 14884642 T ES14884642 T ES 14884642T ES 2708329 T3 ES2708329 T3 ES 2708329T3
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Hidetaka Nakanishi
Kazushige Norikane
Mineo Asano
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Abstract

Una placa de aleación de aluminio estructural que comprende: de 7,0 % a 12,0 % en masa de Zn; de 1,5 % a 4,5 % en masa de Mg; de 1,0 % a 3,0 % en masa de Cu; de 0,05 % a 0,30 % en masa de Zr; de 0,005 % a 0,5 % en masa de Ti, 0,5 % o menor en masa de Si; 0,5 % o menor en masa de Fe; 0,3 % o menor en masa de Mn; 0,3 % o menor en masa de Cr; y Siendo el resto aluminio e impurezas inevitables, en la que la placa de aleación de aluminio estructural comprende una textura en la que una densidad de orientación de al menos una orientación cristalina de tres orientaciones cristalinas, que son la orientación de latón, la orientación S y la orientación de cobre, es o más en una proporción aleatoria, y las densidades de orientación de las cinco orientaciones cristalinas, que son la orientación cúbica, la orientación CR, la orientación Goss, la orientación RW y la orientación P, son 10 o menor en relación aleatoria, y en la que la placa de aleación de aluminio estructural comprende una resistencia a la tracción de 660 MPa o más y un límite elástico del 0,2 % de 600 MPa o más en cada una de una dirección de 0 grados y una dirección de 90 grados con respecto a una dirección longitudinal de laminado; un alargamiento a la rotura en cada una de una dirección de 0 grados y una dirección de 90 grados que es del 70 % o más de un alargamiento a la rotura en una dirección de 45 grados con respecto a la dirección longitudinal de laminado; una resistencia a la tracción en la dirección de 45 grados que es del 80 % o más de la resistencia a la tracción en la dirección de 0 grados, y un límite elástico del 0,2 % en la dirección de 45 grados que es del 80 % o más del límite elástico del 0,2 % en la dirección de 0 grados; y el alargamiento a la rotura en la dirección de 45 grados es 12 % o más.

Description

DESCRIPCION
Placa de aleacion de aluminio estructural y procedimiento de produccion de la misma
Referencia cruzada con solicitudes relacionadas
Esta solicitud internacional reclama el beneficio de la Solicitud Internacional de Patente N.° PCT/JP2014/055791 presentada el 6 de marzo de 2014 en la Oficina de Patentes de Japon como oficina receptora, y la divulgacion completa de la Solicitud Internacional de Patente N.° PCT/JP2014/055791 se incorpora en el presente documento como referencia.
Campo tecnico
La presente invencion se refiere a una placa de aleacion de aluminio estructural, mas espedficamente, a una placa de aleacion de aluminio de Al-Zn-Mg-Cu estructural, y tambien se refiere a un procedimiento para producir la misma.
Antecedentes de la tecnica
La aleacion de aluminio se ha utilizado convencional y ampliamente como un material estructural para aeronaves, naves espaciales y vehfculos debido a su caractenstica de tener una densidad relativa mas baja que la de los materiales de hierro y acero. La aleacion de aluminio, como material estructural, se ha deseado para reducir aun mas su peso, y al mismo tiempo, se ha deseado que la aleacion de aluminio tenga una alta resistencia. Por ejemplo, los documentos de patente 1 a 3 han propuesto una aleacion de aluminio que tiene mayor resistencia.
Documentos de la tecnica anterior
Documentos de patente
Documento de Patente 1: Patente japonesa N.° 4285916
Documento de Patente 2: Patente japonesa N.° 4712159
Documento de Patente 3: Patente japonesa N.° 5083816
Sumario de la invencion
Problemas a resolver por la invencion
Sin embargo, para satisfacer la demanda de una aleacion de aluminio que tenga una mayor resistencia, el uso de un procedimiento de produccion convencional para aumentar la resistencia causa un problema de baja ductilidad. La baja ductilidad no es favorable como material estructural, y por lo tanto, si la ductilidad se mejora, la resistencia generalmente disminuye. Por consiguiente, con el procedimiento de produccion convencional, es diffcil producir una placa de aleacion de aluminio que muestre alta resistencia y alta ductilidad al mismo tiempo. Ademas, una placa de aleacion de aluminio producida por laminado tiene resistencia y ductilidad en una direccion de laminado (una direccion de 0 grados respecto a la direccion de laminado), que son diferentes de la resistencia y la ductilidad en una direccion de 45 grados y en una direccion de 90 grados respecto a la direccion de laminado (esto se denomina anisotropfa en el plano). Especialmente, es probable que la resistencia en la direccion de 45 grados sea mas pequena que la resistencia en la direccion de 0 grados y que en la direccion de 90 grados, mientras que la ductilidad en la direccion de 0 grados y en la direccion de 90 grados sean probablemente menores que la ductilidad en la direccion de 45 grados (es decir, la anisotropfa en el plano es grande).
En vista de lo anterior, en un aspecto de la presente invencion, es deseable proporcionar una placa de aleacion de aluminio estructural con excelente resistencia y excelente ductilidad, asf como tambien una pequena anisotropfa en el plano, y tambien proporcionar un procedimiento para producir la placa de aleacion de aluminio estructural.
Medios para resolver los problemas
Una placa de aleacion de aluminio estructural en un aspecto de la presente invencion comprende, como sus componentes, de 7,0 % a 12,0 % en masa de Zn, de 1,5 % a 4,5 % en masa de Mg, de 1,0 % a 3,0 % en masa de Cu, de 0,05 % a 0,30 % en masa de Zr, de 0,005 % a 0,5 % en masa de Ti, 0,5 % o menos en masa de Si, 0,5 % o menos en masa de Fe, 0,3 % o menos en masa de Mn, 0,3 % o menos en Masa de Cr y, aparte de los componentes antes mencionados, el resto comprende aluminio y las impurezas inevitables. Ademas, la placa de aleacion de aluminio estructural comprende una textura en la que una densidad de orientacion de al menos una orientacion cristalina de tres orientaciones cristalinas, que son orientacion de laton, orientacion S y orientacion de cobre, es 20 o mas en una relacion aleatoria, y en la que una densidad de orientacion de cada una de las cinco orientaciones cristalinas, que son la orientacion cubica, la orientacion CR, la orientacion Goss, la orientacion RW y la orientacion P, es de 10 o menos en una relacion aleatoria. La placa de aleacion de aluminio estructural comprende una resistencia a la traccion de 660 MPa o mas y un lfmite elastico del 0,2 % de 600 MPa o mas, en cada una de las direcciones de 0 grados y 90 grados con respecto a una direccion de laminado longitudinal. La placa de aleacion de aluminio estructural comprende un alargamiento a la rotura en cada uno de las direcciones de 0 grados y 90 grados, que es el 70 % o mas de un alargamiento a la rotura en una direccion de 45 grados con respecto a la direccion longitudinal de laminado. La placa de aleacion de aluminio estructural comprende una resistencia a la traccion en la direccion de 45 grados, que es 80 % o mas de la resistencia a la traccion en la direccion de 0 grados, y comprende un lfmite elastico del 0,2 % en la direccion de 45 grados, que es 80 % o mas del lfmite elastico del 0,2 % en la direccion de 0 grados. La placa de aleacion de aluminio estructural comprende el alargamiento a la rotura en la direccion de 45 grados, que es del 12 % o mas.
Un procedimiento para producir la placa de aleacion de aluminio estructural en un aspecto de la presente invencion comprende, como sus componentes, de 7,0 % a 12,0 % en masa de Zn, de 1,5 % a 4,5 % en masa de Mg, de 1,0 % a 3,0 % en masa de Cu, de 0,05 % a 0,30 % en masa de Zr, de 0,005 % a 0,5 % en masa de Ti, 0,5 % o menos en masa de Si, 0,5 % o menos en masa de Fe, 0,3 % o menos en masa de Mn, 0,3 % o menos en masa de Cr, y el resto es aluminio e impurezas inevitables. El procedimiento de produccion comprende el laminado en caliente en condiciones en las que una relacion de reduccion total es del 90 % o mas, una velocidad de deformacion es de 0,01 s-1 o mas, una relacion de reduccion en 1 pasada es del 1 % o mas, un numero total de pasadas de laminado es de 10 pasadas a 70 pasadas, en el que el 50 % o mas del numero total de pasadas de laminado es de laminado inverso y la temperatura inicial es de 300 °C a 420 °C, despues del laminado en caliente, el tratamiento en solucion a una temperatura de 400 °C a 480 °C durante 1 hora a 10 horas, despues del tratamiento en solucion, se templa enfriando hasta una temperatura de 90 °C o menos en un minuto, y despues del templado, el envejecimiento artificial a una temperatura de 80 °Ca 180 °C durante 5 horas a 30 horas.
El procedimiento de produccion mencionado anteriormente puede comprender ademas un laminado en frio entre el laminado en caliente y el tratamiento en solucion.
El procedimiento de produccion mencionado anteriormente puede comprender ademas el forjado libre antes del laminado en caliente.
De acuerdo con un aspecto de la presente invencion, es posible proporcionar una placa de aleacion de aluminio estructural que sea excelente en resistencia y ductilidad y tenga una pequena anisotropfa en el plano.
Modo para llevar a cabo la invencion
A continuacion, se describiran realizaciones de la presente invencion. Sin embargo, la presente invencion no se limita a las realizaciones descritas a continuacion, y puede llevarse a cabo en varios modos sin apartarse del alcance de la presente invencion. Ademas, las configuraciones obtenidas combinando apropiadamente diferentes realizaciones pueden incluirse en el alcance de la presente invencion.
Una placa de aleacion de aluminio estructural de la presente invencion pertenece a la aleacion de aluminio Al-Zn-Mg-Cu, que se conoce como aleacion de la serie 7000. Es decir, la placa de aleacion de aluminio estructural de la presente realizacion es una placa de aleacion de aluminio Al-Zn-Mg-Cu y en lo sucesivo, simplemente denominada placa de aleacion de aluminio estructural.
La placa de aleacion de aluminio estructural de la presente realizacion comprende, como componentes principales, zinc (Zn), magnesio (Mg), cobre (Cu), circonio (Zr), titanio (Ti), silicio (Si), hierro (Fe), manganeso (Mn) y cromo (Cr). Ademas, la placa de aleacion de aluminio estructural comprende, hasta el resto, impurezas inevitables y aluminio (Al). Cada uno de estos componentes se explicara a continuacion. Cabe senalar que en lo sucesivo en la memoria descriptiva, “% en masa” simplemente se indica como “%”.
(1) Zn
El Zn aumenta la resistencia de una aleacion de aluminio. Cuando el contenido de Zn en una aleacion de aluminio es inferior al 7,0 %, no se puede obtener el efecto de aumentar la resistencia de la aleacion de aluminio. Ademas, cuando el contenido de Zn supera el 12,0 %, se forman productos cristalizados y precipitados a base de Zn-Mg, lo que provoca una reduccion en la ductilidad de la aleacion de aluminio. Por consiguiente, en la placa de aleacion de aluminio estructural de la presente realizacion, el contenido de Zn es del 7,0 % al 12,0 %. Ademas, es preferible que el contenido de Zn sea del 8,0 % al 11,0 %.
(2) Mg
El Mg aumenta la resistencia de una aleacion de aluminio. Cuando el contenido de Mg en una aleacion de aluminio es inferior al 1,5 %, no se puede obtener el efecto de aumentar la resistencia de la aleacion de aluminio. Ademas, cuando el contenido de Mg supera el 4,5 %, se forman productos cristalizados y precipitados a base de Zn-Mg y a base de Al-Mg-Cu, lo que provoca una reduccion en la ductilidad de la aleacion de aluminio. Por consiguiente, en la placa de aleacion de aluminio estructural de la presente realizacion, el contenido de Mg es del 1,5 % al 4,5 %. Ademas, es preferible que el contenido de Mg sea del 1,5 % al 3,5 %.
(3) Cu
El Cu aumenta la resistencia de una aleacion de aluminio. Cuando el contenido de Cu en una aleacion de aluminio es inferior al 1,0 %, no se puede obtener el efecto de aumentar la resistencia de la aleacion de aluminio. Ademas, cuando el contenido de Cu supera el 3,0 %, se forman productos cristalizados y precipitados a base de Al-Cu y a base de Al-Mg-Cu, lo que provoca una reduccion en la ductilidad de la aleacion de aluminio. Por consiguiente, en la placa de aleacion de aluminio estructural de la presente realizacion, el contenido de Cu es del 1,0 % al 3,0 %. Ademas, es preferible que el contenido de Cu sea de 1,0 % a 2,5 %.
(4) Zr
El Zr inhibe la recristalizacion en una aleacion de aluminio durante el tratamiento en solucion y aumenta la resistencia de la aleacion de aluminio. Cuando el contenido de Zr en una aleacion de aluminio es inferior al 0,05 %, la recristalizacion en la aleacion de aluminio no se puede inhibir y, por lo tanto, no se puede obtener el efecto del aumento de la resistencia de la aleacion de aluminio. Ademas, cuando el contenido de Zr supera el 0,30 %, se forman productos cristalizados y precipitados a base de Al-Zr, lo que provoca una reduccion en la ductilidad de la aleacion de aluminio. Por consiguiente, en la placa de aleacion de aluminio estructural de la presente realizacion, el contenido de Zr es de 0,05 % a 0,30 %. Ademas, es preferible que el contenido de Zr sea de 0,05 % a 0,20 %.
(5) Ti
El Ti es un componente contenido en un refinador que se anade para refinar los granos de cristal de un lingote. Cuando el contenido de Ti en una aleacion de aluminio supera el 0,5 %, se forman productos cristalizados y precipitados a base de Al-Ti, lo que provoca una reduccion en la ductilidad de la aleacion de aluminio. Ademas, cuando el contenido de Ti es inferior al 0,005 %, no se puede obtener el efecto suficiente de refinamiento de los granos cristalinos de un lingote. Por consiguiente, en la placa de aleacion de aluminio estructural de la presente realizacion, el contenido de Ti es de 0,005 % a 0,5 %. Ademas, es preferible que el contenido de Ti sea del 0,35 % o inferior.
(6 ) Si
El Si reduce la ductilidad de una aleacion de aluminio. Cuando el contenido de Si en una aleacion de aluminio supera el 0,5 %, se forman productos cristalizados y precipitados a base de Al-Fe-Si y Si, lo que provoca una reduccion en la ductilidad de la aleacion de aluminio. Por consiguiente, en la placa de aleacion de aluminio estructural de la presente realizacion, el contenido de Si se limita al 0,5 % o menos. Ademas, es preferible que el contenido de Si sea 0,4 % o menos.
(7) Fe
El Fe reduce la ductilidad de una aleacion de aluminio. Cuando el contenido de Fe en una aleacion de aluminio supera el 0,5 %, se forman productos cristalizados y precipitados a base de Al-Fe-Si y Al-Fe, lo que provoca una reduccion en la ductilidad de la aleacion de aluminio. Por consiguiente, en la placa de aleacion de aluminio estructural de la presente realizacion, el contenido de Fe se limita al 0,5 % o menos. Ademas, es preferible que el contenido de Fe sea del 0,35 % o menos.
(8) Mn
El Mn reduce la ductilidad de una aleacion de aluminio. Cuando el contenido de Mn en una aleacion de aluminio supera el 0,3 %, se forman precipitados y productos cristalizados a base de Al-Mn y a base de Al-Fe-Si-Mn, lo que provoca una reduccion en la ductilidad de la aleacion de aluminio. Por consiguiente, en la placa de aleacion de aluminio estructural de la presente realizacion, el contenido de Mn se limita al 0,3 % o menos. Ademas, es preferible que el contenido de Mn sea del 0,2 % o menos.
(9) Cr
El Cr reduce la ductilidad de una aleacion de aluminio. Cuando el contenido de Cr en una aleacion de aluminio supera el 0,3 %, se forman productos cristalizados a base de Al-Cr y precipitados, lo que provoca una reduccion en la ductilidad de la aleacion de aluminio. Por consiguiente, en la placa de aleacion de aluminio estructural de la presente realizacion, el contenido de Cr se limita al 0,3 % o menos. Ademas, es preferible que el contenido de Cr sea 0,2 % o menos.
(10) Aluminio e impurezas inevitables
La placa de aleacion de aluminio estructural de la presente realizacion contiene, ademas de los componentes (1) a (9) descritos anteriormente, hasta el resto, aluminio e impurezas inevitables. Estas impurezas son generalmente conocidas en el campo tecnico de la aleacion de aluminio y, por lo tanto, no se proporcionaran explicaciones detalladas de las mismas aqrn.
Cada uno de los componentes de Si, Fe, Mn y Cr descritos anteriormente es un componente cuyo contenido es limitado. Por consiguiente, una placa de aleacion de aluminio estructural que no contiene en absoluto estos componentes cuyo contenido esta limitado (es decir, que el contenido es 0) esta dentro del alcance de la presente invencion.
A continuacion, en el presente documento se explicara una estructura cristalina de la placa de aleacion de aluminio estructural de la presente realizacion.
El metal, tal como la placa de aleacion de aluminio estructural de la presente realizacion, es un material policristalino. En tal material policristalino, los granos cristalinos estan presentes, y la distribucion de las orientaciones de la red cristalina de los granos cristalinos (orientacion cristalina) se denomina “textura (textura cristalina)”.
Ejemplos de orientaciones cristalinas representativas presentes en una placa de aleacion de aluminio son la orientacion de laton, la orientacion S, la orientacion de cobre, la orientacion cubica, la orientacion CR, la orientacion Goss, la orientacion RW, la orientacion P, etc. Las propiedades del metal se especifican basandose en la fracciones de volumen que incluyen estas orientaciones. Debido a que estas orientaciones descritas anteriormente son bien conocidas por los expertos en la materia, no se proporcionaran aqu explicaciones detalladas.
(A) Orientacion de laton, orientacion S y orientacion de cobre
La orientacion de laton, la orientacion S y la orientacion de cobre muestran el efecto de aumentar la resistencia. En el caso de que los granos esten menos orientados en cada una de las orientaciones de los cristales y donde las densidades de orientacion de las tres orientaciones de los cristales sean menores que 20, no se puede obtener el efecto del aumento de la resistencia de la aleacion de aluminio.
Por lo tanto, en la placa de aleacion de aluminio estructural de la presente realizacion, la densidad de orientacion de una o mas orientaciones cristalinas, aparte de las tres orientaciones cristalinas, es decir, orientacion de laton, orientacion S y orientacion de cobre, es 20 o mas (relacion aleatoria; lo mismo se aplicara en lo sucesivo). Ademas, de estas tres orientaciones cristalinas, la densidad de orientacion de una o mas orientaciones cristalinas es preferentemente de 25 o mas.
(B) Orientacion cubica, orientacion CR, orientacion Goss, orientacion RW y orientacion P
La orientacion cubica, la orientacion CR, la orientacion Goss, la orientacion RW y la orientacion P son orientaciones cristalinas que se observan en una textura de recristalizacion; estas orientaciones muestran el efecto de reducir la resistencia de una aleacion de aluminio. En un caso donde la densidad de orientacion de cada una de estas orientaciones es superior a 10, aumenta la anisotropfa en el plano de la aleacion de aluminio, lo que causa una reduccion en la resistencia de la aleacion de aluminio.
Por consiguiente, en la placa de aleacion de aluminio estructural de la presente realizacion, las densidades de orientacion (relacion aleatoria) de las cinco orientaciones de los cristales, es decir, orientacion cubica, orientacion CR, orientacion Goss, orientacion RW y orientacion P, son 10 o menos. Ademas, las densidades de orientacion de las cinco orientaciones cristalinas son preferentemente de 5 o menos.
La placa de aleacion de aluminio estructural de la presente realizacion, que tiene los componentes y las estructuras cristalinas mencionadas anteriormente, tiene la siguiente propiedad: la resistencia a la traccion en cada una de una direccion de 0 grados y una direccion de 90 grados con respecto a una direccion de laminado longitudinal es de 660 MPa o mas; el lfmite elastico del 0,2 % en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados es de 600 MPa o mas; el alargamiento a la rotura en cada una de la direccion de 0 grados y la direccion de 90 grados es del 70 % o mas del alargamiento a la rotura en una direccion de 45 grados con respecto a la direccion longitudinal de laminado; la resistencia a la traccion en la direccion de 45 grados es 80 % o mas de la resistencia a la traccion en la direccion de 0 grados, y el lfmite elastico del 0,2 % en la direccion de 45 grados es del 80 % o mas del lfmite elastico del 0,2 % en la direccion de 0 °C grados y el alargamiento a la rotura en la direccion de 45 grados es 12 % o mas.
Debido a que la placa de aleacion de aluminio estructural de acuerdo con la presente realizacion tiene las propiedades mencionadas anteriormente, se puede demostrar que dicha placa de aleacion de aluminio estructural exhibe suficiente resistencia y excelente ductilidad, y tiene una pequena anisotropfa en el plano. Por lo tanto, de acuerdo con la presente invencion, es posible obtener una placa de aleacion de aluminio estructural que sea adecuada para aviones, naves espaciales y vetuculos, por ejemplo.
A continuacion, se describira un procedimiento para producir la placa de aleacion de aluminio estructural de la presente realizacion.
El procedimiento de produccion de la presente realizacion es un procedimiento para producir una placa de aleacion de aluminio estructural que comprende de 7,0 % a 12,0 % de Zn, de 1,5 % a 4,5 % de Mg, de 1,0 % a 3,0 % de Cu, de 0,05 % a 0,30 % de Zr y de 0,005 % a 0,5 % de Ti, 0,5 % o menos de Si, 0,5 % o menos de Fe, 0,3 % o menos de Mn, 0,3 % o menos de Cr, y el resto son aluminio e impurezas inevitables.
Este procedimiento de produccion comprende, al menos, laminado en caliente, el tratamiento en solucion se realiza despues del laminado en caliente, el templado se realiza despues del tratamiento en solucion y el envejecimiento artificial se realiza despues del templado.
Ademas, el procedimiento de produccion de la presente realizacion puede comprender ademas un laminado en fno entre el laminado en caliente y el tratamiento en solucion. Ademas, el procedimiento de produccion de la presente realizacion puede comprender ademas un forjado libre antes del laminado en caliente.
A continuacion, cada uno de los procedimientos mencionados anteriormente se describira en detalle.
(a) Laminado en caliente
El laminado en caliente es un procedimiento de laminado que se lleva a cabo manteniendo la temperatura a una temperatura espedfica (por ejemplo, la temperatura de recristalizacion del metal) o mayor. En la presente realizacion, el laminado en caliente se lleva a cabo en las condiciones en las que la relacion de reduccion total es del 90 % o superior, la velocidad de deformacion es de 0,01 s-1 o mas, la relacion de reduccion en 1 pasada es del 1 % 0 mas, un numero total de pasadas de laminado es de 10 pasadas a 70 pasadas, en el que el 50 % o mas del numero total de pasadas es de laminado inverso, y la temperatura inicial es de 300 °C a 420 °C.
La relacion de reduccion total es una relacion de reduccion de un grosor de placa de un material laminado en el procedimiento de laminado. Ademas, la velocidad de deformacion es un valor numerico que representa una relacion de reduccion entre el grosor de la placa y el tiempo de trabajo de una unidad en el procedimiento de laminado. Ademas, la relacion de reduccion en 1 pasada es una relacion de reduccion del grosor de la placa del material durante 1 pasada del laminado. Ademas, el laminado inverso consiste en realizar repetidamente el laminado mientras se hace que el material pasada de un lado a otro; el laminado inverso, en el que se cambia la direccion del laminado en 180 grados para cada paso, se distingue del laminado en una direccion porque la direccion del laminado siempre es fija.
En cuanto a la relacion de reduccion total en el laminado en caliente, cuanto mayor sea el valor numerico de la relacion de reduccion total, mayor sera la densidad de orientacion de al menos una orientacion de orientacion de laton, orientacion S y orientacion de cobre; consecuentemente, se incrementa la resistencia de la aleacion de aluminio. Si la relacion de reduccion total es inferior al 90 %, no se puede obtener el efecto de mejorar la resistencia de la aleacion de aluminio. Ademas, cuanto mas alta es la relacion de reduccion total del laminado en caliente, mas pequenas son las densidades de orientacion de toda la orientacion cubica, la orientacion CR, la orientacion Goss, la orientacion RW y la orientacion P; en consecuencia, la anisotropfa en el plano de la aleacion de aluminio es pequena y, por lo tanto, aumenta la resistencia de la aleacion de aluminio. Por consiguiente, en el procedimiento de produccion de la presente realizacion, la relacion de reduccion total en el laminado en caliente es del 90 % o superior. Para reducir aun mas la anisotropfa en el plano y mejorar aun mas la resistencia de una placa de aleacion de aluminio estructural resultante, es preferible que la relacion de reduccion total en el laminado en caliente sea del 93 % o mas.
Ademas, en cuanto a la velocidad de deformacion en el laminado en caliente, cuanto mayor sea el valor numerico de la velocidad de deformacion, mayor sera la densidad de orientacion de al menos una orientacion de orientacion de laton, orientacion S y orientacion de cobre; consecuentemente, se incrementa la resistencia de la aleacion de aluminio. Si la velocidad de deformacion es inferior a 0,01 s-1 no se puede lograr la resistencia necesaria de la aleacion de aluminio. Por consiguiente, en el procedimiento de produccion de la presente realizacion, la velocidad de deformacion en el laminado en caliente es de 0,01 s-1 o mas. Para aumentar aun mas la resistencia de una placa de aleacion de aluminio estructural resultante, es preferible que la velocidad de deformacion en el laminado en caliente sea de 0,03 s-1 o mas.
A este respecto, un lfmite superior de la relacion de reduccion total y un lfmite superior de la velocidad de deformacion en el laminado en caliente no se definen espedficamente; sin embargo, en vista de las instalaciones de produccion actuales, un valor de referencia como lfmite superior de la relacion de reduccion total es de aproximadamente el 99 % y un valor de referencia como lfmite superior de la velocidad de deformacion es de aproximadamente 400 s-1.
En cuanto a la relacion de reduccion en 1 pasada del laminado en caliente, cuanto mayor sea su valor numerico, mayor sera la densidad de orientacion de al menos una orientacion de orientacion de laton, orientacion S y orientacion de cobre; consecuentemente, se incrementa la resistencia de la aleacion de aluminio. Si la relacion de reduccion en 1 pasada es inferior al 1 %, no se puede obtener el efecto de aumentar la resistencia de la aleacion de aluminio. Por consiguiente, en el procedimiento de produccion de la presente realizacion, la relacion de reduccion en 1 pasada es del 1 % o superior. Con el fin de aumentar aun mas la resistencia de una placa de aleacion de aluminio estructural resultante, es preferible que la relacion de reduccion en 1 pasada sea del 1,5 % o mas. A este respecto, no se define espedficamente un lfmite superior de la relacion de reduccion en 1 pasada; sin embargo, en vista de las instalaciones de produccion actuales, un valor de referencia como lfmite superior es de aproximadamente el 50 %.
En el laminado en caliente, si el numero total de pasadas de laminado es grande, por cada pasada se consigue una cantidad de reduccion de laminado pequena antes de obtener el grosor espedfico. Por esta razon, una parte de la capa de superficie en una direccion de grosor de la placa tiene una prioridad mas alta para laminarse en caliente que una parte central en la direccion de grosor de la placa y, por lo tanto, la parte central en la direccion de grosor de la placa es menos probable que sea laminada en caliente. En consecuencia, las texturas en orientacion de laton, orientacion S y orientacion de cobre no se desarrollan. Si el numero total de pasadas de laminado excede las 70 pasadas, no se puede obtener el efecto de mejorar la resistencia de la aleacion de aluminio. Por otro lado, si el numero total de pasadas de laminado es pequeno, por cada pasada se consigue una cantidad de reduccion de laminado grande antes de obtener el espedfico. Por esta razon, se aplica una fuerte cizalladura a la porcion de la capa superficial en la direccion del grosor de la placa y, por lo tanto, no se desarrollan las texturas en la orientacion de laton, orientacion S y orientacion de cobre. En consecuencia, las densidades de orientacion de la orientacion cubica, la orientacion CR, la orientacion Goss, la orientacion RW y la orientacion P no disminuyen suficientemente. Si el numero total de pasadas de laminado es inferior a 10 pasadas, la anisotropfa en el plano de la aleacion de aluminio no disminuye; por lo tanto, no se puede obtener el efecto de mejorar la resistencia de la aleacion de aluminio. Por consiguiente, en el procedimiento de produccion de la presente realizacion, el numero total de pasadas de laminado es de 10 pasadas a 70 pasadas. Para aumentar aun mas la resistencia de una placa de aleacion de aluminio estructural resultante, es preferible que el numero total de pasadas de laminado sea de 20 pasadas a 60 pasadas.
En cuanto al trabajo de laminado en el laminado en caliente, el material se puede laminar de manera mas uniforme mediante el laminado inverso que con el laminado en una direccion. En el caso de laminado inverso, aumenta la densidad de orientacion de al menos una orientacion de orientacion de laton, orientacion S y orientacion de cobre. Ademas, las densidades de orientacion de toda la orientacion cubica, la orientacion CR, la orientacion Goss, la orientacion RW y la orientacion P disminuyen. Por esta razon, la aleacion de aluminio tiene una pequena anisotropfa en el plano, lo que aumenta la resistencia de la aleacion de aluminio. En el laminado en una direccion, el laminado no se realiza de manera uniforme. Como resultado, el efecto de mejorar la resistencia de la aleacion de aluminio no se puede obtener suficientemente. Por consiguiente, en el procedimiento de produccion de la presente realizacion, el 50 % o mas del numero total de pasadas de laminado es de laminado inverso. Con el fin de reducir la anisotropfa en el plano y mejorar aun mas la resistencia de una placa de aleacion de aluminio estructural resultante, es preferible que el 70 % o mas del numero total de pasadas de laminado sea de laminado inverso.
51 la temperatura inicial del laminado en caliente es inferior a 300 °C, debido a una gran resistencia a la deformacion del material, el trabajo de laminado se aplica solo a la parte de la capa superficial en la direccion del grosor de la placa, pero no se aplica lo suficiente a la parte central en la direccion del grosor de la placa. Por lo tanto, es menos probable que las texturas se desarrollen en la orientacion de laton, la orientacion S y la orientacion de cobre; las densidades de orientacion de toda la orientacion cubica, la orientacion CR, la orientacion Goss, la orientacion RW y la orientacion P no disminuyen lo suficiente. Por esta razon, la anisotropfa en el plano de la aleacion de aluminio no disminuye y, por lo tanto, no se puede obtener el efecto de mejorar la resistencia de la aleacion de aluminio. Ademas, debido a que la carga de laminado aumenta y es probable que se produzcan grietas en el material durante el laminado, es diffcil llevar a cabo el trabajo de laminado. Por otro lado, si la temperatura inicial del laminado es superior a 420 °C, la resistencia a la deformacion del material es pequena y el material se deforma facilmente. Por lo tanto, es menos probable que las texturas se desarrollen en orientacion de laton, orientacion S y orientacion de cobre; las densidades de orientacion de toda la orientacion cubica, la orientacion CR, la orientacion Goss, la orientacion RW y la orientacion P no disminuyen lo suficiente. Por esta razon, la anisotropfa en el plano de la aleacion de aluminio no disminuye y, por lo tanto, no se puede obtener el efecto de mejorar la resistencia de la aleacion de aluminio. Por consiguiente, en el procedimiento de produccion de la presente realizacion, la temperatura inicial del laminado esta en un intervalo de 300 °C a 420 °C.
(b) Laminado en fno
El laminado en fno es un procedimiento de laminado que se lleva a cabo a una temperatura igual o inferior a una temperatura espedfica (por ejemplo, la temperatura de recristalizacion del metal). En la presente realizacion, este laminado en fno puede llevarse a cabo despues del laminado en caliente. Debe observarse que, en el procedimiento de produccion de la presente invencion, el laminado en fno no necesariamente tiene que llevarse a cabo, y las propiedades mecanicas objetivo pueden alcanzarse suficientemente sin el laminado en fno. Sin embargo, si se lleva a cabo el laminado en fno, se puede obtener el efecto de mejorar la resistencia.
Como en el caso del laminado en caliente, en el laminado en fno, cuanto mayor es la relacion de reduccion total, mas anisotropfa en el plano de la aleacion de aluminio se puede reducir y, ademas, mayor es el efecto de mejorar la resistencia de la aleacion de aluminio que se puede obtener.
Aparte de las condiciones mencionadas anteriormente, las condiciones en el laminado en fno no se especifican particularmente, y el laminado en fno se puede llevar a cabo en las condiciones utilizadas en el laminado en fno que generalmente se realiza en el campo tecnico de la presente invencion.
(c) Tratamiento en solucion
El tratamiento en solucion es un tratamiento para disolver productos cristalizados y precipitados que estan presentes en estructuras metalicas. En la presente realizacion, esta solucion de tratamiento se realiza despues del laminado en caliente o, si se realiza el laminado en fno, despues del laminado en fno.
Si la temperature del tratamiento en solucion es inferior a 400 °C, el material no se puede disolver lo suficiente y, por lo tanto, la resistencia y la ductilidad de la aleacion de aluminio no se pueden obtener de manera suficiente. Ademas, en el tratamiento en solucion, si la temperature supera los 480 °C, lo que significa que la temperature excede una temperature solida del material, se produce una fusion parcial. Por consiguiente, en el procedimiento de produccion de la presente realizacion, la temperatura del tratamiento en solucion se especifica en un intervalo de 400 °C a 480 °C. Ademas, para mejorar aun mas la resistencia y la ductilidad de una placa de aleacion de aluminio estructural resultante, es preferible que la temperatura del tratamiento en solucion se especifique en un rango de 420 °C a 480 °C.
En el tratamiento en solucion, si el tiempo de tratamiento es inferior a 1 hora, el material no puede disolverse lo suficiente y, por lo tanto, la resistencia y la ductilidad de la aleacion de aluminio no se pueden obtener suficientemente. Ademas, en el tratamiento en solucion, si el tiempo de tratamiento supera las 10 horas, la recristalizacion se produce en una estructura metalica del material. Como resultado, la densidad de orientacion de al menos una orientacion de orientacion de laton, orientacion S y orientacion de cobre disminuye y tambien aumentan las densidades de orientacion de la orientacion cubica, la orientacion CR, la orientacion Goss, la orientacion RW y la orientacion P. Por esta razon, la anisotropfa en el plano de la aleacion de aluminio es grande y, por lo tanto, no se puede obtener la resistencia necesaria de la aleacion de aluminio. Por consiguiente, en el procedimiento de produccion de la presente realizacion, el tiempo del tratamiento en solucion se especifica en un intervalo de 1 hora a 10 horas. Ademas, para mejorar aun mas la resistencia y la ductilidad de una placa de aleacion de aluminio estructural resultante, el tiempo del tratamiento en solucion es preferentemente de 1,5 horas a 8 horas.
Aparte de las condiciones mencionadas anteriormente, las condiciones en el tratamiento en solucion no se especifican particularmente, y el tratamiento en solucion se puede llevar a cabo en condiciones usadas en el tratamiento en solucion que generalmente se lleva a cabo en el campo tecnico de la presente invencion.
(d) Templado
El templado es un tratamiento para reducir rapidamente la temperatura del material hasta aproximadamente la temperatura ambiente sin causar la precipitacion de los elementos componentes que se han disuelto en el tratamiento en solucion (es decir, manteniendo los elementos componentes en el estado disuelto). Los ejemplos de templado incluyen el templado con agua, en el que tiene lugar un enfriamiento rapido poniendo el material en agua inmediatamente despues del tratamiento en solucion.
En el templado, a menos que el material se enfne hasta una temperatura de 90 °C o inferior en un minuto, se producen precipitaciones durante el enfriamiento. En este caso, la disolucion no se puede lograr de manera suficiente, y no se pueden obtener la resistencia y la ductilidad necesarias de la aleacion de aluminio. Ademas, con el fin de mejorar aun mas la resistencia y la ductilidad de una placa de aleacion de aluminio estructural resultante, es mas preferible que el material se enfne para que tenga una temperatura de 80 °C o inferior en 50 segundos.
Aparte de las condiciones mencionadas anteriormente, las condiciones en la extincion no se especifican particularmente, y la extincion se puede llevar a cabo en las condiciones utilizadas en la extincion que generalmente se lleva a cabo en el campo tecnico de la presente invencion.
(e) Tratamiento de envejecimiento artificial
Si la temperatura del tratamiento de envejecimiento artificial es inferior a 80 °C, no se produce precipitacion y, por lo tanto, no se puede obtener el efecto de mejorar la resistencia de la aleacion de aluminio aumentando la precipitacion. Ademas, si la temperatura del tratamiento de envejecimiento artificial supera los 180 °C, se forman precipitados gruesos y, por lo tanto, no se puede obtener el efecto de mejorar la resistencia de la aleacion de aluminio aumentando la precipitacion. Por consiguiente, en el procedimiento de produccion de la presente realizacion, la temperatura del tratamiento de envejecimiento artificial se especifica en un intervalo de 80°C a 180°C. Ademas, para mejorar aun mas la resistencia de una placa de aleacion de aluminio estructural resultante, es preferible que la temperatura del tratamiento de envejecimiento artificial este en un rango de 100 °Ca 180 °C.
Si el tiempo de tratamiento de envejecimiento artificial es inferior a 5 horas, la precipitacion no se produce de manera suficiente y, por lo tanto, no se puede obtener el efecto de mejorar la resistencia de la aleacion de aluminio aumentando la precipitacion. Ademas, si el tiempo de tratamiento de envejecimiento artificial supera las 30 horas, se generan precipitados gruesos y, por lo tanto, no se puede obtener el efecto de mejorar la resistencia de la aleacion de aluminio. Por consiguiente, en el procedimiento de produccion de la presente realizacion, el tiempo de tratamiento de envejecimiento artificial se especifica en un intervalo de 5 horas a 30 horas. Ademas, para mejorar aun mas la resistencia de una placa de aleacion de aluminio estructural resultante, es preferible que el tiempo de tratamiento de envejecimiento artificial sea de 8 horas a 28 horas.
Aparte de las condiciones mencionadas anteriormente, las condiciones en el tratamiento de envejecimiento artificial no se especifican particularmente, y el tratamiento de envejecimiento artificial puede llevarse a cabo en condiciones usadas en el tratamiento de envejecimiento artificial que generalmente se lleva a cabo en el campo tecnico de la presente invencion.
(f) Forjado libre
En la presente realizacion, el forjado libre puede llevarse a cabo antes del laminado en caliente.
Al realizar el forjado libre antes del laminado en caliente, las estructuras del lingote se descomponen, mejorando asf la resistencia y la ductilidad de la aleacion de aluminio. Debe observarse que en el procedimiento de produccion de la presente invencion, el forjado libre no necesariamente tiene que llevarse a cabo, las propiedades mecanicas objetivo pueden lograrse suficientemente sin el forjado libre. Sin embargo, cuando se lleva a cabo el forjado libre, las estructuras del lingote se descomponen, mejorando asf la resistencia y la ductilidad de la aleacion de aluminio. En el forjado libre, cuanto mayor es la relacion de compresion, mas se descomponen las estructuras de los lingotes, lo que se traduce en una mayor resistencia y ductilidad de la aleacion de aluminio. Por consiguiente, en el procedimiento de produccion de la presente realizacion, la relacion de compresion no se especifica particularmente. Sin embargo, cuando se lleva a cabo el forjado libre, es preferible que la relacion de compresion sea del 30 % o mas.
Aparte de las condiciones mencionadas anteriormente, las condiciones en el forjado libre no se especifican particularmente, y el forjado libre se puede llevar a cabo en condiciones usadas en el forjado libre que generalmente se lleva a cabo en el campo tecnico de la presente invencion.
De acuerdo con el procedimiento de produccion de la presente realizacion que comprende los procedimientos (a) a (f) mencionados anteriormente, es posible producir una placa de aleacion de aluminio estructural que tenga suficiente resistencia y excelente ductilidad, asf como una pequena anisotropfa en el plano. En consecuencia, con la presente invencion, se puede obtener una placa de aleacion de aluminio estructural que es adecuada para aviones y vetnculos espaciales y para vetnculos, por ejemplo.
REALIZACION
A continuacion, se describiran realizaciones de la presente invencion en comparacion con ejemplos comparativos, para demostrar los efectos de la presente invencion. Estas realizaciones simplemente ilustran una realizacion de la presente invencion, y la presente invencion no se limita en absoluto a estas realizaciones.
[Realizacion 1]
En la Realizacion 1, en primer lugar, varias aleaciones de aluminio A a V, que contienen elementos metalicos en los contenidos enumerados en la Tabla 1, se moldearon por colada con enfriamiento directo para producir lingotes, cada uno con un grosor de 500 mm y un ancho de 500 mm. Hay que senalar que “R” en la tabla 1 se refiere al resto (resto).
[Tabla 1]
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(continuacion)
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A continuacion, los lingotes hechos de las aleaciones de aluminio A a V se sometieron a un tratamiento de homogeneizacion a una temperatura de 450 °C durante 10 horas, y luego se laminaron en caliente en las siguientes condiciones: la temperatura inicial del laminado fue de 400 °C; la velocidad de deformacion fue de 0,3 s-1; la relacion de reduccion en 1 pasada fue de 1 % o mas; el numero total de pasadas fue de 50 pasadas, en las cuales se realizo el laminado inverso en 40 pasadas de las 50 pasadas (es decir, el 80 % del numero total de pasadas). En consecuencia, se obtuvieron placas laminadas en caliente con un grosor de placa de 20 mm (la relacion de reduccion total fue del 96 %). Las diversas placas laminadas en caliente obtenidas se trataron con solucion a una temperatura de 450 °C durante 3 horas y luego se templaron con agua para enfriarlas a 75 °C o menos en 50 segundos. Posteriormente, se realizo un tratamiento de envejecimiento artificial a una temperatura de 140 °C durante 10 horas.
Posteriormente, las diversas placas de aleacion de aluminio estructural obtenidas se denominaron materiales de prueba 1 a 22, cada una de las cuales se midio a temperatura ambiente con respecto a la resistencia a la traccion, el ifmite elastico del 0,2 % y el alargamiento a la rotura. Los resultados se muestran en la Tabla 2. Los procedimientos utilizados para medir la resistencia a la traccion, el lfmite elastico del 0,2 % y el alargamiento a la rotura se ajustaron a un procedimiento de prueba especificado en las Normas Industriales de Japon (JIS) como procedimiento de prueba de traccion para materiales metalicos, (vease JIS N.°: JISZ2241). Las direcciones de traccion utilizadas para la prueba de traccion fueron tres direcciones en total: una direccion de 0 grados con respecto a, una direccion de 45 grados con respecto a, y una direccion de 90 grados con respecto a una direccion de laminado (una direccion de laminado longitudinal) (en lo sucesivo, simplemente denominadas “direccion de 0 grados”, “direccion de 45 grados” y “direccion de 90 grados”, respectivamente).
Ademas, las texturas se midieron en las siguientes etapas. Las piezas de prueba se obtuvieron de la siguiente manera. Se corta una porcion central en la direccion de la anchura de cada uno de los materiales de prueba en forma de placa hasta obtener un tamano de 25 mm de longitud y 25 mm de anchura. Estas porciones se recogieron, y se trabajaron en la cara, hasta que el grosor de su placa alcanza un segundo del grosor de la placa original, con su superficie perpendicular a la direccion del grosor que se utiliza como superficie de medicion. Posteriormente, estas porciones se trituraron con papel de molienda SiC (9 305 mm, grano 2400) fabricado por Marumoto Struers Kabushiki Kaisha.
Seguidamente, estas porciones se corrofan, durante unos 10 segundos, con un lfquido corrosivo que era una mezcla de acido mtrico, acido clortudrico y fluoruro de hidrogeno. Como resultado, se prepararon piezas de prueba para la medicion de figuras polares mediante reflectometna de rayos X. Se realizo una figura polar para cada una de las piezas de prueba obtenidas mediante reflectometna de rayos X, y se realizo un analisis de orientacion tridimensional mediante un procedimiento de expansion en serie utilizando armonicos esfericos. De este modo, se determino la densidad de orientacion de cada una de las orientaciones.
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Como se desprende de los resultados en la Tabla 2, los Materiales de prueba 1 a 9 de las placas de aleacion de aluminio estructural se obtuvieron utilizando aleaciones de aluminio A a I que contienen composiciones qmmicas dentro del alcance de la presente invencion, y todos los Materiales de prueba 1 a 9 exhibieron la siguientes excelentes propiedades: la resistencia a la traccion en cada una de las direcciones 0 grados y 90 grados fue de 660 MPa o mas; el lfmite elastico del 0,2 % en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue de 600 MPa o mas; el alargamiento a la rotura en cada una de las direcciones de 0 grados y la direccion de 90 grados fue del 70 % o mas de alargamiento a la rotura en la direccion de 45 grados; la resistencia a la traccion en la direccion de 45 grados fue del 80 % o mas de la resistencia a la traccion en la direccion de 0 grados, y el lfmite elastico del 0,2 % en la direccion de 45 grados fue del 80 % o mas del lfmite elastico del 0,2 % en la direccion de 0 grados; y el alargamiento a la rotura en la direccion de 45 grados fue de 12 % o mas.
Por el contrario, los Materiales de prueba 10 a 22 de las placas de aleacion de aluminio se obtuvieron utilizando aleaciones de aluminio J a V que conteman componentes qmmicos que estaban fuera del alcance de la presente invencion, y en las aleaciones de aluminio existfan cantidades demasiado grandes o demasiado pequenas de algunos de los componentes. En consecuencia, al menos, las densidades de orientacion de las orientaciones de los cristales, o las propiedades mecanicas (resistencia a la traccion, lfmite elastico del 0,2 % y alargamiento a la rotura) de los Materiales de prueba 10 a 22 estaban fuera del alcance de la presente invencion.
Espedficamente, en el Material de prueba 10, se utilizo la aleacion de aluminio J con un contenido de Zn inferior al 7.0 % y, por lo tanto, no se obtuvo el efecto de mejorar la resistencia. La resistencia a la traccion en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 660 MPa, y el lfmite elastico del 0,2 % en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 600 MPa.
Ademas, en el Material de prueba 11, se utilizo la aleacion de aluminio K que tiene un contenido de Zn de mas del 12.0 % y, por lo tanto, se formaron productos cristalizados y precipitados a base de Zn-Mg. La ductilidad disminuyo y el alargamiento a la rotura en la direccion de 45 grados fue inferior al 12 %.
Ademas, en el Material de prueba 12, se utilizo una aleacion de aluminio L que tiene un contenido de Mg inferior al 1,5 % y, por lo tanto, no se obtuvo el efecto de mejorar la resistencia. La resistencia a la traccion en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 660 MPa, y el lfmite elastico del 0,2 % en la direccion de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 600 MPa.
Ademas, en el Material de prueba 13, se uso la aleacion de aluminio M que tiene un contenido de Mg de mas del 4,5 % y, por lo tanto, se formaron productos cristalizados y precipitados a base de Zn-Mg y a base de Al-Mg-Cu. La ductilidad disminuyo y el alargamiento a la rotura en la direccion de 45 grados fue inferior al 12 %.
Ademas, en el Material de prueba 14, se utilizo una aleacion de aluminio N que tiene un contenido de Cu inferior al 1.0 % y, por lo tanto, no se obtuvo el efecto de mejorar la resistencia. La resistencia a la traccion en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 660 MPa, y el elastico del 0,2 % en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 600 MPa.
Ademas, en el Material de prueba 15, se utilizo la aleacion de aluminio O con un contenido de Cu superior al 3,0 % y, por lo tanto, se formaron productos cristalizados y precipitados a base de Al-Cu y Al-Mg-Cu. La ductilidad disminuyo y el alargamiento a la rotura en la direccion de 45 grados fue inferior al 12 %.
Ademas, en el Material de prueba 16, se utilizo una aleacion de aluminio P con un contenido de Zr inferior al 0,05 % y, por lo tanto, se formo una textura de recristalizacion. No se obtuvo el efecto de mejorar la resistencia. La resistencia a la traccion en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 660 MPa. El lfmite elastico del 0,2 % en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 600 MPa.
Ademas, en el Material de prueba 17, se utilizo la aleacion de aluminio Q con un contenido de Zr de mas del 0,30 % y, por lo tanto, se formaron productos cristalizados y precipitados a base de Al-Zr. La ductilidad se redujo y el alargamiento a la rotura en la direccion de 45 grados fue inferior al 12 %.
Ademas, en el Material de prueba 18, se utilizo la aleacion de aluminio R que tiene un contenido de Si superior al 0,5 % y, por lo tanto, se formaron productos y precipitados cristalizados a base de Al-Fe-Si y Si. La ductilidad disminuyo y el alargamiento a la rotura en la direccion de 45 grados fue inferior al 12 %.
Ademas, en el Material de prueba 19, se utilizo la aleacion de aluminio S con un contenido de Fe de mas del 0,5 % y, por lo tanto, se formaron productos cristalizados y precipitados a base de Al-Fe-Si y Al-Fe. La ductilidad disminuyo y el alargamiento a la rotura en la direccion de 45 grados fue inferior al 12 %.
Ademas, en el Material de prueba 20, se uso la aleacion de aluminio T que tiene un contenido de Ti de mas del 0,5 % y, por lo tanto, se formaron productos cristalizados y precipitados a base de Al-Ti. La ductilidad disminuyo y el alargamiento a la rotura en la direccion de 45 grados fue inferior al 12 %.
Ademas, en el Material de prueba 21, se utilizo la aleacion de aluminio U que tiene un contenido de Mn de mas del 0,3 % y, por lo tanto, se formaron productos cristalizados y precipitados a base de Al-Mn y a base de Al-Fe-Si-Mn.
La ductilidad disminuyo y el alargamiento a la rotura en la direccion de 45 grados fue inferior al 12 %.
Ademas, en el Material de prueba 22, se utilizo la aleacion de aluminio V que tiene un contenido de Cr de mas del 0,3 % y, por lo tanto, se formaron productos cristalizados y precipitados a base de Al-Cr. La ductilidad disminuyo y el alargamiento a la rotura en la direccion de 45 grados fue inferior al 12 %.
[Realizacion 2]
En la realizacion 2, en primer lugar, se obtuvo un lingote por enfriamiento directo con un grosor de 500 mm y una anchura de 500 mm; el lingote de enfriamiento directo tema una composicion qmmica que comprendfa 10,2 % de Zn, 2.9 % de Mg, 1,8 % de Cu, 0,16 % de Zr, 0,22 % de Si, 0,13 % de Fe, 0,05 % de Ti, 0,02 % de Mn y 0,01 % de Cr, y el resto aluminio con impurezas inevitables.
A continuacion, los lingotes de aleacion de aluminio resultantes se trataron en condiciones de forja, condiciones de laminado en caliente, condiciones de laminado en fno, condiciones de tratamiento en solucion, condiciones de templado y condiciones de tratamiento de envejecimiento artificial, que se muestran en la Tabla 3. Como resultado, se obtuvieron los Materiales de prueba 23 a 44 de varias placas de aleacion de aluminio estructural, cada una con un grosor de placa de 2,0 mm.
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En los diversos materiales de prueba resultantes se midio a la resistencia a la traccion, el Ifmite elastico del 0,2 % y el alargamiento a la rotura a temperatura ambiente; los resultados se muestran en la Tabla 4. Los procedimientos utilizados para medir la resistencia a la traccion, el lfmite elastico del 0,2 % y el alargamiento a la rotura se ajustaron a un procedimiento de prueba especificado en las Normas Industriales de Japon (JIS) como procedimiento de prueba de traccion para materiales metalicos, JIS N.°: JISZ2241). Las direcciones de traccion utilizadas para la prueba de traccion fueron tres direcciones en total: la direccion de 0 grados, la direccion de 45 grados y la direccion de 90 grados respecto a la direccion de laminado (la direccion de laminado longitudinal).
Ademas, las texturas se midieron en las siguientes etapas. Las piezas de prueba se obtuvieron de la siguiente manera. Se corta una porcion central en la direccion de la anchura de cada uno de los materiales de prueba en forma de placa hasta obtener un tamano de 25 mm de longitud y 25 mm de anchura. Estas porciones se recogieron, y se trabajaron en la cara, hasta que el grosor de su placa alcanza un segundo del grosor de la placa original, con su superficie perpendicular a la direccion del grosor que se utiliza como superficie de medicion. Posteriormente, estas porciones se trituraron con papel de molienda SiC (9 305 mm, grano 2400) fabricado por Marumoto Struers Kabushiki Kaisha.
Seguidamente, estas porciones se corrofan, durante unos 10 segundos, con un lfquido corrosivo que era una mezcla de acido mtrico, acido clorhndrico y fluoruro de hidrogeno. Como resultado, se prepararon piezas de prueba para la medicion de figuras polares mediante reflectometna de rayos X. Se realizo una figura polar para cada una de las piezas de prueba obtenidas mediante reflectometna de rayos X, y se realizo un analisis de orientacion tridimensional mediante un procedimiento de expansion en serie utilizando armonicos esfericos. De este modo, se determino la densidad de orientacion de cada una de las orientaciones.
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Como se desprende del resultado en la Tabla 3 y la Tabla 4, los materiales de prueba 23 a 26 y 29 se obtuvieron mediante la adopcion de diversas condiciones que se encuentran dentro del alcance del procedimiento de produccion de la presente invencion (es decir, condiciones de forjado, condiciones de laminado en caliente, condiciones de laminado en fno, condiciones de tratamiento en solucion, condiciones de templado y condiciones de tratamiento de envejecimiento artificial), y todos los Materiales de prueba 23 a 26, y 29 mostraron excelentes propiedades en cuanto a resistencia a la traccion, lfmite elastico del 0,2 % y alargamiento a la rotura.
Por el contrario, en cuanto a los Materiales de prueba 27, 28, 33 y 39 a 44 obtenidos mediante la adopcion de diversas condiciones que estaban fuera del alcance del procedimiento de produccion de la presente invencion (es decir, condiciones de forjado, condiciones de laminado en caliente, condiciones de laminado en fno, condiciones de tratamiento en solucion, condiciones de templado y condiciones de tratamiento de envejecimiento artificial), las texturas no estaban lo suficientemente desarrolladas. En consecuencia, la densidad de orientacion de las orientaciones cristalinas y las propiedades mecanicas (resistencia a la traccion, lfmite elastico del 0,2 % y alargamiento a la rotura) estaban fuera del alcance de la presente invencion. De modo alternativo, en cuanto a los Materiales de prueba 30, 32 y 34 a 38 obtenidos al adoptar varias condiciones que estaban fuera del alcance del procedimiento de produccion de la presente invencion, las propiedades mecanicas (resistencia a la traccion, lfmite elastico del 0,2 % y alargamiento a la rotura) estaban fuera del alcance de la presente invencion. Ademas, como para el Material de prueba 31, la temperatura del tratamiento en solucion estaba fuera del alcance de la presente invencion, y se produjo una fusion parcial durante el tratamiento en solucion; en consecuencia, no se pudo obtener un material de prueba para la evaluacion.
Espedficamente, como para el Material de prueba 27, debido a que la relacion de reduccion total fue inferior al 90 %, las texturas no estaban lo suficientemente desarrolladas; por lo tanto, no se obtuvo el efecto de mejorar la resistencia. La resistencia a la traccion en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 660 MPa, y el lfmite elastico del 0,2 % en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 600 MPa. Se observo una gran anisotropfa en el plano.
En cuanto al Material de prueba 28, debido a que la velocidad de deformacion en el laminado en caliente fue menor a 0,01 s-1, las texturas no estaban suficientemente desarrolladas; por lo tanto, no se obtuvo el efecto de mejorar la resistencia. La resistencia a la traccion en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 660 MPa, y el lfmite elastico del 0,2 % en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 600 MPa. Se observo una gran anisotropfa en el plano.
En cuanto al Material de prueba 30, debido a que la temperatura del tratamiento en solucion fue inferior a 400 °C, la disolucion no se logro de manera suficiente. La resistencia a la traccion en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 660 MPa, y el lfmite elastico del 0,2 % en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 600 MPa. El alargamiento a la rotura en la direccion de 45 grados fue inferior al 12 %.
En cuanto al Material de prueba 32, el tiempo del tratamiento en solucion fue inferior a 1 hora, y la disolucion no se logro de manera suficiente. La resistencia a la traccion en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 660 MPa, y el lfmite elastico del 0,2 % en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 600 MPa. El alargamiento a la rotura en la direccion de 45 grados fue inferior al 12 %.
En cuanto al Material de prueba 33, el tiempo del tratamiento en solucion fue de 10 horas o mas, y se produjo la recristalizacion. En consecuencia, las texturas no estaban lo suficientemente desarrolladas y no se obtuvo el efecto de mejorar la resistencia. La resistencia a la traccion en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 660 MPa, y el lfmite elastico del 0,2 % en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 600 MPa. Se observo una gran anisotropfa en el plano.
En cuanto al material de prueba 34, debido a que el material de prueba 34 no se enfrio a una temperatura de 90 °C o inferior en un minuto durante el templado, no se logro la suficiente disolucion. En consecuencia, la resistencia a la traccion en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 660 MPa, y el lfmite elastico del 0,2 % en la direccion de 90 grados fue inferior a 600 MPa. El alargamiento a la rotura en la direccion de 45 grados fue inferior al 12 %.
En cuanto al Material de prueba 35, debido a que la temperatura de envejecimiento artificial fue inferior a 80 °C, no se obtuvo el efecto de mejorar la resistencia aumentando la precipitacion. La resistencia a la traccion en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 660 MPa, y el lfmite elastico del 0,2 % en la direccion de 90 grados fue inferior a 600 MPa.
En cuanto al Material de prueba 36, debido a que la temperatura de envejecimiento artificial fue superior a 180 °C, no se obtuvo el efecto de mejorar la resistencia aumentando la precipitacion. La resistencia a la traccion en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 660 MPa. El alargamiento a la rotura en la direccion de 45 grados fue inferior al 12 %.
En cuanto al Material de prueba 37, debido a que el tiempo de envejecimiento artificial fue de mas de 30 horas, se produce una precipitacion gruesa. En consecuencia, no se obtuvo el efecto de mejorar la resistencia. La resistencia a la traccion en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 660 MPa.
En cuanto al Material de prueba 38, debido a que el tiempo de envejecimiento artificial fue inferior a 5 horas, no se obtuvo el efecto de mejorar la resistencia aumentando la precipitacion. La resistencia a la traccion en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 660 MPa, y el lfmite elastico del 0,2 % en la direccion de 0 grados fue inferior a 600 MPa.
En cuanto al Material de prueba 39, debido a que la relacion de reduccion en 1 pasada fue inferior al 1 %, las texturas no estaban lo suficientemente desarrolladas. La resistencia a la traccion en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 660 MPa, y el lfmite elastico del 0,2 % en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 600 MPa. Se observo una gran anisotropfa en el plano.
En cuanto al Material de prueba 40, debido a que el numero total de pasadas de laminado fue inferior a 10 pasadas, las texturas no estaban lo suficientemente desarrolladas. La resistencia a la traccion en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 660 MPa, y el lfmite elastico del 0,2 % en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 600 MPa. Se observo una gran anisotropfa en el plano.
En cuanto al Material de prueba 41, debido a que el numero total de pasadas de laminado fue superior a 70 pasadas, las texturas no estaban lo suficientemente desarrolladas. La resistencia a la traccion en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 660 MPa, y el lfmite elastico del 0,2 % en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 600 MPa. Se observo una gran anisotropfa en el plano.
En cuanto al Material de prueba 42, debido a que la relacion entre el laminado inverso y el numero de pasadas fue inferior al 50 %, las texturas no estaban lo suficientemente desarrolladas. La resistencia a la traccion en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 660 MPa, y el lfmite elastico del 0,2 % en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 600 MPa. Se observo una gran anisotropfa en el plano.
En cuanto al Material de prueba 43, debido a que la temperatura inicial del laminado en caliente era inferior a 300 °C, las texturas no estaban lo suficientemente desarrolladas. La resistencia a la traccion en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 660 MPa, y el lfmite elastico del 0,2 % en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 600 MPa. Se observo una gran anisotropfa en el plano.
En cuanto al Material de prueba 44, debido a que la temperatura inicial del laminado en caliente era superior a 420 °C, las texturas no estaban lo suficientemente desarrolladas. La resistencia a la traccion en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 660 MPa, y el lfmite elastico del 0,2 % en cada una de las direcciones de 0 grados y de 90 grados fue inferior a 600 MPa. Se observo una gran anisotropfa en el plano.

Claims (4)

REIVINDICACIONES
1. Una placa de aleacion de aluminio estructural que comprende:
de 7,0 % a 12,0 % en masa de Zn;
de 1,5 % a 4,5 % en masa de Mg;
de 1,0 % a 3,0 % en masa de Cu;
de 0,05 % a 0,30 % en masa de Zr;
de 0,005 % a 0,5 % en masa de Ti,
0,5 % o menor en masa de Si;
0,5 % o menor en masa de Fe;
0,3 % o menor en masa de Mn;
0,3 % o menor en masa de Cr; y
Siendo el resto aluminio e impurezas inevitables,
en la que la placa de aleacion de aluminio estructural comprende una textura en la que
una densidad de orientacion de al menos una orientacion cristalina de tres orientaciones cristalinas, que son la orientacion de laton, la orientacion S y la orientacion de cobre, es 20 o mas en una proporcion aleatoria, y las densidades de orientacion de las cinco orientaciones cristalinas, que son la orientacion cubica, la orientacion CR, la orientacion Goss, la orientacion RW y la orientacion P, son 10 o menor en relacion aleatoria, y en la que la placa de aleacion de aluminio estructural comprende
una resistencia a la traccion de 660 MPa o mas y un lfmite elastico del 0,2 % de 600 MPa o mas en cada una de una direccion de 0 grados y una direccion de 90 grados con respecto a una direccion longitudinal de laminado; un alargamiento a la rotura en cada una de una direccion de 0 grados y una direccion de 90 grados que es del 70 % o mas de un alargamiento a la rotura en una direccion de 45 grados con respecto a la direccion longitudinal de laminado;
una resistencia a la traccion en la direccion de 45 grados que es del 80 % o mas de la resistencia a la traccion en la direccion de 0 grados, y un lfmite elastico del 0,2 % en la direccion de 45 grados que es del 80 % o mas del lfmite elastico del 0,2 % en la direccion de 0 grados; y
el alargamiento a la rotura en la direccion de 45 grados es 12 % o mas.
2. Un procedimiento de produccion de una placa de aleacion de aluminio estructural, comprendiendo la placa de aleacion de aluminio estructural de 7,0 % a 12,0 % en masa de Zn, de 1,5 % a 4,5 % en masa de Mg, de 1,0 % a 3,0 % en masa de Cu, de 0,05 % a 0,30 % en masa de Zr, de 0,005 % a 0,5 % en masa de Ti, 0,5 % o menor en masa de Si, 0,5 % o menor en masa de Fe, 0,3 % o menor en masa de Mn, 0,3 % o menor en masa de Cr, siendo el resto aluminio e impurezas inevitables, comprendiendo el procedimiento de produccion de la placa de aleacion de aluminio estructural:
el laminado en caliente en condiciones en las que una relacion de reduccion total es del 90 % o superior, una velocidad de deformacion es de 0,01 s-1 o mas, una relacion de reduccion en 1 pasada es del 1 % o mas, un numero total de pasadas de laminado es de 10 pasadas a 70 pasadas, en las que el 50 % o mas del numero total de pasadas de laminado es de laminado inverso y la temperatura inicial es de 300 °C a 420 °C; despues del laminado en caliente, el tratamiento en solucion a una temperatura de 400 °C a 480 °C durante 1 hora a 10 horas;
despues del tratamiento en solucion, templado para enfriar a una temperatura de 90 °C o inferior en un minuto; y despues del templado, envejecimiento artificial a una temperatura de 80 °C a 180 °C durante 5 horas a 30 horas.
3. El procedimiento de produccion de la placa de aleacion de aluminio estructural de acuerdo con la reivindicacion 2, que comprende ademas un laminado en frio entre el laminado en caliente y el tratamiento en solucion.
4. El procedimiento de produccion de la placa de aleacion de aluminio estructural de acuerdo con la reivindicacion 2 o 3, que comprende ademas el forjado libre antes del laminado en caliente.
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