JP2016536465A - アルミニウム合金製品及び該製品を製造する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
0.8〜8.0重量%のMn;
0.6〜5.0重量%のFe;
0.15〜1.0重量%のSi;
0.15〜1.0重量%のCu;
0.8〜3.0重量%のMg;
最大0.5重量%のZn;及び
最大0.05重量%の酸素を含み、
残部Al及び他の元素であり、前記他の元素は単独で0.25重量%以下、合計量で0.50重量%以下である。
1〜2.15重量%のMn;
0.55〜1.8重量%のFe;
0.2〜0.7重量%のSi;
0.15〜0.7重量%のCu;及び/又は
0.7〜1.65重量%のMgを含み、
残部Al及び他の元素であり、前記他の元素は単独で0.25重量%以下、合計量で0.50重量%以下である。
・最初に、試料の圧延方向の金属組織横断面を、任意の標準金属組織方法を用いて準備する。標準の金属組織方法の実施例は、パックマウント審査準備手順(Pack Mount Examination Preparation Procedure)に記載されている。
・SEMは、グレイレベル8ビットデジタル画像を捕獲するために後方散乱電子を集めることができるように設定され、倍率が2500倍、正方アレイ(square array)における画素分解能が1296×968、スキャン速度が664ミリ秒/ラインである。
・SEMにおける加速電圧は10kVに設定され、集光レンズはスポットサイズ3に設定され、作動距離は3mmに設定される。
・SEMの視野は次に、試料の表面近傍に調節される。一実施形態において、視野のトップは試料表面(T)であり、視野のボトムは試料表面の下方約37μm(T/7)である。
・SEMのコントラストは99.0に設定され、明るさは76.5に設定される。
・次にSEMを用いて、顕微鏡写真を得て、写真に示される特定の標準偏差を有するアルミニウムマトリックスの平均グレイレベルを決定する。
・グレイレベル閾値の可能性ある粒子画素が、顕微鏡写真のアルミニウムマトリックス平均グレイレベルと、前記顕微鏡写真のアルミニウムマトリックス平均グレイレベルの標準偏差の5倍との合計として選択される。
・次に、顕微鏡写真から、2種類のグレイレベルを有する二値画像(0−黒及び255−白)が選択される。
・次に、隣接画素が25より少ないグループが二値画像から取り除かれる。隣接画素が25より少ないグループが取り除かれた後の画像は、「粒子二値画像」である。この明細書で用いられる「粒子画素」という用語は、二値画像の正方アレイにおいて、可能性ある8方向のどの方向においても 25以上のグループの中にある隣接画素である。隣接画素が25より少ないグループは、粒子と関連づけされていない(即ち、粒子画素でない)ため、このステップで二値画像から取り除かれる。2500倍では、画素サイズは、x方向で0.0395257μm、y方向で0.038759μmであり、これらは約0.001532平方マイクロメートルの個々の画素面積に対応する。このように、「粒子画素」は25以上の隣接画素のグループとして定義されるので、粒子の最小面積は0.0383平方マイクロメートルであり、これは最小等価直径0.22μmに対応する。
・次に、粒子の面積分率/体積分率は、粒子の二値画像に基づいて計算される。この明細書では、粒子の面積分率と体積分率は等しい。これについては、次の文献を参照することができる:Ervin E. Underwood, Quantitative Stereology 27 (Addison- Wesley Pub. Co. 1970)。面積分率/体積分率は、255のグレイスケールにおける粒子の二値画像の画素数を1フレーム中の画素数(1296×968,即ち1254528)を100倍したもので割り算することによって計算され、即ち、(255のグレイスケールにおける画素数)/(1フレームの画素数、即ち1254528)×100)として計算される。
・粒子数は、粒子二値画像に基づいて計算される。まず最初に、粒子二値画像の中の個々の粒子が、正方アレイ上の8方向のうちの任意方向に隣接する255のグレイスケールにおける画素に基づいて同定される。次に、粒子数は、粒子二値画像の中に同定された個々の粒子の数に基づいて計算される。
・次に、各粒子の面積が粒子二値画像に基づいて計算される。各粒子の面積の計算は、隣接粒子画素の数を合計し、各画素の面積、即ち2500倍で約0.001532平方マイクロメートルを掛け算することによって行われる。粒子二値画像の面(side)に接触する個々の粒子は除外され、完全な粒子(whole particles)のみが測定される。各粒子面積は、特定の粒子面積範囲に対応する「ビン(bin)」の中に含まれる。
・このプロセスは、表面近傍で集められた40の顕微鏡写真に対して繰り返される。
・次に、単位面積当たりの粒子計測数は、(粒子計測数)を、[1フレーム中の画素数(1296×968、即ち1254528)×各画素の面積(2500倍で0.001532平方マイクロメートル)×分析された画素数(40)(約76600平方マイクロメートルに等しい)]で割り算することによって算出される。
実施例1のアルミニウム合金は、試料12、13、14、16、240、241、242、243及びインゴットを含む。試料12、13、14、16、240、241、242及び243は、最初に、1335°F〜1435°Fの温度の炉内で加熱される。溶融金属は、この明細書に記載されたプロセスを用いて、90〜115フィート/分の速度で鋳造される。鋳造品は、次に熱間圧延で0.070インチに圧延される。熱間圧延品は次に冷間圧延で0.020インチに圧延され、850°Fの温度で3時間バッチアニーリングされる。バッチアニーリング後、次に冷間圧延されて、最終ゲージは0.0108インチである。
実施例2のアルミニウム合金は、試料240、241、242、243、265、266、267、268、269、270、271及び2219−T87を含む。各試料は、実施例1に記載されたように、加熱、鋳造、熱間圧延、冷間圧延、バッチアニーリング及び冷間圧延を施した。試料は、次に、350°F、400°F及び450°Fの各温度で100時間加熱した(100時間曝露)。また、試料240、241、242及び243については、350°F、400°F及び450°Fの各温度で500時間加した(500時間曝露)。試料は全て、75°Fの室温においた。各試料について、ASTM Eに準拠して、伸び、引張降伏強度及び最大引張強度を室温で測定した。また、加熱時間が500時間の各試料について、ASTM E21に準拠し、高温伸び、引張降伏強度及び最大引張強度を加熱温度(即ち、350°F、400°F又は450°F)で測定した。
Claims (20)
- アルミニウム合金ストリップを含む製品であって、前記アルミニウム合金ストリップが、
(i)少なくとも0.8重量%のMn; 又は
(ii)少なくとも0.6重量%のFe; 又は
(iii)少なくとも0.8重量%のMn及び少なくとも0.6重量%のFe、を含み、
アルミニウム合金ストリップの表面近傍は、少なくとも50μmの等価直径を有する大粒子を実質的に含まず、
アルミニウム合金ストリップの表面近傍は小粒子を含み、
各小粒子は特定の等価直径を有し、前記特定の等価直径が3μmより小さく、
前記小粒子の単位面積当たりの量が、アルミニウム合金ストリップの表面近傍において平方マイクロメートル当たり少なくとも0.01粒子である、製品。 - アルミニウム合金ストリップの表面近傍は、少なくとも20μmの等価直径を有する大粒子を実質的に含まない、請求項1の製品。
- アルミニウム合金ストリップの表面近傍は、少なくとも3μmの等価直径を有する大粒子を実質的に含まない、請求項2の製品。
- 前記少なくとも0.8重量%のMn、又は前記少なくとも0.6重量%のFe、又は前記少なくとも0.8重量%のMn及び少なくとも0.6重量%のFeは、アルミニウム合金ストリップ内に、過共晶組成を達成できる濃度で含まれる、請求項1の製品。
- アルミニウム合金ストリップの酸素含有量は0.1重量%以下である、請求項1の製品。
- アルミニウム合金ストリップの酸素含有量は0.01重量%以下である、請求項5の製品。
- 特定の等価直径は、少なくとも0.3μmである、請求項1の製品。
- 特定の等価直径は、0.3μm〜0.5μmの範囲である、請求項1の製品。
- 特定の等価直径は0.5μmであり、特定の等価直径を有する小粒子の単位面積当たりの量は、アルミニウム合金ストリップの表面近傍において平方マイクロメートル当たり少なくとも0.03粒子である、請求項1の製品。
- 製品は、缶本体ストック及び缶エンドストックからなる群から選択される、請求項1の製品。
- アルミニウム合金ストリップを含む製品であって、前記アルミニウム合金ストリップが、
(i)少なくとも0.8重量%のMn; 又は
(ii)少なくとも0.6重量%のFe; 又は
(iii)少なくとも0.8重量%のMn及び少なくとも0.6重量%のFe、を含み、
アルミニウム合金ストリップの表面近傍は小粒子を含み、
各小粒子は特定の等価直径を有し、前記特定の等価直径が1μmよりも小さく、
前記特定の等価直径を有する小粒子の体積分率が、アルミニウム合金ストリップの表面近傍で少なくとも0.2%である、製品。 - 特定の等価直径を有する小粒子の体積分率は、少なくとも0.65%である、請求項11の製品。
- 特定の等価直径は、0.5μm〜0.85μmの範囲である、請求項11の製品。
- 前記少なくとも0.8重量%のMn、又は前記少なくとも0.6重量%のFe、又は前記少なくとも0.8重量%のMn及び少なくとも0.6重量%のFeは、アルミニウム合金ストリップ内に、過共晶組成を達成できる濃度で含まれる、請求項11の製品。
- アルミニウム合金ストリップの酸素含有量は0.05重量%以下である、請求項11の製品。
- 過共晶アルミニウム合金を選択するステップであって、前記過共晶アルミニウム合金が、
(i)少なくとも0.8重量%のMn; 又は
(ii)少なくとも0.6重量%のFe; 又は
(iii)少なくとも0.8重量%のMn及び少なくとも0.6重量%のFeを有する合金である過共晶アルミニウム合金を選択するステップと、
前記過共晶アルミニウム合金を、表面近傍に少なくとも50μmの等価直径を有する大粒子を実質的に含まない鋳造品を得るのに十分な速度で鋳造する鋳造ステップとを含む、方法。 - 鋳造ステップは、表面近傍に少なくとも20μmの等価直径を有する大粒子を実質的に含まない鋳造品を得るのに十分な速度で鋳造する鋳造ステップを含む、請求項16の方法。
- 鋳造ステップは、表面近傍に少なくとも3μmの等価直径を有する大粒子を実質的に含まない鋳造品を得るのに十分な速度で鋳造する鋳造ステップを含む、請求項16の方法。
- 鋳造ステップは、
過共晶アルミニウム合金を、ニップを形成するように構成された一対のロールへ50〜300フィート/分の速度で供給し、
過共晶アルミニウム合金を凝固させて、各ロールに隣接して固体外側部と、前記固体外側部間に半固体中心部とを生成し、
ニップ内部の中心部を凝固させて鋳造品を形成することをに含む、請求項16の方法。 - アルミニウム合金ストリップを形成するのに十分な熱間圧延、冷間圧延及び/又はアニーリングを鋳造品に施すことをさらに含み、
アルミニウム合金ストリップの表面近傍に小粒子を含み、各小粒子は特定の等価直径を有し、前記等価直径が3μmより小さく、前記特定の等価直径を有する小粒子の単位面積当たりの量は、アルミニウム合金ストリップの表面近傍において平方マイクロメートル当たり少なくとも0.01粒子である、請求項19の方法。
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