JP2018520268A - 押出材 - Google Patents
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Abstract
Description
このような技術の1つが融接である。融接では、基材金属及び使用可能なフィラー金属の両方を、電気アーク、電子ビーム又はレーザービームによって融解し、溶融物溜まりの縁部において結晶化中に金属−金属結合を達成させる。融接では、供給されるエネルギーの一部分のみが溶融とそれによる結合に寄与する。供給されるエネルギーのほとんどは、基材金属の局所加熱と、溶融接合部の周囲でのいわゆる熱影響ゾーン(文献では一般にHAZと呼ばれる)の形成をもたらす。このゾーンは、結果として生じるマイクロ構造の変化が母材金属の恒久的な機械的劣化をもたらすため、問題を呈している。このように、溶接ゾーンの特性は工学的設計での制限要因となり、実際に、部材の耐荷重能力を決定することになる。また、供給される過剰なエネルギー(すなわち熱)は、溶接領域における高い残留応力だけでなく、全体的な変形及び歪みをもたらす。これらの問題は鋼鉄の溶接よりもアルミニウム等の軽金属の溶接において重大になる。なぜなら、軽金属の場合には、基材金属の化学組成を調整してHAZのマイクロ構造を修正することなどの、必要な予防措置をとれる可能性がより難しいからである。
FSWでは、接合対象の2枚のプレートが互いに対して強く加圧され、その間、回転具がそれらの境界面(縁部)に沿って移動し、少なくともアルミニウムでは表面上に常に存在するだろう酸化物層を除去する。
このHYBプロセスには押出/フィラー材が必要である。これは、金属結合を達成するために、接合する2枚のプレート間の溝に、押出機からでてきたフィラー金属(FM)を高圧下で詰め込む技術として、連続押出を利用するためである。
前記押出材はワイヤであってよい。
特にハイブリッド金属押出結合プロセスが2つの部材の接合に使用される時には、前記押出材は、フィラーワイヤとして言及し得る。
前記ハイブリッド金属押出結合プロセスは2つのアルミニウム部材を接合するものであってよく、すなわち、フィラーワイヤは、2つのアルミニウム部材を接合するハイブリッド金属押出結合プロセスで使用されるものであってよい。
フィラーワイヤの組成は、接合するアルミニウム部材の少なくとも1つの組成と同じアルミニウム合金系列のものであってよい。
ハイブリッド金属押出結合プロセスは2つのアルミニウム部材を接合するものであってよい。
アルミニウムロッドの組成は、アルミニウム部材の少なくとも1つの組成と同じアルミニウム合金系列のものであってよい。
部材がアルミニウムから形成された部材である時には、押出材の組成は、アルミニウム部材の組成と同じアルミニウム合金系列のものであってよい。
部材はアルミニウム部材であってよく、押出材の組成は、アルミニウム部材の組成と同じアルミニウム合金系列のものであってよい。
ビレットの熱間変形は、押出材/フィラーワイヤの最終の目的径となるまで実施されてよい。この場合、形成されたアルミニウムロッドを、押出材/フィラーワイヤを形成するために更に加工する必要がなく、すなわち、形成されたアルミニウムロッドが、ハイブリッド押出結合法で使用される押出材/フィラーワイヤであってよい。
ハイブリッド金属押出結合プロセスは2つのアルミニウム部材を接合するものであってよい。この場合、アルミニウム溶融物の組成は、アルミニウム部材の少なくとも1つの組成と同じアルミニウム合金系列のものであってよい。
アルミニウムロッドを加工して押出材/フィラーワイヤを形成することは、アルミニウムロッドを冷間切削すること、及び/又は、アルミニウムロッドを延伸することを含んでよい。
例えば、アルミニウムロッドは押出材/フィラーワイヤの最終の目的径になるまで切削されてよく、あるいは、アルミニウムロッドは押出材の最終の目的径になるまで延伸されてもよい。あるいは、押出材/フィラーワイヤを形成するために、アルミニウムロッドは切削され、その後、延伸されてもよい。
あるいは、部材は、鋼鉄部材など非アルミニウム部材であってもよく、前記方法は、アルミニウム押出物を非アルミニウム部材に結合する方法であってもよい。
いずれの部材も、アルミニウム部材でなくてもよい。
押出材を押し出すことは、押出物として言及されるものを形成し得る。
フィラー材/押出材は、2つの部材を接合するために使用されるのではなく、部材の上に層を形成するために使用されてよい。
従って、押出材が部材の表面に押し出され結合する場合のハイブリッド金属押出結合プロセスにおいて、フィラーワイヤ/押出材は使用されてよい。押出材は部材の上に押し出され結合して、該部材の上にビーズを形成してもよいし、及び/又は、該部材を被覆/覆ってもよい。
このHYBプロセスに関しては、適切なマイクロ構造は変形マイクロ構造であり、適切なナノ構造は、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスであり、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にあることが判明した。
所望の押出材(例えばフィラー材)を製造するのに適切なフィラーワイヤ/押出材を選択する時には、押出物を形成する押出結合プロセス中に該材(例えばワイヤ)に与えられる条件が考慮され、補正されなければならない。
従って、本発明は、使用前に押出材を切削し、洗浄することを含んでよい。しかし、これは不可欠のことではない。
押出物の物性から押出材の所望の物性を予測するには、押出接合中の温度、歪み、及び歪み速度の瞬時値を詳細に知る必要がある。
押出接合中の温度、歪み、及び歪み速度の急速な変化の知識は、押出材が押し出されて押出物を形成する際に押出材のマイクロ構造状態およびナノ/原子状態がどのように変わるのかを予測するために使用してよい。
ここでのアルミニウムへの言及は、必ずしも純アルミニウムに言及しているのではなく、必要に応じアルミニウム合金と純アルミニウムの双方に言及している場合があると理解されるだろう。例えば、アルミニウム押出材またはアルミニウムフィラーワイヤは、アルミニウム合金から形成された押出材またはフィラーワイヤであってよい。
接合した部材(2つの部材を接合した場合)は構造用途で使用し得る。
ジョイント(もしジョイントが形成される場合)は、耐荷重ジョイントであってよい。
該押出材は、HYB法を用いて、以上の5系列の1つに属するものでもよい全種類の構造アルミニウム合金を固相接合するのに、または該合金に結合するのに適切であり得る。
1)アルミニウム部材の系列に関して国際卑金属標準で示されていることに関わらず、鉄含量は0.25重量%以下の値に制限されるべきである。鉄は、押し出された後のフィラー材のマイクロ構造および物性に有害な作用を与え得るからである。
2)(2xxx系列のように)Cuが主要合金化元素であるアルミニウムロッド/押出材/押出物の合金を除いて、銅は不純物元素とみなされる場合がある。従って、アルミニウム部材の系列に関して国際卑金属標準で示されていることに関わらず、5xxx系列、6xxx系列、7xxx系列および8xxx系列の押出材合金など他の合金のCu含量は0.05重量%以下の値に制限されるべきである。銅は、押出物の耐蝕性に有害な場合があるためである。
3)0.05重量%以上の分散質形成元素、マンガン、クロム、ジルコニウム、及びスカンジウム。これらの元素は、微量合金化元素とみなされてよい。微量合金化元素の群に属することは、これらが、制御下で、個々に又は組み合わせて意図的に押出材合金に添加されてよいことを意味する。合金中のこれら微量元素の含量は、アルミニウム合金部材の系列に関して国際卑金属標準で示されていることに関わらず、以下の範囲内とすべきである。すなわち、Mnは0〜1.2重量%、Crは0〜0.25重量%、Zrは0〜0.25重量%、及びScは0〜0.25重量%。これら元素は、フィラー材の再結晶を防止するのに役立ち得る分散質形成元素であるため添加されるべきである。
4)アルミニウムロッド/押出材/押出物の合金組成の他元素の含量は、単数もしくは複数の部材またはそのうちの少なくとも1つがアルミニウムから形成されているとした場合、接合する部材の少なくとも1つが属するアルミニウム合金系列の組成範囲内にあるべきである。
一例として、接合する部材の少なくとも1つ、また、押出物(すなわちフィラー材)が堆積されている部材が6xxx系列の合金である場合、アルミニウムロッド/フィラーワイヤ/フィラー材は、詳述した組成に対して更なる制約を有するAA6082アルミニウム合金であり得る。具体的に述べると、この合金は、0.7〜1.3重量%のSi、0.0〜0.25重量%のFe、0.0〜0.05重量%のCu、0.0〜1.2重量%のMn、0.6〜1.2重量%のMg、0.0〜0.2重量%のZn、0.0〜0.1重量%のTi、0.0〜0.25重量%のCr、0.0〜0.25重量%のZr、0.0〜0.25重量%のSc(ただし、Mn、Cr、Zr及びScの合計含量は少なくとも0.05重量%である)、及び、残量のアルミニウムと、不可避の不純物からなるものであってよい。
押出材組成がすでにZr及び/又はScを含有している場合、追加して結晶成長抑制剤を使用することは余分な場合があるので、この場合、押出材は結晶成長抑制剤を含有しなくてもよい。これら2種類の微量合金化元素は、固化中にAl3Zr及びAl3Sc化合物を形成するため、結晶成長抑制剤としても作用し得るためである。両相は、進行しつつうる固体/液体界面より前に、新しいアルミニウム結晶粒の不均一核形成に、有利な場所を提供することが知られている。
2つのアルミニウム部材を接合する場合、接合する2つのアルミニウム部材は、同じアルミニウム系列のものである組成を有してもよい。この場合、アルミニウムロッド/フィラーワイヤ/フィラー材は、接合するアルミニウム部材双方の組成と同じ系列にある組成を有する。
接合する2つのアルミニウム部材は、互いに同じアルミニウムグレードの組成を有してよい。
接合する2つのアルミニウム部材は、同一の合金組成を有してよい。
再結晶化した粒状構造は極めて望ましくなく、避けるべきである。これは次の押出接合中にも残存する場合があり、溶接すなわち結合時の条件において押出材の強度、靱性および耐蝕性の低下につながり得るからである。
マイクロ構造は、変形した(細長い)結晶粒を有してよい。マイクロ構造は再結晶化した(等軸の)結晶粒を有していなくてよい。
マイクロ構造の結晶粒は、比較的球形のものではなく、比較的細長いものでよい。
ナノ/原子スケールにおいて、アルミニウムロッド/押出材/押出物材料は、アルミニウムマトリックスと、その中の分散質、及び、該アルミニウムマトリックス中の固溶体中にある大部分の合金化元素とを含有するべきである。
ナノ/原子スケールのアルミニウムロッド/押出材/押出物材料は、鉄の小粒子をさらに含んでもよい。
鉄の小粒子の大きさは、大きさ4μm以下であってよく、例えば0.1〜4μmの範囲にあってよい。転位の数密度は、例えば高分解能透過型電子顕微鏡法を用いて測定して1m2あたり1013個より多くてよい。
もしアルミニウムロッド/押出材の製造中に適切なプロセス制御が実施されなければ、溶質リッチな準安定析出物が、鉄の大粒子および粗大な溶質リッチ平衡相と共に、冷却後に室温でアルミニウムマトリックス内部に生じ得る。この種の構造は、押出結合後の押出材の加工硬化ポテンシャル、引張降伏強度および延性、衝撃靱性および耐蝕性を低下させるため、極めて望ましくなく、避けるべきである。
押出材のナノ/原子構造は、例えば高分解能透過型電子顕微鏡法を用いて測定して、クラスター及びGPゾーンをさらに含有してもよい。これらは、溶質原子の近距離拡散によって室温で生じる自然時効が原因となって存在し得る。クラスター/GPゾーンは熱安定性が低いため、HYBプロセスの再加熱時に押出チャンバ内で容易に溶解するので、押出材の物性に関する限りHYBプロセスにおいて問題を起こさない。しかし、これらは、FW合金の延伸性に影響を与える関連の降伏強度を増大させるため、製造中に任意で行なってよいワイヤ切削及び/又は冷間延伸中には考慮されてよい。
理解されるように、押出材の要件は、押出物が堆積されている部材の物性(例えば、接合する合金の種類や用いる操作条件等)に応じて変動するだろう。これにも関わらず、製造経路および加工要件に関して数多くの重要な特徴が存在しており、それらは全般的に適用可能で、つまり化学組成に関わらず全ての押出材に適用される。アルミニウムロッド及び/又はアルミニウム押出材の製造方法は、確実に、マイクロ構造が変形(繊維状)マイクロ構造となり、該材がナノスケールで、転位と分散質を有するアルミニウムマトリックスを含み、合金化元素の大部分がアルミニウムマトリックス中の固溶体中にあるように制御されてよい。
ビレットは押出材の最終径になるまで熱間変形されてよい。従って、ロッドが巻取られて更なる加工のために第二者に輸送される必要がないように、ビレットから直接、押出材が形成されてよい。
「ビレット」という用語は、インゴット、ブルーム、スラブ、ビレット等の、あらゆる半完成鋳造物を含み得る。
アルミニウム溶融物は、特に、低量の鉄及び銅を含有することが重要である。これら元素を除去するために溶融物を精製することは不可能なためである。
工業的なベストプラクティスに沿って、押出材合金の仕様で述べた合金化元素を、正確な量および順序で添加してよい。
次の加工熱処理中に再結晶が生じるのを防止するために使用し得る分散質形成元素Mn、Cr、Zr及びScは、この工程で添加される。上述したように、合金中のこれら微量合金化元素の望ましい量は、押出材の仕様に従って以下の範囲内にあるべきである:0〜1.2重量%のMn、0〜0.25重量%のCr、0〜0.25重量%のZr、及び、0〜0.25重量%のSc。
鋳造方法は、連続的または、半連続的な鋳造方法であってよい。鋳造方法は、直接チル(DC)鋳造であってよい。この鋳造操作は、押出材の製造で使用される押出ビレット及び/又は圧延用インゴットを製造してよい。
鋳造アルミニウムは、高品質のビレット又はインゴットであってよく、すなわち、偏析、多孔性および熱間亀裂など鋳造時の欠陥に関して工業的に最も厳しい公差要求(例えば、HydroまたはAlcoa標準)を満足するべきである。
これら鋳造品の径は、次の加工熱処理での必要縮小比率を得るのに十分な大きさである必要がある、あるいは、十分な大きさであってよい。望ましい径は、押出材の所望の最終径と、実施する加工工程に依存するだろう。該径は、熱間圧延されるビレットと比較すると、熱間押出されるビレットのほうが大きくなる必要があり得る。
例えば、アルミニウムロッド製造のための熱間押出において、最小面積縮小は、10以上:1であってよい。熱間圧延では、面積縮小は5以上:1であってよい。
熱間形成での高い縮小比率の採用は、通常、最終品の物性に有益と考えられるので、面積縮小に関する上限値は特定する必要がない。
均質化処理の主要目的は、(i)微細な偏析を除去又は最小化すること、(ii)固化中に形成された、合金中の有害なFe含有成分を修正すること、(iii)溶質と結合してアルミニウムマトリックスから合金化元素を奪う全ての平衡相を溶解すること、及び、(iv)分散質形成元素Mn、Cr、Zr及びScによる分散質の形成を促進すること、によって鋳造物のマイクロ構造を微細化することである。
熱処理中、局部的な溶融、または、拡散によるマイクロ構造の不十分な微細化を回避するために、均質化温度の厳密な制御が実施されてよい。
均質化温度はアルミニウムビレット又はインゴットの合金組成に依存するだろう。均質化時間はビレット又はインゴットの径に依存するだろう。
例えば、Al−Mg−Si合金の場合、均質化は、制御加熱及び冷却条件下で、530〜580℃の温度範囲において2〜4時間実施されてよい。押出材の製造で使用されるAl−Mg−Si合金の次の加工熱処理中における再結晶が問題となる場合、予防措置は、570〜580℃ではなく、530〜540℃で分散質形成元素Mn及びCrを含有する合金を均質化することであり得る。これは合金中の分散質のより微細な分布につながり得る。
合金がすでに分散質形成元素を含有している場合には、要求が厳しい熱間変形条件下でも、均質化の実施におけるわずかな調節で十分に再結晶の発生を防止することができる。
熱間変形される前にビレット又はインゴットは予備加熱されてよい。
熱間変形前のビレット又はインゴットの予備加熱は、工業的なベストプラクティスに従って実施してよい。
予備加熱は気体加熱または誘導加熱を用いて行なってよい。
誘導加熱は高い加熱速度(気体加熱より高い)を示し、熱間変形前の予備加熱をできるだけ短い時間で完了させるため、有利であり得る。
均質化中に一旦溶解した相の再析出を防止することができるよう、加熱は可能な限り短時間であることが好適である。もし再析出が生じれば、熱間変形工程中に局所的な融解を惹起する場合がある。これは、押出し品で破れや剥離を原因とする表面欠陥や亀裂の形成につながり得る。このような表面欠陥および亀裂は、ワイヤ切削および延伸等の次の加工を難しくする場合がある。
再度Al−Mg−Si合金を例にすると、ビレットの熱間押出の予備加熱温度は通常440〜490℃であってよい。予備加熱時間は、ビレットの径および用いる加熱方法によるが、5〜45分間であってよい。
HYBプロセス用の押出材の製造で使用されるアルミニウムビレット又はインゴットに関しては、可能な限り短い予備加熱時間が目標とされてよい。
熱間圧延または押出は、次の切削およびワイヤ延伸に適した好適な長さおよび径を持つアルミニウムロッドを生産するのに使用してよい。あるいは、熱間圧延または押出は、最終の押出材について望まれる径を持つアルミニウムロッドを生産するのに使用してよく、すなわち、ビレットは、最終の押出材、または、少なくとも押出材の妥当な態様を直接生産するのに熱間変形されてよい。従って、ここでアルミニウムロッドの形成に言及する際には、押出材の態様であるアルミニウムロッドの形成を含み得る。
ロッドの所望の品質を達成できる限り、押出は熱間圧延よりも好ましいものであり得るが、いずれの方法もアルミニウムロッドの形成に使用できる。
熱間変形(例えば押出及び/又は熱間圧延)は、生産するアルミニウムロッドに確実に、ワイヤ切削および延伸等の次の加工にふさわしい径を持たせるために実施してよい。
特定の種類の合金および押出材の所望の径によるが、熱間変形後のロッドの径は1〜3mmであり得る。
熱間変形後のアルミニウムロッドの径は、所望のフィラーワイヤの径の約1.5〜2倍、あるいは、2倍超であり得る。
本書面では、ソフトアニールは、相図によって示される、合金の平衡ソルバス境界線より下での高温熱処理を意味し得る。この熱処理は、それより前の冷間延伸工程の後、次の延伸工程を続ける前に、合金の延性を増大させる目的を持つものであり得る。ソフトアニールが適用される場合、すべての合金化元素を確実に固溶体中に戻すために、最終工程として、押出材合金の全溶体化熱処理を実施してもよい。
ビレットが熱間押出される時には、工業的なベストプラクティスに従って、ダイス領域でのアルミニウムの過熱が防止されるように、合金組成と縮小比率の選択した組合せに妥当な押出(すなわちラム又はホイール)速度が選択されてよい。これは、過熱が局所的な融解を引き起し、押出し品で破れや剥離を原因とする表面欠陥や亀裂の形成を惹起し得るためである。本書面では、工業的なベストプラクティスは、ビレットの組成、ビレットの温度および/または、熱間押出で採用される縮小比率の知識から、ラム又はホイール速度を注意深く選択することを意味する。この選択は、いわゆる押出限界線図として利用される経験値に基づいたものであってもよい。
押出で採用される縮小比率(すなわち元の断面積:最終の断面積)が十分に高い(すなわち約10:1より大きい)場合には、関与する変形力が、均質化後の合金中に依然として存在しているFe含有成分を分解して、アルミニウムマトリックス中に均一に分散させるのに十分なほど大きいものとなり得る。
このことはFe粒子が物性に与える悪影響を抑え、最終押出物の延性、靱性および耐蝕性を増大させ得る。一方、分散質はサイズがはるかに小さく(通常0.1マイクロメートルのオーダー、例えば、例えば0.01〜0.5μm)、塑性変形によって実質的な影響を受けないものであり得る。
熱間圧延が実施される場合、熱間押出について上述したのと同じ理由によって、温度、圧延スケジュール及びマイクロ構造の発達に関する厳密な制御を実施してよい。
繰り返しになるが、成形操作中に再結晶が生じるのを防止するために、HYBプロセス用の押出材の製造で使用される圧延用インゴットは、分散質形成元素Mn、Cr、Zr又はScを0.05重量%以上含有するべきである。同時に、その可能性を析出によって引き出すために、工業的なベストプラクティスに従ってインゴットは均質化されるべきである。
熱間変形中、ビレット/アルミニウムロッドの温度は、相図によって示される、合金の平衡ソルバスより上に維持されるように制御されてよい。
もしビレット/アルミニウムロッドの温度がソルバス温度より下になれば、溶質と結合してアルミニウムマトリックスから合金化元素を奪う平衡相と準安定相双方の形成が始まる場合がある。このような析出は、加工硬化ポテンシャルを低下させ、押出物材料の強度及び耐蝕性も低下させ得るため、押出材の最終品の物性に有害なものとなり得る。
この焼入れは、主要合金化元素が室温(RT)まで固溶体中に残留することを実現するものであってよい。これは、合金が、焼入れの影響を受けやすくする分散質を含有するためである。
分散質は、温度があるレベル(例えば500℃)未満まで降下する冷却中、溶質リッチな様々な種類の準安定相のための、効果的な不均一核形成サイトとして作用し得る。このような準安定相が形成されると、周囲のアルミニウムマトリックスから溶質を奪うことで、押出材の加工硬化ポテンシャルを低下させ、押出物材料の強度を低下させ得る。
一旦このような準安定相がアルミニウム合金中に形成されると、次のHYBプロセスの押出結合中にも、溶質の喪失が加速的に続行し得ることが判明した。これは、準安定相が拡散によって成長することができ、それが押出物材料の強度および加工硬化ポテンシャルの更なる損失につながり得るからである。
焼入れされた後、アルミニウムロッドは、変形タイプのマイクロ構造を有し、ナノ/原子スケールでは、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを有し、合金化元素の大部分は、マトリックス中の固溶体中にあるべきである。また、ナノ構造は、鉄含有の小粒子(径が約4μm未満)を含んでよいが、上述した有害な安定相および準安定相は含有しなくてよい。
もしアルミニウムロッド/押出材の製造中に適切な加工制御が実施されなければ、溶質リッチな準安定析出物が、鉄の大粒子(径が約4μmより大きい)および粗大な溶質リッチ平衡相と共に、冷却後に室温でアルミニウムマトリックス内部に生じ得る。この種の構造は、後のHYBプロセスを用いた押出結合後の押出物の加工硬化ポテンシャル、引張降伏強度および延性、衝撃靱性および耐蝕性を低下させ得るため、極めて望ましくない。
ワイヤ切削や延伸など更なる加工を行なう場合、それ以前の長期にわたる室温保管中に、合金のナノ及び原子構造がクラスター及びGPゾーン形成のために変わり得る。この現象は自然時効(NA:natural ageing)として知られ、例えばAl−Cu、Al−Mg−Si及びAl−Zn−Mg合金で生じ得る。このプロセスは溶質原子の近距離拡散によって、室温で合金中に生じる。クラスター/GPゾーンは熱安定性が低いために、再加熱時に押出チャンバ内で容易に溶解し得るので、HYBプロセスで問題を起こさない。しかし、これらのナノ構造は、ワイヤ切削及び/又は冷間延伸を行なう場合には考慮されるべきである。これらナノ構造は、押出材合金の延伸性に影響を与え得る降伏強度を増大させるためである。
従って、ワイヤは、その長さ方向に沿っておよそ一定の断面形状/径を有することが望ましい。
径は、許容誤差が±0.02mmを持つものであってよい。
これは、ロッドを延伸して押出材を形成するか、ロッドを切削して押出材を形成するか、又は、ビレットを熱間変形して押出材を形成することで達成してよい。
ワイヤ延伸は押出や圧延よりも均一性の高い製品形状および径を提供することが判明している。例えば、延伸によるΦ1.6mmのアルミニウムワイヤの製造では、工業的なベストプラクティスは1.6mm(+0.0/−0.02)の幾何学的許容限度を示唆している。
これの発生を防止するために、使用前に押出材の切削および/または洗浄を実施してよい。押出材を押し出すのに使用する工具などある種の環境に左右されるため、該切削および/または洗浄工程は不可欠のものではない。
ワイヤ切削は延伸操作の前に行なってよい。例えば、ワイヤ切削は、0.05〜0.5mm、または0.5mm超の表面層を除去してよい。この表面層は汚染された表面層であってよい。
ワイヤ切削および/またはワイヤ延伸(これらの工程が行なわれる場合)は、複数の工程で行なわれてよい。これはアニールなど中間熱処理とあわせてもよく、あわせなくともよい。
ワイヤ洗浄は延伸後に実施されてよい。洗浄は、押出材が巻取られ梱包される前の最終行程であってよい。
押出材(例えばフィラーワイヤ)の表面は、滑らかで、実質的に割れや汚染物質がないものであってよい。
梱包は、巻取られた押出材を真空包装中に梱包することを含んでよい。これにより、ワイヤの表面への汚染物質の吸収を回避できる。
ワイヤ切削および延伸は、実施される場合、ソフトアニールなど中間熱処理を行なうことなく、冷却下、一工程で行なってよい。
特に延伸が複数工程で実施される場合、延伸比率は約2:1より高くてよい。
従って、HYB押出材の製造で使用されるアルミニウムロッドの初期径は、一工程での切削および延伸を容易にするために、より小さいもの、例えば1〜3mmであってよい。HYB押出材の製造で使用されるアルミニウムロッドは3mmより大きいものであってよい。
押出または圧延比率(元の断面積を最終の断面積で割った値)は延伸比率より実質的に大きいものであってよい。例えば、押出比率は延伸比率より5倍以上大きくてよく、圧延比率は延伸比率より2倍以上大きくてよい。これは、HYBプロセス用の押出材の場合、押出または圧延比率は、アルミニウムマトリックス中の大きな析出物を分解するために比較的高くなることが望まれるからである。これに対し、合金のマイクロ又はナノ構造に有害なものとなり得る中間ソフトアニールの必要性を回避するため、延伸を単一パスで実施できるように、延伸比率は比較的低いことが望まれる。
しかし、ソフトアニールは通常、合金の平衡ソルバス温度未満で行なわれるため、不可避的に、該材の内部で様々な溶質リッチ安定相および準安定相が再析出することにつながり得る。上述したように、これは、HYBプロセスの場合において、押出材(すなわちフィラーワイヤ)/押出物(すなわちフィラー材)の物性に破壊的なこととなり得、避けるべきである。
以上の第八、第九、及び第十の態様に係る発明は、それぞれ、1以上の任意の特徴を含んだ、上述した態様のいずれかの特徴の1以上を含んでよい。
例えばアルミニウムロッドが本発明の第二の態様に係るアルミニウムロッドであってよく、これが本発明の第六の態様に従って製造されてよい。
また、上記態様のいずれかで言及したアルミニウム押出材/フィラーワイヤは、本発明の第八、第九、及び/又は第十の態様に係る方法に従って製造されてよい。
融接に使用されるフィラーワイヤは再融解のためにその構造的同一性を完全に喪失することになるため、その製造は、最終溶接金属の物性に重要な特定の構造を得るために最適化されるものではない。融接(例えばミグ溶接(MIG)又はレーザー溶接)においてフィラーワイヤと溶接金属間で維持される唯一の重要な「物性」は、化学/組成である。これに対し、HYBプロセスでは、押出ワイヤもAlマトリックス内部に過去の製造工程すべての強力な構造的記憶を留めており、これが、後の押出結合中に押出物材料に伝えられる。過去の製造工程の「構造的記憶」とは、製造経路および、組成/化学が、融接用フィラーワイヤの製造で使用されるものとは異なることを意味する。
添付の図面を参照しつつ、以下に本発明の好ましい実施形態を、例として説明する。
フィラーワイヤは以下で詳述するように、アルミニウムを切削及び延伸することで製造されてよい。
フィラーワイヤが2つのアルミニウム部材を結合するのに使用される場合、HYBプロセスで使用されるフィラーワイヤは、アルミニウム部材2のアルミニウム合金の少なくとも1つと同じ系列にあるアルミニウム合金であるべきである。
フィラーワイヤがアルミニウム部材を非アルミニウム部材と接合するのに使用される場合、あるいは、アルミニウム部材に層を堆積させるために使用される場合、HYBプロセスで使用されるフィラーワイヤは、アルミニウム部材のアルミニウム合金と同じ系列にあるアルミニウム合金であってよい。
該組成の他の成分は、接合されるジョイント1(又は、押出物で被覆される部材)及び最終品の目的の用途に鑑みて、最終フィラー材4に適切な物性を付与できるように選択されてよい。
フィラーワイヤは図2aで示されるような変形(繊維状)マイクロ構造を持つべきである。マイクロ構造は、図2bで示されるような再結晶化したマイクロ構造であるべきではない。図2a及び2bは2種の実験用AA6xxxフィラーワイヤのマイクロ構造の顕微鏡写真である。顕微鏡写真の右下隅のスケールは、長さ500μmを示している。
フィラーワイヤの組成および製造は、図2bの再結晶化したマイクロ構造ではなく、図2aの変形マイクロ構造が達成されるように制御されるべきである。このことは、アルミニウムフィラーワイヤを作るのに使用されるアルミニウムロッド、及び、ジョイント1の最終フィラー材4にも当てはまる。
ナノ構造は、準安定相14、鉄の大粒子16(例えば4μm超)、及び、平衡相18を有しないべきである。これらの点は、固溶体中の合金化元素の量を減らして、アルミニウム合金の物理的性質をひどく低下させるためである。図4は望ましくないナノ構造を概略的に示している。
フィラーワイヤはHYBプロセス中に融解しないため、アルミニウムフィラーワイヤのマイクロ及びナノ構造は、フィラー材のマイクロ及びナノ構造に影響を与えることになるので重要である。これは、さらに、HYBプロセスによって製造された最終のジョイント1の物性に大きく影響することになる。
図5bはx軸にフィラーワイヤの合金強度を示し、y軸に室温保存時間をlog tで示したグラフであるが、ここで示すように、これらクラスターとGPゾーンが形成されるにつれ、合金の強度は増すことになる。次工程であるフィラーワイヤの押出中の高温のため、クラスターとGPゾーン20はアルミニウムマトリックス6中に再び溶解することになるので、このことがHYBプロセスで問題を起こすはずはないが、アルミニウムフィラーワイヤを形成するためのアルミニウム合金の更なる加工においては考慮されるべきである。
該方法は融解処理22を含んでよい。バージンアルミニウムは溶鉱炉から直接提供されてよい。このことは、鉄や銅などの不純物量を許容可能なレベルとすることに役立つだろう。分散質形成元素など合金化元素は溶融物に添加されて所望の組成を形成する。AlB2又はTiB2などの結晶成長抑制剤も溶融物に添加されてよい。これらは鋳造の直前に添加されてよい。
次いでアルミニウム溶融物は鋳造24されてアルミニウムビレット又はインゴットを形成し得る。これは直接チル鋳造によって行なわれてよい。
次いでビレットは均質化26されてよい。均質化温度はビレットの組成に依存するが、合金のソルバス温度と固相線温度のあいだにあってよい。分散質のより微細な分散を作製し得るため、均質化温度は固相線温度よりもソルバス温度に近くてよい。
次いでビレットは予備加熱28されてよく、これは誘導加熱によるものでよい。ビレットが予備加熱される温度はアルミニウム合金の組成に依存する。
次いでビレットは熱間変形30されてよく、これによりアルミニウムロッドが形成され、該ロッドはフィラーワイヤを形成するのに使用され得る。この熱間変形工程30は、(図7a又は7bに図示されるように)熱間押出、または(図7cに図示されるように)熱間圧延によって達成されてよい。
図7bは、ビレット/原料110がホイール112を利用して、支持台114とシュー116間のダイスを強制通過させられ、アルミニウムロッド108が形成されているのを示す。
図7cは、アルミニウムロッド122が2つのローラ120間で圧延されるのを示す。
押出比率(元の面積/最終面積)は10以上:1であってよく、圧延比率(元の面積/最終面積)は5以上:1であってよい。変形によってアルミニウムロッドが形成された後は、アルミニウム合金は焼入れ32されてよい。焼入れされたロッドは次に、フィラーワイヤを形成する更なる加工の前に、保管および輸送のため、巻取り34がされてよい。(実線の矢印で示した)以上の工程22〜34はアルミニウム金属の生産者によって実施されてよい。
フィラーワイヤを形成するため、アルミニウムロッドは切削36及び延伸38されてよい。切削36及び延伸38は、ソフトアニールなど中間の熱処理を使用せず、冷却下、一工程で行なわれてよい。これは、有害なソフトアニール、及び/又は、該ソフトアニールが引き起こした構造的なダメージを修復するためのコストと時間がかかる熱処理を実施せずに、最終のフィラーワイヤが適切なマイクロ構造を確実に持つようにするためである。延伸比率(元の面積/最終面積)は、約2:1〜1.2:1、又はそれ以上であってよい。
押出比率は延伸比率よりも約5〜10倍大きくてよく、圧延比率は延伸比率よりも約2〜5倍大きくてよい。
フィラーワイヤの表面は滑らかで、割れがないべきである。これは、最終のジョイント1の品質(特に界面結合強度)に悪影響を及ぼしかねない汚染物質がフィラーワイヤの表面に捕捉されるリスクを最小限にするためである。
フィラーワイヤの設計者はHYBプロセスのために必要な組成又はマイクロ/ナノ構造を知り得る。この情報を用いて、所望のフィラーワイヤが生産されるように加工工程が調節されてよい。
各ジョイント概略図の上のグラフは、接合される部材と比較した接合部の相対強度を図示している。
図8a、8b及び8cの各例では、フィラーワイヤの組成は、図9で示したAA6082の組成枠の右上隅にあること、すなわち、該組成はマグネシウムと珪素の含量が比較的多いことを想定している。さらに、フィラーワイヤのナノ構造は図5aで示したものである。適切なフィラーワイヤ合金の表記はAA6xxx−グレードAとなろう。ここでグレードAはフィラーワイヤにSiおよびMgが多いことを意味する。
図8aの例は、フィラーワイヤとしてAA6xxx−グレードAを用いた、2枚のAA6082−T6基板の突き合わせ接合を示している。
調質度の表示T6は、接合するアルミニウム部材の材料を、接合前にピーク強度になるように人工的に時効したことを意味している。従って、適合したフィラーワイヤが接合操作で使用された時、図8aで図示するように、ジョイント全体で「均一強度レベル」が得られるはずである。
調質度の表示T7は、接合するアルミニウム部材の同じ材料が過剰時効した条件で使用されることを意味している。よって、その強度は、図8aの例におけるT6の熱処理済み基板よりも低い。従って、図8bで図示するように、接合後、フィラー材の強度はベース金属よりも高くなり、フィラー材の過剰適合と呼ばれる状態である。
図8cの例は、フィラーワイヤとしてAA6xxx−グレードAを用いた、AA6060−T6基板の突き合わせ接合を示している。
AA6060という合金表示は、アルミニウム部材のこの基材が、AA6082と比較すると主要合金化元素Si及びMgの含量が少ないことを意味している(図9を参照)。よって、そのピーク強度は、図8aの例におけるT6の熱処理済み基板よりも低くなる。従って、このケースでは、フィラーワイヤの合金組成は図8a及び8bで示した他の二例と同じであるが、図8cで示したように、フィラー材の過剰適合が所望の程度で達成される。
これらの例ではいずれも、フィラーワイヤ組成が図9のAA6060に関する組成枠の中央のなかにあると想定される。さらに、フィラーワイヤの構造は図5aで示したものと類似すると想定される。適切なフィラーワイヤ合金の表記はAA6xxx−グレードBとなろう。ここでグレードBはフィラーワイヤにSiおよびMgが少ないことを意味する。
図8dは、フィラーワイヤとしてAA6xxx−グレードBを用いた、異種のAA6082基板(左側はAA6082−T6で、右側はAA6082−T7)の突き合わせ接合の例を示している。
調質度の表示T6は、図8dにおける異種ジョイントの左側の基材が、接合前にピーク強度になるように人工的に時効したものを意味し、一方、調質度の表示T7は、もう一方の基板が過剰時効した状態で使用されていることを意味する。従って、最も軟らかいベース金属に適合した強度のフィラーワイヤが接合操作で使用されるとき、図8dで示すように、接合強度は初期のT6の値から、より低いT7の基材強度まで低下することになる。
図8eに関しては、左側のAA6082−T6を右側のAA6060−T6に接合したことを示しており、AA6082という合金表示は、この基材が、AA6060と比較すると主要合金化元素Si及びMgの含量が多いことを意味している(図9を参照)。よって、そのピーク強度は、T6の熱処理済みA6060基板よりも高くなる。従って、接合後、先の例と同じフィラーワイヤを用いて、フィラー材の強度は、図8eで示すように2枚の基板強度の中間値となる。
Claims (62)
- ハイブリッド金属押出結合プロセスで使用されるアルミニウム押出材であって、
該押出材の組成は、
鉄0〜0.25重量%;
分散質形成元素0.05重量%以上、ただし該分散質形成元素はマンガン0〜1.2重量%、クロム0〜0.25重量%、ジルコニウム0〜0.25重量%、及びスカンジウム0〜0.25重量%を含有する;並びに、
前記アルミニウム押出材のアルミニウム合金が2xxx系列のものである場合を除いて銅0〜0.05重量%を含有し、
前記押出材のマイクロ構造が変形マイクロ構造であり、
前記押出材のナノ構造が、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にある、アルミニウム押出材。 - 前記押出材のナノ構造は、鉄の小粒子を含む、請求項1に記載のアルミニウム押出材。
- 前記ナノ構造は、溶質リッチな準安定析出物、鉄の大粒子、及び、粗大な溶質リッチ平衡相を有しない、請求項1又は2に記載のアルミニウム押出材。
- 前記マイクロ構造は、再結晶化したマイクロ構造ではない、請求項1、2又は3に記載のアルミニウム押出材。
- 前記マイクロ構造の結晶粒の幅に対する長さの比率は、5以上:1である、先行する請求項のいずれかに記載のアルミニウム押出材。
- 前記押出材は結晶成長抑制剤を含有する、先行する請求項のいずれかに記載のアルミニウム押出材。
- 前記押出材はフィラーワイヤである、先行する請求項のいずれかに記載のアルミニウム押出材。
- 前記ハイブリッド金属押出結合プロセスは、2つの部材を接合するハイブリッド金属押出結合プロセスである、先行する請求項のいずれかに記載のアルミニウム押出材。
- 前記部材の少なくとも1つはアルミニウム部材であり、前記押出材の組成は、前記アルミニウム部材の少なくとも1つの組成と同じアルミニウム合金系列のものである、請求項8に記載のアルミニウム押出材。
- 前記ハイブリッド金属押出結合プロセスは、押し出された押出材を基材上に堆積させ、結合させるためのものである、先行する請求項のいずれかに記載のアルミニウム押出材。
- 前記基材はアルミニウム部材であり、前記押出材の組成は、前記アルミニウム部材の組成と同じアルミニウム合金系列のものである、先行する請求項のいずれかに記載のアルミニウム押出材。
- ハイブリッド金属押出結合プロセスによって2つのアルミニウム部材を接合するシステムであって、
接合対象の2つの部材、及び、
先行する請求項のいずれかに記載のアルミニウム押出材、を含有するシステム。 - 前記部材の少なくとも1つはアルミニウム部材である、請求項12に記載の2つのアルミニウム部材を接合するシステム。
- 押出材を部材に結合するシステムであって、
押出材を堆積させ、結合させることになる部材、及び、
請求項1〜11のいずれかに記載の押出材、を含有するシステム。 - ハイブリッド金属押出結合プロセスで使用されるアルミニウム押出材を製造するためのアルミニウムロッドであって、
前記アルミニウムロッドの組成は、
鉄0〜0.25重量%;
分散質形成元素0.05重量%以上、ただし該分散質形成元素はマンガン0〜1.2重量%、クロム0〜0.25重量%、ジルコニウム0〜0.25重量%、及びスカンジウム0〜0.25重量%を含有する;並びに、
前記アルミニウムロッドのアルミニウム合金が2xxx系列のものである場合を除いて銅0〜0.05重量%を含有し、
前記アルミニウムロッドのマイクロ構造が変形マイクロ構造であり、
前記アルミニウムロッドのナノ構造が、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にある、アルミニウムロッド。 - 前記アルミニウムロッドのナノ構造は、鉄の小粒子を含む、請求項15に記載のアルミニウムロッド。
- 前記ナノ構造は、溶質リッチな準安定析出物、鉄の大粒子、及び、粗大な溶質リッチ平衡相を有しない、請求項15又は16に記載のアルミニウムロッド。
- 前記マイクロ構造は、再結晶化したマイクロ構造ではない、請求項15、16又は17に記載のアルミニウムロッド。
- 前記マイクロ構造の結晶粒の幅に対する長さの比率は、5以上:1である、請求項15〜18のいずれかに記載のアルミニウムロッド。
- 前記アルミニウムロッドは結晶成長抑制剤を含有する、請求項15〜19のいずれかに記載のアルミニウムロッド。
- 前記押出材はフィラーワイヤである、請求項15〜20のいずれかに記載のアルミニウムロッド。
- 前記ハイブリッド金属押出結合プロセスは、2つの部材を接合するハイブリッド金属押出結合プロセスである、請求項15〜21のいずれかに記載のアルミニウムロッド。
- 前記部材の少なくとも1つはアルミニウム部材であり、前記押出材の組成は、前記アルミニウム部材の少なくとも1つの組成と同じアルミニウム合金系列のものである、請求項15〜22のいずれかに記載のアルミニウムロッド。
- 前記ハイブリッド金属押出結合プロセスは、押し出された押出材を基材上に堆積させ、結合させるためのものである、請求項15〜23のいずれかに記載のアルミニウムロッド。
- 前記基材はアルミニウム部材であり、前記押出材の組成は、前記アルミニウム部材の組成と同じアルミニウム合金系列のものである、請求項24に記載のアルミニウムロッド。
- ジョイントであって、
該ジョイントは、2つのアルミニウム部材、及び、
その間に配置されたアルミニウムフィラー材を含有し、
前記アルミニウム部材は、ハイブリッド金属押出結合プロセスを用いて前記フィラー材によって接合されており、
前記フィラー材の組成は、前記アルミニウム部材の少なくとも1つの組成と同じアルミニウム合金系列のものであり、
前記フィラー材の組成は、
鉄0〜0.25重量%;
分散質形成元素0.05重量%以上、ただし該分散質形成元素はマンガン0〜1.2重量%、クロム0〜0.25重量%、ジルコニウム0〜0.25重量%、及びスカンジウム0〜0.25重量%を含有する;並びに、
前記アルミニウムフィラー材のアルミニウム合金が2xxx系列のものである場合を除いて銅0〜0.05重量%を含有し、
前記フィラー材のマイクロ構造が変形マイクロ構造であり、
前記フィラー材のナノ構造が、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にある、ジョイント。 - 前記フィラー材は、請求項1〜11のいずれかに記載の押出材を押し出して形成されたものである、請求項26に記載のジョイント。
- ハイブリッド金属押出結合プロセスで使用される押出材の製造に使用されるアルミニウムロッドを製造する方法であって、前記方法は、
アルミニウム溶融物を準備し、該アルミニウム溶融物の組成は、
鉄0〜0.25重量%;
分散質形成元素0.05重量%以上、ただし該分散質形成元素はマンガン0〜1.2重量%、クロム0〜0.25重量%、ジルコニウム0〜0.25重量%、及びスカンジウム0〜0.25重量%を含有する;並びに、
前記アルミニウムロッドのアルミニウム合金が2xxx系列のものである場合を除いて銅0〜0.05重量%を含有し、
前記アルミニウム溶融物を鋳造してアルミニウムビレットを製造し、
前記アルミニウムビレットを均質化し、
前記ビレットを熱間変形してアルミニウムロッドを形成し、そして
前記アルミニウムロッドを焼入れすることを含み、
焼入れしたアルミニウムロッドのマイクロ構造は変形マイクロ構造であり、
焼入れしたアルミニウムロッドのナノ構造が、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にある、方法。 - 前記アルミニウム溶融物は、バージンアルミニウムから製造される、請求項28に記載の方法。
- 前記鋳造は、直接チル鋳造である、請求項28又は29に記載の方法。
- 均質化温度は、平衡相図によって示される、ビレットのアルミニウム合金の固相線温度とソルバス温度の間にあり、固相線温度よりソルバス温度に近い、請求項28、29又は30に記載の方法。
- 前記ビレットは、熱間変形前に誘導加熱により予備加熱される、請求項28〜31のいずれかに記載の方法。
- 前記熱間変形中のビレットの温度は、平衡相図によって示される、合金の平衡ソルバスより上に維持されるように制御される、請求項28〜32のいずれかに記載の方法。
- 前記熱間変形は熱間押出であり、最小面積縮小値は10以上:1である、請求項28〜33のいずれかに記載の方法。
- 前記熱間変形は熱間圧延であり、面積縮小値は5以上:1である、請求項28〜33のいずれかに記載の方法。
- 熱間変形したアルミニウムロッドの径は、所望の押出材の径の約1.5〜2倍である、請求項28〜35のいずれかに記載の方法。
- 前記押出材はフィラーワイヤである、請求項28〜36のいずれかに記載の方法。
- 前記ハイブリッド金属押出結合プロセスは、2つの部材を接合するハイブリッド金属押出結合プロセスである、請求項28〜37のいずれかに記載の方法。
- 前記部材の少なくとも1つはアルミニウム部材であり、前記アルミニウムロッドの組成は、前記アルミニウム部材の少なくとも1つの組成と同じアルミニウム合金系列のものである、請求項38に記載の方法。
- 前記ハイブリッド金属押出結合プロセスは、押し出された押出材を基材上に堆積させ、結合させるためのものである、請求項28〜39のいずれかに記載の方法。
- 前記基材はアルミニウム部材であり、前記アルミニウムロッドの組成は、前記アルミニウム部材の組成と同じアルミニウム合金系列のものである、請求項40に記載の方法。
- ハイブリッド金属押出結合プロセスで使用される押出材を製造する方法であって、前記方法は、
アルミニウムロッドを準備し、
該アルミニウムロッドの組成は、
鉄0〜0.25重量%;
分散質形成元素0.05重量%以上、ただし該分散質形成元素はマンガン0〜1.2重量%、クロム0〜0.25重量%、ジルコニウム0〜0.25重量%、及びスカンジウム0〜0.25重量%を含有する;並びに、
前記アルミニウムロッドのアルミニウム合金が2xxx系列のものである場合を除いて銅0〜0.05重量%を含有し、
前記アルミニウムロッドのマイクロ構造は変形マイクロ構造であり、
前記アルミニウムロッドのナノ構造が、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にあり、
前記アルミニウムロッドを変形して押出材を形成することを含み、前記押出材のマイクロ構造は変形マイクロ構造であり、前記押出材のナノ構造が、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にある、方法。 - 前記アルミニウムロッドを変形する工程は、
前記アルミニウムロッドを冷間切削し、
前記アルミニウムロッドを延伸することを含む、請求項42に記載の方法。 - 前記アルミニウムロッドの冷間切削および延伸は、中間の熱処理工程を用いることなく、一工程で行なわれる、請求項42又は43に記載の押出材を製造する方法。
- 延伸比率は約2:1〜1.2:1である、請求項42、43又は44に記載の押出材を製造する方法。
- ワイヤ洗浄が延伸後に行なわれる、請求項42〜45のいずれかに記載の押出材を製造する方法。
- 前記押出材はフィラーワイヤである、請求項42〜46のいずれかに記載の方法。
- 前記ハイブリッド金属押出結合プロセスは、2つの部材を接合するハイブリッド金属押出結合プロセスである、請求項42〜47のいずれかに記載の方法。
- 前記部材の少なくとも1つはアルミニウム部材であり、前記押出材の組成は、前記アルミニウム部材の少なくとも1つの組成と同じアルミニウム合金系列のものである、請求項48に記載の方法。
- 前記ハイブリッド金属押出結合プロセスは、押し出された押出材を基材上に堆積させ、結合させるためのものである、請求項42〜49のいずれかに記載の方法。
- 前記基材はアルミニウム部材であり、前記押出の組成は、前記アルミニウム部材の組成と同じアルミニウム合金系列のものである、請求項50に記載の方法。
- 前記アルミニウムロッドは、請求項28〜41のいずれかの方法に従って製造される、請求項42〜51のいずれかに記載の押出材を製造する方法。
- 前記材が熱間押出される時、押出比率は延伸比率より5倍以上大きく、前記材が熱間圧延される時、圧延比率は延伸比率より2倍以上大きい、請求項52に記載の押出材を製造する方法。
- 2つのアルミニウム部材を接合する方法であって、該方法は、
それぞれが他方のアルミニウム部材に接合されることになる接合面を有する2つのアルミニウム部材を準備し、
請求項1〜11に記載の押出材を準備し、
前記2つのアルミニウム部材の接合面から酸化物を除去し、
前記2つのアルミニウムの接合面の間に押出材を押し出すことを含む、方法。 - 前記方法は、請求項42〜53のいずれかに記載の押出材を製造することを含む、請求項54に記載の方法。
- 押出物を部材に結合する方法であって、該方法は、
押出物が堆積され結合することになる表面を有する部材を準備し、
請求項1〜11に記載の押出材を準備し、
前記部材の前記表面から酸化物を除去し、
前記部材の前記表面に押出材を押し出すことを含む、方法。 - 2つのアルミニウム部材を接合するハイブリッド金属押出結合プロセスで使用されるアルミニウムフィラーワイヤであって、
前記フィラーワイヤの組成は、前記アルミニウム部材の少なくとも1つの組成と同じアルミニウム合金系列のものであり、
前記フィラーワイヤの組成は、
鉄0〜0.25重量%;
分散質形成元素0.05重量%以上、ただし該分散質形成元素はマンガン0〜1.2重量%、クロム0〜0.25重量%、ジルコニウム0〜0.25重量%、及びスカンジウム0〜0.25重量%を含有する;並びに、
前記アルミニウムフィラーワイヤのアルミニウム合金が2xxx系列のものである場合を除いて銅0〜0.05重量%を含有し、
前記フィラーワイヤのマイクロ構造は変形マイクロ構造であり、
前記フィラーワイヤのナノ構造が、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にある、アルミニウムフィラーワイヤ。 - ハイブリッド金属押出結合プロセスによって2つのアルミニウム部材を接合するシステムであって、
接合対象の2つのアルミニウム部材、及び、
請求項56に記載のアルミニウムフィラーワイヤ、を含有するシステム。 - 2つのアルミニウム部材を接合するハイブリッド金属押出結合プロセスで使用されるアルミニウムフィラーワイヤを製造するためのアルミニウムロッドであって、
前記アルミニウムロッドの組成は、前記アルミニウム部材の少なくとも1つの組成と同じアルミニウム合金系列のものであり、
前記アルミニウムロッドの組成は、
鉄0〜0.25重量%;
分散質形成元素0.05重量%以上、ただし該分散質形成元素はマンガン0〜1.2重量%、クロム0〜0.25重量%、ジルコニウム0〜0.25重量%、及びスカンジウム0〜0.25重量%を含有する;並びに、
前記アルミニウムロッドのアルミニウム合金が2xxx系列のものである場合を除いて銅0〜0.05重量%を含有し、
前記アルミニウムロッドのマイクロ構造が変形マイクロ構造であり、
前記アルミニウムロッドのナノ構造が、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にある、アルミニウムロッド。 - 2つのアルミニウム部材を接合するハイブリッド金属押出結合プロセスで使用されるフィラーワイヤの製造に使用されるアルミニウムロッドを製造する方法であって、該方法は、
アルミニウム溶融物を準備し、該アルミニウム溶融物の組成は、前記アルミニウム部材の少なくとも1つの組成と同じアルミニウム合金系列のものであり、前記アルミニウム溶融物の組成は、
鉄0〜0.25重量%;
分散質形成元素0.05重量%以上、ただし該分散質形成元素はマンガン0〜1.2重量%、クロム0〜0.25重量%、ジルコニウム0〜0.25重量%、及びスカンジウム0〜0.25重量%を含有する;並びに、
前記アルミニウムロッドのアルミニウム合金が2xxx系列のものである場合を除いて銅0〜0.05重量%を含有し、
前記アルミニウム溶融物を鋳造してアルミニウムビレットを製造し、
前記アルミニウムビレットを均質化し、
前記ビレットを熱間変形してアルミニウムロッドを形成し、そして
前記アルミニウムロッドを焼入れすることを含み、
焼入れしたアルミニウムロッドのマイクロ構造は変形マイクロ構造であり、
焼入れしたアルミニウムロッドのナノ構造が、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にある、方法。 - 2つのアルミニウム部材を接合するハイブリッド金属押出結合プロセスで使用されるフィラーワイヤを製造する方法であって、該方法は、
アルミニウムロッドを準備し、
前記アルミニウムロッドの組成は、前記アルミニウム部材の少なくとも1つの組成と同じアルミニウム合金系列のものであり、前記アルミニウムロッドの組成は、
鉄0〜0.25重量%;
分散質形成元素0.05重量%以上、ただし該分散質形成元素はマンガン0〜1.2重量%、クロム0〜0.25重量%、ジルコニウム0〜0.25重量%、及びスカンジウム0〜0.25重量%を含有する;並びに、
前記アルミニウムロッドのアルミニウム合金が2xxx系列のものである場合を除いて銅0〜0.05重量%を含有し、
前記アルミニウムロッドのマイクロ構造は変形マイクロ構造であり、
前記アルミニウムロッドのナノ構造が、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にあり、
前記アルミニウムロッドを冷間切削し、
前記アルミニウムロッドを延伸してフィラーワイヤを形成することを含み、前記フィラーワイヤのマイクロ構造は変形マイクロ構造であり、前記フィラーワイヤのナノ構造が、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にある、方法。 - 2つのアルミニウム部材を接合する方法であって、該方法は、
それぞれが他方のアルミニウム部材に接合されることになる接合面を有する2つのアルミニウム部材を準備し、
請求項56に記載のフィラーワイヤを準備し、
前記2つのアルミニウム部材の接合面から酸化物を除去し、
前記2つのアルミニウムの接合面の間にフィラーワイヤを押し出すことを含む、方法。
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