JP2021532261A - 成形性の高いアルミニウム合金及びそのアルミニウム合金製品の製造方法 - Google Patents

成形性の高いアルミニウム合金及びそのアルミニウム合金製品の製造方法 Download PDF

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Abstract

本明細書に提供するのは、成形性の高いアルミニウム合金及びかかる合金の製造方法である。本明細書に記載のアルミニウム合金の作成方法は、成形性及び深絞り性が改善された等方性アルミニウム合金製品を生じるランダムに分布した結晶学的組織成分を生じるための低最終冷間圧下段階及び／または任意の中間焼きなまし段階を含み得る。本明細書に記載の方法により、アルミニウム合金シートの成形性の向上を促進するアルファ繊維とベータ繊維のバランスを有するアルミニウム合金の微細構造が生じる。その結果として生じる品質の向上により、損傷率の低い成形工程が可能になる。【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年７月２３日に出願された米国仮特許出願第６２／７０１，９７７号及び２０１９年２月２６日に出願された米国仮特許出願第６２／８１０，５８５号の優先権及び出願利益を主張する。当該仮出願は、各々、参照することにより全体として本明細書に組み込まれる。
本開示は、アルミニウム合金製品の成形（ｓｈａｐｉｎｇ）及び成形（ｆｏｒｍｉｎｇ）を容易にする微細構造を有するアルミニウム合金製品に関する。本開示はまた、アルミニウム合金製品の製造方法に関する。
アルミニウム合金シートは、次第に自動車部品用の鋼板に取って代わり、同等の機械的特性、例えば、強度を提供しながら、自動車の重量を減らす。しかしながら、アルミニウム合金シートの強度を改善することにより、多くの場合、これらアルミニウム合金シートの成形性は損なわれる。例えば、高強度アルミニウム合金シートの成形性は、該アルミニウム合金シートの塑性異方性が成形工程で制御されないことから、不十分であり得る。該成形工程は、塑性異方性を促進するアルミニウム合金の結晶学的組織を生じ、当該アルミニウム合金の成形性において重要な役割を果たす。
アルミニウム合金シートを製造するための従来の過程は、完全再結晶粒構造を有する製品を得るための冷間圧延段階を含む。ほとんどの場合、アルミニウム合金シートは、再結晶粒構造を生じるための最終冷間圧延段階で高冷間圧下に供される。例えば、該高冷間圧下は、最終冷間圧延段階（例えば、最終ゲージのアルミニウム合金製品をもたらす冷間圧延段階）で該アルミニウム合金シートの厚さを７０％超減少させる冷間加工であり得る。しかしながら、該最終冷間圧延段階での大量の冷間圧下により、高線形アルファ繊維、例えば、整列した立方体集合組織成分を有するアルミニウム合金の微細構造を生じる。高線形アルファ繊維を有するアルミニウム合金シートは、異方特性を有する、例えば、ランクフォード係数（ｒ値）が小さいアルミニウム合金シートをもたらし、これが、ローピング、耳割れ等につながる。この点で、等方性を有するアルミニウム合金製品（例えば、アルミニウム合金シート）の製造方法を最適化及び／または制御することが望まれる。
本明細書で扱う実施形態は、本概要によってではなく、特許請求の範囲によって定義される。本概要は、本発明の様々な態様の高レベルの概略であり、下記「発明を実施するための形態」の節でさらに説明されるいくつかの概念を紹介する。本概要は、請求項に係る主題の重要な特徴または本質的な特徴を特定することを意図しておらず、請求項に係る主題の範囲を決定するために単独で使用されることも意図していない。該主題は、本明細書全体の適切な部分、任意のまたはすべての図面、及び各請求項を参照することによって理解されたい。
本明細書に記載するのは、成形性の高いアルミニウム合金及び該アルミニウム合金の製造方法である。１つの態様では、アルミニウム合金製品の作成方法を記載する。該方法は、アルミニウム合金を鋳造し、鋳造アルミニウム合金製品を製造すること、該鋳造アルミニウム合金製品を均質化し、均質化鋳造アルミニウム合金製品を製造すること、該均質化鋳造アルミニウム合金製品を熱間圧延し、熱間圧延製品を製造すること、該熱間圧延製品を、厚さが約２５％〜約７０％減少する第一の冷間圧延段階で冷間圧延し、中間ゲージを有する第一の冷間圧延製品を製造すること、該第一の冷間圧延製品を、厚さが該中間ゲージから約４０％〜約７０％減少する第二の冷間圧延段階で冷間圧延し、最終ゲージのアルミニウム合金製品を製造することを含み得る。場合によっては、該方法は、任意に、さらに、該第一の冷間圧延製品を中間焼きなましすることを含み得る。該中間焼きなまし段階は、約３００℃〜約４５０℃の中間焼きなまし温度で行われ得る。場合によっては、該中間ゲージは、約２ｍｍ〜約６ｍｍの厚さで構成される。場合によっては、該方法は、さらに、該最終ゲージのアルミニウム合金製品を溶体化処理することを含む。場合によっては、該最終ゲージのアルミニウム合金製品は、約０．１ｍｍ〜約３ｍｍの厚さで構成される。場合によっては、該鋳造段階は、直接チル鋳造または連続鋳造を含む。場合によっては、該均質化段階は、約４５０℃〜約６００℃の均質化温度で行われる。場合によっては、該熱間圧延段階は、約５００℃〜約５６０℃の熱間圧延温度で行われる。
場合によっては、該最終ゲージのアルミニウム合金製品のアルファ繊維の体積分率は、少なくとも約８％を構成する。場合によっては、該最終ゲージのアルミニウム合金製品のベータ繊維の体積分率は、少なくとも約６％を構成する。場合によっては、該アルミニウム合金製品中のアルファ繊維の体積分率とベータ繊維の体積分率の比は、約０．５：１〜２：１である。場合によっては、該最終ゲージのアルミニウム合金製品は、等方性である。場合によっては、該最終ゲージのアルミニウム合金製品は、中間ゲージのアルミニウム合金から最終ゲージのアルミニウム合金までの厚さの減少が７０％を超える最終冷間圧延段階を含む方法によって作成されるアルミニウム合金の降伏強さより、少なくとも約５％大きい降伏強さを示す。場合によっては、該最終ゲージのアルミニウム合金製品は、中間ゲージのアルミニウム合金から最終ゲージのアルミニウム合金までの厚さの減少が７０％を超える最終冷間圧延段階を含む方法によって作成されるアルミニウム合金の極限引っ張り強さより、少なくとも約３％大きい極限引っ張り強さを有する。場合によっては、該最終ゲージのアルミニウム合金製品は、中間ゲージのアルミニウム合金から最終ゲージのアルミニウム合金までの厚さの減少が７０％を超える最終冷間圧延段階を含む方法によって作成されるアルミニウム合金の全伸びより、少なくとも約５％大きい全伸びを有する。
場合によっては、該アルミニウム合金は、約０．５〜２．０重量％のＳｉ、０．１〜０．４重量％のＦｅ、最大０．４重量％のＣｕ、最大０．５重量％のＭｇ、０．０２〜０．１重量％のＭｎ、最大０．０２重量％のＣｒ、最大０．１５重量％のＴｉ、最大０．１重量％のＺｎ、最大０．１５重量％の不純物、及びＡｌを含む。場合によっては、該アルミニウム合金は、約０．７〜１．４重量％のＳｉ、０．１〜０．３重量％のＦｅ、最大０．２重量％のＣｕ、最大０．４重量％のＭｇ、０．０２〜０．０８重量％のＭｎ、最大０．０１５重量％のＣｒ、最大０．０５重量％のＴｉ、最大０．１重量％のＺｎ、最大０．１５重量％の不純物、及びＡｌを含む。場合によっては、該アルミニウム合金は、約１．０〜１．４重量％のＳｉ、０．１２〜０．２０重量％のＦｅ、最大０．１５重量％のＣｕ、最大０．３５重量％のＭｇ、０．０４〜０．０８重量％のＭｎ、０．０１〜０．０２重量％のＣｒ、最大０．０２重量％のＴｉ、最大０．０４重量％のＺｎ、最大０．１５重量％の不純物、及びＡｌを含む。場合によっては、該最終ゲージのアルミニウム合金製品は、自動車の車体部品である。
本明細書に記載するのは、約０．５〜２．０重量％のＳｉ、０．１〜０．４重量％のＦｅ、最大０．４重量％のＣｕ、最大０．５重量％のＭｇ、０．０２〜０．１重量％のＭｎ、最大０．０２重量％のＣｒ、最大０．１５重量％のＴｉ、最大０．１重量％のＺｎ、最大０．１５重量％の不純物、及びＡｌを含む、成形性の高いアルミニウム合金であり、該アルミニウム合金の微細構造は、少なくとも約６％の体積分率のベータ繊維を含む。場合によっては、該アルミニウム合金の微細構造のアルファ繊維の体積分率は、少なくとも約８％を構成する。場合によっては、該アルミニウム合金中のアルファ繊維の体積分率とベータ繊維の体積分率の比は、約０．５：１〜２：１である。場合によっては、該アルミニウム合金は、等方性である。場合によっては、該アルミニウム合金は、約０．１ｍｍ〜約３ｍｍの最終ゲージ厚さで構成される。
高最終冷間圧下を有する加工方法を示す概略図である。 コイル冷却を含み、高最終冷間圧下を有する加工方法を示す概略図である。 低最終冷間圧下を有する本明細書に記載の加工方法を示す概略図である。 本明細書に記載のアルミニウム合金の集合組織含量を示すグラフである。 本明細書に記載のアルミニウム合金の降伏強さを示すグラフである。 本明細書に記載のアルミニウム合金の極限引っ張り強さを示すグラフである。 本明細書に記載のアルミニウム合金の一様伸びを示すグラフである。 本明細書に記載のアルミニウム合金の全伸びを示すグラフである。 本明細書に記載のアルミニウム合金のｎ値（すなわち、変形後の強度の増加）を示すグラフである。 本明細書に記載のアルミニウム合金のバルジ試験変形を示すグラフである。 本明細書に記載のアルミニウム合金のｒ値を示すグラフである。
本明細書に記載するのは、高成形アルミニウム合金製品の製造に特に適したアルミニウムの微細構造を有するアルミニウム合金シートの作成方法である。得られるアルミニウム合金製品は、塑性異方性を制限する、成形性及び深絞り性を改善するために望ましい微細構造を有する。いくつかの非限定的な例では、該成形性の高いアルミニウム合金シートの作成方法は、低最終冷間圧下段階を含み、これが、当該アルミニウム合金製品、例えば、最終ゲージのアルミニウム合金製品の微細構造において所望の結晶学的組織を生じさせる。場合によっては、低最終冷間圧下は、該最終冷間圧延段階、例えば、最後の冷間圧延段階で、中間ゲージのアルミニウム合金シートから最終ゲージまでのゲージ厚さの減少が約７０％以下になる冷間加工を指すこともある。
本明細書に記載の方法は、塑性異方性を制限する様々な結晶学的組織成分の体積分率を有するアルミニウム合金製品を製造する。本明細書に記載の方法に従って作成されるアルミニウム合金製品は、等方性をもたらすランダムに分布したアルファ繊維とベータ繊維のバランスを備えた微細構造を有し得る。通常、該最終冷間圧下段階により、ゲージ厚さの減少が約７０％を超え、アルファ繊維、例えば、立方体集合組織成分が生じて直線状に整列する。該整列したアルファ繊維は、該アルミニウム合金の微細構造に直線性を創出し、それにより、異方性挙動が生じる。いかなる特定の理論にも拘束されるものではないが、低最終冷間圧下段階を含めることで、ランダムに分布した集合組織成分、例えば、アルファ繊維とベータ繊維のバランスを生じ、これが等方性挙動を示すと考えられる。該集合組織成分のランダム分布により、等方性及び全方向での成形性がもたらされる。該集合組織成分のランダム分布のため、その結果として生じる集合組織成分は、異方性挙動を生じる直線性を創出するようには整列しない。その結果として生じるアルミニウム合金製品は、高成形製品の製造において品質及び一貫性の改善を示すとともに、等方性も示す。
集合組織成分のランダム分布を有する微細構造を備えたアルミニウム合金は、複雑かつ高成形製品の製造において品質及び一貫性を改善する。該集合組織成分のランダム分布はまた、アルミニウム及びアルミニウム合金のブランクが完成品に成形される際の性能を改善する傾向にある。さらに、直線性が低下した、例えば、立方体集合組織成分の整列が少ない集合組織成分を有するアルミニウム合金の微細構造はまた、アルミニウム合金製品の成形性及び性能を改善する。強度を低下させることも材料を脆弱化させることもなく、アルミニウム合金製品の成形性を改善するため、調整された微細構造が使用され得る。場合によっては、本明細書に記載の方法から作成される成形性の高いアルミニウム合金は、特に、自動車部品及び／または高再生含有物のアルミニウム合金の製造に有用である。
一般に、従来のアルミニウム合金シートの製造方法により、一部には、該アルミニウム合金シートの高最終冷間圧下に起因して、高方向性を有する微細構造（例えば、１つ以上のひずみ方向で異なって変形する表面）が生じる。例えば、アルミニウム合金シートは、完全再結晶粒構造を得るため、７０％を超える、例えば、７１％〜９９％の最終冷間圧下を経る場合がある。該大量の最終冷間圧下により、直線性の増加したアルファ繊維を有するアルミニウム合金シートが製造され、異方特性を有するアルミニウム合金が生じる。一貫性のない該アルミニウム合金の特性により、追加の切り取り及び加工段階が必要となることから、廃棄物が増加し、生産効率が低下する。異方性の指標であるｒ値が０に近い場合、ひずみは全方向で均一であるため、等方性が存在する。従って、引き抜き加工の過程で、ｒ値を適切に維持することが必要である。
本明細書に記載の方法に詳述されるように、１）低最終冷間圧下段階及び／または２）中間焼きなまし段階（ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ａｎｎｅａｌｉｎｇ ｓｔｅｐ）（本明細書では、中間焼きなまし段階（ｉｎｔｅｒ−ａｎｎｅａｌｉｎｇ ｓｔｅｐ）とも呼ばれる）を、最終冷間圧下の前に有することによって、アルミニウム合金シートの製造方法を適切に制御することにより、該アルミニウム合金シートの結晶学的組織が、成形性及び引き抜き性を改善するように最適化され得る。より具体的には、本明細書に記載の方法から得られるアルミニウム合金製品は、高最終冷間圧下による、及び／または中間焼きなまし段階を含まないアルミニウム合金シートの作成方法と比較して、相対的にベータ繊維の割合が高いと同時に、直線性の低いアルファ繊維の割合が高い（例えば、立方体集合組織成分の整列が少ない）微細構造を有する。該微細構造内のアルファ繊維及びベータ繊維のランダム分布により、深絞り性の優れた及び／または成形限界の高いアルミニウム合金シートが生じる。これらのアルミニウム合金シートは、自動車部品等に使用することができる。
場合によっては、合金元素の含量と該アルミニウム合金シートの作成及び加工方法の組み合わせにより、等方性を有するアルミニウム合金シートが生じる。具体的には、本明細書に記載の方法に従って成形されるアルミニウム合金シートは、ベータ繊維（例えば、黄銅成分、Ｓ成分、及び／または銅成分）の体積分率が高い。とりわけ、低最終冷間圧下は、当該アルミニウム合金シート内の蓄積エネルギーの量を制限し、これが選択的にベータ繊維の形成に有利に働く。さらに、最終冷間加工による圧下がより少ないことに由来する蓄積エネルギー量の減少に起因して、直線性が低下したアルファ繊維が、該アルミニウム合金シートにおいて溶体化処理後に生じる。従って、ベータ繊維及びアルファ繊維（直線性が低下したもの）が溶体化処理後に形成される量が多いほど、よりランダム化された微細構造が生じる。
さらに、本明細書に記載の方法から生じるアルミニウムの微細構造は、高最終冷間圧下による、及び／または中間焼きなまし段階を含まないアルミニウム合金シートの作成方法と比較して、高ｒ値を助長する傾向があるベータ繊維の割合が相対的に高い。さらに、本明細書に記載の方法から生じるアルミニウムの微細構造は、高最終冷間圧下で作成されるアルファ繊維と比較して、直線性が低いアルファ繊維を含む。例えば、直線性が低いとは、優先的な線形集合組織配列で整列していない集合組織成分を指す場合がある。これらの改善された成形特性は、当該アルミニウム合金シートの成形の過程で、製造の一貫性を改善し、高成形アルミニウム製品の損傷率を低下させる。その結果として生じる品質、一貫性、及び効率の改善により、高速商業生産の信頼性がより高くなり、経済的により実現可能となる。特に、本明細書に記載の方法から生じるアルミニウムの微細構造は、ランクフォード係数（ｒ値によって定量化される）が高い。ｒ値は、材料が荷重下にあるときの、応力方向の薄化の応力方向に垂直の薄化に対する比である。ｒ値が高いアルミニウム合金は、全方向において均一な変形、例えば、延伸を示し、それにより、良好な成形性がもたらされる。さらに、該アルミニウム合金の高ｒ値は、当該材料の等方性が高いこと及び／または直線性が低いことを示す。その結果、不安定性が低下し、材料の早期破損につながり得る応力集中が少なくなる。本明細書に記載の様々な集合組織成分の適切なバランスは、ｒ値の変動を低減し得る。
場合によっては、該アルミニウム合金シートの製造方法は、中間焼きなまし段階を含み、これがまた、集合組織成分のランダム分布の形成に寄与してせん断変形を制限するか、または同じ回転でのより好ましい集合組織方位に寄与する。言い換えれば、該中間焼きなまし段階が、優先的集合組織配列の直線性がないアルファ繊維とベータ繊維のバランスを生じ、次に最終製品のローピングを低減する。該アルミニウム合金の微細構造における集合組織成分の直線性の低下により、ｒ値の高いアルミニウム合金製品が得られ、それにより、等方性結晶粒微細構造（低異方性）が生じる。
定義及び説明
本明細書で使用される、「発明（ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」、「本発明（ｔｈｅ ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」、「本発明（ｔｈｉｓ ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」及び「本発明（ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」という用語は、本特許出願及び下記特許請求の範囲の主題のすべてを広く指すことを意図している。これらの用語が含まれる記述は、本明細書に記載の主題を限定することも、下記特許請求の範囲の意味または範囲を限定することもないと理解されたい。
本明細書で使用される、「アルファ繊維」という用語は、立方体集合組織成分及びゴス集合組織成分を指す。
本明細書で使用される、「ベータ繊維」という用語は、黄銅、Ｓ、及び銅集合組織成分を指す。
本明細書で使用される、立方体、ゴス、回転ゴス、黄銅、Ｓ、及び銅という用語は、アルミニウム合金の微細構造の異なる集合組織成分を指す。これらの集合組織成分は、当技術分野では、Ｂｕｎｇｅの規則によって記載されるバルクアルミニウム合金のオイラー空間内の結晶格子または多結晶の特定の方位を指すことが知られている。Ｂｕｎｇｅの規則の下では、オイラー空間内の結晶格子または多結晶の方位は、以下の回転を表す３つのオイラー角（φ１、Φ、φ２）の基準軸に対して記載され得る：Ｚ軸を中心とする第一の回転φ１、回転Ｘ軸を中心とする第二の回転Φ、及び回転Ｚ軸を中心とする第三の回転φ２。金属製品、例えば、シートまたはプレートの圧延に関しては、圧延方向（ＲＤ）は、Ｘ軸に平行であり、横方向（ＴＤ）は、Ｙ軸に平行であり、法線方向（ＮＤ）は、Ｚ軸に平行である。各名前付き集合組織成分は、オイラー空間におけるその特定のセットのオイラー角（φ１、Φ、φ２）またはある範囲のオイラー角（φ１、Φ、φ２）によって定義され得る。
本説明では、アルミニウム業界指定、例えば、「シリーズ」または「６ｘｘｘ」で識別される合金について述べる。アルミニウム及びその合金の命名及び識別に最も一般的に使用される番号指定システムの理解については、ともにＴｈｅ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎが発行する「Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｌｌｏｙ Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｌｉｍｉｔｓ ｆｏｒ Ｗｒｏｕｇｈｔ Ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｎｄ Ｗｒｏｕｇｈｔ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｌｌｏｙｓ」または「Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｒｄ ｏｆ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ａｌｌｏｙ Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ Ｌｉｍｉｔｓ ｆｏｒ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｌｌｏｙｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｆｏｒｍ ｏｆ Ｃａｓｔｉｎｇｓ ａｎｄ Ｉｎｇｏｔ」を参照されたい。
本明細書で使用される、「ａ」、「ａｎ」、または「ｔｈｅ」の意味には、文脈上明らかに他の意味に解すべき場合を除き、単数及び複数の参照が含まれる。
本明細書で使用される、プレートは、一般に、約１５ｍｍを超える厚さを有する。例えば、プレートは、厚さが約１５ｍｍ超、約２０ｍｍ超、約２５ｍｍ超、約３０ｍｍ超、約３５ｍｍ超、約４０ｍｍ超、約４５ｍｍ超、約５０ｍｍ超、または約１００ｍｍ超のアルミニウム製品を指す場合がある。
本明細書で使用される、シェート（ｓｈａｔｅ）（シートプレートとも呼ばれる）は、一般に、約４ｍｍ〜約１５ｍｍの厚さを有する。例えば、シェートは、厚さ約４ｍｍ、約５ｍｍ、約６ｍｍ、約７ｍｍ、約８ｍｍ、約９ｍｍ、約１０ｍｍ、約１１ｍｍ、約１２ｍｍ、約１３ｍｍ、約１４ｍｍ、または約１５ｍｍを有し得る。
本明細書で使用される、シートは、一般に、厚さ約４ｍｍ未満（例えば、３ｍｍ未満、２ｍｍ未満、１ｍｍ未満、０．５ｍｍ未満、０．３ｍｍ未満、または０．１ｍｍ未満）を有するアルミニウム製品を指す。例えば、シートは、厚さ約０．１ｍｍ、約０．２ｍｍ、約０．３ｍｍ、約０．４ｍｍ、約０．５、約０．６ｍｍ、約０．７ｍｍ、約０．８ｍｍ、約０．９ｍｍ、約１ｍｍ、約１．１ｍｍ、約１．２ｍｍ、約１．３ｍｍ、約１．４ｍｍ、約１．５ｍｍ、約１．６ｍｍ、約１．７ｍｍ、約１．８ｍｍ、約１．９ｍｍ、約２ｍｍ、約２．１ｍｍ、約２．２ｍｍ、約２．３ｍｍ、約２．４ｍｍ、約２．５ｍｍ、約２．６ｍｍ、約２．７ｍｍ、約２．８ｍｍ、約２．９ｍｍ、約３ｍｍ、約３．１ｍｍ、約３．２ｍｍ、約３．３ｍｍ、約３．４ｍｍ、約３．５ｍｍ、約３．６ｍｍ、約３．７ｍｍ、約３．８ｍｍ、または約３．９ｍｍを有し得る。
本明細書で使用される、成形性とは、材料が、破壊、切り取り、ネッキング、耳割れまたは成形誤差、例えば、縮み、スプリングバック、もしくは摩耗を生じることなく所望の形状へと変形する能力を指す。工学においては、成形性は変形モードによって分類され得る。変形モードの例としては、引き抜き、延伸、曲げ、及び伸びフランジ成形が挙げられる。
本出願では、合金の調質または状態について述べる。最も一般的に使用される合金の調質の説明の理解については、「Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ（ＡＮＳＩ）Ｈ３５ ｏｎ Ａｌｌｏｙ ａｎｄ Ｔｅｍｐｅｒ Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ」を参照されたい。Ｆ状態または調質とは、製造されたままのアルミニウム合金を指す。Ｏ状態または調質とは、焼きなまし後のアルミニウム合金を指す。Ｔ１状態または調質とは、熱間加工から冷却した後、自然に（例えば、室温で）時効したアルミニウム合金を指す。Ｔ２状態または調質とは、熱間加工から冷却した後、冷間加工し、自然に時効したアルミニウム合金を指す。Ｔ３状態または調質とは、溶体化処理後、冷間加工し、自然に時効したアルミニウム合金を指す。Ｔ４状態または調質とは、溶体化処理後、自然に時効したアルミニウム合金を指す。Ｔ５状態または調質とは、熱間加工から冷却した後、人工的に（例えば、高温で）時効したアルミニウム合金を指す。Ｔ６状態または調質とは、溶体化処理後、人工時効したアルミニウム合金を指す。Ｔ７状態または調質とは、溶体化処理後、人工的に過剰時効したアルミニウム合金を指す。Ｔ８ｘ状態または調質とは、溶体化処理後、冷間加工し、人工時効したアルミニウム合金を指す。Ｔ９状態または調質とは、溶体化処理後、人工時効し、さらに冷間加工したアルミニウム合金を指す。Ｗ状態または調質とは、溶体化処理後のアルミニウム合金を指す。
本明細書で使用される、「室温」の意味には、温度約１５℃〜約３０℃、例えば、約１５℃、約１６℃、約１７℃、約１８℃、約１９℃、約２０℃、約２１℃、約２２℃、約２３℃、約２４℃、約２５℃、約２６℃、約２７℃、約２８℃、約２９℃、または約３０℃が含まれる。
本明細書で使用される、「鋳造アルミニウム合金製品」、「鋳造金属製品」、「鋳造製品」等の用語は同義であり、直接チル鋳造（直接チル共鋳造を含む）もしくは半連続鋳造、連続鋳造（例えば、双ベルトキャスター、双ロールキャスター、ブロックキャスター、または任意の他の連続鋳造機を含む）、電磁鋳造、ホットトップ鋳造、または任意の他の鋳造法、あるいはそれらの任意の組み合わせによって製造された製品を指す。
本明細書に開示するすべての範囲は、両端点及びその中に含まれるあらゆる部分範囲を包含するものと理解されたい。例えば、「１〜１０」と記載された範囲は、最小値１と最大値１０との間の（及びそれらを含む）あらゆる部分範囲、すなわち、最小値１以上、例えば、１〜６．１で始まり、最大値１０以下、例えば、５．５〜１０で終わるすべての部分範囲を含むと見なされるべきである。
以下のアルミニウム合金は、該合金の総重量に基づく重量パーセント（重量％）での元素組成を単位として記載する。各合金のある特定の例では、残部はアルミニウムであり、不純物の合計の最大重量％は０．１５％である。
アルミニウム合金製品の製造方法
本明細書に記載するのは、所望の機械的特性を示すアルミニウム合金製品を作成するための新規な方法である。他の特性の中でも、本明細書に記載のアルミニウム合金の作成方法により、優れた伸び及び成形特性を示すアルミニウム合金製品が得られる。場合によっては、該機械的特性は、該アルミニウム合金の加工方法によって実現され得る。例えば、本明細書でさらに説明する該加工方法は、低最終冷間圧下段階、例えば、約７０％以下の冷間加工での圧下、及び任意の中間焼きなまし（ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ａｎｎｅａｌｉｎｇ）（すなわち、中間焼きなまし（ｉｎｔｅｒ−ａｎｎｅａｌｉｎｇ））段階を含む。いくつかの例では、低最終冷間圧下は、最終冷間圧延段階、例えば、最後の冷間圧延段階において、該アルミニウム合金製品のゲージ厚さを約４０％〜約７０％未満低減する冷間加工を指す場合がある。該低最終冷間圧下段階及び／または中間焼きなまし段階では、よりランダム化された集合組織、例えば、アルファ繊維とベータ繊維のランダム分布を有するアルミニウム合金の微細構造を生じる。さらに、該低最終冷間圧下段階及び／または中間焼きなまし段階は、集合組織成分の直線性、例えば、整列した立方体集合組織成分を低減し、ｒ値の高いアルミニウム合金製品を与える。アルファ繊維とベータ繊維のバランスは、次に、よりランダム化された微細構造を与え、ひいては、等方性を有するアルミニウム合金製品が得られる。その結果として生じるアルミニウム合金製品は、所望の成形特性を示す。ある特定の態様では、該アルミニウム合金製品の作成及び加工方法は、該製品が所望の用途に適切な特性を有するかどうかに影響を与える場合もあれば、それを決定する場合さえある。
本開示のある特定の態様及び特徴は、成形性の高い製品の製造に特に適したアルミニウム合金の結晶学的組織及び／または微細構造に関する。当該集合組織成分の特定の体積分率及び該合金の微細構造における異なる繊維の比を含めた該アルミニウム合金製品（例えば、シート）の結晶学的組織は、それが完成品に加工される際の該アルミニウム合金製品の成形性に影響を与える。本明細書に記載の結晶学的組織を有するアルミニウム合金は、等方性を示し、該アルミニウム合金シートのより均一な変形をもたらす。
鋳造
本明細書でさらに説明するように、該アルミニウム合金は、任意の適切な鋳造法を用いて鋳造アルミニウム合金製品に鋳造され得る。例えば、該鋳造工程は、直接チル（ＤＣ）鋳造工程または連続鋳造（ＣＣ）工程を含み得る。いくつかの非限定的な例では、該鋳造段階で使用するためのアルミニウム合金は、原料（例えば、精製されたアルミニウム及び追加の合金元素）から製造された原材料であり得る。いくつかのさらなる例では、該鋳造段階で使用するためのアルミニウム合金は、少なくとも部分的にアルミニウム廃棄物及び任意に原材料と組み合わせて製造された再生材料であり得る。場合によっては、該鋳造段階で使用するためのアルミニウム合金は、少なくとも約４０％の再生含有物を含み得る。例えば、該鋳造段階で使用するためのアルミニウム合金は、少なくとも約４５％、少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、または少なくとも約９５％の再生含有物を含み得る。
該鋳造アルミニウム合金製品は、その後さらなる加工段階に供され得る。例えば、本明細書に記載の加工方法は、アルミニウム合金製品を得るために均質化、熱間圧延、冷間圧延、及び／または溶体化処理の段階を含み得る。
均質化
本明細書に記載の均質化段階は、本明細書に記載のアルミニウム合金用に設計された。該均質化段階は、約４５０〜約６００℃（例えば、約４５０℃、約４６０℃、約４７０℃、約４８０℃、約４９０℃、約５００℃、約５１０℃、約５２０℃、約５３０℃、約５４０℃、約５５０℃、約５６０℃、約５７０℃、約５８０℃、約５９０℃、または約６００℃）の温度に到達するように、該鋳造アルミニウム合金を加熱することを含み得る。例えば、該鋳造アルミニウム合金は、約５００℃〜約５７０℃または約５３０℃〜約５７０℃の温度に加熱され得る。いくつかの実施形態では、該鋳造アルミニウム合金の加熱は、最大約１５時間（例えば、約２０分〜約１５時間または約５時間〜約１０時間、すべて含めて）かかる。例えば、該鋳造アルミニウム合金は、温度約４５０℃〜約６００℃に、約２０分、約３０分、約４５分、約１時間、約１．５時間、約２時間、約３時間、約４時間、約５時間、約６時間、約７時間、約８時間、約９時間、約１０時間、約１１時間、約１２時間、約１３時間、約１４時間、もしくは約１５時間、またはその間のいずれかで加熱され得る。
場合によっては、該加熱速度は、約１００℃／時以下、７５℃／時以下、５０℃／時以下、４０℃／時以下、３０℃／時以下、２５℃／時以下、２０℃／時以下、または１５℃／時以下であり得る。他の場合では、該加熱速度は、約１０℃／分〜約１００℃／分（例えば、約１０℃／分〜約９０℃／分、約１０℃／分〜約７０℃／分、約１０℃／分〜約６０℃／分、約２０℃／分〜約９０℃／分、約３０℃／分〜約８０℃／分、約４０℃／分〜約７０℃／分、または約５０℃／分〜約６０℃／分）であり得る。
該鋳造アルミニウム合金は、その後一定期間ソーキングされる（すなわち、示された温度に保持される）。１つの非限定的な例によれば、該鋳造アルミニウム合金は、最大約１５時間（例えば、約２０分〜約１５時間または約５時間〜約１０時間、すべて含めて）ソーキングされる。例えば、該鋳造アルミニウム合金は、温度約４５０℃〜約６００℃で、約２０分、約３０分、約４５分、約１時間、約１．５時間、約２時間、約３時間、約４時間、約５時間、約６時間、約７時間、約８時間、約９時間、約１０時間、約１１時間、約１２時間、約１３時間、約１４時間、もしくは約１５時間、またはその間のいずれかの間ソーキングされ得る。
熱間圧延
該均質化段階に続いて、熱間圧延段階が行われ得る。ある場合には、該鋳造アルミニウム合金製品は横たえられ、入口温度範囲約５００℃〜約５６０℃（例えば、約５１０℃〜約５５０℃または約５２０℃〜約５４０℃）で熱間圧延される。該入口温度は、例えば、約５０５℃、５１０℃、５１５℃、５２０℃、５２５℃、５３０℃、５３５℃、５４０℃、５４５℃、５５０℃、５５５℃、５６０℃、またはその間のいずれかであり得る。ある場合には、該熱間圧延の出口温度は、約２００℃〜約２９０℃（例えば、約２１０℃〜約２８０℃または約２２０℃〜約２７０℃）であり得る。例えば、該熱間圧延の出口温度は、約２００℃、２０５℃、２１０℃、２１５℃、２２０℃、２２５℃、２３０℃、２３５℃、２４０℃、２４５℃、２５０℃、２５５℃、２６０℃、２６５℃、２７０℃、２７５℃、２８０℃、２８５℃、２９０℃、またはその間のいずれかであり得る。
ある場合には、該鋳造アルミニウム合金製品は、約４ｍｍ〜約１５ｍｍゲージ（例えば、約５ｍｍ〜約１２ｍｍゲージ）まで熱間圧延され、これは、熱間圧延製品と呼ばれる。例えば、該鋳造品は、１５ｍｍゲージ、１４ｍｍゲージ、１３ｍｍゲージ、１２ｍｍゲージ、１１ｍｍゲージ、１０ｍｍゲージ、９ｍｍゲージ、８ｍｍゲージ、７ｍｍゲージ、６ｍｍゲージ、５ｍｍゲージ、または４ｍｍゲージまで熱間圧延され得る。圧延したままの熱間圧延製品の調質は、Ｆ調質と呼ばれる。
コイル冷却
任意に、該熱間圧延製品は、熱間圧延機から出る際に巻かれ、熱間圧延コイル（すなわち、中間ゲージのアルミニウム合金製品コイルまたは中間コイル）にされる場合がある。いくつかの例では、該熱間圧延製品は、熱間圧延機から出る際に巻かれて熱間圧延コイルにされ、Ｆ調質になる。いくつかのさらなる例では、該熱間圧延製品は、冷却、例えば、空冷される。該冷却段階は、約１２．５℃／時（ｈｏｕｒ）（℃／時（ｈ））〜約３６００℃／時の速度で行われ得る。例えば、該コイル冷却段階は、約１２．５℃／時、２５℃／時、５０℃／時、１００℃／時、２００℃／時、４００℃／時、８００℃／時、１６００℃／時、３２００℃／時、３６００℃／時、またはその間のいずれかの速度で行われ得る。いくつかのさらなる例では、該冷却コイルは、一定期間保管される。いくつかの例では、該中間コイルは、約１００℃〜約３５０℃（例えば、約２００℃または約３００℃）の温度で維持される。
冷間圧延
該熱間圧延段階に続いて、冷間圧延段階が行われ得る。いくつかの例では、該冷間圧延段階は、２段冷間圧延段階である。該２段冷間圧延段階は、第一の冷間圧延段階、任意の介在中間焼きなまし段階、及び第二の冷間圧延段階を含み得る。任意に、該方法は、さらに、該第二の冷間圧延段階後に該圧延製品を焼きなましすることを含み得る。ある特定の態様では、該熱間圧延製品は、第一の冷間圧延段階で、中間ゲージ厚まで冷間圧延され、すなわち、第一の冷間圧延製品にされ得る。いくつかの例では、第一の冷間圧延段階により、該熱間圧延製品の厚さは、約３０％〜７０％（例えば、約３０％〜約６５％、約３５％〜約６５％、約４５％〜約６０％、または約５０％〜約６０％）低減される。例えば、該第一の冷間圧延段階により、該熱間圧延製品の厚さは、約３０％、約３１％、約３２％、約３３％、約３４％、約３５％、約３６％、約３７％、約３８％、約３９％、約４０％、約４１％、約４２％、約４３％、約４４％、約４５％、約４６％、約４７％、約４８％、約４９％、約５０％、約５１％、約５２％、約５３％、約５４％、約５５％、約５６％、約５７％、約５８％、約５９％、約６０％、約６１％、約６２％、約６３％、約６４％、約６５％、約６６％、約６７％、約６８％、約６９％、または約７０％低減される。
ある特定の態様では、該熱間圧延製品は、該第一の冷間圧延段階において、中間ゲージのアルミニウム合金製品（例えば、シートまたはシェート）まで冷間圧延される。いくつかの例では、該中間ゲージのアルミニウム合金製品は、約２ｍｍ〜６ｍｍ（例えば、約２．２ｍｍ〜約５．８ｍｍ、約２．４ｍｍ〜約５．６ｍｍ、約２．６ｍｍ〜約５．４ｍｍ、約２．８ｍｍ〜約５．２ｍｍ、約３ｍｍ〜約５ｍｍ、約３．２ｍｍ〜約４．８ｍｍ、約３．４ｍｍ〜約４．６ｍｍ、約３．６ｍｍ〜約４．４ｍｍ、約３．８ｍｍ〜約４．２ｍｍ、約４ｍｍ〜約５ｍｍ、約２．５ｍｍ〜約３．５ｍｍ、または約３ｍｍ〜約４ｍｍ）の厚さを有する。いくつかの例では、該中間ゲージのアルミニウム合金製品は、約６ｍｍ以下、約５．８ｍｍ以下、約５．６ｍｍ以下、約５．４ｍｍ以下、約５．２ｍｍ以下、約５ｍｍ以下、約４．８ｍｍ以下、約４．６ｍｍ以下、約４．４ｍｍ以下、約４．２ｍｍ以下、約４ｍｍ以下、約３．９ｍｍ以下、約３．８ｍｍ以下、約３．７ｍｍ以下、約３．６ｍｍ以下、約３．５ｍｍ以下、約３．４ｍｍ以下、約３．３ｍｍ以下、約３．２ｍｍ以下、または約３．１ｍｍ以下の厚さを有する。
第二の冷間圧延段階は、該中間ゲージのアルミニウム合金製品に対して行われ得る。ある特定の態様では、該第二の冷間圧延段階は、任意の中間焼きなまし段階（以下に説明する）後に行われ得る。いくつかの例では、該第二の冷間圧延段階で、該第一の冷間圧延製品の全厚は、約５０〜７０％（例えば、約５０％〜約６０％、約５５％〜約６５％、約６０％〜約７０％、約６５％〜約７０％、または約６０％〜６５％）低減される。例えば、該第二の冷間圧延段階により、該第一の冷間圧延製品の厚さは、さらに約５０％、約５１％、約５２％、約５３％、約５４％、約５５％、約５６％、約５７％、約５８％、約５９％、約６０％、約６１％、約６２％、約６３％、約６４％、約６５％、約６６％、約６７％、約６８％、約６９％、または約７０％低減される。
ある特定の態様では、該中間ゲージのアルミニウム合金製品は、最終ゲージのアルミニウム合金製品（例えば、シート、例えば、より低いゲージのシート）まで冷間圧延される。いくつかの例では、該最終ゲージのアルミニウム合金製品は、約０．１ｍｍ〜３ｍｍ（例えば、約０．２ｍｍ〜約２．９ｍｍ、約０．３ｍｍ〜約２．８ｍｍ、約０．４ｍｍ〜約２．７ｍｍ、約０．５ｍｍ〜約２．６ｍｍ、約０．６ｍｍ〜約２．５ｍｍ、約０．７ｍｍ〜約２．４ｍｍ、約０．８ｍｍ〜約２．３ｍｍ、約０．９ｍｍ〜約２．２ｍｍ、約１ｍｍ〜約２．１ｍｍ、約１．１ｍｍ〜約２．０ｍｍ、約１．２ｍｍ〜約１．９ｍｍ、約１．３ｍｍ〜約１．８ｍｍ、約１．４ｍｍ〜約１．７ｍｍ、または約１．５ｍｍ〜約１．６ｍｍ）の厚さを有する。いくつかの例では、該最終ゲージのアルミニウム合金製品は、約３ｍｍ以下、約２．８ｍｍ以下、約２．６ｍｍ以下、約２．４ｍｍ以下、約２．２ｍｍ以下、約２ｍｍ以下、約１．８ｍｍ以下、約１．６ｍｍ以下、約１．４ｍｍ以下、約１．２ｍｍ以下、約１ｍｍ以下、約０．９ｍｍ以下、約０．８ｍｍ以下、約０．７ｍｍ以下、約０．６ｍｍ以下、約０．５ｍｍ以下、約０．４ｍｍ以下、約０．３ｍｍ以下、または約０．２ｍｍ以下の厚さを有する。
本明細書に記載のアルミニウム合金シートの作成方法は、低最終冷間圧下段階を含み、これが、当該アルミニウム合金製品の微細構造において所望の結晶学的組織を生じさせる。場合によっては、低最終冷間圧下は、該最終冷間圧延段階、例えば、最後の冷間圧延段階で、中間ゲージのアルミニウム合金シートから最終ゲージまでのゲージ厚さの減少が約７０％以下になる冷間加工を指すこともある。例えば、中間ゲージのアルミニウム合金製品を製造する第一の冷間圧延段階後、該中間ゲージのアルミニウム合金製品のゲージは、該最終冷間圧延段階において約７０％以下低減される。場合によっては、該最終冷間圧延段階は、第二の冷間圧延段階である。該最終冷間圧下は、７０％以下であるため、該加工により、高最終冷間圧下の加工と比較して、ベータ繊維とアルファ繊維（直線性が低下したもの）のバランスが取れた体積分率を有するアルミニウム合金製品が製造される。
該低最終冷間圧下により、該アルミニウム合金シート製品の平均ｒ値は、高最終冷間圧下で、及び／または中間焼きなましを用いずに作成されるアルミニウム合金と比較して改善され、ひいては、複雑かつ高成形製品における成形性が改善される。本明細書に記載の方法に従って作成されるアルミニウム合金シートは、高最終冷間圧下（例えば、７０％を超える最終冷間圧下）を有するアルミニウム合金シートよりも、アルファ繊維（直線性が低下したもの）及びベータ繊維の総体積分率が高い。該アルミニウム合金シートを作成するための加工条件を制御することにより、アルファ繊維とベータ繊維のランダム分布を有する所望のアルミニウム合金の微細構造が達成される。さらに、溶体化処理後に生じるベータ繊維の体積分率が高いほど、該アルミニウム合金シートにおける微細構造がよりランダム化され、これが、等方性を有する合金の微細構造の生成に寄与する。
任意の中間焼きなまし
いくつかの非限定的な例では、任意の中間焼きなまし段階が該２段冷間圧延段階の間に行われ得る。例えば、該熱間圧延製品は、中間ゲージのアルミニウム合金製品まで冷間圧延され（第一の冷間圧延段階）、任意にコイルに巻かれ、焼きなましされ、続いて最終ゲージのアルミニウム合金製品まで冷間圧延され（第二の冷間圧延段階）得る。いくつかの態様では、該任意の中間焼きなましは、バッチ処理（すなわち、バッチ中間焼きなまし段階）または連続処理で行われ得る。該中間焼きなまし段階は、約３００℃〜約４５０℃（例えば、約３１０℃、約３２０℃、約３３０℃、約３４０℃、約３５０℃、約３６０℃、約３７０℃、約３８０℃、約３９０℃、約４００℃、約４１０℃、約４２０℃、約４３０℃、約４４０℃、または約４５０℃）の温度で行われ得る。
場合によっては、該中間焼きなまし段階の加熱速度は、約１００℃／時以下、７５℃／時以下、５０℃／時以下、４０℃／時以下、３０℃／時以下、２５℃／時以下、２０℃／時以下、または１５℃／時以下であり得る。他の場合では、該加熱速度は、約１０℃／分〜約１００℃／分（例えば、約１０℃／分〜約９０℃／分、約１０℃／分〜約７０℃／分、約１０℃／分〜約６０℃／分、約２０℃／分〜約９０℃／分、約３０℃／分〜約８０℃／分、約４０℃／分〜約７０℃／分、または約５０℃／分〜約６０℃／分）であり得る。
いくつかの実施形態では、該中間ゲージのアルミニウム合金製品は、該中間焼きなまし段階で一定期間ソーキングされる。１つの非限定的な例によれば、該中間ゲージのアルミニウム合金製品は、最大約５時間（例えば、約３０分〜約４時間、約４５分〜約３時間、または約１時間〜約２時間、すべて含めて）ソーキングされる。例えば、該中間ゲージのアルミニウム合金製品は、温度約３００℃〜約４５０℃で、約２０分、約３０分、約４５分、約１時間、約１．５時間、約２時間、約３時間、約４時間、約５時間、またはその間のいずれかの間ソーキングされ得る。
任意に、該中間ゲージのアルミニウム合金製品は、該中間焼きなまし段階後に冷却、例えば、空冷され得る。該冷却段階は、約５℃／時（ｈｏｕｒ）（℃／時（ｈ））〜２０℃／時（例えば、６℃／時〜１８℃／時、８℃／時〜１５℃／時、または１０℃／時〜１４℃／時）の速度で行われ得る。例えば、該コイル冷却段階は、約５℃／時、６℃／時、７℃／時、８℃／時、９℃／時、１０℃／時、１１℃／時、１２℃／時、１３℃／時、１４℃／時、１５℃／時、１６℃／時、１７℃／時、１８℃／時、１９℃／時、２０℃／時、またはその間のいずれかの速度で行われ得る。いくつかの例では、該冷却コイルは、室温まで冷却される。いくつかのさらなる例では、該冷却コイルは、一定期間保管される。
該任意の中間焼きなまし段階により、該アルミニウムシート製品の平均ｒ値を改善することもできる。該中間焼きなまし段階はまた、該アルミニウム合金の微細構造において、集合組織成分のランダム分布をより多く生じることに寄与してせん断変形を制限し、これが次に、集合組織成分の直線性を低下させ（例えば、直線性が低下した立方体集合組織成分）、最終製品のローピングを防ぐ。該集合組織成分のランダム分布により、ｒ値が高くなる。例えば、圧延方向に対してある角度（例えば、４５°）でのｒ値は、少なくとも０．３、少なくとも０．４、少なくとも０．５、少なくとも０．６、少なくとも０．７、少なくとも０．８、または少なくとも０．９であり得る。該高ｒ値は、該アルミニウム合金シートの等方性挙動を示す。
溶体化処理
溶体化処理段階は、任意に該最終ゲージのアルミニウム合金製品に行われ得る。該溶体化処理段階は、該最終ゲージのアルミニウム合金製品を、室温から金属の最高温度まで加熱することを含み得る。任意に、該金属の最高温度は、約５３０℃〜約５７０℃（例えば、約５３５℃〜約５６０℃、約５４５℃〜約５５５℃、または約５４０℃）であり得る。該最終ゲージのアルミニウム合金製品は、該金属の最高温度にて一定期間ソーキングすることができる。ある特定の態様では、該最終ゲージのアルミニウム合金製品は、最大約２分間（例えば、約１０秒〜約１２０秒、すべて含めて）ソーキングすることができる。例えば、該最終ゲージのアルミニウム合金製品は、約５３０℃〜約５７０℃の温度で１０秒、１５秒、２０秒、２５秒、３０秒、３５秒、４０秒、４５秒、５０秒、５５秒、６０秒、６５秒、７０秒、７５秒、８０秒、８５秒、９０秒、９５秒、１００秒、１０５秒、１１０秒、１１５秒、１２０秒、またはその間のいずれかの間ソーキングされ得る。溶体化処理後、該最終ゲージのアルミニウム合金製品は、該金属の最高温度から、少なくとも約７５℃毎秒（℃／秒）の速度で急冷され得る。例えば、該最終ゲージのアルミニウム合金製品は、約７５℃／秒、１００℃／秒、１２５℃／秒、１５０℃／秒、１７５℃／秒、２００℃／秒、またはその間のいずれかの速度で急冷され得る。
任意に、該アルミニウム合金製品は、その後、自然時効及び／または人工時効され得る。いくつかの非限定的な例では、該アルミニウム合金製品は、室温（例えば、約１５℃、約２０℃、約２５℃、または約３０℃）で少なくとも７２時間保管することにより、Ｔ４調質まで自然時効され得る。例えば、該アルミニウム合金製品は、７２時間、８４時間、９６時間、１０８時間、１２０時間、１３２時間、１４４時間、１５６時間、１６８時間、１８０時間、１９２時間、２０４時間、２１６時間、２４０時間、２６４時間、２８８時間、３１２時間、３３６時間、３６０時間、３８４時間、４０８時間、４３２時間、４５６時間、４８０時間、５０４時間、５２８時間、５５２時間、５７６時間、６００時間、６２４時間、６４８時間、６７２時間、またはその間のいずれかの間自然時効され得る。
微細構造
本明細書に記載の方法から製造されたアルミニウム合金製品は、複数の結晶学的組織成分を有する微細構造を含む。該結晶学的組織成分は、アルファ繊維（例えば、立方体成分及びゴス成分）ならびにベータ繊維（例えば、黄銅成分、Ｓ成分、及び銅成分）を含み得る。例えば、本明細書に記載の方法により、高成形製品の製造において、品質及び一貫性の改善を示し、それにより等方性を示す、ベータ繊維及び直線性が低下したアルファ繊維の体積分率が高いアルミニウムの微細構造が生じる。
いくつかの例では、該アルミニウム合金の微細構造は、アルファ繊維、例えば、１つ以上の立方体成分及びゴス成分を含み得る。任意に、該アルミニウム合金の微細構造におけるアルファ繊維の体積分率は、少なくとも約８％（例えば、少なくとも約９％、少なくとも約１０％、少なくとも約１１％、少なくとも約１２％、少なくとも約１３％、少なくとも約１４％、または少なくとも約１５％）であり得る。いくつかの例では、該アルミニウム合金の微細構造におけるアルファ繊維の体積分率は、最大約２０％（例えば、最大約１８％、最大約１６％、最大約１５％、最大約１４％、最大約１２％、または最大約１０％）である。例えば、該アルミニウム合金の微細構造におけるアルファ繊維の体積分率は、約０．１％、例えば、０．２％、０．３％、０．４％、０．５％、０．６％、０．７％、０．８％、０．９％、１．０％、１．１％、１．２％、１．３％、１．４％、１．５％、１．６％、１．７％、１．８％、１．９％、２．０％、２．１％、２．２％、２．３％、２．４％、２．５％、２．６％、２．７％、２．８％、２．９％、３．０％、３．１％、３．２％、３．３％、３．４％、３．５％、３．６％、３．７％、３．８％、３．９％、４．０％、４．１％、４．２％、４．３％、４．４％、４．５％、４．６％、４．７％、４．８％、４．９％、５．０％、５．１％、５．２％、５．３％、５．４％、５．５％、５．６％、５．７％、５．８％、５．９％、６．０％、６．１％、６．２％、６．３％、６．４％、６．５％、６．６％、６．７％、６．８％、６．９％、７．０％、７．１％、７．２％、７．３％、７．４％、７．５％、７．６％、７．７％、７．８％、７．９％、８．０％、８．１％、８．２％、８．３％、８．４％、８．５％、８．６％、８．７％、８．８％、８．９％、９．０％、９．１％、９．２％、９．３％、９．４％、９．５％、９．６％、９．７％、９．８％、９．９％、１０．０％、１０．１％、１０．２％、１０．３％、１０．４％、１０．５％、１０．６％、１０．７％、１０．８％、１０．９％、１１．０％、１１．１％、１１．２％、１１．３％、１１．４％、１１．５％、１１．６％、１１．７％、１１．８％、１１．９％、１２．０％、１２．１％、１２．２％、１２．３％、１２．４％、１２．５％、１２．６％、１２．７％、１２．８％、１２．９％、１３．０％、１３．１％、１３．２％、１３．３％、１３．４％、１３．５％、１３．６％、１３．７％、１３．８％、１３．９％、１４．０％、１４．１％、１４．２％、１４．３％、１４．４％、１４．５％、１４．６％、１４．７％、１４．８％、１４．９％、１５．０％、１５．１％、１５．２％、１５．３％、１５．４％、１５．５％、１５．６％、１５．７％、１５．８％、１５．９％、１６．０％、１６．１％、１６．２％、１６．３％、１６．４％、１６．５％、１６．６％、１６．７％、１６．８％、１６．９％、１７．０％、１７．１％、１７．２％、１７．３％、１７．４％、１７．５％、１７．６％、１７．７％、１７．８％、１７．９％、１８．０％、１８．１％、１８．２％、１８．３％、１８．４％、１８．５％、１８．６％、１８．７％、１８．８％、１８．９％、１９．０％、１９．１％、１９．２％、１９．３％、１９．４％、１９．５％、１９．６％、１９．７％、１９．８％、１９．９％、または２０．０％であり得る。
いくつかの例では、該アルミニウム合金の微細構造は、ベータ繊維、例えば、１つ以上の黄銅成分、Ｓ成分、及び銅成分を含み得る。任意に、該ベータ繊維の体積分率は、少なくとも約６％（例えば、少なくとも約６％、少なくとも約７％、少なくとも約８％、少なくとも約９％、少なくとも約１０％、少なくとも約１１％、少なくとも約１２％、少なくとも約１３％、少なくとも約１４％、または少なくとも１５％）であり得る。いくつかの例では、該ベータ繊維の体積分率は、最大約２０％（例えば、最大約１５％または最大約１０％）である。例えば、該アルミニウム合金の微細構造におけるベータ繊維の体積分率は、約０．１％、例えば、０．２％、０．３％、０．４％、０．５％、０．６％、０．７％、０．８％、０．９％、１．０％、１．１％、１．２％、１．３％、１．４％、１．５％、１．６％、１．７％、１．８％、１．９％、２．０％、２．１％、２．２％、２．３％、２．４％、２．５％、２．６％、２．７％、２．８％、２．９％、３．０％、３．１％、３．２％、３．３％、３．４％、３．５％、３．６％、３．７％、３．８％、３．９％、４．０％、４．１％、４．２％、４．３％、４．４％、４．５％、４．６％、４．７％、４．８％、４．９％、５．０％、５．１％、５．２％、５．３％、５．４％、５．５％、５．６％、５．７％、５．８％、５．９％、６．０％、６．１％、６．２％、６．３％、６．４％、６．５％、６．６％、６．７％、６．８％、６．９％、７．０％、７．１％、７．２％、７．３％、７．４％、７．５％、７．６％、７．７％、７．８％、７．９％、８．０％、８．１％、８．２％、８．３％、８．４％、８．５％、８．６％、８．７％、８．８％、８．９％、９．０％、９．１％、９．２％、９．３％、９．４％、９．５％、９．６％、９．７％、９．８％、９．９％、１０．０％、１０．１％、１０．２％、１０．３％、１０．４％、１０．５％、１０．６％、１０．７％、１０．８％、１０．９％、１１．０％、１１．１％、１１．２％、１１．３％、１１．４％、１１．５％、１１．６％、１１．７％、１１．８％、１１．９％、１２．０％、１２．１％、１２．２％、１２．３％、１２．４％、１２．５％、１２．６％、１２．７％、１２．８％、１２．９％、１３．０％、１３．１％、１３．２％、１３．３％、１３．４％、１３．５％、１３．６％、１３．７％、１３．８％、１３．９％、１４．０％、１４．１％、１４．２％、１４．３％、１４．４％、１４．５％、１４．６％、１４．７％、１４．８％、１４．９％、１５．０％、１５．１％、１５．２％、１５．３％、１５．４％、１５．５％、１５．６％、１５．７％、１５．８％、１５．９％、１６．０％、１６．１％、１６．２％、１６．３％、１６．４％、１６．５％、１６．６％、１６．７％、１６．８％、１６．９％、１７．０％、１７．１％、１７．２％、１７．３％、１７．４％、１７．５％、１７．６％、１７．７％、１７．８％、１７．９％、１８．０％、１８．１％、１８．２％、１８．３％、１８．４％、１８．５％、１８．６％、１８．７％、１８．８％、１８．９％、１９．０％、１９．１％、１９．２％、１９．３％、１９．４％、１９．５％、１９．６％、１９．７％、１９．８％、１９．９％、または２０．０％であり得る。
ベータ繊維の割合が比較的高い微細構造を有するアルミニウム合金は、改善された成形性を示し、複雑かつ高成形製品に成形され得る。さらに、直線性が低下したアルファ繊維の割合が比較的高い微細構造を有するアルミニウム合金は、同様に、高最終冷間圧下による、及び／または中間焼きなまし段階を含まないアルミニウム合金の作成方法と比較して、成形性が改善され得る。その結果として生じる、より高い割合のアルファ繊維（直線性が低下したもの）及びベータ繊維により、完成品に成形される際のアルミニウム合金ブランクの性能も改善される傾向にある。
場合によっては、該アルミニウム合金製品中のアルファ繊維の体積分率とベータ繊維の体積分率の比は、約０．５：１〜２：１（例えば、約０．６：１〜１．９：１、約０．６：１〜１．８：１、約０．７：１〜１．７：１、約０．８：１〜１．６：１、約０．９：１〜１．５：１、約１：１〜１．４：１、約１．１：１〜１．３：１、または約１．２：１〜１．５：１）である。いくつかの例では、該アルミニウム合金製品中のアルファ繊維の体積分率とベータ繊維の体積分率の比は、少なくとも約０．５：１、０．６：１、０．７：１、０．８：１、０．９：１、１：１、１．１：１、１．２：１、１．３：１、１．４：１、１．５：１、１．６：１、１．７：１、１．８：１、１．９：１、または２：１である。
該アルミニウム合金に関する本開示の微細構造は、アルミニウム合金シートの複雑な製品への成形（ｓｈａｐｉｎｇ）及び成形（ｆｏｒｍｉｎｇ）を容易にする。特定量のランダムに分布したベータ繊維及びアルファ繊維を有するアルミニウム合金の微細構造は、高成形製品の製造において品質及び一貫性の改善を示す。例えば、アルファ繊維（直線性が低下したもの）及びベータ繊維の割合が高いほど、該アルミニウムまたはアルミニウム合金の成形性は改善され、製造工程全体での該アルミニウムの歪みは低減される。本開示の微細構造は、様々な成形（ｓｈａｐｉｎｇ）及び成形（ｆｏｒｍｉｎｇ）工程を経るアルミニウム製品の効率、製造速度を改善し得るとともに、損傷率を低下させ得る。
該アルミニウム合金の微細構造における大量のベータ繊維及び直線性が低下したアルファ繊維は、成形性の向上を促進する。本明細書に記載の様々な集合組織成分の適切な組み合わせにより、該金属シート、プレート、またはシェートの圧延方法に対して０°〜９０°のランクフォードパラメータ、またはｒ値の変動が減少する。特に、様々な集合組織成分の適切な組み合わせにより、製造の一貫性が向上し、高成形アルミニウム製品の成形過程での損傷率が低下する。従って、異なる集合組織成分の体積分率を制御することにより、特定の加工方法または成形品の形状に対する該金属の異方性成形挙動が低減され得る。
本開示の微細構造及びそれらの関連集合組織成分は、該アルミニウム合金が、複雑なひずみ経路下でより有利に特定の方向に変形することができるようにする。該金属の微細構造及び／または結晶粒は、次に、異なる方向及び／または方位から加えられる応力に対して異なる反応をする可能性がある。例えば、伸びは、該アルミニウム合金の結晶粒が圧延方向（０°）に変形された場合、横方向（９０°）と比較して同じではない場合がある。この挙動の違いは、該結晶粒の結晶方位（すなわち、微細構造）の違いに起因する。該結晶粒は、微細構造を通して配向が異なるため、すべり面及び／またはすべり方向の様々な組み合わせからなり得る異なる結晶学的すべり系が、全体的な変形に影響を与える。該結晶粒が、連続性を失うことなく該ひずみ及び／または変形にまとめて対応するように、新たな転位が生じ得る。これらの転位は、特定のすべり面上で特定の方向に該結晶を移動させるのみの場合がある。利用可能なすべり面の数が少ない場合、当該材料のひずむ能力が低下する。反対に、活性なすべり面の数が多い場合、当該材料のひずむ能力は増加する。従って、異なる集合組織成分の体積分率を制御することにより、特定の加工方法または成形品の形状に対する該金属の異方性成形挙動が低減され得る。
場合によっては、本明細書に記載の方法に従って製造される最終ゲージのアルミニウム合金製品は、高最終冷間圧下によって、及び／または中間焼きなまし段階を含まない方法で製造されるアルミニウム合金より、高い降伏強さ、極限引っ張り強さ、一様伸び、及び全伸びを有する。本明細書に記載のアルミニウム合金製品は、それぞれ、圧延方向に対して、縦（Ｌ）方向、横（Ｔ）方向、及び／または斜め（Ｄ）方向に測定した場合、本明細書に記載の通りの降伏強さ及び極限引っ張り強さを示し得る。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法に従って製造される最終ゲージのアルミニウム合金製品は、中間ゲージのアルミニウム合金から最終ゲージのアルミニウム合金までの厚さの減少が７０％を超える最終冷間圧延段階を含む方法によって作成されるアルミニウム合金の降伏強さより、少なくとも約６％大きい降伏強さ（例えば、少なくとも７％大きい、少なくとも８％大きい、少なくとも９％大きい、少なくとも１０％大きい、少なくとも１１％大きい、少なくとも１２％大きい、少なくとも１３％大きい、少なくとも１４％大きい、少なくとも１５％大きい、少なくとも１６％大きい、少なくとも１７％大きい、少なくとも１８％大きい、または少なくとも１９％大きい降伏強さ）を有する。場合によっては、該最終ゲージのアルミニウム合金製品は、中間ゲージのアルミニウム合金から最終ゲージのアルミニウム合金までの厚さの減少が７０％を超える最終冷間圧延段階を含む方法によって作成されるアルミニウム合金の極限引っ張り強さより、少なくとも約３％大きい極限引っ張り強さ（例えば、少なくとも４％大きい、少なくとも５％大きい、少なくとも６％大きい、少なくとも７％大きい、少なくとも８％大きい、少なくとも９％大きい、少なくとも１０％大きい、少なくとも１１％大きい、少なくとも１２％大きい、少なくとも１３％大きい、少なくとも１４％大きい、または少なくとも１５％大きい極限引っ張り強さ）を有する。
本明細書に記載のアルミニウム合金製品は、それぞれ、圧延方向に対して、縦（Ｌ）方向、横（Ｔ）方向、及び／または斜め（Ｄ）方向に測定した場合、本明細書に記載の通りの一様伸び及び全伸びを示し得る。場合によっては、該最終ゲージのアルミニウム合金製品は、中間ゲージのアルミニウム合金から最終ゲージのアルミニウム合金までの厚さの減少が７０％を超える最終冷間圧延段階を含む方法によって作成されるアルミニウム合金の全伸びより、少なくとも約５％大きい全伸びを有する（例えば、少なくとも６％大きい、少なくとも７％大きい、少なくとも８％大きい、少なくとも９％大きい、少なくとも１０％大きい、少なくとも１１％大きい、少なくとも１２％大きい、少なくとも１３％大きい、少なくとも１４％大きい、少なくとも１５％大きい、少なくとも１６％大きい、少なくとも１７％大きい、少なくとも１８％大きい、または少なくとも１９％大きい）。場合によっては、該最終ゲージのアルミニウム合金製品は、中間ゲージのアルミニウム合金から最終ゲージのアルミニウム合金までの厚さの減少が７０％を超える最終冷間圧延段階を含む方法によって作成されるアルミニウム合金の一様伸びより、少なくとも約３％大きい一様伸びを有する（例えば、少なくとも４％大きい、少なくとも５％大きい、少なくとも６％大きい、少なくとも７％大きい、少なくとも８％大きい、少なくとも９％大きい、少なくとも１０％大きい、少なくとも１１％大きい、少なくとも１２％大きい、少なくとも１３％大きい、少なくとも１４％大きい、少なくとも１５％大きい、少なくとも１６％大きい、または少なくとも１７％大きい）。
合金組成
アルミニウム合金の特性は、該アルミニウム合金の組成によって部分的に決定される。ある特定の態様では、該合金組成は、該合金が、所望の用途に適切な特性、例えば、成形性及び深絞り性を有するかどうかに影響を与える場合もあれば、それを決定することさえある。他の特性の中でも、本明細書に記載のアルミニウム合金は、優れた伸び及び成形特性を示す。
場合によっては、本明細書に記載のアルミニウム合金は、以下の表１に示す元素組成を有し得る。
表１
Figure 2021532261
いくつかの例では、本明細書に記載のアルミニウム合金は、以下の表２に示す元素組成を有し得る。
表２
Figure 2021532261
いくつかの例では、本明細書に記載のアルミニウム合金は、以下の表３に示す元素組成を有し得る。
表３
Figure 2021532261
いくつかの例では、本明細書に記載のアルミニウム合金は、ケイ素（Ｓｉ）を、当該合金の総重量に基づいて、約０．５％〜約２．０％（例えば、約０．７〜約１．５％または約１．０〜約１．４％）含む。例えば、該合金は、Ｓｉを、０．５％、０．５１％、０．５２％、０．５３％、０．５４％、０．５５％、０．５６％、０．５７％、０．５８％、０．５９％、０．６％、０．６１％、０．６２％、０．６３％、０．６４％、０．６５％、０．６６％、０．６７％、０．６８％、０．６９％、０．７％、０．７１％、０．７２％、０．７３％、０．７４％、０．７５％、０．７６％、０．７７％、０．７８％、０．７９％、０．８％、０．８１％、０．８２％、０．８３％、０．８４％、０．８５％、０．８６％、０．８７％、０．８８％、０．８９％、０．９％、０．９１％、０．９２％、０．９３％、０．９４％、０．９５％、０．９６％、０．９７％、０．９８％、０．９９％、１．０％、１．０１％、１．０２％、１．０３％、１．０４％、１．０５％、１．０６％、１．０７％、１．０８％、１．０９％、１．１％、１．１１％、１．１２％、１．１３％、１．１４％、１．１５％、１．１６％、１．１７％、１．１８％、１．１９％、１．２％、１．２１％、１．２２％、１．２３％、１．２４％、１．２５％、１．２６％、１．２７％、１．２８％、１．２９％、１．３％、１．３１％、１．３２％、１．３３％、１．３４％、１．３５％、１．３６％、１．３７％、１．３８％、１．３９％、１．４％、１．４１％、１．４２％、１．４３％、１．４４％、１．４５％、１．４６％、１．４７％、１．４８％、１．４９％、１．５％、１．５１％、１．５２％、１．５３％、１．５４％、１．５５％、１．５６％、１．５７％、１．５８％、１．５９％、１．６％、１．６１％、１．６２％、１．６３％、１．６４％、１．６５％、１．６６％、１．６７％、１．６８％、１．６９％、１．７％、１．７１％、１．７２％、１．７３％、１．７４％、１．７５％、１．７６％、１．７７％、１．７８％、１．７９％、１．８％、１．８１％、１．８２％、１．８３％、１．８４％、１．８５％、１．８６％、１．８７％、１．８８％、１．８９％、１．９％、１．９１％、１．９２％、１．９３％、１．９４％、１．９５％、１．９６％、１．９７％、１．９８％、１．９９％、または２．０％含み得る。すべて重量％で表す。
いくつかの例では、本明細書に記載のアルミニウム合金は、鉄（Ｆｅ）を、当該合金の総重量に基づいて、約０．０５％〜約０．４０％（例えば、約０．０５％〜約０．２５％、約０．０５％〜約０．２０％、約０．０８％〜約０．３０％、約０．０８％〜約０．２５％、約０．０８％〜約０．２０％、約０．１％〜約０．３０％、約０．１％〜約０．２５％、または約０．１％〜約０．２０％）含む。例えば、該合金は、Ｆｅを、０．０５％、０．０６％、０．０７％、０．０８％、０．０９％、０．１０％、０．１１％、０．１２％、０．１３％、０．１４％、０．１５％、０．１６％、０．１７％、０．１８％、０．１９％、０．２０％、０．２１％、０．２２％、０．２３％、０．２４％、０．２５％、０．２６％、０．２７％、０．２８％、０．２９％、０．３０％、０．３１％、０．３２％、０．３３％、０．３４％、０．３５％、０．３６％、０．３７％、０．３８％、０．３９％、または０．４０％含み得る。すべて重量％で表す。
いくつかの例では、本明細書に記載のアルミニウム合金は、銅（Ｃｕ）を、当該合金の総重量に基づいて、最大約０．４％（例えば、０．０％〜約０．４％、０．０％〜約０．３５％、約０．０２％〜約０．３０％、約０．０５％〜約０．２８％、約０．０６％〜約０．２５％、約０．８％〜約０．２２％、約０．１％〜約０．２０％、約０．１％〜約０．１８％、約０．１％〜約０．１６％、または約０．１％〜約０．１５％）含む。例えば、該合金は、Ｃｕを、０．０１％、０．０２％、０．０３％、０．０４％、０．０５％、０．０６％、０．０７％、０．０８％、０．０９％、０．１％、０．１１％、０．１２％、０．１３％、０．１４％、０．１５％、０．１６％、０．１７％、０．１８％、０．１９％、０．２％、０．２１％、０．２２％、０．２３％、０．２４％、０．２５％、０．２６％、０．２７％、０．２８％、０．２９％、０．３％、０．３１％、０．３２％、０．３３％、０．３４％、０．３５％、０．３６％、０．３７％、０．３８％、０．３９％、または０．４％含み得る。場合によっては、Ｃｕは該合金に含まれない（すなわち、０％）。すべて重量％で表す。
いくつかの例では、本明細書に記載のアルミニウム合金は、マグネシウム（Ｍｇ）を、当該合金の総重量に基づいて、最大約０．５％（例えば、０．０％〜約０．５％、約０．０１％〜約０．４８％、約０．０２％〜約０．４６％、約０．０５％〜約０．４５％、約０．０８％〜約０．４２％、約０．１％〜約０．４０％、約０．１５％〜約０．３８％、約０．１８％〜約０．３６％、約０．２％〜約０．３５％、または約０．２５％〜約０．３５％）含む。例えば、該合金は、Ｍｇを、０．１０％、０．１１％、０．１２％、０．１３％、０．１４％、０．１５％、０．１６％、０．１７％、０．１８％、０．１９％、０．２％、０．２１％、０．２２％、０．２３％、０．２４％、０．２５％、０．２６％、０．２７％、０．２８％、０．２９％、０．３％、０．３１％、０．３２％、０．３３％、０．３４％、０．３５％、０．３６％、０．３７％、０．３８％、０．３９％、０．４％、０．４１％、０．４２％、０．４３％、０．４４％、０．４５％、０．４６％、０．４７％、０．４８％、０．４９％、または０．５％含み得る。場合によっては、Ｍｇは該合金に含まれない（すなわち、０％）。すべて重量％で表す。
いくつかの例では、本明細書に記載のアルミニウム合金は、マンガン（Ｍｎ）を、当該合金の総重量に基づいて、約０．０２％〜約０．１％（例えば、約０．０２％〜約０．０９％、約０．０２％〜約０．０８％、約０．０３％〜約０．７％、約０．０４％〜約０．０６％、約０．０５％〜約０．０６％、約０．０５％〜約０．０８％、または約０．０６％〜約０．０９％）含む。例えば、該合金は、Ｍｎを０．０２％、０．０３％、０．０４％、０．０５％、０．０６％、０．０７％、０．０８％、０．０９％、または０．１％含み得る。すべて重量％で表す。
いくつかの例では、本明細書に記載のアルミニウム合金は、クロム（Ｃｒ）を、当該合金の総重量に基づいて、最大約０．２５％（例えば、約０．０１％〜約０．２５％、約０．０１％〜約０．２０％、約０．０１％〜約０．１５％、約０．０２％〜約０．２５％、約０．０２％〜約０．２０％、約０．０２％〜約０．１５％、約０．０３％〜約０．２５％、約０．０３％〜約０．２０％、または約０．０３％〜約０．１５％）含む。例えば、該合金は、Ｃｒを、０．０１％、０．０２％、０．０３％、０．０４％、０．０５％、０．０６％、０．０７％、０．０８％、０．０９％、０．１０％、０．１１％、０．１２％、０．１３％、０．１４％、０．１５％、０．１６％、０．１７％、０．１８％、０．１９％、０．２０％、０．２１％、０．２２％、０．２３％、０．２４％、または０．２５％含み得る。場合によっては、Ｃｒは該合金に含まれない（すなわち、０％）。すべて重量％で表す。
いくつかの例では、本明細書に記載のアルミニウム合金は、チタン（Ｔｉ）及び亜鉛（Ｚｎ）の一方または両方を含み得る。いくつかの例では、本明細書に記載のアルミニウム合金は、チタン（Ｔｉ）を、当該合金の総重量に基づいて、最大約０．１％（例えば、約０．００１％〜約０．０８％、約０．００２％〜約０．００５％、約０．００５％〜約０．０６％、約０．００８％〜約０．０６％、約０．０１％〜約０．０５％、または約０．０２％〜約０．０５％）含む。例えば、該合金は、Ｔｉを、０．００１％、０．００２％、０．００３％、０．００４％、０．００５％、０．００６％、０．００７％、０．００８％、０．００９％、０．０１％、０．０２％、０．０３％、０．０４％、０．０５％、０．０６％、０．０７％、０．０８％、０．０９％、または０．１％含み得る。場合によっては、Ｔｉは該合金に含まれない（すなわち、０％）。いくつかの例では、本明細書に記載のアルミニウム合金は、Ｚｎを、当該合金の総重量に基づいて、最大約０．１％（例えば、約０．００１％〜約０．０８％または約０．００５％〜約０．０６％）含む。例えば、該合金は、Ｚｎを、０．００１％、０．００２％、０．００３％、０．００４％、０．００５％、０．００６％、０．００７％、０．００８％、０．００９％、０．０１％、０．０２％、０．０３％、０．０４％、０．０５％、０．０６％、０．０７％、０．０８％、０．０９％、または０．１％含み得る。場合によっては、Ｚｎは該合金に含まれない（すなわち、０％）。場合によっては、Ｔｉ及びＺｎは該合金に含まれない（すなわち、０％）。すべて重量％で表す。
任意に、本明細書に記載のアルミニウム合金は、さらに、不純物と呼ばれることもある他の微量元素を、０．０５％以下、０．０４％以下、０．０３％以下、０．０２％以下、または０．０１％以下含み得る。これらの不純物は、Ｖ、Ｎｉ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｃａ、Ｂｉ、Ｎａ、Ｐｂ、またはそれらの組み合わせを含む場合があるが、これらに限定されない。従って、Ｖ、Ｎｉ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｃａ、Ｂｉ、Ｎａ、またはＰｂは、合金中に０．０５％以下、０．０４％以下、０．０３％以下、０．０２％以下、または０．０１％以下含まれ得る。すべての不純物の合計は０．１５％を超えない（例えば、０．１％）。すべて重量％で表す。各合金の残りの割合はアルミニウムであり得る。
本明細書に記載のアルミニウム合金は、少なくとも約４０重量％の再生含有物を含み得る。例えば、該アルミニウム合金は、再生含有物を少なくとも約４５重量％、少なくとも約５０重量％、少なくとも約６０重量％、少なくとも約７０重量％、少なくとも約８０重量％、少なくとも約９０重量％、または少なくとも約９５重量％含み得る。
いくつかの例では、該アルミニウム合金製品は、例えば、Ｔ４調質の場合、降伏強さ約１００ＭＰａ以上を有する。例えば、該アルミニウム合金製品は、降伏強さ１００ＭＰａ以上、１０５ＭＰａ以上、１１０ＭＰａ以上、１１５ＭＰａ以上、１２０ＭＰａ以上、１２５ＭＰａ以上、１３０ＭＰａ以上、１３５ＭＰａ以上、または１４０ＭＰａ以上を有し得る。場合によっては、該降伏強さは、約１００ＭＰａ〜約１４０ＭＰａ（例えば、約１０５ＭＰａ〜約１３５ＭＰａ、約１１０ＭＰａ〜約１３０ＭＰａ、または約１１５ＭＰａ〜約１２５ＭＰａ）である。本明細書に記載のアルミニウム合金製品は、それぞれ、圧延方向に対して、縦（Ｌ）方向、横（Ｔ）方向、及び／または斜め（Ｄ）方向に測定した場合、本明細書に記載の通りの降伏強さを示し得る。
いくつかの例では、該アルミニウム合金製品は、例えば、Ｔ４調質の場合、極限引っ張り強さ約２００ＭＰａ以上を有する。例えば、該アルミニウム合金製品は、極限引っ張り強さ２０５ＭＰａ以上、２１０ＭＰａ以上、２１５ＭＰａ以上、２２０ＭＰａ以上、２２５ＭＰａ以上、２３０ＭＰａ以上、２３５ＭＰａ以上、２４０ＭＰａ以上、２４５ＭＰａ以上、または２５０ＭＰａ以上を有し得る。場合によっては、該極限引っ張り強さは、約２００ＭＰａ〜約２５０ＭＰａ（例えば、約２０５ＭＰａ〜約２４５ＭＰａ、約２１０ＭＰａ〜約２４０ＭＰａ、または約２１５ＭＰａ〜約２３５ＭＰａ）である。本明細書に記載のアルミニウム合金製品は、それぞれ、圧延方向に対して、縦（Ｌ）方向、横（Ｔ）方向、及び／または斜め（Ｄ）方向に測定した場合、本明細書に記載の通りの極限引っ張り強さを示し得る。
場合によっては、該アルミニウム合金製品は、例えば、Ｔ４調質の場合、一様伸び少なくとも約２０％及び最大約３０％を有し得る。例えば、該アルミニウム合金製品は、一様伸び２０％、２１％、２２％、２３％、２４％、２５％、２６％、２７％、２８％、２９％、もしくは３０％、またはその間のいずれかを有し得る。本明細書に記載のアルミニウム合金製品は、それぞれ、圧延方向に対して、縦（Ｌ）方向、横（Ｔ）方向、及び／または斜め（Ｄ）方向に測定した場合、本明細書に記載の通りの一様伸びを示し得る。
場合によっては、該アルミニウム合金製品は、例えば、Ｔ４調質の場合、全伸び少なくとも約２７％及び最大約３５％を有し得る。例えば、該アルミニウム合金製品は、全伸び約２７％、２８％、２９％、３０％、３１％、３２％、３３％、３４％、もしくは３５％、またはその間のいずれかを有し得る。本明細書に記載のアルミニウム合金製品は、それぞれ、圧延方向に対して、縦（Ｌ）方向、横（Ｔ）方向、及び／または斜め（Ｄ）方向に測定した場合、本明細書に記載の通りの全伸びを示し得る。
使用方法
本明細書に記載の合金及び方法は、動力車、航空機、及び鉄道応用を含めた自動車用途及び／または輸送用途、または任意の他の所望の用途に使用され得る。いくつかの例では、該合金及び方法を使用して、動力車の車体部品製品、例えば、安全ケージ、ホワイトボディ、クラッシュレール、バンパー、サイドビーム、ルーフビーム、クロスビーム、ピラー補強材（例えば、Ａピラー、Ｂピラー、及びＣピラー）、インナーパネル、アウターパネル、サイドパネル、インナーフード、アウターフード、またはトランクリッドパネルを作成することができる。本明細書に記載のアルミニウム合金及び方法はまた、航空機または鉄道車両用途に使用され、例えば、外部パネル及び内部パネルを作成することもできる。
本明細書に記載の合金及び方法はまた、電子技術応用に使用され、例えば、外装及び内装を作成することもできる。例えば、本明細書に記載の合金及び方法を使用して、携帯電話及びタブレット型コンピュータを含めた電子デバイス用の筐体を作成することもできる。いくつかの例では、該合金を使用して、携帯電話（例えば、スマートフォン）の外側ケーシング及びタブレット底部シャーシ用の筐体を作成することができる。該製品及び方法は、任意の他の所望の用途、例えば、ボトル、食品容器等に使用することができる。
適切な方法及び合金製品の実例
実例１は、アルミニウム合金製品の製造方法であり、アルミニウム合金を鋳造し、鋳造アルミニウム合金製品を製造すること、該鋳造アルミニウム合金製品を均質化し、均質化鋳造アルミニウム合金製品を製造すること、該均質化鋳造アルミニウム製品を熱間圧延し、熱間圧延製品を製造すること、該熱間圧延製品を、厚さが約２５％〜７０％減少する第一の冷間圧延段階で冷間圧延し、中間ゲージを有する第一の冷間圧延製品を製造すること、該第一の冷間圧延製品を、厚さが該中間ゲージから約４０％〜約７０％減少する第二の冷間圧延段階で冷間圧延し、最終ゲージのアルミニウム合金製品を製造することを含む。
実例２は、さらに、該第一の冷間圧延製品を中間焼きなましすることを含む、先行または後続実例のいずれかに記載の方法である。
実例３は、該中間焼きなまし段階が、約３００℃〜約４５０℃の中間焼きなまし温度で行われる、先行または後続実例のいずれかに記載の方法である。
実例４は、該中間ゲージが、約２ｍｍ〜約６ｍｍの厚さで構成される、先行または後続実例のいずれかに記載の方法である。
実例５は、さらに、該最終ゲージのアルミニウム合金製品を溶体化処理してアルミニウム合金製品を製造することを含む、先行または後続実例のいずれかに記載の方法である。
実例６は、該最終ゲージが、約０．１ｍｍ〜約３ｍｍの厚さで構成される、先行または後続実例のいずれかに記載の方法である。
実例７は、該第二の冷間圧延段階により、該中間ゲージから約４０％〜約７０％未満厚さが減少する、先行または後続実例のいずれかに記載の方法である。
実例８は、該鋳造段階が、直接チル鋳造または連続鋳造を含む、先行または後続実例のいずれかに記載の方法である。
実例９は、該均質化段階が、約４５０℃〜約６００℃の均質化温度で行われる、先行または後続実例のいずれかに記載の方法である。
実例１０は、該熱間圧延段階が、約５００℃〜約５６０℃の熱間圧延温度で行われる、先行または後続実例のいずれかに記載の方法である。
実例１１は、該アルミニウム合金製品中のアルファ繊維の体積分率が、少なくとも約８％を構成する、先行または後続実例のいずれかに記載の方法である。
実例１２は、該アルミニウム合金製品中のベータ繊維の体積分率が、少なくとも約６％を構成する、先行または後続実例のいずれかに記載の方法である。
実例１３は、該アルミニウム合金製品中のアルファ繊維の体積分率とベータ繊維の体積分率の比が、約０．５：１〜２：１である、先行または後続実例のいずれかに記載の方法である。
実例１４は、該最終ゲージのアルミニウム合金製品が等方性である、先行または後続実例のいずれかに記載の方法である。
実例１５は、該最終ゲージのアルミニウム合金製品が、中間ゲージのアルミニウム合金から最終ゲージのアルミニウム合金までの厚さの減少が７０％を超える最終冷間圧延段階を含む方法によって作成されるアルミニウム合金の降伏強さより、少なくとも約５％大きい降伏強さで構成される、先行または後続実例のいずれかに記載の方法である。
実例１６は、該最終ゲージのアルミニウム合金製品が、中間ゲージのアルミニウム合金から最終ゲージのアルミニウム合金までの厚さの減少が７０％を超える最終冷間圧延段階を含む方法によって作成されるアルミニウム合金の極限引っ張り強さより、少なくとも約３％大きい極限引っ張り強さで構成される、先行または後続実例のいずれかに記載の方法である。
実例１７は、該最終ゲージのアルミニウム合金製品が、中間ゲージのアルミニウム合金から最終ゲージのアルミニウム合金までの厚さの減少が７０％を超える最終冷間圧延段階を含む方法によって作成されるアルミニウム合金の全伸びより、少なくとも約５％大きい全伸びを有する、先行または後続実例のいずれかに記載の方法である。
実例１８は、該アルミニウム合金が、約０．５〜２．０重量％のＳｉ、０．１〜０．４重量％のＦｅ、最大０．４重量％のＣｕ、最大０．５重量％のＭｇ、０．０２〜０．１重量％のＭｎ、最大０．０２重量％のＣｒ、最大０．１５重量％のＴｉ、最大０．１重量％のＺｎ、最大０．１５重量％の不純物、及びＡｌを含む、先行または後続実例のいずれかに記載の方法である。
実例１９は、該アルミニウム合金が、約０．７〜１．４重量％のＳｉ、０．１〜０．３重量％のＦｅ、最大０．２重量％のＣｕ、最大０．４重量％のＭｇ、０．０２〜０．０８重量％のＭｎ、最大０．０１５重量％のＣｒ、最大０．０５重量％のＴｉ、最大０．１重量％のＺｎ、最大０．１５重量％の不純物、及びＡｌを含む、先行または後続実例のいずれかに記載の方法である。
実例２０は、該アルミニウム合金が、約１．０〜１．４重量％のＳｉ、０．１２〜０．２０重量％のＦｅ、最大０．１５重量％のＣｕ、最大０．３５重量％のＭｇ、０．０４〜０．０８重量％のＭｎ、０．０１〜０．０２重量％のＣｒ、最大０．０２重量％のＴｉ、最大０．０４重量％のＺｎ、最大０．１５重量％の不純物、及びＡｌを含む、先行または後続実例のいずれかに記載の方法である。
実例２１は、該最終ゲージのアルミニウム合金製品が、自動車の車体部品を構成する、先行または後続実例のいずれかに記載の方法である。
実例２２は、約０．５〜２．０重量％のＳｉ、０．１〜０．４重量％のＦｅ、最大０．４重量％のＣｕ、最大０．５重量％のＭｇ、０．０２〜０．１重量％のＭｎ、最大０．０２重量％のＣｒ、最大０．１５重量％のＴｉ、最大０．１重量％のＺｎ、最大０．１５重量％の不純物、及びＡｌを含むアルミニウム合金であり、該アルミニウム合金の微細構造は、少なくとも約６％の体積分率のベータ繊維を含む。
実例２３は、該アルミニウム合金の微細構造中のアルファ繊維の体積分率が、少なくとも約８％を構成する、先行または後続実例のいずれかに記載のアルミニウム合金である。
実例２４は、該アルミニウム合金中のアルファ繊維の体積分率とベータ繊維の体積分率の比が、約０．５：１〜２：１である、先行または後続実例のいずれかに記載のアルミニウム合金である。
実例２５は、等方性である、先行または後続実例のいずれかに記載のアルミニウム合金である。
実例２６は、最終ゲージの厚さが約０．１ｍｍ〜約３ｍｍを構成する、先行または後続実例のいずれかに記載のアルミニウム合金である。
以下の実施例は、本発明をさらに説明する働きをするが、それを制限するものではない。むしろ、本明細書の説明の読後に、本発明の主旨から逸脱することなく、当業者が想到し得る様々な実施形態、修正、及びそれらの均等物を採用してもよいことが明確に理解される。
実施例１：アルミニウム合金製品の特性
表４に示す組成を有する３つのアルミニウム合金製品サンプル（合金１〜３）を各々作成した。
表４
Figure 2021532261
表４において、すべての値は、このアルミニウム合金組成物の総重量に基づく重量パーセント（重量％）である。これら合金は、アルミニウム及び最大０．１５重量％の全不純物を含み得る。
合金１〜３は各々、３つのさまざまな方法で加工され、最終的な下流加工段階を変更して、様々な最終冷間圧下を得た。以下でさらに詳細に説明するように、合金１及び２は、高最終冷間圧下により加工し、合金３は低最終冷間圧下で加工した。さらに、合金１及び２は各々、バッチ中間焼きなまし段階を含まない方法で加工した。
図１Ａは、合金１に関する加工方法１００を示す概略図である。合金１を、直接チル鋳造し、インゴット１１０を得た。インゴット１１０を上記の均質化段階に供した。インゴット１１０をその後、逆転圧延機での熱間圧延に供してインゴット１１０を粗圧延し、その結果として、厚さ６７０ｍｍから４０ｍｍまで、９４％厚さが減少した。粗圧延後、インゴット１１０をさらにタンデム圧延機での熱間圧延に供し、熱間圧延製品を得た。このタンデム圧延機での熱間圧延段階では、このインゴットの厚さは、４０ｍｍから６ｍｍの厚さまで、８５％減少した。この熱間圧延製品をさらに冷間圧延機での冷間圧延に供し、最終ゲージのアルミニウム合金製品を得た。この冷間圧延段階では、この熱間圧延製品の厚さは、６ｍｍから０．９ｍｍの厚さまで、８５％減少した。合金１の製造方法では、アルミニウム合金製品を高最終冷間圧下に供し、中間バッチ焼きなましをせずに加工した。
図１Ｂは、合金２に関する第二の加工方法１５０を示す概略図である。合金２を、直接チル鋳造し、インゴット１１０を得た。インゴット１１０を上記の均質化段階に供した。インゴット１１０をその後、逆転圧延機での熱間圧延に供してインゴット１１０を粗圧延し、その結果として、厚さ６７０ｍｍから４０ｍｍまで、９４％厚さが減少した。粗圧延後、インゴット１１０をさらにタンデム圧延機での熱間圧延に供し、熱間圧延製品を得た。このタンデム圧延機での熱間圧延段階では、このインゴットの厚さは、４０ｍｍから６ｍｍの厚さまで、８５％減少した。熱間圧延後、その熱間圧延製品をコイルに巻き、室温まで冷却した。この冷却熱間圧延製品をさらに冷間圧延機での冷間圧延に供し、最終ゲージのアルミニウム合金製品を得た。この冷間圧延段階では、この熱間圧延製品の厚さは、６ｍｍから０．９ｍｍの厚さまで、８５％減少した。合金２の製造方法では、アルミニウム合金製品を高最終冷間圧下に供し、中間バッチ焼きなましをせずに加工した。
図２は、本明細書に記載の方法に従う第二の加工方法２００を示す概略図である。合金３を、直接チル鋳造し、インゴット２１０を得た。インゴット２１０を上記の均質化段階に供した。インゴット２１０をその後、逆転圧延機での熱間圧延に供してインゴット２１０を粗圧延し、結果として、厚さ６７０ｍｍから４０ｍｍまで、９４％厚さが減少した。粗圧延後、インゴット２１０をさらにタンデム圧延機での熱間圧延に供し、熱間圧延製品を得た。このタンデム圧延機での熱間圧延段階では、このインゴットの厚さは、４０ｍｍから６ｍｍの厚さまで、８５％減少した。この熱間圧延製品をさらに冷間圧延（すなわち、第一の冷間圧延段階）に供し、第一の冷間圧延製品を製造した。
この第一の冷間圧延段階では、この熱間圧延製品の厚さは、６ｍｍから３ｍｍの厚さまで、５０％減少した。この第一の冷間圧延製品をコイルに巻き、バッチ中間焼きなまし段階にて、炉内で焼きなました。このバッチ中間焼きなまし段階では、第一の冷間圧延製品を加熱速度約５０℃／時で温度約４１０℃まで熱し、約２時間ソーキングし、その後冷却速度約１２℃／時で室温までコイル冷却した。バッチ中間焼きなまし後、その第一の冷間圧延製品をさらに冷間圧延機での第二の冷間圧延段階に供し、最終ゲージのアルミニウム合金製品を製造した。この第二の冷間圧延段階では、第一の冷間製品の厚さは、３ｍｍから０．９ｍｍの厚さまで、７０％減少した。この第二の冷間圧延段階により、低最終冷間圧下、例えば、ゲージ厚さの７０％以下の減少が生じた。合金３の製造方法では、アルミニウム合金製品を、第一及び第二の冷間圧延段階の間に中間焼きなまし段階を含む２段の冷間圧下加工に供した。
図３は、合金１〜３の微細構造における集合組織成分の分布を示すグラフである。該集合組織成分は、アルファ繊維、例えば、立方体、ゴス、及び回転ゴス、ならびにベータ繊維、例えば、黄銅、Ｓ、及び銅を含む。図３では、組ごとに第一のヒストグラムバーは、バッチ焼きなましを含まず、高（例えば、７０％超）最終冷間圧下で加工した合金１を表し、組ごとに第二のヒストグラムバーは、バッチ焼きなましを含まず、高（例えば、７０％超）最終冷間圧下で加工した合金２を表し、組ごとに第三のヒストグラムバーは、バッチ焼きなましを含み、低（例えば、７０％以下）最終冷間圧下で加工した合金３を表す。合金３は、より大量のアルファ繊維（例えば、９％）を、合金１（例えば、７％）及び合金２（例えば、６％）と比較して示した。合金３はまた、より大量のベータ繊維（例えば、８％）を、合金１（例えば、５％）及び合金２（例えば、５％）と比較して示した。バッチ焼きなまし及び低最終冷間圧下で加工した合金３は、最終冷間加工での高圧下で、バッチ焼きなましを含まずに加工したサンプルと比較して、より大量の集合組織成分を示した。特に、合金３は、アルファ繊維とベータ繊維の割合が高く、均一な延伸に有利に働く線形ではない集合組織成分のバランスの取れた分布を有した。さらに、合金３は等方性を示し、アルファ繊維とベータ繊維の含量が似ていた。
図４は、合金１、合金２、及び合金３から採取した試験サンプルの降伏強さを示すグラフである。引っ張り特性を、すべて加工の圧延方向に対して、縦（「Ｌ」と呼ばれる）、横（「Ｔ」と呼ばれる）、及び斜め（「Ｄ」と呼ばれる）を含めた３方向で評価した。合金１及び合金２は、それぞれ、図１Ａ及び１Ｂの加工方法に従い、冷間圧延の過程でバッチ中間焼きなまし段階を含まず、かつ高（例えば、７０％超）最終冷間圧下で加工した。合金３は、図２の方法に従い、冷間圧延の過程でバッチ中間焼きなまし段階を含み、かつ低（例えば、７０％以下）最終冷間圧下で加工した。組ごとに第一のヒストグラムバーは合金１を表し、組ごとに第二のヒストグラムバーは合金２を表し、組ごとに第三のヒストグラムバーは合金３を表す。図４に示すように、Ｔ４調質の合金１と合金２の両方の降伏強さは、引っ張り試験の方向を問わず、合金３の降伏強さより低かった。例えば、全試験方向で、合金１と合金２の両方の降伏強さは、９９ＭＰａ〜１１３ＭＰａであり、合金３の降伏強さは、１１４ＭＰａ〜１２２ＭＰａであり、等方性の引っ張り特性を示した。さらに、合金３は、優れた降伏強さを示し、ひいては、様々な自動車用途（例えば、構造部品、審美的部品、及び／またはそれらの任意の組み合わせ）用に十分な強度を有する成形性の高いアルミニウム合金を示した。
図５は、合金１、合金２、及び合金３から採取した試験サンプルの極限引っ張り強さを示すグラフである。作成、加工、及び試験は、図４の実施例の通りに行った。図５では、上記の試験方向（すなわち、Ｌ、Ｔ、またはＤ）に基づく組で引っ張り特性を示す。組ごとに第一のヒストグラムバーは合金１を表し、組ごとに第二のヒストグラムバーは合金２を表し、組ごとに第三のヒストグラムバーは合金３を表す。図５に示すように、合金３は、優れた極限引っ張り強さを示し、ひいては、様々な自動車用途用に十分な強度を有する成形性の高いアルミニウム合金を示した。実際、バッチ焼きなまし及び低最終冷間圧下で加工した合金３は、バッチ焼きなましを含まず、高最終冷間圧下で加工した合金１及び合金２より大きい極限引っ張り強さを有した。
図６は、合金１、合金２、及び合金３から採取した試験サンプルの一様伸びを示すグラフである。成形特性を、すべて加工の圧延方向に対して、縦（「Ｌ」と呼ばれる）、横（「Ｔ」と呼ばれる）、及び斜め（「Ｄ」と呼ばれる）を含めた３方向で評価した。合金１及び合金２は、それぞれ、上記の図１Ａ及び１Ｂに示した方法に従って加工し、合金３は、上記の図２に示した方法に従い、バッチ焼きなまし及び低最終冷間圧下で加工した。図６では、上記の方向（すなわち、Ｌ、Ｔ、またはＤ）に基づく組で一様伸び特性を示す。組ごとに第一のヒストグラムバーは合金１を表し、組ごとに第二のヒストグラムバーは合金２を表し、組ごとに第三のヒストグラムバーは合金３を表す。図６に示すように、合金３は、合金１及び合金２に比べて、各方向（Ｌ、Ｔ、及びＤ）で同等以上の一様伸びを示した。
図７は、合金１、合金２、及び合金３から採取した試験サンプルの全伸びを示すグラフである。合金１及び合金２は、上記ならびに図１Ａ及び１Ｂに示した方法に従ってそれぞれ加工し、合金３は、上記の図２に示した方法に従い、バッチ焼きなまし及び低最終冷間圧下で加工した。図７では、上記の方向（すなわち、Ｌ、Ｔ、またはＤ）に基づく組で伸び特性を示す。組ごとに第一のヒストグラムバーは合金１を表し、組ごとに第二のヒストグラムバーは合金２を表し、組ごとに第三のヒストグラムバーは合金３を表す。図７に示すように、Ｔ４調質の合金３の全伸びは、引っ張り試験の方法を問わず、２９〜３２％であり、合金３の等方性を示した。合金２は、Ｌ及びＤ方向で同様の全伸びを有しているが、合金３は、Ｔ方向でより大きい全伸びを達成した。さらに、合金３は、Ｌ、Ｔ、及びＤ方向の各々で、合金２と比べて同じまたは高い全伸びを示したと同時に、必要な冷間加工が小さく、各冷間加工段階でエネルギーの使用が少なかった。さらに、合金３は、合金１及び２と比較して、Ｌ、Ｔ、及びＤ方向の各々においてより均一な延伸を示した。
図８は、各々上記の通りに作成及び加工した合金１、合金２、及び合金３のｎ値（すなわち、変形後の強度の増加）を示すグラフである。図８では、これらの方向（すなわち、Ｌ、Ｔ、またはＤ）に基づく組でｎ値を示す。組ごとに第一のヒストグラムバーは合金１を表し、組ごとに第二のヒストグラムバーは合金２を表し、組ごとに第三のヒストグラムバーは合金３を表す。図８に示すように、合金３は、合金１及２に比べて、同等以上のｎ値を示し、ひいては、成形性が向上した。
図９は、各々上記の通りに作成及び加工した合金２及び合金３のバルジ試験値を示すグラフである。バルジ試験は、二軸応力状態での大ひずみ後に変形する合金の能力を測定する。この試験は、加圧油圧油で、しっかりと固定した正方形のブランクを変形させることによって行う。この加圧流体は、材料を変形させる摩擦のない力を生成する。バルジ試験中に合金の性能を測定するために使用される１つのパラメータは、破損前にその材料が変形する最大距離、例えば、バルジ高さである。図９に示すように、合金３は合金２よりもバルジ高さが高かった。例えば、合金３は、合金２よりもバルジ高さが６％高かった。
図１０は、各々上記の通りに作成及び加工した合金１、合金２、及び合金３のｒ値を示すグラフである。合金１及び合金２は、上記ならびに図１Ａ及び１Ｂに示した方法に従ってそれぞれ加工し、合金３は、上記の図２に示した方法に従い、バッチ焼きなまし及び低最終冷間圧下で加工した。図１０では、上記の方向（すなわち、Ｌ、Ｔ、またはＤ）に基づく組でｒ値を示す。上記のように、ｒ値は、二軸応力状態での大ひずみ後に変形する能力を測定する。この試験は、加圧油圧油で、しっかりと固定した正方形のブランクを変形させることによって行う。この加圧流体は、材料を変形させる摩擦のない力を生成する。図１０に示すように、合金３は、各応力方向間でのｒ値の変動が最小であり、その等方性を実証した。例えば、合金３は、Ｌ方向とＤ方向の間でｒ値に約３８％の偏差を示したが、合金１は、Ｌ方向とＤ方向の間でｒ値に約４０％の偏差を示した。合金３は、Ｔ方向とＤ方向の間でｒ値に約２９％の偏差を示したが、合金１は、Ｔ方向とＤ方向の間でｒ値に約４４％の偏差を示した。合金３は、Ｌ方向とＴ方向の間でｒ値に約１２．７％の偏差を示したが、合金２は、Ｌ方向とＴ方向の間でｒ値に約１２．８％の偏差を示した。
合金２及び合金３を、各々、クロスダイ試験に供した。クロスダイ試験は、標準のクロスダイツールを使用して、クランプ力１５ｋＮ、スタンピング速度８ｍｍ／秒、スタンピング深さ４０〜７０ｍｍで行った。開始ブランクのサイズは、幅２５０ｍｍ及び長さ２５０ｍｍで、開始厚さは０．９ｍｍであった。これらのサンプルを、静電スプレー管を用いて、ホットメルトで目付量０．５ｇ／ｍ２にて潤滑化し、クロスダイ試験中の潜在的な摩擦効果を取り除いた。合金３は、合金２よりもクロスダイでのスタンピング試験の成績が良かった。具体的には、合金３は、６５ｍｍの深絞りを与え、合金２は、５５ｍｍの深絞りを与えた。
上記のすべての特許、刊行物、及び抄録は、参照することにより全体として本明細書に組み込まれる。本発明の様々な実施形態を、本発明の様々な目的を達成するために記載してきた。これらの実施形態は、本発明の原理の単なる例示であることを認識されたい。それらの多くの修正及び適合は、以下の特許請求の範囲で定義される本発明の主旨及び範囲から逸脱することなく、当業者に容易に明らかになるであろう。

Claims (20)

  1. アルミニウム合金を鋳造し、鋳造アルミニウム合金製品を製造すること、
    前記鋳造アルミニウム合金製品を均質化し、均質化鋳造アルミニウム合金製品を製造すること、
    前記均質化鋳造アルミニウム製品を熱間圧延し、熱間圧延製品を製造すること、
    前記熱間圧延製品を、厚さが約２５％〜７０％減少する第一の冷間圧延段階で冷間圧延し、中間ゲージを有する第一の冷間圧延製品を製造すること、及び
    前記第一の冷間圧延製品を、厚さが前記中間ゲージから約４０％〜約７０％減少する第二の冷間圧延段階で冷間圧延し、最終ゲージのアルミニウム合金製品を製造すること、を含む、アルミニウム合金製品の製造方法。
  2. さらに、前記第一の冷間圧延製品を中間焼きなましすることを含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記中間焼きなまし段階が、約３００℃〜約４５０℃の中間焼きなまし温度で行われる、請求項２に記載の方法。
  4. 前記中間ゲージが、約２ｍｍ〜約６ｍｍの厚さで構成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
  5. さらに、前記最終ゲージのアルミニウム合金製品を溶体化処理することを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
  6. 前記最終ゲージが、約０．１ｍｍ〜約３ｍｍの厚さで構成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
  7. 前記第二の冷間圧延段階により、前記中間ゲージから約４０％〜約７０％未満厚さが減少する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
  8. 前記鋳造段階が、直接チル鋳造または連続鋳造を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
  9. 前記均質化段階が、約４５０℃〜約６００℃の均質化温度で行われる、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
  10. 前記熱間圧延段階が、約５００℃〜約５６０℃の熱間圧延温度で行われる、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
  11. 前記アルミニウム合金製品中のアルファ繊維の体積分率が、少なくとも約８％を構成する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
  12. 前記アルミニウム合金製品中のベータ繊維の体積分率が、少なくとも約６％を構成する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
  13. 前記アルミニウム合金製品中のアルファ繊維の体積分率とベータ繊維の体積分率の比が、約０．５：１〜２：１である、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
  14. 前記最終ゲージのアルミニウム合金製品が、前記中間ゲージのアルミニウム合金から前記最終ゲージのアルミニウム合金までの厚さの減少が７０％を超える最終冷間圧延段階を含む方法によって作成されるアルミニウム合金の降伏強さより、少なくとも約５％大きい降伏強さを示す、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
  15. 前記最終ゲージのアルミニウム合金製品が、前記中間ゲージのアルミニウム合金から前記最終ゲージのアルミニウム合金までの厚さの減少が７０％を超える最終冷間圧延段階を含む方法によって作成されるアルミニウム合金の極限引っ張り強さより、少なくとも約３％大きい極限引っ張り強さを示す、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
  16. 前記最終ゲージのアルミニウム合金製品が、前記中間ゲージのアルミニウム合金から前記最終ゲージのアルミニウム合金までの厚さの減少が７０％を超える最終冷間圧延段階を含む方法によって作成されるアルミニウム合金の全伸びより、少なくとも約５％大きい全伸びを有する、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
  17. 前記アルミニウム合金が、約０．５〜２．０重量％のＳｉ、０．１〜０．４重量％のＦｅ、最大０．４重量％のＣｕ、最大０．５重量％のＭｇ、０．０２〜０．１重量％のＭｎ、最大０．０２重量％のＣｒ、最大０．１５重量％のＴｉ、最大０．１重量％のＺｎ、最大０．１５重量％の不純物、及びＡｌを含む、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の方法。
  18. 約０．５〜２．０重量％のＳｉ、０．１〜０．４重量％のＦｅ、最大０．４重量％のＣｕ、最大０．５重量％のＭｇ、０．０２〜０．１重量％のＭｎ、最大０．０２重量％のＣｒ、最大０．１５重量％のＴｉ、最大０．１重量％のＺｎ、最大０．１５重量％の不純物、及びＡｌを含むアルミニウム合金であって、
    前記アルミニウム合金の微細構造が、少なくとも約６％の体積分率のベータ繊維を含む、前記アルミニウム合金。
  19. 前記アルミニウム合金の微細構造のアルファ繊維の体積分率が、少なくとも約８％を構成する、請求項１８に記載のアルミニウム合金。
  20. 前記アルミニウム合金中のアルファ繊維の体積分率とベータ繊維の体積分率の比が、約０．５：１〜２：１である、請求項１８または１９のいずれか１項に記載のアルミニウム合金。
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