JP2022513692A - ６ｘｘｘアルミニウム合金 - Google Patents
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Abstract
改善された特性の組み合わせを有する新規の６ｘｘｘアルミニウム合金が開示される。新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は概して、０．６５～０．８５重量％のＳｉと、０．４０～０．５９重量％のＭｇ（（Ｍｇの重量％）／（Ｓｉの重量％）が０．４７～０．９０である）と、０．０５～０．３５重量％のＦｅと、０．０４～０．１３重量％のＭｎと、０～０．２０重量％のＣｕと、０～０．１５重量％のＣｒと、０～０．１５重量％のＺｒと、０～０．１５重量％のＴｉと、０～０．１０重量％のＺｎと、０～０．０５重量％のＶと、を含み、残りがアルミニウムおよび不純物である。【選択図】図１
Description
アルミニウム合金は様々な用途で有用である。しかしながら、多くの場合、アルミニウム合金の１つの特性を、別の特性を劣化させることなく改善することは難しい。例えば、合金の耐食性を減少させることなく、合金の強度を高めることは困難である。アルミニウム合金の目的の他の特性には、２つを挙げると、成形性および臨界破壊歪みが含まれる。
広い意味では、本開示は、とりわけ、強度、成形性、曲げ、および／または耐食性の改善された組み合わせなどの、特性の改善された組み合わせを有する新規の６ｘｘｘアルミニウム合金に関する。
ｉ．組成
概して、新規の６ｘｘｘアルミニウムリチウム合金は、０．６５～０．８５重量％のＳｉと、０．４０～０．５９重量％のＭｇと（Ｍｇの重量％対Ｓｉの重量％の比が、０．４７：１～０．９０：１（Ｍｇ：Ｓｉ）である）、０．０５～０．３５重量％のＦｅと、０．０４～０．１３重量％のＭｎと、０～０．２０重量％のＣｕと、０～０．１５重量％のＣｒと、０～０．１５重量％のＺｒと、０～０．１０重量％のＴｉと、０～０．０５重量％のＶと、０～０．０５重量％のＺｎを含み（いくつかの例では、それらから本質的になるか、またはそれらからなる）、残りがアルミニウムおよび不純物である。
概して、新規の６ｘｘｘアルミニウムリチウム合金は、０．６５～０．８５重量％のＳｉと、０．４０～０．５９重量％のＭｇと（Ｍｇの重量％対Ｓｉの重量％の比が、０．４７：１～０．９０：１（Ｍｇ：Ｓｉ）である）、０．０５～０．３５重量％のＦｅと、０．０４～０．１３重量％のＭｎと、０～０．２０重量％のＣｕと、０～０．１５重量％のＣｒと、０～０．１５重量％のＺｒと、０～０．１０重量％のＴｉと、０～０．０５重量％のＶと、０～０．０５重量％のＺｎを含み（いくつかの例では、それらから本質的になるか、またはそれらからなる）、残りがアルミニウムおよび不純物である。
新規の６ｘｘｘアルミニウム合金中のマグネシウム（Ｍｇ）およびシリコン（Ｓｉ）の量は、特性（例えば、強度、成形性）の改善された組み合わせに関し得る。一般に、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．４０～０．５９重量％のＭｇを含む。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも０．４２５重量％のＭｇを含む。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも０．４５重量％のＭｇを含む。さらに別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも０．４７５重量％のＭｇを含む。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも０．５０重量％のＭｇを含む。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．５７重量％以下のＭｇを含む。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．４９～０．５９重量％のＭｇを含む。
一般に、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．６５～０．８５重量％のＳｉを含む。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも０．６７５重量％のＳｉを含む。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも０．７０重量％のＳｉを含む。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．８２５重量％以下のＳｉを含む。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．８０重量％以下のＳｉを含む。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．７０～０．８０重量％のＳｉを含む。
概して、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、マグネシウム対シリコンの重量比が０．４７：１～０．９０：１、すなわち、Ｍｇの重量％対Ｓｉの重量％の比が、０．４７：１～０．９０：１（Ｍｇ：Ｓｉ）となるように、シリコンおよびマグネシウムを含む。一実施形態では、Ｍｇの重量％対Ｓｉの重量％の比は、少なくとも０．５０：１（Ｍｇ：Ｓｉ）である。別の実施形態では、Ｍｇの重量％対Ｓｉの重量％の比は、少なくとも０．５２：１（Ｍｇ：Ｓｉ）である。さらに別の実施形態では、Ｍｇの重量％対Ｓｉの重量％の比は、少なくとも０．５４：１（Ｍｇ：Ｓｉ）である。別の実施形態では、Ｍｇの重量％対Ｓｉの重量％の比は、少なくとも０．５６：１（Ｍｇ：Ｓｉ）である。さらに別の実施形態では、Ｍｇの重量％対Ｓｉの重量％の比は、少なくとも０．５８：１（Ｍｇ：Ｓｉ）である。別の実施形態では、Ｍｇの重量％対Ｓｉの重量％の比は、少なくとも０．６０：１（Ｍｇ：Ｓｉ）である。一実施形態では、Ｍｇの重量％対Ｓｉの重量％の比は、０．８８：１以下（Ｍｇ：Ｓｉ）である。別の実施形態では、Ｍｇの重量％対Ｓｉの重量％の比は、０．８６：１以下（Ｍｇ：Ｓｉ）である。さらに別の実施形態では、Ｍｇの重量％対Ｓｉの重量％の比は、０．８４：１以下（Ｍｇ：Ｓｉ）である。別の実施形態では、Ｍｇの重量％対Ｓｉの重量％の比は、０．８２：１以下（Ｍｇ：Ｓｉ）である。一実施形態では、Ｍｇの重量％対Ｓｉの重量％の比は、０．６１：１～０．８４：１（Ｍｇ：Ｓｉ）である。
鉄（Ｆｅ）は、概して、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金に含まれ、０．０５～０．３５重量％のＦｅの範囲である。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも０．０８重量％のＦｅを含む。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも０．１０重量％のＦｅを含む。さらに別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも０．１２重量％のＦｅを含む。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも０．１５重量％を含む。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．３２重量％以下のＦｅを含む。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．３０重量％以下のＦｅを含む。さらに別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．２８重量％以下のＦｅを含む。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．０９～０．２６重量％のＦｅを含む。
新規の６ｘｘｘアルミニウム合金中のマンガン（Ｍｎ）の量は、特性（例えば、成形性）の改善された組み合わせに関し得る。一般に、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．０４～０．１３重量％のＭｎを含む。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも０．０５重量％のＭｎを含む。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも０．０６重量％のＭｎを含む。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．１２重量％以下のＭｎを含む。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．１１重量％以下のＭｎを含む。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．１０重量％以下のＭｎを含む。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．０６～０．１０重量％のＭｎを含む。
新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、任意に、銅（Ｃｕ）を含んでもよく、最大０．２０重量％のＣｕの量である（例えば、強化目的のため）。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも０．０２重量％のＣｕを含む。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも０．０４重量％のＣｕを含む。さらに別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも０．０６重量％のＣｕを含む。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも０．０７重量％のＣｕを含む。さらに別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも０．０８重量％のＣｕを含む。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも０．０９重量％のＣｕを含む。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．１９重量％以下のＣｕを含む。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．１８重量％以下のＣｕを含む。さらに別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．１７重量％以下のＣｕを含む。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．０９～０．１７重量％のＣｕを含む。
新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、任意に、クロミウム（Ｃｒ）を含んでもよく、最大０．１５重量％のＣｒの量である（例えば、粒子構造制御のため）。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも０．０１重量％のＣｒを含む。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも０．０２重量％のＣｒを含む。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．１０重量％以下のＣｒを含む。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．０８重量％以下のＣｒを含む。さらに別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．０６重量％以下のＣｒを含む。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．０５重量％以下のＣｒを含む。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．０１～０．０５重量％のＣｒを含む。
新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、任意に、ジルコニウム（Ｚｒ）を含んでもよく、最大０．１５重量％のＺｒの量である（例えば、粒子構造制御のため）。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．１０重量％以下のＺｒを含む。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．０５重量％以下のＺｒを含む。さらに別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．０３重量％以下のＺｒを含む。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．０１重量％以下のＺｒを含む。
新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、最大０．１５重量％のＴｉを含み得る。チタン（Ｔｉ）は、任意に、粒微細化目的など、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金中に存在し得る。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも０．００５重量％のＴｉを含む。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも０．０１０重量％のＴｉを含む。さらに別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも０．０１２５重量％のＴｉを含む。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．１０重量％以下のＴｉを含む。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．０８重量％以下のＴｉを含む。さらに別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．０５重量％以下のＴｉを含む。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金中のチタンの目標量は、０．０３重量％のＴｉである。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．０１～０．０５重量％のＴｉを含む。
亜鉛（Ｚｎ）は、任意に、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金中に、最大０．１０重量％のＺｎの量で存在してもよい。一実施形態では、新規の合金は、０．０５重量％以下のＺｎを含む。別の実施形態では、新規の合金は、０．０３重量％以下のＺｎを含む。別の実施形態では、新規の合金は、０．０１重量％以下のＺｎを含む。
バナジウム（Ｖ）は、任意に、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金中に、最大０．０５重量％のＶの量で存在してもよい。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．０３重量％以下のＶを含む。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．０１重量％以下のＶを含む。
上述されるように、新規のアルミニウム合金のバランスは、概して、アルミニウムおよび不純物である。一実施形態では、６ｘｘｘアルミニウム合金は、合計で０．１５重量％以下の不純物を含み、６ｘｘｘアルミニウム合金は、各々が０．０５重量％以下の不純物を含む。別の実施形態では、６ｘｘｘアルミニウム合金は、合計で０．１０重量％以下の不純物を含み、６ｘｘｘアルミニウム合金は、各々が０．０３重量％以下の不純物を含む。
記述されない限り、元素の量を示すとき、表現「最大」は、その元素組成が任意であり、その特定の組成成分の量がゼロであることを含むことを意味する。記述されない限り、すべての組成割合は、重量パーセント（重量％）単位である。
ｉｉ．加工および製品形態
新規の６ｘｘｘ合金は、インゴットまたはビレット、鍛錬製品形態（シート、プレート、鍛造物、および押出物）、成形鋳造物、付加製造製品、および粉末冶金製品を含む、様々な製品形態で有用であり得る。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、圧延製品である。例えば、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、シート形態で製造され得る。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金から作製されるシートは、１．５ｍｍ～４．０ｍｍの厚さを有する。
新規の６ｘｘｘ合金は、インゴットまたはビレット、鍛錬製品形態（シート、プレート、鍛造物、および押出物）、成形鋳造物、付加製造製品、および粉末冶金製品を含む、様々な製品形態で有用であり得る。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、圧延製品である。例えば、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、シート形態で製造され得る。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金から作製されるシートは、１．５ｍｍ～４．０ｍｍの厚さを有する。
一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、インゴット鋳造および熱間圧延を使用して製造される。一実施形態では、方法は、インゴットを均質化することと、最終ゲージを有する圧延製品にインゴットを圧延することと（熱間圧延および／または冷間圧延により）、圧延生成物を溶体化熱処理することであって、溶体化熱処理が、圧延製品のＭｇ２Ｓｉの一部または実質的にすべてが固溶体に溶解されるように、圧延製品をある温度におよびある時間加熱することを含む、溶体化熱処理することと、溶体化熱処理後、圧延製品をクエンチ（例えば、水または空気クエンチ）することと、である、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金のインゴットを鋳造する工程を含む。クエンチ後、圧延製品は、人工的にエージングされ得る。いくつかの実施形態では、１つ以上のアニーリング工程は、圧延工程（例えば、第１のゲージへの熱間圧延、アニーリング、最終ゲージへの冷間圧延）の前または後に完了されてもよい。人工的にエージングされた製品は、塗装することができ（例えば、自動車部品に対して）、したがって、焼付け塗装サイクルに供されてもよい。一実施形態では、新規の合金から製造される圧延アルミニウム合金製品は、自動車に組み込まれてもよい。
一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、連続鋳造により鋳造される。連続鋳造の下流では、製品は、（ａ）圧延され（熱間および／または冷間）、（ｂ）任意にアニーリングされ（例えば、熱間圧延の後および任意の冷間圧延工程の前）、（ｃ）溶体化熱処理およびクエンチされ、（ｄ）任意に冷間加工され（溶体化熱処理後）、ｅ）人工的にエージングされてもよく、すべての工程（ａ）～（ｅ）は、連続鋳造工程に対してインラインまたはオフラインで行ってもよい。連続鋳造および関連する下流工程を使用して新規の６ｘｘｘアルミニウム合金製品を製造するためのいくつかの方法は、例えば、米国特許第７，１８２，８２５号、米国特許出願公開第２０１４／００００７６８号、および米国特許出願公開第２０１４／０３６９９８号に記載されており、それら各々は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。人工的にエージングされた製品は、塗装することができ（例えば、自動車部品に対して）、したがって、焼付け塗装サイクルに供されてもよい。
一実施形態では、熱間圧延は、中間ゲージ製品への熱間圧延を含み、中間ゲージ製品は、２９０℃以下の温度で熱間圧延装置から出る。熱間圧延後、任意のアニーリングを完了してもよい。熱間圧延および任意のアニーリング後、中間ゲージ製品を、最終ゲージまで冷間圧延してもよい。
別の実施形態では、熱間圧延は、中間ゲージ製品への圧延を含み、中間ゲージ製品は、４００～４８０℃の温度で熱間圧延装置から出る。熱間圧延後、次いで、中間ゲージ製品は、最終ゲージまで冷間圧延されてもよく、すなわち、この実施形態では、熱間圧延後および冷間圧延前にアニーリングを必要としない。
冷間圧延が完了すると、冷間圧延は一般に、中間ゲージの厚さを最終ゲージの厚さに低減させることを含む。一実施形態では、冷間圧延は、少なくとも５０％の冷間圧延を含む。別の実施形態では、冷間圧延は、少なくとも６０％の冷間圧延を含む。さらに別の実施形態では、冷間圧延は、少なくとも６５％の冷間圧延を含む。一実施形態では、冷間圧延は、８５％以下である。
当業者に既知であるように、「冷間圧延ＸＸ％」などは、ＸＸＣＲ％を意味し、ＸＸＣＲ％は、アルミニウム合金本体がＴ１の第１の厚さからＴ２の第２の厚さに低減されたときに達成される厚さ低減の量であり、Ｔ１は、中間ゲージの厚さであり、Ｔ２は、その厚さである。言い換えれば、ＸＸＣＲ％は、以下に等しい。
ＸＸＣＲ％＝（１－Ｔ２／Ｔ１）＊１００％
例えば、アルミニウム合金本体が、１５．０ｍｍの第１の厚さ（Ｔ１）から３．０ｍｍの第２の厚さ（Ｔ２）まで冷間圧延されたとき、ＸＸＣＲ％は８０％である。「冷間圧延８０％」および「冷間圧延８０％」などの句は、ＸＸＣＲ％＝８０％の表示と同等である。
ＸＸＣＲ％＝（１－Ｔ２／Ｔ１）＊１００％
例えば、アルミニウム合金本体が、１５．０ｍｍの第１の厚さ（Ｔ１）から３．０ｍｍの第２の厚さ（Ｔ２）まで冷間圧延されたとき、ＸＸＣＲ％は８０％である。「冷間圧延８０％」および「冷間圧延８０％」などの句は、ＸＸＣＲ％＝８０％の表示と同等である。
一実施形態では、溶体化熱処理中のピーク金属温度は、５０４℃～５９３℃の範囲内である。ピーク金属温度は、溶体化熱処理中に合金製品によって実現される最高温度である。
一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、ＡＮＳＩ Ｈ３５．１（２００９）によって定義されるＴ４テンパーに加工され、すなわち、新規の６ｘｘｘは、溶体化熱処理され、次いで、クエンチされ、次いで、実質的に安定した状態まで自然にエージングされる。一実施形態では、自然なエージングの量は３０日であり、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金のＴ４特性は、３０日間の自然なエージングで測定される。
一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、ＡＮＳＩ Ｈ３５．１（２００９）によって定義されるＴ６テンパーに加工され、すなわち、新規の６ｘｘｘは、溶体化熱処理され、次いで、クエンチされ、次いで、人工的にエージングされる。一実施形態では、人工的なエージングは、焼付け塗装することを含む。一実施形態では、人工的なエージングは、焼付け塗装からなる。一実施形態では、焼付け塗装は、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金製品を１８０℃に加熱し、次いで、２０分間保持することを含む。
一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、ＡＮＳＩ Ｈ３５．１（２００９）によって定義されるＴ８テンパーに加工され、すなわち、新規の６ｘｘｘは、溶体化熱処理され、次いで、クエンチされ、次いで、冷間加工（例えば、延伸）され、次いで、人工的にエージングされる。一実施形態では、人工的なエージングは、焼付け塗装することを含む。一実施形態では、人工的なエージングは、焼付け塗装からなる。一実施形態では、焼付け塗装は、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金製品を１８０℃に加熱し、次いで、２０分間保持することを含む。
ｉｉｉ．微細構造
Ａ．再結晶化
新規の６ｘｘｘアルミニウム合金の加工の工程は、新規のアルミニウム合金本体製品が、主に再結晶化された微細構造を実現するように達成され得る。主に再結晶化された微細構造は、アルミニウム合金本体が少なくとも５１％の再結晶化された粒（体積画分で）を含むことを意味する。新規の６ｘｘｘアルミニウム合金製品の再結晶化の程度は、適切なＳＥＭおよびコンピュータソフトウェアによってＥＢＳＤを用いて分析された材料の適切な金属組織学試料を使用して決定され、粒内方位差を決定することができる。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、少なくとも６０％再結晶化される。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、少なくとも７０％再結晶化される。さらに別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、少なくとも８０％再結晶化される。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、少なくとも９０％再結晶化される。さらに別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、少なくとも９５％再結晶化される。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、少なくとも９８％またはそれ以上再結晶化される。
Ａ．再結晶化
新規の６ｘｘｘアルミニウム合金の加工の工程は、新規のアルミニウム合金本体製品が、主に再結晶化された微細構造を実現するように達成され得る。主に再結晶化された微細構造は、アルミニウム合金本体が少なくとも５１％の再結晶化された粒（体積画分で）を含むことを意味する。新規の６ｘｘｘアルミニウム合金製品の再結晶化の程度は、適切なＳＥＭおよびコンピュータソフトウェアによってＥＢＳＤを用いて分析された材料の適切な金属組織学試料を使用して決定され、粒内方位差を決定することができる。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、少なくとも６０％再結晶化される。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、少なくとも７０％再結晶化される。さらに別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、少なくとも８０％再結晶化される。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、少なくとも９０％再結晶化される。さらに別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、少なくとも９５％再結晶化される。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、少なくとも９８％またはそれ以上再結晶化される。
Ｂ．粒径(Grain Size)および集合組織(Texture)
新規の６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、微細な粒径を実現し得る。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、４５マイクロメートル以下の面積加重平均粒径(area weighted average grain size)を実現する。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、４０マイクロメートル以下の面積加重平均粒径を実現する。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、少なくとも２０マイクロメートルの面積加重平均粒径を実現する。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、少なくとも２５マイクロメートルの面積加重平均粒径を実現する。さらに別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、少なくとも３０マイクロメートルの面積加重平均粒径を実現する。
新規の６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、微細な粒径を実現し得る。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、４５マイクロメートル以下の面積加重平均粒径(area weighted average grain size)を実現する。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、４０マイクロメートル以下の面積加重平均粒径を実現する。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、少なくとも２０マイクロメートルの面積加重平均粒径を実現する。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、少なくとも２５マイクロメートルの面積加重平均粒径を実現する。さらに別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、少なくとも３０マイクロメートルの面積加重平均粒径を実現する。
新規の６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、固有の集合組織を実現し得る。集合組織とは、結晶構造の粒子の少なくとも一部の好ましい方位(orientation)を意味する。マッチスティック(matchsticks)を例えとして用いて、マッチスティックで構成される材料を考える。マッチスティックが材料内に完全に無作為な様式で含まれる場合、その材料は無作為な集合組織を有する。しかしながら、それらのマッチスティックのうちの少なくとも一部のヘッドが、方位磁石が北を指すように同じ方向を指して整列している場合、材料は、整列されたマッチスティックに起因して少なくともいくらかの集合組織を有するであろう。同じ原理が、結晶性材料の粒子に適用される。
アルミニウム合金製品の製造からもたらされる集合組織構成要素は、いくつかを挙げると、銅、Ｓ集合組織、ブラス、立方体、およびゴス集合組織のうちの１つ以上を含み得る。これらの集合組織構成要素の各々は、以下の表１に定義される。
以下の表は、本明細書に開示される新規の６ｘｘｘアルミニウム合金によって実現され得る集合組織構成要素および範囲の非限定的な例である。
本特許出願の目的のために、粒径および集合組織は、以下の通りに測定および正規化されるものとする。
・Ｐｈｉｌｌｉｐｓ ＸＬ－３０ ＦＥＳＥＭまたは同等のものが使用される。
・電子後方散乱回折（ＥＢＳＤ）パターンは、ＥＤＡＸ ＥＢＳＤ Ｄｉｇｉｖｉｅｗ ５検出システム、または同等のものを使用して収集される。ＥＢＳＤ取得は、ＥＤＡＸ ＴＳＬ ＥＢＳＤ Ｄａｔａ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ（ＯＩＭ）（商標）ソフトウェア、バージョン７または同等のものを使用して行われる。
・試料は、長手方向（Ｌ）×短手方向(short transverse)（ＳＴ）平面の分析のために断面化および研磨され、例えば、断面化され、固定された試料の平面を研削し、連続した微細グリットで０．０５μｍのコロイド状シリカ（ＳｉＯ２）に研磨することによって、標準的な金属組織学的分析のために調製される。最後の工程は、４５分間の振動研磨である。
・金属組織学的調製後、試料を１分あたり２５回転で回転させながら、試料を、試料表面上の３ｋＶおよびグレージング角度入射（１０度）で操作される適切なブロードビームアルゴンイオンミリングシステム（例えば、日立ＩＭ４０００Ｐｌｕｓ）を用いて、１５分間イオンミリングする。
・データ取得パラメータは、２０ｋＶの電子ビームエネルギー、７０度の試料傾斜角を有するスポットサイズ５を含み、０．８マイクロメートルステップサイズおよび正方形グリッドスキャンタイプが使用される。
・ＥＢＳＤパターンは、バックグラウンド減算および正規化強度ヒストグラムを含む、８ｘ８ビニングおよび画像補正処理を使用して収集される。マップの寸法は、長手（Ｌ）方向（すなわち、シート製品の圧延方向）で８００マイクロメートルの短手（ＳＴ）方向の完全な厚さとする。
・取得されたデータを分析するために使用されるソフトウェアは、ＥＤＡＸ ＴＳＬ ＯＩＭ（商標）８データ分析パッケージまたは類似のものであるべきである。データ分析には、２段階クリーンアップ手順が含まれた。第１の工程は、最小信頼度指数（ＣＩ）が０．１で、粒子許容角度が５度であるデータに適用される、Ｎｅｉｇｈｂｏｒ Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎレベル２のクリーンアップである。第２の工程は、１回の反復に対して、５度の粒子許容角度および粒子あたり最低５点を使用するＧｒａｉｎ Ｄｉｌａｔｉｏｎ法である。
・粒子は、５度の粒子許容角度で、粒子あたり最低５点を有するようことが定義される。一実施形態では、ソフトウェアは、概して、ＡＳＴＭ Ｅ１１２－１２，§１３によるＨｅｙｎ線形切片法(Heyn linear intercept method)を介して、粒径（平均粒子直径）を決定する。
・別の実施形態では、個々の粒径は、各粒子内の点の数を数え、各点の面積を乗じる（ステップサイズの２乗）ことによって決定される。
・以下の方程式を使用して、粒径（すなわち、同等の円直径）を計算してもよい。
式中、Ａｉは、上記により測定された各個々の粒子の面積である。「ｖｉ」は、粒子が円であると仮定して計算された個々の粒径である。数平均粒径であるｖ－ｂａｒ＿ｎは、ｖｉの算術平均である。
・「面積加重平均粒径」は、以下の方程式を使用して計算され得る。
式中、Ａｉは、上記による各個々の粒子の面積であり、ｖｉは、上記のように計算された個々の粒径である。「ｖ－ｂａｒ＿ａ」は、面積加重平均粒径である。
・存在する集合組織構成要素（立方体(Cube)％、ゴス(Goss)％、ブラス(Brass)％、Ｓ％、銅(Copper)％）の定量化は、特定の集合組織構成要素に割り当てられる測定された点の数の割合として決定される。方位差角度が理想的な方位から１３．７４度未満逸脱する場合、点は集合組織構成要素に割り当てられる。この数値割合に１００を乗じて、試料中の各集合組織構成要素のパーセンテージを求める。
・Ｐｈｉｌｌｉｐｓ ＸＬ－３０ ＦＥＳＥＭまたは同等のものが使用される。
・電子後方散乱回折（ＥＢＳＤ）パターンは、ＥＤＡＸ ＥＢＳＤ Ｄｉｇｉｖｉｅｗ ５検出システム、または同等のものを使用して収集される。ＥＢＳＤ取得は、ＥＤＡＸ ＴＳＬ ＥＢＳＤ Ｄａｔａ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ（ＯＩＭ）（商標）ソフトウェア、バージョン７または同等のものを使用して行われる。
・試料は、長手方向（Ｌ）×短手方向(short transverse)（ＳＴ）平面の分析のために断面化および研磨され、例えば、断面化され、固定された試料の平面を研削し、連続した微細グリットで０．０５μｍのコロイド状シリカ（ＳｉＯ２）に研磨することによって、標準的な金属組織学的分析のために調製される。最後の工程は、４５分間の振動研磨である。
・金属組織学的調製後、試料を１分あたり２５回転で回転させながら、試料を、試料表面上の３ｋＶおよびグレージング角度入射（１０度）で操作される適切なブロードビームアルゴンイオンミリングシステム（例えば、日立ＩＭ４０００Ｐｌｕｓ）を用いて、１５分間イオンミリングする。
・データ取得パラメータは、２０ｋＶの電子ビームエネルギー、７０度の試料傾斜角を有するスポットサイズ５を含み、０．８マイクロメートルステップサイズおよび正方形グリッドスキャンタイプが使用される。
・ＥＢＳＤパターンは、バックグラウンド減算および正規化強度ヒストグラムを含む、８ｘ８ビニングおよび画像補正処理を使用して収集される。マップの寸法は、長手（Ｌ）方向（すなわち、シート製品の圧延方向）で８００マイクロメートルの短手（ＳＴ）方向の完全な厚さとする。
・取得されたデータを分析するために使用されるソフトウェアは、ＥＤＡＸ ＴＳＬ ＯＩＭ（商標）８データ分析パッケージまたは類似のものであるべきである。データ分析には、２段階クリーンアップ手順が含まれた。第１の工程は、最小信頼度指数（ＣＩ）が０．１で、粒子許容角度が５度であるデータに適用される、Ｎｅｉｇｈｂｏｒ Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎレベル２のクリーンアップである。第２の工程は、１回の反復に対して、５度の粒子許容角度および粒子あたり最低５点を使用するＧｒａｉｎ Ｄｉｌａｔｉｏｎ法である。
・粒子は、５度の粒子許容角度で、粒子あたり最低５点を有するようことが定義される。一実施形態では、ソフトウェアは、概して、ＡＳＴＭ Ｅ１１２－１２，§１３によるＨｅｙｎ線形切片法(Heyn linear intercept method)を介して、粒径（平均粒子直径）を決定する。
・別の実施形態では、個々の粒径は、各粒子内の点の数を数え、各点の面積を乗じる（ステップサイズの２乗）ことによって決定される。
・以下の方程式を使用して、粒径（すなわち、同等の円直径）を計算してもよい。
・存在する集合組織構成要素（立方体(Cube)％、ゴス(Goss)％、ブラス(Brass)％、Ｓ％、銅(Copper)％）の定量化は、特定の集合組織構成要素に割り当てられる測定された点の数の割合として決定される。方位差角度が理想的な方位から１３．７４度未満逸脱する場合、点は集合組織構成要素に割り当てられる。この数値割合に１００を乗じて、試料中の各集合組織構成要素のパーセンテージを求める。
ｉｖ．特性(Properties)
上述されるように、本明細書に開示される新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、特性の改善された組み合わせを実現し得る。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、ＬＴ(long transverse)（長い横断）方向で、９０～１１０ＭＰａのＴ４引張降伏強度を実現する。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、ＬＴ（長い横断）方向で、少なくとも２１％のＴ４一様伸びを実現する。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、ＬＴ（長い横断）方向で、少なくとも０．２４５のＴ４ ｎ値（１０～２０％）を実現する。この段落の目的のために、Ｔ４特性は、３０日間の自然エージングの後に測定される。
上述されるように、本明細書に開示される新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、特性の改善された組み合わせを実現し得る。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、ＬＴ(long transverse)（長い横断）方向で、９０～１１０ＭＰａのＴ４引張降伏強度を実現する。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、ＬＴ（長い横断）方向で、少なくとも２１％のＴ４一様伸びを実現する。一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、ＬＴ（長い横断）方向で、少なくとも０．２４５のＴ４ ｎ値（１０～２０％）を実現する。この段落の目的のために、Ｔ４特性は、３０日間の自然エージングの後に測定される。
本特許出願の目的のために、張力降伏強度および一様伸び(uniform elongation)は、ＡＳＴＭ Ｅ８およびＢ５５７に従って測定される。本特許出願の目的のために、１０～２０％の歪みを用いて、ＡＳＴＭ Ｅ６４６に従って「ｎ値（１０～２０％）」が測定される。
一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、１８０℃で２０分間、焼付け塗装によって人工的にエージングしたときに、少なくとも１６０ＭＰａのＴ６（０％の予歪み／伸び）引張降伏強度を実現する。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、１８０℃で２０分間、焼付け塗装によって人工的にエージングしたときに、少なくとも１７０ＭＰａのＴ６（０％の予歪み／伸び）引張降伏強度を実現する。さらに別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、１８０℃で２０分間、焼付け塗装によって人工的にエージングしたときに、少なくとも１８０ＭＰａのＴ６（０％の予歪み／伸び）引張降伏強度を実現する。
一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、溶体化熱処理後１～３％延伸し(stretched)、次いで、１８０℃で２０分間、焼付け塗装によって人工的にエージングしたときに、少なくとも２１５ＭＰａのＴ８引張降伏強度を実現する。
一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、２以上のヘム評価を実現する。ヘム評価は、以下の実施例に定義される。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、１のヘム評価を実現する。
一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも１２５°のＶＤＡ曲げ角を実現する。ＶＤＡ試験は、製品を３０日間自然にエージングし、次いで、製品をＬ（長手）方向に１０％延伸し、次いで、ＶＤＡ ２３８－１００曲げ試験仕様（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｖｄａ．ｄｅ／ｅｎ／ｓｅｒｖｉｃｅｓ／Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ／ｖｄａ－２３８－１００－ｐｌａｔｅ－ｂｅｎｄｉｎｇ－ｔｅｓｔ－ｆｏｒ－ｍｅｔａｌｌｉｃ－ｍａｔｅｒｉａｌｓ．ｈｔｍｌ）に従ってＶＤＡ曲げ試験を実施することによって試験される。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも１３０°のＶＤＡ曲げ角を実現する。さらに別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも１３５°のＶＤＡ曲げ角を実現する。別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも１４０°のＶＤＡ曲げ角を実現する。さらに別の実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも１４３°のＶＤＡ曲げ角を実現する。
一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金には、リューダース変形(Ludering)が不在である。リューダース変形は、製品を８日間自然にエージングし、次いで、製品をＬ（長手）方向に１０％延伸することによって試験される。リューダース線(Luder lines)が肉眼で見える場合、製品にはリューダース変形が不在ではない。リューダース線が肉眼で見えない場合、製品にはリューダース変形が不在である。
一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、図１の「好ましいプロパティボックス」に示される特性の組み合わせを実現する。これらの実施形態のいくつかでは、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも１４０°のＶＤＡ曲げ角を実現する。上記で同定された特性のうちの他のものも実現され得る。
一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、図２の「好ましいプロパティボックス」に示される特性の組み合わせを実現する。これらの実施形態のいくつかでは、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも１４０°のＶＤＡ曲げ角を実現する。上記で同定された特性のうちの他のものも実現され得る。
一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、図３の「好ましいプロパティボックス」に示される特性の組み合わせを実現する。これらの実施形態のいくつかでは、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも１４０°のＶＤＡ曲げ角を実現する。上記で同定された特性のうちの他のものも実現され得る。
一実施形態では、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、図４の「好ましいプロパティボックス」に示される特性の組み合わせを実現する。これらの実施形態のいくつかでは、新規の６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも１４０°のＶＤＡ曲げ角を実現する。上記で同定された特性のうちの他のものも実現され得る。
図は、本明細書の一部を構成し、本発明の例示的な実施形態を含み、様々な対象物およびその特徴を例示する。加えて、図に示される任意の測定値、仕様などは、例示的であり、限定的ではないことを意図する。したがって、本明細書に開示される特定の構造的および機能的詳細は、限定として解釈されるべきではなく、本発明を様々に用いることを当業者に教示するための単に代表的な根拠として解釈されるべきである。
本開示に対する様々な実施形態は、添付図面への参照によりさらに説明され、同様の構造はいくつかの図を通して同様の数字により表記される。示される図面は必ずしも縮尺通りではなく、代わりに、概ね本発明の原理を説明することに重点が置かれている。さらに、いくつかの特徴は、特定の構成要素の詳細を示すために誇張される場合がある。
開示されているそれらの利点および改良点の中でも、本発明の他の目的および利点は、添付の図面と共に以下の説明から明らかになるであろう。本発明の詳細な実施形態は、本明細書に開示されているが、しかしながら、開示された実施形態は、様々な形態で具現化され得る本発明を単に例示するものであることを理解されたい。さらに、本発明の様々な実施形態に関連して得られる各実施例は例示的であり、限定的ではないことが意図される。
明細書および特許請求の範囲全体を通して、以下の用語は、文脈が別途明確に指示していない限り、本明細書に明示的に関連する意味を取る。本明細書で使用される「一実施形態では」および「いくつかの実施形態では」という句は、必ずしも同じ実施形態（複数可）を指さないが、それを指す場合もある。さらに、本明細書で使用される「別の実施形態では」および「いくつかの他の実施形態では」という句は、必ずしも異なる実施形態を指さないが、それを指す場合もある。したがって、以下に説明するように、本発明の様々な実施形態を、本発明の範囲または精神から逸脱することなく、容易に組み合わせてもよい。
加えて、本明細書で使用される場合、「または」という用語は包括的な「または」であり、文脈が別途明確に指示していない限り、「および／または」という用語と同等である。「に基づく」という用語は排他的ではなく、文脈が別途明確に指示していない限り、記述されていない追加的な要因に基づくことができる。さらに、本明細書全体を通して、「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」の意味は、文脈が別途明確に指示していない限り、複数の参照を含む。「ｉｎ」という意味は、文脈が別途明確に指示していない限り、「ｉｎ」および「ｏｎ」を含む。
以下の実施例は、本発明を説明することを意図しており、決して本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。
＜実施例１：合金組成＞
以下の表１に示す組成を有するアルミニウム合金を、インゴットとして鋳造した。
以下の表１に示す組成を有するアルミニウム合金を、インゴットとして鋳造した。
次いで、インゴットを均質化し、次いで、２９０℃以下の出口温度で中間ゲージに熱間圧延した。次いで、合金を、０．９５または１．２ｍｍの最終ゲージに冷間圧延した。冷間圧延量（中間ゲージから最終ゲージへの低減）を以下の表２に提供する。次いで、最終ゲージ製品を、様々なピーク金属温度（表２に示す）に加熱することによって溶体化熱処理し、その後、合金をすぐに空気クエンチした。クエンチ後、表２に示されるように、いくつかの合金を延伸したが、他の合金は延伸しなかった。次いで、すべての合金を３０日間自然にエージングし、その後、次いでいくつかの合金を延伸し、その後、いくつかの合金（延伸および非延伸の両方）を、１８０℃に加熱し、次いで、この温度で２０分間保持し、次いで、室温まで冷却することによって人工的にエージングした。２％の延伸（予歪み）を実験室で完了し、典型的な成形動作をシミュレートした。
次いで、様々なテンパー（Ｔ４、Ｔ６、Ｔ８）における合金の機械的特性を測定し、その結果を以下の表３に提供する。機械的特性を、ＡＳＴＭ Ｅ８、ＡＳＴＭ Ｂ５５７に従って試験した。別段の指示がない限り、報告された機械的特性値はすべてＬＴ（長い横断）方向であり、６標本の平均に基づく。「ｎ値」を、１０～２０％の歪みを使用して、ＡＳＴＭ Ｅ６４６に従って測定した。
すべての加工条件について、本発明の合金は、非発明合金よりも高い引張降伏強度（ＴＹＳ）および極限降伏強度（ＵＴＳ）を達成した。さらに、本発明の合金は、より低いピーク金属温度でより少ない強度損失を示した。本発明の合金はまた、概して、ほとんどの加工条件下で、非発明合金よりも高い伸びおよび高いｎ値を有し、成形性の改善を示した。
＜実施例２：ヘム性能試験＞
選択した実施例１の合金を、Ｌ方向に１５％延伸することによってヘム性能について試験し、その後、フラットヘム試験を行った。延伸は、３０日間自然にエージングされ、かつその後人工的なエージングをすることなく合金上で完了し、すなわち、合金は、１５％の延伸の前にＴ４テンパーであった。各加工条件に対して４つのヘムを完了した。次いで、ヘム評価を以下のスケールに従って評価した。
以下の表４は、Ａ１およびＡ２合金について達成されたヘム評価を示す。
選択した実施例１の合金を、Ｌ方向に１５％延伸することによってヘム性能について試験し、その後、フラットヘム試験を行った。延伸は、３０日間自然にエージングされ、かつその後人工的なエージングをすることなく合金上で完了し、すなわち、合金は、１５％の延伸の前にＴ４テンパーであった。各加工条件に対して４つのヘムを完了した。次いで、ヘム評価を以下のスケールに従って評価した。
Ａ１合金は、Ａ２合金よりも多くの鉄を有する。業界関係者は、鉄含有量が高いほどヘム性能が劣ると関連付けている。しかしながら、Ａ１合金は、Ａ２合金よりも優れたヘム性能を示した。さらに、より高い鉄含有量は、冷間加工のレベルがより低い試料におけるヘム性能を改善した（例えば、合金Ａ１－２２、Ａ１－２３、およびＡ１－２４は、６５％の冷間加工を有し、同じゲージであるが８１％のみの冷間加工であった、合金Ａ１－１０、Ａ１－１１、およびＡ１－１２と同じヘム性能を示した）。
＜実施例３：ＶＤＡ曲げ性能試験＞
選択された実施例１をＬ方向に１０％延伸し、ＶＤＡ ２３８－１００曲げ試験仕様（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｖｄａ．ｄｅ／ｅｎ／ｓｅｒｖｉｃｅｓ／Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ／ｖｄａ－２３８－１００－ｐｌａｔｅ－ｂｅｎｄｉｎｇ－ｔｅｓｔ－ｆｏｒ－ｍｅｔａｌｌｉｃ－ｍａｔｅｒｉａｌｓ．ｈｔｍｌ）に従って試験した。ＶＤＡは、「ドイツ自動車工業会（“Ｖｅｒｂａｎｄ ｄｅｒ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｉｎｄｕｓｔｒｉｅ”）」の略である。延伸は、３０日間自然にエージングされ、かつその後人工的なエージングをすることなく合金上で完了し、すなわち、合金は、１０％の延伸の前にＴ４テンパーであった。以下の表５は、選択された実施例２の合金のＶＤＡ曲げ試験結果を示す。
選択された実施例１をＬ方向に１０％延伸し、ＶＤＡ ２３８－１００曲げ試験仕様（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｖｄａ．ｄｅ／ｅｎ／ｓｅｒｖｉｃｅｓ／Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ／ｖｄａ－２３８－１００－ｐｌａｔｅ－ｂｅｎｄｉｎｇ－ｔｅｓｔ－ｆｏｒ－ｍｅｔａｌｌｉｃ－ｍａｔｅｒｉａｌｓ．ｈｔｍｌ）に従って試験した。ＶＤＡは、「ドイツ自動車工業会（“Ｖｅｒｂａｎｄ ｄｅｒ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｉｎｄｕｓｔｒｉｅ”）」の略である。延伸は、３０日間自然にエージングされ、かつその後人工的なエージングをすることなく合金上で完了し、すなわち、合金は、１０％の延伸の前にＴ４テンパーであった。以下の表５は、選択された実施例２の合金のＶＤＡ曲げ試験結果を示す。
６５％の冷間加工では、Ａ１合金は、Ａ２合金よりも改善された曲げを示した。少なくとも鉄含有量の差がこの特性の差に寄与したと考えられる。（２°の差は、達成された曲げ角度のこれらのレベルにおける材料差である。）
＜実施例４：リューダース変形＞
実施例１の合金の選択された試料は、８日間自然エージングされ、次いで、ＬＴ方向に１０％延伸され、その後、塗料のコーティングが塗布された。塗装後、合金を調べて、リューダース帯が存在するかどうかを判定した。以下の表６は、選択された実施例２の合金の引張降伏強度およびリューダース帯の結果を示す。
実施例１の合金の選択された試料は、８日間自然エージングされ、次いで、ＬＴ方向に１０％延伸され、その後、塗料のコーティングが塗布された。塗装後、合金を調べて、リューダース帯が存在するかどうかを判定した。以下の表６は、選択された実施例２の合金の引張降伏強度およびリューダース帯の結果を示す。
表６に示されるように、非発明合金のみが、リューダース帯の存在を示した。合金加工の範囲について、発明合金には、いかなるリューダース帯も存在しなかった。
＜実施例５：集合組織と粒径＞
実施例２から選択されたＡ１試料の粒径および集合組織の測定値を、走査電子顕微鏡での電子後方散乱検出を介して得た。粒度および集合組織の測定値の結果を以下の表７に示す。さらに、ＳＥＭを介して得られた粒子構造画像を、図１～４に示す。
実施例２から選択されたＡ１試料の粒径および集合組織の測定値を、走査電子顕微鏡での電子後方散乱検出を介して得た。粒度および集合組織の測定値の結果を以下の表７に示す。さらに、ＳＥＭを介して得られた粒子構造画像を、図１～４に示す。
表７は、より高いレベルの冷間加工により、Ａ１合金は、より微細な（より小さな）粒子構造およびより高いレベルの立方体集合組織を有することを示す。図１～４は、合金Ａ１－１、Ａ１－１０、Ａ１－１９、およびＡ１－２２の、ＳＥＭを介して得られた粒子構造画像を示す。合金Ａ１－１、Ａ１－１０、Ａ１－１９、およびＡ１－２２のこれらの画像から得られた加重平均粒径は、それぞれ３２μｍ、３２μｍ、３４μｍ、および４１μｍであった。ここでも、より高いレベルの冷間加工により、Ａ１合金は、より微細な（より小さな）粒子構造を有する。同じ加工の発明合金および非発明合金を、粒径測定のために比較すると、合金Ａ１－１は、合金Ｂ１－１よりも粗い粒子構造を有していた。
したがって、いくつかの実施形態では、本明細書に開示される新規の合金は、２０マイクロメートル～４５マイクロメートルの粒径面積加重平均を有し得る。一実施形態では、新規の合金は、３０～４０マイクロメートルの粒径を有する。
いくつかの実施形態では、本明細書に開示される新規の合金は、シート形態であってもよく、以下の集合組織特性を有する。
本開示の様々な実施形態を詳細に記載してきたが、これらの実施形態の変更および改変を当業者が思い付くことは明らかである。しかしながら、このような変更および改変が本開示の趣旨および範囲内であることは明白に理解されるべきである。
Claims (32)
- ６ｘｘｘアルミニウム合金であって、
０．６５～０．８５重量％のＳｉと、
０．４０～０．５９重量％のＭｇと
（（Ｍｇの重量％）／（Ｓｉの重量％）が０．４７～０．９０である）、
０．０５～０．３５重量％のＦｅと、
０．０４～０．１３重量％のＭｎと、
０～０．２０重量％のＣｕと、
０～０．１５重量％のＣｒと、
０～０．１５重量％のＺｒと、
０～０．１５重量％のＴｉと、
０～０．１０重量％のＺｎと、
０～０．０５重量％のＶと、を含み、
残りがアルミニウムおよび不純物である、６ｘｘｘアルミニウム合金。 - 前記６ｘｘｘアルミニウム合金が、少なくとも０．６７５重量％のＳｉ、または少なくとも０．７０重量％のＳｉを含む、請求項１に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金。
- 前記６ｘｘｘアルミニウム合金が、０．８２５重量％以下のＳｉ、または０．８０重量％以下のＳｉを含む、請求項１または２のいずれか一項に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金。
- 前記６ｘｘｘアルミニウム合金が、少なくとも０．４２５重量％のＭｇ、または少なくとも０．４５重量％のＭｇ、０．４７５重量％のＭｇ、または少なくとも０．５０重量 のＭｇを含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金。
- 前記６ｘｘｘアルミニウム合金が、０．５７重量％以下のＭｇを含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金。
- 前記（Ｍｇの重量％）／（Ｓｉの重量％）が、少なくとも０．５０、または少なくとも０．５２、または少なくとも０．５４、または少なくとも０．５６、または少なくとも０．５８、または少なくとも０．６０である、請求項１～５のいずれか一項に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金。
- 前記（Ｍｇの重量％）／（Ｓｉの重量％）が、０．８８以下、または０．８６以下、または０．８４以下、または０．８２以下である、請求項１～６のいずれか一項に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金。
- 前記６ｘｘｘアルミニウム合金が、少なくとも０．０８重量％のＦｅを含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金。
- 前記６ｘｘｘアルミニウム合金が、０．３２重量％以下のＦｅ、または０．２８重量％以下のＦｅ、または０．２６重量％以下のＦｅを含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金。
- 前記６ｘｘｘアルミニウム合金が、少なくとも０．０２重量％のＣｕ、または少なくとも０．０４重量％のＣｕ、または少なくとも０．０６重量％のＣｕ、または少なくとも０．０７重量％のＣｕ、または少なくとも０．０８重量％のＣｕ、または少なくとも０．０９重量％のＣｕを含む、請求項１～９のいずれか一項に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金。
- 前記６ｘｘｘアルミニウム合金が、０．１９重量％以下のＣｕ、または０．１８重量％以下のＣｕ、または０．１７重量％以下のＣｕを含む、請求項１～１０のいずれか一項に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金。
- 前記６ｘｘｘアルミニウム合金が、少なくとも０．０５重量％のＭｎまたは少なくとも０．０６重量％のＭｎを含む、請求項１～１１のいずれか一項に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金。
- 前記６ｘｘｘアルミニウム合金が、０．１２重量％以下のＭｎ、または０．１１重量％以下のＭｎ、または０．１０重量％以下のＭｎを含む、請求項１～１２のいずれか一項に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金。
- 前記６ｘｘｘアルミニウム合金が、少なくとも０．０１重量％のＣｒ、または少なくとも０．０２重量％のＣｒを含む、請求項１～１３のいずれか一項に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金。
- 前記６ｘｘｘアルミニウム合金が、０．１０重量％以下のＣｒ、または０．０８重量％以下のＣｒ、または０．０６重量％以下のＣｒ、または０．０５重量％以下のＣｒを含む、請求項１～１４のいずれか一項に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金。
- 前記６ｘｘｘアルミニウム合金が、０．１０重量％のＺｒ、または０．０５重量％以下のＺｒ、または０．０３重量％以下のＺｒ、または０．０１重量％以下のＺｒを含む、請求項１～１５のいずれか一項に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金。
- 前記６ｘｘｘアルミニウム合金が、０．１０重量％以下のＴｉ、または０．０８重量％以下のＴｉ、または０．０５重量％以下のＴｉを含む、請求項１～１６のいずれか一項に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金。
- 前記６ｘｘｘアルミニウム合金が、０．０５重量％以下のＺｎ、または０．０３重量％以下のＺｎ、または０．０１重量％以下のＺｎを含む、請求項１～１７のいずれか一項に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金。
- 前記６ｘｘｘアルミニウム合金が、０．０３重量％以下のＶ、または０．０１重量％以下のＶを含む、請求項１～１８のいずれか一項に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金。
- 前記６ｘｘｘアルミニウム合金が、合計で０．１５重量％以下の前記不純物を含み、前記６ｘｘｘアルミニウム合金が、各々が０．０５重量％以下の前記不純物を含む、請求項１～１９のいずれか一項に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金。
- 前記６ｘｘｘアルミニウム合金が、合計で０．１０重量％以下の前記不純物を含み、前記６ｘｘｘアルミニウム合金が、各々が０．０３重量％以下の前記不純物を含む、請求項１～２０のいずれか一項に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金。
- ６ｘｘｘアルミニウム合金であって、
０．７０～０．８０重量％のＳｉと、
０．４９～０．５９重量％のＭｇと、
（（Ｍｇの重量％）／（Ｓｉの重量％）が０．６１～０．８４である）
０．０９～０．２９重量％のＦｅと、
０．０６～０．１０重量％のＭｎと、
０．０９～０．１７重量％のＣｕと、
０．０１～０．０５重量％のＣｒと、
０．０１～０．０５重量％のＴｉと、
０．０５重量％以下のＺｎと、
０．０５重量％以下のＶと、
０．０５重量％以下のＺｒと、を含み、
残りがアルミニウムおよび不純物である、６ｘｘｘアルミニウム合金。 - 方法であって、
（ａ）請求項１～２２のいずれかに記載の６ｘｘｘアルミニウム合金を鋳造製品として鋳造することと、
（ｂ）前記鋳造製品を中間ゲージ製品へと熱間圧延することであって、
（ｉ）前記中間ゲージ製品の出口温度が、２９０℃以下であり、前記中間ゲージ製品のアニールが、前記熱間圧延後に完了されるか、または
（ｉｉ）前記中間ゲージ製品の出口温度が、４００～４８０℃である、熱間圧延することと、
（ｃ）前記中間ゲージ製品を最終ゲージ製品に冷間圧延することと、を含み、
前記中間ゲージ製品が、受け入れたままの厚さを有し、
前記最終ゲージ製品が、最終厚さを有し、
前記冷間圧延が、前記最終厚さを達成するために、前記受け入れたままの厚さを少なくとも５０％低減することを含む、方法。 - 前記冷間圧延後に、前記最終ゲージ製品を溶体化熱処理し、次いでクエンチすることを含み、
前記溶体化熱処理が、前記最終ゲージ製品をピーク金属温度に加熱することを含み、
前記ピーク金属温度が、５９３℃以下である、請求項２３に記載の方法。 - 前記クエンチ後、前記最終ゲージ製品を人工的にエージングすることを含む、請求項２４に記載の方法。
- 前記人工的なエージングが、焼付け塗装することを含む、請求項２４に記載の方法。
- 前記クエンチ後、前記最終ゲージ製品を少なくとも３日間自然エージングすることを含む、請求項２３に記載の方法。
- 前記最終ゲージ製品が、主に再結晶化された微細構造を実現する、請求項２３に記載の方法。
- 前記最終ゲージ製品が、４５マイクロメートル以下、または４０マイクロメートル以下の面積加重平均粒径を実現する、請求項２８に記載の方法。
- 前記最終ゲージ製品が、少なくとも２０マイクロメートル、または少なくとも２５マイクロメートル、または少なくとも３０マイクロメートルの面積加重平均粒径を実現する、請求項２９に記載の方法。
- 前記最終ゲージ製品が、少なくとも１０％の立方体集合組織を含む、請求項２８に記載の方法。
- ６ｘｘｘアルミニウム合金シート製品であって、
０．６５～０．８５重量％のＳｉと、
０．４０～０．５９重量％のＭｇと、
（（Ｍｇの重量％）／（Ｓｉの重量％）が０．４７～０．９０である）
０．０５～０．３５重量％のＦｅと、
０．０４～０．１３重量％のＭｎと、
０～０．２０重量％のＣｕと、
０～０．１５重量％のＣｒと、
０～０．１５重量％のＺｒと、
０～０．１５重量％のＴｉと、
０～０．１０重量％のＺｎと、
０～０．０５重量％のＶと、を含み、
残りがアルミニウムおよび不純物であり、
前記６ｘｘｘアルミアルミニウム合金シート製品が、１．５～４．０ｍｍの厚さを有し、
前記６ｘｘｘアルミニウム合金シート製品が、主に再結晶された微細構造を有し、
前記６ｘｘｘアルミニウム合金シート製品が、５～４５マイクロメートルの加重平均粒径を実現し、
前記６ｘｘｘアルミニウム合金シート製品が、少なくとも１０％の立方体集合組織を含む、６ｘｘｘアルミニウム合金シート製品。
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