JP2022531959A

JP2022531959A - 高強度の銅－ベリリウム合金

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Publication number: JP2022531959A
Application number: JP2021566982A
Authority: JP
Inventors: ゲートハウス，ジョン・イー; ジェデオン，マイケル・ジェイ; グレンシング，フリッツ; シュメック，ブルース・ディー; ホイヤー，ジェフリー・エス; タイソン，マイケル・エフ; ジーグラー，カール・アール
Original assignee: マテリオンコーポレイション
Priority date: 2019-05-10
Filing date: 2020-05-05
Publication date: 2022-07-12
Also published as: CN113795602B; TWI748442B; KR20220007142A; CN113795602A; WO2020231674A1; US20220220597A1; TW202104606A; EP3966357A1

Abstract

銅－ベリリウム合金製品を製造するための方法。方法は、０．１５ｗｔ％～４．０ｗｔ％のベリリウムを有し、粒及び初期断面積を有するベース合金を調製する工程を含む。方法は、ベース合金を、初期断面積に対して４０％超の面積冷間縮小（ＣＲＡ）パーセンテージまで冷間加工する工程と、冷間加工した合金を熱処理して銅－ベリリウム合金製品を製造する工程と、を更に含む。銅－ベリリウム合金製品の粒状構造は、冷間加工の方向に沿って見たときに４５°未満の配向角を有する。銅－ベリリウム合金製品は、１０６試験サイクル後に少なくとも３８５ＭＰａの疲労強度を実証する。【選択図】なし

Description

[0001]本出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１９年５月１０日出願の米国仮特許出願第６２／８４６，２６１号の優先権を主張するものとする。
[0002]本開示は、銅－ベリリウム合金の強度特性を強化するための方法、及び超高強度を有する銅－ベリリウム合金に関する。

[0003]銅－ベリリウム合金は、その強度、弾性、及び疲労抵抗により、様々な産業及び商業用途において使用される。例えば、従来の銅－ベリリウム合金から作製される製品は、様々な機械的及び電気的設計がモバイル電子デバイスの高解像度自動焦点式光学ズーミングカメラ機能を実現するために使用される、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）及び／又は光学手ぶれ補正（ＯＩＳ）技術において使用される。これらの技術のために使用されるとき、合金製品は、典型的には、モバイル電子デバイスの携帯性及び機能性を高めるために限定空間内に収まることができるように極度に小型且つ極薄の細片に切断される。小型の細片は、使用される合金製品中で非常に高い強度を必要とする。電子デバイスが更にコンパクトになるに従い、合金製品に必要とされる強度は高くなり続ける。しかしながら、従来の方法を用いて製造される従来の銅－ベリリウム合金製品は、これらの増し続ける強度要件を満たすことができないことが明らかになっている。

[0004]同様に、銅－ニッケル－スズ合金も、これらの用途に使用されうる。しかしながら、これらの銅－ニッケル－スズ合金は、一部のモバイル電子技術応用が要求する高強度要件を満たすことが困難である。

[0005]更に、従来の方法を用いて製造される銅－ベリリウム合金製品及び／又は銅－ニッケル－スズ合金は、多くの場合、加工の方向に応じて、強度特性に著しい変動を示し、様々な方向における強度特性は互いに競合することが多い。例えば、ある特定の方法は、冷間加工の方向に沿って、強度特性、例えば、極限引張強度を改善することができるが、方法は、典型的には、合金製品を、他の方向、例えば、冷間加工の方向に対して横方向において低減された又は劣化された強度特性を示す要因となる。そのような強度特性における異方性は、合金を後続して加工し且つ／又は最終製品へ組み込むことができる方法に対して制限を課す。

[0006]従来の方法を用いて製造される従来の銅－ベリリウム合金の一例として、米国特許第５，３５４，３８８号は、１．００～２．００重量％のＢｅ、０．１８～０．３５重量％のＣｏ、及び残りはＣｕで本質的に構成されるベリリウム－銅合金を鋳造する工程と、鋳造ベリリウム－銅合金を圧延する工程と、合金を５００～８００℃で２～１０時間焼鈍し、次いで焼鈍合金を４０％以上の還元率で冷間圧延する工程と、冷間圧延した合金を再度、５００～８００℃で２～１０時間焼鈍し、その後、合金を所望の厚さまで冷間圧延する工程と、焼鈍合金を最終固溶体処理に供する工程と、を含む、ベリリウム－銅合金を製造する方法を考察している。この方法で得られたベリリウム－銅合金も開示するが、ここで、平均粒度は２０ｐｍ以下であり、粒度の変動係数の自然対数は０．２５以下である。

[0007]別の例として、特許出願第ＪＰ２２８５００８４Ａ号は、Ｂｅ－Ｃｕ合金を固溶化熱処理、一次時効硬化、冷間圧延及び二次時効硬化に供することによる最終時効硬化のために長時間を必要としない、優れた機械的強度及び電気伝導率を有する高強度Ｂｅ－Ｃｕ合金の製造に関する。０．２～０．７重量％のＢｅ、１．４～２．２重量％のＮｉ、２．４～２．７重量％のＣｏ及び残りのＣｕからなるＢｅ－Ｃｕ合金を、９３０℃で３分間加熱することにより固溶化熱処理に供する。必要に応じて合金を予め冷間圧延し、３５０～４５０℃で一次時効硬化に供し、Ｎ２０％圧延率で冷間圧延し、３５０～５００℃で二次時効硬化に供する。二次時効硬化を短時間で終了させ、優れた機械的強度及び電気伝導率を有するＢｅ－Ｃｕ合金が得られる。

[0008]加えて、特許出願第ＪＰ６３１２５６４７Ａ号は、Ｃｏ、Ｎｉ等を含有するＣｕ－Ｂｅ合金を、特定の条件下で熱処理に供することによる、優れた電気伝導率、強度及び加工性を有するＣｕ－Ｂｅ合金の開発を考察している。０．０５～２．０ｗｔ％のＢｅ並びに０．１～１０．０％のＣｏ及びＮｉのうちの少なくとも１つを含有するＣｕ合金の鋳塊を、８００～１０００℃での固溶化熱処理に供して、粗く且つ鋳型に溶体化されていない沈降粒子を溶体化する。次いで、析出核が容易に発生するように合金を冷間圧延し、その後、合金を７５０～９５０℃の溶体化温度より低い温度で、より好ましくはその温度間の差が２０～２００℃である温度で焼鈍に供し、次いで通常の時効硬化処理に供する。溶質の部分が粒度が０．３ｐｍ以下の微細状態で分散され、高い電気伝導率並びに優れた強度及び加工性を有するＣｕ－Ｂｅ合金が得られる。

[0009]更に、米国特許第５，１３１，９５８号は、加工温度、加工速度、及び加工歪みの量という特定の条件下、１．６０～２．００重量％のＢｅ、０．２～０．３５重量％のＣｏ及び残りは本質的にＣｕを含むベリリウム－銅合金を熱間成形して、均一な安定性粒度を有する等軸粒構造の熱間成形製品を製造する方法を考察している。

[0010]更に、米国特許第４，４２５，１６８Ａ号は、銅－ベリリウム合金を製造するための方法を考察している。方法は、銅－ベリリウム溶融体を調製する工程と、溶融体を鋳造する工程と、鋳造銅－ベリリウムを熱間加工する工程と、銅－ベリリウムを焼鈍する工程と、焼鈍銅－ベリリウムを冷間加工する工程と、銅－ベリリウムを硬化する工程と、を含み、冷間加工した銅－ベリリウムを６９１℃（１２７５°Ｆ）～７４６℃（１３７５°Ｆ）の温度で溶体化焼鈍する工程と、焼鈍銅－ベリリウムを２０４℃（４００°Ｆ）～３０４℃（５８０°Ｆ）の温度で硬化する工程と、硬化銅－ベリリウムを冷間圧延する工程と、冷間加工した銅－ベリリウムを２０４℃（４００°Ｆ）～３７１℃（７００°Ｆ）の温度で応力除去焼鈍する工程と、を含む改善によって特徴付けられる。合金は、０．４～２．５重量％のベリリウム、最大３．５重量％のコバルト及びニッケルからなる群からの材料、最大０．５重量％のチタン及びジルコニウムからなる群からの材料、最大０．３重量％の鉄、最大０．７重量％のケイ素、最大０．３重量％のアルミニウム、最大１．０重量％のスズ、最大３．０重量％の亜鉛、最大１．０重量％の鉛、残りは本質的に銅から本質的になる。合金は、等軸粒によって特徴付けられる。粒は、９ミクロン未満の平均粒度を有する。実質的に全ての粒は、サイズが１２ミクロン未満である。

[0011]参考文献を考慮しても、改善された強度特性、例えば、疲労強度、引張強度、及び／又は降伏強度（複数の方向の）を有する銅－ベリリウム合金製品、並びにこれらの合金製品を製造するための改善された方法の必要性が存在する。

[0012]一実施形態において、本開示は、銅－ベリリウム合金製品を製造するための方法であって、０．５ｗｔ％～４．０ｗｔ％のベリリウムを有し、粒（粒子）（grain）及び初期断面積を有するベース合金を調製する工程と、ベース合金を、初期断面積に対して４０％超、例えば７０％～８０％の面積冷間縮小（ＣＲＡ:cold reduction of area）のパーセンテージまで冷間加工する工程と、冷間加工した合金を熱処理して銅－ベリリウム合金製品を製造する工程と、を含む、方法に関する。銅－ベリリウム合金製品の粒状構造は、冷間加工の方向に沿って見たとき、冷間加工面に対して４５°未満、例えば１５°未満の配向角を有する。銅－ベリリウム合金製品は、１０^６サイクルの試験後に少なくとも３８５ＭＰａの疲労強度、及び／又は冷間加工の方向に沿って少なくとも２００ｋｓｉの極限引張強度、及び／又は冷間加工の方向に沿って少なくとも２００ｋｓｉのオフセット降伏強度を実証する。冷間加工の方向に対して横方向で測定した場合の銅－ベリリウム合金製品の極限引張強度は、冷間加工の方向で測定した場合の極限引張強度より５％～１０％大きい。熱処理は、３１６℃～３７１℃（６００°Ｆ～７００°Ｆ）の温度で１分から５分の間、実施してもよい。ベース合金の調製は、予め合金シートを０．０２５４ｃｍ（０．０１インチ）未満の厚さまで冷間加工すること、予め冷間加工した合金を熱処理してベース合金を製造すること、及び／又は、例えば７３２℃～７８８℃（１３５０°Ｆ～１４５０°Ｆ）の温度で０．５分から５分の間、溶体化焼鈍すること、例えば２３２℃～３４３℃（４５０°Ｆ～６５０°Ｆ）の温度で２時間から４時間の間、時効させることを含んでもよい。冷間加工の方向に対して横方向で測定した場合の銅－ベリリウム合金製品の０．２％オフセット降伏強度は、冷間加工の方向で測定した場合の０．２％オフセット降伏強度より５％～１０％大きいことがあり、且つ／又は冷間加工した合金の極限引張強度は、ベース合金の極限引張強度より１０％～３０％大きいことがあり、且つ／又は銅－ベリリウム合金製品の極限引張強度は、ベース合金の極限引張強度より１５％～５０％大きいことがあり、且つ／又は冷間加工した合金製品の０．２％オフセット降伏強度は、ベース合金の０．２％オフセット降伏強度より２０％～４０％大きいことがあり、且つ／又は銅－ベリリウム合金製品の０．２％オフセット降伏強度は、ベース合金の０．２％オフセット降伏強度より２５％～７０％大きいことがある。銅－ベリリウム合金製品の粒は、冷間加工の方向に伸長され得、且つ／又は１：１超の長さの厚さに対するアスペクト比を有しうる。銅－ベリリウム合金製品の疲労開始部位の量は、ベース合金の疲労開始部位の量より１％～３５％の量だけ少ない。

[0013]一実施形態において、本開示は、銅－ベリリウム合金製品に関する。銅－ベリリウム合金製品の粒は、１：１～９：１の範囲の長さの厚さに対するアスペクト比を有し得、且つ／又は粒状構造の配向角は１５°未満である。銅－ベリリウム合金製品は、粒伸長の方向に対して横に少なくとも２００ｋｓｉの極限引張強度を有しうる。銅－ベリリウム合金製品は、粒伸長の方向に沿って少なくとも２００ｋｓｉの０．２％オフセット降伏強度及び／又は粒伸長の方向に対して横に少なくとも２００ｋｓｉの０．２％オフセット降伏強度を有しうる。粒伸長の方向に対して横方向の０．２％オフセット降伏強度は、粒伸長の方向における０．２％オフセット降伏強度より５％～１０％大きいことがある。銅－ベリリウム合金製品は、０．２ｗｔ％未満のチタン、０．２ｗｔ％未満のスズ、及び／又は１．８～２．０％のベリリウムを含んでもよい。

[0014]開示される技術の性質及び利点の更なる理解が、本明細書の残りの部分及び図面を参照することによって実現されるであろう。

[0015]銅－ベリリウム合金製品を加工又は処理するための例示的方法の選択操作を示すフローチャートである。 [0016]例示的な加工済み銅－ベリリウム合金製品の微細構造を示す図である。例示的な加工済み銅－ベリリウム合金製品の微細構造を示す図である。例示的な加工済み銅－ベリリウム合金製品の微細構造を示す図である。例示的な加工済み銅－ベリリウム合金製品の微細構造を示す図である。 [0017]例示的な銅－ベリリウム合金製品の疲労試験結果を示すグラフである。例示的な銅－ベリリウム合金製品の疲労試験結果を示すグラフである。例示的な銅－ベリリウム合金製品の疲労試験結果を示すグラフである。例示的な銅－ベリリウム合金製品の疲労試験結果を示すグラフである。 [0018]例示的な銅－ベリリウム合金製品の追加の疲労試験結果を示すグラフである。例示的な銅－ベリリウム合金製品の追加の疲労試験結果を示すグラフである。例示的な銅－ベリリウム合金製品の追加の疲労試験結果を示すグラフである。例示的な銅－ベリリウム合金製品の追加の疲労試験結果を示すグラフである。 [0019]追加の銅－ベリリウム合金製品の微細構造を示す。追加の銅－ベリリウム合金製品の微細構造を示す図である。追加の銅－ベリリウム合金製品の微細構造を示す図である。追加の銅－ベリリウム合金製品の微細構造を示す図である。追加の銅－ベリリウム合金製品の微細構造を示す図である。追加の銅－ベリリウム合金製品の微細構造を示す図である。追加の銅－ベリリウム合金製品の微細構造を示す図である。 [0020]例示的な加工済み銅－ニッケル－スズ合金製品の微細構造を示す図である。例示的な加工済み銅－ニッケル－スズ合金製品の微細構造を示す図である。

[0021]上で考察するように、従来の銅－ベリリウム合金製品及び／又は銅－ニッケル－スズ合金製品は、絶え間なく進化するモバイルデバイス技術が要求する向上した強度要件を満たさない。幾つかの実施形態によれば、ベース銅－ベリリウム合金等のベリリウム含有ベース合金を、（最終）冷間加工の操作において特定のパーセンテージの面積冷間縮小（ＣＲＡ）まで冷間加工することによって、改善されたベリリウム含有合金製品、例えば銅－ベリリウム合金製品を得ることができる。ベリリウム含有合金製品は、伸長された且つ／又は不均一な粒状微細構造を有し得、優れた強度特性、例えば、超高疲労強度、引張強度、及び／又は降伏強度を実証することができる。これらの強度特性は、従来のベリリウム含有合金製品（例えば、銅－ベリリウム合金製品）及び／又は他のベリリウムを含有しない合金製品（例えば、銅－ニッケル－スズ合金製品）では実現されなかった。

[0022]幾つかの従来の方法は、種々の冷間加工工程と（例えば、過時効による）最終焼鈍工程とを用い、構造の均一性を有するという所望の結果をもたらす。したがって、結果として得られる生成物は、均一（且つ等軸であることが多い）、非伸長粒状構造を有し、粒は、一般的に、より低いアスペクト比（厚さに対する長さ）を有し、例えば、およそ１：１に等しい。これらの合金の粒状構造の配向は不明である。しかしながら、この均一な粒状構造は、（細片の表面上の）粒界のより高い存在率をもたらすことが発見された。また、これらの粒界は、特に細片の端に接すると、多量の疲労亀裂発生部位をもたらす。これらの発生部位は、ひいては、強度特性の低下につながる。対照的に、開示する合金製品において、粒状構造は（より高いアスペクト比を有する）伸長である。また、伸長した粒は、著しく少ない粒界面をもたらし、したがって潜在的な亀裂発生部位の数が減少する。更に、主要剪断応力の面（表面に対して４５°）に沿って配向される粒界は、疲労亀裂発生に容易な滑り面を提供する。そのような構成は、等軸粒（従来の合金中のもの等）において優勢であるが、伸長した粒（開示する合金製品中のもの等）中には事実上存在しない。

[0023]重要なことには、本明細書で開示される銅－ベリリウム合金製品は、全方向において改善された強度特性を更に実証する。意外なことに、本明細書に記載の銅－ベリリウム合金製品は、冷間加工の方向に沿って改善された強度特性を実証するだけでなく、他の方向、例えば、冷間加工の方向に対して横方向においても改善された又は更に良好な強度特性も実証する。これは、有益なことに、合金板等の合金製品の後続する加工及び他の製品又はデバイス中への適合のための可撓性をもたらす。典型的には、冷間加工の方向における性能の改善は、他の方向における性能と競合する。

[0024]加えて、開示される方法は、より少ない工程、例えば、より少ない冷間加工及び／又は熱処理工程を用い、それによって、有益なことには、より多くの方法工程を要する従来の方法を上回る効率の利益がもたらされる。

組成物
[0025]本明細書に記載の銅－ベリリウム合金製品は、一般的に、銅及びベリリウムを含む。場合によっては、ベリリウムは、銅より（著しく）少ない量で存在する。一部の実施形態では、合金製品は、０．１５ｗｔ％～４．０ｗｔ％、例えば、０．１５ｗｔ％～３ｗｔ％、０．１５ｗｔ％～２．０ｗｔ％、０．５ｗｔ％～４．０ｗｔ％、０．８ｗｔ％～３．０ｗｔ％、１．０ｗｔ％～３．０ｗｔ％、１．２ｗｔ％～２．６ｗｔ％、１．５ｗｔ％～２．５ｗｔ％、１．８ｗｔ％～２．０ｗｔ％、又は１．８５ｗｔ％～１．９５ｗｔ％のベリリウムを含む。下限に関しては、合金製品は、０．１５ｗｔ％超、例えば、０．５ｗｔ％超、０．８ｗｔ％超、１．０ｗｔ％超、１．２ｗｔ％超、１．５ｗｔ％超、１．６ｗｔ％超、１．７ｗｔ％超、１．８ｗｔ％超、１．８５ｗｔ％超、１．９ｗｔ％超、又は１．９５ｗｔ％超のベリリウムを含んでもよい。上限に関しては、合金製品は、４．０ｗｔ％未満、例えば、３．０ｗｔ％未満、２．６ｗｔ％未満、２．５ｗｔ％未満、又は２．０ｗｔ％未満のベリリウムを含んでもよい。

[0026]一部の実施形態では、合金製品は、９６ｗｔ％～９９．５ｗｔ％、例えば、９７ｗｔ％～９９．５ｗｔ％、９８ｗｔ％～９９．５ｗｔ％、９９ｗｔ％～９９．５ｗｔ％、９６ｗｔ％～９９ｗｔ％、９７ｗｔ％～９９ｗｔ％、９８ｗｔ％～９９ｗｔ％、９６ｗｔ％～９８ｗｔ％、９７ｗｔ％～９８ｗｔ％、又は９６ｗｔ％～９７ｗｔ％の銅を含む。下限に関しては、合金製品は、９６ｗｔ％超、例えば、９７ｗｔ％超、９８ｗｔ％超、又は９９ｗｔ％超の銅を含んでもよい。上限に関しては、合金製品は、９９．５ｗｔ％未満、例えば、９９ｗｔ％未満、９８ｗｔ％未満、又は９７ｗｔ％未満の銅を含んでもよい。

[0027]一部の実施形態では、合金製品は、コバルト、ニッケル、ジルコニウム、又はこれらの組合せ等の追加の合金化元素を含む。例えば、本明細書に記載の銅－ベリリウム合金製品は、０ｗｔ％～３ｗｔ％、例えば、０ｗｔ％～２．７ｗｔ％、０ｗｔ％～２．５ｗｔ％、０．１ｗｔ％～２．５ｗｔ％、０．１ｗｔ％～２ｗｔ％、０．２ｗｔ％～１．５ｗｔ％、０．２ｗｔ％～１ｗｔ％、０．３ｗｔ％～０．８ｗｔ％、又は０．３ｗｔ％～０．６ｗｔ％の追加の合金化元素を含んでもよい。下限に関しては、銅－ベリリウム合金製品は、０．０１ｗｔ％超、例えば、０．０５ｗｔ％超、０．１ｗｔ％超、０．２ｗｔ％超、０．３ｗｔ％超、０．４ｗｔ％超、０．５ｗｔ％超、０．６ｗｔ％超、０．８ｗｔ％超、１ｗｔ％超、１．５ｗｔ％超、２ｗｔ％超、又は２．５ｗｔ％超の追加の合金化元素を含んでもよい。上限に関しては、銅－ベリリウム合金製品は、３ｗｔ％未満、例えば、２．７ｗｔ％未満、２．５ｗｔ％未満、２ｗｔ％未満、１．５ｗｔ％未満、１ｗｔ％未満、０．８ｗｔ％未満、０．６ｗｔ％未満、０．５ｗｔ％未満、０．４ｗｔ％未満、０．３ｗｔ％未満、０．２ｗｔ％未満、０．１ｗｔ％未満、又は０．０５ｗｔ％未満の追加の合金化元素を含んでもよい。前述の範囲及び上下限は、個々の「追加の合金化元素」又は「追加の合金化元素」の組合せに適用されうる。

[0028]一部の実施形態では、本明細書に記載の合金製品は、１．８ｗｔ％～２．０ｗｔ％のベリリウム、０．２ｗｔ％以下の合わせたコバルト及びニッケル、０．６ｗｔ％以下の合わせた鉄、ニッケル及びコバルト、０．２ｗｔ％以下のケイ素、０．２ｗｔ％以下のアルミニウム、並びに０．５ｗｔ％以下の他の不純物を含んでもよく、残りは銅である。一部の例では、合金製品又はベース合金は、意図的に添加されたコバルトを少量含むか、又は含有しない。

[0029]場合によっては、本明細書に記載の銅－ベリリウム合金製品は、存在する場合、微量の他の元素、例えばチタン、スズ、鉛、若しくは亜鉛、又はこれらの組合せを含んでもよい。例えば、本明細書に記載の銅－ベリリウム合金製品は、０．５ｗｔ％未満、例えば０．４ｗｔ％未満、０．３ｗｔ％未満、０．２ｗｔ％未満、０．１ｗｔ％未満、０．０５ｗｔ％未満、０．０３ｗｔ％未満、０．０１ｗｔ％未満、又は０．００５ｗｔ％未満の他の元素、例えばチタン、スズ、鉛、亜鉛等を含んでもよい。範囲に関しては、銅－ベリリウム合金は、０．００５ｗｔ％～０．５ｗｔ％、例えば０．０１ｗｔ％～０．５ｗｔ％、０．０５ｗｔ％～０．５ｗｔ％、０．１ｗｔ％～０．５ｗｔ％、０．２ｗｔ％～０．５ｗｔ％、又は０．２ｗｔ％～０．４ｗｔ％の他の元素を含んでもよい。前述の範囲及び上下限は、個々の「他の元素」又は「他の元素」の組合せに適用されうる。

[0030]そのようなものとして、合金製品は、有利には、加工効率、例えば、合金の形成しやすさをもたらす所望の性能特性を達成するために少数の、例えば２つのみ、３つのみ、４つのみ、５つのみ、６つのみ、７つのみ、又は８つのみの成分を必要とする。より多数の成分を有する従来の合金は、合金の形成に不要な複雑さを加え、重要なことには、金属間化合物の可能性を増やし、ひいては、還元的性質を形成する。これらの混合物は、再利用の能力に関する問題も生じさせる。金属の数を限定することにより、開示される合金製品は、有利には、これらの問題を回避する。

[0031]合金製品の性質及び特性を以下で考察する。

方法
[0032]銅－ベリリウム合金製品を製造するための方法を開示する。この方法は、粒を有し初期断面積を有するベース合金を調製する工程を含む。ベース合金は、上で考察した元素組成を有しうるが、場合によっては、ベース合金の他の材料特性は、方法で得られる銅－ベリリウム合金製品の材料特性と異なる。方法は、ベース合金を冷間加工して、かなりの割合の面積冷間縮小（ＣＲＡ）、例えば初期断面積に対して４０％超を達成し、したがって冷間加工合金を製造する工程を更に含んでもよい。ＣＲＡの追加の考察を本明細書中に記載する。（冷間加工合金及び結果として得られる銅－ベリリウム合金製品の）粒の粒状構造は、冷間加工の方向に沿って見たとき、４５°未満の配向角を有しうる。方法は、冷間加工合金を熱処理して、銅－ベリリウム合金製品を製造する工程を更に含む。結果として、銅－ベリリウム合金製品は、１０^６サイクルの試験後、改善された性能特性、例えば、少なくとも３８５ＭＰａ、例えば少なくとも４００ＭＰａ、少なくとも４５０ＭＰａの疲労強度を実証する。追加の性能特性を本明細書中に記載する。

[0033]図１は、銅－ベリリウム合金を加工するための例示的方法１００の選択操作を示すフローチャートである。方法１００は、操作１１０でベース合金を調製することによって開始されうる。次いで、操作１２０で、（４０％超のＣＲＡパーセンテージを達成するように）ベース合金を冷間加工することができる。操作１３０で、（銅－ベリリウム合金製品を製造するために）冷間加工合金を熱処理することができる。

[0034]一部の実施形態では、ベース合金の調製は、例えば、本明細書に記載の組成物を有する、銅－ベリリウム合金のビレットを鋳造することを含んでもよい。調製は、ビレットを所望の厚さまで又は単純にベース合金の厚さまで薄くするために１つ又は複数の圧延操作を更に含みうる。ベース合金の調製は、また、１つ又は複数の圧延操作の間に及び／又は後に実施される焼鈍操作、時効操作等の１つ又は複数の熱処理操作も含みうる。ベース合金の調製の詳細は、以下でより詳しく考察される。

[0035]場合によっては、冷間加工は、塑性変形により金属の形状又はサイズを機械的に変化させる方法と考えることができる。これは、金属又は合金の圧延、引抜き、圧縮、スピニング、押出し又は頭部すえ込みにより行うことができる。理論に束縛されるものではないが、金属が塑性変形されるとき、原子の転位が材料中で生じる。特に、転位は、金属の粒全体又はその内部で生じる。塑性変形は互いに重なり、材料中の転位密度が増加する。重複転位の増加は、更なる転位の動きをより困難にする。これは、結果として得られる合金の硬度及び引張強度を増加させる。また、冷間加工は、合金の表面仕上げも改善する。機械的冷間加工は、一般的に、合金の再結晶化温度より低い温度で実施され、通常、室温で行う。

[0036]変形度又は冷間加工のパーセンテージは、冷間加工の前後に合金の断面積における変化を測定することによって決定することができる。したがって、冷間加工のパーセンテージは、上述の面積冷間縮小（ＣＲＡ）のパーセンテージとも呼ばれる。ＣＲＡのパーセンテージは、以下の式：
％ＣＲＡ＝１００×（Ａ_０－Ａ_ｆ）／Ａ_０
（式中、Ａ_０は、冷間加工前の初期又は本来の断面積であり、Ａ_ｆは、冷間加工後の最終断面積である）に従って決定することができる。断面積における変化は、通常、もっぱら合金の厚さにおける変化に起因し、したがってＣＲＡも同様に、初期及び最終厚さを用いて算出することができることに留意されたい。更には、冷間加工操作により実施されるＣＲＡを決定するために使用される初期又は本来の断面積は、本冷間加工の直前に測定される断面積又は厚さである。同様に、冷間加工操作により実施さえるＣＲＡを決定するために使用される最終断面積又は厚さは、本冷間加工操作の完了時に測定される断面積又は厚さである。言い換えると、ＣＲＡは、各冷間工程操作に特有であり、別段に指定されない限り、複数の冷間加工操作の合わせた測定を指さない。

[0037]上で述べたように、ベース合金を、かなりの割合のＣＲＡに達するように冷間加工して、従来の銅－ベリリウム合金では実現できない優れた強度特性を実現することができる。

[0038]例えば、少なくとも４０％のＣＲＡパーセンテージまでベース合金を冷間加工することによって、従来の方法を用いて製造される銅－ベリリウム合金製品より優れた強度特性を得ることができる。最終合金製品に所望される強度特性に応じて、冷間加工により実現されるＣＲＡパーセンテージは、４０％超、例えば４５％超、５０％超、５５％超、６０％、６５％超、７０％超、７５％超、８０％超、又は８５％超でありうる。範囲に関しては、冷間加工により実現されるＣＲＡパーセンテージは、４０％～８５％、例えば４０％～８０％、４０％～７５％、４０％～７０％、４０％～６５％、４０％～６０％、４０％～５０％、５０％～８５％、５０％～８０％、５０％～７５％、５０％～７０％、５０％～６５％、５０％～６０％、６０％～８５％、６０％～８０％、６０％～７５％、６０％～７０％、６０％～６５％、６５％～８５％、６５％～８０％、６５％～７５％、６５％～７０％、７０％～８５％、７０％～８０％、７０％～７５％、７５％～８５％、又は７５％～８０％を範囲とすることができる。上限に関しては、冷間加工により実現されるＣＲＡのパーセンテージは、８５％未満、例えば８０％未満、７５％未満、７０％未満、又は６５％未満でありうる。下で考察するように、実施されるＣＲＡのパーセンテージに応じて、最終銅－ベリリウム合金製品の特性は異なりうる。

[0039]更に、ベース合金を冷間加工して本明細書に記載のＣＲＡのパーセンテージを選択することにより、異なる最終厚さを有しうる合金製品に対して優れた強度特性を達成することができる。言い換えると、ベース合金を冷間加工して本明細書に記載のＣＲＡのパーセンテージを選択することにより、最終合金製品の所望の厚さは様々であっても、優れた強度特性を一貫して得ることができる。したがって、一部の実施形態では、冷間加工操作は、最終合金製品の厚さが様々でありうるが、所定のＣＲＡパーセンテージを達成するために実施される点で、ＣＲＡ主導の操作として考えることができる。本明細書の目的のためには、所定のＣＲＡパーセンテージを達成するためのこの冷間加工操作は、ＣＲＡ主導の操作とも呼ぶことができる。更に、場合によっては追加の熱処理が後続して行われうるが、この冷間加工操作は、銅－ベリリウム合金製品を製造するために実行される最終冷間加工操作である。したがって、この冷間加工操作は、最終冷間加工操作とも呼ぶことができる。冷間加工工程は、所望のＣＲＡが達成される限り、幅広く変動しうる。圧延又は引抜き操作を用いてもよい。場合によっては、例えば、細片を形成するために、冷間圧延を利用してもよい。

[0040]一部の実施形態では、方法は、多くの冷間加工工程を要する従来の方法とは反対に、より少ない冷間加工工程を用いる。追加の冷間加工工程は、不利益に、方法全体に複雑さ及び資源を加える。例えば、方法は、４つ未満、例えば３つ未満、又は２つ未満の冷間加工工程を用いてもよい。場合によっては、方法は単一の冷間加工工程を要する。

[0041]冷間加工が完了したら、冷間加工した合金を熱処理して、冷間加工した合金の強度特性の少なくとも幾つかを更に改善することができる。金属又は合金の熱処理は、金属又は合金を加熱及び冷却して、製品の形状を変えずに、それらの物理的及び機械的性質を変化させるための制御された方法と呼ばれる。熱処理は、材料の強度の増強と関連するが、特定の製造性の目的を変更するため、例えば機械加工を改善するため、成形性を改善するため、又は冷間加工操作後に延性を回復するために用いることもできる。場合によっては、熱処理は、複数の熱処理操作を含みうる。一部の実施形態では、熱処理は、単一の熱処理操作を含む。場合によっては、熱処理は、ストランド式時効処理を含む。

[0042]熱処理は、例えば、時効又は析出硬化により冷感加工合金の強度特性の少なくとも一部を更に改善するために実行することに留意すべきである。したがって、熱処理は、比較的低い温度で、比較的短期間（下で考察）実施してよく、粒状構造は、実質的に熱処理によっては変化しない。すなわち、粒状構造は、ＣＲＡ主導の冷間加工の完了時に得られる粒状構造と同様に、伸長、平坦、又は圧縮されたままでありうる。これは、冷間加工の直後に従来の方法で行われる典型的な熱処理である焼鈍による熱処理とは対照をなす。こうした焼鈍は、典型的には５３８℃（１０００°Ｆ）超で長期間、例えば数時間行われ、冷間加工によって生じた全ての不均一性を取り除き、それによって合金製品の強度を犠牲にして成形性が増加された均一な等軸の粒状構造を得るように実施される。

[0043]冷間加工合金の強度特性の少なくとも幾つかを更に改善するために、熱処理は、冷間加工合金を炉内又は他の同様のアセンブリ内に置き、ベース合金を３１６℃～３７１℃（６００°Ｆ～７００°Ｆ）の範囲の昇温に１分～５分の期間曝露することにより行われる時効操作を含んでもよい。一部の実施形態では、時効操作は、例えば、細片形態のベース合金をコンベヤー炉装置、例えば、ストランド式時効炉で実施し、合金板を適当な速度でコンベヤー炉に通して運転することによって実施することができる。

[0044]一部の実施形態では、時効温度、例えば、時効操作中に冷間加工合金が曝露されうる昇温は、２６０℃～４２７℃（５００°Ｆ～８００°Ｆ）、例えば３１６℃～３７１℃（６００°Ｆ～７００°Ｆ）、３１６℃～３６０℃（６００°Ｆ～６８０°Ｆ）、３１６℃～３４９℃（６００°Ｆ～６６０°Ｆ）、３１６℃～３３８℃（６００°Ｆ～６４０°Ｆ）、３１６℃～３２７℃（６００°Ｆ～６２０°Ｆ）、３２７℃～３７１℃（６２０°Ｆ～７００°Ｆ）、３２７℃～３６０℃（６２０°Ｆ～６８０°Ｆ）、３２７℃～３４９℃（６２０°Ｆ～６６０°Ｆ）、３２７℃～３３８℃（６２０°Ｆ～６４０°Ｆ）、３３８℃～３７１℃（６４０°Ｆ～７００°Ｆ）、３３８℃～３６０℃（６４０°Ｆ～６８０°Ｆ）、３３８℃～３４９℃（６４０°Ｆ～６６０°Ｆ）、３４９℃～３７１℃（６６０°Ｆ～７００°Ｆ）、３４９℃～３６０℃（６６０°Ｆ～６８０°Ｆ）、又は３６０℃～３７１℃（６８０°Ｆ～７００°Ｆ）の範囲であってもよい。別段に指定されない限り、本明細書に記載の様々な熱処理に関して考察される温度は、ベース合金が曝露されうる又は炉が設定されうる雰囲気の温度を指し、ベース合金それ自体が、これらの温度に必ずしも達しなくてもよい。

[0045]上限に関しては、時効温度は、４２７℃（８００°Ｆ）未満、例えば３７１℃（７００°Ｆ）未満、３６０℃（６８０°Ｆ）未満、３４９℃（６６０°Ｆ）未満、３３８℃（６４０°Ｆ）未満、又は３２７℃（６２０°Ｆ）未満であってもよい。本発明者らは、冷間加工合金が３１６℃（６００°Ｆ）未満で時効される場合、冷間加工合金における応力が幾分か緩和されうるが、所望の強度を得ることができないことを発見した。したがって、下限に関しては、時効温度は、少なくとも２６０℃（５００°Ｆ）、例えば少なくとも２８８℃（５５０°Ｆ）、少なくとも３１６℃（６００°Ｆ）、少なくとも３２７℃（６２０°Ｆ）、少なくとも３３８℃（６４０°Ｆ）、少なくとも３４９℃（６６０°Ｆ）、又は少なくとも３６０℃（６８０°Ｆ）であってもよい。

[0046]一部の実施形態では、時効時間、例えば、冷間加工合金が上記の昇温のいずれかに曝露されうる期間は、１分～１０分、例えば、１分～５分、１分～４分、１分～３．５分、１分～３分、１分～２．５分、１分～２分、２分～５分、２分～４分、２分～３．５分、２分～３分、２分～２．５分、２．５分～５分、２．５分～４分、２．５分～３．５分、２．５分～３分、３分～５分、３分～４分、３～３．５分、３．５分～５分、又は３．５分～４分の範囲であってもよい。上限に関しては、時効時間は、１０分未満、例えば、８分未満、５分未満、４分未満、３．５分未満、３分未満、２．５分未満、又は２分未満であってもよい。下限に関しては、時効時間は、少なくとも１分、例えば、少なくとも２分、少なくとも２．５分、少なくとも３分、少なくとも３．５分、又は少なくとも４分であってもよい。

[0047]一部の実施形態では、方法は、有利には、多くの熱処理工程を必要とする従来の方法とは反対に、より少ない熱処理工程を用いる。追加の熱処理工程は、不利益に、方法全体に複雑さ及び資源を加える。例えば、方法は、５つ未満、例えば４つ未満、３つ未満、又は２つ未満の熱処理工程を用いてもよい。場合によっては、方法は単一の熱処理工程を要する。

[0048]意外なことに、本明細書に記載の特定の条件下で冷間加工及び熱処理操作を実施することによって、結果として得られる銅－ベリリウム合金製品は、以下で詳細に考察するように、冷間加工の方向に沿って改善された強度特性を実証するだけでなく、冷間加工の方向以外の方向における改善された及び／又は更に良好な強度特性も実証する。

[0049]上述したように、ベース合金の冷間加工は、最終合金製品の厚さが様々でありうるが、所定のＣＲＡパーセンテージを達成するために行われる点で、ＣＲＡ主導の操作と考えられうる。所望の最終合金製品の厚さを、この最終ＣＲＡ主導の冷間加工操作のＣＲＡパーセンテージを維持しながら達成するために、ベース合金の調製は、所望のベース合金の厚さを得るために予備冷間加工操作を含んでもよい。したがって、予備冷間加工は、所定の厚さ、例えば、所望のベース合金の厚さを達成するために実施される点で、主に厚さ主導の操作と考えることができる。入手する合金の厚さが既に所望のベース合金の厚さである場合、予備冷間加工を省いてもよい。場合によっては、ベース合金厚さは、以下の式：

（式中、ＴＢＡは、ベース合金の厚さであり、ＴＦＡは、処理した合金お最終厚さであり、％ＣＲＡは、最終ＣＲＡ主導冷間加工によって達成されるＣＲＡの所定のパーセンテージである）に従って算出することができる。

[0050]用途に応じて、処理した銅－ベリリウム合金製品の所望の最終厚さは、０．０１ｍｍ～０．１０ｍｍ、例えば、０．０１ｍｍ～０．０８ｍｍ、０．０１ｍｍ～０．０６ｍｍ、０．０１ｍｍ～０．０４ｍｍ、０．０１ｍｍ～０．０２ｍｍ、０．０２ｍｍ～０．１０ｍｍ、０．０２ｍｍ～０．０８ｍｍ、０．０２ｍｍ～０．０６ｍｍ、０．０２ｍｍ～０．０４ｍｍ、０．０４ｍｍ～０．１０ｍｍ、０．０４ｍｍ～０．０８ｍｍ、０．０４ｍｍ～０．０６ｍｍ、０．０６ｍｍ～０．１０ｍｍ、０．０６ｍｍ～０．０８ｍｍ、又は０．０８ｍｍ～０．１０ｍｍの範囲であってもよい。上限に関しては、加工した銅－ベリリウム合金製品の所望の最終厚さは、０．１０ｍｍ未満、０．０８ｍｍ未満、０．０６ｍｍ未満、０．０４ｍｍ未満、又は０．０２ｍｍ未満であってもよい。下限に関しては、加工した銅－ベリリウム合金製品の所望の最終厚さは、０．０１ｍｍ超、０．０２ｍｍ超、０．０４ｍｍ超、０．０６ｍｍ超、又は０．０８ｍｍ超であってもよい。

ベース合金の調製
[0051]加工済み銅－ベリリウム合金製品の所望の最終厚さ及び最終のＣＲＡ主導冷間加工操作により達成されるＣＲＡの所定のパーセンテージに応じて、調製されるベース合金の厚さは、０．０５ｍｍ～０．２５ｍｍ、例えば、０．０５ｍｍ～０．２０ｍｍ、０．０５ｍｍ～０．１５ｍｍ、０．０５ｍｍ～０．１０ｍｍ、０．１０ｍｍ～０．２５ｍｍ、０．１０ｍｍ～０．２０ｍｍ、０．１０ｍｍ～０．１５ｍｍ、０．１５ｍｍ～０．２５ｍｍ、例えば、０．１５ｍｍ～０．２０ｍｍ、又は０．２０ｍｍ～０．２５ｍｍの範囲であってもよい。上限に関しては、ベース合金の厚さは、０．２５ｍｍ未満、例えば、０．２０ｍｍ未満、０．１５ｍｍ未満、又は０．１０ｍｍ未満であってもよい。下限に関しては、ベース合金の厚さは、０．０５ｍｍ超、例えば、０．１０ｍｍ超、０．１５ｍｍ超、又は０．２０ｍｍ超であってもよい。

[0052]場合によっては、予備冷間加工は厚さ主導であるため、予備冷間加工は、銅－ベリリウム合金シート又は合金板でありうる入手する合金の厚さに応じてＣＲＡの様々なパーセンテージに実施されうる。場合によっては、入手する合金は、銅－ベリリウム合金シートであってもよく、０．１ｍｍ～２．０ｍｍ、例えば０．１ｍｍ～１．５ｍｍ、０．１ｍｍ～１．０ｍｍ、０．１ｍｍ～０．５ｍｍ、０．５ｍｍ～２．０ｍｍ、０．５ｍｍ～１．５ｍｍ、０．５ｍｍ～１．０ｍｍ、１．０ｍｍ～２．０ｍｍ、１．０ｍｍ～１．５ｍｍ、又は１．５ｍｍ～２．０ｍｍの範囲の厚さを有してもよい。上限に関しては、入手する合金は、２．０ｍｍ未満、１．５ｍｍ未満、１．０ｍｍ未満、又は０．５ｍｍ未満の厚さを有してもよい。下限に関しては、入手する合金は、少なくとも０．１ｍｍ、少なくとも０．５ｍｍ、少なくとも１．０ｍｍ、少なくとも１．５ｍｍ、又は少なくとも２．０ｍｍの厚さを有してもよい。

[0053]入手する合金の厚さに応じて、予備冷間加工により実施されるＣＲＡのパーセンテージは、５％～９５％、例えば、５％～７５％、５％～５５％、５％～３５％、５％～１５％、１５％～９５％、１５％～７５％、１５％～５５％、１５％～３５％、３５％～９５％、３５％～７５％、３５％～５５％、５５％～９５％、５５％～７５％、又は７５％～９５％の範囲であってもよい。上限に関しては、予備冷間加工により実施されるＣＲＡのパーセンテージは、９５％未満、例えば、７５％未満、５５％未満、３５％未満、又は１５％未満であってもよい。下限に関しては、予備冷間加工により実施されるＣＲＡのパーセンテージは、少なくとも５％、例えば少なくとも１５％、少なくとも３５％、少なくとも５５％、又は少なくとも７５％であってもよい。

[0054]場合によっては、ベース合金の調製は、予備冷間加工の後に１つ又は複数の予備熱処理操作を更に含んでもよい。例えば、１つ又は複数の予備熱処理操作は、溶体化焼鈍に後続する失活又は急冷を含んでもよい。溶体化焼鈍は、ベース合金を炉内又は他の同様のアセンブリ内に置いて、ベース合金を７３２℃～７８８℃（１３５０°Ｆ～１４５０°Ｆ）の範囲の昇温に０．５分から５分の間、曝露することによって実施することができる。一部の実施形態では、溶体化焼鈍は、例えば、細片の形態のベース合金をコンベヤー炉装置に置き、合金板を適当な速度でコンベヤー炉に通して運転することによって実施されうる。失活又は急冷は、空気急冷によって達成することができ、空気又は不活性ガス等のガス流を焼鈍ベース合金に向かって誘導させることによって実施されうる。

[0055]一部の実施形態では、焼鈍温度、すなわち、溶体化焼鈍操作中に予備冷間加工した合金が曝露されうる昇温は、７３２℃～７８８℃（１３５０°Ｆ～１４５０°Ｆ）、例えば７３２℃～７７４℃（１３５０°Ｆ～１４２５°Ｆ）、７３２℃～７６０℃（１３５０°Ｆ～１４００°Ｆ）、７３２℃～７４６℃（１３５０°Ｆ～１３７５°Ｆ）、７４６℃～７８８℃（１３７５°Ｆ～１４５０°Ｆ）、７４６℃～７７４℃（１３７５°Ｆ～１４２５°Ｆ）、７４６℃～７６０℃（１３７５°Ｆ～１４００°Ｆ）、７６０℃～７８８℃（１４００°Ｆ～１４５０°Ｆ）、７６０℃～７７４℃（１４００°Ｆ～１４２５°Ｆ）、又は７７４℃～７８８℃（１４２５°Ｆ～１４５０°Ｆ）の範囲であってもよい。上限に関しては、焼鈍温度は、後続する冷間加工を妨害しうる粒のずっと大きいサイズへの成長を制限するために７８８℃（１４５０°Ｆ）未満であってもよい。例えば、焼鈍温度は、７７４℃（１４２５°Ｆ）未満、７６０℃（１４００°Ｆ）未満、又は７４６℃（１３７５°Ｆ）未満であってもよい。下限に関しては、焼鈍温度は、予備冷間加工した合金を溶体化して、ベリリウムが銅マトリクス全体に拡散するのを可能にするように、少なくとも７３２℃（１３５０°Ｆ）であってもよい。例えば、焼鈍温度は、少なくとも７４６℃（１３７５°Ｆ）、少なくとも７６０℃（１４００°Ｆ）、又は少なくとも７７４℃（１４２５°Ｆ）であってもよい。

[0056]一部の実施形態では、焼鈍時間、すなわち、予備冷間加工した合金が本明細書に記載の昇温のいずれかに曝露されうる時間は、０．５分～５分、例えば、０．５分～４分、０．５分～３分、０．５分～２分、０．５分～１．５分、０．５分～１分、１分～５分、１分～４分、１分～３分、１分～２分、１分～１．５分、２分～５分、２分～４分、２分～３分、３分～５分、３分～４分、又は４分～５分の範囲であってもよい。上限に関しては、焼鈍期間は、５分未満、例えば、４分未満、３分未満、２分未満、１．５分未満、又は１分未満であってもよい。下限に関しては、焼鈍期間は、少なくとも０．５分、例えば、少なくとも１分、少なくとも１．５分、少なくとも２分、少なくとも３分、又は少なくとも４分であってもよい。

[0057]一部の実施形態では、１つ又は複数の予備熱処理操作は、焼鈍及び失活した合金の強度の少なくとも幾つかを回復するために時効操作を更に含んでもよい。一部の実施形態では、焼鈍及び失活した合金の時効は、焼鈍及び失活した合金を炉内又は他の同様のアセンブリ内に入れ、焼鈍及び失活した合金を２４６℃～３１６℃（４７５°Ｆ～６００°Ｆ）の範囲の昇温に１時間～５時間の期間、曝露することによって実施することができる。時効操作の間、銅マトリクス中にベリリウム含有化合物が侵入型成分又は沈降物として形成され、合金が強化される。

[0058]一部の実施形態では、時効温度、すなわち、時効操作中に焼鈍及び失活した合金が曝露されうる昇温は、２４６℃～３１６℃（４７５°Ｆ～６００°Ｆ）、例えば、２４６℃～３０２℃（４７５°Ｆ～５７５°Ｆ）、２４６℃～２８８℃（４７５°Ｆ～５５０°Ｆ）、２４６℃～２７４℃（４７５°Ｆ～５２５°Ｆ）、２４６℃～２６０℃（４７５°Ｆ～５００°Ｆ）、２６０℃～３１６℃（５００°Ｆ～６００°Ｆ）、２６０℃～３０２℃（５００°Ｆ～５７５°Ｆ）、２６０℃～２８８℃（５００°Ｆ～５５０°Ｆ）、２６０℃～２７４℃（５００°Ｆ～５２５°Ｆ）、２７４℃～３１６℃（５２５°Ｆ～６００°Ｆ）、２７４℃～３０２℃（５２５°Ｆ～５７５°Ｆ）、２７４℃～２８８℃（５２５°Ｆ～５５０°Ｆ）、２８８℃～３１６℃（５５０°Ｆ～６００°Ｆ）、２８８℃～３０２℃（５５０°Ｆ～５７５°Ｆ）、又は３０２℃～３１６℃（５７５°Ｆ～６００°Ｆ）の範囲であってもよい。上限に関しては、時効温度は、３１６℃（６００°Ｆ）未満、例えば、３０２℃（５７５°Ｆ）未満、２８８℃（５５０°Ｆ）未満、２７４℃（５２５°Ｆ）未満、又は２６０℃（５００°Ｆ）未満であってもよい。下限に関しては、時効温度は、少なくとも２４６℃（４７５°Ｆ）、例えば、少なくとも２６０℃（５００°Ｆ）、少なくとも２７４℃（５２５°Ｆ）、少なくとも２８８℃（５５０°Ｆ）、又は少なくとも３０２℃（５７５°Ｆ）であってもよい。

[0059]一部の実施形態では、時効時間、すなわち、焼鈍及び失活した合金が上記の昇温のいずれかに曝露されうる期間は、１時間～５時間、例えば、１時間～４時間、１時間～３．５時間、１時間～３時間、１時間～２．５時間、１時間～２時間、２時間～５時間、２時間～４時間、２時間～３．５時間、２時間～３時間、２時間～２．５時間、２．５時間～５時間、２．５時間～４時間、２．５時間～３．５時間、２．５時間～３時間、３時間～５時間、３時間～４時間、３時間～３．５時間、３．５時間～５時間、３．５時間～４時間、又は４時間～５時間の範囲であってもよい。上限に関しては、時効時間は、５時間未満、例えば、４時間未満、３．５時間未満、３時間未満、２．５時間未満、又は２時間未満であってもよい。下限に関しては、時効時間は、少なくとも１時間、例えば、少なくとも２時間、少なくとも２．５時間、少なくとも３時間、少なくとも３．５時間、少なくとも４時間、又は少なくとも５時間であってもよい。

[0060]一部の実施形態では、時効操作後、最終ＣＲＡ主導冷間加工の前に、酸洗いを実施して表面の不純物又は汚染物質を除去してもよく、場合によってはエッジトリミングも実施してよい。

性能特性
[0061]記載する合金製品は、改善された強度特性、例えば、疲労強度、引張強度、及び降伏強度を実証する。疲労強度は、ＡＳＴＭＥ７９６－９４（２００４）に従って試験し、引張強度及び降伏強度は、ＡＳＴＭＥ８（２０１６）に従って試験する。具体的に記載しないが、本明細書に記載の方法は、当業者には理解されると考えられるように、銅－ベリリウム合金製品の他の強度特性及び／又は他の機械的性質を改善することができる。

疲労強度
[0062]銅－ベリリウム合金製品は、様々な量の試験サイクルで、冷間加工の方向に沿って測定した場合、改善された疲労強度を実証することができる。

[0063]具体的には、本明細書に記載の操作によって加工された銅－ベリリウム合金製品は、１０^６試験サイクル後に、３８５ＭＰａ～１０００ＭＰａ、例えば、３８５ＭＰａ～７５０ＭＰａ、４００ＭＰａ～７５０ＭＰａ、４００ＭＰａ～６５０ＭＰａ、４５０ＭＰａ～６５０ＭＰａ、４５０ＭＰａ～６００ＭＰａ、４５０ＭＰａ～５５０ＭＰａ、４５０ＭＰａ～５００ＭＰａ、５００ＭＰａ～６５０ＭＰａ、５００ＭＰａ～６００ＭＰａ、５００ＭＰａ～５５０ＭＰａ、５５０ＭＰａ～６５０ＭＰａ、５５０ＭＰａ～６００ＭＰａ、又は６００ＭＰａ～６５０ＭＰａの疲労強度を実証することができる。下限に関しては、加工された銅－ベリリウム合金製品は、１０^６試験サイクル後に、少なくとも３８５ＭＰａ、例えば、少なくとも４００ＭＰａ、少なくとも４５０ＭＰａ、少なくとも５００ＭＰａ、少なくとも５５０ＭＰａ、少なくとも６００ＭＰａ、又は少なくとも６５０ＭＰａの疲労強度を実証することができる。

[0064]具体的には、本明細書に記載の操作によって加工された銅－ベリリウム合金製品は、１０^５試験サイクル後に、５００ＭＰａ～１０００ＭＰａ、例えば、５００ＭＰａ～７５０ＭＰａ、５５０ＭＰａ～７５０ＭＰａ、５５０ＭＰａ～７００ＭＰａ、５００ＭＰａ～７５０ＭＰａ、５７５ＭＰａ～７２５ＭＰａ、６００ＭＰａ～７００ＭＰａ、又は６２５ＭＰａ～６７５ＭＰａの疲労強度を実証することができる。下限に関しては、加工された銅－ベリリウム合金製品は、１０^５試験サイクル後に、少なくとも５００ＭＰａ、例えば、少なくとも５５０ＭＰａ、少なくとも５７５ＭＰａ、少なくとも６００ＭＰａ、又は少なくとも６２５ＭＰａの疲労強度を実証することができる。

[0065]具体的には、本明細書に記載の操作によって加工された銅－ベリリウム合金製品は、１０^４試験サイクル後に、７００ＭＰａ～１１００ＭＰａ、例えば、９００ＭＰａ～１１００ＭＰａ、９２５ＭＰａ～１０７５ＭＰａ、９５０ＭＰａ～１０５０ＭＰａ、又は９７５ＭＰａ～１０２５ＭＰａの疲労強度を実証することができる。下限に関しては、加工された銅－ベリリウム合金製品は、１０^４試験サイクル後に、少なくとも７００ＭＰａ、例えば、少なくとも７５０ＭＰａ、少なくとも８００ＭＰａ、少なくとも８５０ＭＰａ、少なくとも９００ＭＰａ、少なくとも９２５ＭＰａ、少なくとも９５０ＭＰａ、少なくとも９７５ＭＰａ、又は少なくとも９９０ＭＰａの疲労強度を実証することができる。

[0066]加工された合金製品の疲労強度は、加工条件によって変動しうるが、それにもかかわらず、従来の合金製品を上回る著しい改善を実証する。例えば、疲労強度は、最終ＣＲＡ主導冷間加工によって得られる種々のＣＲＡパーセンテージに応じて変動しうる。具体的には、冷間加工によって達成されるＣＲＡパーセンテージが漸進的に増加するに従い、疲労強度も改善しうる。例えば、銅－ベリリウム合金を冷間加工して４０％～６０％のＣＲＡを達成するとき、後続する熱処理の完了時に、結果として得られる合金製品は、１０^６試験サイクル後、３８５ＭＰａ～６５０ＭＰａの範囲の疲労強度を実証しうる。銅－ベリリウム合金を冷間加工して６０％～７０％のＣＲＡを達成するとき、後続する熱処理の完了時に、結果として得られる合金製品は、１０^６試験サイクル後、４５０ＭＰａ～６５０ＭＰａの範囲の疲労強度を実証しうる。銅－ベリリウム合金を冷間加工して７０％～８０％のＣＲＡを達成するとき、後続する熱処理の完了時に、結果として得られる合金製品は、１０^６試験サイクル後、５００ＭＰａ～６５０ＭＰａの範囲の疲労強度を実証しうる。本明細書に列挙する他の範囲を使用して、より狭い範囲又はより高い下限を特徴付けることができる。

[0067]理論に束縛されるものではないが、改善された疲労強度は、冷間加工した合金の微細構造における変化に起因しうると考えられる。また、開示する合金製品には、そのような変化があり、それは従来の合金製品には存在しない。

[0068]ＣＲＡパーセンテージが漸進的に増加するに従い、合金製品の微細構造は、疲労亀裂発生部位を最小限に抑えるように有利に変化され得、したがって銅－ベリリウム合金製品の疲労性能が改善される。疲労亀裂発生部位は、一般的に、疲労亀裂が開始しうる部位を指す。理論に束縛されるものではないが、開示する合成製品において、粒状構造が伸長のものであると仮定する。また、伸長粒は、著しく少ない粒界面をもたらし、潜在的な（疲労）亀裂発生部位の数を有益に減らす。更に、主要剪断応力の面に沿って配向される粒界（表面に対して４５°）は、疲労亀裂発生に容易な滑り面をもたらす。そのような配向は、等軸粒（開示する合金製品中のもの等）において優勢であるが、伸長粒（開示する合金製品中のもの等）中には目視的には存在しない。これらの微細構造（単体又は互いと組み合わせたもの）の違いは、前述の疲労強度における改善（及び他の強度特性における改善）に有利に貢献することが発見された。

[0069]開示する合金製品は、例えば、前述の加工工程及び微細構造へのその効果により、改善された（疲労）亀裂伝播に対する耐性を有することが想定される。場合によっては、冷間加工工程は、疲労亀裂発生部位の数を減らすと考えられる。すなわち、実現されたＣＲＡパーセンテージに応じて、冷間加工した合金における疲労開始部位は、最終冷間加工の完了時に、最終冷間加工の直前の疲労開始部位より１％～３５％、例えば、２％～３０％、３％～２５％、５％～２５％、５％～２０％、５％～１５％、又は５％～１０％少ないことがある。

[0070]図２Ａ～２Ｄは、本明細書に記載の方法を用いて製造された様々な銅－ベリリウム合金製品の、冷間加工の方向に沿った微細構造を示す。合金製品を種々のＣＲＡパーセンテージに冷間加工する。具体的には、図２Ａに示す合金製品は、４０％のＣＲＡに冷間加工され、図２Ｂに示す合金製品は、５８％のＣＲＡに冷間加工され、図２Ｃに示す合金製品は、７０％のＣＲＡに冷間加工され、図２Ｄに示す合金製品は、７５％のＣＲＡに冷間加工された。

[0071]合金を４０％以下のＣＲＡに冷間加工したとき、粒状構造は、（不利益に）全体が均一且つ等軸になり得、図２Ａに示すような、約±４５°の又は約±４５°に近い（又は合金の圧延された上下面に対して単純に４５°の）共通又は均一の配向角を全体的に有しうる。ＣＲＡパーセンテージが漸進的に増加するに従い、粒状構造は、非等軸になり、且つより均一性が低下する又は不均一性が増す。結果として、伸長粒状構造及び／又は非等軸粒の前述の利益が有利に達成される。例えば、粒が伸長、平坦、及び／又は圧縮になり、粒状構造の配向角は漸進的に小さくなる。場合によっては、ＣＲＡパーセンテージが漸進的に増加するに従い、粒状構造の配向角は、合金お圧延面に対して４０°未満、３５°未満、３０°未満、２５°未満、２０°未満、１５°未満、１０°未満、又は０°近くまで小さくなりうる。追加的には、ＣＲＡパーセンテージが漸進的に増加するに従い、粒状構造の共通性又は粒状構造中の均一性（粒状構造の配向等）は目立ちにくくなる。例えば、図２Ａに示す粒状構造の配向（４０％のＣＲＡに加工したもの）と図２Ｂに示す粒状構造の配向（５８％のＣＲＡに加工したもの）とを比較することにより、狭まった粒状構造の配向角に加えて、図２Ｂに示す粒状構造の配向も、均一性が低下する又は不均一になる。ＣＲＡパーセンテージが増加し続けるに従い、図２Ｃ及び２Ｄに示すように、共通又は均一な粒状構造の配向（４５°の粒状構造の配向等）はもはや観察されない。これらの微細構造の改善は、性能特性における前述の改善に少なくとも部分的に貢献することが発見された。

[0072]重要なことには、粒の配向は、強度特性における前述の改善に大きく貢献しうることが発見された。したがって、開示する合金製品の予測されない粒の配向が特に有益であることが発見された。

[0073]上述したように、粒状構造の共通又は均一な配向角（図２Ａに示す４５°の配向など）は、疲労破損のリスク又は機会を不利益に高める傾向にあり、その理由は、疲労亀裂発生に容易な滑り面をもたらすからである。本発明者らは、ＣＲＡパーセンテージを増加して、粒状構造の配向を４５°からより狭い角度に少なくとも狭めることによって、疲労破損のリスク又は機会を減らすことができることを発見した。ＣＲＡパーセンテージを更に減少させて、粒状構造の配向における共通性又は均一性を低下することにより、簡易滑り面及び疲労破損のリスク又は機会を更に減少又は排除することができ、従来の銅－ベリリウム合金製品に勝る優れた疲労強度を得ることができる。

[0074]上述したように、ＣＲＡパーセンテージが漸進的に増加するに従い、粒は、冷間加工の方向に沿って更に伸長になり、粒の厚さは、合金の厚さが冷間加工により薄くなるに従って薄くなる。

[0075]一部の実施形態では、冷間加工した合金の粒は、一般的に高いアスペクト比を有する。粒のアスペクト比は、粒の長さと粒の厚さとの比として定義されうる。長さは、冷間加工の方向に沿って測定することができ、幅は、冷間加工した合金の厚さ寸法に沿って測定することができる。したがって、冷間加工した合金の粒の長さは一般的に、粒の厚さより大きい。冷間加工した合金、並びに後続して熱処理した合金、例えば銅－ベリリウム合金製品は、一般的に、１：１超、例えば、２：１超、３：１超、４：１超、５：１超、６：１超、７：１超、８：１超、又は９：１超のアスペクト比を有しうる。範囲に関しては、本明細書で開示される合金製品の伸長粒の長さ対厚さのアスペクト比は、１：１～１１：１、例えば、２：１～１０：１、２：１～９：１、４：１～９：１、５：１～８：１、６：１～９：１、６：１～８：１、又は７：１～８：１の範囲であってもよい。

[0076]例えば、合金を４０％超、例えば、４０％～６０％のＣＲＡに冷間加工するとき、粒のアスペクト比は４：１～６：１の範囲であってもよく、４超：１又は５超：１であってもよい。合金を６０％超、例えば、６０％～７０％のＣＲＡに冷間加工するとき、粒のアスペクト比は６：１～７：１の範囲であってもよく、６超：１であってもよい。合金を７０％超、例えば、７０％～８０％のＣＲＡに冷間加工するとき、粒のアスペクト比は７：１～９：１、例えば、７：１～８：１又は８：１～９：１の範囲であってもよく、７超：１又は８超：１であってもよい。

[0077]ＣＲＡパーセンテージが漸進的に増加し、粒がより伸長、平坦且つ／又は圧縮になるに従い、疲労強度は全体的に増加する。しかしながら、所望の量のＣＲＡにより上限がありうる。理論に束縛されるものではないが、過度のＣＲＡは、結果として脆性がありうる銅－ベリリウム合金製品をもたらし得、望ましくない合金製品が生成されうることが想定される。

[0078]更に、ＣＲＡ主導の冷間加工を実施して高レベルの、例えば７０％超又は７０％～８０％のＣＲＡ低下を達成するとき、疲労強度における大きな改善を一貫して得ることができる。例えば、冷間加工を実施して少なくとも７０％のＣＲＡを達成するとき、１０^６試験サイクル後に、５００ＭＰａ～６５０ＭＰａ、例えば、５００ＭＰａ～６００ＭＰａ、５００ＭＰａ～５５０ＭＰａ、５５０ＭＰａ～６５０ＭＰａ、５５０ＭＰａ～６００ＭＰａ、又は６００ＭＰａ～６５０ＭＰの範囲の疲労強度を実証する銅－ベリリウム合金製品を一貫して製造することができる。下限に関しては、冷間加工を実施して少なくとも７０％又は７０％～８０％のＣＲＡを達成するとき、本明細書に記載の銅－ベリリウム合金製品の疲労強度は、少なくとも５００ＭＰａ、少なくとも５５０ＭＰａ、少なくとも６００ＭＰａ、又は少なくとも６５０ＭＰａであってもよい。

[0079]本明細書で考察される疲労強度の値は、冷間加工に後続する更なる熱処理の後の合金製品が持つ疲労強度の値を指すことに留意されたい。疲労強度は、冷間加工に後続する熱処理によって若干低下されうる。それにもかかわらず、冷間加工に後続する熱処理は、依然として要望があり、その理由は、熱処理が、以下に考察する引張強度及び降伏強度を更に増加し、冷延合金の脆性を低減するからである。したがって、本明細書に記載の冷間加工及び熱処理操作は、合金製品の全体的な最適強度特性を達成するように、疲労強度、引張強度、及び／又は降伏強度における改善のバランスを取る。

[0080]更に、本明細書で考察される疲労強度の値が、冷間加工の方向に沿って測定されることも留意されたい。本明細書に記載の銅－ベリリウム合金製品はまた、意外なことに、他の方向、例えば、冷間加工に対して横方向で、又は冷間加工の方向と冷間加工に対して横方向との間の任意の方向で測定するとき、改善された疲労強度を有することが想定される。

引張強度及び降伏強度
[0081]疲労強度における改善に加えて本明細書に記載の方法は、銅－ベリリウム合金製品の（極限）引張強度及び降伏強度を更に改善する。

[0082]一般的に、調製工程、例えば、結果として４０％超のＣＲＡパーセンテージをもたらすＣＲＡ主導冷間加工の前の予備冷間加工及び／又は予備熱処理は、ベース合金を生成するものである。ＣＲＡ主導冷間加工及び後続する熱処理操作は、ベース合金を加工して、従来の銅－ベリリウム合金に勝る優れた強度特性を実証する最終銅－ベリリウム合金製品を生成する。引張強度及び降伏強度は、ベース合金の強度特性と、冷間加工及び熱処理工程を完了させて得られる更に処理された合金製品の強度特性とを比較することによって考察される。

[0083]引張強度に関しては、ベース合金は、１６５ｋｓｉ～１８５ｋｓｉ、例えば、１６５ｋｓｉ～１８０ｋｓｉ、１６５ｋｓｉ～１７５ｋｓｉ、１６５ｋｓｉ～１７０ｋｓｉ、１７０ｋｓｉ～１８５ｋｓｉ、１７０ｋｓｉ～１８０ｋｓｉ、１７０ｋｓｉ～１７５ｋｓｉ、１７５ｋｓｉ～１８５ｋｓｉ、１７５ｋｓｉ～１８０ｋｓｉ、又は１８０ｋｓｉ～１８５ｋｓｉの範囲の極限引張強度を実証することができる。下限に関しては、ベース合金は、少なくとも１６５ｋｓｉ、例えば、少なくとも１７０ｋｓｉ、少なくとも１７５ｋｓｉ、又は少なくとも１８０ｋｓｉの極限引張強度を実証することができる。上限に関しては、ベース合金は、１８５ｋｓｉ未満、例えば、１８０ｋｓｉ未満、１７５ｋｓｉ未満、又は１７０ｋｓｉ未満の極限引張強度を実証することができる。

[0084]降伏強度に関しては、ベース合金は、１３５ｋｓｉ～１６０ｋｓｉ、例えば、１３５ｋｓｉ～１５５ｋｓｉ、１３５ｋｓｉ～１５０ｋｓｉ、１３５ｋｓｉ～１４５ｋｓｉ、１３５ｋｓｉ～１４０ｋｓｉ、１４０ｋｓｉ～１６０ｋｓｉ、１４０ｋｓｉ～１５５ｋｓｉ、１４０ｋｓｉ～１５０ｋｓｉ、１４５ｋｓｉ～１６０ｋｓｉ、１４５ｋｓｉ～１５５ｋｓｉ、１４５ｋｓｉ～１５０ｋｓｉ、１５０ｋｓｉ～１６０ｋｓｉ、１５０ｋｓｉ～１５５ｋｓｉ、又は１５５ｋｓｉ～１６０ｋｓｉの範囲の０．２％オフセット降伏強度を実証することができる。下限に関しては、ベース合金は、少なくとも１３５ｋｓｉ、例えば、少なくとも１４０ｋｓｉ、少なくとも１４５ｋｓｉ、少なくとも１５０ｋｓｉ、又は少なくとも１５５ｋｓｉの０．２％オフセット降伏強度を実証することができる。上限に関しては、ベース合金は、１６０ｋｓｉ未満、例えば、１５５ｋｓｉ未満、１５０ｋｓｉ未満、１４５ｋｓｉ未満、又は１４０ｋｓｉ未満の０．２％オフセット降伏強度を実証することができる。

[0085]ＣＲＡ主導冷間加工の完了時に、冷間加工した合金は、２００ｋｓｉ～２１５ｋｓｉ、例えば、２００ｋｓｉ～２１０ｋｓｉ、２００ｋｓｉ～２０５ｋｓｉ、２０５ｋｓｉ～２１５ｋｓｉ、２０５ｋｓｉ～２１０ｋｓｉ、又は２１０ｋｓｉ～２１５ｋｓｉの範囲の極限引張強度を達成することができる。下限に関しては、ＣＲＡ主導冷間加工の完了時に、冷間加工した合金は、少なくとも２００ｋｓｉ、例えば、少なくとも２０５ｋｓｉ、又は少なくとも２１０ｋｓｉの極限引張強度を達成することができる。

[0086]ＣＲＡ主導冷間加工の完了時に、冷間加工した合金は、１８０ｋｓｉ～２００ｋｓｉ、例えば、１８０ｋｓｉ～１９５ｋｓｉ、１８０ｋｓｉ～１９０ｋｓｉ、１８０ｋｓｉ～１８５ｋｓｉ、１８５ｋｓｉ～２００ｋｓｉ、１８５ｋｓｉ～１９５ｋｓｉ、１８５ｋｓｉ～１９０ｋｓｉ、１９０ｋｓｉ～２００ｋｓｉ、１９０ｋｓｉ～１９５ｋｓｉ、又は１９５ｋｓｉ～２００ｋｓｉの範囲の０．２％オフセット降伏強度を達成することができる。下限に関しては、ＣＲＡ主導冷間加工の完了時に、冷間加工した合金は、少なくとも１８０ｋｓｉ、例えば、少なくとも１８５ｋｓｉ、少なくとも１９０ｋｓｉ、又は少なくとも１９５ｋｓｉの０．２％オフセット降伏強度を達成することができる。

[0087]ＣＲＡ主導冷間加工の直前の極限引張強度（すなわち、ベース合金の極限引張強度）とＣＲＡ主導冷間加工の完了時に達成された極限引張強度（すなわち、冷間加工した合金の極限引張強度）とを比較することによって、ＣＲＡ主導冷間加工による引張強度の増加を算出することができる。場合によっては、引張強度は、ＣＲＡ主導冷間加工により、少なくとも１０％、例えば、少なくとも１５％、少なくとも２０％、少なくとも２５％、又は少なくとも３０％増加しうる。範囲に関しては、引張強度は、ＣＲＡ主導冷間加工により、１０％～３０％、例えば、１０％～２５％、１０％～２０％、１０％～１５％、１５％～３０％、１５％～２５％、１５％～２０％、２０％～３０％、２０％～２５％、又は２５％～３０％増加しうる。

[0088]ＣＲＡ主導冷間加工の直前の０．２％オフセット降伏強度（すなわち、ベース合金の０．２％オフセット降伏強度）とＣＲＡ主導冷間加工の完了時に達成された０．２％オフセット降伏強度（すなわち、冷間加工した合金の０．２％オフセット降伏強度）とを比較することによって、ＣＲＡ主導冷間加工により増加した降伏強度を算出することができる。場合によっては、降伏強度は、ＣＲＡ主導冷間加工によって少なくとも２０％、例えば、少なくとも２５％、少なくとも３０％、少なくとも３５％、又は少なくとも４０％増加しうる。範囲に関しては、降伏強度は、ＣＲＡ主導冷間加工によって２０％～４０％、例えば、２０％～３５％、２０％～３０％、２０％～２５％、２５％～４０％、２５％～３５％、２５％～３０％、３０％～４０％、３０％～３５％、又は３５％～４０％増加しうる。

[0089]引張強度及び／又は降伏強度は、後続する熱処理の完了時に更に改善され得、従来の銅－ベリリウム合金より優れた強度特性を実証する銅－ベリリウム合金製品が生成される。例えば、熱処理の完了時に、冷間加工及び熱処理を施した合金、すなわち銅－ベリリウム合金製品は、２０５ｋｓｉ～２４５ｋｓｉ、例えば、２１０ｋｓｉ～２４５ｋｓｉ、２１５ｋｓｉ～２４５ｋｓｉ、２１５ｋｓｉ～２４０ｋｓｉ、２１５ｋｓｉ～２３５ｋｓｉ、２１５ｋｓｉ～２３０ｋｓｉ、２１５ｋｓｉ～２２５ｋｓｉ、２１５ｋｓｉ～２２０ｋｓｉ、２２０ｋｓｉ～２４５ｋｓｉ、２２０ｋｓｉ～２４０ｋｓｉ、２２０ｋｓｉ～２３５ｋｓｉ、２２０ｋｓｉ～２３０ｋｓｉ、２２０ｋｓｉ～２２５ｋｓｉ、２２５ｋｓｉ～２４５ｋｓｉ、２２５ｋｓｉ～２４０ｋｓｉ、２２５ｋｓｉ～２３５ｋｓｉ、２２５ｋｓｉ～２３０ｋｓｉ、２３０ｋｓｉ～２４５ｋｓｉ、２３０ｋｓｉ～２４０ｋｓｉ、２３０ｋｓｉ～２３５ｋｓｉ、２３５ｋｓｉ～２４５ｋｓｉ、２３５ｋｓｉ～２４０ｋｓｉ、又は２４０ｋｓｉ～２４５ｋｓｉの範囲の極限引張強度（冷間加工の方向又は縦方向に沿って測定した場合）を達成することができる。下限に関しては、熱処理の完了時に、銅－ベリリウム合金製品は、少なくとも２０５ｋｓｉ、例えば、少なくとも２１０ｋｓｉ、少なくとも２１５ｋｓｉ、少なくとも２２０ｋｓｉ、少なくとも２２５ｋｓｉ、少なくとも２３０ｋｓｉ、少なくとも２３５ｋｓｉ、少なくとも２４０ｋｓｉ、又は少なくとも２４５ｋｓｉの極限引張強度を達成することができる。

[0090]熱処理の完了時に、銅－ベリリウム合金製品は、２００ｋｓｉ～２３０ｋｓｉ、例えば、２０５ｋｓｉ～２３０ｋｓｉ、２０５ｋｓｉ～２２５ｋｓｉ、２０５ｋｓｉ～２２０ｋｓｉ、２０５ｋｓｉ～２１５ｋｓｉ、２０５ｋｓｉ～２１０ｋｓｉ、２１０ｋｓｉ～２３０ｋｓｉ、２１０ｋｓｉ～２２５ｋｓｉ、２１０ｋｓｉ～２２０ｋｓｉ、２１０ｋｓｉ～２１５ｋｓｉ、２１５ｋｓｉ～２３０ｋｓｉ、２１５ｋｓｉ～２２５ｋｓｉ、２１５ｋｓｉ～２２０ｋｓｉ、２２０ｋｓｉ～２３０ｋｓｉ、２２０ｋｓｉ～２２５ｋｓｉ、又は２２５ｋｓｉ～２３０ｋｓｉの範囲の０．２％オフセット降伏強度（縦方向の）を達成することができる。下限に関しては、熱処理の完了時に、銅－ベリリウム合金製品は、少なくとも２００ｋｓｉ、例えば、少なくとも２０５ｋｓｉ、少なくとも２１０ｋｓｉ、少なくとも２１５ｋｓｉ、少なくとも２２０ｋｓｉ、少なくとも２２５ｋｓｉ、又は少なくとも２３０ｋｓｉの０．２％オフセット降伏強度を達成することができる。

[0091]熱処理の直前の極限引張強度（すなわち、冷間加工した合金の極限引張強度）と熱処理の完了時に達成された極限引張強度（すなわち、銅－ベリリウム合金製品の極限引張強度）とを比較することによって、熱処理による引張強度の増加を算出することができる。場合によっては、引張強度は、熱処理によって、少なくとも５％、例えば、少なくとも１０％、少なくとも１５％、又は少なくとも２０％増加しうる。範囲に関しては、引張強度は、熱処理によって、５％～２０％、例えば、５％～１５％、５％～１０％、１０％～２０％、１０％～１５％、又は１５％～２０％増加しうる。

[0092]熱処理の直前の０．２％オフセット降伏強度（すなわち、冷間処理した合金の０．２％オフセット降伏強度）と熱処理の完了時に達成された０．２％オフセット降伏強度（すなわち、銅－ベリリウム合金製品の０．２％オフセット降伏強度）とを比較することによって、熱処理による降伏強度の増加を算出することができる。一部の実施形態では、降伏強度は、熱処理により、少なくとも５％、例えば、少なくとも１０％、少なくとも１５％、又は少なくとも２０％増加しうる。範囲に関しては、降伏強度は、熱処理によって、５％～２０％、例えば、５％～１５％、５％～１０％、１０％～２０％、１０％～１５％、又は１５％～２０％増加しうる。

[0093]ＣＲＡ主導冷間加工の直前の極限引張強度（すなわち、ベース合金の極限引張強度）と熱処理の完了時に達成された極限引張強度（すなわち、銅－ベリリウム合金製品の極限引張強度）とを比較することによって、冷間加工及び熱処理の両方の操作を行うことによる引張強度の増加を算出することができる。場合によっては、冷間加工及び熱処理操作の両方を行うことによって、ベース合金の引張強度は、少なくとも１５％、例えば、少なくとも２０％、少なくとも２５％、少なくとも３０％、少なくとも３５％、少なくとも４０％、少なくとも４５％、又は少なくとも５０％増加しうる。範囲に関しては、ベース合金の引張強度は、冷間加工及び熱処理操作の両方を実施することによって、１５％～５０％、例えば、１５％～４５％、１５％～４０％、１５％～３５％、１５％～３０％、１５％～２５％、１５％～２０％、２０％～５０％、２０％～４５％、２０％～４０％、２０％～３５％、２０％～３０％、２０％～２５％、２５％～５０％、２５％～４５％、２５％～４０％、２５％～３５％、２５％～３０％、３０％～５０％、３０％～４５％、３０％～４０％、３０％～３５％、３５％～５０％、３５％～４５％、３５％～４０％、４０％～５０％、４０％～４５％、又は４５％～５０％増加しうる。

[0094]ＣＲＡ主導冷間加工の直前の０．２％オフセット降伏強度（すなわち、ベース合金の０．２％オフセット降伏強度）と熱処理の完了時に達成された０．２％オフセット降伏強度（すなわち、銅－ベリリウム合金製品の０．２％オフセット降伏強度）とを比較することによって、冷間加工及び熱処理操作の両方を実施することによる降伏強度の増加を算出することができる。場合によっては、冷間加工及び熱処理操作の両方を実施することによって、ベース合金の降伏強度は、少なくとも２５％、例えば、少なくとも３０％、少なくとも３５％、少なくとも４０％、少なくとも４５％、少なくとも５０％、少なくとも５５％、少なくとも６０％、少なくとも６５％、又は少なくとも７０％増加しうる。範囲に関しては、ベース合金の降伏強度は、冷間加工及び熱処理操作の両方を実施することによって、２５％～７０％、例えば、２５％～６５％、２５％～６０％、２５％～５５％、２５％～５０％、２５％～４５％、２５％～４０％、２５％～３５％、２５％～３０％、３０％～７０％、３０％～６５％、３０％～６０％、３０％～５５％、３０％～５０％、３０％～４５％、３０％～４０％、３０％～３５％、３５％～７０％、３５％～６５％、３５％～６０％、３５％～５５％、３５％～５０％、３５％～４５％、３５％～４０％、４０％～７０％、４０％～６５％、４０％～６０％、４０％～５５％、４０％～５０％、４０％～４５％、４５％～７０％、４５％～６５％、４５％～６０％、４５％～５５％、４５％～５０％、５０％～７０％、５０％～６５％、５０％～６０％、５０％～５５％、５５％～７０％、５５％～６５％、５５％～６０％、６０％～７０％、６０％～６５％、又は６５％～７０％増加しうる。

[0095]更に、本明細書に記載の方法を用いて製造される合金製品は、冷間加工の方向に沿って改善された強度特性を達成するだけでなく、意外にも、他の方向において改善された且つ／又はより良好な強度特性も実証する。冷間加工の方向とは、ベース合金が、例えば圧延によって冷間加工される方向、又は粒が伸長される方向を指す。冷間加工の方向は、冷間加工された合金の長さ及び製造された銅－ベリリウム合金製品の長さに対応する。したがって、冷間加工の方向は、縦方向と呼ぶこともできる。横方向は、本明細書において、冷間加工された合金の幅及び製造された銅－ベリリウム合金製品の幅に対応する方向を説明するために用いられ、横方向は、縦方向又は冷間加工の方向に対して横又は垂直である。横方向と縦方向との間の他の方向は、縦方向からの角度を用いて言及されうる。例えば、３０°方向は、縦方向から３０°回転した方向（したがって、横方向から６０°回転した方向）を指し、４５°方向は、縦又は横方向から４５°回転した方向を指す。

[0096]本明細書に記載の方法は、冷間加工の方向に沿って、２００ｋｓｉ超、例えば、２０５ｋｓｉ超、２１０ｋｓｉ超、２１５ｋｓｉ超、２２０ｋｓｉ超、２２５ｋｓｉ超、２３０ｋｓｉ超、２３５ｋｓｉ超、２４０ｋｓｉ超、又はそれ以上の極限引張強度を有する銅－ベリリウム合金製品を一貫して製造することが発見された。本明細書に記載の方法はまた、冷間加工の方向に沿って、２００ｋｓｉ超、例えば、２０５ｋｓｉ超、２１０ｋｓｉ超、２１５ｋｓｉ超、２２０ｋｓｉ超、２２５ｋｓｉ超、又はそれ以上の０．２％オフセット降伏強度を有する銅－ベリリウム合金製品も一貫して製造する。

[0097]驚くべきことに、本明細書に記載の方法はまた、冷間加工の方向以外の方向で改善された又は更に良好な強度特性を有する銅－ベリリウム合金製品も一貫して製造する。これは、上述したように、従来の方法を用いて製造された従来の銅－ベリリウム合金製品が、一般的には、冷間加工の方向以外の方向で低下した又は劣る強度特性を有するため、意外なことである。例えば、多くの従来の方法を用いて加工された銅－ベリリウム合金製品では、横方向の引張強度は、典型的には、冷間加工の方向における引張強度より５％～１０％低く、同様に、横方向の降伏強度は、典型的には、冷間加工の方向の降伏強度より５％～１０％低い。

[0098]対照的に、本明細書に記載の方法は、冷間加工の方向以外の方向で対等の又は更に改善された強度特性を有する銅－ベリリウム合金製品を一貫して製造する。例えば、本明細書に記載の方法を用いて製造された銅－ベリリウム合金製品は、冷間加工の方向に沿って同等又は同様の４５°方法に沿った強度特性を有し、冷間加工の方向に沿った強度特性より良好な横方向に沿った強度特性を有する。

[0099]例えば、本明細書に記載の方法は、４５°方向に沿って、２００ｋｓｉ超、例えば、２０５ｋｓｉ超、２１０ｋｓｉ超、２１５ｋｓｉ超、２２０ｋｓｉ超、２２５ｋｓｉ超、２３０ｋｓｉ超、２３５ｋｓｉ超、２４０ｋｓｉ超、又はそれ以上の極限引張強度を有する銅－ベリリウム合金製品を一貫して製造することが発見された。本明細書に記載の方法はまた、４５°方向に沿って、２００ｋｓｉ超、例えば、２０５ｋｓｉ超、２１０ｋｓｉ超、２１５ｋｓｉ超、２２０ｋｓｉ超、２２５ｋｓｉ超、又はそれ以上の０．２％オフセット降伏強度を有する銅－ベリリウム合金製品も一貫して製造する。

[0100]更に、本明細書に記載の方法は、横方向に沿って、２１５ｋｓｉ超、例えば、２２０ｋｓｉ超、２２５ｋｓｉ超、２３０ｋｓｉ超、２３５ｋｓｉ超、２４０ｋｓｉ超、２４５ｋｓｉ超、又はそれ以上の極限引張強度を有する銅－ベリリウム合金製品を一貫して製造することが発見された。本明細書に記載の方法はまた、横方向に沿って、２００ｋｓｉ超、例えば、２０５ｋｓｉ超、２１０ｋｓｉ超、２１５ｋｓｉ超、２２０ｋｓｉ超、２２５ｋｓｉ超、２３０ｋｓｉ超、又はそれ以上の０．２％オフセット降伏強度を有する銅－ベリリウム合金製品も一貫して製造する。

[0101]加工条件に応じて、冷間加工の方向の極限引張強度に対して横方向の極限引張強度を比較することによって算出した場合、横方向の引張強度は、冷間加工の方向の引張強度より少なくとも５％、例えば、少なくとも６％、少なくとも７％、少なくとも８％、少なくとも９％、又は少なくとも１０％大きいことがある。範囲に関しては、横方向の引張強度は、冷間加工の方向の引張強度より５％～１０％、例えば、５％～９％、５％～８％、５％～７％、５％～６％、６％～１０％、６％～９％、６％～８％、６％～７％、７％～１０％、７％～９％、７％～８％、８％～１０％、８％～９％、又は９％～１０％大きいことがある。上限に関しては、横方向の引張強度は、冷間加工の方向の引張強度より１０％未満、９％未満、８％未満、７％未満、又は６％未満、大きいことがある。

[0102]同様に、横方向の降伏強度は、冷間加工の方向の０．２％オフセット降伏強度に対して横方向の０．２％オフセット降伏強度を比較することによって算出した場合、冷間加工の方向の降伏強度より少なくとも５％、例えば、少なくとも６％、少なくとも７％、少なくとも８％、少なくとも９％、又は少なくとも１０％大きいことがある。範囲に関しては、横方向の降伏強度は、冷間加工の方向の降伏強度より５％～１０％、例えば、５％～９％、５％～８％、５％～７％、５％～６％、６％～１０％、６％～９％、６％～８％、６％～７％、７％～１０％、７％～９％、７％～８％、８％～１０％、８％～９％、又は９％～１０％大きいことがある。上限に関しては、横方向の降伏強度は、冷間加工の方向の降伏強度より１０％未満、９％未満、８％未満、７％未満、又は６％未満大きいことがある。

[0103]理論に束縛されるものではないが、冷間加工の方向以外の方向の同等の又は改善された強度特性は、前述の伸長粒状構造及び配向角に起因しうる。
[0104]冷間加工の方向以外の方向の同等の又は更に改善された強度特性を有する銅－ベリリウム合金製品を製造することによって、本明細書に記載の方法及び方法により製造された銅－ベリリウム合金製品は、下流加工、例えば他の機器、例えば消費者モバイル機器の内部での細片形態の銅－ベリリウム合金製品の取り付け又は配向において、より高い可撓性を可能にする。

[0105]本明細書に記載の銅－ベリリウム合金製品は、一般的に、ＡＳＴＭインターナショナル、ＳＡＥ（ソサエティ・オブ・オートモーティブ・エンジニアズ）インターナショナル、ＲＷＭＡ（局所壁運動異常）、欧州規格ＥＮ、日本工業規格及び軍用規格等により設定される以下の規格（ＡＳＴＭＢ１９４、ＡＭＳ４５３０、ＡＭＳ４５３２、ＳＡＥＪ４６１、ＳＡＥＪ４６３、ＥＮ１６５４、ＥＮ１３１４８、ＥＮ１４４３６、ＪＩＳＨ３１３０、ＱＱＣ－５３３等を含むが、これらに限定されない）のうちの１つ又は複数を満たす細片に加工される。

[0106]以下の実施例は、本開示の合金及び方法を例示するために提供される。実施例は、単に例示を目的とするものであり、本開示をここに記載する材料、条件、又は方法のパラメータに限定されることを意図しない。

実施例１～４及び比較例Ａ～Ｃ
[0107]実施例１～４を、本明細書に記載の方法を用いて調製した。以下の成分：９６．３ｗｔ％～９９．５ｗｔ％の銅、０．１５ｗｔ％～２ｗｔ％のベリリウム、０ｗｔ％～２．７ｗｔ％のコバルト、０ｗｔ％～２．２ｗｔ％のニッケル、及び０ｗｔ％～０．５ｗｔ％のジルコニウムを含む銅－ベリリウム合金シートを利用した。

[0108]工程１：（ｉ）合金シートを、所望の最終厚さの約４倍の厚さに予備冷間加工し、（ｉｉ）予備冷間加工した合金を熱処理することによって銅－ベリリウムベース合金を調製した。熱処理は、（ａ）７５５℃（１３９０°Ｆ）で０．８３分間の溶体化焼鈍に後続する空気急冷と、（ｂ）２８５℃（５４５°Ｆ）で３時間のバルク時効と、を含んでいた。銅－ベリリウムベース合金は、均一な等軸の粒を含んでおり、粒の配向角（例えば、粒界の配向）は、予備冷間加工した表面に対して約４５°だった。

[0109]工程２：銅－ベリリウムベース合金を冷間圧延により冷間加工して７４％～７５％のＣＲＡを達成し、したがって冷間加工した合金が得られた。冷間加工した合金は、平坦な伸長粒を含んでいた。粒の配向角は、冷間加工した表面に対して０°に近かった。

[0110]工程３：次いで、冷間加工した合金を熱処理して銅－ベリリウム合金製品（実施例１～４）を製造した。熱処理は、３１６℃（６００°Ｆ）で２．８８分間のストランド時効を介して実施し、したがって冷間加工した合金の強度特性を析出硬化により更に改善した。平坦な伸長粒状構造及び粒の約０°の配向角は、ストランド時効後、実質的に維持されていた。実施例１～４の代表的な粒状構造を図２Ｄに示す。

[0111]比較例Ａ、Ｂ、及びＣを以下のように調製した。以下の成分：１４．５ｗｔ％～１５．５ｗｔ％のニッケル、７．５ｗｔ％～８．５ｗｔ％のスズ、０．５ｗｔ％以下の鉄、０．５ｗｔ％以下の亜鉛、及び残りは銅を含む銅－ニッケル－スズ合金シートを利用して、比較例Ａ～Ｃを製造した。

[0112]比較例の調製は、実施例１～４の調製と比較して、より多くの方法工程、例えば、より多くの冷間加工及び／又は熱処理を要した。
[0113]工程１：銅－ニッケル－スズベース合金は、（ｉ）合金シートを予備冷間加工し、（ｉｉ）８０２℃（１４７５°Ｆ）で０．６５分間、溶体化焼鈍した後、空気急冷することによって調製した。銅－ニッケル－スズベース合金は、均一な等軸粒を含んでおり、粒の配向角（例えば、粒界の配向）は、予備冷間加工された表面に対して約４５°だった。

[0114]工程２：銅－ニッケル－スズベース合金を冷間圧延により冷間加工して約４０％～４５％のＣＲＡを達成し、したがって冷間加工した合金が得られた。
[0115]工程３：冷間加工した合金を３４１℃～３４９℃（６４５°Ｆ～６６０°Ｆ）で２時間バルク時効して、バルク時効した合金を製造した。

[0116]工程４：次いで、バルク時効した合金を更に冷間加工して、約４０％～４５％のＣＲＡを達成し、更に冷間加工した合金を製造した。したがって、２つの冷間加工工程を通して、銅－ニッケル－スズベース合金から更に冷間加工した合金まで合計で約６５％～７０％のＣＲＡを達成した。更に冷間加工した合金は、平坦又は伸長粒を含んでいなかった。むしろ、粒は粗く、平坦でなかった。粒の配向角は、冷間加工された表面に対して３０°超であり、一部の粒は、４５°配向角近くを維持していた。

[0117]工程５：次いで、更に冷間加工した合金を熱処理して、銅－ニッケル－スズ合金製品（比較例Ａ～Ｃ）を製造した。熱処理は、３５７℃（６７５°Ｆ）で２．９～３．６分間のストランド時効を介して実行した。更に冷間加工した合金の粒状構造及び粒の配向角は、ストランド時効後、実質的に維持されていた。

[0118]実施例１～４及び比較例Ａ～Ｃを、ＡＳＴＭＥ８（２０１６）に従い、極限引張強度（ＵＴＳ）、０．２％オフセット降伏強度（ＹＳ）、及び破断時の伸長パーセンテージ（％Ｅ）について試験した。

[0119]以下の表１～３は、実施例１～４の極限引張強度（ＵＴＳ）、０．２％オフセット降伏強度（ＹＳ）、及び破断時の伸長パーセンテージ（％Ｅ）を列挙したものである。

[0120]下の表４～６は、比較例Ａ～Ｃの極限引張強度（ＵＴＳ）、０．２％オフセット降伏強度（ＹＳ）、及び破断時の伸長パーセンテージ（％Ｅ）を列挙したものである。上で述べたように、比較例Ａ～Ｃは、より多くの冷間加工及び／又は熱処理工程を要する従来方法によって調製した。

[0121]表１～３に示すように、本明細書に記載の方法は、縦方向の驚くべき強度特性、例えば、約１５００ＭＰａ以上の極限引張強度、約１４７０ＭＰａ以上の０．２％オフセット降伏強度、及び／又は約１．８％以上の破断時の伸長パーセンテージを実証する銅－ベリリウム合金製品を一貫して製造する。

[0122]対照的に、表４～６に示すように、銅－ニッケル－スズ合金製品は、縦方向で、約１４００ＭＰａの極限引張強度、約１３７０ＭＰａの０．２％オフセット降伏強度、及び／又は約１．６％又は１．７％の破断時の伸長パーセンテージを実証する。

[0123]したがって、銅－ニッケル－スズ合金製品と比較したとき、本明細書に記載の方法を用いて製造された銅－ベリリウム合金製品は、縦方向で、１００ＭＰａ又は７．１％を上回る極限引張強度における改善、及び／又は１００ＭＰａ又は７．３％を上回る０．２％オフセット降伏強度における改善を実証する。追加的には、銅－ベリリウム合金製品は、改善された破断時の伸長パーセンテージを更に実証する。

[0124]意外なことに、表１～３にも示すように、銅－ベリリウム合金製品は、縦方向に沿った場合と比較して、横方向及び４５°方向で同等の又は更に良好な強度特性も一貫して実証する。

[0125]対照的に、表４～６に示すように、銅－ニッケル－スズ合金製品は、縦方向に沿った場合と比較して、横方向及び４５°方向で低下した０．２％オフセット降伏強度を実証する。したがって、横方向及び４５°方向で低下した強度特性に起因して、銅－ニッケル－スズ合金製品は、どのようにして合金製品を後続して加工できるか且つ／又は最終製品に取り入れられるかに制限を課しうる。

[0126]本明細書に記載の方法を用いて製造された銅－ベリリウム合金製品を、疲労強度性能について試験し、試験は、ＡＳＴＭＥ７９６－９４（２０００）に従って実施した。図３Ａ～３Ｄは、実施例１～４それぞれのサイクルの関数としての疲労強度をグラフ化したものである。比較として、図３Ａ～３Ｄは、比較例Ａ～Ｃの疲労強度の平均を示す線も示す（同じ線が、図３Ａ～３Ｄに現れる）。開示する銅－ベリリウム合金製品は、銅－ニッケル－スズ合金製品より性能が優れている。図３Ａ～３Ｄは、比較例Ａ～Ｃ（下の線）に勝る実施例１～４（上の線）により実証される疲労試験における驚くべき改善を示す。

[0127]特に、実施例１～４は、１０^４試験サイクル後、１０^５試験サイクル後、又は更には１０^６試験サイクル後、並外れて高い疲労強度を実証する。これらの疲労強度値は、比較例Ａ～Ｃのものより顕著に高い。例えば、図３Ａに示すように、１０^６サイクルで、実施例１は、約６００ＭＰａ又はそれを超える疲労応力を実証し、一方で、比較例の平均は約４５０ＭＰａの疲労応力を実証する。実施例１は、比較例の平均と比較したとき、疲労強度において顕著な改善、例えば、少なくとも３０％を実証する。

[0128]実施例１～４及び比較例Ａ～Ｃによって示すように、本明細書に記載の方法を用いて製造された銅－ベリリウム合金製品は、銅－ニッケル－スズ合金製品より優れた強度特性を一貫して実証する。追加的としては、本明細書に記載の方法を用いて製造された銅－ベリリウム合金製品は、縦方向に沿った場合と比較して、横方向及び４５°方向で同等の又はより良好な強度特性を実証する。銅－ニッケル－スズ合金製品は、縦方向と比較して、横方向及び４５°方向で、より低い強度、例えば、より低い０．２％オフセット降伏強度を実証する。したがって、銅－ベリリウム合金製品は、より広範な用途、特に高い強度性能を必要とする用途が可能なだけでなく、後続する加工及び合金製品の最終製品への取り込みのために可撓性も提供する。

[0129]その上、銅－ベリリウム合金製品は、銅－ベリリウムベース合金を一回冷間加工して７５％のＣＲＡを達成することによって、より効率的に製造することができる。対照的に、銅－ニッケル－スズ合金製品の製造は、２つの冷間加工工程を要し、それぞれ、４０％～４５％のＣＲＡを達成し、それにより、銅－ニッケル－スズ合金製品にとって最高の強度値が得られる。したがって、本明細書に記載の加工を用いて製造された銅－ベリリウム合金製品は、既存の合金製品及び方法を上回る性能及び製造の利点の両方をもたらす。

実施例５～７
[0130]実施例５～７は、種々の実施例のために工程２で種々のＣＲＡパーセンテージが適用されること以外は、実施例１～４の調製に類似する方法を用いて調製した。具体的には、実施例５、６及び７は、冷間圧延によって冷間加工して約（又は若干それを上回る）４０％のＣＲＡ、５８％のＣＲＡ、及び７０％のＣＲＡをそれぞれ達成した。実施例５、６及び７の粒状構造を、それぞれ、図２Ａ、２Ｂ及び２Ｃに示す。実施例５、６及び７の粒の配向は、それぞれ４０°から４５°、１０°及び０°だった。

[0131]実施例５～７を、上述の疲労強度について試験した。図４Ａ～４Ｃは、それぞれ、実施例５～７の疲労試験結果データ点を示す。図４Ｄは、上記の実施例１～４（－７５％のＣＲＡ）の組み合わせた疲労試験結果データ点を示す。実施例５～７の疲労強度は、１０^６試験サイクルで、それぞれ、およそ４００ＭＰａ、４５０ＭＰａ、及び５００ＭＰａだった。

[0132]比較として、図４Ａ～４Ｄは、６５％～７０％のＣＲＡでの銅－ニッケル－スズ合金製品の疲労強度の平均を示す線も示す（同じ線が図４Ａ～４Ｄに現れる）。
[0133]図４Ａ～４Ｄに示すように、ＣＲＡパーセンテージが増加するに従い、銅－ベリリウム合金製品の疲労強度性能は増加し、データ点は、ＣＲＡが増加するに従い、比較例の平均の線と比較して、より良好な性能を示す。

[0134]特に、実施例１～７の全ての疲労強度は、１０^６試験サイクルで、銅－ニッケル－スズ合金製品より性能が優れており、全てではないが、データ点の大部分は、比較平均の線より顕著に高い。実際、実施例のデータ点の多くは、１０^６試験サイクル後でも破損なし又は破綻なし（「ランアウト」）を示す。

[0135]追加的には、ＣＲＡパーセンテージが増加するに従い、銅－ベリリウム合金製品は、より広範な試験サイクルの範囲で、より良好な疲労強度性能を実証した。例えば、図４Ｂに示すように、５８％のＣＲＡで、実施例６は、１０^５以上の試験サイクル数に供したとき、銅－ニッケル－スズ合金製品と同等の又はそれより大きいピーク応力を実証した。図４Ｃに示すように、７０％のＣＲＡで、実施例７は、１０^４以上の試験サイクル数に供したとき、銅－ニッケル－スズ合金製品より大きいピーク応力を実証した。図４Ｄに示すように、７５％のＣＲＡで、実施例１～４は全て、実質的に全ての試験サイクルで、銅－ニッケル－スズ合金製品より大きなピーク応力を実証した。

実施例８～１３及び比較例Ｄ
[0136]実施例８～１３は、種々の実施例のために工程２で種々のＣＲＡパーセンテージ（全て、４０％超のＣＲＡ）が適用されること以外は、実施例１～４の調製に類似する方法を用いて調製した。工程３は、この時点では実施しなかった。この時点で得られる粒状構造は、工程３の完了時に維持されていると考えられることに留意されたい。比較例Ｄは、より低いＣＲＡパーセンテージ（４０％未満）を工程２に適用すること以外は、実施例８～１３の調製に類似する方法を用いて調製した。

[0137]以下の表７は、実施例８～１３及び比較例Ｄの、ＣＲＡパーセンテージ、粒状構造の配向角、極限引張強度（ＵＴＳ）、０．２％オフセット降伏強度（ＹＳ）、及び１０^６試験サイクルでの疲労強度（ＦＳ）（縦方向での）を列挙する。以下の表７に示すように、１０^６試験サイクルで（縦方向での）、実施例１３の疲労強度値は試験値であるのに対し、実施例８～１２及び比較例Ｄの疲労強度値は、実施例１～４の試験した疲労強度値に基づく推測値である。

[0138]表７に示すように、ＣＲＡパーセンテージが増加するに従い実施例８～１３の疲労強度は増加し続けた。重要なことには、比較例Ｄの場合のようにＣＲＡパーセンテージが４０％未満、例えば３２％だったとき、同等の極限引張強度及び／又は降伏強度が達成されうるが、疲労強度は、著しく低下した（例えば、４００ＭＰａ未満、例えば、３８５ＭＰａ未満）。更に、実施例８～１３の極限引張強度及び降伏強度は維持され、ＣＲＡパーセンテージが高レベルまで増加し続けるとともに妥協しなかった。

[0139]図５Ａ～５Ｇは、比較例Ｄ及び実施例８～１３それぞれの微細構造を示す。図示するように、比較例Ｄの場合など、ＣＲＡパーセンテージが４０％未満だったとき、かなりの量の粒が等軸のままであり、４５°の粒配向角が優勢だった。実施例８～１３の場合など、ＣＲＡパーセンテージが４０％超まで増加するに従い、実施例１１～１３の場合のように、粒は伸長且つ平坦になり、粒配向角は４５°から０°近くに狭まった。伸長且つ平坦な粒状構造及び狭まった粒配向角（例えば、４５°未満又は更には０°近く）は、工程３の熱処理が完了する時点で維持されると考えられる。

[0140]上述したように本明細書に記載の銅－ベリリウム合金製品の優れた疲労強度は、伸長且つ平坦な粒状構造及び／又は粒状構造の狭まった配向に起因しうる。ＣＲＡパーセンテージが増加する（例えば、４０％超まで）に従い、粒は、より伸長且つ／又は平坦になり、粒の配向角は狭まり、粒界面の減少及び亀裂発生部位の減少及び強化特性の改善につながった。

[0141]表７に示す実施例８～１３の極限引張強度及び降伏強度の各値は、実施例１～４の極限引張強度及び降伏強度より低かったことに留意されたい。更なる熱処理を含むことにより、伸長且つ平坦な粒状構造及び狭まった粒配向角を維持しながら、実施例８～１３の強度性能を、実施例１～４の強度性能と同様のレベルまで更に改善すると考えられる。

[0142]それにもかかわらず、実施例８～１３の極限引張強度及び降伏強度は、良好であり、且つ銅－ニッケル－スズ合金製品又は表４に示す比較例Ａ～Ｃの極限引張強度及び降伏強度と同等だった。しかしながら、銅－ニッケル－スズ合金製品は、性能レベルを達成するために、顕著により多くの加工、例えば、より多くの熱処理及び／又は冷間加工工程を要した。したがって、更なる熱処理（例えば、最終ストランド時効）を有する又は有さない本明細書に記載の方法を用いて、より少ない方法工程（例えば、より少ない冷間加工及び／又は熱処理工程）で、改善された疲労強度を、同等の又はより良好な極限引張強度及び降伏強度と合わせて達成することができる。したがって、方法工程を減らして、製造効率を改善できるだけでなく、同等の又は優れた強度特性も達成することができる。

比較例Ｅ
[0143]銅－ニッケル－スズ製品の追加の比較例Ｅを、比較例Ａ～Ｃを調製したものと同様の方法を用いて調製した。したがって、銅－ニッケル－スズ合金製品を加工して、合計６５％～７０％のＣＲＡを達成した。図６Ａ及び６Ｂは、加工した銅－ニッケル－スズ合金製品の比較例Ｅの微細構造を示す。図６Ａは縦方向における微細構造を示し、図６Ｂは横方向における微細構造を示す。図６Ａ及び６Ｂに示すように、縦方向及び横方向の両方における粒は、合計で７０％近くのＣＲＡでも、粗く、平坦でなかった。粒は、縦方向で６：１～８：１の範囲のアスペクト比、及び横方向で約２：１のアスペクト比を実証した。一部の残留粒は、横方向で、１：１近くのアスペクト比又は等軸粒状構造を更に維持していた。更に、かなりの数の粒は依然として、横方向で４５°近くの配向角を維持していながら、一部の粒（又は粒界）は、縦方向で３０°～４５°の配向角を有していた。

[0144]図２Ａ～２Ｄ及び図５Ｂ～５Ｇに示す粒状構造と、図６Ａ及び６Ｂに示す粒状構造（比較用）とを比較することによって、本明細書に記載の方法を用いて製造された銅－ベリリウム合金製品（図２Ａ～２Ｄ及び図５Ｂ～５Ｇ）が、銅－ニッケル－スズ合金製品（図６Ａ及び６Ｂ）と比較したとき、非常に異なる粒状構造を実証することが分かる。非常の高いＣＲＡパーセンテージ（例えば、約７０％）でも、同様のＣＲＡパーセンテージで銅－ベリリウム合金製品中において得られる伸長且つ平坦な粒状構造は、銅－ニッケル－スズ合金製品中で得ることができない。

[0145]銅－ベリリウムの伸長且つ平坦な粒は、銅－ベリリウム合金製品が優れた強度特性を達成することを可能にしたと想定され、これは、等軸、非伸長、且つ／又は粗い粒を有する銅－ニッケル－スズ合金製品では達成できなかったものである。銅－ニッケル－スズ合金製品中の粒状構造の残りの高い配向角（例えば、４５°近く）は、疲労亀裂発生のための滑りやすい面を不利益にもたらしたのに対し、図２Ｃ及び２Ｄ、図５Ｅ～５Ｇ、及び表７、実施例１１～１３に示すものなど、銅－ベリリウム合金では、これらの製品を、高いＣＲＡパーセンテージまで冷間加工したとき、粒配向角は０°近くだった。

実施形態
[0146]以下の実施形態が企図される。全ての特徴及び実施形態の組合せが企図される。

[0147]実施形態１：銅－ベリリウム合金製品を製造するための方法であって、０．１５ｗｔ％～４．０ｗｔ％のベリリウムを有し、粒及び初期断面積を有するベース合金を調製する工程と、ベース合金を、初期断面積に対して４０％超の面積冷間縮小（ＣＲＡ）のパーセンテージまで冷間加工する工程と、冷間加工した合金を熱処理して、銅－ベリリウム合金製品を製造する工程と、を含み、銅－ベリリウム合金製品の粒状構造が、冷間加工の方向に沿って見たとき、冷間加工面に対して４５°未満の配向角を有し、銅－ベリリウム合金製品が、１０^６試験サイクル後に、少なくとも３８５ＭＰａの疲労強度を実証する、方法。

[0148]実施形態２：ベース合金が、７０％～８０％の範囲のＣＲＡパーセンテージまで冷間加工される、実施形態１に記載の実施形態。
[0149]実施形態３：冷間加工した合金の熱処理を、３１６℃～３７１℃（６００°Ｆ～７００°Ｆ）の温度で１分～５分間実施する、実施形態１又は２に記載の実施形態。

[0150]実施形態４：ベース合金の調製が、合金シートを０．０２５４ｃｍ（０．０１インチ）未満の厚さまで予備冷間加工することを含む、実施形態１～３のいずれかに記載の実施形態。

[0151]実施形態５：ベース合金の調製が、予備冷間加工した合金を熱処理して、ベース合金を製造することを更に含む、実施形態１～４のいずれかに記載の実施形態。
[0152]実施形態６：予備冷間加工した合金の熱処理が、溶体化焼鈍及び時効を含む、実施形態１～５のいずれかに記載の実施形態。

[0153]実施形態７：溶体化焼鈍が、７３２℃～７８８℃（１３５０°Ｆ～１４５０°Ｆ）の温度で０．５分～５分間実施する、実施形態１～６のいずれかに記載の実施形態。
[0154]実施形態８：時効が、２３２℃～３４３℃（４５０°Ｆ～６５０°Ｆ）の温度で２時間～４時間実施される、実施形態１～７のいずれかに記載の実施形態。

[0155]実施形態９：銅－ベリリウム合金製品が、冷間加工の方向に沿って少なくとも２００ｋｓｉの極限引張強度を実証する、実施形態１～８のいずれかに記載の実施形態。
[0156]実施形態１０：冷間加工の方向に対して横方向で測定した場合の銅－ベリリウム合金製品の極限引張強度が、冷間加工の方向で測定した場合の極限引張強度より５％～１０％大きい、実施形態１～９のいずれかに記載の実施形態。

[0157]実施形態１１：銅－ベリリウム合金製品が、冷間加工の方向に沿って少なくとも２００ｋｓｉの０．２％オフセット降伏強度を実証する、実施形態１～１０のいずれかに記載の実施形態。

[0158]実施形態１２：冷間加工の方向に対して横方向で測定した場合の銅－ベリリウム合金製品の０．２％オフセット降伏強度が、冷間加工の方向で測定した場合の０．２％オフセット降伏強度より５％～１０％大きい、実施形態１～１１のいずれかに記載の実施形態。

[0159]実施形態１３：冷間加工した合金の極限引張強度が、ベース合金の極限引張強度より１０％～３０％大きい、実施形態１～１２のいずれかに記載の実施形態。
[0160]実施形態１４：銅－ベリリウム合金製品の極限引張強度が、ベース合金の極限引張強度より１５％～５０％大きい、実施形態１～１３のいずれかに記載の実施形態。

[0161]実施形態１５：冷間加工した合金製品の０．２％オフセット降伏強度が、ベース合金の０．２％オフセット降伏強度より２０％～４０％大きい実施形態１～１４のいずれかに記載の実施形態。

[0162]実施形態１６：銅－ベリリウム合金製品の０．２％オフセット降伏強度が、ベース合金の０．２％オフセット降伏強度より２５％～７０％大きい、実施形態１～１５のいずれかに記載の実施形態。

[0163]実施形態１７：銅－ベリリウム合金製品の粒が、冷間加工の方向で伸長される、実施形態１～１６のいずれかに記載の実施形態。
[0164]実施形態１８：銅－ベリリウム合金製品の粒が、１：１超の長さと厚さとのアスペクト比を有する、実施形態１～１７のいずれかに記載の実施形態。

[0165]実施形態１９：銅－ベリリウム合金製品の粒状構造の配向角が、１５°未満である、実施形態１～１８のいずれかに記載の実施形態。
[0166]実施形態２０：銅－ベリリウム合金製品中の疲労発生部位の量が、ベース合金中の疲労発生部位の量より１％～３５％少ない、実施形態１～１９のいずれかに記載の実施形態。

[0167]実施形態２１：０．５～４．０ｗｔ％のベリリウム及び銅を含み、粒を有する銅－ベリリウム合金製品であって、銅－ベリリウム合金製品の粒が、共通の方向において全体的に伸長であり、粒状構造が、粒の伸長方向に沿って見たときに４５°未満の配向角を有し、１０^６試験サイクル後に少なくとも３８５ＭＰａの疲労強度を有する、銅－ベリリウム合金製品。

[0168]実施形態２２：粒が、１；１～９：１の範囲の長さと厚さとのアスペクト比を有する、実施形態２１に記載の実施形態。
[0169]実施形態２３：粒状構造の配向角が、１５°未満である、実施形態２１又は２２に記載の実施形態。

[0170]実施形態２４：銅－ベリリウム合金製品が、粒の伸長方向に沿って少なくとも２００ｋｓｉの極限引張強度を有する、実施形態２１～２３のいずれかに記載の実施形態。
[0171]実施形態２５：銅－ベリリウム合金製品が、粒の伸長方向に対して横方向で少なくとも２００ｋｓｉの極限引張強度を有する、実施形態２１～２４のいずれかに記載の実施形態。

[0172]実施形態２６：粒の伸長方向に対して横方向の極限引張強度が、粒の伸長方向の極限引張強度より５％～１０％大きい、実施形態２１～２５のいずれかに記載の実施形態。

[0173]実施形態２７：銅－ベリリウム合金製品が、粒の伸長方向に沿って少なくとも２００ｋｓｉの０．２％オフセット降伏強度を有する、実施形態２１～２６のいずれかに記載の実施形態。

[0174]実施形態２８：銅－ベリリウム合金製品が、粒の伸長方向に対して横方向に少なくとも２００ｋｓｉの０．２％オフセット降伏強度を有する、実施形態２１～２７のいずれかに記載の実施形態。

[0175]実施形態２９：粒の伸長方向に対して横方向における０．２％オフセット降伏強度が、粒の伸長方向における０．２％オフセット降伏強度より５％～１０％大きい、実施形態２１～２８のいずれかに記載の実施形態。

[0176]実施形態３０：冷間加工されて、ベース合金の初期断面積に対して４０％超の面積冷間縮小（ＣＲＡ）パーセンテージが達成された、実施形態２１～２９のいずれかに記載の実施形態。

[0177]実施形態３１：冷間加工されて、ベース合金の初期断面積に対して７０％～８０％の面積冷間縮小（ＣＲＡ）パーセンテージが達成された、実施形態２１～３０のいずれかに記載の実施形態。

[0178]実施形態３２：銅－ベリリウム合金製品が、０．２ｗｔ％未満のチタンを含む、実施形態２１～３１のいずれかに記載の実施形態。
[0179]実施形態３３：銅－ベリリウム合金製品が、０．２ｗｔ％未満のスズを含む、実施形態２１～３２のいずれかに記載の実施形態。

[0180]実施形態３４：銅－ベリリウム合金製品が、１．８～２．０％のベリリウムを含む、実施形態２１～３３のいずれかに記載の実施形態。
[0181]本発明を詳細に記載してきたが、本発明の趣旨及び範囲内における変更は、当業者にとって容易に理解されよう。前述の考察を考慮して、当該技術分野の関連知識及び参考文献（これらの開示内容は、参照により本明細書中に全て組み込まれる）を、背景技術及び発明を実施するための形態に関連して上述した。加えて、本発明の態様並びに様々な実施形態の一部並びに下記の及び／又は添付の特許請求の範囲における様々な特徴は、全体的に又は部分的に組み合わせてもよく、又は入れ替えてもよい。様々な実施形態の前述の説明の中で、当業者が理解するように、別の実施形態を指す実施形態を、適切に、他の実施形態と組み合わせてもよい。更に、当業者は、前述の説明が例に過ぎず、制限をかけることを意図しないことを理解するであろう。

Claims

銅－ベリリウム合金製品を製造するための方法であって、
０．１５ｗｔ％～４．０ｗｔ％のベリリウムを有し、粒及び初期断面積を有するベース合金を調製する工程と、
前記ベース合金を、前記初期断面積に対して４０％超の面積冷間縮小（ＣＲＡ）のパーセンテージまで冷間加工する工程と、
冷間加工した合金を熱処理して、前記銅－ベリリウム合金製品を製造する工程と、を含み、
前記銅－ベリリウム合金製品の粒状構造が、冷間加工の方向に沿って見たとき、冷間加工面に対して４５°未満の配向角を有し、
前記銅－ベリリウム合金製品が、１０^６試験サイクル後に、少なくとも３８５ＭＰａの疲労強度を実証する、方法。
前記ベース合金が、７０％～８０％の範囲のＣＲＡパーセンテージまで冷間加工される、請求項１に記載の方法。
前記冷間加工した合金の熱処理が、３１６℃～３７１℃（６００°Ｆ～７００°Ｆ）の温度で１分～５分間実施される請求項１に記載の方法。
前記ベース合金の調製が、合金シートを、０．０２５４ｃｍ（０．０１インチ）未満の厚さまで予備冷間加工することを含む、請求項１に記載の方法。
前記ベース合金の調製が、予備冷間加工した合金を熱処理して前記ベース合金を製造することを更に含む、請求項４に記載の方法。
前記予備冷間加工した合金の熱処理が、溶体化焼鈍及び時効を含む、請求項５に記載の方法。
前記溶体化焼鈍が、７３２℃～７８８℃（１３５０°Ｆ～１４５０°Ｆ）の温度で０．５分～５分間実施される、請求項６に記載の方法。
前記時効が、２３２℃～３４３℃（４５０°Ｆ～６５０°Ｆ）の温度で２時間～４時間実施される、請求項６に記載の方法。
前記銅－ベリリウム合金製品が、冷間加工の方向に沿って少なくとも２００ｋｓｉの極限引張強度を実証する、請求項１に記載の方法。
冷間加工の方向に対して横方向で測定した場合の前記銅－ベリリウム合金製品の極限引張強度が、冷間加工の方向で測定した場合の極限引張強度より５％～１０％大きい、請求項１に記載の方法。
前記銅－ベリリウム合金製品が、冷間加工の方向に沿って少なくとも２００ｋｓｉの０．２％オフセット降伏強度を実証する、請求項１に記載の方法。
冷間加工の方向に対して横方向で測定した場合の前記銅－ベリリウム合金製品の０．２％オフセット降伏強度が、冷間加工の方向で測定した場合の０．２％オフセット降伏強度より５％～１０％大きい、請求項１に記載の方法。
前記銅－ベリリウム合金製品の粒が、冷間加工の方向に伸長又は平坦にされる、請求項１に記載の方法。
前記銅－ベリリウム合金製品の粒状構造の配向角が、１５°未満である、請求項１に記載の方法。
前記銅－ベリリウム合金製品中の疲労発生部位の量が、前記ベース合金中の疲労発生部位の量より１％～３５％少ない、請求項１に記載の方法。
銅－ベリリウム合金製品であって、
０．１５～４．０ｗｔ％のベリリウム、及び
銅を含み、
粒を有し、
前記銅－ベリリウム合金製品の粒が、共通の方向において全体的に伸長又は平坦であり、粒状構造が、粒の伸長方向に沿って見たときに４５°未満の配向角を有し、
前記銅－ベリリウム合金製品が、１０^６試験サイクル後に少なくとも３８５ＭＰａの疲労強度を有する、銅－ベリリウム合金製品。
前記粒状構造の配向角が１５°未満である、請求項１６に記載の銅－ベリリウム合金製品。
粒の伸長方向に対して横方向における極限引張強度が、粒の伸長方向における極限引張強度より５％～１０％大きく、且つ／又は粒の伸長方向に対して横方向における０．２％オフセット降伏強度が、粒の伸長方向における０．２％オフセット降伏強度より５％～１０％大きい、請求項１６に記載の銅－ベリリウム合金製品。
冷間加工されて、ベース合金の初期断面積に対して４０％超の面積冷間縮小（ＣＲＡ）パーセンテージが達成された、請求項１６に記載の銅－ベリリウム合金製品。
冷間加工されて、ベース合金の初期断面積に対して７０％～８０％の面積冷間縮小（ＣＲＡ）パーセンテージが達成された、請求項１６に記載の銅－ベリリウム合金製品。