JP2023524394A - 高強度及び熱安定性の５０００系アルミニウム合金 - Google Patents
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Abstract
本開示は、冷間圧延、加工、又はひずみ硬化の後の、安定化及び／又は焼きなまし処理中に、高強度を有し、強度低下に耐えることができ、食品及び飲料並びに自動車産業に非常に有利である、新規な一連の５０００系合金に関する。
Description
関連出願の相互参照
[1001] 本出願は、全体が参照により本明細書に援用される２０２０年５月４日に出願された米国仮出願第６３／０１９，５６４号の優先権の利益を主張する。
[1001] 本出願は、全体が参照により本明細書に援用される２０２０年５月４日に出願された米国仮出願第６３／０１９，５６４号の優先権の利益を主張する。
[1002] 本開示は、高強度と、高成形性と、安定化処理及び／又は塗料焼き付けサイクル中の高熱安定性とを有する一連の５０００系アルミニウム合金に関する。この合金は、連続鋳造、例えば限定するものではないが双ロール、ベルト鋳造、及びブロック鋳造、並びにあらゆる形態の直接チル鋳造などの圧延製品に用いられる加工方法によって製造することができる。本明細書に開示される合金は、固溶体硬化、時効硬化、分散硬化、及び又は結晶粒微細化による硬化が可能である。
[1003] アルミニウム合金は、航空宇宙、自動車、海洋、ワイヤ及びケーブル、エレクトロニクス、核、並びに消費者製品の産業での軽量構造における多種多様の用途を有する。それらの中で、良好な機械的性質、成形性、及び耐食性を併せ持つという理由で、アルミニウム５０００系合金が一般に用いられる。これらの合金は、圧延された板及び厚板の形態で製造される。開示される合金は、特に食品及び飲料の缶の蓋及びタブ、並びに自動車部品及びパネルの性能の改善に特に有利である。さらに、開示される合金は、例えば、屋根ふき材及び羽目板材料、化学及び食品装置、貯蔵タンク、家電製品、板金加工、海洋部品、輸送部品、高耐久性調理器具、油圧管、燃料タンク、圧力容器、大型トラック及びトレーラーの車体及び組立部品、掘削装置、ミサイル部品、並びに鉄道車両の性能の改善に有利である。
[1004] アルミニウム５０００系合金は、典型的には、ａ）マグネシウム及び／又はマンガンによる固溶強化、及びｂ）加工によるひずみ硬化（Ｈテンパー）の２つの主要な強化機構によって硬化される。そのため、これらの合金は、高温にさらされると、ひずみ硬化が失われるため、及び結晶粒成長のために軟化する。これによって、高温にさらされた後、達成可能なそれらの最大強度が大幅に低下する。
[1005] ５０００系合金は、Ａｌマトリックス中でマグネシウムの拡散が加速されるために、ひずみ硬化条件において、室温又は中間温度でさえも「経年変化」が特に起こりやすい。典型的には高Ｍｇ含有量のＡｌ合金に対して、中間温度（例えば、１００～２５０℃）における安定化処理が行われる。例えば、安定化処理は、典型的には冷間圧延後のＡＡ５１８２板に対して行われ、これは食品及び飲料の缶の蓋及びタブに用いられる。この処理によって延性が改善されるが、強度は低下する。自動車用５０００系板の加工において同様の挙動が生じる。完全焼きなましが行われた（Ｏ－テンパー）ＡＡ５１８２板は、成形プロセス中のひずみ硬化によって強度が増加する。しかし、強度増加は、典型的には、塗料焼き付けサイクル（すなわち、１００～２５０℃の中間温度で数分から数時間の焼きなまし）中にほぼなくなる。
[1006] したがって、冷間圧延、加工、及びひずみ硬化の後の安定化及び／又は焼きなまし処理中の強度低下に抵抗できる新しい一連の５０００系合金が本明細書に開示される。このような合金は、多数の用途において非常に有利であると予想される。
[1007] 本明細書に記載される実施形態は、新規な熱処理可能なアルミニウム－マグネシウムをベースとする（５０００系）合金（すなわち、開示される合金）に関する。
[1008] 幾つかの実施形態では、合金は、約３～６．２重量％のマグネシウム、０．０１～１．８重量％のマンガン、０．０１～０．６重量％の鉄、０．０１～０．５重量％のケイ素、０．０８～０．６重量％の銅、及び残量としてのアルミニウムを含む。幾つかの実施形態では、合金は、α－Ａｌ（Ｍｎ，Ｆｅ）Ｓｉナノスケール析出物を含む。幾つかの実施形態では、合金はＣｕ含有析出物を含む。幾つかの実施形態では、Ｃｕ含有析出物はＡｌ２ＣｕＭｇを含む。これらの合金は、安定化及び／又は塗料焼き付けサイクルなどの焼きなましプロセス中に高強度及び高熱安定性を示す。
[1009] 幾つかの実施形態では、合金は、約３～６．２重量％のマグネシウム、０．０１～１．８重量％のマンガン、０．０１～０．６重量％の鉄、０．０１～０．５重量％のケイ素、０．１～０．５重量％のジルコニウム、０．０１～０．２重量％の接種剤（例えば、スズ）；０．０８～０．６重量％の銅、及び残量としてのアルミニウムを含む。幾つかの実施形態では、合金はＡｌ３Ｚｒナノスケール析出物を含み、このナノスケール析出物は、約２０ｎｍ以下の平均直径を有し、α－Ａｌ面心立方マトリックス中でＬ１２構造を有し、ナノスケール析出物の平均数密度は約２０２１ｍ－３以上である。幾つかの実施形態では、合金はα－Ａｌ（Ｍｎ，Ｆｅ）Ｓｉナノスケール析出物を含む。幾つかの実施形態では、合金はＣｕ含有析出物を含む。幾つかの実施形態では、Ｃｕ含有析出物はＡｌ２ＣｕＭｇを含む。これらの合金は、安定化及び／又は塗料焼き付けサイクルなどの焼きなましプロセス中に高強度及び高熱安定性を示す。
[1010] 開示される合金は、直接チル鋳造、スクイズキャスティング、双ベルト鋳造、双ロール鋳造、ストリップ鋳造、及びブロック鋳造などの当技術分野において周知の従来の鋳造方法によって製造することができる。
[1011] 開示される合金の室温における高強度は、ｉ）マグネシウム及びマンガンなどの合金化元素を用いた固溶体の強化によるマトリックス強度の最大化、ｉｉ）析出硬化によるマトリックスのさらなる強化、及び（ｉｉｉ）ひずみ硬化（塑性変形）によるさらなる強化の３つの主要な方法に起因する。幾つかの実施形態では、開示される合金の析出硬化は、ａ）Ｌ１２結晶構造を有する整合性Ａｌ３Ｚｒの析出（ここでナノスケール析出物は６～２０ｎｍの範囲内の平均半径を有する）、ｂ）５０～２００ｎｍの範囲内の平均半径を有する不整合性Ａｌ６Ｍｎ分散質の析出、ｃ）半整合性α－Ａｌ（Ｍｎ，Ｆｅ）Ｓｉ分散質の析出、ｄ）整合性Ａｌ２ＣｕＭｇのＧ．Ｐ．ゾーンと、Ｃｕを含有する合金中の中間相のいわゆるＳ’相との析出、及び／又はｅ）５０～８００ｎｍの範囲内のＡｌ１２Ｍｎ金属間相の形成と関連している。結晶粒中に金属間相及びナノ析出物が存在することで、周囲温度における転位運動に対する強いピン留め力が生じる。
[1012] 幾つかの実施形態では、開示される合金の高い焼きなまし温度（例えば２５０～５００℃）における高い熱安定性は、ａ）Ｌ１２結晶構造を有し６～２０ｎｍの範囲内の平均半径を有する整合性の耐熱性及び粗大化抵抗性Ａｌ３Ｚｒ、ｂ）５０～２００ｎｍの範囲内の平均半径を有する不整合性の粗大化抵抗性Ａｌ６Ｍｎ分散質、及びｃ）半整合性の耐熱性及び粗大化抵抗性α－Ａｌ（Ｍｎ，Ｆｅ）Ｓｉ分散質、及び／又はｄ）５０～８００ｎｍの範囲内の耐熱性Ａｌ１２Ｍｎ金属間相の存在と関連している。結晶粒中に熱安定性金属間相及びナノ析出物が存在することで、高温における転位運動に対する強いピン留め力が生じ、これによって焼きなましプロセス中に強度が保持される。
[1013] 予備変形条件（pre-deformed condition）における開示される合金の安定化処理及び／又は塗料焼き付けサイクなどのプロセス中の中間焼きなまし温度（例えば、１００～２５０℃）における熱安定性は、整合性のＡｌ２ＣｕＭｇのＧ．Ｐ．ゾーン及び中間Ｓ’相の析出と部分的に関連している。変形した合金は、高数密度の転位を含み、これによってＡｌ２ＣｕＭｇが析出するための不均一核生成部位が形成される。これらの析出物は、回復プロセス中及び遅い転位運動中の強度損失の相殺に役立ち、したがって焼きなまし中の急速な強度低下の緩和に役立つ。
[1014] 上記合金の製造方法も開示される。
詳細な説明
[1021] 従来の５０００系合金は、ひずみ硬化可能であるが、熱処理可能ではないと理解されている。これらは、主要合金化元素としてマグネシウム、場合によりマンガンを含み、典型的には良好な強度、成形性、及び耐食性を有する。４～５のＭｇ及び０．２～０．５のＭｎ（重量％）を含むＡＡ５１８２アルミニウム合金は、現在、食品及び飲料の缶の蓋に利用されている。これは自動車用途にも用いられる。缶の蓋の場合、ＡＡ５１８２の製造は、指定の厚さ（例えば０．２５ｍｍ）まで減少させる冷間圧延によって終了し、これによって微細構造が変化することで、全体の強度が増加するが、合金の延性／成形性は大幅に低下する。延性を回復するために中間温度処理（安定化）を用いることができるが、これによって合金の冷間圧延により得られた強度も低下する。強度増加の大部分は、高数密度の転位の発生によって生じ、これは高温において減少することがある。幾つかの実施形態では、延性を増加させるために安定化を用いることができるが、これは特定の元素を追加する人工時効ステップとして戦略的に用いることもできる。林立転位は、多数の析出物核生成部位を形成するので、時効プロセスの重要な部分である。ＡＡ５１８２中へのＣｕの微量添加の効果は、製造プロセスの安定化中に調べられる。
[1021] 従来の５０００系合金は、ひずみ硬化可能であるが、熱処理可能ではないと理解されている。これらは、主要合金化元素としてマグネシウム、場合によりマンガンを含み、典型的には良好な強度、成形性、及び耐食性を有する。４～５のＭｇ及び０．２～０．５のＭｎ（重量％）を含むＡＡ５１８２アルミニウム合金は、現在、食品及び飲料の缶の蓋に利用されている。これは自動車用途にも用いられる。缶の蓋の場合、ＡＡ５１８２の製造は、指定の厚さ（例えば０．２５ｍｍ）まで減少させる冷間圧延によって終了し、これによって微細構造が変化することで、全体の強度が増加するが、合金の延性／成形性は大幅に低下する。延性を回復するために中間温度処理（安定化）を用いることができるが、これによって合金の冷間圧延により得られた強度も低下する。強度増加の大部分は、高数密度の転位の発生によって生じ、これは高温において減少することがある。幾つかの実施形態では、延性を増加させるために安定化を用いることができるが、これは特定の元素を追加する人工時効ステップとして戦略的に用いることもできる。林立転位は、多数の析出物核生成部位を形成するので、時効プロセスの重要な部分である。ＡＡ５１８２中へのＣｕの微量添加の効果は、製造プロセスの安定化中に調べられる。
[1022] したがって、幾つかの実施形態では、本開示は、約３～６．２重量％のマグネシウム、０．０１～１．８重量％のマンガン、０．０１～０．６重量％の鉄、０．０１～０．５重量％のケイ素、０．０８～０．６重量％の銅、及び残量としてのアルミニウムを含むアルミニウム合金を提供する。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金中の銅の量は、間にあるあらゆる範囲及び値を含めて、約０．１０～約０．６重量％の銅、約０．１２～約０．６重量％の銅、約０．１４～約０．６重量％の銅、約０．１６～約０．６重量％の銅、約０．１８～約０．６重量％の銅、約０．２～約０．６重量％の銅、０．２５～約０．６重量％の銅、約０．３～約０．６重量％の銅、０．３５～約０．６重量％の銅、約０．４～約０．６重量％の銅、又は約０．４５～約０．６重量％の銅である。
[1023] 開示されるアルミニウム合金は接種剤を含み、この接種剤はスズ、ストロンチウム、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、インジウム、アンチモン、鉛、及びビスマスの１つ以上を含む。接種剤が存在することで、Ａｌ３Ｚｒナノ析出物の析出反応速度が増加し、そのためこれらの析出物は、熱処理中の実用的な時間で形成することができる。言い換えると、接種剤を用いない場合の数週間の熱処理と比較して、有益なＡｌ３Ｚｒナノ析出物は、接種材の存在下で数時間以内の熱処理で形成することができる。幾つかの実施形態では、接種剤はスズである。幾つかの実施形態では、スズは、他の接種剤と比較して最も有効にＡｌ３Ｚｒナノ析出物の析出反応速度を増加させる。この挙動は米国特許第９，４５３，２７２号に記載されている。
[1024] 一実施形態では、アルミニウム合金は、アルミニウムと、マグネシウムと、ジルコニウムと、銅と、接種剤と、不可避の不純物の限度量と、Ａｌ３Ｚｒを含むナノスケール析出物とを含み、ナノスケール析出物は、約２０ｎｍ以下の平均直径を有し、α－Ａｌ面心立方マトリックス中でＬ１２構造を有し、ナノスケール析出物の平均数密度は約２０２１ｍ－３以上であり、接種剤はスズを含む。
[1025] 幾つかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金はＣｕ含有析出物を含む。幾つかの実施形態では、Ｃｕ含有析出物は、整合性のＡｌ２ＣｕＭｇのＧ．Ｐ．ゾーン及び中間のＳ’相を含む。なんらかの特定の理論によって束縛しようとするものではないが、銅は、安定化処理及び／又は塗料焼き付けサイクルなどのプロセス中の中程度の焼きなまし処理中の熱安定性を向上させると考えられている。
[1026] 幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約２．５～約６．２重量％のマグネシウム；約０．０１～約１．８重量％のマンガン；約０．０１～約０．５重量％のケイ素；約０．０１～０．６重量％の鉄；約０．１～約０．５重量％のジルコニウム；約０．０１～約０．２重量％のスズ；０～０．６重量％の銅；及び残量としてのアルミニウムを含む。
[1027] 幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約２．５～約６．２重量％のマグネシウム；約０．０１～約１．８重量％のマンガン；約０．０１～約０．５重量％のケイ素；約０．０１～０．６重量％の鉄；約０．１～約０．５重量％のジルコニウム；約０．０１～約０．２重量％のスズ；０～１重量％の銅；及び残量としてのアルミニウムを含む。
[1028] 幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約２．５～約６．２重量％のマグネシウム；約０．０１～約１．８重量％のマンガン；約０．０１～約０．６重量％の鉄；約０．０１～約０．５重量％のケイ素；約０．１～約０．５重量％のジルコニウム；約０．０１～約０．２重量％のスズ；約０．０８～約１重量％の銅；及び残量としてのアルミニウムを含む。
[1029] 一実施形態では、アルミニウム合金は、約３～約６．２重量％のマグネシウム；約０．０１～約１．８重量％のマンガン；約０．０１～約０．５重量％のケイ素；０．０１～０．６重量％の鉄；約０．１～約０．５重量％のジルコニウム；約０．０１～約０．２重量％のスズ；約０．０８～約１重量％の銅；及び残量としてのアルミニウムを含む。
[1030] 一実施形態では、アルミニウム合金は、約３～約６．２重量％のマグネシウム；約０．０１～約１．８重量％のマンガン；約０．０１～約０．５重量％のケイ素；０．０１～０．６重量％の鉄；約０．１～約０．５重量％のジルコニウム；約０．０１～約０．２重量％のスズ；約０．０８～約０．６重量％の銅；及び残量としてのアルミニウムを含む。
[1031] 一実施形態では、アルミニウム合金は、約３～約６．２重量％のマグネシウム；約０．０１～約１．８重量％のマンガン；約０．０１～約０．５重量％のケイ素；０．０１～０．６重量％の鉄；約０．１～約０．５重量％のジルコニウム；約０．０１～約０．２重量％のスズ；約０．２～約０．６重量％の銅；及び残量としてのアルミニウムを含む。
[1032] 幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約３～約６．２重量％のマグネシウム、約３．２～約６．２重量％のマグネシウム、約３．４～約６．２重量％のマグネシウム、約３．６～約６．２重量％のマグネシウム、約３．８～約６．２重量％のマグネシウム、約４～約６．２重量％のマグネシウム、又は約４．２～約６．２重量％のマグネシウムを含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約３～約６．２重量％のマグネシウムを含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約３．２～約６．２重量％のマグネシウムを含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約３．４～約６．２重量％のマグネシウムを含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約３．６～約６．２重量％のマグネシウムを含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約３．８～約６．２重量％のマグネシウムを含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約４～約６．２重量％のマグネシウムを含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約４．２～約６．２重量％のマグネシウムを含む。
[1033] 幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．０５～約１．８重量％のマンガンを含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．０５～約１．５重量％のマンガンを含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．０５～約１．２重量％のマンガンを含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．０５～約１重量％のマンガンを含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．０５～約０．８重量％のマンガンを含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．０５～約０．６重量％のマンガンを含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．１～約１．８重量％のマンガン、約０．１～約１．６重量％のマンガン、約０．１～約１．４重量％のマンガン、約０．１～約１．２重量％のマンガン、約０．１～約１重量％のマンガン、約０．１～約０．８重量％のマンガン、約０．１～約０．６重量％のマンガン、又は約０．１～約０．５重量％のマンガンを含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．１～約０．５重量％のマンガンを含む。
[1034] 幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．０５～約０．６重量％の鉄、約０．１～約０．６重量％の鉄、約０．１５～約０．６重量％の鉄、又は約０．２～約０．６重量％の鉄を含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．０５～約０．６重量％の鉄を含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．０５～約０．５５重量％の鉄を含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．０５～約０．５重量％の鉄を含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．０５～約０．４５重量％の鉄を含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．０５～約０．４０重量％の鉄を含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．１～約０．６重量％の鉄を含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．１～約０．５５重量％の鉄を含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．１～約０．５０重量％の鉄を含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．１～約０．４５重量％の鉄を含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．１～約０．４重量％の鉄を含む。
[1035] 幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．０５～約０．５重量％のケイ素、約０．１～約０．５重量％のケイ素、約０．１５～約０．５重量％のケイ素、又は約０．２～約０．５重量％のケイ素を含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．０５～約０．５重量％のケイ素を含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．０５～約０．５重量％のケイ素を含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．０５～約０．４５重量％のケイ素を含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．０５～約０．４０重量％のケイ素を含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．０５～約０．３５重量％のケイ素を含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．０５～約０．３重量％のケイ素を含む。
[1036] 幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．１～約０．５重量％のジルコニウム、約０．１５～約０．５重量％のジルコニウム、又は約０．２～約０．５重量％のジルコニウムを含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．０５～約０．５重量％のジルコニウムを含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．１～約０．５重量％のジルコニウムを含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．１５～約０．５重量％のジルコニウムを含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．２～約０．５重量％のジルコニウムを含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．２５～約０．５重量％のジルコニウムを含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．２～約０．４重量％のジルコニウムを含む。
[1037] 幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．０１～約０．２重量％のスズ、約０．０５～約０．２重量％のスズ、又は約０．１～約０．２重量％のスズを含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．０１～約０．２重量％のスズを含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．０５～約０．２重量％のスズを含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．１０～約０．２重量％のスズを含む。
[1038] 幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．０８～約１重量％の銅、例えば約０．１０～約１重量％の銅、約０．１２～約１重量％の銅、約０．１４～約１重量％の銅、約０．１６～約１重量％の銅、約０．１８～約１重量％の銅、約０．２～約１重量％の銅、０．２５～約１重量％の銅、約０．３～約１重量％の銅、０．３５～約１重量％の銅、約０．４～約１重量％の銅、約０．４５～約１重量％の銅、約０．５～約１重量％の銅、０．５５～約１重量％の銅、約０．６～約１重量％の銅、０．６５～約１重量％の銅、約０．７～約１重量％の銅、又は約０．７５～約１重量％の銅を含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．０８～約０．６重量％の銅、約０．１０～約０．６重量％の銅、約０．１２～約０．６重量％の銅、約０．１４～約０．６重量％の銅、約０．１６～約０．６重量％の銅、約０．１８～約０．６重量％の銅、約０．２～約０．６重量％の銅、０．２５～約０．６重量％の銅、約０．３～約０．６重量％の銅、０．３５～約０．６重量％の銅、約０．４～約０．６重量％の銅、又は約０．４５～約０．６重量％の銅を含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．０８～約０．６重量％の銅を含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．１０～約０．６重量％の銅を含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．１５～約０．６重量％の銅を含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．２０～約０．６重量％の銅を含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．２５～約０．６重量％の銅を含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．３０～約０．６重量％の銅を含む。
[1039] 一実施形態では、アルミニウム合金は、約３～約６．２重量％のマグネシウム、約０．１～約０．５重量％のマンガン、約０．０１～約０．３重量％のケイ素、約０．０５～約０．４重量％の鉄、０～０．５重量％のジルコニウム、０～０．２重量％のスズ、約０．０８～約１重量％の銅、及び残量としてのアルミニウムを含む。
[1040] 一実施形態では、アルミニウム合金は、約４．５重量％のマグネシウム、約０．２５重量％のマンガン、約０．２重量％の鉄、約０．１重量％のケイ素、約０．０８～約１重量％の銅、及び残量としてのアルミニウムを含む。
[1041] 一実施形態では、アルミニウム合金は、約４．５重量％のマグネシウム、約０．２５重量％のマンガン、約０．２重量％の鉄、約０．１重量％のケイ素、約０．０８～約０．６重量％の銅、及び残量としてのアルミニウムを含む。
[1042] 一実施形態では、アルミニウム合金は、約４．５重量％のマグネシウム、約０．２５重量％のマンガン、約０．２重量％の鉄、約０．１重量％のケイ素、約０．０８～約０．３重量％の銅、及び残量としてのアルミニウムを含む。
[1043] 一実施形態では、アルミニウム合金は、約４．５重量％のマグネシウム、約０．２５重量％のマンガン、約０．２重量％の鉄、約０．１重量％のケイ素、約０．１５重量％の銅、及び残量としてのアルミニウムを含む。
[1044] 一実施形態では、アルミニウム合金は、約４．５重量％のマグネシウム、約０．２５重量％のマンガン、約０．２重量％の鉄、約０．１重量％のケイ素、約０．３重量％の銅、及び残量としてのアルミニウムを含む。
[1045] 一実施形態では、アルミニウム合金は、約４．５重量％のマグネシウム、約０．２５重量％のマンガン、約０．２重量％の鉄、約０．１重量％のケイ素、約０．４５重量％の銅、及び残量としてのアルミニウムを含む。
[1046] 一実施形態では、アルミニウム合金は、約４．５重量％のマグネシウム、約０．２５重量％のマンガン、約０．２重量％の鉄、約０．１重量％のケイ素、約０．６０重量％の銅、及び残量としてのアルミニウムを含む。
[1047] 一実施形態では、アルミニウム合金は、約４．５重量％のマグネシウム、約０．２５重量％のマンガン、約０．２重量％の鉄、約０．１重量％のケイ素、約０．３重量％のジルコニウム、約０．１重量％のスズ、及び残量としてのアルミニウムを含む。
[1048] 一実施形態では、アルミニウム合金は、約４．５重量％のマグネシウム、約０．２５重量％のマンガン、約０．２重量％の鉄、約０．１重量％のケイ素、約０．３重量％のジルコニウム、約０．１重量％のスズ、約０．１５重量％の銅、及び残量としてのアルミニウムを含む。
[1049] 一実施形態では、アルミニウム合金は、約４．５重量％のマグネシウム、約０．２５重量％のマンガン、約０．２重量％の鉄、約０．１重量％のケイ素、約０．３重量％のジルコニウム、約０．１重量％のスズ、約０．３重量％の銅、及び残量としてのアルミニウムを含む。
[1050] 一実施形態では、アルミニウム合金は、約４．５重量％のマグネシウム、約０．２５重量％のマンガン、約０．２重量％の鉄、約０．１重量％のケイ素、約０．３重量％のジルコニウム、約０．１重量％のスズ、約０．４５重量％の銅、及び残量としてのアルミニウムを含む。
[1051] 一実施形態では、アルミニウム合金は、約４．５重量％のマグネシウム、約０．２５重量％のマンガン、約０．２重量％の鉄、約０．１重量％のケイ素、約０．３重量％のジルコニウム、約０．１重量％のスズ、約０．６０重量％の銅、及び残量としてのアルミニウムを含む。
[1052] 一実施形態では、アルミニウム合金は、約０．０１％～約０．５％の鉄を、例えば不純物元素として含む。
[1053] 本開示の幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は：
ＡＡ５０４２、ＡＡ５０５２、ＡＡ５０５６、ＡＡ５０８３、ＡＡ５０８６、ＡＡ５１８２、ＡＡ５３５２、及びＡＡ５７５４からなる群から選択されるアルミニウム合金に実質的に類似する（すなわち、各成分が約５～１０重量％の範囲内の）基本組成を含み；
約０．１～約０．５重量％のジルコニウム；
約０．０１～約０．２重量％のスズ；
約０．１５～約１重量％の意図的に加えられた銅；
及び残量としてのアルミニウムを含む。
ＡＡ５０４２、ＡＡ５０５２、ＡＡ５０５６、ＡＡ５０８３、ＡＡ５０８６、ＡＡ５１８２、ＡＡ５３５２、及びＡＡ５７５４からなる群から選択されるアルミニウム合金に実質的に類似する（すなわち、各成分が約５～１０重量％の範囲内の）基本組成を含み；
約０．１～約０．５重量％のジルコニウム；
約０．０１～約０．２重量％のスズ；
約０．１５～約１重量％の意図的に加えられた銅；
及び残量としてのアルミニウムを含む。
[1054] 本開示の幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は：
ＡＡ５０４２、ＡＡ５０５２、ＡＡ５０５６、ＡＡ５０８３、ＡＡ５０８６、ＡＡ５１８２、ＡＡ５３５２、及びＡＡ５７５４からなる群から選択されるアルミニウム合金に実質的に類似する（すなわち、各成分が約５～１０重量％の範囲内の）基本組成を含み；
約０．１５～約１重量％の意図的に加えられた銅；
及び残量としてのアルミニウムを含む。
ＡＡ５０４２、ＡＡ５０５２、ＡＡ５０５６、ＡＡ５０８３、ＡＡ５０８６、ＡＡ５１８２、ＡＡ５３５２、及びＡＡ５７５４からなる群から選択されるアルミニウム合金に実質的に類似する（すなわち、各成分が約５～１０重量％の範囲内の）基本組成を含み；
約０．１５～約１重量％の意図的に加えられた銅；
及び残量としてのアルミニウムを含む。
[1055] 本開示の幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、以下からなる群から選択される組成を含む。
[1056] 本開示の幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、以下からなる群から選択される組成を含む。
[1057] 幾つかの実施形態では、亜鉛が意図せずに加えられる。
[1058] 幾つかの実施形態では、クロム及び／又はチタンは、良好な鋳造特性のために結晶粒微細化の目的で意図的に加えられる。一実施形態では、アルミニウム合金は、良好な鋳造特性のために結晶粒微細化の目的で、約０～０．３５重量％のクロム、及び／又は０～０．１５重量％のチタンを含む。
[1059] 幾つかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金は、スカンジウムを本質的に含まない。幾つかの実施形態では、スカンジウムが存在する場合、これは意図せずに加えられ、間にある値のあらゆる範囲を含めて、約０．５％未満、約０．４％未満、約０．３％未満、約０．２％未満、約０．１％未満、約０．０９％未満、約０．０８％未満、約０．０７％未満、約０．０６％未満、約０．０５％未満、約０．０４％未満、約０．０３％未満、又は約０．０２重量％未満で存在する。
[1060] 幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０～約０．５重量％の不可避の不純物、例えば、約０．０１重量％、約０．０５重量％、約０．１重量％、約０．１５重量％、約０．２重量％、約０．２５重量％、約０．３重量％、約０．３５重量％、約０．４重量％、約０．４５重量％、又は約０．５重量％の不可避の不純物を含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．５重量％未満、約０．４重量％未満、約０．３重量％未満、約０．２重量％未満、又は約０．１重量％未満の不可避の不純物を含む。
[1061] 当業者によって理解されるように、開示される合金中に存在する不可避の不純物は、合金の性質、例えばその引張強度、降伏強度、破断時伸び、又は本明細書に記載のあらゆる他の性質に測定可能な影響を与えない。
[1062] 幾つかの実施形態では、本開示の合金は、約９０重量％を超えるアルミニウム、約９１重量％を超えるアルミニウム、約９２重量％を超えるアルミニウム、約９３重量％を超えるアルミニウム、約９４重量％を超えるアルミニウム、約９５重量％を超えるアルミニウム、約９６重量％を超えるアルミニウム、約９７重量％を超えるアルミニウム、又は約９８重量％を超えるアルミニウムを含む。幾つかの実施形態では、本開示の合金、約９０重量％のアルミニウム、約９１重量％のアルミニウム、約９２重量％のアルミニウム、約９３重量％のアルミニウム、約９４重量％のアルミニウム、約９５重量％のアルミニウム、約９６重量％のアルミニウム、約９７重量％のアルミニウム、又は約９８重量％のアルミニウム。
[1063] 本開示の幾つかの実施形態では、合金は、ハードテンパー条件において、少なくとも４００ＭＰａの降伏強度、少なくとも４５０ＭＰａの引張強度、及び少なくとも５％の伸びを有する。幾つかの実施形態では、合金は、ハードテンパー条件において、少なくとも４０５ＭＰａ、少なくとも４００ＭＰａ、少なくとも３９５ＭＰａ、少なくとも３９０ＭＰａ、又は少なくとも３８５ＭＰａの降伏強度を有する。幾つかの実施形態では、合金は、ハードテンパー条件において、少なくとも４７０ＭＰａ、少なくとも４６５ＭＰａ、少なくとも４６０ＭＰａ、少なくとも４５５ＭＰａ、又は少なくとも４５０ＭＰａの引張強度を有する。幾つかの実施形態では、合金は、ハードテンパー条件において、少なくとも５％、少なくとも５．５％、少なくとも６％、少なくとも６．５％、少なくとも７％、又は少なくとも７．５％の伸びを有する。
[1064] 本開示の幾つかの実施形態では、合金は、ソフトテンパー条件において、少なくとも１７０ＭＰａの降伏強度、少なくとも３２０ＭＰａの引張強度、及び少なくとも１０％の伸びを有する。幾つかの実施形態では、合金は、ソフトテンパー条件において、少なくとも２１０ＭＰａ、少なくとも２０５ＭＰａ、少なくとも２００ＭＰａ、少なくとも１９５ＭＰａ、少なくとも１９０ＭＰａ、少なくとも１８５ＭＰａ、又は少なくとも１８０ＭＰａの降伏強度を有する。幾つかの実施形態では、合金は、ソフトテンパー条件において、少なくとも４７０ＭＰａ、少なくとも４６５ＭＰａ、少なくとも４６０ＭＰａ、少なくとも４５５ＭＰａ、又は少なくとも４５０ＭＰａの引張強度を有する。幾つかの実施形態では、合金は、ソフトテンパー条件において、少なくとも１０％、少なくとも１１％、少なくとも１２％、少なくとも１３％、少なくとも１４％、又は少なくとも１５％の伸びを有する。
[1065] 開示されるアルミニウム合金から部品を製造する方法の１つは：ａ）合金を約７００～９００℃の温度で融解させることと；ｂ）合金を鋳型中で鋳造することと；ｃ）冷却媒体を用いて、鋳造された鋳塊を冷却することと（冷却速度は、固溶体中の溶質原子の含有量を増加させるのに十分速い速度である必要があり、このことは析出後に最適な機械的性質を得るために重要である）；ｄ）上記鋳塊を３００℃～６００℃の間の温度で厚板又は板に熱間圧延することと；ｅ）上記板を約３５０℃～約５５０℃の温度で約２～約４８時間、熱時効させることとを含む。幾つかの実施形態では、この方法は、ｆ）熱間圧延及び熱処理が行われた板又は厚板を冷間圧延して、薄板又は箔製品を形成することをさらに含む。幾つかの実施形態では、この方法は、ｇ）薄板又は箔製品の最終安定化熱処理（１００～２５０℃で１分～８時間）を行うことをさらに含む。
[1066] 開示されるアルミニウム合金から部品を製造するための別の方法の１つは、ａ）合金を約７００～９００℃の温度で融解させること；ｂ）合金を鋳型中で鋳造すること；ｃ）冷却媒体を用いて、鋳造された鋳塊を冷却すること（冷却速度は、固溶体中の溶質原子の含有量を増加させるのに十分速い速度である必要があり、このことは析出後に最適な機械的性質を得るために重要である）；ｄ）上記合金を３００℃～６００℃の間の温度で厚板又は板に熱間圧延することを含む。幾つかの実施形態では、この方法は、ｅ）熱間圧延された板又は厚板を冷間圧延して、厚板、薄板、又は箔製品を形成することと；ｆ）上記板を約３００℃～約５５０℃の温度で約２～約４８時間、熱時効させることとをさらに含む。
[1067] 本方法の幾つかの実施形態では、冷間圧延後、合金（例えば、板又は箔製品）は、安定化処理中の強度低下に抵抗し、改善された延性を示す。幾つかの実施形態では、冷間圧延後、合金は、被覆硬化処理中の強度低下に抵抗し、改善された延性を示す。幾つかの実施形態では、延性は、安定化又は被覆硬化処理を全く行わなかった冷間圧延した状態と比較して、間にあるあらゆる範囲及び値を含めて、約５％、約２０％、約５０％、約１００％、約１５０％、約２００％、約２５０％、約３００％、約３５０％、約４００％、約４５０％、又は約５００％だけ改善される。
[1068] 開示される合金の幾つかの用途としては、例えば、食品及び飲料の缶の蓋、食品及び飲料の缶のタブ、屋根ふき材料、羽目板材料、化学製造装置、食品製造装置、貯蔵タンク、家電製品、板金加工、海洋部品、輸送部品、高耐久性調理器具、油圧管、燃料タンク、圧力容器、トラック車体、トラック組立部品、トレーラー車体、トレーラー組立部品、掘削装置、ミサイル部品、及び鉄道車両が挙げられる。開示されるアルミニウム合金の幾つかの製造された形態としては、例えば、ワイヤ、板、厚板、及び箔が挙げられる。
参照による援用
[1069] 本明細書に参照されるそれぞれの特許文献及び科学論文の開示全体が、あらゆる目的で参照により援用される。
[1069] 本明細書に参照されるそれぞれの特許文献及び科学論文の開示全体が、あらゆる目的で参照により援用される。
均等物
[1070] 本発明は、その意図及び本質的な特性から逸脱することなく、別の特定の形態で具体化することができる。したがって、上記の実施形態は、すべての態様において、本明細書に記載の本発明を限定するものではなく、説明的なものであると見なされるべきである。したがって本発明の範囲は、上記の説明によってではなく添付の請求項によって示され、請求項の意味及びその均等性の範囲内となるあらゆる変化が、その中に含まれることが意図される。
[1070] 本発明は、その意図及び本質的な特性から逸脱することなく、別の特定の形態で具体化することができる。したがって、上記の実施形態は、すべての態様において、本明細書に記載の本発明を限定するものではなく、説明的なものであると見なされるべきである。したがって本発明の範囲は、上記の説明によってではなく添付の請求項によって示され、請求項の意味及びその均等性の範囲内となるあらゆる変化が、その中に含まれることが意図される。
[1071] したがって、以上より、本開示の新しい概念の真の意図及び範囲から逸脱することなく、多数の修正及び変形を実施できることが理解されるであろう。例証され説明される特定の実施形態に対する限定が意図されるものではなく、そのように推測されるべきではないことを理解すべきである。例えば、本開示の例示される合金は、ＡＡ５１８２アルミニウム合金を基準材料として用いるが、開示される合金を用いて実現される同じ改善が、限定するものではないが、マグネシウム、マンガン、並びにその他の微量の合金化元素及び不純物元素を含むＡＡ５０５２、ＡＡ５０５６、ＡＡ５３５２、ＡＡ５７５４、ＡＡ５０８３、ＡＡ５０８６、及びＡＡ５０４２などの別の従来の５０００系アルミニウム合金にも適用可能であることは、当業者は直ちに理解するであろう。
実施例
[1072] 本開示は、以下の実施例を参照することによってさらに説明される。しかし、これらの実施例は説明的なものであり、本開示の範囲を限定するものと解釈すべきでは決してないことに留意されたい。
[1072] 本開示は、以下の実施例を参照することによってさらに説明される。しかし、これらの実施例は説明的なものであり、本開示の範囲を限定するものと解釈すべきでは決してないことに留意されたい。
[1073] 実施例１：開示される合金の製造及び評価
[1074] ２つの合金：ＡＡ５１８２（基準合金）及びＡＡ５１８２－Ｉ（開示される合金１）を製造した。合金の公称組成を表１中に列挙する。両方の合金は、鋳造、熱間圧延、冷間圧延、及び安定化処理（経路－Ｉ）の同じ処理経路で製造した。さらに、１つのＡＡ５１８２試料及び数個のＡＡ５１８２－Ｉ試料を４４５℃で熱処理し（Ｃｕの固溶化熱処理）、異なる冷却速度で室温まで冷却した後、冷間圧延を行った。種々の冷却速度の影響を調べて、冷却速度（経路ＩＩ－水焼入れ約１００℃／秒、経路ＩＩＩ－炉中冷却約１℃／分、及び経路ＩＶ－炉中冷却約０．５℃／分）に対する時効硬化の依存性を求めた。
[1074] ２つの合金：ＡＡ５１８２（基準合金）及びＡＡ５１８２－Ｉ（開示される合金１）を製造した。合金の公称組成を表１中に列挙する。両方の合金は、鋳造、熱間圧延、冷間圧延、及び安定化処理（経路－Ｉ）の同じ処理経路で製造した。さらに、１つのＡＡ５１８２試料及び数個のＡＡ５１８２－Ｉ試料を４４５℃で熱処理し（Ｃｕの固溶化熱処理）、異なる冷却速度で室温まで冷却した後、冷間圧延を行った。種々の冷却速度の影響を調べて、冷却速度（経路ＩＩ－水焼入れ約１００℃／秒、経路ＩＩＩ－炉中冷却約１℃／分、及び経路ＩＶ－炉中冷却約０．５℃／分）に対する時効硬化の依存性を求めた。
[1075] 図１は、それぞれの処理経路（Ｉ～ＩＶ）から得られたＡＡ５１８２－Ｉ（開示される合金１）の引張強度を示している。経路Ｉ（鋳造、熱間圧延、冷間圧延、安定化）及びＩＩ（鋳造、熱間圧延、固溶化、及び水焼入れ、冷間圧延、安定化）によって処理した基準合金（以降ＡＡ５１８２と呼ぶ）の引張強度も示される。市販のＡＡ５１８２合金よりもＣｕ含有量が多い開示される合金は、固溶強化とともにＡｌ２ＣｕＭｇ析出物の形成によるＣｕの強化効果が最大化されるように設計される。合金が経路Ｉで処理される場合（固溶化せず）、ＡＡ５１８２と比較するとＡＡ５１８２－Ｉの引張強度のごくわずかな増加（約１０ＭＰａ）が示されるが、両方の合金を経路ＩＩで処理すると約３０ＭＰａの引張強度の明確な増加が示される。経路ＩＩ、ＩＩＩ、及びＩＶにおけるＡＡ５１８２－Ｉの引張強度は同程度であり、これは、この範囲内の冷却速度（固溶化温度から室温まで）は、Ｃｕ添加の有効性に対して大きな影響は生じないことを示している。ＡＡ５１８２は、経路ＩＩＩ及びＩＶによる処理は行わなかったが、その理由は、経路ＩＩよりも遅い速度で冷却した場合に、合金の顕著な差が期待されないからである。たとえば、幾つかの実施形態では、Ｃｕは、冷間圧延の前に固溶化されず、安定化処理を行うと、Ｃｕの強化効果が最大化される。
[1076] 実施例２：ジルコニウムを含む開示される合金の製造及び評価
[1077] 開示される合金中にＺｒ及び接種剤元素を加えることで、熱安定性で整合性のＡｌ３Ｚｒナノ析出物を高数密度で導入することができる。Ａｌ３Ｚｒナノ析出物とともに、Ｃｕを少量添加することのＡＡ５１８２の引張強度に対する効果が調べられる。４つの合金：ＡＡ５１８２、ＡＡ５１８２－Ｉ、ＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－Ｉ、及びＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－ＩＩを製造した。合金の公称組成を表２中に列挙する。すべての合金は、鋳造、熱間圧延、高温熱処理（４４５℃／５時間）、冷間圧延、及び安定化処理の同じ処理経路によって製造した。製造プロセス中の高温熱処理は、１）Ａｌ３Ｚｒナノ析出物を生成するための時効処理、２）Ｃｕ及び別の合金化元素ための固溶化熱処理の２つの目的を果たす。安定化処理後の強度保持を示すために、ＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－ＩＩ（開示される合金２）の安定化熱処理のための幾つかの温度（１６０、１８０、及び２００℃）を選択した。ＡＡ５１８２及びＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－Ｉ（参考特許出願の米国特許出願公開第２０１９／０３９０３０６Ａ１号）に対して安定化温度（１６０℃／３時間）を選択することで、基準合金ＡＡ５１８２の標準的なハードテンパー特性が得られた。すべての合金を、２２４℃で６０秒の油浴に通すことで、種々の食品及び包装用途に必要な被覆硬化プロセスをシミュレートした。
[1077] 開示される合金中にＺｒ及び接種剤元素を加えることで、熱安定性で整合性のＡｌ３Ｚｒナノ析出物を高数密度で導入することができる。Ａｌ３Ｚｒナノ析出物とともに、Ｃｕを少量添加することのＡＡ５１８２の引張強度に対する効果が調べられる。４つの合金：ＡＡ５１８２、ＡＡ５１８２－Ｉ、ＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－Ｉ、及びＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－ＩＩを製造した。合金の公称組成を表２中に列挙する。すべての合金は、鋳造、熱間圧延、高温熱処理（４４５℃／５時間）、冷間圧延、及び安定化処理の同じ処理経路によって製造した。製造プロセス中の高温熱処理は、１）Ａｌ３Ｚｒナノ析出物を生成するための時効処理、２）Ｃｕ及び別の合金化元素ための固溶化熱処理の２つの目的を果たす。安定化処理後の強度保持を示すために、ＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－ＩＩ（開示される合金２）の安定化熱処理のための幾つかの温度（１６０、１８０、及び２００℃）を選択した。ＡＡ５１８２及びＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－Ｉ（参考特許出願の米国特許出願公開第２０１９／０３９０３０６Ａ１号）に対して安定化温度（１６０℃／３時間）を選択することで、基準合金ＡＡ５１８２の標準的なハードテンパー特性が得られた。すべての合金を、２２４℃で６０秒の油浴に通すことで、種々の食品及び包装用途に必要な被覆硬化プロセスをシミュレートした。
[1078] 図２Ａ及び２Ｂは、Ａｌ３Ｚｒナノ析出物が存在し、Ｃｕの微量添加も行われた開示される合金の種々の安定化及び被覆硬化の温度における焼きなまし時間の関数としての引張強度及び降伏強度をそれぞれ示している。１６０℃で３時間安定化させた（Ｈ３９－テンパーに典型的）ＡＡ５１８２及びＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－Ｉの引張強度及び降伏強度が図に含まれる。初期点（ゼロ時間）は、安定化又は油浴処理の前の冷間圧延されたままの性質を表している。図２Ａから明らかなように、ＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－ＩＩの引張強度及び降伏強度の両方が、１６０℃の温度で３時間の安定化の後、ＡＡ５１８２及びＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－Ｉよりもはるかに高い値を示している。その熱安定性をさらに示すため、さらなる安定化温度がＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－ＩＩの場合に示される。１８０℃の温度において、引張強度及び降伏強度は、少なくとも８時間、比較的安定なままである。２００℃において、引張強度及び降伏強度の両方の曲線が、８時間まで、依然としてＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－Ｉ（１６０℃／３時間）の値の上にある。ＡＡ５１８２－Ｉ合金の場合、冷間圧延されたままの状態での強度は基準ＡＡ５１８２合金と同等であるが、安定化処理（１６０℃／３時間）後には基準ＡＡ５１８２合金よりもはるかに高くなる。中程度の焼きなまし処理中の基準ＡＡ５１８２合金の熱安定性も、Ｃｕの微量添加で改善されることも示されている。２２４℃における６０秒の油浴による結果も、すべての合金の場合で含まれている。ＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－ＩＩの引張強度及び降伏強度の両方が、別の合金よりもはるかに高い。
[1079] 図３Ａ及び３Ｂは、図２中の同じ合金の破断時伸びの関数としての引張強度及び降伏強度をそれぞれ示している。安定化処理後の調べたすべてのＡＡ５１８２、ＡＡ５１８２－Ｉ、ＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－Ｉ、及びＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－ＩＩの伸びの値はほぼ同じで、おおよそ５．５～７．５％の間であるが、強度は大きく異なることが明らかである。ＡＡ５１８２－Ｉ及びＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－Ｉの両方の強度は、基準ＡＡ５１８２合金よりも高く、ＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－ＩＩの強度が最も高く、延性を犠牲にすることなく開示される合金の強度が増加することを示している。
[1080] したがって、板の形態の開示される合金において延性を犠牲にすることなく強度が改善されることは、食品及び飲料缶産業に非常に有利である。開示される合金は、食品及び飲料の缶の板厚を減少させながら、同じ機能を維持するのに役立ち、アルミニウムの使用量が減少し、食品及び飲料の会社並びに最終使用者のコストが削減される。
[1081] 実施例３：塗料焼き付けサイクル後の開示される合金の機械的性質
[1082] 製造のためにＡＡ５１８２を用いる自動車製造業者は、典型的には、高成形性を有するＯ－テンパー／ソフトテンパー（完全焼きなましされた）板として合金を入手する。板が所望の形状に成形されると（例えばスタンピング）、その強度は加工又はひずみ硬化によって増加する。しかし、組み立てられた車両の典型的な塗料焼き付けサイクル（すなわち中間温度の焼きなまし処理）の後、加工によって増加した強度が低下する。塗料焼き付けサイクルの最中及び後の機械的性質に対する影響をＡＡ５１８２及びＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－ＩＩ合金に対して調べる。これらの合金の公称組成を表２中に列挙する。これらの合金から製造された板は、鋳造、熱間圧延、冷間圧延、及び最終焼きなまし処理（ＡＡ５１８２の場合２７０℃／４時間、ＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－ＩＩの場合４２０℃／４時間）の同じ処理経路が行われる。成形及び塗料焼き付けサイクルをシミュレートするために、板を約５％のひずみまで延伸し（張力下）、次に２０５℃で２０分及び２時間の焼きなましを行った。
[1082] 製造のためにＡＡ５１８２を用いる自動車製造業者は、典型的には、高成形性を有するＯ－テンパー／ソフトテンパー（完全焼きなましされた）板として合金を入手する。板が所望の形状に成形されると（例えばスタンピング）、その強度は加工又はひずみ硬化によって増加する。しかし、組み立てられた車両の典型的な塗料焼き付けサイクル（すなわち中間温度の焼きなまし処理）の後、加工によって増加した強度が低下する。塗料焼き付けサイクルの最中及び後の機械的性質に対する影響をＡＡ５１８２及びＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－ＩＩ合金に対して調べる。これらの合金の公称組成を表２中に列挙する。これらの合金から製造された板は、鋳造、熱間圧延、冷間圧延、及び最終焼きなまし処理（ＡＡ５１８２の場合２７０℃／４時間、ＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－ＩＩの場合４２０℃／４時間）の同じ処理経路が行われる。成形及び塗料焼き付けサイクルをシミュレートするために、板を約５％のひずみまで延伸し（張力下）、次に２０５℃で２０分及び２時間の焼きなましを行った。
[1083] 図４は、ソフトテンパーと、５％延伸と、２０５℃で２０分の焼きなましと、２０５℃で２時間の焼きなましとの成形及び塗料焼き付けサイクルのそれぞれの段階における各合金の降伏強度を示している。５％延伸において、両方の合金は、約５５ＭＰａの降伏強度の増加を示す。２０５℃で焼きなますと、ＡＡ５１８２の降伏強度は２０分以内に５５ＭＰａだけ低下し、一方、ＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－ＩＩは、２０分でわずか３０ＭＰａだけ低下し、２０分と比較して２時間後に約１０ＭＰａだけ増加する。焼きなました状態（塗料焼き付け後）では、ＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－ＩＩは、基準ＡＡ５１８２合金と比較して＞３０％の降伏強度の増加を示す。
[1084] これらの合金の処理パラメーターは、塗料焼き付けサイクル中のそれらの応答をさらに改善するために、変更することができる。この技術の拡張性を示し、処理パラメーターをさらに調べるために、連続鋳造によって２つの合金を製造した。これらの合金の公称組成は、表２中に列挙されるＡＡ５１８２及びＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－Ｉの公称組成である。これら両方の合金は、鋳造、熱間圧延、冷間圧延、及び焼きなまし処理からなる従来のＯ－テンパー経路と；鋳造、熱間圧延、高温熱処理（４４５℃／５時間）、冷間圧延、及び焼きなまし処理からなる修正Ｏ－テンパー経路との２つのわずかに異なる経路によって処理した。製造プロセス中の高温熱処理は、最終焼きなまし処理中に生成するものとは対照的に、冷間圧延前にＡｌ３Ｚｒナノ析出物を生成する時効ステップとして機能する。この析出物形成の順序の変更によって、合金の回復中の析出及び転位による熱安定性に変化が生じることがある。塗料焼き付け応答に対する２つの処理経路の影響を調べた。成形及び塗料焼き付けサイクルをシミュレートするために、板を約５％のひずみまで延伸し（張力下）、次に２０５℃で２０、６０、及び１２０分の焼きなましを行った。
[1085] 図５は、ソフトテンパーと、５％延伸と、２０５℃で２０、６０、及び１２０分の焼きなましとの成形及び塗料焼き付けサイクルのそれぞれの段階における、従来の経路及び修正した経路によって処理した各合金の降伏強度を示している。合金ＡＡ５１８２の場合、両方の処理経路によって、ほぼ同じ結果が得られる。従来の経路と比較すると、修正した経路で処理した合金ＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－Ｉは、延伸段階及び焼きなまし段階中により高い降伏強度を示す（約６％の増加）。修正した処理経路はＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－ＩＩに適用可能であり、したがって、同じ強度増加が予想される。
[1086] 実施例４：種々の量の銅を含む開示される合金の評価
[1087] Ｃｕ量を増加させると、開示される合金の機械的性質にさらなる利点を付与することができる。それらの効果について、ＡＡ５１８２（０．０５、０．１５、０．３、０．４５、０．６重量％）及びＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－Ｉ（０．０５、０．３、０．６重量％）を含む種々のＣｕ濃度を有する８つの合金を用いて調べた。合金の公称組成を表３中に列挙する。すべての合金は、鋳造と、熱間圧延と、熱処理と、冷間圧延と、安定化処理との同じ処理経路によって製造した。Ｃｕ合金化濃度を増加させることの効果について、安定化熱処理中の時効硬化応答を求めるために調べた。さらに、合金中の腐食電位に対するＣｕの影響を、ＡＳＴＭ Ｇ６９規格を用いて測定した。
[1087] Ｃｕ量を増加させると、開示される合金の機械的性質にさらなる利点を付与することができる。それらの効果について、ＡＡ５１８２（０．０５、０．１５、０．３、０．４５、０．６重量％）及びＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－Ｉ（０．０５、０．３、０．６重量％）を含む種々のＣｕ濃度を有する８つの合金を用いて調べた。合金の公称組成を表３中に列挙する。すべての合金は、鋳造と、熱間圧延と、熱処理と、冷間圧延と、安定化処理との同じ処理経路によって製造した。Ｃｕ合金化濃度を増加させることの効果について、安定化熱処理中の時効硬化応答を求めるために調べた。さらに、合金中の腐食電位に対するＣｕの影響を、ＡＳＴＭ Ｇ６９規格を用いて測定した。
[1088] 図６Ａは、０．０５～０．６重量％のＣｕ濃度の関数としてのＡＡ５１８２の引張強度及び伸びの値を示している。この合金は、Ｃｕ含有量が増加すると、強度が増加することを示しており、最初に０．０５重量％のＣｕ量で約４１０ＭＰａから始まり、０．６重量％のＣｕで４７５ＭＰａまで増加する。強度の最大の増加は、最初の０．１５重量％のＣｕの増加の後に起こり（約２５ＭＰａ）、その後、０．１５重量％のＣｕの添加ごとに増加分は少なくなる（０．４５～０．６重量％のＣｕで強度は５ＭＰａだけ改善される）。Ｃｕ含有量を増加させても伸びに顕著な変化は見られない（すべて約９％）。同様に、図６Ｂは、０．０５～０．６重量％のＣｕ濃度の関数としてのＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－Ｉの引張強度及び伸びの値を示している。０．３重量％のＣｕを加えると強度が３５ＭＰａ増加し、０．６重量％のＣｕで５０ＭＰａ増加する。Ｃｕ濃度の増加は、伸びの値に対する悪影響を示していない。図６Ｃは、０．０５～０．６重量％のＣｕ濃度の関数としてのＡＡ５１８２及びＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－Ｉの測定腐食電位値をまとめている。同じＣｕ合金化濃度においてＡＡ５１８２とＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－Ｉとの間に腐食電位の顕著な差は見られない。値は、より高いＣｕ濃度において、より貴な合金であることを示唆しており、腐食電位の合計の低下は、０．６重量％のＣｕの添加で約４０ｍＶである。
[1089] 実施例５：ハードテンパー又はソフトテンパーにおける開示される合金の機械的性質
[1090] 表４は、ハードテンパー及びソフトテンパーにおけるＡｌ－４．５Ｍｇ－０．２５Ｍｎ－０．２Ｆｅ－０．１Ｓｉ重量％（ＡＡ５１８２）、ハードテンパー及びソフトテンパー（塗料焼き付けサイクル後の性質をシミュレートするための延伸及び焼きなましが行われた条件）におけるＡｌ－４．５Ｍｇ－０．２５Ｍｎ－０．２Ｆｅ－０．１Ｓｉ－０．３Ｚｒ－０．１Ｓｎ－０．３Ｃｕ重量％（ＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－ＩＩ）を含む薄板（厚さ０．２５ｍｍ）の機械的性質を列挙している。ＡＡ５１８２ハードテンパーは、食品及び飲料の缶のタブ及び蓋用の一般的なアルミニウム合金であり、ＡＡ５１８２ソフトテンパーは自動車用途に一般に用いられる。ＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－ＩＩ合金は、ハードテンパー及びソフトテンパーの両方において、それぞれのテンパーのＡＡ５１８２合金よりも高い降伏強度、引張強度を実現しながら、本質的に同じ破断時伸びを維持する。
[1090] 表４は、ハードテンパー及びソフトテンパーにおけるＡｌ－４．５Ｍｇ－０．２５Ｍｎ－０．２Ｆｅ－０．１Ｓｉ重量％（ＡＡ５１８２）、ハードテンパー及びソフトテンパー（塗料焼き付けサイクル後の性質をシミュレートするための延伸及び焼きなましが行われた条件）におけるＡｌ－４．５Ｍｇ－０．２５Ｍｎ－０．２Ｆｅ－０．１Ｓｉ－０．３Ｚｒ－０．１Ｓｎ－０．３Ｃｕ重量％（ＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－ＩＩ）を含む薄板（厚さ０．２５ｍｍ）の機械的性質を列挙している。ＡＡ５１８２ハードテンパーは、食品及び飲料の缶のタブ及び蓋用の一般的なアルミニウム合金であり、ＡＡ５１８２ソフトテンパーは自動車用途に一般に用いられる。ＡＡ５１８２－ｎａｎｏ－ＩＩ合金は、ハードテンパー及びソフトテンパーの両方において、それぞれのテンパーのＡＡ５１８２合金よりも高い降伏強度、引張強度を実現しながら、本質的に同じ破断時伸びを維持する。
[1091] 本開示の番号が付いた実施形態
[1092] 本開示によって考慮される別の主題は、以下の番号の付いた実施形態に記載される。
[1092] 本開示によって考慮される別の主題は、以下の番号の付いた実施形態に記載される。
[1093] １．約３～約６．２重量％のマグネシウム；
約０．０１～約１．８重量％のマンガン；
約０．０１～約０．６重量％の鉄；
約０．０１～約０．５重量％のケイ素；
約０．１～約０．５重量％のジルコニウム；
約０．０１～約０．２重量％のスズ；
約０．０８～約１重量％の銅；及び
残量としてのアルミニウムを含む、アルミニウム合金。
約０．０１～約１．８重量％のマンガン；
約０．０１～約０．６重量％の鉄；
約０．０１～約０．５重量％のケイ素；
約０．１～約０．５重量％のジルコニウム；
約０．０１～約０．２重量％のスズ；
約０．０８～約１重量％の銅；及び
残量としてのアルミニウムを含む、アルミニウム合金。
[1094] ２．約０．０５～約０．６重量％のマンガンを含む、実施形態１のアルミニウム合金。
[1095] ２ａ．約４．５重量％のマグネシウム、約０．２５重量％のマンガン、約０．２重量％の鉄、約０．１重量％のケイ素、約０．３重量％のジルコニウム、約０．１重量％のスズ、約０．１５重量％の銅、及び残量としてのアルミニウムを含む、実施形態１又は２のアルミニウム合金。
[1096] ３．約４．５重量％のマグネシウム、約０．２５重量％のマンガン、約０．２重量％の鉄、約０．１重量％のケイ素、約０．３重量％のジルコニウム、約０．１重量％のスズ、約０．３重量％の銅、及び残量としてのアルミニウムを含む、実施形態１又は２のアルミニウム合金。
[1097] ４．約４．５重量％のマグネシウム、約０．２５重量％のマンガン、約０．２重量％の鉄、約０．１重量％のケイ素、約０．３重量％のジルコニウム、約０．１重量％のスズ、約０．６重量％の銅、及び残量としてのアルミニウムを含む、実施形態１又は２のアルミニウム合金。
[1098] ５．合金がスカンジウムを本質的に含まない、実施形態１～４のアルミニウム合金。
[1099] ６．ハードテンパー条件において、合金が、少なくとも４００ＭＰａの降伏強度、少なくとも４５０ＭＰａの引張強度、及び少なくとも５％の伸びを有する、実施形態１～５のいずれか１つのアルミニウム合金。
[1100] ７．冷間圧延後、合金が、安定化処理中の強度低下に抵抗し、改善された延性を示す、実施形態１～６のいずれか１つのアルミニウム合金。
[1101] ７ａ．冷間圧延後、合金が、被覆硬化処理中の強度低下に抵抗し、改善された延性を示す、実施形態１～６のいずれか１つのアルミニウム合金。
[1102] ８．成形又は延伸の後、合金が、塗料焼き付けサイクル中の強度低下に抵抗する、実施形態１～７のいずれか１つのアルミニウム合金。
[1103] ９．塗料焼き付けサイクルが後に行われる、成形及び延伸の後に、合金が少なくとも１７０ＭＰａの降伏強度を有する、実施形態１～８のいずれか１つのアルミニウム合金。
[1104] １０．合金がＡｌ３Ｚｒナノスケール析出物を含み、このナノスケール析出物が、約２０ｎｍ以下の平均直径を有し、α－Ａｌ面心立方マトリックス中にＬ１２構造を有し、ナノスケール析出物の平均数密度が約２０２１ｍ－３以上である、実施形態１～９のいずれか１つのアルミニウム合金。
[1105] １１．合金がＣｕ含有相を含む、実施形態１～１０のいずれか１つのアルミニウム合金。
[1106] １２．冷間圧延、成形、又は延伸（例えば安定化処理及び／又は塗料焼き付けサイクル）後の中程度の時効処理中に、Ｃｕ含有相によって熱安定性が向上する、実施形態１１のアルミニウム合金。
[1107] １３．Ｃｕ含有相がＡｌ２ＣｕＭｇ析出物及び／又はＳ’相を含む、実施形態１１又は１２のアルミニウム合金。
[1108] １４．Ａｌ２ＣｕＭｇ析出物の形成によって、意図的に加えられた銅を有しない基準ＡＡ５１８２合金よりも引張強度が増加する、実施形態１３のアルミニウム合金。
[1109] １５．実施形態１～１４のいずれか１つのアルミニウム合金から部品を製造する方法であって：
ａ）合金を約７００℃～約９００℃の温度で融解させることと；
ｂ）合金を鋳型中で鋳造することと；
ｃ）冷却媒体を用いて、鋳造された鋳塊を冷却することと；
ｄ）上記鋳造された鋳塊を３００℃～６００℃の間の温度で厚板又は板に熱間圧延することと、
を含む方法。
ａ）合金を約７００℃～約９００℃の温度で融解させることと；
ｂ）合金を鋳型中で鋳造することと；
ｃ）冷却媒体を用いて、鋳造された鋳塊を冷却することと；
ｄ）上記鋳造された鋳塊を３００℃～６００℃の間の温度で厚板又は板に熱間圧延することと、
を含む方法。
[1110] １６．ハードテンパー条件を得るために：
ｅ）厚板又は板を約３５０℃～約５５０℃の温度で約２～約４８時間の時間、熱時効させることと；
ｆ）熱間圧延及び熱処理が行われた板又は厚板を冷間圧延して、薄板又は箔製品を形成することと；
ｇ）板製品の１００℃～２５０℃の間の温度で１分～８時間の安定化熱処理及び／又は被覆硬化処理と、
をさらに含む、実施形態１５の方法。
ｅ）厚板又は板を約３５０℃～約５５０℃の温度で約２～約４８時間の時間、熱時効させることと；
ｆ）熱間圧延及び熱処理が行われた板又は厚板を冷間圧延して、薄板又は箔製品を形成することと；
ｇ）板製品の１００℃～２５０℃の間の温度で１分～８時間の安定化熱処理及び／又は被覆硬化処理と、
をさらに含む、実施形態１５の方法。
[1111] １７．ソフトテンパー条件を得るために：
ｅ）熱間圧延された板又は厚板を冷間圧延して、薄板又は箔製品を形成することと；
ｆ）上記板又は箔を約３００℃～約５５０℃の温度で約２時間～約４８時間の時間、熱時効させることと、
をさらに含む、実施形態１５の方法。
ｅ）熱間圧延された板又は厚板を冷間圧延して、薄板又は箔製品を形成することと；
ｆ）上記板又は箔を約３００℃～約５５０℃の温度で約２時間～約４８時間の時間、熱時効させることと、
をさらに含む、実施形態１５の方法。
[1112] １７ａ．冷間圧延後、合金が、安定化処理中の強度低下に抵抗し、改善された延性を示す、実施形態１６又は１７の方法。
[1113] １７ｂ．冷間圧延後、合金が、被覆硬化処理中の強度低下に抵抗し、改善された延性を示す、実施形態１６又は１７の方法。
[1114] １８．約２．５～約６．２重量％のマグネシウム；
約０．０１～約１．８重量％のマンガン；
約０．０１～約０．６重量％の鉄；
約０．０１～約０．５重量％のケイ素；
約０．０１～約１重量％の銅；及び
残量としてのアルミニウム、
を含むアルミニウム合金。
約０．０１～約１．８重量％のマンガン；
約０．０１～約０．６重量％の鉄；
約０．０１～約０．５重量％のケイ素；
約０．０１～約１重量％の銅；及び
残量としてのアルミニウム、
を含むアルミニウム合金。
[1115] １９．約０．１重量％の銅、約０．１５重量％の銅、約０．２重量％の銅、０．２５重量％の銅、０．３重量％の銅、０．３５重量％の銅、０．４重量％の銅、０．４５重量％の銅、０．５重量％の銅、０．５５重量％の銅、０．６重量％の銅、０．６５重量％の銅、０．７重量％の銅、０．７５重量％の銅、０．８重量％の銅、０．８５重量％の銅、０．９重量％の銅、０．９５重量％の銅、又は１重量％の銅を含む、実施形態１～１４及び１８のいずれか１つのアルミニウム合金。
[1116] ２０．約４．５重量％のマグネシウム、約０．２５重量％のマンガン、約０．２重量％の鉄、約０．１重量％のケイ素、約０．１５重量％の銅、及び残量としてのアルミニウムを含む、実施形態１８のアルミニウム合金。
[1117] ２０ａ．約４．５重量％のマグネシウム、約０．２５重量％のマンガン、約０．２重量％の鉄、約０．１重量％のケイ素、約０．３重量％の銅、及び残量としてのアルミニウムを含む、実施形態１８のアルミニウム合金。
[1118] ２０ｂ．約４．５重量％のマグネシウム、約０．２５重量％のマンガン、約０．２重量％の鉄、約０．１重量％のケイ素、約０．４５重量％の銅、及び残量としてのアルミニウムを含む、実施形態１８のアルミニウム合金。
[1119] ２１．約４．５重量％のマグネシウム、約０．２５重量％のマンガン、約０．２重量％の鉄、約０．１重量％のケイ素、約０．６重量％の銅、及び残量としてのアルミニウムを含む、実施形態１８のアルミニウム合金。
[1120] ２２．ハードテンパー条件において、合金が、少なくとも３７０ＭＰａの降伏強度、少なくとも４３０ＭＰａの引張強度、及び少なくとも５％の伸びを有する、実施形態１８～２１のいずれか１つのアルミニウム合金。
[1121] ２３．冷間圧延後、合金が、安定化処理中の強度低下に抵抗し、改善された延性を示す、実施形態１８～２２のいずれか１つのアルミニウム合金。
[1122] ２４．冷間圧延後、合金が、被覆硬化処理中の強度低下に抵抗し、改善された延性を示す、実施形態１８～２３のいずれか１つのアルミニウム合金。
[1123] ２５．合金がＣｕ含有相を含む、実施形態１８～２４のいずれか１つのアルミニウム合金。
[1124] ２６．冷間圧延、成形、又は延伸（例えば安定化処理及び／又は塗料焼き付けサイクル）後に行われる中程度の時効処理及び／又は被覆硬化処理中に、Ｃｕ含有相によって熱安定性が向上する、実施形態２５のアルミニウム合金。
[1125] ２７．Ｃｕ含有相がＡｌ２ＣｕＭｇ析出物及び／又はＳ’相を含む、実施形態２５又は２６のアルミニウム合金。
[1126] ２８．Ａｌ２ＣｕＭｇ析出物の形成によって、意図的に加えられた銅を有しない基準ＡＡ５１８２合金よりも引張強度が増加する、実施形態２７のアルミニウム合金。
[1127] ２９．実施形態１８～２８のいずれか１つのアルミニウム合金から部品を製造する方法であって：
ａ）合金を約７００℃～約９００℃の温度で融解させることと；
ｂ）合金を鋳型中で鋳造することと；
ｃ）冷却媒体を用いて、鋳造された鋳塊を冷却することと；
ｄ）上記鋳造された鋳塊を３００℃～６００℃の間の温度で厚板又は板に熱間圧延することと；
ｅ）場合により、上記板を約３５０℃～約５５０℃の温度で約１分～約４８時間の時間、熱時効させることと；
ｆ）熱間圧延及び熱処理が行われた板又は厚板を冷間圧延して、薄板又は箔製品を形成することと；
ｇ）板製品の１００℃～２５０℃の間の温度で１分～８時間の安定化処理及び／又は被覆硬化処理と、
を含む方法。
ａ）合金を約７００℃～約９００℃の温度で融解させることと；
ｂ）合金を鋳型中で鋳造することと；
ｃ）冷却媒体を用いて、鋳造された鋳塊を冷却することと；
ｄ）上記鋳造された鋳塊を３００℃～６００℃の間の温度で厚板又は板に熱間圧延することと；
ｅ）場合により、上記板を約３５０℃～約５５０℃の温度で約１分～約４８時間の時間、熱時効させることと；
ｆ）熱間圧延及び熱処理が行われた板又は厚板を冷間圧延して、薄板又は箔製品を形成することと；
ｇ）板製品の１００℃～２５０℃の間の温度で１分～８時間の安定化処理及び／又は被覆硬化処理と、
を含む方法。
[1128] ３０．実施形態１～１４のいずれか１つ又は実施形態１８～２８のいずれか１つのアルミニウム合金を含む、食品及び／又は飲料の缶の蓋及び／又はタブ。
[1129] ３１．実施形態１～１４のいずれか１つ又は実施形態１８～２８のいずれか１つのアルミニウム合金を含むアルミニウム合金部品であって、屋根ふき材料、羽目板材料、化学製造装置、食品製造装置、貯蔵タンク、家電製品、板金加工、海洋部品、輸送部品、高耐久性調理器具、油圧管、燃料タンク、圧力容器、トラック車体、トラック組立部品、トレーラー車体、トレーラー組立部品、掘削装置、ミサイル部品、及び鉄道車両からなる群から選択される、アルミニウム合金部品。
[1130] ３２．ワイヤ、板、厚板、及び箔からなる群から選択される、実施形態１～１４のいずれか１つ又は実施形態１８～２８のいずれか１つのアルミニウム合金の製造された形態。
[1131] ３３．実施形態１～１４のいずれか１つ又は実施形態１８～２８のいずれか１つのアルミニウム合金を含む、装飾用に着色被覆される、食品及び／又は飲料の缶の蓋及び／又はタブ。
[1132] ３４．ａ）合金を約７００℃～約９００℃の温度で融解させることと；
ｂ）合金を鋳型中で鋳造することと；
ｃ）冷却媒体を用いて、鋳造された鋳塊を冷却することと；
ｄ）上記鋳造された鋳塊を３００℃～６００℃の間の温度で厚板又は板に熱間圧延することと；
ｅ）場合により、上記板を約３５０℃～約５５０℃の温度で約１分～約４８時間の時間、熱時効させることと；
ｆ）熱間圧延及び熱処理が行われた板又は厚板を冷間圧延して、薄板又は箔製品を形成することと；
ｇ）板製品の１００℃～２５０℃の間の温度で１分～８時間の安定化処理及び／又は被覆硬化処理と、
によって形成される、実施形態１～１４のいずれか１つ又は実施形態１８～２８のいずれか１つのアルミニウム合金。
ｂ）合金を鋳型中で鋳造することと；
ｃ）冷却媒体を用いて、鋳造された鋳塊を冷却することと；
ｄ）上記鋳造された鋳塊を３００℃～６００℃の間の温度で厚板又は板に熱間圧延することと；
ｅ）場合により、上記板を約３５０℃～約５５０℃の温度で約１分～約４８時間の時間、熱時効させることと；
ｆ）熱間圧延及び熱処理が行われた板又は厚板を冷間圧延して、薄板又は箔製品を形成することと；
ｇ）板製品の１００℃～２５０℃の間の温度で１分～８時間の安定化処理及び／又は被覆硬化処理と、
によって形成される、実施形態１～１４のいずれか１つ又は実施形態１８～２８のいずれか１つのアルミニウム合金。
[1001] ３５．冷間圧延後、合金が、安定化処理及び／又は硬化被覆処理中の強度低下に抵抗し、改善された延性を示す、実施形態３４のアルミニウム合金。
Claims (39)
- 約３～約６．２重量％のマグネシウム；
約０．０１～約１．８重量％のマンガン；
約０．０１～約０．６重量％の鉄；
約０．０１～約０．５重量％のケイ素；
約０．１～約０．５重量％のジルコニウム；
約０．０１～約０．２重量％のスズ；
約０．０８～約１重量％の銅；及び
残量としてのアルミニウムを含む、アルミニウム合金。 - 約０．０５～約０．６重量％のマンガンを含む、請求項１に記載のアルミニウム合金。
- 約４．５重量％のマグネシウム、約０．２５重量％のマンガン、約０．２重量％の鉄、約０．１重量％のケイ素、約０．３重量％のジルコニウム、約０．１重量％のスズ、約０．１５重量％の銅、及び残量としてのアルミニウムを含む、請求項１又は２に記載のアルミニウム合金。
- 約４．５重量％のマグネシウム、約０．２５重量％のマンガン、約０．２重量％の鉄、約０．１重量％のケイ素、約０．３重量％のジルコニウム、約０．１重量％のスズ、約０．３重量％の銅、及び残量としてのアルミニウムを含む、請求項１又は２に記載のアルミニウム合金。
- 約４．５重量％のマグネシウム、約０．２５重量％のマンガン、約０．２重量％の鉄、約０．１重量％のケイ素、約０．３重量％のジルコニウム、約０．１重量％のスズ、約０．６重量％の銅、及び残量としてのアルミニウムを含む、請求項１又は２に記載のアルミニウム合金。
- 前記合金がスカンジウムを本質的に含まない、請求項１～５のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
- ハードテンパー条件において、前記合金が、少なくとも４００ＭＰａの降伏強度、少なくとも４５０ＭＰａの引張強度、及び少なくとも５％の伸びを有する、請求項１～６のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
- 成形又は延伸の後、前記合金が、塗料焼き付けサイクル中の強度低下に抵抗する、請求項１～７のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
- 塗料焼き付けサイクルが後に行われる、成形及び延伸の後に、前記合金が少なくとも１７０ＭＰａの降伏強度を有する、請求項１～８のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
- 前記合金がＡｌ３Ｚｒナノスケール析出物を含み、前記ナノスケール析出物が、約２０ｎｍ以下の平均直径を有し、α－Ａｌ面心立方マトリックス中にＬ１２構造を有し、前記ナノスケール析出物の平均数密度が約２０２１ｍ－３以上である、請求項１～９のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
- 前記合金がＣｕ含有相を含む、請求項１～１０のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
- 冷間圧延、成形、又は延伸（例えば安定化処理及び／又は塗料焼き付けサイクル）後の中程度の時効処理中に、前記Ｃｕ含有相によって熱安定性が向上する、請求項１１に記載のアルミニウム合金。
- 前記Ｃｕ含有相がＡｌ２ＣｕＭｇ析出物及び／又はＳ’相を含む、請求項１１又は１２に記載のアルミニウム合金。
- Ａｌ２ＣｕＭｇ析出物の形成によって、意図的に加えられた銅を有しない基準ＡＡ５１８２合金よりも引張強度が増加する、請求項１３に記載のアルミニウム合金。
- 請求項１～１４のいずれか一項に記載のアルミニウム合金から部品を製造する方法であって：
ａ）前記合金を約７００℃～約９００℃の温度で融解させることと；
ｂ）前記合金を鋳型中で鋳造することと；
ｃ）冷却媒体を用いて、前記鋳造された鋳塊を冷却することと；
ｄ）前記鋳造された鋳塊を３００℃～６００℃の間の温度で厚板又は板に熱間圧延することと、
を含む、方法。 - ハードテンパー条件を得るために：
ｅ）前記厚板又は板を約３５０℃～約５５０℃の温度で約２～約４８時間の時間、熱時効させることと；
ｆ）前記熱間圧延及び熱処理が行われた板又は厚板を冷間圧延して、薄板又は箔製品を形成することと；
ｇ）前記板製品の１００℃～２５０℃の間の温度で１分～８時間の安定化熱処理及び／又は被覆硬化処理と、
をさらに含む、請求項１５に記載の方法。 - ソフトテンパー条件を得るために：
ｅ）前記熱間圧延された板又は厚板を冷間圧延して、薄板又は箔製品を形成することと；
ｆ）前記板又は箔を約３００℃～約５５０℃の温度で約２時間～約４８時間の時間、熱時効させることと、
をさらに含む、請求項１５に記載の方法。 - 冷間圧延後、前記合金が、安定化処理中の強度低下に抵抗し、改善された延性を示す、請求項１６又は１７に記載の方法。
- 冷間圧延後、前記合金が、被覆硬化処理中の強度低下に抵抗し、改善された延性を示す、請求項１６又は１７に記載の方法。
- 約２．５～約６．２重量％のマグネシウム；
約０．０１～約１．８重量％のマンガン；
約０．０１～約０．６重量％の鉄；
約０．０１～約０．５重量％のケイ素；
約０．０１～約１重量％の銅；及び
残量としてのアルミニウムを含む、アルミニウム合金。 - 約０．１重量％の銅、約０．１５重量％の銅、約０．２重量％の銅、０．２５重量％の銅、０．３重量％の銅、０．３５重量％の銅、０．４重量％の銅、０．４５重量％の銅、０．５重量％の銅、０．５５重量％の銅、０．６重量％の銅、０．６５重量％の銅、０．７重量％の銅、０．７５重量％の銅、０．８重量％の銅、０．８５重量％の銅、０．９重量％の銅、０．９５重量％の銅、又は１重量％の銅を含む、請求項１～１４及び２０のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
- 約４．５重量％のマグネシウム、約０．２５重量％のマンガン、約０．２重量％の鉄、約０．１重量％のケイ素、約０．１５重量％の銅、及び残量としてのアルミニウムを含む、請求項２０に記載のアルミニウム合金。
- 約４．５重量％のマグネシウム、約０．２５重量％のマンガン、約０．２重量％の鉄、約０．１重量％のケイ素、約０．３重量％の銅、及び残量としてのアルミニウムを含む、請求項２０に記載のアルミニウム合金。
- 約４．５重量％のマグネシウム、約０．２５重量％のマンガン、約０．２重量％の鉄、約０．１重量％のケイ素、約０．４５重量％の銅、及び残量としてのアルミニウムを含む、請求項２０に記載のアルミニウム合金。
- 約４．５重量％のマグネシウム、約０．２５重量％のマンガン、約０．２重量％の鉄、約０．１重量％のケイ素、約０．６重量％の銅、及び残量としてのアルミニウムを含む、請求項２０に記載のアルミニウム合金。
- ハードテンパー条件において、前記合金が、少なくとも３７０ＭＰａの降伏強度、少なくとも４３０ＭＰａの引張強度、及び少なくとも５％の伸びを有する、請求項２０～２５のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
- 冷間圧延後、前記合金が、安定化処理中の強度低下に抵抗し、改善された延性を示す、請求項２０～２６のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
- 冷間圧延後、前記合金が、被覆硬化処理中の強度低下に抵抗し、改善された延性を示す、請求項２０～２６のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
- 前記合金がＣｕ含有相を含む、請求項２０～２８のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
- 冷間圧延、成形、又は延伸（例えば安定化処理及び／又は塗料焼き付けサイクル）後に行われる中程度の時効処理及び／又は被覆硬化処理中に、前記Ｃｕ含有相によって熱安定性が向上する、請求項２９に記載のアルミニウム合金。
- 前記Ｃｕ含有相がＡｌ２ＣｕＭｇ析出物及び／又はＳ’相を含む、請求項２９又は３０に記載のアルミニウム合金。
- Ａｌ２ＣｕＭｇ析出物の形成によって、意図的に加えられた銅を有しない基準ＡＡ５１８２合金よりも引張強度が増加する、請求項３１に記載のアルミニウム合金。
- 請求項２０～３０のいずれか一項に記載のアルミニウム合金から部品を製造する方法であって：
ａ）前記合金を約７００℃～約９００℃の温度で融解させることと；
ｂ）前記合金を鋳型中で鋳造することと；
ｃ）冷却媒体を用いて、前記鋳造された鋳塊を冷却することと；
ｄ）前記鋳造された鋳塊を３００℃～６００℃の間の温度で厚板又は板に熱間圧延することと；
ｅ）場合により、前記板を約３５０℃～約５５０℃の温度で約１分～約４８時間の時間、熱時効させることと；
ｆ）前記熱間圧延及び熱処理が行われた板又は厚板を冷間圧延して、薄板又は箔製品を形成することと；
ｇ）前記板製品の１００℃～２５０℃の間の温度で１分～８時間の安定化処理及び／又は被覆硬化処理と、
を含む、方法。 - 請求項１～１４のいずれか一項又は請求項２０～３２のいずれか一項に記載のアルミニウム合金を含む、食品及び／又は飲料の缶の蓋及び／又はタブ。
- 請求項１～１４のいずれか一項又は請求項２０～３２のいずれか一項に記載のアルミニウム合金を含むアルミニウム合金部品であって、屋根ふき材料、羽目板材料、化学製造装置、食品製造装置、貯蔵タンク、家電製品、板金加工、海洋部品、輸送部品、高耐久性調理器具、油圧管、燃料タンク、圧力容器、トラック車体、トラック組立部品、トレーラー車体、トレーラー組立部品、掘削装置、ミサイル部品、及び鉄道車両からなる群から選択される、アルミニウム合金部品。
- 請求項１～１４のいずれか一項又は請求項２０～３２のいずれか一項に記載のアルミニウム合金の製造された形態であって、ワイヤ、板、厚板、及び箔からなる群から選択される製造された形態。
- 請求項１～１４のいずれか一項又は請求項２０～３２のいずれか一項に記載のアルミニウム合金を含む、装飾用に着色被覆される、食品及び／又は飲料の缶の蓋及び／又はタブ。
- ａ）前記合金を約７００℃～約９００℃の温度で融解させることと；
ｂ）前記合金を鋳型中で鋳造することと；
ｃ）冷却媒体を用いて、前記鋳造された鋳塊を冷却することと；
ｄ）前記鋳造された鋳塊を３００℃～６００℃の間の温度で厚板又は板に熱間圧延することと；
ｅ）場合により、前記板を約３５０℃～約５５０℃の温度で約１分～約４８時間の時間、熱時効させることと；
ｆ）前記熱間圧延及び熱処理が行われた板又は厚板を冷間圧延して、薄板又は箔製品を形成することと；
ｇ）前記板製品の１００℃～２５０℃の間の温度で１分～８時間の安定化処理及び／又は被覆硬化処理と、
によって形成される、請求項１～１４のいずれか一項又は請求項２０～３２のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。 - 冷間圧延後、前記合金が、安定化処理及び／又は硬化被覆処理中の強度低下に抵抗し、改善された延性を示す、請求項３８に記載のアルミニウム合金。
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