JP5068654B2 - 高強度、高靱性Al−Zn合金製品およびそのような製品の製造方法 - Google Patents
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-
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Description
Zn:6.0〜11.0
Cu:1.4〜2.2
Mg:1.4〜2.4
Zr:0.05〜0.15
Ti:0.05未満
Hfおよび/またはV:0.25未満、
所望によりScおよび/またはCe:0.05〜0.25、および
所望によりMn:0.05〜0.12、
および不可避不純物および残部アルミニウム、好ましくは他の元素各0.05未満、合計で0.50未満を含んでなり、好ましくは上記成分からなり、該合金製品は、完成した製品のT/10位置で実質的に完全に再結晶化されていない微小構造を有する。
a.下記の組成、すなわち(質量%で)
Zn:6.0〜11.0、
Cu:1.4〜2.2、
Mg:1.4〜2.4、
Zr:0.05〜0.15、
Ti:0.05未満、
Hfおよび/またはV:0.25未満、
所望によりScおよび/またはCe:0.05〜0.25、および
所望によりMn:0.05〜0.12
および不可避不純物および残部アルミニウムを有し、好ましくは、他の元素が各0.05未満、合計で0.50未満であるインゴットを鋳造する工程、
b.鋳造後、該インゴットを均質化および/または予備加熱する工程、
c.該インゴットを予備加工製品に熱間加工する工程、
d.該予備加工製品を再加熱し、かつ、
d1.該再加熱された製品を最終ゲージに熱間圧延する工程、または
d2.該再加熱された製品を最終ゲージに熱間圧延および冷間圧延する工程、
e.溶体化熱処理し、該溶体化熱処理された製品を急冷する工程、
f.所望により、該急冷された、または冷間加工された合金製品を伸長または圧縮し、応力を除去する工程、および
g.所望により、該急冷された、および所望により伸長または圧縮された製品を時効処理し、合金製品が、完成した製品のT/10位置で実質的に完全に再結晶化されていない微小構造を有する所望の調質を達成する工程
を含んでなる。
実験室規模で、14種類の異なったアルミニウム合金をインゴットに鋳造し、均質化させ、約410℃で6時間以上予備加熱し、4mm板に熱間圧延した。溶体化熱処理を475℃で行い、その後、水で急冷させた。その後、急冷させた製品を2工程T76時効手順により時効処理した。化学組成を表1に示す。
合金 Cu Mg Zn その他
1 2.0 2.1 8.0 0.08Mn
2 2.1 2.1 8.1 −
3 1.7 1.75 8.7 −
4 2.1 1.7 8.6 −
5 2.4 1.7 8.6 −
6 1.7 2.2 8.7 −
7 2.1 2.1 8.6 −
8 2.4 2.1 8.7 −
9 1.7 2.5 8.7 −
10 2.1 2.4 8.6 −
11 2.5 2.5 8.7 −
12 2.1 2.1 9.2 −
13 2.1 2.1 8.7 0.03Ce
14 2.1 2.1 8.7 0.06Sc
1.均質化は、加熱速度40℃/hで温度460℃に加熱し、次いで460℃で12時間均熱処理し、別に25℃/hで温度475℃に加熱し、475℃で24時間均熱処理し、室温に冷却させることにより、行った。
2.予備加熱は、加熱速度40℃/hで、420℃で6時間行った。
3.実験室規模のインゴットを、80から25mmに熱間圧延し、ゲージを1回通す毎に約6〜8mm下げた。
4.厚さ25mmの製品を420℃に約30分間再加熱した。
5.変形1 再加熱した製品を4.0mmに熱間圧延した。
変形2 再加熱した製品を8.0mmに熱間圧延し、その後、4.0mmに冷間圧延した。
変形3 再加熱した製品を5.0mmに熱間圧延し、次いで、4.0mmに冷間圧延した。
6.溶体化熱処理を475℃で1時間行い、その後、水急冷した。
7.伸長を、急冷後約1時間以内に1.5〜2.0%行った。
8.その後、伸長した製品をT76時効手順で時効処理し、その際、温度を速度30℃/hで120℃に上昇させ、温度を120℃に5時間保持し、温度を速度15℃/hで160℃に上昇させ、6時間均熱処理し、時効処理した製品を室温に空気冷却させた。
合金 Rp UPE TYR
1 582 211 1.31
2 564 215 1.48
3 534 243 1.49
4 550 214 1.48
5 579 208 1.44
6 592 84 1.34
7 595 120 1.32
8 605 98 1.32
9 612 30 1.31
10 613 54 1.12
11 603 33 1.11
12 − − −
13 597 163 1.27
14 587 121 1.35
合金 Rp UPE TYR
1 599 125 1.30
2 567 268 1.45
3 533 143 1.53
4 587 205 1.38
5 563 178 1.45
6 569 134 1.35
7 − − −
8 616 72 1.10
9 − − −
10 601 22 1.00
11 612 5 1.05
12 − − −
13 595 88 1.16
14 626 71 1.26
合金 Rp UPE TYR
1 600 170 1.35
2 575 211 1.47
3 535 232 1.59
4 573 260 1.46
5 604 252 1.39
6 587 185 1.43
7 613 199 1.26
8 627 185 1.18
9 − − −
10 607 31 1.09
11 614 26 0.92
12 606 58 1.11
13 601 148 1.26
14 616 122 1.35
別の化学組成を上記の処理工程1〜8により処理したが、その際、例1の工程5の変形3およびT76時効を使用した。
合金 Cu Mg Zn Zr Ti その他
1 2.0 2.1 8.0 0.11 0.03 0.08Mn
2 2.1 2.1 8.1 0.12 0.03 -
3 1.7 2.2 8.7 0.12 0.03 -
4 2.1 2.1 8.6 0.12 0.03 -
5 2.4 2.1 8.7 0.12 0.03 -
6 2.1 2.1 9.2 0.12 0.03 -
7 2.1 2.1 8.7 0.12 0.04 0.04Ce
8 2.1 2.1 8.7 0.10 0.04 0.06Sc
9 1.7 2.1 9.3 0.12 0.03 -
10 1.6 2.5 9.2 0.12 0.04 -
11 2.1 2.4 9.2 0.12 0.04 -
合金 Rp Rm UPE TS/Rp
(MPa) (MPa) (kJ/m 2 )
1 601 637 177 1.35
2 575 603 221 1.48
3 591 610 194 1.45
4 613 647 199 1.34
5 624 645 178 1.18
6 608 638 63 1.13
7 601 639 163 1.27
8 618 652 132 1.35
9 613 632 75 1.25
10 618 650 5 1.29
11 619 654 26 1.18
亜鉛レベル8.6および8.7でさらに試験を行い、その際、銅およびマグネシウムレベルを変化させた。同じ強度レベルで靱性レベルを増加できることが分かる。幾つかの追加合金を、上記および例1の工程5の変形3に記載する処理工程1〜8使用し、例2における合金と同様に処理した。
合金 Cu Mg Zn Zr Ti その他
3 1.7 2.2 8.7 0.12 0.03 -
4 2.1 2.1 8.6 0.12 0.03 -
5 2.4 2.1 8.7 0.12 0.03 -
12 2.5 2.5 8.7 0.11 0.03 0.08Mn
13 2.1 2.4 8.6 0.12 0.03 -
14 1.7 2.5 8.7 0.12 0.03 -
15 1.7 1.7 8.7 0.12 0.03 -
16 2.4 1.7 8.6 0.12 0.03 -
17 2.1 1.7 8.6 0.12 0.04 -
合金 Rp UPE TS/Rp
(MPa) (kJ/m 2 )
3 591 194 1.45
4 613 199 1.34
5 624 178 1.18
12 614 26 0.92
13 607 31 1.09
14 621 55 1.01
15 535 232 1.59
16 604 252 1.39
17 573 260 1.46
Claims (23)
- 良好な耐食性を備えた、高強度、高靱性Al−Zn合金製品の製造方法であって、
a)下記の組成、すなわち質量%で、
Zn:6.0〜11.0%、
Cu:1.4〜2.2%、
Mg:1.4〜2.4%、
Zr:0.05〜0.15%、
Ti:0.05%未満、
不可避不純物および残部アルミニウム
を有するインゴットを鋳造する工程、
b)鋳造後、前記インゴットを均質化および/または予備加熱する工程、
c)前記インゴットを予備加工製品に熱間加工する工程、
d)前記予備加工製品を再加熱し、前記合金製品が再結晶しないように前記再加熱された製品を300℃〜420℃の低温で熱間圧延し、前記再加熱された製品を最終ゲージに冷間圧延する工程、
e)溶体化熱処理し、前記溶体化熱処理された製品を急冷する工程、
f)前記急冷された合金製品を伸長または圧縮する工程、および
g)前記急冷された、および伸長または圧縮された製品を人工的に時効処理し、T79およびT76からなる群から選択される調質を達成する工程
を含んでなり、前記製品が、その最終調質で、完成した製品の少なくともT/10の位置で再結晶化されていない微小構造を有する、方法。 - 前記再加熱された製品を、最終ゲージの%で、150〜250に熱間圧延し、次いで前記熱間圧延された製品を最終ゲージに冷間圧延する、請求項1に記載の方法。
- 前記再加熱された製品を、最終ゲージの%で、105〜140に熱間圧延し、次いで前記熱間圧延された製品を最終ゲージに冷間圧延する、請求項1または2に記載の方法。
- 工程g)の際の人工的時効処理が、T79、およびT76からなる群から選択された調質であり、2工程時効処理により行われる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 工程g)の際の人工的時効処理が、温度105℃〜135℃で2〜20時間の第一時効工程、および135℃より高いが、210℃未満の温度で4〜12時間の第二時効工程からなり、T79およびT76調質から選択された調質となる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 工程g)の際の人工的時効処理が、温度120℃で2〜20時間の第一時効工程、および135℃より高いが、210℃未満の温度で4〜12時間の第二時効工程からなり、T79およびT76調質から選択された調質となる、請求項5に記載の方法。
- 工程g)の際の人工的時効処理が、温度120℃で2〜20時間の第一時効工程、および温度155℃で4〜12時間の第二時効工程からなり、T79およびT76調質から選択された調質となる、請求項5または6に記載の方法。
- 工程a)で用いられる組成が、0.05〜0.25質量%のScおよび/またはCeをさらに含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 工程a)で用いられる組成が、0.05〜0.12質量%のMnをさらに含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- Znの量が7.4〜9.6質量%である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- Znの量が8.0〜9.6質量%である、請求項10に記載の方法。
- Znの量が8.4〜8.9質量%である、請求項10に記載の方法。
- Cuの量が1.7〜2.2質量%である、請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
- Cuの量が1.8〜2.1質量%である、請求項13のいずれか一項に記載の方法。
- Mgの量が1.7〜2.2質量%である、請求項13または14に記載の方法。
- Mgの量が1.7〜2.1質量%である、請求項15に記載の方法。
- Scの量が、[Zr]+1.5[Sc]<0.15質量%である、請求項1〜16のいずれか一項に記載の方法。
- 不可避不純物の量が各0.05質量%未満、合計で0.5質量%未満である、請求項1〜17のいずれか一項に記載の方法。
- 完成した圧延製品のゲージの80%超が、再結晶化されていない微小構造を有する、請求項1〜18のいずれか一項に記載の方法。
- 完成した圧延製品のゲージの90%超が、再結晶化されていない微小構造を有する、請求項1〜18のいずれか一項に記載の方法。
- 前記Al−Zn製品が、20〜60mmのゲージを有する薄板である、請求項1〜20のいずれか一項に記載の方法。
- 前記Al−Zn製品が、30〜50mmのゲージを有する薄板である、請求項1〜20のいずれか一項に記載の方法。
- 前記Al−Zn製品が、薄い航空機部材、航空機の上側翼部材、上側翼の薄い外板部材、または梁受縦材である、請求項1〜22のいずれか一項に記載の方法。
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