JP5678099B2 - 構造部材製造用アルミニウム合金製品およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、アルミニウム合金(Al合金としても知られている)、特に国際アルミニウム協会によって指定された7xxx系のアルミニウム合金(Al−Zn−Mg−Cu系アルミニウム合金)に関する。特に、本発明は、7xxx系のアルミニウム合金から作られる大きな厚さ(たとえば30〜360mm)の製品に関する。本発明は、ほとんどの場合には大きな厚さの鍛造製品の形状および圧延板製品の形態を対象とするが、大きな厚さを全体的にまたは局所的に有する押出し品および鋳造製品のためにも使用できる。
航空機の統合された(integrated)飛行性能、ペイロード燃料消費量、耐用年数、および信頼性に関する要求が高まっている現代の航空宇宙学的な製造では、大きな一体型のアルミニウム合金構造部材が航空機においてますます広範に使用されている。たとえば、航空機の翼と胴体との接合部の設計および製造において、様々な組成を有する複数の別々のアルミニウム合金部品を組み合わせた従来の組み合わせ組立部材の代わりに、均一な組成を有する大規模なアルミニウム合金製品から作られかつ数値制御フライス加工によって調製された航空機の翼および胴体の一体型の翼−胴体組立部材を使用することは、部材の重量を相当減らすことおよび耐用年数の最中の信頼性を高めることが可能であるだけでなく、部材の組み立ての手順を大きく減らすこともできるし、航空機を製造するための総合的なコストを削減することもできる。
本発明によって解決される第1の技術的課題は、構造部材製造用アルミニウム合金製品を提供することであって、7xxx系のアルミニウム合金から作られた大きな厚さの製品が強さと損傷耐性とのより優れた組み合わせを示すことを可能にし、この製品に、合金製品の表面上、表面下の様々な部位および中心部で、より均一な性能を持たせることにある。
(a)10.6≦Zn+Mg+Cu≦10.8;
(b)5.5≦(Zn/Mg)+Cu≦5.7;および
(c)(0.24−D/4800)≦Zr≦(0.24−D/5000)
を満たす。
1)本発明のDC鋳造インゴットを製造することと;
2)得られたインゴットを均質にすることと;
3)均質にしたインゴットを1回以上熱間加工し、所望の合金製品を製造することと;
4)変形させた合金製品を溶体化処理することと;
5)溶体化処理した合金製品を室温まで急冷することと;
6)冷却した合金製品を時効化して強度および靭性を向上させ、所望の変形合金製品を製造することと
を含んでもよい。
1)本発明において説明するような鋳造インゴットを製造する工程と;
2)得られた鋳造インゴットを溶体化処理する工程と;
3)溶体化処理した鋳造インゴットを時効化して、所望の合金鋳造製品を製造する工程と
を含む方法をさらに提供する。
例1
本発明の概念を提供するために、合金を実験室規模で調製した。合金の組成を表1に示した。270mmの径を有する球状のインゴットを、溶解、脱ガス、介在物の除去、およびDC鋳造を含む周知の手順によって調製した。得られたインゴットを(465±5℃/18時間)+(475±3℃/18時間)の条件下で均質にし、その後ゆっくりと空冷した。冷却したインゴットを剥皮し切断して、Φ250×600mmの鋳造ブランクを形成した。鋳造ブランクを420±10℃で4時間にわたって予熱し、次に、自由鍛造器において全周鍛造を3回施した。最終的に、445mm(長さ)×300mm(幅)×220mm(厚さ)の寸法を有する三次元自由鍛造製品が得られた。大型で大きな厚さの鍛造製品の焼入れ冷却の実際の工業条件を模するために、これらの三次元自由鍛造製品を、図4に示すように、合金製品と周囲との間の伝熱速度を、異なる伝熱係数を有する充填材料の選択および充填物のセットと合金製品との間の界面の存在によって効率的に制御できるようにパッケージし、それにより、大型で大きな厚さの鍛造品の焼入れ冷却条件を可能な限り模した。これら合金製品の全てに溶体化処理を施し、室温にある水中で浸漬焼入れした。次に、合金製品を、強度および靭性を高めるために、T74プロセスによって時効処理した。相関試験基準に従って、合金を、極限引張り強さ(UTS)、引張り降伏強さ(TYS)、伸び率(EL)、破壊靭性KIC、応力腐食割れ(SCC)耐性、および剥離腐食(EXCO)性などについて評価した。結果を表2に示す。
図5に示すように、例1で調製した1#および10#合金の三次元自由鍛造製品を、放電加工によって高さ方向に沿って切断し、Φ60×220mmの寸法を有する丸棒にした。これら丸棒にジョミニー端部焼入れ試験を施した。
溶解、脱ガス、介在物の除去、およびDC鋳造を含む周知のプロセスによって工業的試行を行い、630mmの径を有する丸形鋳造インゴットのバッチを製造した。これらインゴットの組成は表3に示した。鋳造インゴットを、(465±5℃/24時間)+(475±3℃/24時間)の条件下で均質にし、次にゆっくりと空冷した。冷却したインゴットを切断してΦ600×1800mmのブランクを形成した。
溶解、脱ガス、介在物の除去、およびDC鋳造を含む周知の手順によって他の工業的試行を行い、980mmの径を有する丸形鋳造インゴットのバッチを製造した。これらインゴットの組成を表5に示す。インゴットを、(465±5℃/24時間)+(475±3℃/24時間)の条件下で均質にし、次にゆっくりと空冷した。冷却したインゴットを剥皮しかつ切断してΦ950×1500mmのブランクを形成した。
例4にしたがって調製したブランクを420±10℃で6時間にわたって予熱し、次に自由鍛造機において全周鍛造を3回施して、2950mm(長さ)×1000mm(幅)×360mm(厚さ)の寸法を有する立体自由鍛造製品を形成した。この鍛造製品を、410±10℃で3時間にわたってさらに予熱し、次に熱間圧延を施して、6980mm(長さ)×1000mm(幅)×152mm(厚さ)のプレート製品を形成した。この厚板に溶体化処理を施し、室温での水噴霧焼入れによって冷却した。次に、このプレートに、残留応力を取り除くため、1−3%の総変形率での冷間予備圧縮を施した。合金製品に、強度および靭性を高めるため、T76、T74またはT73処理によって時効処理を施した。相関試験基準にしたがって、合金を、強さ、伸び率、破壊靭性、応力腐蝕割れ耐性および剥離腐食性について評価した。結果を表7に示す。
合金溶解、脱ガス、介在物の除去、およびDC鋳造を含む周知の手順によって、中程度の厚さのプレート製品の製造のための工業的試行を行い、1100mm(幅)×270mm(厚さ)の寸法を有する偏平インゴットのバッチを製造した。鋳造インゴットの組成を表8に示した。鋳造インゴットを(465±5℃/24時間)+(475±3℃/24時間)の条件下で均質にし、次にゆっくりと空冷した。冷却したインゴットに表面ミリングおよび切断を施し、1500mm(長さ)×1100mm(幅)×250mm(厚さ)の寸法を有する立体ブランクを形成した。
以下に、本願の発明の実施態様を付記する。
[1]直接チル(DC)鋳造インゴットから作られる、構造部材製造用アルミニウム合金製品であって、前記合金が、重量%に基づいて、本質的に7.5−8.7のZn、1.1−2.3のMg、0.5−1.9のCu、0.03−0.20のZrからなり、残部がAl、付随元素および不純物であり、Zn、Mg、CuおよびZrの濃度が式:
(a)10.5≦Zn+Mg+Cu≦11.0;
(b)5.3≦(Zn/Mg)+Cu≦6.0;および
(c)(0.24−D/4800)≦Zr≦(0.24−D/5000)
(ここで、Dは、前記インゴットの断面の周縁部上の任意の2点を結びかつ前記断面の幾何学中心を通る直線部分の最短長であり、250mm≦D≦1000mmである)を満たす構造部材製造用アルミニウム合金製品。
[2]前記合金が、重量%に基づいて、本質的に7.5−8.4のZn、1.65−1.8のMg、0.7−1.5のCu、0.03−0.20のZrからなり、残部がAl、付随元素および不純物であり、Zn、Mg、CuおよびZrの濃度が式:
(a)10.6≦Zn+Mg+Cu≦10.8;
(b)5.5≦(Zn/Mg)+Cu≦5.7;および
(c)(0.24−D/4800)≦Zr≦(0.24−D/5000)
を満たす[1]に記載の構造部材製造用アルミニウム合金製品。
[3]重量%に基づいて、Mgの濃度が1.69−1.8である[1]に記載の構造部材製造用アルミニウム合金製品。
[4]Mn、Sc、ErおよびHfからなる群より選択される少なくとも1種の付随微小合金化元素をさらに含み、ただし前記付随微小合金化元素の濃度が式:(0.24−D/4800)≦(Zr+Mn+Sc+Er+Hf)≦(0.24−D/5000)を満たす[1]ないし[3]の何れかに記載の構造部材製造用アルミニウム合金製品。
[5]0.50重量%以下のFe、0.50重量%以下のSi、0.10重量%以下のTi、および/または各々0.08重量%以下で総量0.25重量%以下の他の不純元素をさらに含む[1]ないし[3]の何れかに記載の構造部材製造用アルミニウム合金製品。
[6]0.12重量%以下のFe、0.10重量%以下のSi、0.06重量%以下のTi、および/または各々0.05重量%以下で総量0.15重量%以下の他の不純元素を含む[5]に記載の構造部材製造用アルミニウム合金製品。
[7]0.05重量%以下のFe、0.03重量%以下のSi、0.04重量%以下のTi、および/または各々0.03重量%以下で総量0.10重量%以下の他の不純元素を含む[6]に記載の構造部材製造用アルミニウム合金製品。
[8]Cu濃度がMg濃度以下である[1]ないし[3]の何れかに記載の構造部材製造用アルミニウム合金製品。
[9]前記アルミニウム合金製品が250−360mmの断面の最大厚さを有し、前記合金が、重量%に基づいて、0.5−1.45のCu濃度を有する[1]ないし[3]の何れかに記載の構造部材製造用アルミニウム合金製品。
[10]前記アルミニウム合金製品が250−360mmの断面の最大厚さを有し、前記合金が、重量%に基づいて、0.5−1.40のCu濃度を有する[1]ないし[3]の何れかに記載の構造部材製造用アルミニウム合金製品。
[11]前記アルミニウム合金製品は30−360mmの断面の最大厚さを有し、前記アルミニウム合金製品は、鍛造製品、プレート製品、押出製品、または鋳造製品である[1]ないし[3]の何れかに記載の構造部材製造用アルミニウム合金製品。
[12]前記アルミニウム合金製品は、30−80mmの断面の最大厚さを有し、前記アルミニウム合金製品は、鍛造製品、プレート製品、押出製品、または鋳造製品である[11]に記載の構造部材製造用アルミニウム合金製品。
[13]前記アルミニウム合金製品は、80−120mmの断面の最大厚さを有し、前記アルミニウム合金製品は、鍛造製品、プレート製品、押出製品、または鋳造製品である[11]に記載の構造部材製造用アルミニウム合金製品。
[14]前記アルミニウム合金製品は、120−250mmの断面の最大厚さを有し、前記アルミニウム合金製品は、鍛造製品、プレート製品、押出製品、または鋳造製品である[11]に記載の構造部材製造用アルミニウム合金製品。
[15]前記アルミニウム合金製品は、250−360mmの断面の最大厚さを有し、前記アルミニウム合金製品は、鍛造製品、プレート製品、押出製品、または鋳造製品である[11]に記載の構造部材製造用アルミニウム合金製品。
[16]前記インゴットが丸形であり、Dは前記インゴットの断面の径である[1]ないし[3]の何れかに記載の構造部材製造用アルミニウム合金製品。
[17]前記インゴットが偏平であり、Dは前記インゴットの断面の短辺の長さである[1]ないし[3]の何れかに記載の構造部材製造用アルミニウム合金製品。
[18]アルミニウム合金の変形製品の製造方法であって、以下の処理工程:
1)[1]ないし[17]の何れかに記載のインゴットをDC鋳造する工程と;
2)鋳造のあと、前記インゴットを均質にする工程と;
3)均質にした前記インゴットを1回以上熱間加工し、所望の寸法を有する合金製品を形成する工程と;
4)変形させた前記合金製品を溶体化処理する工程と;
5)溶体化処理した前記合金製品を室温まで急冷する工程と;
6)前記合金製品を時効化して強度および靭性を向上させ、所望の合金製品を得る工程と
を含む方法。
[19]工程1)において、前記DC鋳造インゴットを、溶解工程、脱ガス工程、介在物の除去工程、およびDC鋳造工程によって製造し、ここで、コア元素として焼成ロスになり難いCu元素を使用することによって、溶解の最中、元素を正確に制御し;各合金化元素を迅速に供給しかつ各元素の濃度をオンライン分析することによって調節して、前記鋳造インゴットの製造プロセスを完了させる[18]に記載の方法。
[20]前記工程1)が、晶析装置の部位にまたはその近傍に、電磁攪拌、超音波場攪拌または機械攪拌を適用することをさらに含む[19]に記載の方法。
[21]工程2)において、均質化処理を:
(1)450ないし480℃の範囲内にある温度での12−48時間にわたる1段階の均質化処理;
(2)420ないし490℃の範囲内にある温度での合計で12−48時間にわたる2段階の均質化処理;および
(3)420ないし490℃の範囲内にある温度での合計で12−48時間にわたる多段階の均質化処理
からなる群より選択される手段よって行う[18]に記載の方法。
[22]1回以上の変形加工処理を、鍛造、圧延、押出およびこれらの任意の組み合わせからなる群より選択される手段によって行い、各変形処理に先立って、前記インゴットを、380ないし450℃の範囲内にある温度へ1−6時間かけて予熱する[18]に記載の方法。
[23]前記インゴットを、自由鍛造を圧延と組み合わせて用いて熱間変形させ、得られる合金プレート製品は120−360mmの厚さを有する[22]に記載の方法。
[24]工程4)において、前記溶体化処理を:
(1)450ないし480℃の範囲内にある温度での1−12時間にわたる1段階の溶体化処理;
(2)420ないし490℃の範囲内にある温度での合計で1−12時間にわたる2段階の溶体化処理;および
(3)420ないし490℃の範囲内にある温度での合計で1−12時間にわたる多段階の溶体化処理
からなる群より選択される手段によって行う[18]に記載の方法。
[25]前記合金製品を、467ないし475℃の範囲内にある温度で
[26]工程5)において、前記合金製品を、冷媒中での浸漬焼入れ、ローラーハース式スプレー焼入れ、強制空冷、およびこれらの任意の組み合わせからなる群より選択される手段によって室温まで急冷する[18]に記載の方法。
[27]工程6)において、前記合金製品を:
(1)110ないし125℃の範囲内にある温度での8−36時間にわたる1段階の時効処理(好ましくは、T6ピーク時効処理);
(2)第1の段階の時効処理を110−115℃の温度で6−15時間にわたって行い、第2の段階の時効処理を155−160℃の温度で6−24時間にわたって行う2段階の時効処理;および
(3)第1の段階の時効処理を105−125℃の温度で1−24時間にわたって行い、第2の段階の時効処理を170−200℃の温度で0.5−8時間にわたって行い、第3の段階の時効処理を105−125℃の温度で1−36時間にわたって行う3段階時効処理
からなる群より選択される手段によって時効化する[18]に記載の方法。
[28]工程5)と工程6)との合間に、冷却した前記合金製品を、1−5%の範囲内にある総変形率で予備変形させて、残留内部応力を効率的に排除する工程をさらに含む[18]に記載の方法。
[29]前記予備形成処理が予備延伸である[28]に記載の方法。
[30]前記予備形成処理が予備圧縮である[28]に記載の方法。
[31]アルミニウム合金の鋳造製品の製造方法であって:
1)[1]ないし[17]の何れかに記載のインゴットを鋳造する工程と;
2)得られた前記インゴットを溶体化処理する工程と;
3)溶体化処理した前記インゴットを時効化して、所望の合金鋳造製品を形成する工程と
を含む方法。
[32]工程1)において、前記鋳造インゴットを、溶解、脱ガス、介在物の除去、および鋳造によって製造し、ここで、コア元素として焼成ロスになり難いCu元素を使用することによって、溶解の最中、元素を正確に制御し;各合金化元素を迅速に供給しかつ各元素の濃度をオンライン分析することによって調節して、前記鋳造インゴットの製造プロセスを完了させ;鋳造は、砂型鋳造、ダイカスト、および機械攪拌を伴うまたは伴わない低圧鋳造からなる群より選択される[31]に記載の方法。
[33]工程1)において、前記鋳造インゴットを、溶解と、脱ガスと、介在物の除去と、攪拌し準固体組織特徴部を有するブランクを形成することとによって製造し、これを予熱して追加の低圧鋳造処理を施して前記鋳造インゴットの製造を完了させ、ここで、コア元素として焼成ロスになり難いCuを使用することによって、溶解の最中、元素を正確に制御し;各合金化元素を迅速に供給しかつ各元素の濃度をオンライン分析することによって調節して、前記鋳造インゴットの製造プロセスを完了させ;攪拌は、電磁攪拌、機械攪拌およびこれらの任意の組み合わせからなる群より選択される[31]に記載の方法。
[34]工程2)において、前記溶体化処理を:
(1)450ないし480℃の範囲内にある温度での1−48時間にわたる1段階の溶体化処理;
(2)420ないし490℃の範囲内にある温度での合計で1−48時間にわたる2段階の溶体化処理;および
(3)420ないし490℃の範囲内にある温度での合計で1−48時間にわたる多段階の溶体化処理
からなる群より選択される手段によって行う請求項31に記載の方法。
[35]工程3)において、前記時効処理を:
(1)110−125℃の温度での8−36時間にわたる1段階の時効処理;
(2)第1の段階の時効処理を110−115℃の温度で6−15時間にわたって行い、第2の段階の時効処理を155−160℃の温度で6−24時間にわたって行う2段階の時効処理;および
(3)第1の段階の時効処理を105−125℃の温度で1−24時間にわたって行い、第2の段階の時効処理を170−200℃の温度で0.5−8時間にわたって行い、第3の段階の時効処理を105−125℃の温度で1−36時間にわたって行う3段階の時効処理
からなる群より選択される手段によって行う[31]に記載の方法。
[36][1]ないし[17]の何れかに記載の構造部材製造用アルミニウム合金製品または[18]ないし[35]の何れかに記載の方法によって調製されるアルミニウム合金製品であって、表面上、表面下の様々な深さの部位、および中心部における降伏強さの差が10%以下であるアルミニウム合金製品。
[37]表面上、表面下の様々な深さの部位、および中心部における降伏強さの差が6%以下である[36]に記載のアルミニウム合金製品。
[38]表面上、表面下の様々な深さの部位、および中心部における降伏強さの差が4%以下である[36]に記載のアルミニウム合金製品。
[39][1]ないし[17]の何れかに記載のアルミニウム合金製品または[18]ないし[35]の何れかに記載の方法によって調製されるアルミニウム合金製品であって、前記アルミニウム合金製品が、同種または異種の合金材料からなる群より選択される材料と互いに溶接されて新規の製品を形成しており、前記溶接は、摩擦攪拌接合、溶融接合、ハンダ付け/ろう付け、電子ビーム溶接、レーザー溶接、およびこれらの任意の組み合わせからなる群より選択されるアルミニウム合金製品。
[40][1]ないし[17]の何れかに記載のアルミニウム合金製品または[18]ないし[35]の何れかに記載の方法によって調製されるアルミニウム合金製品であって、前記アルミニウム合金製品が、機械加工、ケミカルミリング加工、放電加工、レーザー加工、およびこれらの任意の組み合わせからなる群より選択される手段によって最終部材に加工されているアルミニウム合金製品。
[41]前記最終部材は、航空機部品、車両部品、宇宙船、および成形型からなる群より選択される[40]に記載のアルミニウム合金製品。
[42]前記航空機部品は、翼けた、翼および胴体の組立部材、耐力フレーム、および航空機のウォールボードからなる群より選択される[40]に記載のアルミニウム合金製品。
[43]前記成形型は、100℃未満の温度での成形製品の製造のためのものである[40]に記載のアルミニウム合金製品。
[44]前記車両部品は、自動車部品および鉄道車両部品からなる群より選択される[40]に記載のアルミニウム合金製品。
Claims (43)
- 直接チル(DC)鋳造インゴットから作られる、構造部材製造用アルミニウム合金製品であって、前記合金が、重量%に基づいて、7.5−8.7のZn、1.1−2.3のMg、0.5−1.9のCu、0.03−0.20のZrからなり、残部がAl、および不可避不純物であり、Zn、Mg、CuおよびZrの濃度が式:
(a)10.5≦Zn+Mg+Cu≦11.0;
(b)5.3≦(Zn/Mg)+Cu≦6.0;および
(c)(0.24−D/4800)≦Zr≦(0.24−D/5000)
(ここで、Dは、前記インゴットの断面の周縁部上の任意の2点を結びかつ前記断面の幾何学中心を通る直線部分の最短長であり、250mm≦D≦1000mmである)を満たす構造部材製造用アルミニウム合金製品。 - 前記合金が、重量%に基づいて、7.5−8.4のZn、1.65−1.8のMg、0.7−1.5のCu、0.03−0.20のZrからなり、残部がAl、および不可避不純物であり、Zn、Mg、CuおよびZrの濃度が式:
(a)10.6≦Zn+Mg+Cu≦10.8;
(b)5.5≦(Zn/Mg)+Cu≦5.7;および
(c)(0.24−D/4800)≦Zr≦(0.24−D/5000)
を満たす請求項1に記載の構造部材製造用アルミニウム合金製品。 - 重量%に基づいて、Mgの濃度が1.69−1.8である請求項1に記載の構造部材製造用アルミニウム合金製品。
- 0.50重量%以下のFe、0.50重量%以下のSi、0.10重量%以下のTi、および/または各々0.08重量%以下で総量0.25重量%以下の他の不純元素をさらに含む請求項1ないし3の何れか1項に記載の構造部材製造用アルミニウム合金製品。
- 0.12重量%以下のFe、0.10重量%以下のSi、0.06重量%以下のTi、および/または各々0.05重量%以下で総量0.15重量%以下の他の不純元素を含む請求項4に記載の構造部材製造用アルミニウム合金製品。
- 0.05重量%以下のFe、0.03重量%以下のSi、0.04重量%以下のTi、および/または各々0.03重量%以下で総量0.10重量%以下の他の不純元素を含む請求項5に記載の構造部材製造用アルミニウム合金製品。
- Cu濃度がMg濃度以下である請求項1ないし3の何れか1項に記載の構造部材製造用アルミニウム合金製品。
- 前記アルミニウム合金製品が250−360mmの断面の最大厚さを有し、前記合金が、重量%に基づいて、0.5−1.45のCu濃度を有する請求項1ないし3の何れか1項に記載の構造部材製造用アルミニウム合金製品。
- 前記アルミニウム合金製品が250−360mmの断面の最大厚さを有し、前記合金が、重量%に基づいて、0.5−1.40のCu濃度を有する請求項1ないし3の何れか1項に記載の構造部材製造用アルミニウム合金製品。
- 前記アルミニウム合金製品は30−360mmの断面の最大厚さを有し、前記アルミニウム合金製品は、鍛造製品、プレート製品、押出製品、または鋳造製品である請求項1ないし3の何れか1項に記載の構造部材製造用アルミニウム合金製品。
- 前記アルミニウム合金製品は、30−80mmの断面の最大厚さを有し、前記アルミニウム合金製品は、鍛造製品、プレート製品、押出製品、または鋳造製品である請求項10に記載の構造部材製造用アルミニウム合金製品。
- 前記アルミニウム合金製品は、80−120mmの断面の最大厚さを有し、前記アルミニウム合金製品は、鍛造製品、プレート製品、押出製品、または鋳造製品である請求項10に記載の構造部材製造用アルミニウム合金製品。
- 前記アルミニウム合金製品は、120−250mmの断面の最大厚さを有し、前記アルミニウム合金製品は、鍛造製品、プレート製品、押出製品、または鋳造製品である請求項10に記載の構造部材製造用アルミニウム合金製品。
- 前記アルミニウム合金製品は、250−360mmの断面の最大厚さを有し、前記アルミニウム合金製品は、鍛造製品、プレート製品、押出製品、または鋳造製品である請求項10に記載の構造部材製造用アルミニウム合金製品。
- 前記インゴットが丸形であり、Dは前記インゴットの断面の径である請求項1ないし3の何れか1項に記載の構造部材製造用アルミニウム合金製品。
- 前記インゴットが偏平であり、Dは前記インゴットの断面の短辺の長さである請求項1ないし3の何れか1項に記載の構造部材製造用アルミニウム合金製品。
- アルミニウム合金の変形製品の製造方法であって、以下の処理工程:
1)請求項1ないし16の何れか1項に記載のインゴットをDC鋳造する工程と;
2)鋳造のあと、前記インゴットを均質にする工程と;
3)均質にした前記インゴットを1回以上熱間加工し、所望の寸法を有する合金製品を形成する工程と;
4)変形させた前記合金製品を溶体化処理する工程と;
5)溶体化処理した前記合金製品を室温まで急冷する工程と;
6)前記合金製品を時効化して強度および靭性を向上させ、所望の合金製品を得る工程と
を含む方法。 - 工程1)において、前記DC鋳造インゴットを、溶解工程、脱ガス工程、介在物の除去工程、およびDC鋳造工程によって製造し、ここで、コア元素として焼成ロスになり難いCu元素を使用することによって、溶解の最中、元素を正確に制御し;各合金化元素を迅速に供給しかつ各元素の濃度をオンライン分析することによって調節して、前記鋳造インゴットの製造プロセスを完了させる請求項17に記載の方法。
- 前記工程1)が、晶析装置の部位にまたはその近傍に、電磁攪拌、超音波場攪拌または機械攪拌を適用することをさらに含む請求項18に記載の方法。
- 工程2)において、均質化処理を:
(1)450ないし480℃の範囲内にある温度での12−48時間にわたる1段階の均質化処理;
(2)420ないし490℃の範囲内にある温度での合計で12−48時間にわたる2段階の均質化処理;および
(3)420ないし490℃の範囲内にある温度での合計で12−48時間にわたる多段階の均質化処理
からなる群より選択される手段よって行う請求項17に記載の方法。 - 1回以上の変形加工処理を、鍛造、圧延、押出およびこれらの任意の組み合わせからなる群より選択される手段によって行い、各変形処理に先立って、前記インゴットを、380ないし450℃の範囲内にある温度へ1−6時間かけて予熱する請求項17に記載の方法。
- 前記インゴットを、自由鍛造を圧延と組み合わせて用いて熱間変形させ、得られる合金プレート製品は120−360mmの厚さを有する請求項21に記載の方法。
- 工程4)において、前記溶体化処理を:
(1)450ないし480℃の範囲内にある温度での1−12時間にわたる1段階の溶体化処理;
(2)420ないし490℃の範囲内にある温度での合計で1−12時間にわたる2段階の溶体化処理;および
(3)420ないし490℃の範囲内にある温度での合計で1−12時間にわたる多段階の溶体化処理
からなる群より選択される手段によって行う請求項17に記載の方法。 - 工程5)において、前記合金製品を、冷媒中での浸漬焼入れ、ローラーハース式スプレー焼入れ、強制空冷、およびこれらの任意の組み合わせからなる群より選択される手段によって室温まで急冷する請求項17に記載の方法。
- 工程6)において、前記合金製品を:
(1)110ないし125℃の範囲内にある温度での8−36時間にわたる1段階の時効処理(好ましくは、T6ピーク時効処理);
(2)第1の段階の時効処理を110−115℃の温度で6−15時間にわたって行い、第2の段階の時効処理を155−160℃の温度で6−24時間にわたって行う2段階の時効処理;および
(3)第1の段階の時効処理を105−125℃の温度で1−24時間にわたって行い、第2の段階の時効処理を170−200℃の温度で0.5−8時間にわたって行い、第3の段階の時効処理を105−125℃の温度で1−36時間にわたって行う3段階時効処理
からなる群より選択される手段によって時効化する請求項17に記載の方法。 - 工程5)と工程6)との合間に、冷却した前記合金製品を、1−5%の範囲内にある総変形率で予備変形させて、残留内部応力を効率的に排除する工程をさらに含む請求項17に記載の方法。
- 前記予備形成処理が予備延伸である請求項27に記載の方法。
- 前記予備形成処理が予備圧縮である請求項27に記載の方法。
- アルミニウム合金の鋳造製品の製造方法であって:
1)請求項1ないし16の何れか1項に記載のインゴットを鋳造する工程と;
2)得られた前記インゴットを溶体化処理する工程と;
3)溶体化処理した前記インゴットを時効化して、所望の合金鋳造製品を形成する工程と
を含む方法。 - 工程1)において、前記鋳造インゴットを、溶解、脱ガス、介在物の除去、および鋳造によって製造し、ここで、コア元素として焼成ロスになり難いCu元素を使用することによって、溶解の最中、元素を正確に制御し;各合金化元素を迅速に供給しかつ各元素の濃度をオンライン分析することによって調節して、前記鋳造インゴットの製造プロセスを完了させ;鋳造は、砂型鋳造、ダイカスト、および機械攪拌を伴うまたは伴わない低圧鋳造からなる群より選択される請求項30に記載の方法。
- 工程1)において、前記鋳造インゴットを、溶解と、脱ガスと、介在物の除去と、攪拌し準固体組織特徴部を有するブランクを形成することとによって製造し、これを予熱して追加の低圧鋳造処理を施して前記鋳造インゴットの製造を完了させ、ここで、コア元素として焼成ロスになり難いCuを使用することによって、溶解の最中、元素を正確に制御し;各合金化元素を迅速に供給しかつ各元素の濃度をオンライン分析することによって調節して、前記鋳造インゴットの製造プロセスを完了させ;攪拌は、電磁攪拌、機械攪拌およびこれらの任意の組み合わせからなる群より選択される請求項30に記載の方法。
- 工程2)において、前記溶体化処理を:
(1)450ないし480℃の範囲内にある温度での1−48時間にわたる1段階の溶体化処理;
(2)420ないし490℃の範囲内にある温度での合計で1−48時間にわたる2段階の溶体化処理;および
(3)420ないし490℃の範囲内にある温度での合計で1−48時間にわたる多段階の溶体化処理
からなる群より選択される手段によって行う請求項30に記載の方法。 - 工程3)において、前記時効処理を:
(1)110−125℃の温度での8−36時間にわたる1段階の時効処理;
(2)第1の段階の時効処理を110−115℃の温度で6−15時間にわたって行い、第2の段階の時効処理を155−160℃の温度で6−24時間にわたって行う2段階の時効処理;および
(3)第1の段階の時効処理を105−125℃の温度で1−24時間にわたって行い、第2の段階の時効処理を170−200℃の温度で0.5−8時間にわたって行い、第3の段階の時効処理を105−125℃の温度で1−36時間にわたって行う3段階の時効処理
からなる群より選択される手段によって行う請求項30に記載の方法。 - 請求項1ないし16の何れか1項に記載の構造部材製造用アルミニウム合金製品または請求項17ないし34の何れか1項に記載の方法によって調製されるアルミニウム合金製品であって、表面上、表面下の様々な深さの部位、および中心部における降伏強さの差が10%以下であるアルミニウム合金製品。
- 表面上、表面下の様々な深さの部位、および中心部における降伏強さの差が6%以下である請求項35に記載のアルミニウム合金製品。
- 表面上、表面下の様々な深さの部位、および中心部における降伏強さの差が4%以下である請求項35に記載のアルミニウム合金製品。
- 請求項1ないし16の何れか1項に記載のアルミニウム合金製品または請求項17ないし34の何れか1項に記載の方法によって調製されるアルミニウム合金製品であって、前記アルミニウム合金製品が、同種または異種の合金材料からなる群より選択される材料と互いに溶接されて新規の製品を形成しており、前記溶接は、摩擦攪拌接合、溶融接合、ハンダ付け/ろう付け、電子ビーム溶接、レーザー溶接、およびこれらの任意の組み合わせからなる群より選択されるアルミニウム合金製品。
- 請求項1ないし16の何れか1項に記載のアルミニウム合金製品または請求項17ないし34の何れか1項に記載の方法によって調製されるアルミニウム合金製品であって、前記アルミニウム合金製品が、機械加工、ケミカルミリング加工、放電加工、レーザー加工、およびこれらの任意の組み合わせからなる群より選択される手段によって最終部材に加工されているアルミニウム合金製品。
- 前記最終部材は、航空機部品、車両部品、宇宙船、および成形型からなる群より選択される請求項39に記載のアルミニウム合金製品。
- 前記航空機部品は、翼けた、翼および胴体の組立部材、耐力フレーム、および航空機のウォールボードからなる群より選択される請求項40に記載のアルミニウム合金製品。
- 前記成形型は、100℃未満の温度での成形製品の製造のためのものである請求項40に記載のアルミニウム合金製品。
- 前記車両部品は、自動車部品および鉄道車両部品からなる群より選択される請求項40に記載のアルミニウム合金製品。
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