JP5945370B2 - 結晶粒が微細化されたアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は結晶粒が微細化されたアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材の製造方法に関するもので、詳細には双ロール薄板鋳造法を用いてアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材を成形した後、冷間圧延を含む後続加工熱処理を行なう結晶粒が微細化されたアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材の製造方法に関するものである。
最近国内的、国外的に環境規制が強化されるにつれて完成車産業のみならず、素材産業においてもエネルギー節約及び公害防止策による燃費節減方案を模索している。
一般的に燃費を改善する方案としては、エンジン効率の向上、走行抵抗の減少、車体の軽量化などが挙論されているが、最も効果的な方法は車体の軽量化であり、１０％の軽量化で約１０％の燃費を向上させられることが知られている。
このような理由から、既存鋼材を軽くて強度が高いアルミニウム合金に代替しようとする研究が活発に進行されている。
しかし、現在製造されている高強度アルミニウム板材は、インゴット鋳造後に熱処理、熱間及び冷間圧延など複雑な過程を経て製造される費用が高い構造であり、大型スラブ形態で鋳造されるので晶出相及び介在物の大きさ制御に困難がある。
したがって、アルミニウム合金を自動車部品に拡大適用するためには、比強度、加工性などの諸般の特性を向上させることと同時に、既存の鉄鋼素材代替時に伴う費用の増加を最小限に留めて価格競争力を確保することができる低費用の製造工程技術の開発が求められている。
このような金属板材の製造工程技術として、双ロール鋳造法（Twin-roll casting）は、鋳造と熱間圧延という二つの工程を単一化して溶湯から直接板材を製造することができる工程技術であり、鋳造時の冷却速度の速さによって既存のインゴット鋳造では得にくい微細な鋳造組織と晶出相を制御することが可能であるという多くの金属学的利点を有する。
既存の双ロール鋳造法の場合は、固液共存領域の温度範囲偏差が小さくて比較的組織制御が容易な低合金系アルミニウム合金板材を、経済的な価格で生産するために導入されたが、最近は工程の精密制御を通じて高強度高合金系アルミニウム板材を生産するための研究が試みられている。
しかし、高合金系アルミニウム合金の双ロール鋳造の場合、冷却速度の差による板材表面部と中心部の固溶元素及び析出物の大きさに偏差が発生するようになり、それは後続の加工熱処理工程時に微細組織に偏差を惹起して板材の物性を低下させる。
したがって、適切な後続加工及び熱処理工程を通じた微細組織の制御が求められる。
一方、現在商業的に使用されているＡＡ７０７５合金板材の組成及び引張特性は、それぞれ下記の表１及び表２のようになる。
アルミニウム合金板材の製造方法と係わる従来技術として、特許文献１では、スカンジウム添加アルミニウム合金の強度と延伸率増加のための溶体化処理及び自然時効工程を含むスカンジウム添加アルミニウム合金製造方法が開示されたことがある。具体的には、Ａｌ−Ｚｎ−（Ｍｇ）−（Ｃｕ）−（Ｚｒ）−（Ｔｉ）−Ｓｃ合金の鋳造及び均質化処理工程後、再結晶分率及び空孔クラスタ(vacancy-cluster)生成量を制御して延伸率を増加させるための溶体化処理工程；及び常温に維持される間、Ｇ．Ｐゾーンに析出して強度を増加させるための自然時効工程を含むことを特徴とするスカンジウム添加アルミニウム合金製造方法が開示されたことがある。
しかし、前記の製造方法でアルミニウム合金を製造する場合、延伸率の向上程度が微々であるという問題点がある。
それで、本発明者らは延伸率が向上した７０００系列アルミニウム合金板材の製造方法に対する研究を進行中、双ロール薄板鋳造法でアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材を成形した後、温間圧延及び冷間圧延を順次に行なって、熱処理することにより、アルミニウム合金板材の微細組織を制御して延伸率が向上したアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材を製造する方法を開発して本発明を完成した。
本発明の目的は、
結晶粒が微細化されたアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材の製造方法を提供することにある。
結晶粒が微細化されたアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材の製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、
前記方法によって製造される結晶粒が微細化されたアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材を提供することにある。
前記方法によって製造される結晶粒が微細化されたアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材を提供することにある。
前記目的を達成するために本発明は、
アルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金溶湯を双ロール薄板鋳造法を通じてアルミニウム合金板材に製造する工程（工程１）、
前記工程１で製造されたアルミニウム合金板材を１次圧延する工程（工程２）、
前記工程２で製造されたアルミニウム合金板材を冷間圧延する工程（工程３）、及び
前記工程３で製造されたアルミニウム合金板材を熱処理する工程（工程４）とを含む結晶粒が微細化されたアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材の製造方法を提供する。
アルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金溶湯を双ロール薄板鋳造法を通じてアルミニウム合金板材に製造する工程（工程１）、
前記工程１で製造されたアルミニウム合金板材を１次圧延する工程（工程２）、
前記工程２で製造されたアルミニウム合金板材を冷間圧延する工程（工程３）、及び
前記工程３で製造されたアルミニウム合金板材を熱処理する工程（工程４）とを含む結晶粒が微細化されたアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材の製造方法を提供する。
また、本発明は、
前記アルミニウム合金板材の製造方法によって製造される結晶粒が微細化されたアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材を提供する。
前記アルミニウム合金板材の製造方法によって製造される結晶粒が微細化されたアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材を提供する。
本発明によるアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材の製造方法は、双ロール鋳造工程を用いてアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材を製造することによって、工程時間及び費用を減少させることができる。
また、前記双ロール鋳造法で製造された板材を温間圧延及び冷間圧延を順次に行なって熱処理することで板材の結晶粒微細化及び均質化を最大化することで、延伸率を向上させることができる。
さらに、前記製造方法で製造されたアルミニウム板材は、延伸率を含む強度軟性バランスが大きく向上して、軽量輸送器機の部品及び構造材料に有用に用いることができる。
本発明は、
アルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金溶湯を双ロール薄板鋳造法を通じてアルミニウム合金板材に製造する工程（工程１）、
前記工程１で製造されたアルミニウム合金板材を１次圧延する工程（工程２）、
前記工程２で製造されたアルミニウム合金板材を冷間圧延する工程（工程３）、及び
前記工程３で製造されたアルミニウム合金板材を熱処理する工程（工程４）とを含むアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材の製造方法を提供する。
アルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金溶湯を双ロール薄板鋳造法を通じてアルミニウム合金板材に製造する工程（工程１）、
前記工程１で製造されたアルミニウム合金板材を１次圧延する工程（工程２）、
前記工程２で製造されたアルミニウム合金板材を冷間圧延する工程（工程３）、及び
前記工程３で製造されたアルミニウム合金板材を熱処理する工程（工程４）とを含むアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材の製造方法を提供する。
以下、本発明によるアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材の製造方法を各工程別に詳しく説明する。
本発明の製造方法において、前記工程１はアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金溶湯を双ロール薄板鋳造法を通じてアルミニウム合金板材に製造する工程である。
前記のアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金、すなわち７０００系列のアルミニウム合金は、Ｚｎが添加されて強度が高くなる代わり、固液共存区間が広いため鋳造欠陥が発生しやすく、双ロール薄板鋳造法を適用しにくいことが知られていて、従来技術によれば、７０００系列アルミニウム合金板材を製造するために、先にアルミニウム合金溶湯を鋳塊に製造した後、それを圧延する工程が行なわれている。
それで、本発明では、上述したような従来技術の限界を克服して７０００系列のアルミニウム合金を薄板鋳造法で製造する方法を提供し、前記工程１ではアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金溶湯を双ロール薄板鋳造法を通じてアルミニウム合金板材に製造する。
前記アルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金溶湯は、５．０〜６．０重量％のＺｎ、２．０〜３．０重量％のＭｇ、１．０〜２．０重量％のＣｕ、Ａｌ残部を含むことができる。
前記の含量範囲でアルミニウム合金溶湯が、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｕを含む場合、溶湯から製造されるアルミニウム合金板材の強度が向上する効果がある。
特に、主要合金元素であるＺｎは、５．０〜６．０重量％の含量でアルミニウム合金溶湯に添加することが好ましい。
もし、Ｚｎの含量が５．０％未満の場合には、溶湯から製造されるアルミニウム合金板材の強度が低くなる問題があり、６．０％を超過する場合には溶湯の流動度が減少して双ロール薄板鋳造途中にノズル入口の一部が詰まる現象が発生するので、健全な板材の連続的な製造が難しいという問題点がある。
しかし、前記合金溶湯の組成がこれに制限されるのではなく、７０００系列合金板材で使用され得る金属組成を適切に選択して用いることができる。
前記工程１の双ロール薄板鋳造は、ロール速度が２〜１０ｍ／分で、ロール間隔が２〜１０ｍｍの条件で行なうことができ、好ましくはロール速度４〜６ｍ／分で、ロール間隔が３．０〜４．５ｍｍの条件で行なうことができる。
具体的に、アルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金溶湯を板材の形状に製造するため、双ロール鋳造法は２〜１０ｍ／分、好ましくは４〜６ｍ／分の速度で回転する二つのロールの間にアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金溶湯を通過させることによって行なわれる。
ここで、二つのロールは水平タイプの双ロールであり、水平に配置されて上下間隔は２〜１０ｍｍ、好ましくは３．０〜４．５ｍｍで離隔していて、ロール内部を流れる冷却水によってアルミニウム合金溶湯がロール間を通じて移送されながら冷却される過程からなる。
万一、ロール速度が２ｍ／分未満の場合には、遅すぎるロール速度によって溶湯が凝固した後にロールを抜け出るようになるので圧下力が高くなり、それによって製造された板材にクラックが多数発生する問題点がある。また、前記ロールの回転速度が１０ｍ／分を超過する場合には、溶湯が流れ出る問題点があって板材を製造できないという問題点がある。
また、万一、ロールの間隔が２ｍｍ未満の場合には、製造される板材の厚さが薄くて後続加工熱処理工程を行ないにくい問題点があり、ロールの間隔が１０ｍｍを超過する場合には板材の厚さが厚くて後続加工熱処理工程を多く行なわなければならないという問題点がある。
一方、前記工程１の双ロール薄板鋳造を通じて製造されたアルミニウム合金板材は、２〜１０ｍｍの厚さであることがある。
万一、製造される板材の厚さが２ｍｍ未満の場合には、厚さが薄すぎて後続加工熱処理工程を行ないにくい問題点があり、製造される板材の厚さが１０ｍｍを超過する場合には厚さが厚すぎて後続加工熱処理工程を多く行なわなければならないという問題点がある。
本発明の製造方法において、前記工程２は前記工程１で製造されたアルミニウム合金板材を１次圧延する工程である。
具体的に前記１次圧延は、温間圧延で行なうことができ、前記１次圧延は前記工程１で双ロール鋳造されたアルミニウム合金板材を、２００〜３００℃に加熱された４〜６ｍ／分の速度で回転する二つのロールの間を通過させて行なうことができる。
万一、ロール温度が２００℃未満の場合には、亀裂の発生による圧延欠陥が増加する問題があり、３００℃を超過する場合にはロール表面との焼き付き現象が発生し得、設備管理が難しいという問題が発生し得る。
また、万一、ロール速度が４ｍ／分未満の場合には、板材全体的に圧延変形を与えて板材成形性向上に役立つ剪断変形の発生が難しいという問題点があって、６ｍ／分を超過する場合には板材中心部まで変形を惹起させることができないという問題点が発生し得る。
前記工程２の１次圧延は、１８〜３２％の圧下率、好ましくは平均２５％の圧下率で行なうことができる。
万一、圧下率が１８％未満の場合には、多数回反復して圧延を実施しなければならないので、工程時間及び費用が増加する問題点があり、３２％を超過する場合には板材に相当なクラックが発生して表面品質及び機械的性質が低下する問題点が発生し得る。
前記工程２の１次圧延は、圧延が行なわれた板材の厚さが圧延を行なう前の板材の厚さの２０〜６０％になるまで反復して行なうことができ、前記反復圧延は２〜５回行なうことができる。
一方、本発明の製造方法において、前記工程２の１次圧延をする前に、前記工程１で製造された合金板材を３５０〜４５０℃で３０〜１２０分間アニーリングする工程をさらに含むことができる。
前記アニーリング工程は、双ロール鋳造されたアルミニウム合金板材を一定温度に加熱した後にゆっくり冷却させる工程であって、アルミニウム合金板材の内部組織を均一にして応力を除去する工程である。
前記アニーリング工程は、双ロール鋳造されたアルミニウム合金板材を３５０〜４５０℃で３０〜１２０分間加熱した後、冷却することによって行なうことができ、万一、３５０℃未満の温度でアニーリングする場合には、以前圧延工程で導入された内部応力を充分に除去することができないという問題点が発生し得、４５０℃を超過する温度でアニーリングを行なう場合には表面酸化を増加させるという問題点が発生し得る。
また、３０分未満の間アニーリングする場合には、内部応力が充分に除去され得ない問題点が発生し得、１２０分を超過する時間アニーリングを行なう場合には、エネルギー効率の面で過量のエネルギーを消耗するという問題点が発生し得る。
一方、本発明のアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材の製造方法において、前記工程１の双ロール鋳造を通じて製造されたアルミニウム合金板材は、高温の状態を維持しているので、双ロール鋳造装置と圧延機を復数スタンドに配置して、前記アニーリング過程を省略して、すぐに前記工程２の１次圧延を行なうことも可能である。
本発明の製造方法において、前記工程３は前記工程２で製造されたアルミニウム合金板材を冷間圧延する工程である。
前記のように１次圧延が行なわれたアルミニウム合金板材を冷間圧延して、後続熱処理を行なうことによって、結晶粒の微細化及び均質化を最大にして板材の延伸率を向上させることができる。
ここで、前記工程３の冷間圧延は、圧延が行なわれた板材の厚さが、１次圧延が行なわれた板材厚さの３８〜９５％が減少するまで、反復的に行なうことができる。
万一、前記工程３の冷間圧延が行なわれた板材の厚さが、前記１次圧延が行なわれた板材厚さの３８％未満の厚さ減少率で圧延が行なわれる場合には、十分な変形量が与えられず、後続工程４の熱処理時の再結晶が充分に起きないので、微細組織が粗大で偏差が除去されない問題点があり、９５％を超過する厚さ減少率で圧延が行なわれる場合には厚さが０．２ｍｍ水準であるので非常に薄くて実際の製品に適用し難いという問題点がある。
一方、本発明の製造方法において、前記工程３の冷間圧延を行なう前、前記工程２で製造された合金板材を３５０〜４５０℃で３０〜１２０分間アニーリングする工程をさらに含むことができる。
前記アニーリング工程は、１次圧延されたアルミニウム合金板材を３５０〜４５０℃で３０〜１２０分間加熱後に冷却させて行なうことが好ましい。
万一、３５０℃未満の温度でアニーリングする場合には、以前圧延工程で導入された内部応力を充分に除去することができない問題点が発生し得、４５０℃を超過する温度でアニーリングを行なう場合には表面酸化を増加させるという問題点が発生し得る。
また、３０分未満の間アニーリングする場合には、内部応力が充分に除去され得ない問題点が発生し得、１２０分を超過する時間アニーリングを行なう場合にはエネルギー効率の面で過量のエネルギーを消耗するという問題点が発生し得る。
本発明の製造方法において、前記工程４は前記工程３で製造されたアルミニウム合金板材を熱処理する工程である。
前記工程４の熱処理は、４００〜５５０℃で５０〜７０分間行なうことができ、４８０〜５３０℃で５０〜７０分間行なうことが好ましい。
前記の条件で、工程４の熱処理が行なわれることによって優れた機械的特性を有するアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材を製造することができ、特に、４８０〜５３０℃で熱処理を行なう場合、機械的強度を維持してより高い延伸率を有するアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材を製造することができる。
本発明の前記工程４で熱処理されたアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材の延伸率は、２４．０％以上の延伸率を有するか、８９００ＭＰａ％以上の強度軟性バランスを有することができ、前記延伸率及び強度軟性バランスを同時に満足することができる。
また、前記工程４で熱処理されたアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材の結晶粒の大きさは、５〜２０μｍであり得る。
本発明で製造されるアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材は、適切な温間加工、冷間加工及び熱処理を行って板材の結晶粒微細化及び均質化を最大にすることで、前記のような微細な結晶粒の大きさを有するので、これによって強度は維持されながらも高い延伸率を有することができ、これによって高い強度軟性バランスを示すことができる。
また、本発明は、前記製造方法で製造されるアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材を提供する。
本発明によって製造されたアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材は、双ロール鋳造工程を用いて製造することによって、工程時間及び費用が少くなり安価で提供することができる。
また、製造された板材の結晶粒微細化及び均質化が最大化され、強度は維持しながらも延伸率が大きく向上するので、高い強度軟性バランスを示し、軽量輸送器機部品及び構造材料に有用に用いることができる。
以下、本発明の実施例を通じてより具体的に説明する。但し、下記の実施例は本発明の説明のためだけのものであって、本発明の範囲が下記の実施例によって限定されるのではない。
＜対照群＞
常用アルミニウム合金である７０７５−Ｔ４を対照群に用いた。
前記アルミニウム合金は、Ｔ４処理（自然時効）を実施した。
常用アルミニウム合金である７０７５−Ｔ４を対照群に用いた。
前記アルミニウム合金は、Ｔ４処理（自然時効）を実施した。
＜実施例１＞
工程１：アルミニウム合金板材を製造するために、冷却水ラインが含まれた水平型双ロール鋳造装置を使用した。３００ｍｍの直径を有した双ロールは、水平型双ロール鋳造装置に適用された。
工程１：アルミニウム合金板材を製造するために、冷却水ラインが含まれた水平型双ロール鋳造装置を使用した。３００ｍｍの直径を有した双ロールは、水平型双ロール鋳造装置に適用された。
アルミニウム合金は、常用ＡＡ７０７５アルミニウム合金と同一な組成の常用合金を使用し、これを７４０℃で溶解した後、結晶粒微細化剤にＡｌ−５Ｔｉ−１Ｂを添加して完全に溶解した後、７３０℃で１０分間アルゴンガスを注入して、ガス処理した。
６８０℃で準備したアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金の溶湯を、幅１５０ｍｍのセラミックボードからなるタンディッシュに注入した。双ロール鋳造のために、溶融金属は、溶解路からタンディッシュに流れるようにし、タンディッシュの注入口に入って行った後、溶融金属は回転するローラー表面に移送されるようにした。溶融金属は、冷却水によって冷却される双ロールと接触して急速に凝固して、双ロールの間を通過する。双ロールの回転速度は５ｍ／分で、間隔は４ｍｍである。
前記工程を通じて、厚さ４．４ｍｍ、幅１５０ｍｍの双ロール鋳造アルミニウム合金板材を製造した。
工程２：工程１で製造されたアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材を、４００℃で６０分間アニーリングした後、温間圧延を行なった。温間圧延時、上部／下部ロールの回転速度は５ｍ／分、予熱温度は２５０℃で平均２５％の圧下率で板材の厚さが２．０ｍｍになるように反復的に温間圧延を行なった。
工程３：工程２で１次圧延したアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材を再び４００℃で６０分間アニーリングした後、常温で冷間圧延を行なった。
冷間圧延時、上部／下部ロールの回転速度は５ｍ／分で、工程２で１次圧延を行なったアルミニウム合金板材厚さより２０％減少して、１．６ｍｍの厚さを有するように常温で反復的に圧延を行なった。
工程４：工程３で製造された１．６ｍｍ厚の板材を、５１０℃で６０分間熱処理して水冷してアルミニウム合金板材を製造した。
＜実施例２＞
前記実施例１の工程３で１次圧延を行なったアルミニウム合金板材の厚さが４０％減少して１．２ｍｍの厚さを有するように反復的に圧延を行なったことを除き、実施例１と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
前記実施例１の工程３で１次圧延を行なったアルミニウム合金板材の厚さが４０％減少して１．２ｍｍの厚さを有するように反復的に圧延を行なったことを除き、実施例１と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
＜実施例３＞
前記実施例１の工程３で１次圧延を行なったアルミニウム合金板材の厚さが６０％減少して０．８ｍｍの厚さを有するように反復的に圧延を行なったことを除き、実施例１と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
前記実施例１の工程３で１次圧延を行なったアルミニウム合金板材の厚さが６０％減少して０．８ｍｍの厚さを有するように反復的に圧延を行なったことを除き、実施例１と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
＜実施例４＞
前記実施例１の工程３で１次圧延を行なったアルミニウム合金板材の厚さが８０％減少して０．４ｍｍの厚さを有するように反復的に圧延を行なったことを除き、実施例１と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
前記実施例１の工程３で１次圧延を行なったアルミニウム合金板材の厚さが８０％減少して０．４ｍｍの厚さを有するように反復的に圧延を行なったことを除き、実施例１と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
＜実施例５＞
前記実施例１の工程３で１次圧延を行なったアルミニウム合金板材の厚さが９０％減少して０．２ｍｍの厚さを有するように反復的に圧延を行なったことを除き、実施例１と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
前記実施例１の工程３で１次圧延を行なったアルミニウム合金板材の厚さが９０％減少して０．２ｍｍの厚さを有するように反復的に圧延を行なったことを除き、実施例１と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
＜実施例６＞
前記実施例１の工程４で４１０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例１と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
前記実施例１の工程４で４１０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例１と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
＜実施例７＞
前記実施例１の工程４で４４０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例１と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
前記実施例１の工程４で４４０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例１と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
＜実施例８＞
前記実施例１の工程４で４６０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例１と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
前記実施例１の工程４で４６０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例１と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
＜実施例９＞
前記実施例１の工程４で４９０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例１と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
前記実施例１の工程４で４９０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例１と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
＜実施例１０＞
前記実施例２の工程４で４１０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例２と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
前記実施例２の工程４で４１０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例２と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
＜実施例１１＞
前記実施例２の工程４で４４０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例２と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
前記実施例２の工程４で４４０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例２と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
＜実施例１２＞
前記実施例２の工程４で４６０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例２と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
前記実施例２の工程４で４６０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例２と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
＜実施例１３＞
前記実施例２の工程４で４９０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例２と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
前記実施例２の工程４で４９０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例２と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
＜実施例１４＞
前記実施例３の工程４で４１０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例３と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
前記実施例３の工程４で４１０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例３と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
＜実施例１５＞
前記実施例３の工程４で４４０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例３と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
前記実施例３の工程４で４４０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例３と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
＜実施例１６＞
前記実施例３の工程４で４６０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例３と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
前記実施例３の工程４で４６０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例３と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
＜実施例１７＞
前記実施例３の工程４で４９０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例３と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
前記実施例３の工程４で４９０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例３と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
＜実施例１８＞
前記実施例４の工程４で４１０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例４と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
前記実施例４の工程４で４１０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例４と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
＜実施例１９＞
前記実施例４の工程４で４４０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例４と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
前記実施例４の工程４で４４０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例４と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
＜実施例２０＞
前記実施例４の工程４で４６０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例４と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
前記実施例４の工程４で４６０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例４と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
＜実施例２１＞
前記実施例４の工程４で４９０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例４と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
前記実施例４の工程４で４９０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例４と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
＜実施例２２＞
前記実施例５の工程４で４１０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例５と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
前記実施例５の工程４で４１０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例５と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
＜実施例２３＞
前記実施例５の工程４で４４０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例５と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
前記実施例５の工程４で４４０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例５と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
＜実施例２４＞
前記実施例５の工程４で４６０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例５と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
前記実施例５の工程４で４６０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例５と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
＜実施例２５＞
前記実施例５の工程４で４９０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例５と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
前記実施例５の工程４で４９０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例５と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
＜比較例１＞
前記実施例１の工程３で、予熱温度を２５０℃にして、１次圧延を行なったアルミニウム合金板材の厚さが５０％減少して１．０ｍｍの厚さを有するように反復的に温間圧延して、工程４で４６０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例１と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
前記実施例１の工程３で、予熱温度を２５０℃にして、１次圧延を行なったアルミニウム合金板材の厚さが５０％減少して１．０ｍｍの厚さを有するように反復的に温間圧延して、工程４で４６０℃で熱処理を行なったことを除き、実施例１と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
＜比較例２＞
前記比較例１の工程４で４９０℃で熱処理を行なったことを除き、比較例１と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
前記比較例１の工程４で４９０℃で熱処理を行なったことを除き、比較例１と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
＜比較例３＞
前記比較例１の工程４で５１０℃で熱処理を行なったことを除き、比較例１と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
前記比較例１の工程４で５１０℃で熱処理を行なったことを除き、比較例１と同一に行なってアルミニウム合金板材を製造した。
＜実験例１＞アルミニウム合金板材の微細組織観察
前記実施例１〜５及び１０〜１３で製造されたアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材の微細組織を観察するため、アルミニウム合金板材の側面（圧延方向と板面に垂直な方向を成す面）を光学顕微鏡で観察して、それを図１に示し、前記実施例１〜２５で製造されたアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材の結晶粒の大きさ及び縦横比を観察して、これを図２及び図３に図示した。
前記実施例１〜５及び１０〜１３で製造されたアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材の微細組織を観察するため、アルミニウム合金板材の側面（圧延方向と板面に垂直な方向を成す面）を光学顕微鏡で観察して、それを図１に示し、前記実施例１〜２５で製造されたアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材の結晶粒の大きさ及び縦横比を観察して、これを図２及び図３に図示した。
図１に示されたように、本発明によって１次圧延された板材の厚さが４０％（１．２ｍｍ）減少するように常温で反復的に冷間圧延した板材は、熱処理の温度が４１０℃から５１０℃に増加するほど、すなわち、実施例１０から実施例１３及び実施例２に行くほど、結晶粒が４０μｍから２５μｍに微細になることを確認することができる。このような結果は、同一な厚さ減少率（加工量）に対して熱処理温度が高いほど再結晶が容易だからである、
また、１次圧延された板材の厚さが２０〜９０％（１．６〜０．２ｍｍ）減少するように常温で反復的に冷間圧延された板材を、５１０℃の温度で熱処理を行なう場合には、厚さの減少率が大きいほど、すなわち、実施例１から実施例５に行くほど結晶粒が５０μｍから１０μｍ水準に微細になることを確認することができる。
これを通じて、工程４の熱処理の温度が増加するほど、または工程３の冷間圧延時の厚さ減少率が大きいほど、結晶粒が微細になることが分かる。
また、図２及び図３に示したように、平均結晶粒の板材表面と中心との間の差は、熱処理の温度が増加するほど、または冷間圧延時の厚さ減少率が大きいほど、減る傾向を示した。
ここで、結晶粒縦横比は、次の数式１によって計算することができる。
このように、冷間圧延工程で最終厚を多く減少させるほど、熱処理工程の熱処理温度を増加させるほど、結晶粒が微細になって結晶粒縦横比が減少して、板材表面部と中心部の偏差も消えることが分かる。
＜実験例２＞アルミニウム合金板材の機械的強度観察
前記実施例１〜５によって製造されたアルミニウム合金板材と比較例１〜３及び対照群の機械的特性を観察するために、ゲージ長さ２５ｍｍ、ゲージ幅６ｍｍ、最終板材厚さを有する板状の引張試片を製作して、１ｍｍ／分のクロスヘッドスピードで引張試験を行なって、その結果を表４と図４に示した。
前記実施例１〜５によって製造されたアルミニウム合金板材と比較例１〜３及び対照群の機械的特性を観察するために、ゲージ長さ２５ｍｍ、ゲージ幅６ｍｍ、最終板材厚さを有する板状の引張試片を製作して、１ｍｍ／分のクロスヘッドスピードで引張試験を行なって、その結果を表４と図４に示した。
表４と図４に示したように、実施例２〜５によって製造されたアルミニウム合金板材の場合、３６０〜３９５ＭＰａの最大引張強度と２４〜２７％の延伸率を示し、対照群の常用アルミニウム合金の場合には、３９５ＭＰａの最大引張強度と１２％の延伸率を示した。
また、実施例１〜５と異なり冷間圧延工程の代わりに温間圧延を行なった比較例１〜３の場合、４３０〜４４３ＭＰａの最大引張強度と８〜１７％の延伸率を示した。
これを通じて、双ロール薄板鋳造後、後続冷間圧延及び熱処理工程を行なって板材の微細組織を制御することによって、常用アルミニウム合金よりもっと高い水準の延伸率を有することが分かる。さらに、引張強度も一定水準で維持することができ、高い強度軟性バランスを示す。
Claims (12)
- ロール速度が２〜１０ｍ／分であり、ロール間隔が２〜１０ｍｍの条件で行われる双ロール薄板鋳造法によって、アルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金の溶湯からアルミニウム合金板材を製造する工程（工程１）と、
前記工程１で製造されたアルミニウム合金板材を１次圧延する工程（工程２）と、
前記工程２で製造されたアルミニウム合金板材を、１次圧延を行った板材厚さの３８〜９５％が減少するまで反復的に冷間圧延する工程（工程３）、及び
前記工程３で製造されたアルミニウム合金板材を板材の表面部および板材の中心部の平均結晶粒の大きさが５〜４０μｍであり、かつ延伸率が２０．５％以上になるように４００〜５５０℃で熱処理する工程（工程４）とを含むアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材の製造方法。 - 前記アルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金の溶湯が、５．０〜６．０重量％のＺｎ、２．０〜３．０重量％のＭｇ、１．０〜２．０重量％のＣｕ及びＡｌ残部を含むことを特徴とする、請求項１に記載のアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材の製造方法。
- 前記工程１の双ロール薄板鋳造されたアルミニウム合金板材の厚さは、２〜１０ｍｍであることを特徴とする、請求項１又は２に記載のアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材の製造方法。
- 前記工程２の１次圧延遂行前、前記工程１で製造されたアルミニウム合金板材を３５０〜４５０℃で３０〜１２０分間アニーリングする工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材の製造方法。
- 前記工程２の１次圧延は、ロール温度が２００〜３００℃、ロール速度が４〜６ｍ／分の条件で行なわれることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材の製造方法。
- 前記工程２の１次圧延が、１８〜３２％の圧下率で行なわれることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材の製造方法。
- 前記工程２の１次圧延が、平均２５％の圧下率で行なわれることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材の製造方法。
- 前記工程２の１次圧延は、圧延を行なった板材の厚さが圧延遂行前の板材厚さの２０〜６０％になるまで反復的に行なうことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材の製造方法。
- 前記反復的圧延は、２〜５回行なうことを特徴とする、請求項８記載のアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材の製造方法。
- 前記工程３の冷間圧延遂行前、前記工程２で製造されたアルミニウム合金板材を３５０〜４５０℃で３０〜１２０分間アニーリングする工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材の製造方法。
- 前記工程４の熱処理が、５０〜７０分間行なわれることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材の製造方法。
- 前記工程４で熱処理されたアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材の強度軟性バランスは、８９００ＭＰａ％以上であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材の製造方法。
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