KR102611753B1 - 7xx-based alloy parts for defense applications with improved explosion resistance - Google Patents

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Abstract

본원은, 민간의 또는 군대의 탄도 방호 시스템에 이용될 수 있는, 7xxx계 알루미늄 합금 등과 같은 고강도 알루미늄으로 제조된 장갑 부품에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본원은 차량의 애드-온 증가 장갑 및 장갑 외피 벽 등과 같은 장갑 부품에 관한 것이다.The present application relates to armored components made of high-strength aluminum, such as 7xxx series aluminum alloys, which can be used in civilian or military ballistic protection systems. More specifically, the present disclosure relates to armor components, such as add-on increased armor for vehicles and armored shell walls, etc.

Description

폭렬 저항이 향상된 방어 용례용 7xxx계 합금 부품7xx-based alloy parts for defense applications with improved explosion resistance

관련 출원의 상호 참조Cross-reference to related applications

본 출원은 (2015년 9월 9일자로 출원된) 미국 제62/215,842호에 대해 우선권을 주장하는 국제 출원으로서, 상기 미국 출원의 내용은 그 전체가 본원에 참조로 인용되어 있다.This application is an international application claiming priority to U.S. Ser. No. 62/215,842 (filed September 9, 2015), the contents of which are incorporated herein by reference in their entirety.

본원은, 민간의 또는 군대의 탄도 방호 시스템에 이용될 수 있는, 7xxx계 알루미늄 합금 등과 같은 고강도 알루미늄으로 제조된 장갑 부품에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본원은 차량의 애드-온 증가 장갑 및 장갑 외피 벽 등과 같은 장갑 부품에 관한 것이다.The present application relates to armored components made of high-strength aluminum, such as 7xxx series aluminum alloys, which can be used in civilian or military ballistic protection systems. More specifically, the present disclosure relates to armor components, such as add-on increased armor for vehicles and armored shell walls, etc.

갈수록 구조물과 차량은 발사체의 침투로부터 탑승자를 보호하도록 설계되고 있다. 이러한 발사체는 통상적으로 금속이고, 고속으로 구조물에 부딪쳐, 구조물을 뚫어, 탑승자에게 피해를 입히려고 시도할 수 있다. 장갑 쉴드의 목적은, 이러한 발사체 또는 파편의 탄도를 무력화하는 것이다.Increasingly, structures and vehicles are being designed to protect occupants from projectile penetration. These projectiles are typically metal and may attempt to strike structures at high speeds, pierce them, and harm occupants. The purpose of the armored shield is to neutralize the trajectory of such projectiles or fragments.

탄도 등급 알루미늄은 차량의 주(主) 장갑으로서 이용되는 경우에 갖는 저밀도 금속의 탄도학적 이점 때문에, 그 수요가 크게 증가하였다. 알루미늄 장갑은, 상기한 차량의 중량 요건에 적합한 경량 쉴드를 가능하게 하는 것이다.The demand for ballistic grade aluminum has increased significantly due to the ballistic advantages of low density metals when used as the primary armor of vehicles. Aluminum armor allows for a lightweight shield suitable for the weight requirements of the above-mentioned vehicles.

장갑 패널은 충돌과 충격에 노출되는 전면과, 후면을 갖는다. 장갑 관통 발사체는, 이러한 장갑 패널에 충돌할 때, 장갑 패널에서 완전히 저지될 수 있다. 그러나, 일부 파편은 장갑 패널의 후면으로부터 거세게 튀어나와, 차량의 내부를 향해 갈 수 있다.The armor panels have front and back surfaces that are exposed to impacts and impacts. An armor-piercing projectile can be completely stopped by an armor panel when it impacts such an armor panel. However, some fragments can be violently ejected from the rear of the armor panel and reach the interior of the vehicle.

차폐 효과를 특징으로 하기 위해, 장갑 패널의 성능은 다양한 요건을 준수하여야 한다. 핵심 요건으로는, 탄도 등급 알루미늄 합금이 장갑 관통(AP) 저항과, 파편 모의 발사체(FSP) 저항뿐만 아니라 폭렬 저항의 조합을 높은 수준으로 달성해야 한다는 것이 있다.In order to be characterized by shielding effectiveness, the performance of armored panels must comply with various requirements. Key requirements include that ballistic grade aluminum alloys must achieve a high level of combination of armor penetration (AP) resistance, fragmentation simulated projectile (FSP) resistance as well as blast resistance.

AP 저항은, 소위 AP 탄환이라고 불리는 관통 발사체를 이용하여, 소정의 장갑 관통 V50 탄도 한계를 달성하는 것을 의미한다. 이는 천공에 대한 저항을 특징으로 한다. FSP 저항은, 다른 종류의 발사체: MIL-DTL-46593B 규격에 규정되어 있는, FSP 발사체, 소위 FSP 탄환을 이용하여, 소정의 V50 탄도 한계를 달성하는 것을 의미한다. FSP 저항은, 파편을 발생시키는 충돌에 견디는 능력을 특징으로 한다. 속도 치수를 갖는 V50 탄도 한계가, MIL-STD-662F (1997) 표준에 규정되어 있다. V50 탄도 한계는, 동일한 수의 최고 부분 관통 충돌 속도와 최저 완전 관통 충돌 속도에 대해 산술 평균을 취함으로써 산출되어야 한다. 소정 두께에서 요구되는 특정 V50과, V50의 산출에 포함되는 개별 FSP 시험의 양, 그리고 그 밖의 재료 요건은 알루미늄 합금에 따라 다를 수 있다. 일례로서, MIL-DTL-46027K는 5083, 5456 및 5059 알루미늄 합금에 대한 요건을 열거한다.AP resistance means achieving a certain armor-piercing V50 ballistic limit using penetrating projectiles, so-called AP bullets. It is characterized by resistance to puncture. FSP resistance means achieving a given V50 ballistic limit using a different type of projectile: an FSP projectile, the so-called FSP bullet, as specified in the MIL-DTL-46593B standard. FSP resistance is characterized by the ability to withstand impacts that generate fragments. The V50 ballistic limit with velocity dimensions is specified in the MIL-STD-662F (1997) standard. The V50 ballistic limit should be calculated by taking the arithmetic average of the same number of highest partial penetration impact velocities and lowest full penetration impact velocities. The specific V50 required at a given thickness, the amount of individual FSP testing included in calculating the V50, and other material requirements may vary depending on the aluminum alloy. As an example, MIL-DTL-46027K lists requirements for 5083, 5456, and 5059 aluminum alloys.

MIL-STD-662F (1997) 내에 나타내어진 폭렬 저항은, 이 표준에 따라 수행된 탄도 시험 동안, 장갑의 전면 또는 후면에 있어서, 충돌 위치 주위의 영역에서, 재료의 층의 분리 또는 박리가 실질적으로 발생하지 않는다는 것을 의미한다. 이러한 폭렬에 대한 합격-불합격 기준과, V50 평가에 사용된 관련 고-저 충돌 속도 평균법은, 시험 방법을 용이하게 하지만, 폭렬 손상의 양의 추가적인 분석을 허용하지 않는다. 추가적으로, 상기한 시험 방법은 상당히 큰 규모의 금속을 필요로 할 수 있는데, 이는 다양한 합금의 화학 조성, 변형 경로, 템퍼링 옵션 등에 걸쳐서 신속하게 프로토타입을 형성하거나 스윕하는 능력을 방해할 수 있다. 따라서, 본원에서는, 폭렬 저항 스코어를 사용하여, 폭렬 저항을 정량화한다. MIL-STD-662F (1997) 표준에 따른 FSP 시험을 이용하여 폭렬 저항 스코어를 조사한다. MIL-DTL-46593B를 따르는 20 ㎜ FSP 탄환을 이용하여 실험을 수행한다. FSP 탄환의 치수는 아래와 같다:Blast resistance as specified in MIL-STD-662F (1997) means that, during ballistic tests performed in accordance with this standard, there is no substantial separation or delamination of layers of material, either on the front or back of the armor, in the area around the impact location. It means that it does not occur. These pass-fail criteria for blast and the associated high-low impact velocity averaging method used to evaluate V50 facilitate the test method, but do not allow for further analysis of the amount of blast damage. Additionally, the above-described testing methods may require significantly larger scales of metal, which may hinder the ability to rapidly prototype or sweep across a variety of alloy chemistries, deformation paths, tempering options, etc. Accordingly, herein a burst resistance score is used to quantify burst resistance. Blast resistance scores are investigated using the FSP test according to the MIL-STD-662F (1997) standard. Experiments are performed using 20 mm FSP bullets conforming to MIL-DTL-46593B. The dimensions of the FSP bullet are as follows:

- 직경 : 20 ㎜ - 0.787 인치;- Diameter: 20 mm - 0.787 inches;

- 길이 : 23.0 ㎜ - 0.9 인치;- Length: 23.0 mm - 0.9 inches;

- 플랫 : 9.3 ㎜ - 0.366 인치.- Flat: 9.3 mm - 0.366 inches.

폭렬 저항 스코어는 하기의 방법에 의해 결정된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 후면에 있어서, 충돌 위치(b)의 주위에는, 탄도 타격에 의해 그리고 FSP 탄환이 플레이트에 부분적으로 침투하거나 또는 플레이트를 완전히 관통하는 것에 의해, 눈에 띄게 영향을 받는 재료의 영역이 있다. 이와 같이 영향을 받는 영역의 경계가 도 1에서 점선 a로 표시되어 있다. 변형된 영역 내에는, FSP 탄환의 임의의 가능한 출구 구멍과 함께, 임의의 박리된 재료의 영역 또는 임의의 재료 플러그가 포함된다. 상기 영역은 또한, 시험 플레이트에 여전히 연결되어 있는 불거져 나온 또는 파열된 재료를 포함한다. 충돌의 방향으로부터 수직한 (즉, 후면을 따르는) 방사 방향에서, 충돌 위치로부터 변형된 영역의 가장자리 또는 경계까지의 최장 거리를 나타내는 길이 c를 측정한다. 이러한 최대 길이 c에 2를 곱하고, 새롭게 산출된 값으로부터, FSP 탄환의 직경에 상당하는 20 ㎜를 뺀다. 소위 폭렬 저항 스코어라 하는 무차원 파라미터를 얻기 위해, 남아 있는 총계를 20 ㎜로 나눈다. 플러그만 형성될 때, 폭렬 저항 스코어는 0이고, 충돌이 옆의 재료에 현저한 영향을 미치지 않는다. 보다 높은 스코어는, 충돌하는 탄환의 직경의 배수를 나타낸다. 좋은 스코어는 가능한 한 낮다.The burst resistance score is determined by the following method. As shown in Figure 1, at the rear, around the impact location (b), there is a visibly affected area due to the ballistic impact and by the FSP bullet partially penetrating or completely penetrating the plate. There is a range of materials. The boundary of this affected area is indicated by the dotted line a in Figure 1. Included within the deformed area are any areas of exfoliated material or any plugs of material, along with any possible exit holes of the FSP bullet. This area also contains any raised or ruptured material that is still connected to the test plate. Measure the length c, which represents the longest distance from the impact location to the edge or boundary of the deformed area, in a radial direction perpendicular to the direction of impact (i.e. along the back). This maximum length c is multiplied by 2 and from the newly calculated value, 20 mm, corresponding to the diameter of the FSP bullet, is subtracted. To obtain a dimensionless parameter, the so-called burst resistance score, the remaining total is divided by 20 mm. When only the plug is formed, the blast resistance score is 0 and the impact has no significant effect on the neighboring material. Higher scores indicate multiples of the diameter of the impacting bullet. A good score is as low as possible.

높은 AP 저항뿐만 아니라 높은 FSP 저항을 달성하는 것은 여전히 어려운 일이다. 본원에 그 전체 내용이 참조로 인용되어 있는 US 가출원 61/948,870호에는, AP 저항과 FSP 저항의 향상된 조합을 갖는, 7xxx 알루미늄계 합금으로 제조된 장갑 부품이 개시되어 있다. 여기에 개시된 알루미늄 합금은 본질적으로:Achieving high AP resistance as well as high FSP resistance is still difficult. US Provisional Application No. 61/948,870, the entire contents of which are incorporated herein by reference, discloses armor parts made from 7xxx aluminum-based alloys with an improved combination of AP and FSP resistance. The aluminum alloy disclosed herein essentially:

- 8.4 중량% ≤ Zn ≤ 10.5 중량%;- 8.4% by weight ≤ Zn ≤ 10.5% by weight;

- 1.3 중량% ≤ Mg ≤ 2 중량%;- 1.3% by weight ≤ Mg ≤ 2% by weight;

- 1.2 중량% ≤ Cu ≤ 2 중량%;- 1.2% by weight ≤ Cu ≤ 2% by weight;

- 분산질 형성 요소의 총 함량이 0.05 중량%보다 큰, 적어도 하나의 분산질 형성 요소;- at least one dispersoid forming element, with a total content of dispersoid forming elements greater than 0.05% by weight;

- 실질적으로 알루미늄, 부수적 요소 및 불순물인 잔부로 이루어진다.- Consists substantially of aluminum, the remainder being minor elements and impurities.

US 61/948,870호에 따르면, 장갑 부품은 약 0.5 인치 내지 약 3 인치 범위의 두께를 갖는 플레이트의 형태이고; 높은 AP 및 FSP V50 탄도 한계를 달성하도록 시효된다. 즉, FSP V50 탄도 한계는 다음과 같다:According to US 61/948,870, the armored parts are in the form of plates with a thickness ranging from about 0.5 inches to about 3 inches; Aged to achieve high AP and FSP V50 ballistic limits. That is, the FSP V50 ballistic limits are:

V50 (FSP 20 ㎜) > 1633T2 - 1479T + 1290,V50 (FSP 20 ㎜) > 1633T 2 - 1479T + 1290,

여기서 T는 플레이트의 두께(인치)이고 V50의 단위는 피트/s이다. "FSP 20 ㎜"는 20 ㎜ 직경의 탄환을 이용하여 수행된 FSP 실험을 의미한다.Where T is the thickness of the plate in inches and the unit of V50 is feet/s. “FSP 20 mm” refers to FSP experiments performed using 20 mm diameter bullets.

AP V50 탄도 한계는 다음과 같다: AP V50 ballistic limits are:

V50 (0.3cal AP ㎜) > -282T2 - 1850T + 610,V50 (0.3cal AP ㎜) > -282T 2 - 1850T + 610,

여기서 T는 플레이트의 두께(인치)이고 V50의 단위는 피트/s이다. "0.3cal AP V50"은 0.30 구경의 탄환을 이용하여 수행된 AP 실험을 의미한다.Where T is the thickness of the plate in inches and the unit of V50 is feet/s. “0.3cal AP V50” refers to AP experiments conducted using 0.30 caliber bullets.

조합된 목표 탄도 특성은, 제조 프로세스 동안의 복수 단계의 시효를 통해 얻어질 수 있다. 통상의 시효 처리는 약 110℃~130℃에서 약 4시간~8시간 시효하고, 뒤이어 약 140℃~160℃에서 약 12시간~20시간 시효한다.The combined target ballistic properties can be obtained through multiple stages of aging during the manufacturing process. Normal aging treatment is aged at about 110°C to 130°C for about 4 to 8 hours, followed by aging at about 140°C to 160°C for about 12 to 20 hours.

대개, FSP 및 AP 탄도 저항 이외에도, 높은 폭렬 저항도 또한 요구된다. 본 발명은 높은 AP 및 FSP 탄도 저항뿐만 아니라 향상된 폭렬 저항을 갖는 장갑 부품을 제공한다.Usually, in addition to FSP and AP ballistic resistance, high blast resistance is also required. The present invention provides an armored component with high AP and FSP ballistic resistance as well as improved blast resistance.

본 발명에 따라 제조된 7xxx계 알루미늄 합금 장갑 부품은, 향상된 폭렬 저항을 나타낸다. 처리 파라미터뿐만 아니라 합금 조성이, 폭렬 저항을 증가시키기 위해, 그리고 높은 AP 및 FSP 탄도 저항을 갖기 위해 조절된다.The 7xxx series aluminum alloy armor parts manufactured according to the present invention exhibit improved spalling resistance. The alloy composition as well as processing parameters are adjusted to increase blast resistance and to have high AP and FSP ballistic resistance.

바람직하게는, 7xxx계 알루미늄 합금의 조성은, 적어도 하나의 분산질 형성 요소로서 Zr을, 보다 바람직하게는 약 0.04 중량% 내지 약 0.15 중량%의 Zr을 포함하도록 선택된다.Preferably, the composition of the 7xxx series aluminum alloy is selected to include Zr as at least one dispersoid forming element, more preferably from about 0.04% to about 0.15% by weight of Zr.

도 1은 본 개시에 따라 폭렬 저항 스코어를 결정하는 데 사용되는 방법의 일 실시형태를 도시한다.1 depicts one embodiment of a method used to determine a burst resistance score in accordance with the present disclosure.

달리 언급되지 않는 한, 모든 조성 비율은 합금의 총 중량에 기초한 중량 퍼센트(중량%)로서 나타내어진다. 합금의 명칭은 당업자에게 알려진 알루미늄 협회의 규정에 따르는 것이다.Unless otherwise stated, all composition proportions are expressed as weight percent (% by weight) based on the total weight of the alloy. The names of the alloys follow the rules of the Aluminum Association, known to those skilled in the art.

본원에 사용된 바와 같이, 요소의 양을 언급하는 경우에, 표현 "까지"는, 이 요소의 조성이 선택적이며, 이 요소의 제로(0) 양을 포함하는 것임을 의미한다. 본 출원 및 청구범위에서 용어 "사이"가 나타나는 경우에, 해당 범위의 상한의 수와 하한의 수가 포함되는 것으로 이해된다. 유사하게, "보다 낮은" 또는 "보다 높은" 및 이러한 문구들은, 인용된 범위 내의 숫자를 포함한다.As used herein, when referring to an amount of an element, the expression “up to” means that the composition of the element is optional and includes zero (0) amount of the element. When the term “between” appears in this application and claims, it is understood that the number of upper and lower limits of the range is included. Similarly, "lower than" or "higher than" and such phrases include numbers within the recited range.

본 발명은 장갑 부품을 제조하는 방법으로서:The present invention provides a method for manufacturing armor parts:

a) 잉곳을 얻도록 7xxx계 알루미늄 합금을 주조하는 단계로서, 상기 합금은 본질적으로a) casting a 7xxx series aluminum alloy to obtain an ingot, wherein the alloy is essentially

- 8.4 중량% ≤ Zn ≤ 10.5 중량%;- 8.4% by weight ≤ Zn ≤ 10.5% by weight;

- 1.3 중량% ≤ Mg ≤ 2 중량%;- 1.3% by weight ≤ Mg ≤ 2% by weight;

- 1.2 중량% ≤ Cu ≤ 2 중량%;- 1.2% by weight ≤ Cu ≤ 2% by weight;

- 분산질 형성 요소의 총 함량이 0.04 중량% 이상인, 적어도 하나의 분산질 형성 요소;- at least one dispersoid forming element, with a total content of dispersoid forming elements of at least 0.04% by weight;

- 실질적으로 알루미늄, 부수적 요소 및 불순물을 포함하는 잔부;- the balance substantially comprising aluminum, incidental elements and impurities;

로 이루어지는 것인 주조 단계;A casting step consisting of;

b) 상기 잉곳을 균질화하는 단계;b) homogenizing the ingot;

c) 제1 두께(T1)를 갖는 플레이트를 얻도록, 상기 균질화된 잉곳을 열간 가공하는 열간 가공 단계;c) a hot working step of hot working the homogenized ingot to obtain a plate with a first thickness (T 1 );

d) 제2 두께(T2)를 갖는 플레이트를 얻도록, 상기 제1 두께를 갖는 플레이트를 냉간 가공하는 단계로서, T2 = T1 - (x1*T2)/100이고, 0.5 ≤ x1 ≤ 15인 것인 냉간 가공 단계;d) cold working the plate with said first thickness to obtain a plate with a second thickness (T 2 ), wherein T 2 = T 1 - (x 1 *T 2 )/100, and 0.5 ≤ x A cold working step wherein 1 ≤ 15;

e) 용체화 열처리 단계;e) solution heat treatment step;

f) 급랭 단계; 및f) quenching step; and

g) 시효 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.g) relates to a method comprising an aging step.

본 발명에 따른 합금 제품은 통상의 용융 프로세스를 이용하여 그리고 잉곳 형태로 주조하는 것에 의해 마련될 수 있다. 주조 동안에, 이하에 기술된 결정립 성장 억제제(grain refiner)가 첨가될 수 있다. 스캘핑을 행하고 460℃~520℃에서 5~60시간 동안 균질화를 행한 후에, 제1 두께(T1)를 갖는 플레이트를 얻기 위해, 잉곳은 또한 열간 가공되며, 통상적으로는 여러 단계에서 열간 가공된다. 일 실시형태에 따르면, 열간 가공은 열간 압연 또는 단조이고, 보다 바람직하게는 열간 압연이다.Alloy products according to the invention can be prepared using conventional melting processes and by casting into ingot form. During casting, grain refiners described below may be added. After scalping and homogenization at 460°C to 520°C for 5 to 60 hours, the ingot is also hot worked, usually in several stages, to obtain a plate with a first thickness T 1 . According to one embodiment, the hot working is hot rolling or forging, more preferably hot rolling.

용체화 열처리(SHT)에 앞서, 보다 구체적으로는 열간 가공 단계와 용체화 처리의 사이에, 냉간 가공 단계를 수행함으로써, 폭렬 저항이 향상되는 것으로 밝혀졌다. 상기 냉간 가공 단계 이후에, 냉간 가공된 플레이트는 제2 두께(T2)를 갖는데, 여기서 T2 = T1 - (x1*T2)/100이고, 0.5 ≤ x1 ≤ 15이다. 일 실시형태에 따르면, 상기 냉간 가공된 플레이트는 제2 두께(T2)를 갖는데, 여기서 T2 = T1 - (x1*T2)/100이고, 2 ≤ x1 ≤ 10이며, 바람직하게는 4 ≤ x1 ≤ 8이다. 일 실시형태에 따르면, 용체화 열처리 이전의 상기 냉간 가공 단계는 냉간 압연 단계이다.It has been found that burst resistance is improved by performing a cold working step prior to solution heat treatment (SHT), and more specifically between the hot working step and the solution heat treatment. After the cold working step, the cold worked plate has a second thickness T 2 , where T 2 = T 1 - (x 1 *T 2 )/100 and 0.5 ≤ x 1 ≤ 15. According to one embodiment, the cold worked plate has a second thickness T 2 , where T 2 = T 1 - (x 1 *T 2 )/100 and 2 ≤ x 1 ≤ 10, preferably is 4 ≤ x 1 ≤ 8. According to one embodiment, the cold working step prior to solution heat treatment is a cold rolling step.

그 후에, 제2 두께(T2)를 갖는 상기 냉간 가공된 플레이트는 용체화 열처리되고 급랭된다. 바람직한 실시형태에서는, 460℃~480℃에서 1시간 내지 5시간 용체화 열처리를 수행하고 통상적으로 95℃보다 낮은 온도로 급랭한다.Afterwards, the cold worked plate with the second thickness T 2 is solution heat treated and quenched. In a preferred embodiment, the solution heat treatment is performed at 460°C to 480°C for 1 to 5 hours and quenched to a temperature typically lower than 95°C.

선택적으로, SHT 및 급랭 이후에, 제3 두께(T3)를 갖는 플레이트를 얻도록, 다른 냉간 가공 단계를 수행한다. 이러한 다른 냉간 가공 단계는 연신일 수 있다. 상기 다른 냉간 가공 단계는, 예를 들어 3% 이하, 통상적으로 1% 내지 3%의 소성 변형을 일으킨다. 제2 냉간 가공 단계가 적용되지 않는 경우, 제2 두께(T2)는 장갑 부품의 최종 두께이다. 본 발명에 따른 방법이 2개의 냉간 가공 단계를 수반하는 경우, 상기 최종 두께는, 제2 냉간 가공 단계 이후에 얻어지는 플레이트의 제3 두께(T3)이고, 장갑 부품의 최종 두께는 제2 두께(T2)보다 작다.Optionally, after SHT and quenching, another cold working step is performed to obtain a plate with a third thickness T 3 . This other cold working step may be stretching. The other cold working steps cause plastic deformation, for example up to 3%, typically between 1% and 3%. If a second cold working step is not applied, the second thickness T 2 is the final thickness of the armor part. If the method according to the invention involves two cold working steps, the final thickness is the third thickness of the plate (T 3 ) obtained after the second cold working step, and the final thickness of the armor part is the second thickness (T 3 ). It is smaller than T 2 ).

일 실시형태에 따르면, 단계 g)는 적어도 두 단계의 시효를 포함한다. 바람직하게는, 상기 두 단계의 시효는:According to one embodiment, step g) comprises at least two stages of aging. Preferably, the two stages of aging are:

- 약 110℃ 내지 130℃에서, 보다 바람직하게는 약 115℃ 내지 125℃에서, 약 4~8시간, 보다 바람직하게는 5~7시간 행하는 제1 시효 단계; 및- a first aging step conducted at about 110°C to 130°C, more preferably at about 115°C to 125°C for about 4 to 8 hours, more preferably 5 to 7 hours; and

- 약 130°C 내지 180℃에서, 보다 바람직하게는 약 145°C 내지 165℃에서, 약 12~20시간, 보다 바람직하게는 14~18시간 행하는 제2 시효 단계.- a second aging step at about 130°C to 180°C, more preferably at about 145°C to 165°C, for about 12 to 20 hours, more preferably 14 to 18 hours.

다른 실시형태에 따르면, 시효는 150℃에서의 총 등가 시간이 약 5시간 내지 약 50시간, 보다 바람직하게는 약 10시간 내지 약 40시간이도록 수행된다. 150℃에서의 총 등가 시간 t(eq)은 아래의 식에 의해 주어진다:According to another embodiment, aging is performed such that the total equivalent time at 150°C is from about 5 hours to about 50 hours, more preferably from about 10 hours to about 40 hours. The total equivalent time t(eq) at 150°C is given by the equation:

여기서:here:

- T는 처리의 순간 온도(단위는 켈빈)이고;- T is the instantaneous temperature of the treatment (in Kelvin);

- t는 가열 단계와 냉각 단계를 포함하는 시간을 나타내며;- t represents the time including the heating and cooling steps;

- T ref 는 기준 온도로서, 그 값은 423 K(즉, 150℃)이고;- T ref is the reference temperature, its value is 423 K (i.e. 150° C.);

- t(eq)는 시간을 단위로 하여 표현되며;- t(eq) is expressed in units of time;

- 15683은 Mg의 확산 활성화 에너지(Q = 130400 J/mol)로부터 유도되는 온도이다.- 15683 is the temperature derived from the diffusion activation energy of Mg (Q = 130400 J/mol).

특히 전술한 실시형태들에 따르면, 시효 단계는 AP와 FSP 저항 모두를 향상시키는 것으로 간주된다.In particular, according to the above-described embodiments, the aging step is considered to improve both AP and FSP resistance.

바람직한 실시형태에 따르면, 제공되는 장갑 부품은 0.5 인치 내지 3 인치 범위의 최종 두께를 갖는 플레이트이다.According to a preferred embodiment, the provided armor parts are plates with a final thickness ranging from 0.5 inches to 3 inches.

상기 합금은, 주 합금 성분으로서 아연(Zn), 구리(Cu) 및 마그네슘(Mg)을, 분산질 형성 요소로서 총 함량이 0.04 중량% 이상인 적어도 하나의 분산질 형성 효소를, 그리고 실질적으로 알루미늄, 부수적 요소 및 불순물을 포함하는 잔부를, 일반적으로 포함하고, 경우에 따라서는 본질적으로 이루어진다.The alloy contains zinc (Zn), copper (Cu) and magnesium (Mg) as main alloying elements, at least one dispersoid forming enzyme with a total content of 0.04% by weight or more as a dispersoid forming element, and substantially aluminum, The remainder, including incidental elements and impurities, generally comprises and in some cases consists essentially of.

Zn 함량은 약 8.4 중량% 내지 약 10.5 중량%, 바람직하게는 약 8.5 중량% 내지 약 9.5 중량%, 그리고 보다 바람직하게는 약 8.5 중량% 내지 약 9 중량% 범위이다. 실험을 통해, 상기한 함량으로 하면 AP 및 FSP 방탄 시험 모두에서 최고의 결과가 초래되고 및/또는 폭렬 저항 스코어가 향상된다는 것이 밝혀졌다.The Zn content ranges from about 8.4% to about 10.5% by weight, preferably from about 8.5% to about 9.5% by weight, and more preferably from about 8.5% to about 9% by weight. Experiments have shown that the above-mentioned dosages give the best results in both AP and FSP ballistic tests and/or improve blast resistance scores.

마그네슘 함량은 약 1.3 중량% 내지 약 2 중량%, 바람직하게는 약 1.5 중량% 내지 약 2 중량%, 그리고 보다 바람직하게는 약 1.6 중량% 내지 약 1.9 중량% 범위이다.The magnesium content ranges from about 1.3% to about 2% by weight, preferably from about 1.5% to about 2% by weight, and more preferably from about 1.6% to about 1.9% by weight.

바람직한 실시형태에서, Mg/Zn 비는 0.25보다 낮거나 같고, 보다 바람직하게는 0.20보다 낮거나 같은데, 여기서 Mg와 Zn은 각각 마그네슘과 아연의 중량 퍼센트를 나타낸다. In a preferred embodiment, the Mg/Zn ratio is less than or equal to 0.25, more preferably less than or equal to 0.20, where Mg and Zn represent weight percent of magnesium and zinc, respectively.

구리 함량은 약 1.2 중량% 내지 약 2 중량%의 범위이다. 바람직하게는, Cu 함량은 1.5 중량% 내지 1.9 중량%이다. 구리 함량과 마그네슘 함량이 거의 동일한 경우, 즉 통상적으로 0.9 ≤ Cu/Mg ≤ 1.1인 경우, 높은 AP 및 FSP 저항이 얻어졌다.The copper content ranges from about 1.2% to about 2% by weight. Preferably, the Cu content is 1.5% to 1.9% by weight. When the copper and magnesium contents were approximately equal, typically 0.9 ≤ Cu/Mg ≤ 1.1, high AP and FSP resistances were obtained.

Zr, Sc, V, Hf, Ti, Cr 및 Mn 등과 같은 적어도 하나의 분산질 형성 요소가 첨가된다. 본원에 사용된 바와 같이, 분산질 형성 요소는, 결정립 구조를 제어하기 위해 의도적으로 첨가된 요소를 의미한다. 분산질 형성 요소의 총 함량은 적어도 0.04 중량%, 바람직하게는 약 0.04 중량% 내지 약 0.3 중량%이다. 분산질 형성 요소의 최적의 레벨은 처리에 따라 좌우된다. 스칸듐이 첨가되는 경우, 그 함량은 약 0.3 중량% 미만인 것이 바람직하고, 0.17 중량% 미만인 것이 더 바람직하다. Zr과 조합된 경우, Sc 및 Zr의 합은 약 0.17 중량% 미만인 것이 바람직하다. 합금은 또한 Cr, Hf 및 V를 0.3 중량% 미만 그리고 바람직하게는 0.15 중량% 미만의 함량으로 포함할 수 있다. Mn이 첨가되는 경우, 그 함량은 0.3 중량% 미만인 것이 바람직하다.At least one dispersoid forming element such as Zr, Sc, V, Hf, Ti, Cr and Mn is added. As used herein, dispersoid forming element refers to an element intentionally added to control grain structure. The total content of dispersoid forming elements is at least 0.04% by weight, preferably about 0.04% to about 0.3% by weight. The optimal level of dispersoid forming elements depends on the processing. If scandium is added, its content is preferably less than about 0.3% by weight, and more preferably less than 0.17% by weight. When combined with Zr, it is preferred that the sum of Sc and Zr is less than about 0.17 weight percent. The alloy may also contain Cr, Hf and V in amounts of less than 0.3% by weight and preferably less than 0.15% by weight. When Mn is added, its content is preferably less than 0.3% by weight.

바람직한 실시형태에서, 분산질 형성 요소는 본질적으로 지르코늄이다. 바람직하게는, Zr 함량은 약 0.15 중량% 미만이고, 더 바람직하게는 0.04 중량% 내지 0.1 중량%이며, 보다 더 바람직하게는 0.05 중량% 내지 0.08 중량%이다. 최상의 AP 및 FSP 저항은 절충되거나 및/또는 최고의 폭렬 저항 스코어는 0.05 중량% ≤ Zr ≤ 0.08 중량%인 경우에 관찰된다. 본원의 발명자들은, US 61/948,870호에 기술된 7xxx 합금 시리즈와 비교하여, Zr 함량을 낮출 뿐만 아니라 SHT 이전에 냉간 가공을 도입함으로써, 폭렬 저항이 향상되고 AP 및 FSP의 절충이 높은 수준으로 유지되어,In a preferred embodiment, the dispersoid forming element is essentially zirconium. Preferably, the Zr content is less than about 0.15% by weight, more preferably 0.04% to 0.1% by weight, and even more preferably 0.05% to 0.08% by weight. The best AP and FSP resistances are a compromise and/or the best burst resistance scores are observed for 0.05 wt% ≤ Zr ≤ 0.08 wt%. The inventors herein have found that, compared to the 7xxx alloy series described in US 61/948,870, by not only lowering the Zr content but also introducing cold working before SHT, the spalling resistance is improved and the compromise between AP and FSP is maintained at a high level. Became,

(ⅰ) V50 (FSP 20 ㎜) > 1633T2 - 1479T + 1290(여기서 T는 플레이트의 두께(단위: 인치)이고 V50의 단위는 피트/s임); 및(i) V50 (FSP 20 mm) > 1633T 2 - 1479T + 1290 (where T is the thickness of the plate (unit: inches) and the unit of V50 is feet/s); and

(ⅱ) V50 (0.30cal AP M2) > -282T2 - 1850T + 610(여기서 T는 플레이트의 두께(단위: 인치)이고 V50의 단위는 피트/s임)이 성립된다는 것을 밝혔다.(ii) It was found that V50 (0.30cal AP M2) > -282T 2 - 1850T + 610 (where T is the thickness of the plate (unit: inch) and the unit of V50 is feet/s).

Zr 함량을 상기한 바와 같이 하는 것 뿐만 아니라, SHT 및 급랭 이전에 냉간 가공을 수행하는 것에 의해, 결정립 크기가 증가될 뿐만 아니라 등축 결정립 형상이 늘어나는 것으로 간주된다.By making the Zr content as described above, as well as performing cold working before SHT and quenching, it is believed that not only the grain size is increased but also the equiaxed grain shape is increased.

본원에 사용된 바와 같이, 불순물은, 합금에서 소량으로 발견될 수 있지만, 의도적으로 합금에 첨가된 것은 아닌 요소를 의미한다. 이러한 요소들은, 개별 합금 요소 내의 천연 불순물로 인해 또는 제조 프로세스로 인해 생긴다. Fe와 Si는 일반적으로 알루미늄 합금에 존재하는 주요 불순물이다. Fe 함량은 0.3 중량% 미만인 것이 바람직하고, 0.1 중량% 미만인 것이 더 바람직하다. Si 함량은 0.2 중량% 미만인 것이 바람직하고, 0.1 중량% 미만인 것이 더 바람직하다. 바람직하게는, 그 밖의 불순물 요소 각각은, 합금의 총 중량에 기초하여 중량%로서 취한 함량이 약 0.05 중량% 이하이도록, 그리고 (Fe 또는 Si 이외의) 총 불순물 함량이 약 0.15 중량% 이하이도록 존재한다.As used herein, an impurity refers to an element that may be found in trace amounts in an alloy but is not intentionally added to the alloy. These elements arise due to natural impurities within the individual alloy elements or due to the manufacturing process. Fe and Si are generally the main impurities present in aluminum alloys. The Fe content is preferably less than 0.3% by weight, and more preferably less than 0.1% by weight. The Si content is preferably less than 0.2% by weight, and more preferably less than 0.1% by weight. Preferably, each of the other impurity elements is present such that the content taken as weight percent based on the total weight of the alloy is less than or equal to about 0.05 weight percent, and the total impurity content (other than Fe or Si) is less than or equal to about 0.15 weight percent. do.

본원에 사용된 바와 같이, 부수적 요소는, 제조 프로세스 동안에 합금에 선택적으로 첨가될 수 있는 요소를 의미한다. 이러한 요소들의 첨가는, 주조 보조제 및 탈산소제로부터 기인한다. 티타늄, 붕화티탄(TiB2), 또는 탄화 티탄(TiC)은 일반적인 결정립 성장 억제제이다. 탈산소제에는 Ca, Sr 및 Be가 포함될 수 있다. 바람직하게는, 부수적 요소 Ca, Sr, Be, Br 및 C의 양은 0.005 중량% 미만이고, Ti의 양은 0.05 중량% 미만이다.As used herein, accessory element refers to an element that may be optionally added to the alloy during the manufacturing process. The addition of these elements results from casting aids and deoxidizers. Titanium, titanium boride (TiB 2 ), or titanium carbide (TiC) are common grain growth inhibitors. Deoxidants may include Ca, Sr, and Be. Preferably, the amount of minor elements Ca, Sr, Be, Br and C is less than 0.005% by weight and the amount of Ti is less than 0.05% by weight.

바람직한 실시형태에서, 합금의 화학 조성은:In a preferred embodiment, the chemical composition of the alloy is:

- 8.5 중량% ≤ Zn ≤ 9.5 중량%;- 8.5% by weight ≤ Zn ≤ 9.5% by weight;

- 1.5 중량% ≤ Mg ≤ 2 중량%;- 1.5% by weight ≤ Mg ≤ 2% by weight;

- 1.5 중량% ≤ Cu ≤ 1.9 중량%;- 1.5% by weight ≤ Cu ≤ 1.9% by weight;

- 0.04 중량% ≤ Zr ≤ 0.10 중량%, 바람직하게는 0.05 중량% ≤ Zr ≤ 0.08 중량%;- 0.04% by weight ≤ Zr ≤ 0.10% by weight, preferably 0.05% by weight ≤ Zr ≤ 0.08% by weight;

- Zr 이외의 분산질 형성 요소 0.15 중량% 이하;- 0.15% by weight or less of dispersoid forming elements other than Zr;

- 실질적으로 알루미늄, 부수적 요소 및 불순물을 포함하는 잔부이다.- The balance substantially includes aluminum, incidental elements and impurities.

본 발명의 다른 양태는, 7xxx계 알루미늄 합금으로부터 제조되는 장갑 부품으로서, 상기 합금은 본질적으로:Another aspect of the invention is an armor component made from a 7xxx series aluminum alloy, said alloy having essentially:

- 8.4 중량% ≤ Zn ≤ 10.5 중량%;- 8.4% by weight ≤ Zn ≤ 10.5% by weight;

- 1.3 중량% ≤ Mg ≤ 2 중량%;- 1.3% by weight ≤ Mg ≤ 2% by weight;

- 1.2 중량% ≤ Cu ≤ 2 중량%;- 1.2% by weight ≤ Cu ≤ 2% by weight;

- 분산질 형성 요소의 총 함량이 0.04 중량% 이상인, 적어도 하나의 분산질 형성 요소;- at least one dispersoid forming element, with a total content of dispersoid forming elements of at least 0.04% by weight;

- 실질적으로 알루미늄, 부수적 요소 및 불순물을 포함하는 잔부;- the balance substantially comprising aluminum, incidental elements and impurities;

로 이루어지는 것이고;It consists of;

용체화 열처리 이전에 냉간 가공 단계를 포함하지 않는 것을 제외하고는, 동일한 제조 프로세스로 얻어지는 장갑 부품에 비해, 향상된 폭렬 저항을 달성하도록, 상기 7xxx계 알루미늄 합금은, 용체화 처리 이전에 냉간 가공되어 두께가 0.5% 내지 15% 줄어들며(앞서 정의된 바와 같이, 0.5 ≤ x1 ≤ 15), 약 0.5 인치 내지 약 3 인치의 최종 두께를 갖는 플레이트의 형태의 것인 장갑 부품이다.The 7xxx series aluminum alloys are cold worked prior to solution heat treatment to achieve improved spalling resistance compared to armor parts obtained with the same manufacturing process, except that they do not include a cold working step prior to solution heat treatment. is reduced by 0.5% to 15% (0.5 ≤ x1 ≤ 15, as previously defined) and is in the form of a plate having a final thickness of about 0.5 inches to about 3 inches.

실시예Example

실시예Example 1: One: 폭렬explosion 저항 resistance

표 1에 도시된, 중량 퍼센트 단위의 화학 조성을 갖는 합금으로부터 합금 플레이트 제품을 제조하였다.Alloy plate products were prepared from alloys having the chemical compositions in weight percent shown in Table 1.

표 1 : 플레이트 제품의 조성 (중량%)Table 1: Composition of plate product (% by weight)

이하의 프로세스를 이용하여 플레이트 제품을 제조하였다:Plate products were manufactured using the following process:

- 표 1에 나타내어진 조성을 갖는 합금의 잉곳을 주조하는 단계;- casting an ingot of an alloy having the composition shown in Table 1;

- 상기 잉곳을 균질화하는 단계;- Homogenizing the ingot;

- 중간 치수(T1)에 도달하도록 상기 균질화된 잉곳을 열간 가공하는 단계;- hot working the homogenized ingot to reach the intermediate dimension (T 1 );

- 플레이트 제품 B-3과 B-4에 대해서만, 상기 중간 치수(T1)의 잉곳을 최종 치수(T2)에 도달하도록 냉간 가공하여, 상기 중간 치수(T1)의 잉곳의 두께를 각각 2.9%와 6.3% 감소시키는 단계;- For plate products B-3 and B-4 only, the ingot of the intermediate dimension (T 1 ) is cold worked to reach the final dimension (T 2 ), so that the thickness of the ingot of the intermediate dimension (T 1 ) is 2.9 respectively. % and 6.3% reduction steps;

- 상기 플레이트를 용체화 열처리하는 단계;- solution heat treatment of the plate;

- 급랭 단계;- Quenching stage;

- 플레이트 제품 A에 대해서만, 약 2%의 소성 변형을 얻도록 플레이트를 연신하는 단계;- for plate product A only, stretching the plate to obtain a plastic strain of about 2%;

- 상기 플레이트를 인위적으로 시효하는 단계.- Artificially aging the plate.

모든 샘플 플레이트를 이단 프로세스 동안에 시효하였다. 샘플 A를 120℃에서 24시간 동안 시효하고(첫 번째 단계), 뒤이어 150℃에서 35시간 동안 시효하였다(두 번째 단계). 샘플 B-1, B-2, B-3 및 B-4를 120℃에서 6시간 동안 시효하고(첫 번째 단계), 뒤이어 160℃에서 16시간 동안 시효하였다(두 번째 단계).All sample plates were aged during the two-stage process. Sample A was aged at 120°C for 24 hours (first step), followed by 35 hours at 150°C (second step). Samples B-1, B-2, B-3 and B-4 were aged at 120°C for 6 hours (first step), followed by 160°C for 16 hours (second step).

표 2 : 실험 결과 Table 2: Experimental results

각 플레이트 제품의 최종 두께는 1.25 인치 내지 1.37 인치의 범위이다. 표 2의 세 번째 열에서 알게 될 수 있듯이, 샘플 A, B-1 및 B-2는 SHT 이전에 냉간 가공을 받지 않은 반면에, 샘플 B-3 및 B-4에는 SHT 이전에 냉간 압연이 수행되어, 소위 중간 샘플 플레이트의 두께가 각각 2.9% 및 6.3% 감소되었다. 표 2의 세 번째 열에서, 샘플 B-3 및 B-4에 대해 주어진 값들은, T2 = T1 - (x1*T2)/100이 되게 하는 값 x1을 나타낸다.The final thickness of each plate product ranges from 1.25 inches to 1.37 inches. As can be seen from the third column of Table 2, samples A, B-1 and B-2 did not undergo cold working prior to SHT, whereas samples B-3 and B-4 underwent cold rolling prior to SHT. Thus, the thickness of the so-called intermediate sample plate was reduced by 2.9% and 6.3%, respectively. In the third column of Table 2, the values given for samples B-3 and B-4 represent the value x 1 such that T 2 = T 1 - (x 1 *T 2 )/100.

샘플 B-3 및 B-4는 바람직한 범위 내의 낮은 Zr 함량뿐만 아니라 용체화 열처리 및 급랭 이전의 냉간 가공 단계를 겸비한다.Samples B-3 and B-4 have a low Zr content within the desired range as well as a cold working step prior to solution heat treatment and quenching.

모든 플레이트 제품에 대해, MIL-STD-662F (1997) 표준에 따른 FSP 시험을 이용하여 폭렬 저항을 조사하였다. MIL-DTL-46593B를 따르는 20 ㎜ FSP 탄환을 이용하여 실험을 수행하였다. FSP 탄환의 치수는 아래와 같다:For all plate products, burst resistance was investigated using the FSP test according to the MIL-STD-662F (1997) standard. Experiments were performed using 20 mm FSP bullets conforming to MIL-DTL-46593B. The dimensions of the FSP bullet are as follows:

- 직경 : 20 ㎜ - 0.787 인치;- Diameter: 20 mm - 0.787 inches;

- 길이 : 23.0 ㎜ - 0.9 인치;- Length: 23.0 mm - 0.9 inches;

- 플랫 : 9.3 ㎜ - 0.366 인치.- Flat: 9.3 mm - 0.366 inches.

표 2의 네 번째 열은 폭렬 저항 스코어를 보여준다. 이러한 스코어는 하기의 방법에 의해 결정된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 후면에 있어서, 충돌 위치(b)의 주위에는, 탄도 타격에 의해 그리고 FSP 탄환이 플레이트에 부분적으로 침투하거나 또는 플레이트를 완전히 관통하는 것에 의해, 눈에 띄게 영향을 받는 재료의 영역이 있다. 이와 같이 영향을 받는 영역의 경계가 도 1에서 점선 a로 표시되어 있다. 변형된 영역 내에는, FSP 탄환의 임의의 가능한 출구 구멍과 함께, 임의의 박리된 재료의 영역 또는 임의의 재료 플러그가 포함된다. 상기 영역은 또한, 시험 플레이트에 여전히 연결되어 있는 불거져 나온 또는 파열된 재료를 포함한다. 충돌의 방향으로부터 수직한 (즉, 후면을 따르는) 방사 방향에서, 충돌 위치로부터 변형된 영역의 가장자리 또는 경계까지의 최장 거리를 나타내는 길이 c를 측정한다. 이러한 최대 길이 c에 2를 곱하고, 새롭게 산출된 값으로부터, FSP 탄환의 직경에 상당하는 20 ㎜를 뺀다. 소위 폭렬 저항 스코어라 하는 무차원 파라미터를 얻기 위해, 남아 있는 총계를 20 ㎜로 나눈다. 플러그만 형성될 때, 폭렬 저항 스코어는 0이고, 충돌이 옆의 재료에 현저한 영향을 미치지 않는다. 보다 높은 스코어는, 충돌하는 탄환의 직경의 배수를 나타낸다. 좋은 스코어는 가능한 한 낮다.The fourth column of Table 2 shows the blast resistance scores. This score is determined by the following method. As shown in Figure 1, at the rear, around the impact location (b), there is a visibly affected area due to the ballistic hit and by the FSP bullet partially penetrating or completely penetrating the plate. There is a realm of materials. The boundary of this affected area is indicated by the dotted line a in Figure 1. Included within the deformed area are any areas of exfoliated material or any plugs of material, along with any possible exit holes of the FSP bullet. This area also contains any raised or ruptured material that is still connected to the test plate. Measure the length c, which represents the longest distance from the impact location to the edge or boundary of the deformed area, in a radial direction perpendicular to the direction of impact (i.e. along the back). Multiply this maximum length c by 2 and subtract 20 mm, corresponding to the diameter of the FSP bullet, from the newly calculated value. To obtain a dimensionless parameter, the so-called burst resistance score, the remaining total is divided by 20 mm. When only the plug is formed, the blast resistance score is 0 and the impact has no significant effect on the neighboring material. Higher scores indicate multiples of the diameter of the impacting bullet. A good score is as low as possible.

표 2의 다섯 번째 열은, FSP 시험을 수행할 때 측정된 발사체의 속도를 보여준다.The fifth column of Table 2 shows the measured projectile velocity when performing the FSP test.

이들 결과로부터, 아래의 결론을 내릴 수 있다:From these results, the following conclusions can be drawn:

- 플레이트 제품 B-3 및 B-4는 플레이트 제품 B-1 및 B-2보다 우수한 폭렬 저항을 나타낸다;- Plate products B-3 and B-4 show better detonation resistance than plate products B-1 and B-2;

- 플레이트 제품 B-4는 플레이트 제품 B-3보다 우수한 폭렬 저항을 나타낸다.- Plate product B-4 exhibits superior detonation resistance than plate product B-3.

이는, SHT 이전의 냉간 가공 단계가 폭렬 저항의 향상을 초래한다는 것을 보여주는 경향이 있다. 또한, 상기한 냉간 가공을 저함량의 Zr과 조합함으로써, 폭렬 저항 스코어가 현저히 향상될 수 있고, 실시예 2에서 평가되는 바와 같이, AP 및 FSP 탄환 양자 모두에 대해 높은 저항성이 유지될 수 있다.This tends to show that the cold working step prior to SHT results in an improvement in burst resistance. Additionally, by combining the cold working described above with a low content of Zr, the blast resistance score can be significantly improved and, as evaluated in Example 2, high resistance can be maintained against both AP and FSP bullets.

실시예Example 2: AP 및 2: AP and FSPFSP 특성 characteristic

표 3에 도시된, 중량 퍼센트 단위의 화학 조성을 갖는 합금으로부터 합금 플레이트 제품을 제조하였다.Alloy plate products were prepared from alloys having the chemical compositions in weight percent shown in Table 3.

표 3 : 실시예 2의 샘플 플레이트의 조성 (중량%)Table 3: Composition of sample plate of Example 2 (% by weight)

합금 C, D 및 E는 본 발명에 따른 화학 조성을 갖는다.Alloys C, D and E have chemical compositions according to the invention.

본 발명에 따른 이하의 프로세스를 이용하여 플레이트 제품을 제조하였다:Plate products were manufactured using the following process according to the invention:

- 표 3에 나타내어진 조성을 갖는 합금의 잉곳을 주조하는 단계;- casting an ingot of an alloy having the composition shown in Table 3;

- 상기 잉곳을 균질화하는 단계;- Homogenizing the ingot;

- 중간 치수(T1)에 도달하도록 상기 균질화된 잉곳을 열간 가공하는 단계;- hot working the homogenized ingot to reach the intermediate dimension (T 1 );

- 상기 중간 치수(T1)의 잉곳을 최종 치수(T2)에 도달하도록 냉간 가공하여, 상기 중간 치수(T1)의 잉곳의 두께를 2.9%(x1=2.9) 감소시키는 단계;- cold working the ingot of the intermediate dimension (T 1 ) to reach the final dimension (T 2 ), thereby reducing the thickness of the ingot of the intermediate dimension (T 1 ) by 2.9% (x 1 = 2.9);

- 상기 플레이트를 용체화 열처리하는 단계;- solution heat treatment of the plate;

- 급랭 단계;- Quenching stage;

- 2% 내지 3%의 소성 변형을 얻도록 플레이트를 연신하는 단계;- stretching the plate to obtain a plastic strain of 2% to 3%;

- 연신된 플레이트를 120℃에서 6시간 동안 인위적으로 시효하고, 뒤이어 160℃에서 16시간 동안 인위적으로 시효하는 단계.- Artificially aging the stretched plate at 120°C for 6 hours, followed by artificially aging at 160°C for 16 hours.

플레이트 제품들은 1.0"에서부터 1.6"까지 다양한 서로 다른 두께를 가졌고, 그 방탄 특성에 대해 시험되었다. 미국 군대 표준 MIL-STD-662F (1997)에 따라 두 가지 방탄 시험, 즉 0.3 인치(7.62 ㎜) 발사체를 이용한 장갑 관통 시험과, 20 ㎜ 파편 모의 발사체를 이용한 FSP 시험을 수행하였다. 표 4에 AP 및 FSP의 결과를 열거하여, 미국 군대 규격 MIL-DTL 32375에 정해놓은 최소 필요 탄도 한계[각각 V50 (0.3 Cal AP M2) 7085 요건: MIL-DTL-32375 (MR) 부록 A, 19-20 페이지, "필요 BL(P) - 타입 B"와, V50 (FSP 20 ㎜) 7085 요건: MIL-DTL-32375 (MR) 부록 A, 18 페이지, "필요 BL(P) - 타입 B"]와 비교한다. 이러한 규격은 공칭 두께가 0.500 인치 내지 3.000 인치인 비용융 용접 용례를 위한 7085 단조 알루미늄 합금 장갑 플레이트를 커버하며, 다양한 종류의 발사체에 대한 최소 필요 탄도 한계뿐만 아니라 플레이트 두께를 규정한다.The plate products had different thicknesses ranging from 1.0" to 1.6" and were tested for their ballistic properties. Two ballistic tests were conducted according to the U.S. military standard MIL-STD-662F (1997): an armor penetration test using a 0.3 inch (7.62 mm) projectile and an FSP test using a 20 mm fragment simulation projectile. Table 4 lists the results of AP and FSP, with the minimum required ballistic limits specified in US Military Specification MIL-DTL 32375 [V50 (0.3 Cal AP M2) 7085 requirements respectively: MIL-DTL-32375 (MR) Appendix A, 19 -Page 20, "Required BL(P) - Type B" and V50 (FSP 20 mm) 7085 Requirements: MIL-DTL-32375 (MR) Appendix A, page 18, "Required BL(P) - Type B"] Compare with This specification covers 7085 forged aluminum alloy armor plates for non-melt welded applications with nominal thicknesses from 0.500 inches to 3,000 inches and specifies plate thicknesses as well as minimum required ballistic limits for various types of projectiles.

표 4 : 실시예 2의 실험 결과Table 4: Experimental results of Example 2

플레이트 제품 C, D 및 E는 높은 AP 성능과 높은 FSP 성능을 겸비한다. 특히, 전술한 모든 플레이트 제품이, 미국 군대 규격 MIL-DTL 32375에서 합금 7085에 대해 정해놓은 최소 필요 탄도 한계를 충족시킨다. 또한, 실시예 1과 2에 대해서는, SHT 이전의 냉간 가공을 저함량의 Zr, 즉 Zr ≤ 0.08 중량%와 조합함으로써, 폭렬 저항 스코어가 현저히 향상되고, AP 및 FSP 탄환 양자 모두에 대해 높은 저항성이 유지되는 것으로 보인다.Plate products C, D and E combine high AP performance and high FSP performance. In particular, all of the aforementioned plate products meet the minimum required ballistic limits set for alloy 7085 in U.S. Military Specification MIL-DTL 32375. Additionally, for Examples 1 and 2, by combining cold working prior to SHT with a low Zr content, i.e., Zr ≤ 0.08 wt%, the blast resistance score is significantly improved, while maintaining high resistance to both AP and FSP bullets. It seems to work.

Claims (16)

0.5 인치 내지 3 인치 범위의 최종 두께를 갖는 장갑 부품을 제조하는 방법으로서,
a) 잉곳을 얻도록 7xxx계 알루미늄 합금을 주조하는 단계로서, 상기 합금은 기본적으로
- 8.4 중량% ≤ Zn ≤ 10.5 중량%;
- 1.3 중량% ≤ Mg ≤ 2 중량%;
- 1.2 중량% ≤ Cu ≤ 2 중량%;
- 0.04 중량% ≤ Zr ≤ 0.08 중량%;
- 알루미늄, 부수적 요소 및 불순물을 포함하는 잔부
로 이루어지거나 이들을 포함하는 것인 주조 단계;
b) 상기 잉곳을 균질화하는 단계;
c) 제1 두께(T1)를 갖는 플레이트를 얻도록, 상기 균질화된 잉곳을 열간 가공하는 열간 가공 단계;
d) 제2 두께(T2)를 갖는 플레이트를 얻도록, 상기 제1 두께를 갖는 플레이트를 냉간 가공하는 단계로서, T2 = T1 - (x1*T2)/100이고, 0.5 ≤ x1 ≤ 15인 것인 냉간 가공 단계;
e) 용체화 열처리 단계;
f) 급랭 단계; 및
g) 시효 단계
를 포함하는 방법.
A method of manufacturing armored parts having a final thickness ranging from 0.5 inches to 3 inches, comprising:
a) Casting a 7xxx series aluminum alloy to obtain an ingot, wherein the alloy is basically
- 8.4% by weight ≤ Zn ≤ 10.5% by weight;
- 1.3% by weight ≤ Mg ≤ 2% by weight;
- 1.2% by weight ≤ Cu ≤ 2% by weight;
- 0.04% by weight ≤ Zr ≤ 0.08% by weight;
- The remainder including aluminum, incidental elements and impurities.
A casting step consisting of or including these;
b) homogenizing the ingot;
c) a hot working step of hot working the homogenized ingot to obtain a plate with a first thickness (T 1 );
d) cold working the plate with said first thickness to obtain a plate with a second thickness (T 2 ), wherein T 2 = T 1 - (x 1 *T 2 )/100, and 0.5 ≤ x A cold working step wherein 1 ≤ 15;
e) solution heat treatment step;
f) quenching step; and
g) Aging stage
How to include .
제1항에 있어서, 2 ≤ x1 ≤ 10인 것인 방법.The method of claim 1, wherein 2 ≤ x 1 ≤ 10. 제1항에 있어서, 상기 d) 냉간 가공 단계는 냉간 압연 단계인 것인 방법.The method of claim 1, wherein the cold working step d) is a cold rolling step. 제1항에 있어서, 상기 g) 시효 단계는 적어도 두 단계의 시효를 포함하는 것인 방법.2. The method of claim 1, wherein step g) aging comprises at least two stages of aging. 제4항에 있어서, 상기 두 단계의 시효는:
- 110℃ 내지 130℃에서 4~8시간 행하는 제1 시효; 및
- 130°C 내지 180℃에서 12~20시간 행하는 제2 시효
를 포함하는 것인 방법.
The method of claim 4, wherein the two stages of prescription are:
- First aging conducted at 110°C to 130°C for 4 to 8 hours; and
- Second aging at 130°C to 180°C for 12 to 20 hours
A method comprising:
제1항에 있어서, 상기 g) 시효 단계는, 150℃에서의 총 등가 시간이 5시간 내지 50시간이도록, 수행되는 것인 방법.The method of claim 1, wherein the aging step g) is performed such that the total equivalent time at 150° C. is 5 hours to 50 hours. 제1항에 있어서, 상기 f) 단계와 g) 단계 사이에, 제3 두께(T3)를 갖는 플레이트를 얻도록 냉간 가공하는 다른 냉간 가공 단계를 포함하는 방법.The method of claim 1, comprising another cold working step between steps f) and g), cold working to obtain a plate having a third thickness (T 3 ). 제7항에 있어서, 제3 두께(T3)를 갖는 플레이트를 얻도록 냉간 가공하는 상기 냉간 가공 단계는, 1% 내지 3% 범위의 소성 변형을 야기하는 것인 방법.8. The method of claim 7, wherein the cold working step of cold working to obtain a plate having a third thickness (T 3 ) causes plastic deformation in the range of 1% to 3%. 제7항에 있어서, 제3 두께(T3)를 갖는 플레이트를 얻도록 냉간 가공하는 상기 냉간 가공 단계는, 연신으로 이루어지거나 연신을 포함하는 것인 방법.8. The method of claim 7, wherein the cold working step of cold working to obtain a plate having a third thickness (T 3 ) consists of or includes stretching. 7xxx계 알루미늄 합금으로부터 제조되는 장갑 부품으로서,
상기 합금은 기본적으로,
- 8.4 중량% ≤ Zn ≤ 10.5 중량%;
- 1.3 중량% ≤ Mg ≤ 2 중량%;
- 1.2 중량% ≤ Cu ≤ 2 중량%;
- 0.04 중량% ≤ Zr ≤ 0.08 중량%;
- 알루미늄, 부수적 요소 및 불순물을 포함하는 잔부;
로 이루어지거나 이들을 포함하고;
상기 7xxx계 알루미늄 합금은 0.5 인치 내지 3 인치의 최종 두께를 갖는 플레이트의 형태이고,
상기 7xxx계 알루미늄 합금은,
a) 잉곳을 얻도록 상기 7xxx계 알루미늄 합금을 주조하는 단계;
b) 상기 잉곳을 균질화하는 단계;
c) 제1 두께(T1)를 갖는 플레이트를 얻도록, 상기 균질화된 잉곳을 열간 가공하는 열간 가공 단계;
d) 제2 두께(T2)를 갖는 플레이트를 얻도록, 상기 제1 두께를 갖는 플레이트를 냉간 가공하는 단계로서, T2 = T1 - (x1*T2)/100이고, 0.5 ≤ x1 ≤ 15인 것인 냉간 가공 단계;
e) 용체화 열처리 단계;
f) 급랭 단계; 및
g) 시효 단계
에 의해 제조되어, 상기 용체화 열처리 단계 이전에 냉간 가공 단계를 포함하지 않는 것을 제외하고는, 동일한 제조 프로세스로 얻어지는 장갑 부품에 비해, 향상된 폭렬 저항이 달성되는 것인 장갑 부품.
An armored part manufactured from a 7xxx series aluminum alloy, comprising:
The alloy is basically:
- 8.4% by weight ≤ Zn ≤ 10.5% by weight;
- 1.3% by weight ≤ Mg ≤ 2% by weight;
- 1.2% by weight ≤ Cu ≤ 2% by weight;
- 0.04% by weight ≤ Zr ≤ 0.08% by weight;
- the remainder including aluminum, incidental elements and impurities;
consists of or includes these;
The 7xxx series aluminum alloy is in the form of a plate having a final thickness of 0.5 inches to 3 inches,
The 7xxx series aluminum alloy is,
a) casting the 7xxx series aluminum alloy to obtain an ingot;
b) homogenizing the ingot;
c) a hot working step of hot working the homogenized ingot to obtain a plate with a first thickness (T 1 );
d) cold working the plate with said first thickness to obtain a plate with a second thickness (T 2 ), wherein T 2 = T 1 - (x 1 *T 2 )/100, and 0.5 ≤ x a cold working step wherein 1 ≤ 15;
e) solution heat treatment step;
f) quenching step; and
g) Aging stage
An armored part manufactured by, wherein improved spalling resistance is achieved compared to an armored part obtained by the same manufacturing process, except that it does not include a cold working step prior to the solution heat treatment step.
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