KR20180095591A - 고 강도 6ｘｘｘ 알루미늄 합금들 및 이를 만드는 방법들 - Google Patents

고 강도 6ｘｘｘ 알루미늄 합금들 및 이를 만드는 방법들 Download PDF

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Abstract

새로운 고 강도 6xxx 알루미늄 합금들 및 이들 알루미늄 시트들을 만드는 방법들이 제공된다. 이들 알루미늄 시트들은 운송 산업을 포함하여 여러 가지 애플리케이션들에서 스틸을 대체할 수 있는 컴포넌트들을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 개시된 고 강도 6xxx 합금들은 고 강도 스틸들을 알루미늄으로 대체할 수 있다. 일 예에서, 340 MPa 아래의 항복 강도를 갖는 스틸들은 주요 디자인 수정들에 대한 요구 없이 개시된 6xxx 알루미늄 합금들로 대체될 수 있다.

Description

고 강도 6ＸＸＸ 알루미늄 합금들 및 이를 만드는 방법들
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2015년 12월 18일에 출원된 U.S. 가특허 출원 일련 번호 62/269,180의 이익을 제출 및 그에 대한 우선권을 주장하고, 그것은 그 전체가 참조로서 본원에 통합된다.
기술분야
본 발명은 새로운 고 강도 6xxx 알루미늄 합금들 및 이들 합금들을 제조하는 방법들을 제공한다. 이들 합금들은 개선된 기계적 특성들을 보인다.
차량들내 스틸 컴포넌트(steel component)들은 차량 중량을 증가시키고 연료 효율을 감소시킨다. 스틸 컴포넌트들을 고 강도 알루미늄 컴포넌트들로 대체하는 것이 차량 중량을 줄이고 연료 효율을 증가시키기 때문에 바람직하다. 고 항복 강도(yield strength) 및 저 연신율(elongation)을 갖는 새로운 6xxx 알루미늄 합금들 및 이들 합금들을 만드는 방법들이 요구된다.
본 발명의 커버된 실시예들은 이러한 요약이 아닌, 청구항들에 의해 정의된다. 이러한 요약은 본 발명의 다양한 측면들의 하이-레벨 개요이며 이하에서의 도면들 및 상세한 설명 섹션에서 추가로 설명되는 개념들 중 일부를 소개한다. 본 요약은 청구된 주제의 주요 또는 필수적 특징들을 식별하도록 의도되지 않으며, 청구된 주제의 범위를 결정하기 위해 별개로 사용되도록 의도되지 않는다. 주제는 전체 명세서, 임의의 또는 모든 도면들 및 각각의 청구항의 적절한 부분들에 대한 참조에 의해 이해되어야 한다.
새로운, 고 강도 6XXX 알루미늄 합금 조성물(composition)이 개시된다. 본 출원에서 설명된 6xxx 알루미늄 합금들의 원소의 조성물은 0.001 - 0.25 wt. % Cr, 0.4 - 2.0 wt. % Cu, 0.10 - 0.30 wt. % Fe, 0.5 - 2.0 wt. % Mg, 0.005 - 0.40 wt. % Mn, 0.5 - 1.5 wt. % Si, 0.15 wt. % 까지의 Ti, 4.0 wt. % 까지의 Zn, 0.2 wt. % 까지의 Zr, 0.2 wt. % 까지의 Sc, 0.25 wt. % 까지의 Sn, 0.1 wt. % 까지의 Ni, 0.15 wt. % 까지의 총 불순물들, 및 나머지 wt. % Al를 포함할 수 있다. 일부 비 제한적인 예들에서, 본 출원에서 설명된 6xxx 알루미늄 합금은 0.03 wt. % Cr, 0.8 wt. % Cu, 0.15 wt. % Fe, 1.0 wt. % Mg, 0.2 wt. % Mn, 1.2 wt. % Si, 0.04 wt. % Ti, 0.01 wt. % Zn, 및 0.15 wt. % 까지의 불순물들, 나머지 wt. % Al를 포함할 수 있다. 일부 추가 비 제한적인 예제들에서, 본 출원에서 설명된 6xxx 알루미늄 합금은 0.03 wt. % Cr, 0.4 wt. % Cu, 0.15 wt. % Fe, 1.3 wt. % Mg, 0.2 wt. % Mn, 1.3 wt. % Si, 0.04 wt. % Ti, 0.01 wt. % Zn, 및 0.15 wt. % 까지의 불순물들, 나머지 wt. % Al를 포함할 수 있다. 또한 추가 비 제한적인 예제들에서, 본 출원에서 설명된 6xxx 알루미늄 합금은 0.1 wt. % Cr, 0.4 wt. % Cu, 0.15 wt. % Fe, 1.3 wt. % Mg, 0.2 wt. % Mn, 1.3 wt. % Si, 0.04 wt. % Ti, 0.01 wt. % Zn, 및 0.15 wt. % 까지의 불순물들, 나머지 wt. % Al를 포함할 수 있다.
이들 새로운 고 강도 6XXX 알루미늄 합금 조성물들을 제조하는 방법들이 또한 개시된다. 알루미늄 합금 시트를 만드는 방법은 6xxx 알루미늄 합금을 주조하는 단계(casting), 상기 주조 알루미늄 합금을 510 ℃ 와 590 ℃ 사이의 온도까지 빠르게 가열하는 단계, 상기 주조 알루미늄 합금(cast aluminum alloy)을 0.5 내지 4 시간동안 510 ℃ 와 590 ℃ 사이의 온도에서 유지시키는 단계, 온도를 대략 420 ℃ 내지 480 ℃ 까지 감소시키는 단계, 및 상기 주조 알루미늄 합금을 상기 알루미늄 합금 시트로 열간 압연하는 단계(hot rolling)를 포함할 수 있다. 상기 압연된 알루미늄 합금 시트는 330 ℃ 와 390 ℃ 사이의 열간 압연 엑시트 온도에서 대략 18mm 까지의 두께를 가질 수 있다. 상기 알루미늄 합금들 시트는 0.5 내지 1 시간 동안 510 ℃ 와 540 ℃ 사이의 온도에서 열 처리 및 주위 온도로 후속 담금질을 겪을 수 있다. 상기 알루미늄 합금 시트는 옵션으로 최종 게이지로 냉간 압연될 수 있고, 여기서 상기 냉간 압연은 10 % 내지 45 %의 두께 감소로 귀결된다. 상기 알루미늄 합금 시트는 옵션으로 0.5 내지 6 시간 동안 200 ℃에서 상기 알루미늄 합금 시트를 유지함으로써 에이징될 수 있다.
상기에서 설명된 방법에 의해 생산된 6xxx 알루미늄 합금 시트는 적어도 300 MPa의 항복 강도 및/또는 적어도 10 %의 연신율을 달성할 수 있다. 상기 6xxx 알루미늄 합금 시트는 균열 없는 약 1.2의 최소 r/t 비율을 또한 나타낼 수 있고, 여기서 r은 사용된 툴 (다이) 의 반경이고 t 는 재료의 두께이다.
일부 예들에서, 알루미늄 합금 시트를 만드는 방법은 6xxx 알루미늄 합금을 연속적으로 주조하는 단계(casting), 상기 연속 주조 알루미늄 합금을 510 ℃ 내지 590 ℃의 온도까지 빠르게 가열하는 단계, 0.5 내지 4 시간동안 510 ℃ 내지 590 ℃의 온도를 유지시키는 단계, 온도를 420 ℃ 내지 480 ℃ 까지 감소시키는 단계, 상기 연속 주조 알루미늄 합금을 330 ℃ 내지 390 ℃의 열간 압연 엑시트 온도에서 1mm 아래의 두께로 열간 압연하는 단계, 상기 알루미늄 합금 시트를 0.5 내지 1 시간동안 510 ℃ 내지 540 ℃의 온도에서 열 처리하는 단계(heat treating), 및 상기 알루미늄 합금 시트를 주위 온도까지 담금질하는 단계(quenching)를 포함할 수 있다. 상기 알루미늄 합금 시트는 추가로 냉간 압연 및 0.5 내지 6 시간 동안 200 ℃에서 상기 알루미늄 합금 시트를 유지함으로써 에이징을 겪을 수 있다. 상기 알루미늄 합금 시트는 옵션으로 최종 게이지로 냉간 압연될 수 있고, 여기서 상기 냉간 압연은 10 % 내지 45 %의 두께 감소로 귀결된다.
상기에서 설명된 방법에 의해 생산된 6xxx 알루미늄 합금 시트는 적어도 300 MPa의 항복 강도 및/또는 적어도 10 %의 연신율을 달성할 수 있다. 상기 6xxx 알루미늄 합금 시트는 균열 없는 약 1.2의 최소 r/t 비율을 또한 나타낼 수 있다.
이들 새로운 고 강도 6xxx 합금들은 운송 산업에서 많은 사용들을 가지며 더 가벼운 중량 차량들을 생산하기 위해 스틸 컴포넌트들을 대체할 수 있다. 이런 탈것들은 제한 없이 자동차들, 밴들(vans), 캠퍼(camper)들, 모바일 홈(home)들, 트럭들, BIW(body in white), 트럭들의 캡(cab)들, 트레일러들, 버스들, 모터사이클들, 스쿠터들, 자전거들, 보트들, 배들, 선적 컨테이너들, 기차들, 기차 엔진들, 철도 승객 승강칸들, 철도 화물 칸들, 비행기들, 드론들, 및 우주선을 포함한다.
새로운 고 강도 6xxx 합금들은 스틸 컴포넌트들, 예컨대 섀시 또는 섀시의 컴포넌트 부분을 대체하는데 사용될 수 있다. 이들 새로운 고 강도 6xxx 합금들은 제한없이, 탈것 부품들, 예를 들어 기차 부품들, 배 부품들, 트럭 부품들, 버스 부품들, 우주선 부품들, 차량들의 BIW(body in white), 및 차 부품들에 또한 사용될 수 있다.
개시된 고 강도 6xxx 합금들은 고 강도 스틸들을 알루미늄으로 대체할 수 있다. 일 예에서, 필요한 때 스티프너(stiffener)를 추가하는 것을 제외하고 340 MPa 아래의 항복 강도를 갖는 스틸들은 주요 디자인 수정들에 대한 요구 없이 개시된 6xxx 알루미늄 합금들로 대체될 수 있고, 여기서 스티프너들은 디자인에 의해 필요한 때 여분의 추가된 금속 플레이트들 또는 로드(rod)들을 지칭한다.
이들 새로운 고 강도 6xxx 합금들은 연성(ductility)에서의 큰 감소 없이 (적어도 8%의 총 연신율을 유지) 고 강도를 요구하는 다른 애플리케이션들에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 이들 고 강도 6xxx 합금들은 제한없이, 배터리 플레이트들, 전자 컴포넌트들, 및 전자 디바이스들의 부품들을 포함하는 전자 기기들 애플리케이션들에 그리고 전문 분야 제품들에 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 목적들 및 장점들은 본 발명의 비 제한적인 예제들의 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 일 예에 따른 고 강도 6xxx 알루미늄 합금들을 제조하는 방법의 개략적인 표현이다.
도 2는 40% 냉간 가공 (CW : cold work) 후에 200 ℃에서 다양한 타임 기간들 (x-축, 분) 동안 에이징된(aged) 선택된 예들에 대한 오른쪽 y-축 상에 총 퍼센트 연신율(total percent elongation) (TE%) 및 왼쪽 y-축 상에 MPa의 항복 강도 (“YS : yield strength”)의 요약을 제시한다. 실시예 1, 실시예들 2-1 및 2-2가 표 1에 도시된 예들이다.
도 3 은 200 ℃에서의 다양한 에이징 타임 (분)의 함수 및 40% CW (다이아몬드들)을 갖는 실시예 1의 MPa로 왼쪽 y-축 상에 항복 강도의 개략적인 표현이다. 시트의 최종 게이지는 3mm이다. 오른쪽 y-축은 정사각형들로 도시된 40% CW를 갖는 다양한 에이징 타임 (분)의 함수로서 실시예 1의 퍼센트 연신율을 도시한다.
도 4a는 <001> 존 축을 따라서 조사된 β''/β' 침전물들 (25-100 nm) (길이 바 = 50 nm)을 보여주는 인공적으로 에이징된 상태에 T6에 실시예 1의 투과 전자 현미경 (TEM : transmission electron microscopy) 현미경 사진이다.
도 4b는 <001> 존 축을 따라서 조사된 L/Q' 상 침전물(phase precipitate)들 (2-5 nm) (길이 바 = 20 nm)을 함유한 Cu를 보여주는 인공적으로 에이징된 상태에 T6에 실시예 1의 투과 전자 현미경 (TEM) 사진이다.
도 5a는 냉간 압연(cold rolling) 동안에 생성된 전위(dislocation)들을 따라서 β''/β' 침전물들을 보여주는 T8x 상태 (용제화 열 처리 후에 40% CW 에 이어 200 ℃ 에서 1 시간 동안 인공 에이징)에서 실시예 1의 TEM 현미경 사진이다.
도 5b는 냉간 압연동안에 생성된 전위들을 따라서 L/Q' 상 침전물들을 보여주는 T8x 상태 (용제화 열 처리 후에 40% CW 에 이어 200 ℃ 에서 1 시간 동안 인공 에이징)에서 실시예 1의 TEM 현미경 사진이다. 침전물들은 T6 템퍼에 비교하여 약간 더 거친(coarser) 것으로 보인다. 냉간 가공에 기인한 추가 스트레인 경질화(strain hardening)가 관측되고 침전 및 전위 강화(dislocation strengthening)의 조합으로 이어진다. 도 5a는 길이 바 = 50 nm를 포함하고, 도 5b는 길이 바 = 20 nm를 포함한다.
도 6 은 각각 40% CW를 갖는 AA6061 베이스라인(baseline) 합금 및 실시예 1에 대한 오른쪽 y-축 상에 퍼센트 연신율 (El %) 및 인-서비스(in-service) 인장 강도 (왼쪽 y-축 상에 MPa의 항복 강도)에 관한 피로가 없거나 (왼쪽 네개의 히스토그램 바들) 또는 피로를 갖는 (오른쪽 네개의 히스토그램 바들) 것의 영향을 보여주는 바 챠트(bar chart)이다. 최초 결과들은 인-서비스 강도 상태들이 유지되는 것을 보여준다. 원형 심벌은 40% CW 후에 실시예 1의 총 연신율을 나타낸다. 정사각형 심벌은 40% CW를 가진 기준 재료 AA6061의 총 연신율을 표시한다. 네개의 히스토그램 바들의 각각의 그룹에서 왼쪽 두개의 히스토그램 바들은 AA6061 (왼쪽 바) 및 실시예 1 (오른쪽 바)의 항복 강도를 나타낸다. 네개의 히스토그램 바들의 각각의 그룹에서 오른쪽 두개의 히스토그램 바들은 AA6061 (왼쪽 바) 및 실시예 1 (오른쪽 바)의 최대 인장 강도(ultimate tensile strength)를 나타낸다. 데이터는 피로를 경험하든지 또는 피로를 경험하지 않든지 강도 또는 퍼센트 연신율상에 어떠한 상당한 영향도 보이지 않는다.
도면들 7a 및 7b는 AA6061 T8x (도 7a) 및 실시예 1 T8x (도 7b)의 부식 행위(corrosion behavior)를 보여주는 ASTM G110 부식 테스트들 후에 샘플들의 단면의 이미지들이다. 필적할만한 부식 행위가 양쪽 샘플들 사이에서 관측되었다. 도면들 7a 및 7b에 대한 스케일 바들은 100 마이크론이다.
도 8 은 30% CW 에 이은 에이징 커브(aging curve)를 보여주는 챠트이다. 왼쪽 y-축은 MPa의 강도를 표시하고, 140℃에서 타임 (시간(hour)으로)이 x-축 상에 표시되고 연신율 퍼센트 (A80)가 오른쪽 y-축 상에 도시된다. 이들 데이터는 30% 냉간 가공 (CW)를 갖는 AA6451를 이용하여 획득되었다. Rp0.2 = 항복 강도, Rm = 인장 강도, Ag = 균일한 연신율 (가장 높은 Rm에서 연신율), 및 A80 = 전체 연신율. 이 그래프는 10 시간 후에, 강도가 증가하거나 또는 일정하게 있고 연신율은 줄어든다는 것을 보여준다. 도 8에서 및 도 9에서, 샘플들은 2 mm 게이지에서 계속되었다.
도 9는 23% CW 에 이은 에이징 커브를 보여주는 챠트이다. 왼쪽 y-축은 MPa의 강도를 표시하고, 170℃에서 타임 (시간)이 x-축 상에 표시되고 연신율 퍼센트 (A80)가 오른쪽 y-축 상에 도시된다. 이들 데이터는 23% 냉간 가공을 갖는 AA 6451를 이용하여 획득되었다. 항복 강도 (Rp : yield strength)는 5-10 시간에서 피크이다. 인장 강도 (Rm : tensile strength)는 2.5 시간 후에 감소한다. 연신율은 에이징 후에 감소한다. 심벌들 Rp, Rm, A80 및 Ag은 도 8에서 처럼 사용된다.
도 10 은 30 분 동안 180 ℃ 에서 페인트 베이크(paint bake)동안에 MPa로 강도 안전성(strength stability)을 보여주는 챠트이다. 50% 냉간 가공이 적용되었다. 5 시간 동안 140 ℃이었던 X 심벌에 대하여 제외하고는 10 시간 동안 140 ℃에서 에이징이 일어났다. 이 그래프는 고 강도 6xxx 클래드(clad)/코어(core) 합금 조성물의 강도가 페인트 베이크로 본질적으로 안정한 것을 보여준다. 사실은, 강도는 약간 증가한다. X = 합금 8931 고 강도 6xxx 클래드/코어 합금 조성물 (코어: Si-1.25%; Fe-0.2%; Cu-1.25%; Mn-0.25%; Mg-1.25%; Cr-0.04%; Zn-0.02%; 및 Ti-0.03%; 클래드: Si-0.9%; Fe-0.16%; Cu-0.05%; Mn-0.06%; Mg-0.75%; Cr-0.01%; 및 Zn-0.01%); 다이아몬드 = AA6451; 정사각형 = AA6451 + 0.3 % Cu, 별(star) = 합금 0657.
도 11은 x-축 (Rp0.2)상에 MPa의 강도 및 연신율 (y-축 A80)에 관한 다양한 온도에서 에이징 및 30% 또는 50% CR(cold reduction)의 영향들을 보여주는 챠트이다. 에이징에 대한 온도는 다음과 같은 심벌들에 의해 도면에서 표시된다 : 원들 = 100 ℃, 다이아몬드들 = 120 ℃, 정사각형들 = 130 ℃, 및 삼각형들 = 140 ℃. 테스트된 합금은 AA6451 더하기 0.3% Cu 이었다. X는 전체 T6 상태에 합금 AA6451 를 나타낸다. 도면은 CR 증가가 강도를 증가시키고 연신율을 줄이는 것을 보여준다. 데이터는 냉간 가공에서의 변화가 강도와 연신율 간에 절충점을 획득하기 위해 사용될 수 있다는 것을 입증한다. 30% CW에 대한 연신율 값들의 범위는 약 7% 내지 약 14% 이었지만 대응하는 강도 레벨들은 약 310 MPa 내지 약 375 MPa 범위에 이르렀다. 50% CR에 대한 연신율 값들의 범위는 약 3.5% 내지 약 12% 이었지만 대응하는 강도 레벨들은 약 345 MPa 내지 약 400 MPa 범위에 이르렀다. 50% CR은 30% CR보다 더 높은 강도이지만 그러나 더 낮은 연신율로 귀결되었다.
도 12는 x-축 (Rp0.2)상에 MPa의 강도 및 연신율 (y-축 A80)에 관한 다양한 온도에서 에이징 및 30% 또는 50% CR의 영향들을 보여주는 챠트이다. 에이징에 대한 온도는 다음과 같은 심벌들에 의해 도면에서 표시된다 : 원들 = 100 ℃, 다이아몬드들 = 120 ℃, 정사각형들 = 130 ℃, 및 삼각형들 = 140 ℃, X = 160 ℃, 및 별들 = 180 ℃. 테스크된 합금, 합금 8931는 고 강도 6xxx이었다. X는 전체 T6 상태에 합금 8931를 나타낸다 (고 강도 6xxx 클래드/코어 합금 조성물 (코어: Si-1.25%; Fe-0.2%; Cu-1.25%; Mn-0.25%; Mg-1.25%; Cr-0.04%; Zn-0.02%; 및 Ti-0.03%; 클래드: Si-0.9%; Fe-0.16%; Cu-0.05%; Mn-0.06%; Mg-0.75%; Cr-0.01%; 및 Zn-0.01%)). 도면은 냉간 가공 증가가 강도를 증가시키고 연신율을 줄이는 것을 보여준다. 30% CR에 대한 연신율 값들의 범위는 약 6% 내지 약 12% 이었지만 대응하는 강도 레벨들은 약 370 MPa 내지 약 425 MPa 범위에 이르렀다. 50% CR에 대한 연신율 값들의 범위는 약 3% 내지 약 10% 이었지만 대응하는 강도 레벨들은 약 390 MPa 내지 약 450 MPa 범위에 이르렀다. 50% CR은 30% CR보다 더 높은 강도이지만 그러나 더 낮은 연신율로 귀결되었다. 데이터는 CR에서의 변화가 강도와 연신율 간에 절충점을 획득하기 위해 사용될 수 있다는 것을 입증한다.
도 13은 압연 방향에 대하여 90°에서 표면 텍스쳐 (r-값)에서의 변화에 관한 CR의 영향들을 보여주는 챠트이다. 테스트된 합금은 T4 상태에 AA6451 더하기 0.3% Cu 이었다. 삼각형들은 T4 상태 더하기 50% CR를 나타내고, 정사각형들은 T4 상태 더하기 23% CR를 나타내고, 다이아몬드들은 인공 에이징의 2, 10 또는 36 시간동안 140 ℃에서 T4 상태를 나타낸다. 데이터는 냉간 가공 증가가 압연 방향에 대한 r-값 90°을 증가시킨다는 것을 입증한다. 데이터는 또한 CR 후에 에이징은 r-값을 크게 변화시키지 않는다는 것을 입증한다.
도 14는 표면 텍스쳐 (r-값)에서의 변화에 관한 CR의 영향들을 보여주는 챠트이다. 테스트된 합금은 T4 상태에 AA6451 더하기 0.3% Cu 이었다. X는 T4 상태를 표시하고, 삼각형들은 T4 상태 더하기 23% CR 더하기 인공 에이징의 10 시간 동안 170 ℃을 나타내고, 정사각형들은 T4 상태 더하기 50% CR 더하기 인공 에이징의 10시간동안 140 ℃를 나타내고, 다이아몬드들은 T4 상태 더하기 50% CR를 표시한다. 데이터는 냉간 가공 증가가 압연 방향에 대한 r-값 90°을 증가시킨다는 것을 입증한다. 데이터는 또한 CR 후에 에이징은 r-값을 크게 변화시키지 않는다는 것을 입증한다.
도 15는 20 내지 50% CR 및 120 ℃ 내지 180 ℃에서의 에이징에 따른 다양한 합금들의 강도들 및 연신율들의 표이다. 강도 측정은 압연 방향에 대하여 90°에서 획득되었다. 테스트된 합금들은 AA6014, AA6451, AA6451 더하기 0.3% Cu, 합금 0657 (Si-1.1%; Fe-0.24%; Cu-0.3%; Mn-0.2%; Mg-0.7%; Cr-0.01%; Zn-0.02%; 및 Ti-0.02%의 조성물을 갖는 합금), AA6111, 합금 8931 (고 강도 6xxx 클래드/코어 합금 조성물 (코어: Si-1.25%; Fe-0.2%; Cu-1.25%; Mn-0.25%; Mg-1.25%; Cr-0.04%; Zn-0.02%; 및 Ti-0.03%; 클래드: Si-0.9%; Fe-0.16%; Cu-0.05%; Mn-0.06%; Mg-0.75%; Cr-0.01%; 및 Zn-0.01%))이었다.
도 16은 0.1% Cu를 갖는 AA6451 합금 및 0.3% Cu를 갖는 AA6451 합금의 항복 강도 (Rp0.2 (MPa))에 관한 30% CR에 이어 10 시간동안 140 ℃ 에서 에이징의 영향을 보여주는 표이다. 결과는 항복 강도는 0.3% Cu를 함유하는 합금에 대하여 30% CR 및 10 시간동안 140 ℃에서의 에이징으로 증가하는 것을 입증한다. 0.1% Cu를 함유하는 합금에 대하여 또한 증가하지만, 0.3% Cu를 갖는 합금만큼 강하지 않다.
도 17은 0.1% Cu를 갖는 AA6451 합금 및 0.3% Cu를 갖는 AA6451 합금의 연신율 (A80(%))에 관한 30% CR에 이어 10 시간동안 140 ℃ 에서 에이징의 영향을 보여주는 표이다. 결과는 CR 및 에이징이 0.3% Cu 및 0.1% Cu를 함유하는 합금들의 연신율에 관하여 유사한 영향들을 갖는다는 것을 입증한다.
도 18은 각각 T8 상태에 3 mm 두께에 있는 실시예 1 (왼쪽), 실시예 2-2 (중간) 및 전형적인 AA6061 (오른쪽)의 굽힘 성형성 결과들(r/t y-축)을 보여주는 챠트이다. 다이아몬드 = 통과(pass), X = 실패(fail).
도 19는 에이징 타임 (분 (min)에 x-축)의 함수로서 오른쪽 y-축 상에 % TE에 퍼센트 연신율 (다이아몬드들) 및 MPa의 항복 강도 (정사각형들)(왼쪽 y-축)를 보여주는 20% CR를 겪은 실시예 1 (패널)의 개략적인 표현이다.
에이징 타임 (분 (min)에 x-축)의 함수로서 오른쪽 y-축 상에 % TE에 퍼센트 연신율 (다이아몬드들) 및 MPa의 항복 강도 (정사각형들)(왼쪽 y-축)를 보여주는 20% CR를 겪은 도 20a는 실시예 2를 보여주는 챠트이고 도 20b는 실시예 2-2를 보여주는 챠트이다.
도 21은 실시예 1의 항복 강도 (왼쪽 y-축) (MPa의 YS, 각각의 히스토그램 바의 하단 부분) 및 최대 인장 강도 (MPa의 UTS, 각각의 히스토그램 바의 상단 부분) 및 채워진 원으로 총 % 연신율 (오른쪽 y-축) (EL%)를 보여주는 바 챠트이다. 왼쪽에서 오른쪽으로 히스토그램 바들은 a) T6 템퍼, 5 mm 시트에 실시예 1; b) T8x 템퍼, 7 mm 시트에 20% CW를 갖는 실시예 1; c) T8x 템퍼, 7 mm 시트에 40% CW를 갖는 실시예 1; 및 d) T8x 템퍼, 3 mm 시트에 40% CW를 갖는 실시예 1를 나타낸다.
도 22는 30% CW 에 이은 에이징 커브를 보여주는 챠트이다. 왼쪽 y-축은 MPa의 강도를 표시하고, 200℃에서 에이징 타임 (시간(hour)으로)이 x-축 상에 표시되고 연신율 퍼센트가 오른쪽 y-축 상에 도시된다. 이들 데이터는 30% CW를 갖는 알루미늄 합금 실시예 3을 이용하여 획득되었다. YS = 항복 강도, UTS = 인장 강도, UE = 균일한 연신율 (가장 높은 UTS에서의 연신율), 및 TE = 총 연신율. 이 표는 4 시간 후에, 강도가 감소하거나 또는 일정하게 있고 연신율은 감소하거나 또는 일정하게 있다는 것을 보여준다.
도 23는 26% CW 에 이은 에이징 커브를 보여주는 챠트이다. 왼쪽 y-축은 MPa의 강도를 표시하고, 200℃에서 에이징 타임 (시간(hour)으로)이 x-축 상에 표시되고 연신율 퍼센트가 오른쪽 y-축 상에 도시된다. 이들 데이터는 26% CW를 갖는 알루미늄 합금 실시예 3을 이용하여 획득되었다. 이 표는 4 시간 후에, 강도가 감소하거나 또는 일정하게 있고 연신율은 감소하거나 또는 일정하게 있다는 것을 보여준다.
도 24는 46% CW 에 이은 에이징 커브를 보여주는 챠트이다. 왼쪽 y-축은 MPa의 강도를 표시하고, 200℃에서 에이징 타임 (시간(hour)으로)이 x-축 상에 표시되고 연신율 퍼센트가 오른쪽 y-축 상에 도시된다. 이들 데이터는 46% CW를 갖는 알루미늄 합금 실시예 3을 이용하여 획득되었다. 이 표는 4 시간 후에, 강도가 감소하거나 또는 일정하게 있고 연신율은 증가하거나 또는 일정하게 있다는 것을 보여준다.
도 25는 65% CW 에 이은 에이징 커브를 보여주는 챠트이다. 왼쪽 y-축은 MPa의 강도를 표시하고, 200℃에서 에이징 타임 (시간(hour)으로)이 x-축 상에 표시되고 연신율 퍼센트가 오른쪽 y-축 상에 도시된다. 이들 데이터는 65% CW를 갖는 알루미늄 합금 실시예 3을 이용하여 획득되었다. 이 표는 4 시간 후에, 강도가 감소하거나 또는 일정하게 있고 연신율은 증가하거나 또는 일정하게 있다는 것을 보여준다.
도 26는 32% CW 에 이은 에이징 커브를 보여주는 챠트이다. 왼쪽 y-축은 MPa의 강도를 표시하고, 200℃에서 에이징 타임 (시간(hour)으로)이 x-축 상에 표시되고 연신율 퍼센트가 오른쪽 y-축 상에 도시된다. 이들 데이터는 32% CW를 갖는 알루미늄 합금 실시예 4를 이용하여 획득되었다. 이 표는 4 시간 후에, 강도가 감소하거나 또는 일정하게 있고 연신율은 일정하게 있다는 것을 보여준다.
도 27는 24% CW 에 이은 에이징 커브를 보여주는 챠트이다. 왼쪽 y-축은 MPa의 강도를 표시하고, 200℃에서 에이징 타임 (시간(hour)으로)이 x-축 상에 표시되고 연신율 퍼센트가 오른쪽 y-축 상에 도시된다. 이들 데이터는 24% CW를 갖는 알루미늄 합금 실시예 4를 이용하여 획득되었다. 이 표는 4 시간 후에, 강도가 감소하거나 또는 일정하게 있고 연신율은 일정하게 있다는 것을 보여준다.
도 28은 45% CW 에 이은 에이징 커브를 보여주는 챠트이다. 왼쪽 y-축은 MPa의 강도를 표시하고, 200℃에서 에이징 타임 (시간(hour)으로)이 x-축 상에 표시되고 연신율 퍼센트가 오른쪽 y-축 상에 도시된다. 이들 데이터는 45% CW를 갖는 알루미늄 합금 실시예 4를 이용하여 획득되었다. 이 표는 4 시간 후에, 강도가 감소하거나 또는 일정하게 있고 연신율은 일정하게 있다는 것을 보여준다.
도 29는 66% CW 에 이은 에이징 커브를 보여주는 챠트이다. 왼쪽 y-축은 MPa의 강도를 표시하고, 200℃에서 에이징 타임 (시간(hour)으로)이 x-축 상에 표시되고 연신율 퍼센트가 오른쪽 y-축 상에 도시된다. 이들 데이터는 66% CW를 갖는 알루미늄 합금 실시예 4를 이용하여 획득되었다. 이 표는 4 시간 후에, 강도가 감소하거나 또는 일정하게 있고 연신율은 증가하거나 또는 일정하게 있다는 것을 보여준다.
정의들 및 설명들
본 출원에 사용되는, 용어들 “발명,” “상기 발명,” “이 발명” 및 “본 발명은”은 이 특허 출원 및 아래의 청구항들의 내용의 전부를 광범위하게 지칭하도록 의도된다. 이들 용어들을 포함한 서술들은 본 출원에서 설명된 주제를 제한하지 않는 것으로 또는 이하의 특허 청구항들의 의미 또는 범위를 제한하는 것으로 이해되어야 한다.
본 설명에서, AA 숫자들 및 다른 관련 호칭들, 예컨대 “시리즈(series)”에 의해 식별되는 합금들에 대한 참조가 이루어진다. 알루미늄 및 그것의 합금들을 명명하고 식별하는데 가장 흔하게 사용되는 숫자 호칭 체계의 이해를 위하여, "International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys"를 참조하거나 또는 “Registration Record of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical Compositions Limits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot,” 둘 모두는 알루미늄 연합회에 의해 발행된다.
본 출원에서 사용되는, “a,” “an,” 및 “the”의 의미는 문맥상 명확하게 달리 서술되지 않는 한 단일 및 복수 기준들을 포함한다.
원소들은 본 출원 전체에서 중량 퍼센트 (wt. %)로 표현된다. 합금내 불순물들의 합은 0.15 wt. %를 초과하지 않을 수 있다. 각각의 합금에서 나머지는 알루미늄이다.
용어 T4 템퍼(temper) 및 유사한 것은 용제화 처리(solutionized) 되고 이어 실질적으로 안정한 상태로 자연적으로 에이징(에이징된)된 알루미늄 합금 바디(body)를 의미한다. T4 템퍼는 용제화 처리 후에 냉간 가공(cold work)되지 않거나 또는 평탄화(flattening) 또는 직선화(straightening)에서 냉간 가공의 영향이 기계적 특성 한계들에 의해 인식되지 않을 수 있는 바디들에 적용한다
용어 T6 템퍼 및 유사한 것은 용제화 처리 되고 이어 인공적으로 최대 강도 상태로 (1ksi의 피크 강도(peak strength)내) 에이징된 알루미늄 합금 바디를 의미한다. T6 템퍼는 용제화 처리 후에 냉간 가공되지 않거나 또는 평탄화 또는 직선화에서 냉간 가공의 영향이 기계적 특성 한계들에 의해 인식되지 않을 수 있는 바디들에 적용한다.
용어 T8 템퍼는 용제화 열 처리되고(solution heat treated), 냉간 가공되고(cold work) 이어 인공적으로 에이징된 알루미늄 합금을 지칭한다.
용어 F 템퍼는 제조된 때 알루미늄 합금을 지칭한다.
합금들
일 예에서, 6xxx 알루미늄 합금들은 0.001 - 0.25 wt. % Cr, 0.4 - 2.0 wt. % Cu, 0.10 - 0.30 wt. % Fe, 0.5 - 2.0 wt. % Mg, 0.005 - 0.40 wt. % Mn, 0.5 - 1.5 wt. % Si, 0.15 wt. % 까지의 Ti, 4.0 wt. % 까지의 Zn, 0.2 wt. % 까지의 Zr, 0.2 wt. % 까지의 Sc, 0.25 wt. % 까지의 Sn, 0.1 wt. % 까지의 Ni, 0.15 wt. % 까지의 불순물들, 나머지 알루미늄을 포함한다.
다른 예에서, 6xxx 알루미늄 합금들은 0.001 - 0.18 wt. % Cr, 0.5 - 2.0 wt. % Cu, 0.10 - 0.30 wt. % Fe, 0.6 - 1.5 wt. % Mg, 0.005 - 0.40 wt. % Mn, 0.5 - 1.35 wt. % Si, 0.15 wt. % 까지의 Ti, 0.9 wt. % 까지의 Zn, 0.2 wt. % 까지의 Zr, 0.2 wt. % 까지의 Sc, 0.25 wt. % 까지의 Sn, 0.1 wt. % 까지의 Ni, 0.15 wt. % 까지의 불순물들, 나머지 알루미늄을 포함한다.
다른 예에서, 6xxx 알루미늄 합금들은 0.06 - 0.15 wt. % Cr, 0.9- 1.5 wt. % Cu, 0.10 - 0.30 wt. % Fe, 0.7 - 1.2 wt. % Mg, 0.05 - 0.30 wt. % Mn, 0.7 - 1.1 wt. % Si, 0.15 wt. % 까지의 Ti, 0.2 wt. % 까지의 Zn, 0.2 wt. % 까지의 Zr, 0.2 wt. % 까지의 Sc, 0.25 wt. % 까지의 Sn, 0.07 wt. % 까지의 Ni, 0.15 wt. % 까지의 불순물들, 나머지 알루미늄을 포함한다.
다른 예에서, 6xxx 알루미늄 합금들은 0.06 - 0.15 wt. % Cr, 0.6- 0.9 wt. % Cu, 0.10 - 0.30 wt. % Fe, 0.9 - 1.5 wt. % Mg, 0.05 - 0.30 wt. % Mn, 0.7 - 1.1 wt. % Si, 0.15 wt. % 까지의 Ti, 0.2 wt. % 까지의 Zn, 0.2 wt. % 까지의 Zr, 0.2 wt. % 까지의 Sc, 0.25 wt. % 까지의 Sn, 0.07 wt. % 까지의 Ni, 0.15 wt. % 까지의 불순물들, 나머지 알루미늄을 포함한다.
다른 예에서, 6xxx 알루미늄 합금들은 0.02 - 0.15 wt. % Cr, 0.4 - 1.0 wt. % Cu, 0.10 - 0.30 wt. % Fe, 0.8 - 2.0 wt. % Mg, 0.10 - 0.30 wt. % Mn, 0.8 - 1.4 wt. % Si, 0.005 - 0.15 wt. % Ti, 0.01 - 3.0 wt. % Zn, 0.2 wt. % 까지의 Zr, 0.2 wt. % 까지의 Sc, 0.25 wt. % 까지의 Sn, 0.1 wt. % 까지의 Ni, 0.15 wt. % 까지의 불순물들, 나머지 알루미늄을 포함한다.
다른 예에서, 6xxx 알루미늄 합금들은 0.02 - 0.15 wt. % Cr, 0.4 - 1.0 wt. % Cu, 0.15-0.25 wt. % Fe, 0.8 - 1.3 wt. % Mg, 0.10 - 0.30 wt. % Mn, 0.8 - 1.4 wt. % Si, 0.005 - 0.15 wt. % Ti, 0.01 - 3 wt. % Zn, 0.2 wt. % 까지의 Zr, 0.2 wt. % 까지의 Sc, 0.25 wt. % 까지의 Sn, 0.1 wt. % 까지의 Ni, 0.15 wt. % 까지의 불순물들, 나머지 알루미늄을 포함한다.
다른 예에서, 6xxx 알루미늄 합금들은 0.02 - 0.15 wt. % Cr, 0.4 - 1.0 wt. % Cu, 0.15-0.25 wt. % Fe, 0.8 - 1.3 wt. % Mg, 0.10 - 0.30 wt. % Mn, 0.8 - 1.4 wt. % Si, 0.005 - 0.15 wt. % Ti, 0.05 - 3 wt. % Zn, 0.2 wt. % 까지의 Zr, 0.2 wt. % 까지의 Sc, 0.25 wt. % 까지의 Sn, 0.1 wt. % 까지의 Ni, 0.15 wt. % 까지의 불순물들, 나머지 알루미늄을 포함한다.
다른 예에서, 6xxx 알루미늄 합금들은 0.02 - 0.08 wt. % Cr, 0.4 - 1.0 wt. % Cu, 0.15-0.25 wt. % Fe, 0.8 - 1.3 wt. % Mg, 0.10 - 0.30 wt. % Mn, 0.8 - 1.4 wt. % Si, 0.005 - 0.15 wt. % Ti, 0.05 - 3 wt. % Zn, 0.2 wt. % 까지의 Zr, 0.2 wt. % 까지의 Sc, 0.25 wt. % 까지의 Sn, 0.1 wt. % 까지의 Ni, 0.15 wt. % 까지의 불순물들, 나머지 알루미늄을 포함한다.
또 다른 예에서, 6xxx 알루미늄 합금들은 0.08 - 0.15 wt. % Cr, 0.4 - 1.0 wt. % Cu, 0.15-0.25 wt. % Fe, 0.8 - 1.3 wt. % Mg, 0.10 - 0.30 wt. % Mn, 0.8 - 1.4 wt. % Si, 0.005 - 0.15 wt. % Ti, 0.05 - 3 wt. % Zn, 0.2 wt. % 까지의 Zr, 0.2 wt. % 까지의 Sc, 0.25 wt. % 까지의 Sn, 0.1 wt. % 까지의 Ni, 0.15 wt. % 까지의 불순물들, 나머지 알루미늄을 포함한다.
다른 예에서, 6xxx 알루미늄 합금들은 0.02 - 0.15 wt. % Cr, 0.4 - 1.0 wt. % Cu, 0.10-0.30 wt. % Fe, 0.8 - 1.3 wt. % Mg, 0.10 - 0.30 wt. % Mn, 0.8 - 1.4 wt. % Si, 0.005 - 0.15 wt. % Ti, 0.05 - 2.5 wt. % Zn, 0.2 wt. % 까지의 Zr, 0.2 wt. % 까지의 Sc, 0.25 wt. % 까지의 Sn, 0.1 wt. % 까지의 Ni, 0.15 wt. % 까지의 불순물들, 나머지 알루미늄을 포함한다.
또 다른 예에서, 6xxx 알루미늄 합금들은 0.02 - 0.15 wt. % Cr, 0.4 - 1.0 wt. % Cu, 0.10-0.30 wt. % Fe, 0.8 - 1.3 wt. % Mg, 0.10 - 0.30 wt. % Mn, 0.8 - 1.4 wt. % Si, 0.005 - 0.15 wt. % Ti, 0.05 - 2 wt. % Zn, 0.2 wt. % 까지의 Zr, 0.2 wt. % 까지의 Sc, 0.25 wt. % 까지의 Sn, 0.1 wt. % 까지의 Ni, 0.15 wt. % 까지의 불순물들, 나머지 알루미늄을 포함한다.
또 다른 예에서, 6xxx 알루미늄 합금들은 0.02 - 0.15 wt. % Cr, 0.4 - 1.0 wt. % Cu, 0.10-0.30 wt. % Fe, 0.8 - 1.3 wt. % Mg, 0.10 - 0.30 wt. % Mn, 0.6 - 1.5 wt. % Si, 0.005 - 0.15 wt. % Ti, 0.05 - 1.5 wt. % Zn, 0.2 wt. % 까지의 Zr, 0.2 wt. % 까지의 Sc, 0.25 wt. % 까지의 Sn, 0.1 wt. % 까지의 Ni, 0.15 wt. % 까지의 불순물들, 나머지 알루미늄을 포함한다.
다른 예에서, 6xxx 알루미늄 합금들은 0.02 - 0.15 wt. % Cr, 0.4 - 1.0 wt. % Cu, 0.10-0.30 wt. % Fe, 0.8 - 1.3 wt. % Mg, 0.10 - 0.30 wt. % Mn, 0.6 - 1.5 wt. % Si, 0.005 - 0.15 wt. % Ti, 0.05 - 1 wt. % Zn, 0.2 wt. % 까지의 Zr, 0.2 wt. % 까지의 Sc, 0.25 wt. % 까지의 Sn, 0.1 wt. % 까지의 Ni, 0.15 wt. % 까지의 불순물들, 나머지 알루미늄을 포함한다.
또 다른 예에서, 6xxx 알루미늄 합금들은 0.02 - 0.15 wt. % Cr, 0.4 - 1.0 wt. % Cu, 0.10-0.30 wt. % Fe, 0.8 - 1.3 wt. % Mg, 0.10 - 0.30 wt. % Mn, 0.6 - 1.5 wt. % Si, 0.005 - 0.15 wt. % Ti, 0.05 - 0.5 wt. % Zn, 0.2 wt. % 까지의 Zr, 0.2 wt. % 까지의 Sc, 0.25 wt. % 까지의 Sn, 0.1 wt. % 까지의 Ni, 0.15 wt. % 까지의 불순물들, 나머지 알루미늄을 포함한다.
또 다른 예에서, 6xxx 알루미늄 합금들은 0.01 - 0.15 wt. % Cr, 0.1 - 1.3 wt. % Cu, 0.15 - 0.30 wt. % Fe, 0.5 - 1.3 wt. % Mg, 0.05 - 0.20 wt. % Mn, 0.5 - 1.3 wt. % Si, 0.1wt. % 까지의 Ti, 4.0 wt. % 까지의 Zn, 0.2 wt. % 까지의 Zr, 0.2 wt. % 까지의 Sc, 0.25 wt. % 까지의 Sn, 0.1 wt. % 까지의 Ni, 0.15 wt. % 까지의 불순물들, 나머지 알루미늄을 포함한다.
다른 예에서, 선행하는 합금들 중 임의의 합금에서 Fe 및 Mn의 wt. %의 합은 0.35 wt. % 보다 작다.
또 다른 예에서, 선행하는 합금들 중 임의의 합금에서 Ti는 0.0 - 0.10 wt. %, 0.03 - 0.08 wt. %, 0.03 - 0.07 wt. %, 0.03 - 0.06 wt. %, 또는 0.03 - 0.05 wt. % 로 존재한다.
다른 예에서, 6xxx 알루미늄 합금들은 0.04 - 0.13 wt. % Cr, 0.4 - 1.0 wt. % Cu, 0.15-0.25 wt. % Fe, 0.8 - 1.3 wt. % Mg, 0.15 - 0.25 wt. % Mn, 0.6 - 1.5 wt. % Si, 0.005 - 0.15 wt. % Ti, 0.05 - 3 wt. % Zn, 0.2 wt. % 까지의 Zr, 0.2 wt. % 까지의 Sc, 0.25 wt. % 까지의 Sn, 0.1 wt. % 까지의 Ni, 0.15 wt. % 까지의 불순물들, 나머지 알루미늄을 포함한다.
크롬
다양한 예들에서, 개시된 합금들은 0.25 wt. % 까지의 양에, 0.02 - 0.25 wt. %, 0.03 - 0.24 wt. %, 0.04 - 0.23 wt. %, 0.05 - 0.22 wt. %, 0.06 - 0.21 wt. %, 0.07 - 0.20 wt. %, 0.02 - 0.08 wt. %, 0.04 - 0.07 wt. %, 0.08 - 0.15 wt. %, 0.09 - 0.24 wt. %, 또는 0.1 - 0.23 wt. % Cr을 포함할 수 있다. 예를 들어, 합금은 0.02 %, 0.03 %, 0.04 %, 0.05 %, 0.06 %, 0.07 %, 0.08 %, 0.09 %, 0.10 %, 0.11 %, 0.12 %, 0.13 %, 0.14 %, 0.15 %, 0.16 %, 0.17 %, 0.18 %, 0.19 %, 0.20 %, 0.21 %, 0.22 %, 0.23 %, 0.24 %, 또는 0.25 % Cr을 포함할 수 있다. 전부 wt. %로 표현된다.
구리
다양한 예들에서, 개시된 합금들은 0.4 - 2.0 wt. %, 0.5 - 1.0 wt. %, 0.6 - 1.0 wt. %, 0.4 - 0.9 wt. %, 0.4 - 0.8 wt. %, 0.4 - 0.7 wt. %, 0.4 - 0.6 wt. %, 0.5 - 0.8 wt. %, 또는 0.8 - 1.0 wt. %의 양에 Cu를 포함할 수 있다. 예를 들어, 합금은 0.4 %, 0.45 %, 0.5 %, 0.55 %, 0.6 %, 0.65 %, 0.7 %, 0.75 %, 0.8 %, 0.85 %, 0.9 %, 0.95 %, 1.0 %, 1.05 %, 1.10 %, 1.15 %, 1.20 %, 1.25 %, 1.30 %, 1.35 %, 1.4 %, 1.45 %, 1.50 %, 1.55 %, 1.60 %, 1.65 %, 1.70 %, 1.75 %, 1.80 %, 1.85 %, 1.90 %, 1.95 %, 또는 2.0 % Cu를 포함할 수 있다. 전부 wt. %로 표현된다.
마그네슘
다양한 예들에서, 개시된 합금들은 0.5 - 2.0 wt. %, 0.8 - 1.5 wt. %, 0.8 - 1.3 wt. %, 0.8 - 1.1 wt. %, 또는 0.8 - 1.0 wt. %의 양에 Mg을 포함할 수 있다. 예를 들어, 합금은 0.5 %, 0.55 %, 0.6 %, 0.65 %, 0.7 %, 0.75 %, 0.8 %, 0.85 %, 0.9 %, 0.95 %, 1.0 %, 1.1 %, 1.2 %, 1.3 %, 1.4 %, 1.5 %, 1.6 %, 1.7 %, 1.8 %, 1.9 %, 또는 2.0 % Mg을 포함할 수 있다. 전부 wt. %로 표현된다.
실리콘
다양한 예들에서, 개시된 합금들은 0.5 - 1.5 wt. %, 0.6 - 1.3 wt. %, 0.7 - 1.1 wt. %, 0.8 - 1.0 wt. %, 또는 0.9 - 1.4 wt. %의 양에 Si를 포함할 수 있다. 예를 들어, 합금은 0.5 %, 0.55 %, 0.6 %, 0.65 %, 0.7 %, 0.75 %, 0.8 %, 0.85 %, 0.9 %, 0.95 %, 1.0 %, 1.1 %, 1.2 %, 1.3 %, 1.4 %, 또는 1.5 % Si를 포함할 수 있다. 전부 wt. %로 표현된다.
망간
다양한 예들에서, 개시된 합금들은 0.005 - 0.4 wt. %, 0.1 - 0.25 wt. %, 0.15 - 0.20 wt. %, 또는 0.05 - 0.15 wt. %의 양에 Mn을 포함할 수 있다. 예를 들어, 합금은 0.005 %, 0.01 %, 0.015 %, 0.02 %, 0.025 %, 0.03 %, 0.035 %, 0.04 %, 0.045 %, 0.05 %, 0.055 %, 0.06 %, 0.065 %, 0.07 %, 0.075 %, 0.08 %, 0.085 %, 0.09 %, 0.095 %, 0.10 %, 0.11 %, 0.12 %, 0.13 %, 0.14 %, 0.15 %, 0.16 %, 0.17 %, 0.18 %, 0.19 %, 0.20 %, 0.21 %, 0.22 %, 0.23 %, 0.24 %, 0.25 %, 0.26 %, 0.27 %, 0.28 %, 0.29 %, 0.30 %, 0.31 %, 0.32 %, 0.33 %, 0.34 %, 0.35 %, 0.36 %, 0.37 %, 0.38 %, 0.39 %, 또는 0.40 % Mn를 포함할 수 있다. 전부 wt. %로 표현된다.
철
다양한 예들에서, 개시된 합금들은 0.1 - 0.3 wt. %, 0.1 - 0.25 wt. %, 0.1 - 0.20 wt. %, 또는 0.1 - 0.15 wt. %의 양에 Fe을 포함할 수 있다. 예를 들어, 합금은 0.10 %, 0.11 %, 0.12 %, 0.13 %, 0.14 %, 0.15 %, 0.16 %, 0.17 %, 0.18 %, 0.19 %, 0.20 %, 0.21 %, 0.22 %, 0.23 %, 0.24 %, 0.25 %, 0.26 %, 0.27 %, 0.28 %, 0.29 %, 또는 0.30 % Fe를 포함할 수 있다. 전부 wt. %로 표현된다.
아연
다양한 예들에서, 개시된 합금들은 4.0 wt. % Zn 까지의 양에 Zn, 0.01 - 0.05 wt. % Zn, 0. 1 - 2.5 wt. % Zn, 0.001 - 1.5 wt. % Zn, 0.0 - 1.0 wt. % Zn, 0.01 - 0.5 wt. % Zn, 0.5 - 1.0 wt. % Zn, 1.0 - 1.9 wt. % Zn, 1.5 - 2.0 wt. % Zn, 2.0 - 3.0 wt. % Zn, 0.05 - 0.5 wt. % Zn, 0.05 - 1.0 wt. % Zn, 0.05 - 1.5 wt. % Zn, 0.05 - 2.0 wt. % Zn, 0.05 - 2.5 wt. % Zn, 또는 0.05 - 3 wt. % Zn을 포함할 수 있다. 예를 들어, 합금은 0.0 % 0.01 %, 0.02 %, 0.03 %, 0.04 %, 0.05 %, 0.06 %, 0.07 %, 0.08 %, 0.09 %, 0.10 %, 0.11 %, 0.12 %, 0.13 %, 0.14 %, 0.15 %, 0.16 %, 0.17 %, 0.18 %, 0.19 %, 0.20 %, 0.21 %, 0.22 %, 0.23 %, 0.24 %, 0.25 %, 0.26 %, 0.27 %, 0.28 %, 0.29 %, 0.30 %, 0.31 %, 0.32 %, 0.33 %, 0.34 %, 0.35 %, 0.36 %, 0.37 %, 0.38 %, 0.39 %, 0.40 %, 0.41 %, 0.42 %, 0.43 %, 0.44 %, 0.45 %, 0.46 %, 0.47 %, 0.48 %, 0.49 %, 0.50 %, 0.55 %, 0.60 %, 0.65 %, 0.70 %, 0.75 %, 0.80 %, 0.85 %, 0.90 %, 0.95 %, 1.0 %, 1.1 %, 1.2 %, 1.3 %, 1.4 %, 1.5 %, 1.6 %, 1.7 %, 1.8 %, 1.9 %, 2.0 %, 2.1 %, 2.2 %, 2.3 %, 2.4 %, 2.5 %, 2.6 %, 2.7 %, 2.8 %, 2.9 %, 3.0 %, 3.1 %, 3.2 %, 3.3 %, 3.4 %, 3.5 %, 3.6 %, 3.7 %, 3.8 %, 3.9 %, 또는 4.0 % Zn 을 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, Zn은 합금에 존재하지 않는다 (즉, 0 %). 전부 wt. %로 표현된다.
티타늄
다양한 예들에서, 개시된 합금들은 0.15 wt. %, 0.005 - 0.15 wt. %, 0.005 - 0.1 wt. %, 0.01 - 0.15 wt. %, 0.05 - 0.15 wt. %, 또는 0.05 - 0.1 wt. % 까지의 양에 Ti을 포함할 수 있다. 예를 들어, 합금은 0.001 %, 0.002 %, 0.003 %, 0.004 %, 0.005%, 0.006 %, 0.007 %, 0.008 %, 0.009 %, 0.010 %, 0.011 % 0.012 %, 0.013 %, 0.014 %, 0.015 %, 0.016 %, 0.017 %, 0.018 %, 0.019 %, 0.020 %, 0.021 % 0.022 %, 0.023 %, 0.024 %, 0.025 %, 0.026 %, 0.027 %, 0.028 %, 0.029 %,0.03 %, 0.031 % 0.032 %, 0.033 %, 0.034 %, 0.035 %, 0.036 %, 0.037 %, 0.038 %, 0.039 %, 0.04 %, 0.041 % 0.042 %, 0.043 %, 0.044 %, 0.045 %, 0.046 %, 0.047 %, 0.048 %, 0.049 %, 0.05 % , 0.055 %, 0.06 %, 0.065 %, 0.07 %, 0.075 %, 0.08 %, 0.085 %, 0.09 %, 0.095 %, 0.1 %, 0.11 %, 0.12 %, 0.13 %, 0.14 %, 또는 0.15 % Ti를 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, Ti은 합금에 존재하지 않는다 (즉, 0 %). 전부 wt. %로 표현된다.
주석
다양한 예들에서, 상기의 예들에 설명된 개시된 합금들은 0.25 wt. %, 0.05 - 0.15 wt. %, 0.06 - 0.15 wt. %, 0.07 - 0.15 wt. %, 0.08 - 0.15 wt. %, 0.09 - 0.15 wt. %, 0.1 - 0.15 wt. %, 0.05 - 0.14 wt. %, 0.05 - 0.13 wt. %, 0.05 - 0.12 wt. %, 또는 0.05 - 0.11 wt. % 까지의 양에 Sn을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 합금은 0.001 %, 0.002 %, 0.003 %, 0.004 %, 0.005%, 0.006 %, 0.007 %, 0.008 %, 0.009 %, 0.010 %, 0.011 % 0.012 %, 0.013 %, 0.014 %, 0.015 %, 0.016 %, 0.017 %, 0.018 %, 0.019 %, 0.020 %, 0.021 % 0.022 %, 0.023 %, 0.024 %, 0.025 %, 0.026 %, 0.027 %, 0.028 %, 0.029 %,0.03 %, 0.031 % 0.032 %, 0.033 %, 0.034 %, 0.035 %, 0.036 %, 0.037 %, 0.038 %, 0.039 %, 0.04 %, 0.041 % 0.042 %, 0.043 %, 0.044 %, 0.045 %, 0.046 %, 0.047 %, 0.048 %, 0.049 %, 0.05 %, 0.055 %, 0.06 %, 0.065 %, 0.07 %, 0.075 %, 0.08 %, 0.085 %, 0.09 %, 0.095 %, 0.1 %, 0.11 %, 0.12 %, 0.13 %, 0.14 %, 0.15 %, 0.16 %, 0.17 %, 0.18 %, 0.19 %, 0.20 %, 0.21 %, 0.22 %, 0.23 %, 0.24 %, 또는 0.25 % Sn를 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, Sn은 합금에 존재하지 않는다 (즉, 0 %).전부 wt. %로 표현된다.
지르코늄
다양한 예들에서, 합금은 합금의 총 중량에 기초하여 약 0.2 % 까지의 양에 (예를 들어, 0 % 내지 0.2 %, 0.01 % 내지 0.2 %, 0.01 % 내지 0.15 %, 0.01 % 내지 0.1 %, 또는 0.02 % 내지 0.09 %) 지르코늄(Zr)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 0.001 %, 0.002 %, 0.003 %, 0.004 %, 0.005 %, 0.006 %, 0.007 %, 0.008 %, 0.009 %, 0.01 %, 0.02 %, 0.03 %, 0.04 %, 0.05 %, 0.06 %, 0.07 %, 0.08 %, 0.09 %, 0.1 %, 0.11 %, 0.12 %, 0.13 %, 0.14 %, 0.15 %, 0.16 %, 0.17 %, 0.18 %, 0.19 %, 또는 0.2 % Zr를 포함할 수 있다. 어떤 측면들에서, Zr은 합금에 존재하지 않는다 (즉, 0 %). 전부 wt. %로 표현된다.
스칸듐
어떤 측면들에서, 합금은 합금의 총 중량에 기초하여 약 0.2 % 까지의 양에 (예를 들어, 0 % 내지 0.2 %, 0.01 % 내지 0.2 %, 0.05 % 내지 0.15 %, 또는 0.05 % 내지 0.2 %) 스칸듐 (Sc)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 0.001 %, 0.002 %, 0.003 %, 0.004 %, 0.005 %, 0.006 %, 0.007 %, 0.008 %, 0.009 %, 0.01 %, 0.02 %, 0.03 %, 0.04 %, 0.05 %, 0.06 %, 0.07 %, 0.08 %, 0.09 %, 0.1 %, 0.11 %, 0.12 %, 0.13 %, 0.14 %, 0.15 %, 0.16 %, 0.17 %, 0.18 %, 0.19 %, 또는 0.2 % Sc를 포함할 수 있다. 어떤 예들에서, Sc는 합금에 존재하지 않는다 (즉, 0 %). 전부 wt. %로 표현된다.
니켈
어떤 측면들에서, 합금은 합금의 총 중량에 기초하여 약 0.07 % 의 양에 (예를 들어, 0 % 내지 0.05 %, 0.01 % 내지 0.07 %, 0.03 % 내지 0.034 %, 0.02 % 내지 0.03 %, 0.034 내지 0.054 %, 0.03 내지 0.06 %, 또는 0.001 % 내지 0.06 %) 니켈 (Ni)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 0.01 %, 0.011 %, 0.012 %, 0.013 %, 0.014 %, 0.015 %, 0.016 %, 0.017 %, 0.018 %, 0.019 %, 0.02 %, 0.021 %, 0.022 %, 0.023 %, 0.024 %, 0.025 %, 0.026 %, 0.027 %, 0.028 %, 0.029 %, 0.03 %, 0.031 %, 0.032 %, 0.033 %, 0.034 %, 0.035 %, 0.036 %, 0.037 %, 0.038 %, 0.039 %, 0.04 %,0.041 %, 0.042 %, 0.043 %, 0.044 %, 0.045 %, 0.046 %, 0.047 %, 0.048 %, 0.049 %, 0.05 %, 0.0521 %, 0.052 %, 0.053 %, 0.054 %, 0.055 %, 0.056 %, 0.057 %, 0.058 %, 0.059 %, 0.06 %, 0.061 %, 0.062 %, 0.063 %, 0.064 %, 0.065 %, 0.066 %, 0.067 %, 0.068 %, 0.069 %, 또는 0.07 % Ni를 포함할 수 있다. 어떤 측면들에서, Ni은 합금에 존재하지 않는다 (즉, 0 %). 전부 wt. %로 표현된다.
다른 것들
상기의 예들에 추가하여, 개시된 합금은 이하를 함유할 수 있다: 0.5 wt. % 까지의 Ga (예를 들어, 0.01 % 내지 0.40 % 또는 0.05 % 내지 0.25 %), 0.5 wt. % 까지의 Hf (예를 들어, 0.01 % 내지 0.40 % 또는 0.05 % 내지 0.25 %), 3 wt. % 까지의 Ag (예를 들어, 0.1 % to 2.5 % 또는 0.5 % to 2.0 %), 2 wt. % 까지의 합금 원소들 Li, Pb, 또는 Bi 중 적어도 하나 (예를 들어, 0.1 % to 2.0 % 또는 0.5 % to 1.5 %), 또는 0.5 wt. % 까지의 이하의 엘리먼트들 Ni, V, Sc, Mo, Co 또는 다른 희토류 원소들 중 적어도 하나(예를 들어, 0.01 % 내지 0.40 % 또는 0.05 % 내지 0.25 %). 모든 퍼센티지들은 합금의 총 중량에 기초하여 wt. %로 표현된다. 예를 들어, 합금은 0.05 %, 0.06 %, 0.07 %, 0.08 %, 0.09 %, 0.10 %, 0.11 %, 0.12 %, 0.13 %, 0.14 %, 0.15 %, 0.16 %, 0.17 %, 0.18 %, 0.19 %, 또는 0.20 % 의 Mo, Nb, Be, B, Co, Sn, Sr, V, In, Hf, Ag, 및 Ni 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 전부 wt. %로 표현된다.
표 1는 비교의 목적을 위한 기준 합금 (AA6061) 및 몇몇 예들의 합금들을 제시한다. 모든 숫자들은 (wt. %)로 있고, 나머지는 알루미늄이다. 예제 합금들에서, 각각의 합금은 약 0.15 wt. % 까지의 불순물들을 함유할 수 있다.
표 1
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일부 예들에서, 예컨대 실시예들 1 및 2, 합금들은 개선된 굽힘 성형성(bendability)을 위해 Fe 및 Mn의 합이 0.35 wt. %에서 또는 그 아래에서 유지되는 것을 보장하도록 디자인되었다.
프로세스:
본 출원에서 설명된 6xxx 알루미늄 합금은 관련 기술 분야에 통상의 기술자이게 알려진 임의의 적절한 주조 방법(casting method)를 이용하여 예를 들어 한정되는 것은 아니지만, 잉곳(ingot)들, 빌렛(billet)들, 슬랩(slab)들, 플레이트(plate)들, 샤테(shate)들 또는 시트들로 주조될 수 있다. 몇몇의 비 제한적인 예들에서, 주조 프로세스는 DC(Direct Chill) 주조 프로세스 및 CC(Continuous Casting) 프로세스를 포함할 수 있다. CC 프로세스는 트윈 벨트 캐스터들(twin belt casters), 트윈 롤 캐스터들(twin roll casters), 또는 블럭 캐스터들(block casters)의 사용을 포함할 수 있지만, 거기에 제한되지는 않는다. 추가하여, 본 출원에서 설명된 6xxx 알루미늄 합금들은 당해 기술분야의 통상의 기술자들에 알려진 임의의 적절한 방법을 이용하여 압출물(extrusion)들로 형성될 수 있다. DC 주조 프로세스, CC 프로세스 및 압출 프로세스는 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 알려진 알루미늄 산업에서 통상 사용되는 표준들에 따라 수행된다. 합금, 기계 가공을 하지 않은 그대로의 주조 잉곳(as a cast ingot), 빌렛, 슬랩, 플레이트, 샤테, 시트 또는 압출물은 그런다음 추가 프로세싱 단계들을 겪을 수 있다.
도 1은 일 예시적인 프로세스의 개략도를 도시한다. 일부 예들에서, 6xxx 알루미늄 합금은 약 520 ℃ 와 약 590 ℃ 사이의 온도에서 합금을 용제화 처리(solutionizing)함으로써 준비된다. 용제화 처리에 이어 담금질(quenching) 및 냉간 가공 (CW : cold work), 이어 열 처리 (인공 에이징)이 뒤따른다. 용제화 처리 후 CW의 퍼센티지는 적어도 5% 내지 80% 예를 들어, 10% 내지 70%, 10 % 내지 45 %, 10 % 내지 40 %, 10 % 내지 35 %, 10 % 내지 30 %, 10 % 내지 25 %, 또는 10 % 내지 20 %, 20% 내지 60%, 또는 20 내지 25% CW 변화한다. 먼저 용제화 처리 이어 냉간 가공에 이어 인공 에이징을 함으로써, 항복 강도 및 최대 인장 강도의 면에서 개선된 특성들이 총 % 연신율을 희생시키지 않고서 획득되었다. % CW는 냉간 압연(cold rolling)전 최초 스트립 두께로 나누어진 냉간 압연 때문에 두께에서의 변화로서 이 상황(context)에서 지칭된다. 다른 예시적인 프로세스에서, 6xxx 알루미늄 합금은 CW 없이 합금 용제화 처리에 이어 열 처리 (인공 에이징)함으로써 준비된다. 냉간 가공은 본 출원에서 CR(cold reduction)으로 또한 지칭된다.
용제화 열 처리에 이은 담금질(quench) 후에, 과포화된(super saturated) 고용체가 획득된다. CR(cold reduction) 동안에, 성형 가공(forming operation) 동안에 추가 전위들이 생성된다. 다음의 언급에 구속되는 것을 원하지 않지만, 이것은 증가된 강도로 귀결되고 후속 인공 에이징 동안에 침전물 형성을 위한 더 높은 밀도 핵형성 사이트로 이어지는 원소 확산(elemental diffusion)에 도움을 준다고 믿어진다. 다음의 언급에 구속되는 것을 원하지 않지만, 이것은 전위들에 위한 공공(vacancy)들에 담금질의 소멸에 기인될 수 있는 클러스터들 또는 GP(Guinier-Preston) 존들의 형성을 억제할 것이라고 믿어진다. 후속 인공 에이징동안에, β''/β' 바늘 형상 침전물들의 침전 및 L 상을 함유하는 Cu를 통하여 최대 강도에 이르게된다. 냉간 가공은 증가된 동역학 및 더 높은 페인트 베이크 강도 및 가속된 인공 에이징 응답으로 귀결된다고 믿어진다. 다음의 언급에 구속되는 것을 원하지 않지만, 용제화 열 처리후에 냉간 압연은 β''/β' 바늘 형상 침전물들의 안정화 및 β 상의 억제로 귀결된다고 믿어진다. 물질의 최종 강도는 냉간 가공동안에 생성된 증가된 전위 밀도(dislocation density)에 기인한 침전 보강(precipitation strengthening) 및 스트레인 경질화(strain hardening)에 기인된다.
일부 예들에서, 이하의 프로세싱 상태들이 적용되었다. 샘플들은 0.5 - 4 시간 동안 510 - 590 ℃에서 균질화(homogenized)되었고 이어 열간 압연(hot rolling)되었다. 예를 들어, 균질화 온도는 515 ℃, 520 ℃, 525 ℃, 530 ℃, 535 ℃, 540 ℃, 545℃, 550 ℃, 555 ℃, 560 ℃, 565 ℃, 570 ℃, 575 ℃, 580 ℃, 또는 585 ℃일 수 있다. 균질화 시간은 1 시간, 1.5 시간, 2 시간, 2.5 시간, 3 시간, 또는 3.5 시간일 수 있다. 타겟 레이다운(laydown) 온도는 420 - 480 ℃ 이었다. 예를 들어, 레이다운 온도는 425 ℃, 430 ℃, 435 ℃, 440 ℃, 445 ℃, 450 ℃, 455 ℃, 460 ℃, 465 ℃, 470 ℃, 또는 475 ℃일 수 있다. 타겟 레이다운 온도(target laydown temperature)는 열간 압연 전 잉곳, 슬랩, 빌렛, 플레이트, 샤테, 또는 시트의 온도를 나타낸다. 샘플들은 5 mm - 18 mm로 열간 압연 되었다. 예를 들어, 게이지는 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm, 11 mm, 12 mm, 13 mm, 14 mm, 15 mm, 16 mm, 또는 17 mm 일 수 있다. 바람직하게는, 게이지들은 약 11.7 mm 및 9.4 mm 이다.
타겟 엑시트(target exit) 열간 압연 온도는 300 - 400 ℃ 일 수 있다. 엑시트 열간 압연 온도는 300 ℃, 305 ℃, 310 ℃, 315 ℃, 320 ℃, 325 ℃, 330 ℃, 335 ℃, 340 ℃, 345 ℃, 350 ℃, 355 ℃, 360 ℃, 365 ℃, 370 ℃, 375 ℃, 380 ℃, 385 ℃, 390 ℃, 395 ℃, 또는 400 ℃ 일 수 있다. 샘플들은 이어 0.5 내지 1 시간 동안 510 - 540 ℃에서 용제화 열 처리되었고 이어서 최대 포화를 보장하기 위해서 주위 온도(ambient temperature)까지 즉각적인 얼음 물 담금질을 하였다. 용제화 열 처리 온도는 515 ℃, 520 ℃, 525 ℃, 530 ℃, 또는 535 ℃ 일 수 있다. 주위 온도에 도달하는 지속기간은 재료 두께에 기초하여 변할 것으로 추정되고 평균 1.5 - 5 초 일 것으로 추정된다. 바람직하게는, 주위 온도에 도달하는 시간의 양은 2 초, 2.5 초, 3 초, 3.5 초, 4 초, 또는 4.5 초 일 수 있다. 주위 온도는 약 -10 ℃ 내지 약 60 ℃ 일 수 있다. 주위 온도는 또한 0 ℃, 10 ℃, 20 ℃, 30 ℃, 40 ℃, 또는 50 ℃ 일 수 있다.
일부 예들에서, 알루미늄 합금 시트를 만드는 방법은 이하의 단계들을 포함할 수 있다: 6xxx 알루미늄 합금을 주조하는 단계(casting); 주조 알루미늄 합금을 510 ℃ 내지 590 ℃의 온도까지 빠르게 가열하는 단계; 주조 알루미늄 합금(cast aluminum alloy)을 0.5 내지 4 시간동안 510 ℃ 내지 590 ℃의 온도에서 유지시키는 단계; 온도를 420 ℃ 내지 480 ℃ 까지 감소시키는 단계; 알루미늄 합금 시트를 생성하기 위해 주조 알루미늄 합금을 열간 압연하는 단계로서, 압연된 알루미늄 합금 시트는 330 ℃ 내지 390 ℃의 열간 압연 엑시트(exit) 온도에서 18mm 까지의 두께를 갖고; 알루미늄 합금 시트를 0.5 내지 1 시간동안 510 ℃ 내지 540 ℃의 온도에서 열 처리하는 단계; 및 알루미늄 합금 시트를 주위 온도까지 담금질하는 단계(quenching).
일부 예들에서, 알루미늄 합금 시트를 만드는 방법은 이하의 단계들을 포함할 수 있다:6xxx 알루미늄 합금을 연속적으로 주조하는 단계(casting); 연속 주조 알루미늄 합금을 510 ℃ 내지 590 ℃의 온도까지 빠르게 가열하는 단계; 0.5 내지 4 시간동안 510 ℃ 내지 590 ℃의 온도를 유지시키는 단계;온도를 420 ℃ 내지 480 ℃ 까지 감소시키는 단계; 알루미늄 합금 시트를 생성하기 위해 연속 주조 알루미늄 합금을 열간 압연하는 단계로서, 압연된 알루미늄 합금 시트는 330 ℃ 내지 390 ℃의 열간 압연 엑시트 온도에서 1mm 아래의 두께를 갖고; 알루미늄 합금 시트를 0.5 내지 1 시간동안 510 ℃ 내지 540 ℃의 온도에서 열 처리하는 단계; 및 알루미늄 합금 시트를 주위 온도까지 담금질하는 단계(quenching).
이어서, 두개의 추가 프로세싱 방법들이 고찰되었다.
방법 1
용제화 열 처리 후에 담금질에 이어, 샘플들은 가능한 한 빨리 그렇지만 항상 24 시간내에 0.5 내지 6 시간 동안 200 ℃에서 인공적으로 에이징되었다. 용제화 열 처리 및 담금질의 완료와 인공 에이징 (열 처리)의 개시 사이의 시간 간격은 자연 에이징의 영향들을 피하기 위해서 24 시간 아래이다. 인공 에이징은 약 160 ℃ 내지 약 240 ℃, 약 170 ℃ 내지 약 210 ℃ 또는 약 180 ℃ 내지 약 200 ℃ 의 범위에 이르는 온도에서 일어날 수 있다.
방법 2
용제화 열 처리 후에 담금질에 이어, 인공 에이징 (열 처리) 전에 샘플들은, 개별적으로 ~11 mm 및 ~ 9 mm 내지 ~ 7 mm 및 ~ 3 mm의 최초 게이지로부터 냉간 압연되었다. 이것은 ~ 20 % 및 40 % - 45 % CW 로서 정의될 수 있다. 용제화 열 처리 및 담금질의 완료와 인공 에이징의 개시 사이의 시간 간격은 자연 에이징의 영향들을 피하기 위해서 24 시간 아래이다. 시험 목적으로 적용된 % CW는 7 mm (11.7 mm의 최초 두께로부터 압연) 및 3 mm (5 mm의 최초 두께로부터 압연)의 최종 게이지로 귀결되는 40% 이었다. 이것에 1 내지 6 시간 동안 200 ℃에서 후속 에이징이 있었다. 일부 경우들에서, 후속 에이징은 0.5 내지 6 시간 동안 200 ℃에서 발생할 수 있다.
요약하여, 프로세스의 시작 단계는 순차적으로: 주조 단계; 균질화 단계(homogenizing); 열간 압연 단계(hot rolling); 용제화 열 처리(solution heat treatment); 및 담금질(quench)을 포함한다. 다음으로, 방법 1 또는 방법 2 중 어느 하나 또는 둘 모두가 이어진다. 방법 1은 에이징의 단계를 포함한다. 방법 2는 냉간 압연 및 후속 에이징을 포함한다.
설명된 방법들로 생산된 알루미늄 시트의 게이지들은 두께에서 15mm까지일 수 있다. 예를 들어, 개시된 방법들로 생산된 알루미늄 시트의 게이지들은 두께에서 15 mm, 14 mm, 13 mm, 12 mm, 11 mm, 10 mm, 9 mm, 8 mm, 7 mm, 6 mm, 5 mm, 4 mm, 3.5 mm, 3 mm, 2 mm, 1 mm, 또는 1 mm 보다 작은 임의의 게이지 예를 들어, 0.9 mm, 0.8 mm, 0.7 mm, 0.6 mm, 0.5 mm, 0.4 mm, 0.3 mm, 0.2 mm, 또는 0.1 mm 일 수 있다. 시작 두께들은 20 mm 까지 일 수 있다. 일부 예들에서, 설명된 방법들로 생산된 알루미늄 합금 시트들은 약 2 mm 내지 약 14 mm 사이의 최종 게이지를 가질 수 있다.
합금들의 기계적 특성들
상업적으로 생산된 물질의 분석에 기초하여 산업용 조성물을 모방한 실험실 주조 AA6061에 비교할 때, 새로운 예들은 강도에서 (양자 모두 조성물 변화에 기인한 T6 상태에) 및 T8x 상태에서 (제조 방법 (냉간 가공) 및 조성물 변화들의 조합에 기인한) 상당한 개선을 보였다. 추가적으로, 개시된 합금들은 한정되는 것은 아니지만, T4 및 F 템퍼들로 생성될 수 있다. 이 새로운 제조 방법 및 조성물 변화는 현재 합금들 예컨대 AA6061에 비하여 개선되었다. 이전 섹션에 예시된 바와 같이, 새로운 측면들은 (i) 제조 방법 (용제화 열 처리 및 담금질 후에 냉간 압연을 통하여) 및 (ii) 다양한 Cu, Si, Mg 및 Cr wt. %에서의 조성물 변경의 조합에 관련된다 .
표 2는 AA6061에 비교하여 두개의 대표적인 합금들의 개선된 기계적 특성들을 요약한다. 도면들 2 및 3은 대표적인 합금들의 특성들에 관련된 추가 데이터를 보여준다. MPa의 항복 강도 (YS) 및 퍼센트 연신율 (EL %)이 도시된다.
표 2
Figure pct00002
이들 합금들은 T6 및 T8x 상태들에서 강도 값들 및 % 연신율에 대하여 테스트되었다. 침전 유형들 및 보강 메커니즘 (도면들 4 및 5 참조)을 확인하기 위해 투과 전자 현미경 (TEM) 조사가 수행되었다. 일부 예들에서, 본 출원에서 설명된 방법에 따라 만들어진 6xxx 알루미늄 합금 시트는 적어도 300 MPa, 예를 들어 약 300 MPa 내지 450 MPa의 항복 강도를 가질 수 있다. 일부 예들에서, 본 출원에서 설명된 방법에 따라 만들어진 6xxx 알루미늄 합금 시트는 적어도 10% 연신율(elongation)을 가질 수 있다.
일부 예들에서, 본 출원에서 설명된 방법에 따라 만들어진 6xxx 알루미늄 합금 시트는 균열(cracking) 없는 약 1.2의 알루미늄 합금 시트의 최소 r/t 비율을 가질 수 있다. r/t 비율은 재료의 굽힘 성형성의 평가를 제공할 수 있다. 이하에 설명되는 바와 같이, 굽힘 성형성은 r/t 비율에 기초하여 평가되었고, 여기서 r은 사용된 툴 (다이(die))의 반경이고 t 는 재료의 두께이다. 더 낮은 r/t 비율은 재료의 더 나은 굽힘 성형성을 나타낸다.
추가하여, 합금들은 인-서비스(in-service) 부하 특성들을 평가하기 위해 테스트되었다. 구체적으로, 60 ℃의 온도에서의 애플리케이션 관점으로부터 극한 상태(severe condition)로 간주되는 -1의 R 값에서 70 MPa의 피로 부하(fatigue load)가 적용된 변형예들이 테스트 되었다. 100,000 사이클들 후에, 샘플들은 이어 인장 강도 값들을 결정하기 위해 테스트 되었다. 최초 데이터는 피로 상태들을 겪지 않은 베이스라인 금속에 비교하여 피로 부하 후에 강도가 유지되는 것을 시사한다 (도 6 참조).
마지막으로, 개시된 합금들이 ASTM G110에 기초하여 부식성 상태들이 테스트되었다. 실시예 1의 부식 행위는 최초 결과들에 기초하여 탁월한 내식성을 갖는 것으로 간주되는 AA6061 현재 베이스라인에 필적할만하다는 것이 관측되었다(도 7 참조).
도면들 2 - 6에 제시된 결과들의 요약이 아래에 요약 서술되고, 200 ℃에서 인공 에이징 동안에 강도 값들을 보여주고, TEM 이미지들은 보강 메커니즘들을 요약하고 피로 부하가 적용되어 100,000 사이클들 동안 테스트된 후에 강도 값들이 유지되고 있는 것을 확인해 준다.
이하의 예들은 동시에, 그러나 본 발명의 임의의 한정을 구성하지 않고 본 발명을 추가로 예시하는 역할을 할 것이다. 그와는 반대로, 수단들은 본 출원에 설명 판독 후에, 발명의 취지에서 벗어나지 않고 당해 기술분야의 통상의 기술자들이 제안할 수 있는 다양한 실시예들, 수정예들 및 그것의 등가물들을 가질 수 있다는 것이 분명히 이해될 것이다. 이하의 예들에 설명된 연구들 동안에, 다른 식으로 언급되지 않으면 통상의 절차들이 뒤따른다. 일부 절차들은 예시적인 목적들을 위해 이하에 설명된다.
예제 1
표 1에 열거된 조성물들을 갖는 대표적인 합금들이 이하의 대표적인 방법들에 따라 생산되었다: 기계 가공을 하지 않은 그대로의 주조(as-cast) 알루미늄 합금 잉곳들이 적어도 12 시간동안 약 520 ℃ 와 약 580 ℃ 사이의 온도에서 균질화 되었다; 균질화된 잉곳들 열간 압연기를 통과하는 16 패스들을 포함하여 중간 게이지로 열간 압연되었고, 여기서 잉곳들은 약 500 ℃ 와 약 540 ℃ 사이의 온도에서 열간 압연기로 진입되었고 약 300 ℃ 와 400 ℃ 사이의 온도에서 열간 압연기를 빠져나갔다; 중간 게이지 알루미늄 합금들은 그런 다음 옵션으로 약 2 mm와 약 4 mm 사이의 제 1 게이지를 갖는 알루미늄 합금 시트들로 냉간 압연되었고; 알루미늄 합금 시트들은 약 520 ℃ 와 590 ℃ 사이의 온도에서 용제화 처리되었다; 시트들은 물 및/또는 공기로 담금질 되었다; 시트들은 옵션으로 약 1 mm 와 약 3 mm 사이의 최종 게이지로 냉간 압연되었다(즉, 시트들은 약 20 % 내지 약 70 % (예를 들어, 25 %, 또는 50 %)의 CR(cold reduction)을 겪었다); 시트들은 약 30 분 내지 약 48 시간의 시간 기간동안 약 120 ℃ 와 약 180 ℃ 사이의 온도에서 (예를 들어, 5 시간 내지 15 시간 동안 140 ℃ 내지 160 ℃) 열 처리되었다.
대표적인 합금들은 인장 강도 및 연신율에 대한 영향을 평가하기 위해 인공 에이징을 추가로 겪었다. 도 8 은 30% CW 에 이은 에이징 커브의 개략적인 표현이다. 왼쪽 수직 축은 MPa의 강도를 표시하고, 140℃에서 타임 (시간)이 수평 축 상에 표시되고 연신율 퍼센트 (A80)가 오른쪽 수직 축 상에 도시된다. 이들 데이터는 30% CW를 갖는 AA 6451를 이용하여 획득되었다. Rp0.2는 항복 강도를 지칭하고, Rm는 인장 강도를 지칭하고, Ag는 균일한 연신율 (가장 높은 Rm에서 연신율)을 지칭하고, 및 A80는 전체 연신율을 지칭한다. 이 표는 10 시간 후에, 강도가 증가하거나 또는 일정하게 있고 연신율은 줄어든다는 것을 보여준다. 도 8에서 및 도 9에서, 샘플들은 2 mm 게이지에서 계속되었다.
도 9는 23% CW 에 이은 에이징 커브의 개략적인 표현이다. 왼쪽 y-축은 MPa의 강도를 표시하고, 170℃에서 타임 (시간)이 x-축 상에 표시되고 연신율 퍼센트 (A80)가 오른쪽 y-축 상에 도시된다. 이들 데이터는 23% 냉간 가공을 갖는 AA 6451를 이용하여 획득되었다. 항복 강도 (Rp : yield strength)는 5-10 시간에서 피크이다. 인장 강도 (Rm : tensile strength)는 2.5 시간 후에 감소한다. 연신율은 에이징 후에 감소한다. Rp0.2는 항복 강도를 지칭하고, Rm는 인장 강도를 지칭하고, Ag는 균일한 연신율 (가장 높은 Rm에서 연신율)을 지칭하고, 및 A80는 전체 연신율을 지칭한다.
대표적인 합금들은 인장 강도에 대한 영향을 평가하기 위해 모의 페인트 베이크 프로세스를 겪었다. 도 10 은 3 분 동안 180 ℃ 에서 페인트 베이크(paint bake)동안에 MPa의 강도 안전성(strength stability)의 개략적인 표현이다. 50% 냉간 가공이 적용되었다. 5 시간 동안 140 ℃이었던 X 심벌에 대하여 제외하고는 10 시간 동안 140 ℃에서 에이징이 일어났다. 이 그래프는 고 강도 6xxx 클래드(clad)/코어(core) 합금 조성물의 강도가 페인트 베이크로 본질적으로 안정한 것을 보여준다. 사실은, 강도는 약간 증가한다. “X” 마커들이 합금 8931을 나타내는 것을 보여주는 범례(legend)가 도 10에 도시된다. 합금 8931은 본 출원에서 설명된 대표적인 합금이고 고 강도 6xxx 클래드/코어 합금 조성물이다 (코어: Si-1.25%; Fe-0.2%; Cu-1.25%; Mn-0.25%; Mg-1.25%; Cr-0.04%; Zn-0.02%; 및 Ti-0.03%; 클래드: Si-0.9%; Fe-0.16%; Cu-0.05%; Mn-0.06%; Mg-0.75%; Cr-0.01%; 및 Zn-0.01%); “다이아몬드” 마커들은 AA6451 합금을 나타내고; “정사각형” 마커들은 AA6451 + 0.3 % Cu를 나타내고; 및 “별” 마커들은 (조성물 (Si-1.1%; Fe-0.24%; Cu-0.3%; Mn-0.2%; Mg-0.7%; Cr-0.01%; Zn-0.02%; 및 Ti-0.02%, 나머지 Al)을 갖는 합금 0657을 나타낸다).
도 11은 x-축 (Rp0.2)상에 MPa의 강도 및 연신율 (y-축 A80)에 관한 다양한 온도에서 에이징 및 30% 또는 50% CR(cold reduction)의 영향들을 보여주는 챠트이다. 에이징에 대한 온도는 다음과 같은 심벌들에 의해 도면에서 표시된다 : 원들 = 100 ℃, 다이아몬드들 = 120 ℃, 정사각형들 = 130 ℃, 및 삼각형들 = 140 ℃. 테스트된 합금은 전체 T6 상태에 AA6451 더하기 0.3% Cu 이었다. 도면은 CR 증가가 강도를 증가시키고 연신율을 줄이는 것을 보여준다. 데이터는 냉간 가공에서의 변화가 강도와 연신율 간에 절충점을 획득하기 위해 사용될 수 있다는 것을 입증한다. 30% CW에 대한 연신율 값들의 범위는 약 7% 내지 약 14% 이었지만 대응하는 강도 레벨들은 약 310 MPa 내지 약 375 MPa 범위에 이르렀다. 50% CR에 대한 연신율 값들의 범위는 약 3.5% 내지 약 12% 이었지만 대응하는 강도 레벨들은 약 345 MPa 내지 약 400 MPa 범위에 이르렀다. 50% CR은 30% CR보다 더 높은 강도이지만 그러나 더 낮은 연신율로 귀결되었다. 에이징 프로세스 동안에 시간 및 온도를 바꾸는 것은 CR에 변화의 영향에 비교되었을 때 연신율 및 강도에 거의 영향이 없었다.
도 12는 x-축 (Rp0.2)상에 MPa의 강도 및 연신율 (y-축 A80)에 관한 다양한 온도에서 에이징 및 30% 또는 50% CR의 영향들을 보여주는 챠트이다. 에이징에 대한 온도는 다음과 같은 심벌들에 의해 도면에서 표시된다 : 원들 = 100 ℃, 다이아몬드들 = 120 ℃, 정사각형들 = 130 ℃, 및 삼각형들 = 140 ℃, X = 160 ℃, 및 별들 = 180 ℃. 테스트된 합금, 합금 8931는 고 강도 6xxx 합금이었다. X는 전체 T6 상태에 합금 8931를 나타낸다 (고 강도 6xxx 클래드/코어 합금 조성물 (코어: Si-1.25%; Fe-0.2%; Cu-1.25%; Mn-0.25%; Mg-1.25%; Cr-0.04%; Zn-0.02%; 및 Ti-0.03%; 클래드: Si-0.9%; Fe-0.16%; Cu-0.05%; Mn-0.06%; Mg-0.75%; Cr-0.01%; 및 Zn-0.01%)). 도면은 냉간 가공 증가가 강도를 증가시키고 연신율을 줄이는 것을 보여준다. 30% CR에 대한 연신율 값들의 범위는 약 6% 내지 약 12% 이었지만 대응하는 강도 레벨들은 약 370 MPa 내지 약 425 MPa 범위에 이르렀다. 50% CR에 대한 연신율 값들의 범위는 약 3% 내지 약 10% 이었지만 대응하는 강도 레벨들은 약 390 MPa 내지 약 450 MPa 범위에 이르렀다. 50% CR은 30% CR보다 더 높은 강도이지만 그러나 더 낮은 연신율로 귀결되었다. 데이터는 CR에서의 변화가 강도와 연신율 간에 절충점을 획득하기 위해 사용될 수 있다는 것을 입증한다. 에이징 프로세스 동안에 시간 및 온도를 바꾸는 것은 CR에 변화의 영향에 비교되었을 때 연신율 및 강도에 거의 영향이 없었다.
도 13은 압연 방향에 대하여 90°에서 대표적인 합금들의 표면 텍스쳐(surface texture) (r-값)에서의 변화에 관한 CR의 영향들을 보여주는 챠트이다. 테스트된 합금은 T4 상태에 AA6451 더하기 0.3% Cu 이었다. 삼각형들은 T4 상태 더하기 50% CR를 나타내고, 정사각형들은 T4 상태 더하기 23% CR를 나타내고, 다이아몬드들은 인공 에이징의 2, 10 또는 36 시간동안 140 ℃에서 T4 상태를 나타낸다. 데이터는 냉간 가공 증가가 압연 방향에 대한 r-값 90°을 증가시킨다는 것을 입증한다. 데이터는 또한 CR 후에 에이징은 r-값을 크게 변화시키지 않는다는 것을 입증한다.
도 14는 대표적인 합금들은 표면 텍스쳐 (r-값)에서의 변화에 관한 CR의 영향들을 보여주는 챠트이다. 테스트된 합금은 T4 상태에 AA6451 더하기 0.3% Cu 이었다. X는 T4 상태를 표시하고, 삼각형들은 T4 상태 더하기 23% CR 더하기 인공 에이징의 10 시간 동안 170 ℃을 나타내고, 정사각형들은 T4 상태 더하기 50% CR 더하기 인공 에이징의 10시간동안 140 ℃를 나타내고, 다이아몬드들은 T4 상태 더하기 50% CR를 표시한다. 데이터는 냉간 가공 증가가 압연 방향에 대한 r-값 90°을 증가시킨다는 것을 입증한다. 데이터는 또한 CR 후에 에이징은 r-값을 크게 변화시키지 않는다는 것을 입증한다.
도 15는 20 % 내지 50% CR 및 120 ℃ 내지 180 ℃에서의 에이징에 따른 다양한 합금들의 강도들 및 연신율들을 보여주는 표이다. 강도 측정은 압연 방향에 대하여 90°에서 획득되었다. 테스트된 합금들은 AA6014, AA6451, AA6451 더하기 0.3% Cu, 합금 0657 (Si-1.1%; Fe-0.24%; Cu-0.3%; Mn-0.2%; Mg-0.7%; Cr-0.01%; Zn-0.02%; 및 Ti-0.02%의 조성물을 가짐), AA6111, 합금 8931 (고 강도 6xxx 클래드/코어 합금 조성물 (코어: Si-1.25%; Fe-0.2%; Cu-1.25%; Mn-0.25%; Mg-1.25%; Cr-0.04%; Zn-0.02%; 및 Ti-0.03%; 클래드: Si-0.9%; Fe-0.16%; Cu-0.05%; Mn-0.06%; Mg-0.75%; Cr-0.01%; 및 Zn-0.01%))이었다.
도 16은 0.1% Cu를 갖는 AA6451 합금 및 0.3% Cu를 갖는 AA6451 합금의 항복 강도 (Rp0.2 (MPa))에 관한 30% CR에 이어 10 시간동안 140 ℃ 에서 에이징의 영향을 보여주는 표이다. 결과는 항복 강도는 0.3% Cu를 함유하는 합금에 대하여 30% CR 및 10 시간동안 140 ℃에서의 에이징으로 증가하는 것을 입증한다. 0.1% Cu를 함유하는 합금에 대하여 또한 증가하지만, 0.3% Cu를 갖는 합금만큼 강하지 않다.
도 17은 0.1% Cu를 갖는 AA6451 합금 및 0.3% Cu를 갖는 AA6451 합금의 연신율 (A80(%))에 관한 30% CR에 이어 10 시간동안 140 ℃ 에서 에이징의 영향을 보여주는 표이다. 결과는 CR 및 에이징이 0.3% Cu 및 0.1% Cu를 함유하는 합금들의 연신율에 관하여 유사한 영향들을 갖는다는 것을 입증한다.
실시예들 1, 2-1, 및 2-2의 샘플들은 그것들의 성형성(formability)을 평가하기 위해 90° 굴곡 테스트들을 경험하였다. 점진적으로 더 낮은 반경을 갖는 다이들이 굴곡 테스트들을 수행하는데 사용되었다. 굽힘 성형성은 (r/t 비율)에 기초하여 평가되었고, 여기서 r은 사용된 툴 (다이(die))의 반경이고 t 는 재료의 두께이다. 더 낮은 r/t 비율은 재료의 더 나은 굽힘 성형성을 나타낸다. 실시예들 1, 2-1, 및 2-2의 샘플들은 고 강도 상태로서 또한 알려진 T8x에서 테스트되었다. 결과들이 도 18에 요약되었다.
필적할만한 굽힘 성형성 (r/t) 비율들이 실시예들 1 및 2-2 사이에서 관측되었고, 여기서 실패가 1.5 과 2.5의 r/t 사이에서 발생하였다는 것을 알 수 있다. 이것은 Cr의 유해한 영향이 축소된 β''/β' 침전물들로 이어지는 마그네슘 함량을 낮춤으로써 보상되었다는 사실에 기인될 수 있다. 다양한 경우들에서, 개시된 합금들은 약 1.6 내지 2.5 미만의 r/t 비율보다 더 낮은 굽힘 성형성을 가질 것이다 (여기서 증강된 굽힘 성형성 더 낮은 r/t 비율에 의해 표현된다).
예제 2
실시예들 1, 2-1, 및 2-2은 앞에서 설명된 대로 용제화 열 처리 되었다. 이것은 이어 약 7 mm의 최종 게이지로 약 20 % CW가 뒤따랐다. 샘플들은 이어서 다양한 시간들 동안에 200 ℃에서 인공적으로 에이징되었다. 결과들이 도 19에 요약되었다. 개시된 합금들은, 20 % CW 에 이어 에이징 처리를 적용한 후에 360 MPa의 최소 항복 강도 및 20 % 및 또는 더 큰 최소 총 % EL을 가진다. 도면들 19, 20a 및 20b 참조.
예제 3
실시예들 1, 2-1, 및 2-2들은 통상의 인공 에이징 처리에 이어 약 20 % 내지 약 40 % CW를 겪었다. 냉간 가공이 7 mm 및 3 mm의 최종 게이지로 귀결되는 약 11 mm 및 약 9 mm의 최초 두께를 갖는 샘플들에 적용되었다. 결과들이 도 21에 실시예 1에 대하여 요약되었다.
이 예에서 입증된 것 처럼, 실시예 1은 20 %의 최소 총 연신율과 함께 T6 상태에 330MPa의 최소 항복 강도를 가진다. 약 20 % CW 내지 25 % 보다 작은 CW가 용제화 열 처리 및 담금질 후에, 그리고 에이징 전에, 적용된 제조 방법 및 조성물을 결합함으로써 약 20 %의 최소 총 연신율과 함께 최소 항복 강도는 약 360 MPa 이다. 변형예는 15 %의 최소 총 연신율과 함께 390 MPa의 40 % - 45 % CW 후에 최소 항복 강도를 보였다.
예제 4
실시예들 3 및 4 는 통상의 인공 에이징 처리에 이어 약 24 % 내지 약 66 % CW를 겪었다. 냉간 가공이 약 7.5 mm, 약 5.5 mm, 약 3.5 mm, 및 약 3.3 mm의 최종 게이지로 귀결되는 약 10 mm 및 약 5 mm의 최초 두께를 갖는 샘플들에 적용되었다. 인공 에이징 처리 시간들이 변화되었다. 샘플들이 항복 강도, 최대 인장 강도, 총 연신율 및 균일한 연신율에 대하여 테스트 되었다. 결과들이 도면들 22, 23, 24 및 25에 실시예 3에 대하여 요약되었다. 결과들이 도면들 26, 27, 28 및 29에 실시예 4에 대하여 요약되었다.
상기에서 인용된 모든 특허들, 간행물들 및 요약들은 그것들의 전체가 참조로서 본 출원에 통합된다. 본 발명의 다양한 실시예들이 발명의 다양한 목적들의 실현으로 설명되었다. 이들 실시예들은 본 발명의 원리들의 단지 예시이다는 것이 인식되어야 한다. 많은 수정예들 및 그것의 적응예들은 이하의 청구항들에 정의된 본 발명의 범위 및 취지를 벗어남이 없이 당해 기술분야의 통상의 기술자들에 쉽게 명확해질 것이다.

Claims (41)

  1. 6xxx 알루미늄 합금에 있어서, 0.001 - 0.25 wt. % Cr, 0.4 - 2.0 wt. % Cu, 0.10 - 0.30 wt. % Fe, 0.5 - 2.0 wt. % Mg, 0.005 - 0.40 wt. % Mn, 0.5 - 1.5 wt. % Si, 0.15 wt. % 까지의 Ti, 4.0 wt. % 까지의 Zn, 0.2 wt. % 까지의 Zr, 0.2 wt. % 까지의 Sc, 0.25 wt. % 까지의 Sn, 0.1 wt. % 까지의 Ni, 0.15 wt. % 까지의 불순물들, 나머지 알루미늄을 포함하는, 6xxx 알루미늄 합금.
  2. 청구항 1에 있어서, 0.03 wt. % Cr, 0.8 wt. % Cu, 0.15 wt. % Fe, 1.0 wt. % Mg, 0.2 wt. % Mn, 1.2 wt. % Si, 0.04 wt. % Ti, 0.01 wt. % Zn, 및 0.15 wt. % 까지의 불순물들, 나머지 알루미늄을 포함하는, 6xxx 알루미늄 합금.
  3. 청구항 1에 있어서, 0.03 wt. % Cr, 0.4 wt. % Cu, 0.15 wt. % Fe, 1.3 wt. % Mg, 0.2 wt. % Mn, 1.3 wt. % Si, 0.04 wt. % Ti, 0.01 wt. % Zn, 및 0.15 wt. % 까지의 불순물들, 나머지 알루미늄을 포함하는, 6xxx 알루미늄 합금.
  4. 청구항 1에 있어서, 0.1 wt. % Cr, 0.4 wt. % Cu, 0.15 wt. % Fe, 1.3 wt. % Mg, 0.2 wt. % Mn, 1.3 wt. % Si, 0.04 wt. % Ti, 0.01 wt. % Zn, 및 0.15 wt. % 까지의 불순물들, 나머지 알루미늄을 포함하는, 6xxx 알루미늄 합금.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서, 0.05 - 0.15 wt. % Sn 을 더 포함하는, 6xxx 알루미늄 합금.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Cr은 0.02 - 0.08 wt. %의 양으로 존재하는, 6xxx 알루미늄 합금.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Cr은 0.08 - 0.15 wt. %의 양으로 존재하는, 6xxx 알루미늄 합금.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Fe 및 상기 Mn 의 wt. % 의 합은 0.35 wt. % 보다 작은, 6xxx 알루미늄 합금.
  9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Zn은 0.05 - 2.5 wt. %, 0.05 - 2 wt. %, 0.05 - 1.5 wt. %, 0.05 - 1 wt. %, 또는 0.05 - 0.5 wt. %의 범위로 존재하는, 6xxx 알루미늄 합금.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Cu 는 0.4 - 0.8 wt. %, 0.4 - 0.6 wt. %, 0.6 - 1.0 wt. %, 0.5 - 0.8 wt. %, 또는 0.8 - 1.0 wt. % 의 범위로 존재하는, 6xxx 알루미늄 합금.
  11. 알루미늄 합금 시트를 만드는 방법에 있어서,
    6xxx 알루미늄 합금을 주조하는 단계(casting);
    상기 주조 알루미늄 합금을 510 ℃ 내지 590 ℃의 온도까지 가열하는 단계;
    상기 주조 알루미늄 합금(cast aluminum alloy)을 0.5 내지 4 시간동안 510 ℃ 내지 590 ℃의 온도에서 유지시키는 단계;
    온도를 420 ℃ 내지 480 ℃ 까지 감소시키는 단계;
    상기 주조 알루미늄 합금을 상기 알루미늄 합금 시트로 열간 압연하는 단계로서, 압연된 상기 알루미늄 합금 시트는 330 ℃ 내지 390 ℃의 열간 압연 엑시트 온도(exit temperature)에서 18mm 까지의 두께를 갖는, 상기 열간 압연하는 단계;
    상기 알루미늄 합금 시트를 0.5 내지 1 시간동안 510 ℃ 내지 540 ℃의 온도에서 열 처리하는 단계(heat treating); 및
    상기 알루미늄 합금 시트를 주위 온도(ambient temperature)까지 담금질하는 단계(quenching)를 포함하는, 방법.
  12. 청구항 11에 있어서, 0.5 내지 6 시간 동안 160 - 240 ℃에서 상기 알루미늄 합금 시트를 유지시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  13. 청구항 11 또는 12에 있어서,
    상기 알루미늄 합금 시트를 냉간 압연하는 단계(cold rolling); 및
    0.5 내지 6 시간 동안 200 ℃에서 상기 알루미늄 합금 시트를 유지시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 % CW는 10 % 내지 45 %, 10 % 내지 40 %, 10 % 내지 35 %, 10 % 내지 30 %, 10 % 내지 25 %, 또는 10 % 내지 20 %인, 방법.
  15. 청구항 11 내지 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 6xxx 알루미늄 합금은 0.02 - 0.15 wt. % Cr, 0.4 - 1.0 wt. % Cu, 0.10-0.30 wt. % Fe, 0.8 - 2.0 wt. % Mg, 0.10 - 0.30 wt. % Mn, 0.8 - 1.4 wt. % Si, 0.005 - 0.15 wt. % Ti, 0.01 - 3 wt. % Zn, 및 0.15 wt. % 까지의 불순물들, 나머지 알루미늄을 포함하는, 방법.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 6xxx 알루미늄 합금은 0.05 - 0.15 wt. % Sn을 더 포함하는, 방법.
  17. 청구항 11 내지 16 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시트가 희망하는 항복 강도(yield strength) 및 연신율(elongation)을 획득하였는지를 결정하기 위해 상기 알루미늄 합금 시트의 항복 강도 및 연신율을 측정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  18. 청구항 11 내지 17 중 어느 한 항에 있어서, 상기 6xxx 알루미늄 합금을 주조하는 단계는 잉곳을 DC(direct chill) 주조하는 단계를 포함하는, 방법.
  19. 청구항 11 내지 17 중 어느 한 항에 있어서, 상기 6xxx 알루미늄 합금을 주조하는 단계는 슬랩(slab), 샤테(shate), 플레이트 또는 시트를 연속으로 주조하는 단계를 포함하는, 방법.
  20. 청구항 11 내지 17 중 어느 한 항에 있어서, 상기 6xxx 알루미늄 합금을 주조하는 단계는 압출물(extrusion)을 압출하는 단계(extruding)를 포함하는, 방법.
  21. 청구항 11 내지 20 중 어느 한 항의 방법에 의해 생산된 6xxx 알루미늄 합금 시트.
  22. 청구항 21에 있어서, 상기 시트는 T6, T8x, T4, 또는 F 템퍼로 있는, 6xxx 알루미늄 합금 시트.
  23. 청구항 21 또는 22에 있어서, 상기 시트는 적어도 300 MPa의 항복 강도를 갖는, 6xxx 알루미늄 합금 시트.
  24. 청구항 21 내지 23 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시트는 300 MPa와 450 MPa 사이의 항복 강도를 갖는, 6xxx 알루미늄 합금 시트.
  25. 청구항 21 내지 24 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시트는 적어도 10%의 연신율을 갖는, 6xxx 알루미늄 합금 시트.
  26. 청구항 21 내지 25 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 시트의 최소 r/t 비율은 균열 없이 약 1.2 인, 6xxx 알루미늄 합금 시트.
  27. 청구항 21 내지 26 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시트는 2 - 14 mm의 최종 게이지를 갖는, 6xxx 알루미늄 합금 시트.
  28. 청구항 21 내지 26 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시트는 1 mm 아래의 최종 게이지를 갖는, 6xxx 알루미늄 합금 시트.
  29. 알루미늄 합금 시트를 만드는 방법에 있어서,
    6xxx 알루미늄 합금을 연속적으로 주조하는 단계(casting);
    상기 연속 주조 알루미늄 합금을 510 ℃ 내지 590 ℃의 온도까지 가열하는 단계;
    0.5 내지 4 시간동안 510 ℃ 내지 590 ℃의 온도를 유지시키는 단계;
    온도를 420 ℃ 내지 480 ℃ 까지 감소시키는 단계;
    상기 알루미늄 합금 시트를 생성하기 위해 상기 연속 주조 알루미늄 합금을 열간 압연하는 단계로서, 상기 알루미늄 합금 시트는 330 ℃ 내지 390 ℃의 열간 압연 엑시트 온도에서 1mm 아래의 두께를 갖는, 상기 열간 압연하는 단계;
    상기 알루미늄 합금 시트를 0.5 내지 1 시간동안 510 ℃ 내지 540 ℃의 온도에서 열 처리하는 단계(heat treating); 및
    상기 알루미늄 합금 시트를 주위 온도까지 담금질하는 단계(quenching)를 포함하는, 방법.
  30. 청구항 29에 있어서, 0.5 내지 6 시간 동안 160 - 240 ℃에서 상기 알루미늄 합금 시트를 유지시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  31. 청구항 29 또는 30에 있어서,
    상기 알루미늄 합금 시트를 냉간 압연하는 단계(cold rolling); 및
    0.5 내지 6 시간 동안 200 ℃에서 상기 알루미늄 합금 시트를 유지시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  32. 청구항 31에 있어서, 상기 % CW는 10 % 내지 45 %, 10 % 내지 40 %, 10 % 내지 35 %, 10 % 내지 30 %, 10 % 내지 25 %, 또는 10 % 내지 20 %인, 방법.
  33. 청구항 29 내지 32 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 시트가 희망하는 항복 강도(yield strength) 및 연신율(elongation)을 획득하였는지를 결정하기 위해 상기 알루미늄 합금 시트의 항복 강도 및 연신율을 측정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  34. 청구항 29 내지 33 중 어느 한 항에 있어서, 상기 6xxx 알루미늄 합금을 연속적으로 주조하는 단계는 트윈 벨트 캐스터들(twin belt casters), 트윈 롤 캐스터들(twin roll casters), 또는 블럭 캐스터들(block casters)을 이용하는 단계를 포함하는, 방법.
  35. 청구항 29 내지 34 중 어느 한 항에 있어서, 상기 6xxx 알루미늄 합금은 0.02 - 0.15 wt. % Cr, 0.4 - 1.0 wt. % Cu, 0.10-0.30 wt. % Fe, 0.8 - 2.0 wt. % Mg, 0.10 - 0.30 wt. % Mn, 0.8 - 1.4 wt. % Si, 0.005 - 0.15 wt. % Ti, 0.01 - 3 wt. % Zn, 및 0.15 wt. % 까지의 불순물들, 나머지 알루미늄을 포함하는, 방법.
  36. 청구항 35에 있어서, 상기 6xxx 알루미늄 합금은 0.05 - 0.15 wt. % Sn을 더 포함하는, 방법.
  37. 청구항 29 내지 36 중 어느 한 항의 방법에 의해 생산된 6xxx 알루미늄 합금 시트.
  38. 청구항 37에 있어서, 상기 연속 주조 알루미늄 합금은 T6, T8x, T4, 또는 F 템퍼로 있는, 6xxx 알루미늄 합금 시트.
  39. 청구항 37 또는 38에 있어서, 상기 시트는 적어도 300 MPa의 항복 강도를 갖는, 6xxx 알루미늄 합금 시트.
  40. 청구항 37 내지 39 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시트는 300 MPa 와 450 MPa 사이의 항복 강도를 갖는, 6xxx 알루미늄 합금 시트.
  41. 청구항 37 내지 40 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시트는 적어도 10%의 연신율을 포함하는, 6xxx 알루미늄 합금 시트.
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