KR20200042919A

KR20200042919A - 선택적으로 재결정화된 미세구조를 갖는 알루미늄 합금 제품 및 제조 방법

Info

Publication number: KR20200042919A
Application number: KR1020207007889A
Authority: KR
Inventors: 세드릭 우; 라지브 지. 카마트; 이 왕; 사무엘 로버트 웨그스태프; 래쉬미 란잔 모한티; 라훌 빌라스 쿨카니; 두에인 이. 벤친스키; 유디 유안
Original assignee: 노벨리스 인크.
Priority date: 2017-08-21
Filing date: 2018-08-20
Publication date: 2020-04-24
Also published as: JP2020530529A; CA3070005C; KR20220123148A; EP3635148A1; MX2020001755A; CN110997964A; WO2019040356A1; CA3070005A1; US20190055637A1; KR102597364B1

Abstract

본 개시는 일반적으로 제품의 하나 이상의 표면에 선택적으로 재결정화된 미세구조를 갖는 알루미늄 합금 제품을 제공한다. 본 개시는 또한 이러한 제품으로부터 제조되는 제조 물품, 및 예를 들어 주조 및 압연을 통해 이러한 제품을 제조하는 방법을 제공한다. 본 개시는 또한 예를 들어 차량, 운송, 전자 기기, 및 산업 응용에서 이러한 제품의 다양한 최종 용도를 제공한다.

Description

선택적으로 재결정화된 미세구조를 갖는 알루미늄 합금 제품 및 제조 방법

관련 출원에 대한 교차 참조

본 출원은 전체적으로 본 명세서에 원용되어 포함되는 2017년 8월 21일자로 출원된 미국 가출원 제62/548,013호의 이익과 우선권을 주장한다.

기술분야

본 개시는 일반적으로 제품의 표면에 선택적으로 재결정화된 미세구조(selectively recrystallized microstructure)를 갖는 알루미늄 합금 제품을 제공한다. 본 개시는 또한 알루미늄 합금 제품으로부터 제조되는 제조 물품, 및 예를 들어 주조 및 압연을 통해, 알루미늄 합금 제품을 제조하는 방법을 제공한다. 본 개시는 또한, 예를 들어 차량, 운송, 전자 기기, 및 산업 응용에서의, 이러한 제품의 다양한 최종 용도를 제공한다.

알루미늄 합금 제품은 다수의 상이한 응용, 특히 경량, 강도, 및 내구성이 바람직한 응용에 사용하기에 바람직하다. 예를 들어, 알루미늄 합금은 자동차 및 다른 운송 장비의 구조 구성요소로서 강을 점차 대체하고 있다. 알루미늄 합금이 일반적으로 강보다 밀도가 약 2.8배 더 낮기 때문에, 이러한 재료의 사용은 장비의 중량을 감소시키고 에너지 효율의 상당한 개선을 가능하게 한다. 그럼에도 불구하고, 알루미늄 합금 제품의 사용은 소정의 문제를 일으킬 수 있다.

하나의 특정한 문제는 알루미늄 합금 제품이 소정 공정 단계 동안 및 후에 재결정화되는 경향과 관련된다. 야금에서, 재결정화는 변형된 결정립(grain)(예컨대, 압연 또는 다른 기계적 형상화 작업의 결과로서 형성됨)을 이러한 변형된 결정립을 핵생성하고 점진적으로 치환하는 무결함 결정립으로 재배향시키고 변환시키는 공정을 지칭한다. 재결정화는 일반적으로 재료의 연성을 개선하지만, 일반적으로 강도 및 경도를 희생시키면서 그렇게 한다. 따라서, 강도 및 경도가 중요한 응용에서, 예를 들어 알루미늄 합금이 강을 대체하기 위해 사용될 수 있는 소정 응용에서, 재결정화는 강 대체물로서의 소정 알루미늄 합금의 사용을 제한할 수 있다.

본 개시의 커버된 실시예는 본 개요가 아니라 청구범위에 의해 정의된다. 본 개요는 본 발명의 다양한 양태의 전체적인 개요를 제공하고, 아래의 상세한 설명 섹션에 추가로 기술되는 개념들 중 일부를 소개한다. 본 요약은 청구된 기술 요지의 핵심 또는 필수적 특징을 식별하기 위한 것이 아니며, 청구된 기술 요지의 범위를 결정하기 위해 단독으로 사용되게 하려는 것도 아니다. 이러한 기술요지는 명세서 전체, 일부나 모든 도면, 및 각 청구범위의 적절한 부분을 참조해서 이해되어야 한다.

본 개시는 알루미늄 합금 재료의 더 많은 부분이 회복되고/회복되거나 비재결정화된(unrecrystallized) 미세구조를 갖는, 물품 내부 부분보다 높은 재결정화도(degree of recrystallization) 또는 재결정화 지수(recrystallization quotient)를 갖는 표면 부분을 갖는 신규한 알루미늄 합금 물품을 제공한다. 본 개시의 알루미늄 합금 물품이 단일체 알루미늄 합금 재료로부터 제조되지만, 이들은 물품의 코어의 강도 및 물품의 클래드(clad)의 연성과 같은 클래딩된(cladded) 알루미늄 합금 재료의 소정 이점을 갖는다. 본 개시는 또한 이러한 알루미늄 합금 물품을 제조하는 방법 및 이러한 알루미늄 합금 물품으로부터 형성되는 제조 물품을 제공한다. 일부 예에서, 알루미늄 합금 물품은 알루미늄 합금 시트와 같은 압연 물품이며, 여기에서 시트의 표면 근처의 재료는 재결정화된 미세구조를 갖고, 시트의 내부의 재료는 회복되고/회복되거나 비재결정화된 미세구조를 갖는다. 결과적으로 생성된 물품은 재결정화된 미세구조에서의 재료의 바람직한 굽힘성 및 부식 특성과 결부된 회복되고/회복되거나 비재결정화된 미세구조에서 재료의 강도 이점을 보인다.

본 개시는 알루미늄 합금 물품으로서, 알루미늄 합금 재료로 구성되고, (a) 제1 표면 부분; (b) 제1 표면 부분에 대향하는 제2 표면 부분; 및 (c) 제1 표면 부분과 제2 표면 부분 사이의 중간 부분을 추가로 포함하며; 제1 표면 부분 및 제2 표면 부분은 압연된 표면을 포함하고; 제1 표면 부분 및 제2 표면 부분의 알루미늄 합금 재료는 중간 부분의 알루미늄 합금 재료보다 높은 재결정화도 또는 재결정화 지수를 갖는 알루미늄 합금 물품을 제공한다. 일부 실시예에서, 알루미늄 합금 물품은 잉곳(ingot), 스트립(strip), 쉐이트(shate), 슬래브(slab), 빌릿(billet), 또는 다른 알루미늄 합금 제품이다. 일부 다른 실시예에서, 알루미늄 합금 물품은 원하는 두께가 달성될 때까지, 예를 들어 알루미늄 합금 물품을 압연하는 단계를 포함하는 공정에 의해 형성되는 압연된 알루미늄 합금 물품이다. 일부 실시예에서, 압연된 알루미늄 합금 물품은 임의의 적합한 템퍼, 예컨대 O 템퍼 또는 범위가 T1 내지 T9 템퍼인 템퍼, 및 임의의 적합한 게이지에서의 알루미늄 합금 시트, 쉐이트, 플레이트, 압출물, 주조물 또는 단조물이다. 일부 실시예에서, 알루미늄 합금 물품은 본 명세서에 제공된 바와 같은 7xxx 시리즈 합금으로부터 제조된다.

본 개시는 또한 알루미늄 합금 물품을 제조하는 방법으로서, 알루미늄 합금을 제공하는 단계로서, 알루미늄 합금은 용융 상태로 용융 알루미늄 합금으로서 제공되는, 상기 알루미늄 합금을 제공하는 단계; 용융 알루미늄 합금을 주조하여 알루미늄 합금 주조 제품을 형성하는 단계; 알루미늄 합금 주조 제품을 균질화하여 균질화된 알루미늄 합금 주조 제품을 형성하는 단계; 균질화된 알루미늄 합금 주조 제품을 압연하여 제1 두께를 갖는 제1 압연된 알루미늄 합금 제품을 형성하는 단계, 여기서 압연은 하나 이상의 열간 압연 패스(hot rolling pass) 및 하나 이상의 냉간 압연 패스(cold rolling pass)를 포함하고, 하나 이상의 열간 압연 패스는 하나 이상의 냉간 압연 패스에 선행함; 제1 압연된 알루미늄 합금 제품을 알루미늄 합금의 최소 재결정화 온도보다 50℃ 이하로 더 높은 온도에서 어닐링하여 제1 어닐링된 알루미늄 제품을 형성하는 단계; 및 제1 어닐링된 알루미늄 합금 제품을 압연하여 제2 두께를 갖는 제2 압연된 알루미늄 제품을 형성하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다. 이의 일부 실시예에서, 알루미늄 합금 물품은 최종 고용화 열 처리를 거치며, 예를 들어, 물품은 CASH(연속 어닐링 및 고용화 열 처리) 또는 핫 스탬핑(hot stamping) 공정을 통해 고용화 열 처리될 수 있다.

본 개시는 또한 본 명세서에 개시된 공정에 의해 제조되는 알루미늄 합금 물품을 제공한다.

개시된 알루미늄 합금 물품을 포함하는 제조 물품이 또한 개시된다. 일부 실시예에서, 제조 물품은 압연된 알루미늄 합금 물품을 포함한다. 이러한 제조 물품의 예는 자동차, 트럭, 트레일러, 열차, 철도 차량, 비행기, 예를 들어 전술한 것 중 임의의 것에 대한 차체 패널 또는 다른 부품, 교량, 파이프 라인, 파이프, 배관, 보트, 선박, 저장 컨테이너, 저장 탱크, 가구, 창문, 문, 난간, 기능성 또는 장식용 건축 피스(architectural piece), 파이프 난간, 전기 부품, 도관, 음료 용기, 식품 용기, 또는 포일(foil)을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 제조 물품은 자동차 차체 부품(범퍼, 사이드 빔, 루프 빔, 크로스 빔, 필러 보강재(pillar reinforcement), 내부 패널, 외부 패널, 측면 패널, 후드 내부, 후드 외부, 및 트렁크 리드 패널(trunk lid panel))을 비롯한 차량 또는 운송 차체 부품이다. 제조 물품은 또한 항공우주 제품 및 전자 장치 하우징을 포함할 수 있다.

추가적인 양태 및 구현예들은 본원에 포함된 상세한 설명, 청구범위, 비제한적인 실시예, 및 도면에 제시된다.

본원은 아래 첨부된 도면을 참조하며, 상이한 도면에서 동일한 참조 번호의 사용은 동일 또는 유사한 구성 요소를 설명하기 위한 것이다.
도 1은 알루미늄 합금 물품을 제조하기 위한 공정의 개략적인 개요를 제공한다.
도 2는 랩 압연되고(lab rolled) 가공된, 그리고 샘플의 두께를 통해 회복되고/회복되거나 비재결정화된 미세구조를 보여주는 합금 A1의 광학 현미경 사진(optical micrograph, OM)을 보여준다.
도 3a는 인터-어닐링(inter-annealing)과 함께 플랜트 압연된(plant rolled) 합금 A1의 광학 현미경 사진(OM)을 보여준다. 도 3b는 재결정화된 미세구조를 보여주는, 도 3a로부터의 표면 부분을 보여준다. 도 3c는 소정 특징부를 보여줄 수 있는, 도 3b에 도시된 다양한 색을 강조한, 도 3b의 9개의 흑백 축소-크기 형태를 보여준다. 도 3d는 회복되고/회복되거나 비재결정화된 미세구조를 보여주는, 도 3a로부터의 중심 부분을 보여준다. 도 3e는 소정 특징부를 보여줄 수 있는, 도 3d에 도시된 다양한 색을 강조한, 도 3d의 9개의 흑백 축소-크기 형태를 보여준다. 예를 들어, 다양한 결정 배향을 갖는 회복되고/회복되거나 비재결정화된 미세구조에 대응하는 상당한 수평선이 도 3e의 이미지에 도시된다. 도 3b 및 도 3c에 도시된 표면 부분에 대해, 수평 구조가 거의 보이지 않으며, 이는 표면 부분에서의 상당히 더 재결정화된 미세구조를 나타낸다.
도 4a는 냉간 압연 공정 동안 인터-어닐링 없이 플랜트 압연된 합금 A5의 광학 현미경 사진을 보여준다. 도 4b는 재결정화된 미세구조를 보여주는, 도 4a로부터의 표면 부분을 보여준다. 도 4c는 회복되고/회복되거나 비재결정화된 미세구조를 보여주는, 도 4a로부터의 중심 부분으로부터의 것이다.
EBSD에 의해 기록된 알루미늄 합금 시트의 단면이 도 5a, 도 5b, 및 도 5c의 우측에 도시된 이미지에 도시되며, 여기에서 합금 A1의 알루미늄 합금 시트는 최종 게이지로 압연되고, T6 템퍼로 마무리된다. 저각 경계(2 내지 15°)는 더 어두운 색의 수평선으로 표시되는 한편(도 5a 내지 도 5c의 상부 좌측 이미지에 흑색으로 별도로 도시됨), 중각(medium angle) 내지 고각 경계(>15°)는 더 밝은 색의 수평선으로 표시된다(역시 도 5a 내지 도 5c의 하부 좌측 이미지에 흑색으로 별도로 도시됨). 도 5a는 전체 두께 전체에 걸쳐 회복되고/회복되거나 비재결정화된 균일한 미세구조를 갖는, 냉간 압연 공정 동안 인터-어닐링없이 랩 가공된 합금 A1인 한편, 도 5b는 표면 근처에서의 재결정화 미세구조 및 중심에서의 회복되고/회복되거나 비재결정화된 미세구조를 보여주는, 냉간 압연 공정 동안 인터-어닐링과 함께 플랜트 가공된 합금 A1이다. 도 5c는 도 5a 및 도 5b에 도시된 미세구조 사이의 미세구조를 갖는, 냉간 압연 공정 동안 인터-어닐링없이 플랜트 가공된 합금 A5를 보여준다.
도 6은 소정 알루미늄 합금 물품에 대한 굽힘성 시험의 결과를 보여주며, 여기에서 굽힘성은 (압연 방향에 대해) 종방향 및 횡방향으로 시험된다.
도 7a, 도 7b, 도 7c, 도 7d, 및 도 7e는 박리 부식(exfoliation corrosion)에 대한 시험 후의 알루미늄 합금 시트의 사진을 보여준다.
도 8은 일련의 알루미늄 합금 시트에 대한 항복 강도 시험의 결과를 보여준다.

본 개시는 재결정화된 미세구조와 회복되고/회복되거나 비재결정화된 미세구조의 신규한 조합을 보이는 알루미늄 합금 물품, 및 이러한 물품을 제조하는 방법을 제공한다. 이들 물품은 완전히 재결정화된 재료로부터 제조된 물품에 비해 증가된 강도를 보이면서, 이러한 재료가 일반적으로 보유하는 굽힘성 및 내식성을 유지할 수 있다.

정의 및 설명:

본원에서 사용될 때, 용어 "발명", "상기 발명", "이 발명", 및 "본 발명"은 본 특허출원 및 하기의 청구범위의 기술요지 모두를 폭 넓게 언급하기 위한 것이다. 이 용어들을 포함하는 문구는 본원에 기술된 기술 요지를 제한하지 않고 이하의 특허청구범위의 의미 또는 범위를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 설명에서는, AA 번호로 식별되고 "계열"이나 "7xxx"와 같은 그 밖의 다른 관련된 호칭으로 식별되는 합금이 언급된다. 알루미늄 및 그 합금을 명명하고 식별하는 데 가장 일반적으로 사용되는 번호 지정 시스템에 대한 이해를 위해서는, 알루미늄 협회에 의해 모두 발행된 문헌["International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys"] 또는 문헌["Registration Record of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical Compositions Limits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot"]을 참조하면 된다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 플레이트는 일반적으로 약 15 mm 초과의 두께를 가진다. 예를 들어, 플레이트는 약 15 mm 초과, 약 20 mm 초과, 약 25 mm 초과, 약 30 mm 초과, 약 35 mm 초과, 약 40 mm 초과, 약 45 mm 초과, 약 50 mm 초과, 또는 약 100 mm 초과의 두께를 갖는 알루미늄 제품을 지칭할 수 있다.

본원에서 사용된 바와 같이, 쉐이트(시트 플레이트로도 또한 지칭된다)는 일반적으로 약 4mm 내지 약 15mm의 두께를 갖는다. 예를 들어, 쉐이트는 약 4mm, 약 5mm, 약 6mm, 약 7mm, 약 8mm, 약 9mm, 약 10mm, 약 11mm, 약 12mm, 약 13mm, 약 14mm, 또는 약 15mm의 두께를 가질 수 있다.

본원에서 사용되는, 시트는 일반적으로 두께가 약 4 mm 미만인 알루미늄 제품을 지칭한다. 예를 들어, 시트는 약 4 mm 미만, 약 3 mm 미만, 약 2 mm 미만, 약 1 mm 미만, 약 0.5 mm 미만, 또는 약 0.3 mm 미만(예를 들어, 약 0.2 mm)의 두께를 가질 수 있다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 슬래브는 5 mm 내지 50 mm의 범위 내의 합금 두께를 나타낸다. 예를 들어, 슬래브는 약 5 mm, 10 mm, 15 mm, 20 mm, 25 mm, 30 mm, 35 mm, 40 mm, 45 mm, 또는 50 mm의 두께를 가질 수 있다.

본 출원에서는 합금 템퍼 또는 상태를 참조할 수 있다. 가장 일반적으로 사용되는 합금 템퍼에 대한 설명을 이해하기 위해서는 "American National Standards (ANSI) H35 on Alloy and Temper Designation Systems"을 참조한다. F 상태 또는 템퍼는 제조된 그대로의 알루미늄 합금을 지칭한다. O 상태 또는 템퍼는 어닐링 후의 알루미늄 합금을 지칭한다. 본원에서 H 템퍼로도 지칭되는 Hxx 상태 또는 템퍼는 열처리(예를 들어, 어닐링)를 하거나 하지 않은 냉간 압연 후의 비열처리 가능한 알루미늄 합금을 지칭한다. 적합한 H 템퍼에는 HX1, HX2, HX3 HX4, HX5, HX6, HX7, HX8 또는 HX9 템퍼가 포함된다. T1 상태 또는 템퍼는 열간 가공으로부터 냉각되고 자연적으로(예를 들어, 실온에서) 시효된 알루미늄 합금을 지칭한다. T2 상태 또는 템퍼는 열간 가공으로부터 냉각되고, 냉간 가공되고, 자연적으로 시효된 알루미늄 합금을 지칭한다. T3 상태 또는 템퍼는 고용화 열처리되고, 냉간 가공되고, 자연적으로 시효된 알루미늄 합금을 지칭한다. T4 상태 또는 템퍼는 고용화 열처리되고, 자연적으로 시효된 알루미늄 합금을 지칭한다. T5 상태 또는 템퍼는 열간 가공으로부터 냉각되고 인위적으로(예를 들어, 상승 온도에서) 시효된 알루미늄 합금을 지칭한다. T6 상태 또는 템퍼는 고용화 열처리되고 인위적으로 시효된 알루미늄 합금을 지칭한다. T7 상태 또는 템퍼는 고용화 열처리되고 인위적으로 과시효된 알루미늄 합금을 지칭한다. T8x 상태 또는 템퍼는 고용화 열처리되고, 냉간 가공되고, 인위적으로 시효된 알루미늄 합금을 지칭한다. T9 상태 또는 템퍼는 고용화 열처리되고 인위적으로 시효되고, 냉간 가공된 알루미늄 합금을 지칭한다. W 상태 또는 템퍼는 고용화 열처리 후의 알루미늄 합금을 지칭한다.

본원에서 사용될 때, "주조 금속 제품", "주조 제품", "주조 알루미늄 합금 제품" 등과 같은 용어는 상호 교환 가능하며 직접 냉경 주조(직접 냉경 동시-주조를 포함) 또는 반연속 주조, 연속 주조(예를 들어, 트윈 벨트 캐스터, 트윈 롤 캐스터, 블록 캐스터, 또는 임의의 다른 연속 캐스터의 사용을 포함), 전자기 주조, 핫 탑(hot top) 주조 또는 임의의 다른 주조 방법으로 제조된 제품을 지칭한다.

본원에서 사용되는, "실온"의 의미는 약 15℃ 내지 약 30℃, 예를 들어 약 15℃, 약 16℃, 약 17℃, 약 18℃, 약 19℃, 약 20℃, 약 21℃, 약 22℃, 약 23℃, 약 24℃, 약 25℃, 약 26℃, 약 27℃, 약 28℃, 약 29℃, 또는 약 30℃의 온도를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용될 때, "대기 조건"의 의미는 대략 실내 온도, 약 20% 내지 약 100%의 상대 습도, 및 약 975 밀리바(mbar) 내지 약 1050 mbar의 기압을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상대습도는 약 20%, 약 21%, 약 22%, 약 23%, 약 24%, 약 25%, 약 26%, 약 27%, 약 28%, 약 29%, 약 30%, 약 31%, 약 32%, 약 33%, 약 34%, 약 35%, 약 36%, 약 37%, 약 38%, 약 39%, 약 40%, 약 41%, 약 42%, 약 43%, 약 44%, 약 45%, 약 46%, 약 47%, 약 48%, 약 49%, 약 50%, 약 51%, 약 52%, 약 53%, 약 54%, 약 55%, 약 56%, 약 57%, 약 58%, 약 59%, 약 60%, 약 61%, 약 62%, 약 63%, 약 64%, 약 65%, 약 66%, 약 67%, 약 68%, 약 69%, 약 70%, 약 71%, 약 72%, 약 73%, 약 74%, 약 75%, 약 76%, 약 77%, 약 78%, 약 79%, 약 80%, 약 81%, 약 82%, 약 83%, 약 84%, 약 85%, 약 86%, 약 87%, 약 88%, 약 89%, 약 90%, 약 91%, 약 92%, 약 93%, 약 94%, 약 95%, 약 96%, 약 97%, 약 98%, 약 99%, 약 100%, 또는 이들 사이의 어떤 값일 수 있다. 예를 들어, 기압은 약 975 mbar, 약 980 mbar, 약 985 mbar, 약 990 mbar, 약 995 mbar, 약 1000 mbar, 약 1005 mbar, 약 1010 mbar, 약 1015 mbar, 약 1020 mbar, 약 1025 mbar, 약 1030 mbar, 약 1035 mbar, 약 1040 mbar, 약 1045 mbar, 약 1050 mbar, 또는 이들 사이의 어떤 값일 수 있다.

본원에 개시한 모든 범위는 그에 포함되는 임의의 하위 범위 및 모든 하위 범위를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"으로 기술되는 범위는 최솟값 1과 최댓값 10 사이(양단을 포함)의 어떠한 하위범위 및 모든 하위범위를 포함하는 것으로 간주해야 한다. 즉, 1 이상의 최솟값, 예를 들어 1 내지 6.1의 최솟값으로 시작해서 10 이하의 최댓값, 예를 들어 5.5 내지 10의 최댓값으로 끝나는 하위범위 모두를 포함하는 것으로 간주해야 한다. 달리 언급하지 않는 한, 성분의 조성량을 나타낼 때 "최대(up to)"라는 표현은 상기 성분이 선택적이며 그 특정 성분의 조성이 0%인 것을 포함하는 것을 의미한다. 달리 언급하지 않는다면, 모든 조성비는 중량비(wt%) 단위이다.

본원에서 사용될 때, "일(a)", "하나(an)", 및 "그(the)"의 의미는 문맥상 명백하게 달리 지시하지 않는 한 단수 및 복수의 지시 대상을 포함한다.

이하의 실시예에서, 알루미늄 합금 제품 및 그 성분은 중량 백분율(중량%) 단위의 원소 조성으로 설명된다. 각각의 합금에서, 잔부는 알루미늄이고, 모든 불순물의 합은 최대 0.15 중량%이다.

결정립 미세화제(grain refiner) 및 탈산제(deoxidizer)와 같은 부수적인 원소, 또는 다른 첨가제가 본 발명에 존재할 수 있으며, 본 명세서에 기술된 합금 또는 본 명세서에 기술된 합금의 특성으로부터 벗어나거나 그를 현저히 변화시킴이 없이 자체적으로 다른 특성을 추가할 수 있다.

재료 또는 원소를 비롯한 불가피한 불순물이 알루미늄의 고유 특성 또는 가공 장비와의 접촉으로부터의 침출(leaching)로 인해 미량으로 합금 내에 존재할 수 있다. 알루미늄에서 전형적으로 발견되는 일부 불순물은 철 및 실리콘을 포함한다. 합금은 기술된 바와 같이, 합금 원소, 부수적인 원소, 및 불가피한 불순물 외에 약 0.25 중량% 이하의 임의의 원소를 함유할 수 있다.

알루미늄 합금 물품

적어도 하나의 양태에서, 본 개시는 알루미늄 합금 재료를 포함하고 제1 표면 부분; 제1 표면 부분에 대향하는 제2 표면 부분; 및 제1 표면 부분과 제2 표면 부분 사이의 중간 부분을 갖는 알루미늄 합금 물품을 제공하며, 여기에서 제1 표면 부분 및 제2 표면 부분의 알루미늄 합금 재료는 중간 부분의 알루미늄 합금 재료보다 높은 재결정화도 또는 재결정화 지수를 갖는다. 이의 일부 실시예에서, 제1 표면 부분 및 제2 표면 부분 각각은 압연된 표면을 포함한다.

알루미늄 합금 물품은 범위가 1xxx 시리즈 알루미늄 합금으로부터 8xxx 시리즈 알루미늄 합금까지 이르는 임의의 적합한 알루미늄 합금 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 알루미늄 합금 재료는 5xxx 시리즈 알루미늄 합금, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금, 또는 7xxx 시리즈 알루미늄 합금이다. 일부 실시예에서, 알루미늄 합금 재료는 여러 표준 원소들 중에서 특히, 일정량의 지르코늄(Zr), 예를 들어 합금의 전체 원소 조성을 기준으로 0.01 중량% 내지 0.50 중량%의 지르코늄(Zr)을 포함하는 7xxx 시리즈 알루미늄 합금이다.

알루미늄 합금 재료가 7xxx 시리즈 알루미늄 합금인 일부 실시예에서, 알루미늄 합금 재료는 하기의 7xxx 시리즈 알루미늄 합금을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 적합한 7xxx 시리즈 알루미늄 합금으로부터 선택될 수 있다: AA7011, AA7019, AA7020, AA7021, AA7039, AA7072, AA7075, AA7085, AA7108, AA7108A, AA7015, AA7017, AA7018, AA7019A, AA7024, AA7025, AA7028, AA7030, AA7031, AA7033, AA7035, AA7035A, AA7046, AA7046A, AA7003, AA7004, AA7005, AA7009, AA7010, AA7011, AA7012, AA7014, AA7016, AA7116, AA7122, AA7023, AA7026, AA7029, AA7129, AA7229, AA7032, AA7033, AA7034, AA7036, AA7136, AA7037, AA7040, AA7140, AA7041, AA7049, AA7049A, AA7149,7204, AA7249, AA7349, AA7449, AA7050, AA7050A, AA7150, AA7250, AA7055, AA7155, AA7255, AA7056, AA7060, AA7064, AA7065, AA7068, AA7168, AA7175, AA7475, AA7076, AA7178, AA7278, AA7278A, AA7081, AA7181, AA7185, AA7090, AA7093, AA7095, 및 AA7099.

일부 실시예에서, 알루미늄 합금 재료는 표 1에 기재된 원소 조성을 갖는다.

일부 실시예에서, 알루미늄 합금 재료는 표 2에 기재된 원소 조성을 갖는다.

선택적으로, 알루미늄 합금 재료는 합금의 총 중량을 기준으로 4% 내지 15%(예컨대, 5.4% 내지 9.5%, 5.6% 내지 9.3%, 5.8 % 내지 9.2%, 또는 4.0% 내지 5.0%)의 양으로 아연(Zn)을 포함한다. 예를 들어, 알루미늄 합금 재료는 4.0%, 4.1%, 4.2%, 4.3%, 4.4%, 4.5%, 4.6%, 4.7%, 4.8%, 4.9%, 5.0%, 5.1%, 5.2%, 5.3%, 5.4%, 5.5%, 5.6%, 5.7%, 5.8%, 5.9%, 6.0%, 6.1%, 6.2%, 6.3%, 6.4%, 6.5%, 6.6%, 6.7%, 6.8%, 6.9%, 7.0%, 7.1%, 7.2%, 7.3%, 7.4%, 7.5%, 7.6%, 7.7%, 7.8%, 7.9%, 8.0%, 8.1%, 8.2%, 8.3%, 8.4%, 8.5%, 8.6%, 8.7%, 8.8%, 8.9%, 9.0%, 9.1%, 9.2%, 9.3%, 9.4%, 9.5%, 9.6% 9.7%, 9.8%, 9.9%, 10.0%, 10.1%, 10.2%, 10.3%, 10.4%, 10.5%, 10.6%, 10.7%, 10.8%, 10.9%, 11.0%, 11.1%, 11.2%, 11.3%, 11.4%, 11.5%, 11.6%, 11.7%, 11.8%, 11.9%, 12.0%, 12.1%, 12.2%, 12.3%, 12.4%, 12.5%, 12.6%, 12.7%, 12.8%, 12.9%, 13.0%, 13.1%, 13.2%, 13.3%, 13.4%, 13.5%, 13.6%, 13.7%, 13.8%, 13.9%, 14.0%, 14.1%, 14.2%, 14.3%, 14.4%, 14.5%, 14.6%, 14.7%, 14.8%, 14.9%, 또는 15.0%의 Zn을 포함할 수 있다. 모두 중량%로 표시된다.

선택적으로, 알루미늄 합금 재료는 합금의 총 중량을 기준으로 0.1% 내지 3.5%(예컨대, 0.2% 내지 2.6%, 0.3% 내지 2.5%, 또는 0.15% 내지 0.6%)의 양으로 구리(Cu)를 포함한다. 예를 들어, 알루미늄 합금 재료는 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%, 0.25%, 0.26%, 0.27%, 0.28%, 0.29%, 0.30%, 0.35%, 0.40%, 0.45%, 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%, 또는 3.5%의 Cu를 포함할 수 있다. 모두 중량%로 표시된다.

선택적으로, 알루미늄 합금 재료는 1.0% 내지 4.0%(예컨대, 1.0% 내지 3.0%, 1.4% 내지 2.8%, 또는 1.6% 내지 2.6%)의 양으로 마그네슘(Mg)을 포함한다. 예를 들어, 알루미늄 합금 재료는 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%의 Mg를 포함할 수 있다. 모두 중량%로 표시된다.

선택적으로, 알루미늄 합금 재료는 범위가 5% 내지 14%(예컨대, 5.5% 내지 13.5%, 6% 내지 13%, 6.5% 내지 12.5%, 또는 7% 내지 12%)인 Zn, Cu, 및 Mg의 조합 함량을 포함한다. 예를 들어, Zn, Cu, 및 Mg의 조합 함량은 5.0%, 5.5%, 6.0%, 6.5%, 7.0%, 7.5%, 8.0%, 8.5%, 9.0%, 9.5%, 10.0%, 10.5%, 11.0%, 11.5%, 12.0%, 12.5%, 13.0%, 13.5%, 또는 14.0%일 수 있다. 모두 중량%로 표시된다.

선택적으로, 알루미늄 합금 재료는 합금의 총 중량을 기준으로 0.05% 내지 0.50%(예컨대, 0.10% 내지 0.35% 또는 0.10% 내지 0.25%)의 양으로 철(Fe)을 포함한다. 예를 들어, 알루미늄 합금 재료는 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%, 또는 0.50%의 Fe를 포함할 수 있다. 모두 중량%로 표시된다.

선택적으로, 알루미늄 합금 재료는 합금의 총 중량을 기준으로 0.05% 내지 0.30%(예컨대, 0.05% 내지 0.25% 또는 0.07% 내지 0.15%)의 양으로 실리콘(Si)을 포함한다. 예를 들어, 알루미늄 합금 재료는 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%, 또는 0.30%의 Si를 포함할 수 있다. 모두 중량%로 표시된다.

선택적으로, 알루미늄 합금 재료는 합금의 총 중량을 기준으로 0.01% 내지 0.50%(예컨대, 0.05% 내지 0.25%, 또는 0.05% 내지 0.20% 또는 0.09% 내지 0.15%)의 양으로 지르코늄(Zr)을 포함한다. 예를 들어, 알루미늄 합금 재료는 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%의 Zr을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 0.05% 미만(예컨대, 0.04%, 0.03%, 0.02%, 또는 0.01%)의 양으로 Zr을 포함할 수 있다. 모두 중량%로 표시된다.

일부 경우에, 합금 내의 Zr의 존재는 Al₃Zr 분산질(dispersoid)을 형성할 수 있으며, 이는 알루미늄 합금 재료의 결정립 경계를 피닝(pinning)하는 데 도움을 줄 수 있다. 압연된 표면 근처의 알루미늄 합금 물품의 영역에서, 압연 공정으로부터 도입된 더 높은 변형률은 피닝을 적어도 부분적으로 극복할 수 있고, 더 높은 재결정화도 또는 재결정화 지수를 허용할 수 있다. 한편, 알루미늄 합금 물품의 내부 부분에서, 피닝은 극복되지 않고, 재결정화는 훨씬 더 낮은 정도로 일어난다. 일부 실시예에서, Al₃Zr 분산질이 알루미늄 합금 재료 내에 존재하며, 이때 분산질은 범위가 1 nm 내지 20 nm인 수-평균 직경을 갖는다.

선택적으로, 알루미늄 합금 재료는 합금의 총 중량을 기준으로 최대 0.25%(예컨대, 0.01% 내지 0.10% 또는 0.02% 내지 0.05%)의 양으로 망간(Mn)을 포함한다. 예를 들어, 알루미늄 합금 재료는 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%, 또는 0.25%의 Mn을 포함할 수 있다. 일부 경우에, Mn은 합금 내에 존재하지 않는다(즉, 0%). 모두 중량%로 표시된다.

선택적으로, 알루미늄 합금 재료는 합금의 총 중량을 기준으로 최대 0.20%, 또는 최대 0.10%(예컨대, 0.01% 내지 0.10%, 0.01% 내지 0.05%, 또는 0.03% 내지 0.05%)의 양으로 크롬(Cr)을 포함한다. 예를 들어, 알루미늄 합금 재료는 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%, 또는 0.20%의 Cr을 포함할 수 있다. 일부 경우에, Cr은 합금 내에 존재하지 않는다(즉, 0%). 모두 중량%로 표시된다.

선택적으로, 알루미늄 합금 재료는 합금의 총 중량을 기준으로 최대 0.15%(예컨대, 0.001% 내지 0.10%, 0.001% 내지 0.05%, 또는 0.003% 내지 0.035%)의 양으로 티타늄(Ti)을 포함한다. 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%, 0.030%, 0.031%, 0.032%, 0.033%, 0.034%, 0.035%, 0.036%, 0.037%, 0.038%, 0.039%, 0.040%, 0.041%, 0.042%, 0.043%, 0.044%, 0.045%, 0.046%, 0.047%, 0.048%, 0.049%, 0.050%, 0.055%, 0.060%, 0.065%, 0.070%, 0.075%, 0.080%, 0.085%, 0.090%, 0.095%, 0.100%, 0.110%, 0.120%, 0.130%, 0.140%, 또는 0.150%의 Ti를 포함할 수 있다. 일부 경우에, Ti는 합금 내에 존재하지 않는다(즉, 0%). 모두 중량%로 표시된다.

선택적으로, 알루미늄 합금 재료는 합금의 총 중량을 기준으로 최대 0.10%(예컨대, 0.01% 내지 0.10%, 0.01% 내지 0.05%, 또는 0.03% 내지 0.05%)의 양으로 Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, 및 Lu로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함한다. 예를 들어, 알루미늄 합금 재료는 0.01%, 0.02%, 0.03%, 0.04%, 0.05%, 0.06%, 0.07%, 0.08%, 0.09%, 또는 0.10%의, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, 및 Lu로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함할 수 있다. 모두 중량%로 표시된다.

선택적으로, 알루미늄 합금 재료는 합금의 총 중량을 기준으로 최대 0.10%(예컨대, 0.01% 내지 0.10%, 0.01% 내지 0.05%, 또는 0.03% 내지 0.05%)의 양으로 Mo, Nb, Be, B, Co, Sn, Sr, V, In, Hf, Ag, Sc, 및 Ni로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함한다. 예를 들어, 알루미늄 합금 재료는 0.01%, 0.02%, 0.03%, 0.04%, 0.05%, 0.06%, 0.07%, 0.08%, 0.09%, 또는 0.10%의, Mo, Nb, Be, B, Co, Sn, Sr, V, In, Hf, Ag, Sc, 및 Ni로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함할 수 있다. 모두 중량%로 표시된다.

선택적으로, 알루미늄 합금 재료는 0.15% 이하, 0.14% 이하, 0.13% 이하, 0.12% 이하, 0.11% 이하, 0.10% 이하, 0.09% 이하, 0.08% 이하, 0.07% 이하, 0.06% 이하, 0.05% 이하, 0.04% 이하, 0.03% 이하, 0.02% 이하, 또는 0.01% 이하의 양으로 때때로 불순물로 지칭되는 다른 미량 원소(minor element)를 포함한다. 일부 실시예에서, 이들 불순물은 Ga, Ca, Bi, Na, Pb, 또는 이들의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 따라서, 일부 실시예에서, Ga, Ca, Bi, Na, 및 Pb로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소가 0.15% 이하, 0.14% 이하, 0.13% 이하, 0.12% 이하, 0.11% 이하, 0.10% 이하, 0.09% 이하, 0.08% 이하, 0.07% 이하, 0.06% 이하, 0.05% 이하, 0.04% 이하, 0.03% 이하, 0.02% 이하, 또는 0.01% 이하의 양으로 알루미늄 합금 재료 내에 존재할 수 있다. 모든 불순물의 합은 0.15%(예를 들어, 0.10%)를 초과하지 않는다. 모두 중량%로 표시된다. 합금의 잔부는 알루미늄이다.

전술한 실시예들 중 임의의 실시예의 알루미늄 합금 재료를 비롯하여, 본 명세서에 개시된 합금 조성물은 예를 들어 합금의 적어도 85.0%의 양으로 주 성분으로서 알루미늄(Al)을 갖는다. 선택적으로, 합금 조성물은 적어도 85.5%의 Al, 또는 적어도 86.0%의 Al, 또는 적어도 86.5%의 Al, 또는 적어도 87.0%의 Al, 또는 적어도 87.5%의 Al, 또는 적어도 88.0%의 Al, 또는 적어도 88.5%의 Al, 또는 적어도 89.0%의 Al, 또는 적어도 89.5%의 Al, 또는 적어도 90.0%의 Al, 또는 적어도 90.5%의 Al, 또는 적어도 91.0%의 Al, 또는 적어도 91.5%의 Al, 또는 적어도 92.0%의 Al을 갖는다. 모두 중량%로 표시된다.

본 명세서에 개시된 알루미늄 합금 물품은 임의의 적합한 알루미늄 합금 물품일 수 있다. 위에 언급된 바와 같이, 물품은 제1 표면 부분 및 대향하는 제2 표면 부분을 갖는다. 일부 경우에, 제1 표면 부분의 표면 및 제2 표면 부분의 표면은 물품의 대향 면들을 나타내며, 따라서 2개의 표면은 서로 평행하거나 대체로 평행하거나 서로 떨어져 배치될 수 있고, 2개의 표면에 수직한 선을 따른 2개의 표면들 사이의 거리 또는 2개의 표면들 사이의 최단 거리를 나타낼 수 있는 두께, 예컨대 제1 두께에 의해 분리될 수 있다.

위에 언급된 바와 같이, 일부 실시예에서, 제1 표면 부분은 압연된 표면을 포함하고, 제2 표면 부분은 압연된 표면을 포함하며, 예를 들어, 이때 물품의 표면들은 슬래브, 잉곳, 쉐이트, 시트, 플레이트 등과 같은 주조 알루미늄 제품을 압연함으로써 형성된다. 일부 실시예에서, 이들 압연된 표면은 후술하는 공정에 따라 형성된다. 예를 들어, 제1 표면 부분의 압연된 표면 및 제2 표면 부분의 압연된 표면은 냉간 압연을 포함하는 공정에 의해 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 냉간 압연에는 열간 압연이 선행된다. 일부 실시예에서, 냉간 압연에는 열간 압연이 선행된다.

알루미늄 합금 물품은 임의의 적합한 물리적 구성을 가질 수 있다. 선택적으로, 알루미늄 합금 물품은 압연된 알루미늄 합금 플레이트, 쉐이트 또는 시트이다. 일부 실시예에서, 알루미늄 합금 물품은 압연된 알루미늄 합금 쉐이트이다. 압연된 알루미늄 합금 쉐이트는 임의의 적합한 두께를 가질 수 있지만, 일부 실시예에서는, 범위가 4 mm 내지 15 mm, 또는 14 mm 이하, 또는 13 mm 이하, 또는 12 mm 이하, 또는 11 mm 이하, 또는 10 mm 이하, 또는 9 mm 이하, 또는 8 mm 이하, 또는 7 mm 이하, 또는 6 mm 이하, 또는 5 mm 이하인 두께를 갖는다. 일부 실시예에서, 알루미늄 합금 물품은 압연된 알루미늄 합금 시트이다. 압연된 알루미늄 합금 시트는 임의의 적합한 두께를 가질 수 있지만, 일부 실시예에서는, 범위가 0.05 mm 내지 4 mm, 또는 3 mm 이하, 또는 2 mm 이하, 또는 1 mm 이하, 또는 0.5 mm 이하, 또는 0.3 mm 이하, 또는 0.1 mm 이하인 두께를 갖는다. 일부 실시예에서, 알루미늄 합금 물품은 15 mm, 또는 14 mm, 또는 13 mm, 또는 12 mm, 또는 11 mm, 또는 10 mm, 또는 9 mm, 또는 8 mm, 또는 7 mm, 또는 6 mm, 또는 5 mm, 또는 4 mm, 또는 3 mm, 또는 2 mm, 또는 1 mm, 또는 0.5 mm, 또는 0.3 mm, 또는 0.1 mm의 두께를 갖는 압연된 알루미늄 합금 쉐이트 또는 압연된 알루미늄 합금 시트이다.

본 개시는 제1 표면 부분 및 제2 표면 부분과 같은 소정 "표면 부분(들)"에 관한 것이다. 이러한 표면 부분은 압연된 표면과 같은 물품의 표면, 및 표면 아래의 그리고 물품의 두께(즉, 제1 표면 부분 및 제2 표면 부분의 각각의 표면에 수직하게 연장되는 선)를 따른 소정량의 재료(예컨대, 균일한 깊이의 재료)를 포함한다. 선택적으로, 제1 표면 부분은 제1 표면 부분의 표면으로부터 알루미늄 합금 물품의 두께의 40.0% 이하, 또는 35.0% 이하, 또는 33.3% 이하, 또는 30.0% 이하, 또는 25.0% 이하, 또는 20.0% 이하, 또는 15.0% 이하, 또는 10.0% 이하의 깊이로 연장된다. 일부 실시예에서, 제2 표면 부분은 제2 표면 부분의 표면으로부터 알루미늄 합금 물품의 두께의 40.0% 이하, 또는 35.0% 이하, 또는 33.3% 이하, 또는 30.0% 이하, 또는 25.0% 이하, 또는 20.0% 이하, 또는 15.0% 이하, 또는 10.0% 이하의 깊이로 연장된다. 일부 실시예에서, 제1 표면 부분과 제2 표면 부분은 동일한 깊이를 가지며, 즉 2개의 표면들 사이의 거리의 중점에 대해 깊이가 대칭이다. 그러나, 일부 다른 실시예에서, 제1 표면 부분과 제2 표면 부분은 상이한 깊이를 갖는다.

본 개시는 또한 제1 표면 부분과 제2 표면 부분 사이에 놓인 "중간 부분"을 언급한다. 선택적으로, 중간 부분은 제1 표면 부분 및 제2 표면 부분에 포함되지 않는 2개의 표면들 사이의 나머지 재료를 포함하며, 따라서 중간 부분은 제1 표면 부분의 깊이로부터 제2 표면 부분의 깊이까지 연장된다. 따라서, 일부 실시예에서, 2개의 표면들 사이의 모든 재료는 제1 표면 부분, 제2 표면 부분, 또는 중간 부분에 포함된다. 선택적으로, 중간 부분은 제1 표면 부분 및 제2 표면 부분에 포함되지 않는 2개의 표면들 사이의 나머지 재료 모두를 포함하지 않는다. 일부 실시예에서, 중간 부분은 제1 표면 부분의 깊이와 제2 표면 부분의 깊이 사이에 놓이고, 제1 표면 부분의 깊이와 제2 표면 부분의 깊이 사이의 두께의 중점을 포함하며, 제1 표면 부분의 깊이와 제2 표면 부분의 깊이 사이의 두께의 10.0% 이하, 또는 20.0% 이하, 또는 30.0% 이하, 또는 40.0% 이하, 또는 50.0% 이하, 또는 60.0% 이하, 또는 70.0% 이하, 또는 80.0% 이하, 또는 90.0% 이하, 또는 95.0% 이하, 또는 97.0% 이하, 또는 99.0% 이하를 포함한다. 일부 실시예에서, 제1 표면 부분의 깊이와 제2 표면 부분의 깊이 사이의 두께의 중점은 중간 부분의 두께의 중점에 놓인다.

본 개시는 제1 표면 부분의 알루미늄 합금 재료가 중간 부분의 알루미늄 합금 재료보다 높은 재결정화도 또는 재결정화 지수를 갖는 알루미늄 합금 물품을 제공한다. 일부 실시예에서, 제2 표면 부분도 또한 중간 부분의 알루미늄 합금 재료보다 높은 재결정화도 또는 재결정화 지수를 가지며, 따라서 알루미늄 합금 플레이트, 쉐이트 또는 시트의 경우, 플레이트, 쉐이트 또는 시트의 2개의 표면에 더 가까운 영역이 플레이트, 쉐이트 또는 시트의 내부에 놓인 영역보다 높은 재결정화도 또는 재결정화 지수를 갖는다.

재결정화도 또는 재결정화 지수는 당업계에 알려진 임의의 적합한 방법에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 주사 전자 현미경 사진(scanning electron micrograph, SEM) 또는 광학 현미경 사진(OM)과 같은 현미경 사진에서, 더 높은 재결정화도 또는 재결정화 지수는 더 높은 균일도를 갖는 결정립 구조의 관점에서 관찰될 수 있다. 일부 다른 예에서, 전자 후방산란 회절(electron backscatter diffraction, EBSD)이 또한 재결정화도를 평가하기 위해 사용될 수 있다. 선택적으로, 재결정화도는 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 공식: 1 - LAGB/(MAGB+HAGB)를 지칭하는 "재결정화 지수"의 관점에서 제시된다. 일부 실시예에서, 재결정화 지수는 재료의 총량 또는 부피와 비교하여 재결정화되는 재료의 백분율, 양, 또는 부피를 지칭하거나 나타낼 수 있다. LAGB는 2° 내지 15°의 인접 결정립들 사이의 오배향(misorientation)을 갖는 주어진 부피에서의 결정립계(grain boundary)의 양(즉, 저각 결정립계(low-angle grain boundary)의 양)을 지칭한다. MAGB는 15°보다 크지만 30° 이하의 인접 결정립들 사이의 오배향을 갖는 주어진 부피에서의 결정립계의 양(즉, 중각 결정립계(medium-angle grain boundary)의 양)을 지칭한다. HAGB는 30° 초과의 인접 결정립들 사이의 오배향을 갖는 주어진 부피에서의 결정립계의 양(즉, 고각 결정립계(high-angle grain boundary)의 양)을 지칭한다. LAGB, MAGB, 및 HAGB의 양 또는 값은 EBSD에 의해 기록되는 바와 같이, 인접 결정립들 사이의 오배향의 각도를 측정함으로써 결정될 수 있다. 재료의 회복(recovery) 또는 재결정화는 심하게 변형된 재료가 고온에서 어닐링될 때 재료 내의 저장된 에너지를 감소시킬 수 있다. 회복은 회복 및 재결정화 둘 모두가 어닐링 동안 저장된 에너지에 의해 추진되기 때문에 재결정화와 경합한다. 회복은 고각 결정립계의 이동 없이 행해지는, 변형된 재료에서 행해지는 어닐링 공정으로 정의될 수 있다. 변형된 구조는 흔히 벽이 전위 각도(dislocation angle)를 갖는 셀형 구조(cellular structure)이다. 회복이 진행됨에 따라, 이들 셀 벽은 진정한 아결정립 구조(subgrain structure)로의 전이를 겪는다. 이는 외부 전위의 점진적인 제거와 나머지 전위의 저각 결정립계로의 재배열을 통해 일어난다. 그러나, 재결정화는 저장된 변형 에너지에 의해 추진되는 고각 결정립계의 형성 및 이동에 의한 변형된 재료 내에서의 새로운 결정립 구조의 형성이다. 따라서, LAGB는 재결정화 공정 동안 제거된다.

선택적으로, 제1 표면 부분의 알루미늄 합금 재료는 중간 부분의 알루미늄 합금 재료의 재결정화 지수보다 높은 재결정화 지수를 갖는다. 선택적으로, 제1 표면 부분은 중간 부분의 알루미늄 합금 재료의 재결정화 지수보다 적어도 0.01(예컨대, 0.01 내지 1.0) 더 높은, 또는 적어도 0.03 더 높은, 또는 적어도 0.05 더 높은, 또는 적어도 0.07 더 높은, 또는 적어도 0.10 더 높은, 또는 적어도 0.15 더 높은, 또는 적어도 0.20 더 높은, 또는 적어도 0.25 더 높은, 또는 적어도 0.30 더 높은, 또는 적어도 0.35 더 높은, 또는 적어도 0.40 더 높은, 또는 적어도 0.45 더 높은, 또는 적어도 0.50 더 높은 재결정화 지수를 갖는다.

선택적으로, 제2 표면 부분의 알루미늄 합금 재료는 중간 부분의 알루미늄 합금 재료의 재결정화 지수보다 높은 재결정화 지수를 갖는다. 선택적으로, 제2 표면 부분은 중간 부분의 알루미늄 합금 재료의 재결정화 지수보다 적어도 0.01(예컨대, 0.01 내지 1.0) 더 높은, 또는 적어도 0.03 더 높은, 또는 적어도 0.05 더 높은, 또는 적어도 0.07 더 높은, 또는 적어도 0.10 더 높은, 또는 적어도 0.15 더 높은, 또는 적어도 0.20 더 높은, 또는 적어도 0.25 더 높은, 또는 적어도 0.30 더 높은, 또는 적어도 0.35 더 높은, 또는 적어도 0.40 더 높은, 또는 적어도 0.45 더 높은, 또는 적어도 0.50 더 높은 재결정화 지수를 갖는다.

선택적으로, 제1 표면 부분의 알루미늄 합금 재료는 적어도 0.50, 또는 적어도 0.55, 또는 적어도 0.60, 또는 적어도 0.65, 또는 적어도 0.70, 또는 적어도 0.75, 또는 적어도 0.80, 또는 적어도 0.85, 또는 적어도 0.90의 재결정화 지수를 갖는다. 예를 들어, 제1 표면 부분은 0.5 내지 1.0의 재결정화 지수를 가질 수 있다.

선택적으로, 제2 표면 부분의 알루미늄 합금 재료는 적어도 0.50, 또는 적어도 0.55, 또는 적어도 0.60, 또는 적어도 0.65, 또는 적어도 0.70, 또는 적어도 0.75, 또는 적어도 0.80, 또는 적어도 0.85, 또는 적어도 0.90의 재결정화 지수를 갖는다. 예를 들어, 제2 표면 부분은 0.5 내지 1.0의 재결정화 지수를 가질 수 있다.

선택적으로, 중간 부분의 알루미늄 합금 재료는 0.25 이하, 또는 0.30 이하, 또는 0.35 이하, 또는 0.40 이하, 또는 0.45 이하, 또는 0.50 이하, 또는 0.55 이하, 또는 0.60 이하, 또는 0.65 이하의 재결정화 지수를 갖는다. 예를 들어, 중간 부분은 0 내지 0.65 또는 0.01 내지 0.65의 재결정화 지수를 가질 수 있다.

선택적으로, 알루미늄 합금 물품은 규격 VDA 238-100에 따라 굽힘성 시험을 받을 때, 100° 내지 142°와 같은, 138° 이하, 또는 137° 이하, 136° 이하, 135° 이하, 134° 이하, 133° 이하, 132° 이하, 또는 131° 이하의 β 각도를 갖는다.

선택적으로, 알루미늄 합금 물품은 ASTM 시험 제G34-01호에 따라 박리 부식 시험을 받을 때, EA의 박리 부식 등급을 갖는다.

알루미늄 합금 물품을 제조하는 방법

소정 양태에서, 개시된 알루미늄 합금 물품은 개시된 방법의 제품이다. 본 명세서에 기재된 본 발명의 범위를 제한하려는 의도 없이, 본 명세서에 기재된 알루미늄 합금 물품의 특성은 이를 제조하는 동안의 소정의 미세구조 형성에 의해 부분적으로 결정된다.

적어도 하나의 양태에서, 본 개시는 알루미늄 합금 물품을 제조하는 방법으로서, 알루미늄 합금을 용융 상태로 용융 알루미늄 합금으로서 제공하는 단계; 용융 알루미늄 합금을 주조하여 알루미늄 합금 주조 제품을 형성하는 단계; 알루미늄 합금 주조 제품을 균질화하여 균질화된 알루미늄 합금 주조 제품을 형성하는 단계; 균질화된 알루미늄 합금 주조 제품을 압연하여 제1 두께를 갖는 제1 압연된 알루미늄 합금 제품을 형성하는 단계, 여기서 압연은 하나 이상의 열간 압연 패스 및 하나 이상의 냉간 압연 패스를 포함하고, 하나 이상의 열간 압연 패스는 하나 이상의 냉간 압연 패스에 선행함; 제1 압연된 알루미늄 합금 제품을 알루미늄 합금의 최소 재결정화 온도보다 50℃ 이하로 더 높은 온도에서 어닐링하여 제1 어닐링된 알루미늄 제품을 형성하는 단계; 및 제1 어닐링된 알루미늄 합금 제품을 압연하여 제2 두께를 갖는 제2 압연된 알루미늄 제품을 형성하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

도 1은 알루미늄 합금 물품을 제조하는 방법의 개요를 제공한다. 도 1의 방법은 알루미늄 합금(106)이 주조되어 잉곳 또는 다른 주조 제품과 같은 알루미늄 합금 주조 제품(107)을 형성하는 단계(105)에서 시작된다. 단계(110)에서, 알루미늄 합금 주조 제품(107)은 균질화되어 균질화된 알루미늄 합금 주조 제품(111)을 형성한다. 단계(115)에서, 균질화된 알루미늄 합금 주조 제품(111)은 하나 이상의 열간 압연 패스 및 하나 이상의 냉간 압연 패스를 거쳐 제1 압연된 알루미늄 합금 제품(112)을 형성한다. 단계(120)에서, 제1 압연된 알루미늄 합금 제품(112)은 어닐링되어 제1 어닐링된 알루미늄 합금 제품(121)을 형성한다. 단계(125)에서, 제1 어닐링된 알루미늄 합금 제품(121)은 제2 압연 공정을 거쳐, 알루미늄 합금 물품에 해당할 수 있는 제2 압연된 알루미늄 제품(126)을 형성한다. 선택적으로, 제2 압연된 알루미늄 제품(126)은 하나 이상의 추가의 성형 또는 스탬핑 공정을 거쳐 알루미늄 합금 물품을 형성한다.

주조(Casting)

본 명세서에 개시된 방법은 용융 알루미늄 합금을 주조하여 알루미늄 합금 주조 제품을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 용융 합금은 주조 전에 처리될 수 있다. 처리는 탈기(degassing), 인라인 플럭싱(inline fluxing), 및 여과 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 알루미늄 합금 주조 제품은 당업자에게 알려진 바와 같이 알루미늄 산업에서 일반적으로 사용되는 표준에 따라 수행되는 임의의 주조 공정을 사용하여 형성될 수 있다.

몇몇 비-제한적인 예로서, 주조 공정은 직접 냉경(Direct Chill)(DC) 주조 공정 또는 연속 주조(CC) 공정을 포함할 수 있다. 연속 주조 시스템은 한 쌍의 이동 대향 주조 표면(예를 들어, 이동 대향 벨트, 롤 또는 블록), 이동 대향 주조 표면 쌍 사이의 주조 캐비티, 및 용융 금속 인젝터를 포함할 수 있다. 용융 금속 인젝터는 용융 금속이 용융 금속 인젝터를 빠져나가 주조 캐비티 내로 주입될 수 있는 단부 개구를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, CC 공정은 트윈-벨트 주조기, 트윈-롤 주조기, 또는 블록 주조기의 사용을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 주조 공정은 빌릿, 슬래브, 쉐이트, 스트립 등의 형태로 주조 제품을 형성하기 위해 CC 공정에 의해 수행된다.

주조 제품 내의 클래드 층이 주조 제품 내의 코어 층에 부착되어 당업자에게 알려진 임의의 수단에 의해 클래딩된 제품을 형성할 수 있다. 예를 들어, 클래드 층은 예를 들어 둘 모두 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 제7,748,434호 및 제8,927,113호에 기술된 바와 같이 직접 냉경 동시-주조(즉, 용융 주조(fusion casting))에 의해; 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 제7,472,740호에 기술된 바와 같이 복합 주조 잉곳을 열간 및 냉간 압연함으로써; 또는 코어와 클래딩 사이의 요구되는 야금 접합을 달성하기 위해 롤 본딩(roll bonding)함으로써 코어 층에 부착될 수 있다. 본원에서 설명된 클래드 알루미늄 합금 제품의 초기 치수 및 최종 치수는 전체적인 최종 제품의 희망 특성에 의해서 결정될 수 있다.

당업자에게 알려진 바와 같이, 롤 본딩 공정이 상이한 방식들로 실행될 수 있다. 예를 들어, 롤-본딩 공정은 열간 압연 및 냉간 압연 모두를 포함할 수 있다. 또한, 롤 본딩 공정은 1단 공정 또는, 연속적인 압연 단계 중에 재료 치수가 감소되는 다단 공정일 수 있다. 분리된 압연 단계들이 선택적으로, 예를 들어 어닐링 단계, 세정 단계, 가열 단계, 냉각 단계 등을 포함하는 다른 가공 단계에 의해서 분리될 수 있다.

잉곳, 빌릿, 슬래브, 쉐이트, 스트립 등과 같은 주조 제품이 당업자에게 알려진 임의의 수단에 의해 가공될 수 있다. 선택적으로, 시트를 제조하는 데에는 여러 가공 단계들이 이용될 수 있다. 이러한 가공 단계는 당업자에게 알려진 바와 같은 균질화, 열간 압연, 냉간 압연, 고용화 열처리, 및 선택적인 예비-시효 단계를 비제한적으로 포함한다. 가공 단계는 당업자에게 알려진 변경 및 기술을 사용하여 잉곳, 빌릿, 슬래브, 스트립, 플레이트, 쉐이트 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 주조 제품에 적합하게 적용될 수 있다. 후술되는 바와 같이, 특정 가공 단계가 특정 재결정화 지수 분포를 갖는 알루미늄 합금 물품을 제조하기 위해 사용될 수 있다.

일부 경우에, 주조 공정은 후속 가공 단계 동안 일어날 수 있는 재결정화 및 개질(reforming)에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 잉곳과 같은 주조 제품 내에서의 분산질-형성 원소의 분포는 주조 제품이 재결정화를 겪는 능력에 영향을 미칠 수 있다. 주조 공정 동안 분산질-형성 원소를 선택적으로 편석(segregating)시킴으로써, 주조 제품과 가공 제품 및 물품의 상이한 영역이 어느 정도 재결정화를 겪기 쉬울 수 있다. 분산질 형성 원소는, 예를 들면, 과포화 용액으로부터 예를 들어 직경이 10 nm 내지 30 nm일 수 있는 나노-스케일 석출물의 형태로 석출될 수 있는 Mn, Cr, Ti, Zr, 및 Sc를 포함한다. 이들 석출물은 더 큰 입자가 행하는 방식으로 재결정화 핵생성을 촉진하지 않는 크기를 가질 수 있다. 대신에, 이들 입자는 전위 및 결정립계의 움직임을 억제하여 재결정화가 억제되게 할 수 있다. 이들 분산질의 부피 또는 질량 분율은 주조 제품에서 특정 재결정화 거동을 결정하거나 이에 영향을 미칠 수 있다.

대규모 주조에서, 합금 원소의 공핍(depletion) 또는 축적이 발생할 수 있다. 이는 본질적으로 상이한 조성을 갖는 고체상과 액체상의 상대 운동에 의해 유발될 수 있는 조대편석(macrosegregation)으로 알려져 있다. 잉곳의 중심은 예를 들어 주조 동안 조대편석에 특히 취약할 수 있다. 예를 들어, 잉곳의 이러한 영역은 상대 공핍이 주조 속도에 비례하는, 공융 형성 원소의 공핍을 보일 수 있다. 이러한 특성은 유(Yu) 및 그레인저(Granger)에 의해 문헌 [Macrosegregation in Aluminum Alloy Ingot Cast by the Semicontinuous Direct Chill (DC) Method, International Conference on Aluminum alloys - Their physical and mechanical properties, Charlottesville, Virginia. Warley (UK): EMAS; 1986, p. 17-29]에서 추가로 설명된다.

유사하게, 분산질 형성 원소는 또한 중심선에서 선택적으로 부화될 수 있고, 이러한 부화는 또한 주조 속도를 증가시킴으로써 향상될 수 있다. 따라서, 주조 속도를 변화시킴으로써, 분산질-형성 원소의 분포가 잉곳의 중심에서 최적화될 수 있으며, 이는 재결정화가 일어날 수 있는 속도에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 분산질-형성 원소를 함유하는 잉곳에서 주조 속도를 증가시킴으로써, 잉곳의 중심에서의 그들의 농도가 더 느린 주조 속도에 비해 증가될 수 있다. 이어서, 대응하는 고화된 잉곳 내의 향상된 분산질 함량은 후속 가공 단계(예컨대, 압연, 어닐링 등) 동안 가공된 물체의 중심에서의 재결정화의 속도에 영향을 미치기 위해 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 주조는 예를 들어 후속 압연 및 어닐링 단계 동안 표면 부분에 대해 중간 부분에서의 재결정화의 양 및 속도에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 방법은 선택적으로 예를 들어 분당 약 1.5 인치(분당 인치: IPM)를 초과하는, 예컨대 1.5 내지 10 IPM, 2.5 내지 10 IPM, 3.5 내지 10 IPM, 또는 4.5 내지 10 IPM의 고속(high-rate) 주조 단계를 이용할 수 있다.

응력 완화(Stress Relieving)

본 명세서에 개시된 방법은 또한 선택적으로 응력 완화 단계를 포함할 수 있으며, 이러한 응력 완화 단계는 본 명세서에 기술된 합금 조성물로부터 제조된 알루미늄 합금 주조 제품을 가열하여 적어도 300℃ 내지 최대 420℃의 피크 금속 온도(peak metal temperature, PMT)를 달성하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 응력 완화는 300℃, 또는 310℃, 또는 320℃, 또는 330℃, 또는 340℃, 또는 350℃, 또는 360℃, 또는 370℃, 또는 380℃, 또는 390℃, 또는 400℃, 또는 410℃, 또는 420℃의 온도에서 수행된다. 일반적으로, 가열은 적어도 8시간 및 최대 예를 들어 24시간의 기간 동안 수행된다. 일부 실시예에서, 가열은 8시간, 또는 9시간, 또는 10시간, 또는 11시간, 또는 12시간, 또는 13시간, 또는 14시간, 또는 15시간, 또는 16시간, 또는 17시간, 또는 18시간, 또는 19시간, 또는 20시간, 또는 21시간, 또는 22시간, 또는 23시간, 또는 24 시간 동안 수행된다. 응력 완화 동안, 알루미늄 합금 주조 또는 압연 제품의 미세구조는 예를 들어 재결정화 공정 또는 회복 공정에 의해 변형될 수 있다.

균질화

균질화 단계는 본 명세서에 기술된 합금 조성물로부터 제조된 알루미늄 합금 주조 제품을 가열하여 적어도 450℃(예컨대, 적어도 450℃, 적어도 460℃, 적어도 470℃, 적어도 480℃, 적어도 490℃, 적어도 500℃, 적어도 510℃, 적어도 520℃, 적어도 530℃, 적어도 540℃, 적어도 550℃, 적어도 560℃, 적어도 570℃, 또는 적어도 580℃)의 피크 금속 온도(PMT)를 달성하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금 제품은 520℃ 내지 580℃, 530℃ 내지 575℃, 535℃ 내지 570℃, 540℃ 내지 565℃, 545℃ 내지 560℃, 530℃ 내지 560℃, 또는 550℃ 내지 580℃의 온도로 가열될 수 있다. 선택적으로, PMT로의 가열 속도는100℃/시간 이하, 75℃/시간 이하, 50℃/시간 이하, 40℃/시간 이하, 30℃/시간 이하, 25℃/시간 이하, 20℃/시간 이하, 또는 15℃/시간 이하이다. 선택적으로, PMT로의 가열 속도는 10℃/분 내지 100℃/분(예컨대, 10℃/분 내지 90℃/분, 10℃/분 내지 70℃/분, 10℃/분 내지 60℃/분, 20℃/분 내지 90℃/분, 30℃/분 내지 80℃/분, 40℃/분 내지 70℃/분, 또는 50℃/분 내지 60℃/분)이다.

일부 경우에, 알루미늄 합금 주조 제품은 이어서 일정 기간 동안 침지되도록 허용된다(즉, PMT와 같은 특정 온도에서 유지됨). 일부 실시예에서, 알루미늄 합금 주조 제품은 최대 15시간(예컨대, 30분과 6시간을 포함하여 30분 내지 6시간) 동안 침지되도록 허용된다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 알루미늄 합금 제품은 적어도 450℃의 온도에서 30분 동안, 1시간 동안, 2시간 동안, 3시간 동안, 4시간 동안, 5시간 동안, 6시간 동안, 7시간 동안, 8시간 동안, 9시간 동안, 10시간 동안, 11시간 동안, 12시간 동안, 13시간 동안, 14시간 동안, 15시간 동안, 또는 그 사이의 임의의 기간 동안 침지된다.

일부 실시예에서, 본 명세서에 기술된 균질화는 2-단계 균질화 공정으로 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 균질화 공정은 제1 단계로 지칭될 수 있는 전술된 가열 및 침지 단계를 포함할 수 있고, 제2 단계를 추가로 포함할 수 있다. 균질화 공정의 제2 단계에서, 알루미늄 합금 주조 제품의 온도는 균질화 공정의 제1 단계에 사용되는 온도보다 높은 온도로 증가된다. 알루미늄 합금 주조 제품 온도는 예를 들어 균질화 공정의 제1 단계 동안의 알루미늄 합금 주조 제품 온도보다 적어도 5℃ 더 높은 온도로 증가될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금 주조 제품 온도는 적어도 455℃(예컨대, 적어도 460℃, 적어도 465℃, 또는 적어도 470℃)의 온도로 증가될 수 있다. 제2 단계 균질화 온도로의 가열 속도는 5℃/시간 이하, 3℃/시간 이하, 또는 2.5℃/시간 이하일 수 있다. 알루미늄 합금 주조 제품은 이어서 제2 단계 중에 일정 기간 동안 침지되도록 허용된다. 일부 실시예에서, 알루미늄 합금 주조 제품은 최대 10시간(예컨대, 30분과 10시간을 포함하여 30분 내지 10시간) 동안 침지되도록 허용된다. 예를 들어, 알루미늄 합금 주조 제품은 적어도 455℃의 온도에서 30분 동안, 1시간 동안, 2시간 동안, 3시간 동안, 4시간 동안, 5시간 동안, 6시간 동안, 7시간 동안, 8시간 동안, 9시간 동안, 또는 10시간 동안 침지될 수 있다. 일부 실시예에서, 균질화 후에, 알루미늄 합금 주조 제품은 공기 중에서 실온으로 냉각되도록 허용된다.

열간 압연

균질화 단계 후에, 하나 이상의 열간 압연 패스가 수행될 수 있다. 소정 경우에, 알루미늄 합금 제품은 범위가 250℃ 내지 550℃(예컨대, 300℃ 내지 500℃, 또는 350℃ 내지 450℃)인 온도에서 배치되어 열간 압연된다.

소정 실시예에서, 알루미늄 합금 제품은 쉐이트로 지칭되는 4 mm 내지 15 mm 두께 게이지(예컨대, 5 mm 내지 12 mm 두께 게이지)로 열간 압연된다. 예를 들어, 알루미늄 합금 제품은 15 mm 두께 게이지, 14 mm 두께 게이지, 13 mm 두께 게이지, 12 mm 두께 게이지, 11 mm 두께 게이지, 10 mm 두께 게이지, 9 mm 두께 게이지, 8 mm 두께 게이지, 7 mm 두께 게이지, 6 mm 두께 게이지, 또는 5 mm 두께 게이지, 또는 그 사이의 임의의 두께 게이지로 열간 압연될 수 있다.

소정의 다른 실시예에서, 알루미늄 합금 제품은 15 mm 두께를 초과하는 게이지(즉, 플레이트)로 열간 압연될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금 제품은 25 mm 두께 게이지, 24 mm 두께 게이지, 23 mm 두께 게이지, 22 mm 두께 게이지, 21 mm 두께 게이지, 20 mm 두께 게이지, 19 mm 두께 게이지, 18 mm 두께 게이지, 17 mm 두께 게이지, 또는 16 mm 두께 게이지, 또는 그 사이의 또는 25 mm 두께를 초과하는 임의의 적합한 게이지로 열간 압연될 수 있다.

다른 경우에, 알루미늄 합금 제품은 4 mm 이하의 게이지(즉, 시트)로 열간 압연될 수 있다. 일부 실시예에서, 알루미늄 합금 제품은 시트로 지칭되는 1 mm 내지 4 mm 두께 게이지로 열간 압연된다. 예를 들어, 알루미늄 합금 제품은 4 mm 두께 게이지, 3 mm 두께 게이지, 2 mm 두께 게이지, 또는 1 mm 두께 게이지, 또는 그 사이의 임의의 두께 게이지로 열간 압연될 수 있다.

냉간 압연 및 어닐링과 추가의 압연

열간 압연 후에, 하나 이상의 냉간 압연 패스가 수행될 수 있다. 소정 실시예에서, 열간 압연 단계로부터의 압연 제품(예컨대, 플레이트, 쉐이트, 또는 시트)은 박형 게이지(thin gauge) 쉐이트 또는 시트로 냉간 압연될 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 박형-게이지 쉐이트 또는 시트는 범위가 1.0 mm 내지 12.0 mm, 또는 2.0 mm 내지 8.0 mm, 또는 3.0 mm 내지 6.0 mm, 또는 4.0 mm 내지 5.0 mm인 두께(즉, 제1 두께)를 갖도록 냉간 압연된다. 일부 실시예에서, 이러한 박형-게이지 쉐이트 또는 시트는 두께 12.0 mm, 11.9 mm, 11.8 mm, 11.7 mm, 11.6 mm, 11.5 mm, 11.4 mm, 11.3 mm, 11.2 mm, 11.1 mm, 11.0 mm, 10.9 mm, 10.8 mm, 10.7 mm, 10.6 mm, 10.5 mm, 10.4 mm, 10.3 mm, 10.2 mm, 10.1 mm, 10.0 mm, 9.9 mm, 9.8 mm, 9.7 mm, 9.6 mm, 9.5 mm, 9.4 mm, 9.3 mm, 9.2 mm, 9.1 mm, 9.0 mm, 8.9 mm, 8.8 mm, 8.7 mm, 8.6 mm, 8.5 mm, 8.4 mm, 8.3 mm, 8.2 mm, 8.1 mm, 8.0 mm, 7.9 mm, 7.8 mm, 7.7 mm, 7.6 mm, 7.5 mm, 7.4 mm, 7.3 mm, 7.2 mm, 7.1 mm, 7.0 mm, 6.9 mm, 6.8 mm, 6.7 mm, 6.6 mm, 6.5 mm, 6.4 mm, 6.3 mm, 6.2 mm, 6.1 mm, 6.0 mm, 5.9 mm, 5.8 mm, 5.7 mm, 5.6 mm, 5.5 mm, 5.4 mm, 5.3 mm, 5.2 mm, 5.1 mm, 5.0 mm, 4.9 mm, 4.8 mm, 4.7 mm, 4.6 mm, 4.5 mm, 4.4 mm, 4.3 mm, 4.2 mm, 4.1 mm, 4.0 mm, 3.9 mm, 3.8 mm, 3.7 mm, 3.6 mm, 3.5 mm, 3.4 mm, 3.3 mm, 3.2 mm, 3.1 mm, 3.0 mm, 2.9 mm, 2.8 mm, 2.7 mm, 2.6 mm, 2.5 mm, 2.4 mm, 2.3 mm, 2.2 mm, 2.1 mm, 2.0 mm, 1.9 mm, 1.8 mm, 1.7 mm, 1.6 mm, 1.5 mm, 1.4 mm, 1.3 mm, 1.2 mm, 1.1 mm, 또는 1.0 mm, 또는 그 사이의 임의의 두께를 갖도록 냉간 압연된다.

일부 실시예에서, 하나 이상의 냉간 압연 패스는 압연된 알루미늄 제품의 두께를 적어도 30%, 또는 적어도 35%, 또는 적어도 40%, 또는 적어도 45%, 또는 적어도 50%, 또는 적어도 55%, 또는 적어도 60%, 또는 적어도 65%, 또는 적어도 70%만큼 감소시킨다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 냉간 압연 패스는 주조 제품을 10 mm 이하, 또는 9 mm 이하, 또는 8 mm 이하, 또는 7 mm 이하, 또는 6 mm 이하, 또는 5 mm 이하의 두께(즉, 제1 두께)로 축소시킨다.

하나 이상의 냉간 압연 패스 후에, 어닐링이 수행될 수 있다. 이는 또한 중간 어닐링(intermediate annealing) 또는 인터-어닐링(inter-annealing)으로 지칭될 수 있는데, 왜냐하면 일부 실시예에서, 하나 이상의 추가의 압연 패스가 어닐링 후에 수행되는 바와 같이, 그것이 압연 공정의 중간에 수행되기 때문이다.

어닐링 단계는 압연된 알루미늄 제품을 실온으로부터 380℃ 내지 500℃(예컨대, 385℃ 내지 495℃, 390℃ 내지 490℃, 395℃ 내지 485℃, 400℃ 내지 480℃, 405℃ 내지 475℃, 410℃ 내지 470℃, 415℃ 내지 465℃, 420℃ 내지 460℃, 425℃ 내지 455℃, 430℃ 내지 460℃, 380℃ 내지 450℃, 405℃ 내지 475℃, 또는 430℃ 내지 500℃)의 온도로 가열하는 단계를 포함할 수 있다.

이러한 중간 어닐링 단계는 예를 들어 결과적으로 생성된 물품 내에 소정의 유익한 텍스처 특징부를 생성할 수 있다. 특히, 중간 어닐링은 물품의 표면 상에 재결정화된 미세구조를 그리고 물품의 중간에 회복되고/회복되거나 비재결정화된 구조를 형성하는 데 도움을 준다. 일부 예에서, 물품의 표면 상의 텍스처는 Bs, S, 및 Cu와 같은 변형 유형 성분보다는, 큐브(cube), 큐브_ND, 및 큐브_RD를 비롯한 재결정화 성분에 의해 지배될 것이다. 따라서, 강도를 감소시킴이 없이 물품의 굽힘 성능이 개선된다.

플레이트, 쉐이트, 또는 시트는 중간 어닐링 온도에서 일정 기간 동안 침지될 수 있다. 하나의 비-제한적인 예에서, 플레이트, 쉐이트, 또는 시트는 최대 대략 2시간(예컨대, 15분과 120분을 포함하여 약 15분 내지 약 120분) 동안 침지되도록 허용된다. 예를 들어, 플레이트, 쉐이트, 또는 시트는 약 400℃ 내지 약 500℃의 온도에서 15분, 20분, 25분, 30분, 35분, 40분, 45분, 50분, 55분, 60분, 65분, 70분, 75분, 80분, 85분, 90분, 95분, 100분, 105분, 110분, 115분, 또는 120분, 또는 그 사이의 임의의 시간 동안 침지될 수 있다.

일부 실시예에서, 압연된 알루미늄 합금 제품의 중간 어닐링은 알루미늄 합금의 최소 재결정화 온도보다 45℃ 이하, 또는 40℃ 이하, 또는 35℃ 이하, 또는 30℃ 이하, 또는 25℃ 이하, 또는 20℃ 이하, 또는 15℃ 이하, 또는 10℃ 이하로 더 높은 온도에서 수행된다. 일부 실시예에서, 압연된 알루미늄 합금 제품의 중간 어닐링은 알루미늄 합금의 최소 재결정화 온도보다 높은 온도에서 3.0시간 이하, 또는 2.5시간 이하, 또는 2.0시간 이하, 또는 1.5시간 이하, 또는 1.0시간 이하 동안 수행된다.

선택적으로, 중간 어닐링은 다수의 어닐링 하위-단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 어닐링은 최소 재결정화 온도보다 높은 제1 온도에서 제1 기간 동안 그리고 최소 재결정화 온도보다 높은 제2 온도에서 제2 기간 동안 수행된다. 예를 들어, 최소 재결정화 온도보다 높은 제1 온도는 최소 재결정화 온도보다 높은 제2 온도보다 높을 수 있다. 어닐링은, 예를 들면, 표면 부분을 중간 부분보다 이른 시간에 더 높은 온도 어닐링 조건으로 처리할 수 있다. 제2 단계에서의 온도가 제1 단계에서의 온도보다 낮은 2(또는 그 초과) 단계 중간 어닐링 공정을 사용함으로써, 압연된 알루미늄 합금 제품의 표면 부분은 중간 부분보다 긴 기간 동안 재결정화 조건으로 처리될 수 있다. 이는 또한 단일 어닐링 온도가 사용되는 단일 단계 중간 어닐링 공정에서 발생할 수 있지만, 효과는 다중 단계 어닐링 공정에서 더욱 두드러질 수 있다.

선택적으로, 중간 어닐링 후에, 냉간 압연과 같은 추가의 압연이 수행된다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 추가의 냉간 압연 패스가 수행된다. 이러한 추가의 압연은 알루미늄 합금 제품을 최종 두께(즉, 제2 두께)에 이르게 한다. 일부 실시예에서, 최종 두께는 범위가 0.1 mm 내지 4.0 mm이다. 일부 실시예에서, 최종 두께는 4.0 mm, 3.9 mm, 3.8 mm, 3.7 mm, 3.6 mm, 3.5 mm, 3.4 mm, 3.3 mm, 3.2 mm, 3.1 mm, 3.0 mm, 2.9 mm, 2.8 mm, 2.7 mm, 2.6 mm, 2.5 mm, 2.4 mm, 2.3 mm, 2.2 mm, 2.1 mm, 2.0 mm, 1.9 mm, 1.8 mm, 1.7 mm, 1.6 mm, 1.5 mm, 1.4 mm, 1.3 mm, 1.2 mm, 1.1 mm, 1.0 mm, 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 mm이다. 일부 추가의 이러한 실시예에서, 최종 두께는 4.0 mm 이하, 또는 3.5 mm 이하, 또는 3.0 mm 이하, 또는 2.5 mm 이하, 또는 2.0 mm 이하, 또는 1.5 mm 이하, 또는 1.0 mm 이하, 또는 0.5 mm 이하, 또는 0.3 mm 이하, 또는 0.1 mm 이하이다.

마무리 단계

선택적으로, 중간 어닐링 및/또는 추가의 압연 후에, 용체화, 담금질, 시효, 및 코일링 중 하나 이상을 포함하지만 이에 제한되지 않는 추가의 마무리 단계가 수행될 수 있다.

일부 실시예에서, 고용화 열 처리 단계가 수행될 수 있다. 고용화 열 처리 단계는 알루미늄 합금 제품을 실온으로부터 430℃ 내지 500℃의 온도로 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 고용화 열 처리 단계는 알루미늄 합금 제품을 실온으로부터 440℃ 내지 500℃, 460℃ 내지 500℃, 또는 480℃ 내지 490℃의 온도로 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 고용화 열 처리 단계에 대한 가열 속도는 250℃/시간 내지 350℃/시간(예컨대, 250℃/시간, 255℃/시간, 260℃/시간, 265℃/시간, 270℃/시간, 275℃/시간, 280℃/시간, 285℃/시간, 290℃/시간, 295℃/시간, 300℃/시간, 305℃/시간, 310℃/시간, 315℃/시간, 320℃/시간, 325℃/시간, 330℃/시간, 335℃/시간, 340℃/시간, 345℃/시간, 또는 350℃/시간)일 수 있다.

일부 실시예에서, 알루미늄 합금 제품은 이어서 선택된 게이지에 기초하는 담금질 단계에서 약 50℃/s 내지 400℃/s 사이에서 변할 수 있는 담금질 속도로 약 25℃의 온도로 냉각될 수 있다. 예를 들어, 담금질 속도는 약 50℃/s 내지 약 375℃/s, 약 60℃/s 내지 약 375℃/s, 약 70℃/s 내지 약 350℃/s, 약 80℃/s 내지 약 325℃/s, 약 90℃/s 내지 약 300℃/s, 약 100℃/s 내지 약 275℃/s, 약 125℃/s 내지 약 250℃/s, 약 150℃/s 내지 약 225℃/s, 또는 약 175℃/s 내지 약 200℃/s일 수 있다.

담금질 단계에서, 알루미늄 합금 제품은 액체(예를 들어, 물) 및/또는 가스 또는 다른 선택된 담금질 매체로 신속하게 담금질된다. 특정 양태에서, 알루미늄 합금 제품은 신속하게 물로 담금질될 수 있다. 소정 실시예에서, 알루미늄 합금 제품은 공기로 담금질된다.

일부 실시예에서, 알루미늄 합금 제품은 T6 또는 T7 템퍼를 생성하기 위해 일정 기간 동안 인위적으로 시효될 수 있다. 특정 실시예에서, 알루미늄 합금 제품은 약 100℃ 내지 225℃(예컨대, 100℃, 105℃, 110℃, 115℃, 120℃, 125℃, 130℃, 135℃, 140℃, 145℃, 150℃, 155℃, 160℃, 165℃, 170℃, 175℃, 180℃, 185℃, 190℃, 195℃, 200℃, 205℃, 210℃, 215℃, 220℃, 또는 225℃)에서 인위적으로 시효(AA)될 수 있다. 선택적으로, 알루미늄 합금 제품은 냉간 가공되고 약 15분 내지 약 48시간(예컨대, 15분, 30분, 1시간, 2시간, 3시간, 4시간, 5시간, 6시간, 7시간, 8시간, 9시간, 10시간, 11시간, 12시간, 13시간, 14시간, 15시간, 16시간, 17시간, 18시간, 19시간, 20시간, 21시간, 22시간, 23시간, 24시간, 25시간, 26시간, 27시간, 28시간, 29시간, 30시간, 31시간, 32시간, 33시간, 34시간, 35시간, 36시간, 37시간, 38시간, 39시간, 40시간, 41시간, 42시간, 43시간, 44시간, 45시간, 46시간, 47시간, 또는 48시간, 또는 그 사이의 임의의 시간)의 기간 동안 인위적으로 시효될 수 있다.

일부 실시예에서, 생산 동안의 또는 후의 어닐링 단계가 또한 개선된 생산성 또는 성형성을 위해서 코일 형태로 알루미늄 합금 제품을 생산하기 위해 적용될 수 있다. 예를 들어, 코일 형태의 합금은 열간 또는 냉간 압연 단계 및 열간 또는 냉간 압연 단계 후에 어닐링 단계를 사용하여 O 템퍼에서 공급될 수 있다. 형성은 O 템퍼에서 일어날 수 있는데, 그 후에 고용화 열처리, 담금질 및 인공 시효/페인트 베이킹이 이어진다.

소정 양태에서, 코일 형태로 그리고 F 템퍼에 비해 높은 성형성을 갖는 알루미늄 합금 제품을 생산하기 위해, 어닐링 단계가 코일에 적용될 수 있다. 어닐링 및 어닐링 파라미터의 목적은 (1) 성형성을 얻기 위해 재료에 가공 경화를 시행하는 것; (2) 상당한 입자 성장을 유발하지 않으면서 재료를 재결정화 또는 회복하는 것; (3) 성형성 동안 이방성을 형성하고 감소하는 데 적합하도록 텍스쳐를 엔지니어링 또는 변환하는 것; 및 (4) 기존 석출 입자의 조대화를 방지하는 것을, 본 발명을 제한하려는 의도 없이, 포함할 수 있다.

하나 이상의 양태에서, 본 개시는 위에 기재된 공정, 또는 이의 임의의 실시예에 의해 형성되는 알루미늄 합금 물품을 제공한다.

제조 물품

본 개시는 본 명세서에 개시된 알루미늄 합금 제품으로 구성되는 제조 물품을 제공한다. 일부 실시예에서, 제조 물품은 압연된 알루미늄 합금 제품으로 구성된다. 이러한 제조 물품의 예는 자동차, 트럭, 트레일러, 열차, 철도 차량, 비행기, 전술한 것 중 임의의 것에 대한 차체 패널 또는 부품, 교량, 파이프 라인, 파이프, 배관, 보트, 선박, 저장 컨테이너, 저장 탱크, 가구, 창문, 문, 난간, 기능성 또는 장식용 건축 피스, 파이프 난간, 전기 부품, 도관, 음료 용기, 식품 용기, 또는 포일을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

일부 다른 실시예에서, 본 명세서에 개시된 알루미늄 합금 물품은 자동차, 항공기, 및 철도 응용을 비롯한 차량 및/또는 운송 응용, 또는 임의의 다른 원하는 응용에 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 본원에 개시된 알루미늄 합금 제품은 범퍼, 사이드 빔, 루프 빔, 크로스 빔, 필러 보강재(예를 들어, A-필러, B-필러, 및 C-필러), 내부 패널, 외부 패널, 측면 패널, 내부 후드, 외부 후드, 또는 트렁크 리드 패널과 같은 모터 차체 부품을 제조하는 데 사용될 수 있다. 본원에 기재된 알루미늄 합금 및 방법은 항공기 또는 철도 차량 응용 분야에서도 예를 들어 외부 및 내부 패널을 제조하기 위해 사용될 수 있다.

일부 다른 실시예에서, 본 명세서에 개시된 알루미늄 합금 물품은 전자 기기 응용에 사용될 수 있다. 예를 들어, 본원에 개시된 알루미늄 합금 제품은 휴대폰 및 태블릿 컴퓨터를 포함하는 전자 장치용 하우징을 제조하는 데 사용될 수도 있다. 일부 실시예에서, 합금은 휴대폰(예를 들어, 스마트폰) 및 태블릿 하부 섀시의 외부 케이싱용 하우징을 제조하는 데 사용될 수 있다.

일부 다른 실시예에서, 본 명세서에 개시된 알루미늄 합금 물품은 산업 응용에 사용될 수 있다. 예를 들어, 본원에 개시된 알루미늄 합금 제품은 일반 유통 시장용 제품을 제조하는 데 사용될 수 있다.

일부 다른 실시예에서, 본 명세서에 개시된 알루미늄 합금 물품은 항공우주 동체 부품으로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 알루미늄 합금 물품은 날개, 기체(fuselage), 보조익(aileron), 방향타(rudder), 승강타(elevator), 카울링(cowling) 또는 지지대와 같은 구조용 항공우주 동체 부품을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 일부 다른 실시예에서, 본 명세서에 개시된 알루미늄 합금 물품은 시트 트랙, 시트 프레임, 패널, 또는 힌지와 같은 비-구조용 항공우주 동체 부품을 제조하기 위해 사용될 수 있다.

하기 실시예는 본 개시 내용의 특정 구현예를 추가적으로 동시에 어떠한 제한도 없이 설명하기 위한 것이다. 반면에, 본 명세서의 설명을 읽은 후에, 본 발명의 사상으로부터 벗어남이 없이 당업자에게 시사할 수 있는 다양한 실시예, 변형 및 균등물이 있을 수 있음을 명확히 알 수 있을 것이다.

실시예 1 - 합금 조성물

원소 조성이 아래의 표 3에 기재된 6개의 알루미늄 합금(A1/합금 A1, A2/합금 A2, A3/합금 A3, A4/합금 A4, A5/합금 A5 및 A6/합금 A6)을 제조하였다. 원소 조성은 중량 퍼센트로 제공된다.

실시예 2 - 알루미늄 합금 시트의 제조

표 3으로부터의 합금 A1 내지 A6(실시예 1)에 대응하는 화학 조성을 갖는 시험 알루미늄 합금 시트를 직접 냉경(DC) 주조에 의해 주조하였다. 모두 응력을 제거하고 균질화한 다음에 10.5 mm의 게이지를 갖는 핫 밴드(hot band)로 열간 압연하였다. 이어서, 각각이 냉간 압연을 거치게 하였다. 각각에 대해, 핫 밴드가 10.5 mm로부터 각각 6 mm 및 4 mm로 2회의 냉간 압연 패스를 거치게 하였다.

합금 A1, A2 및 A3의 인터-어닐링을 410℃로의 50℃/시간의 램핑 속도(ramping rate)로 4.0 mm 게이지에서 수행하였고, 60분 동안 침지하였으며, 이어서 350℃로 노 냉각시켰고, 1200분 동안 침지하였다. 코일을 공기 중에서 실온으로 냉각되도록 허용하였다. 이어서, 이들 3개의 샘플, 즉 합금 A1, A2 및 A3에 최종 냉간 압연을 수행하였다. 코일을 1회의 패스로 2.0 mm의 최종 게이지로 냉간 압연하였다.

합금 A4, A5, 및 A6에 대해, 10.5 mm 게이지의 핫 밴드를 임의의 인터-어닐링 단계 없이, 6.0 mm로, 이어서 4.0 mm로, 이어서 2.8 mm로, 그리고 이어서 2.0 mm로 냉간 압연하였다.

합금 A1 내지 A6의 샘플의 시험 블랭크(test blank)의 고용화 열 처리를 수행하였으며, 여기에서 샘플을 노를 사용하여 480℃의 PMT로 가열하고 5분 동안 침지한 후에, 노에서 꺼내고 약 350℃/초의 담금질 속도로 55℃의 온수 내에서 담금질하였다. 합금 A1 내지 A6의 샘플의 인공 시효를 125℃에서 노를 사용하여 수행하고 24시간 동안 침지하여 샘플을 T6 템퍼에 이르게 하였다.

실시예 3 - EBSD에 의한 광학 현미경 및 주사 전자 현미경 사진

예를 들어 실시예 2에 따라, 실시예 1의 합금으로 제조된 알루미늄 합금 시트에 광학 현미경 검사(OM)를 수행하였다. 도 2는 인터-어닐링과 함께 랩 압연된 합금 A1의 샘플의 단면의 광학 현미경 사진(OM)을 보여주며, 이는 샘플의 두께를 통해 회복되고/회복되거나 비재결정화된 미세구조를 보여준다. 도 3a는 인터-어닐링과 함께 플랜트 압연된 합금 A1의 샘플의 단면의 광학 현미경 사진(OM)을 보여준다. 도 3a의 합금 A1의 샘플은 제1 표면 부분(205), 중간 부분(210), 및 제2 표면 부분(215)을 포함한다.

"플랜트 압연된" 샘플을 표준 플랜트 냉간 압연 공정에 따라 냉간-압연하였다. "랩 압연된" 샘플을 각각이 두께를 약 0.5 mm만큼 감소시키는 17회의 상이한 패스를 수행함으로써 실험실 환경에서 10.5 mm로부터 2.0 mm로 냉간-압연하였다.

도 3b는 제1 표면 부분(205) 또는 제2 표면 부분(215)의 적어도 일부분에 대응하는, 재결정화된 미세구조를 보여주는, 도 3a로부터의 표면 부분을 보여준다. 도 3b에서, 개별 결정립이 표면 부분에서 크게 확산되지 않은 샘플의 결정립 구조를 볼 수 있으며, 이는 결정 구조가 인터-어닐링 공정에 의해 회복되었고/회복되었거나 재결정화되지 않음을 나타낸다. 도 3c는 도 3b에 도시된 다양한 색을 흑색으로 강조하기 위해 도 3b를 9개의 개별 색으로 축소시킴으로써 생성된, 도 3b의 9개의 변형된 축소-크기 형태를 보여준다. 예를 들어, 패널 1에서는, 도 3b의 진한 자주색 특징부가 흑색으로 도시된다. 패널 2에서는, 도 3b의 연한 자주색 특징부가 흑색으로 도시된다. 패널 3에서는, 도 3b의 흑색 특징부가 흑색으로 도시된다. 패널 4에서는, 도 3b의 연한 청색 특징부가 흑색으로 도시된다. 패널 5에서는, 도 3b의 진한 청색 특징부가 흑색으로 도시된다. 패널 6에서는, 도 3b의 주황색 특징부가 흑색으로 도시된다. 패널 7에서는, 도 3b의 중간 청색 특징부가 흑색으로 도시된다. 패널 8에서는, 도 3b의 황색 특징부가 흑색으로 도시된다. 패널 9에서는, 도 3b의 분홍색 특징부가 흑색으로 도시된다.

도 3d는 중간 부분(210)의 적어도 일부분에 대응하는, 회복되고/회복되거나 비재결정화된 미세구조를 보여주는, 도 3a로부터의 중심 섹션을 보여준다. 도 3d에서, 초기 압연 공정 동안 크게 확산된 결정립의 잔류물을 볼 수 있다. 잔류물은 인터-어닐링 공정 동안 모두 재결정화되지는 않고, 많은 영역이 중심 부분에 확산되어 유지되며, 이는 중간 부분(210)의 회복되고/회복되거나 비재결정화된 특성을 반영한다. 도 3e는 도 3d에 도시된 다양한 색을 흑색으로 강조하기 위해 도 3d를 9개의 개별 색으로 축소시킴으로써 생성된, 도 3d의 9개의 변형된 축소-크기 형태를 보여준다. 예를 들어, 패널 1에서는, 도 3d의 진한 자주색 특징부가 흑색으로 도시된다. 패널 2에서는, 도 3d의 연한 자주색 특징부가 흑색으로 도시된다. 패널 3에서는, 도 3d의 흑색 특징부가 흑색으로 도시된다. 패널 4에서는, 도 3d의 연한 청색 특징부가 흑색으로 도시된다. 패널 5에서는, 도 3d의 진한 청색 특징부가 흑색으로 도시된다. 패널 6에서는, 도 3d의 주황색 특징부가 흑색으로 도시된다. 패널 7에서는, 도 3d의 중간 청색 특징부가 흑색으로 도시된다. 패널 8에서는, 도 3d의 황색 특징부가 흑색으로 도시된다. 패널 9에서는, 도 3d의 분홍색 특징부가 흑색으로 도시된다.

도 4a는 확산된 결정립을 도 4a에 수평 구조로 도시한, 냉간 압연 공정 동안 인터-어닐링 없이 플랜트 압연된 합금 A5의 샘플의 광학 현미경 사진을 보여준다. 도 4b는 회복되고/회복되거나 비재결정화된 미세구조를 보여주는, 중간 부분의 적어도 일부분에 대응하는 도 4a의 중심 부분으로부터의 섹션을 보여준다. 도 4c는 재결정화된 미세구조를 보여주는, 도 4a로부터의 표면 부분을 보여준다.

전자 후방산란 회절(EBSD) 배향변화(disorientation) 매핑(mapping)을 소정 샘플에 수행하였다. 최종 게이지로 압연되고 T6 템퍼로 마무리된 합금 A1의 샘플의 단면의 매핑이 도 5a, 도 5b, 및 도 5c에 도시된다. 저각 경계(2 내지 15)는 더 어두운 색의 수평선으로 표시되는 한편, 중각(medium angle) 내지 고각 경계(>15)는 더 밝은 색의 수평선으로 표시된다. 도 5a는 전체 두께를 통해 회복되고/회복되거나 비재결정화된 미세구조를 갖는 균일한 미세구조를 갖는, 냉간 압연 공정 동안 인터-어닐링없이 랩 압연된 합금 A1 샘플에 대한 매핑을 제공하는 한편, 도 5b는 표면 근처에서의 재결정화 미세구조 및 중심(즉, 중간 부분)에서의 회복되고/회복되거나 비재결정화된 미세구조를 보여주는, 냉간 압연 공정 동안 인터-어닐링과 함께 플랜트 압연된 합금 A1 샘플에 대한 매핑을 제공한다. 도 5c는 도 5a 및 도 5b에 도시된 미세구조 사이의 미세구조를 갖는, 냉간 압연 공정 동안 인터-어닐링없이 플랜트 압연된 합금 A5 샘플에 대한 매핑을 보여준다. 이들 이미지로부터의 정량적인 결과가 아래의 표 4에 제시된다.

실시예 4 - 재결정화 지수

재결정화 지수(recrystallization quotient, RQ)를 실시예 3에 기술된 EBSD 측정치를 사용하여 계산하였다. 배향 매핑을 단면 절단 영역을 가로질러 정사각형 그리드에 수행하였다. 매핑된 영역을 시트의 두께에 걸쳐 이어지는 3개의 동일한 크기의 영역으로 분할하였고, 각각의 영역에 대해 재결정화 지수를 계산하였다. 표 4는 실시예 3에 기술된 샘플 각각에 대한 재결정화 지수의 값을 보고한다. "표면 RQ"는 2개의 표면 영역(즉, 표면 부분)에 대한 RQ를 지칭하고, "중심 RQ"는 중심 영역(즉, 중간 부분)에 대한 RQ를 지칭하며, "전체 RQ"는 전체 샘플의 두께에 걸친 RQ를 지칭한다. "IA"가 냉간 압연 공정 동안 수행되는 인터-어닐링을 지칭하는 것에 유의하여야 한다.

실시예 5 - 굽힘

실시예 2에 따라 제조된 알루미늄 합금 시트의 샘플에 대해 굽힘성을 측정하였다. 샘플에 대한 굽힘성을 규격 VDA-238-100에 따라 측정하였다. 샘플을 T6 템퍼에서 종방향 및 횡방향으로 시험하였다. 도 6은 합금 A1, A2, A5(IA 없음) 및 AA7075 시트의 샘플의 3점 굽힘 결과를 보여준다. 보고된 각도는 β 각도였으며, 따라서 낮을수록 좋다. 합금 A1 및 A2에 대해, 왼쪽 막대는 종방향에 대한 것이고, 오른쪽 막대는 횡방향에 대한 것이다. 합금 A5 및 AA7076 샘플에 대해서는, 종방향만이 도시된다. 모두 T6 템퍼에서 시험하였다.

실시예 6 - 박리 부식

실시예 2에 따라 제조된 소정 알루미늄 합금 시트에 대해 박리 부식(exfoliation corrosion, EXCO)을 측정하였다. EXCO를 시험 재료를 25 ± 3℃에서 4 M 염화 나트륨, 0.5 M 질산 칼륨, 및 0.1 M 질산을 함유하는 용액 내에 연속 침지하는 것을 수반하는, ASTM-G34에 기재된 절차에 따라 측정하였다. 박리에 대한 취약성을 시각 검사에 의해 결정하였으며, 이때 표준 사진을 참조하여 성능 등급을 확립하였다(G34 시험 절차 참조). 종단면 금속조직 검사와 함께 시각 검사를 수행하였다. 도 7a 내지 도 7e는 아래의 표 5에서 확인되는 바와 같이, 시험된 알루미늄 합금 시트의 사진을 보여준다.

실시예 7 - 항복 강도

실시예 2에 따라 제조된 소정 알루미늄 합금 시트에 대해 항복 강도를 측정하였다. 항복 강도를 2" 표준 게이지 길이를 갖는 ASTM E8에 따라 시험하였다. 도 8은 소정 샘플에 대한 항복 강도 시험의 결과를 보여주며, 여기에서 L, T, 및 D는 압연 방향에 대해 각각 종방향, 횡방향 및 대각 방향을 나타낸다. 합금 A1, 합금 A2, 합금 A3, 및 합금 A6에 대해, 3개의 막대는 왼쪽에서 오른쪽으로 각각 종방향, 횡방향 및 대각 방향에서의 시험 결과를 보여준다. 합금 A5에 대해, 2개의 막대는 왼쪽에서 오른쪽으로 각각 종방향 및 횡방향에서의 시험 결과를 보여준다.

예시

아래에 사용되는 일련의 예시에 대한 임의의 인용은 그들 예 각각에 대한 인용으로서 분리시켜서 이해되어야 한다.

예시 1은 알루미늄 합금 물품으로서, 알루미늄 합금 재료로 구성되고, 제1 표면 부분; 제1 표면 부분에 대향하는 제2 표면 부분; 및 제1 표면 부분과 제2 표면 부분 사이의 중간 부분을 추가로 포함하며; 제1 표면 부분은 압연된 표면을 포함하고, 제2 표면 부분은 압연된 표면을 포함하며; 제1 표면 부분 및 제2 표면 부분의 알루미늄 합금 재료는 중간 부분의 알루미늄 합금 재료보다 높은 재결정화 지수를 갖는 알루미늄 합금 물품이다.

예시 2는 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 알루미늄 합금 물품으로서, 알루미늄 합금 재료는 5xxx 시리즈 알루미늄 합금, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금, 또는 7xxx 시리즈 알루미늄 합금인 알루미늄 합금 물품이다.

예시 3은 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 알루미늄 합금 물품으로서, 알루미늄 합금 재료는 7xxx 시리즈 알루미늄 합금인 알루미늄 합금 물품이다.

예시 4는 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 알루미늄 합금 재료로서, 알루미늄 합금 재료는 AA7011, AA7019, AA7020, AA7021, AA7039, AA7072, AA7075, AA7085, AA7108, AA7108A, AA7015, AA7017, AA7018, AA7019A, AA7024, AA7025, AA7028, AA7030, AA7031, AA7033, AA7035, AA7035A, AA7046, AA7046A, AA7003, AA7004, AA7005, AA7009, AA7010, AA7011, AA7012, AA7014, AA7016, AA7116, AA7122, AA7023, AA7026, AA7029, AA7129, AA7229, AA7032, AA7033, AA7034, AA7036, AA7136, AA7037, AA7040, AA7140, AA7041, AA7049, AA7049A, AA7149,7204, AA7249, AA7349, AA7449, AA7050, AA7050A, AA7150, AA7250, AA7055, AA7155, AA7255, AA7056, AA7060, AA7064, AA7065, AA7068, AA7168, AA7175, AA7475, AA7076, AA7178, AA7278, AA7278A, AA7081, AA7181, AA7185, AA7090, AA7093, AA7095, 및 AA7099로 이루어진 군으로부터 선택되는 알루미늄 합금인 알루미늄 합금 재료이다.

예시 5는 임의의 선행하거나 후속하는 예시 중 임의의 예시의 알루미늄 합금 물품으로서, 알루미늄 합금 재료는 4.0 내지 15.0 중량%의 Zn; 0.1 내지 3.5 중량%의 Cu; 1.0 내지 4.0 중량%의 Mg; 0.05 내지 0.50 중량%의 Fe; 0.05 내지 0.30 중량%의 Si; 0.01 내지 0.50 중량%의 Zr; 최대 0.25 중량%의 Mn; 최대 0.20 중량%의 Cr; 최대 0.15 중량%의 Ti; 및 최대 0.15 중량%의 불순물을 포함하며; 이때 잔부는 Al인 알루미늄 합금 물품이다.

예시 6은 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 알루미늄 합금 물품으로서, 알루미늄 합금 재료는 5.6 내지 9.3 중량%의 Zn; 0.2 내지 2.6 중량%의 Cu; 1.4 내지 2.8 중량%의 Mg; 0.10 내지 0.35 중량%의 Fe; 0.05 내지 0.20 중량%의 Si; 0.05 내지 0.25 중량%의 Zr; 최대 0.05 중량%의 Mn; 최대 0.10 중량%의 Cr; 최대 0.05 중량%의 Ti; 및 최대 0.15 중량%의 불순물을 포함하며; 이때 잔부는 Al인 알루미늄 합금 물품이다.

예시 7은 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 알루미늄 합금 물품으로서, Mo, Nb, Be, B, Co, Sn, Sr, V, In, Hf, Ag, Sc, 및 Ni로 이루어진 군으로부터 선택되는 최대 0.10 중량%의 하나 이상의 원소를 추가로 포함하는 알루미늄 합금 물품이다.

예시 8은 임의의 선행하거나 후속하는 예시 중 임의의 예시의 알루미늄 합금 물품으로서, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, 및 Lu로 이루어진 군으로부터 선택되는 최대 0.10 중량%의 하나 이상의 원소를 추가로 포함하는 알루미늄 합금 물품이다.

예시 9는 임의의 선행하거나 후속하는 예시 중 임의의 예시의 알루미늄 합금 물품으로서, 제1 표면 부분의 압연된 표면은 냉간 압연을 포함하는 공정에 의해 형성되는 알루미늄 합금 물품이다.

예시 10은 임의의 선행하거나 후속하는 예시 중 임의의 예시의 알루미늄 합금 물품으로서, 제2 표면 부분의 압연된 표면은 냉간 압연을 포함하는 공정에 의해 형성되는 알루미늄 합금 물품이다.

예시 11은 임의의 선행하거나 후속하는 예시 중 임의의 예시의 알루미늄 합금 물품으로서, 알루미늄 합금 물품은 압연된 알루미늄 합금 쉐이트 또는 압연된 알루미늄 합금 시트인 알루미늄 합금 물품이다.

예시 12는 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 알루미늄 합금 물품으로서, 알루미늄 합금 물품은 15 mm 이하, 또는 14 mm 이하, 또는 13 mm 이하, 또는 12 mm 이하, 또는 11 mm 이하, 또는 10 mm 이하, 또는 9 mm 이하, 또는 8 mm 이하, 또는 7 mm 이하, 또는 6 mm 이하, 또는 5 mm 이하, 또는 4 mm 이하, 또는 3 mm 이하, 또는 2 mm 이하, 또는 1 mm 이하, 또는 0.5 mm 이하, 또는 0.3 mm 이하, 또는 0.1 mm 이하의 두께를 갖는 알루미늄 합금 물품이다.

예시 13은 임의의 선행하거나 후속하는 예시 중 임의의 예시의 알루미늄 합금 물품으로서, 제1 표면 부분은 제1 표면 부분의 표면으로부터 알루미늄 합금 물품의 두께의 40.0% 이하, 또는 35.0% 이하, 또는 33.3% 이하, 또는 30.0% 이하, 또는 25.0% 이하, 또는 20.0% 이하, 또는 15.0% 이하, 또는 10.0% 이하의 깊이로 연장되는 알루미늄 합금 물품이다.

예시 14는 임의의 선행하거나 후속하는 예시 중 임의의 예시의 알루미늄 합금 물품으로서, 제2 표면 부분은 제2 표면 부분의 표면으로부터 알루미늄 합금 물품의 두께의 40.0% 이하, 또는 35.0% 이하, 또는 33.3% 이하, 또는 30.0% 이하, 또는 25.0% 이하, 또는 20.0% 이하, 또는 15.0% 이하, 또는 10.0% 이하의 깊이로 연장되는 알루미늄 합금 물품이다.

예시 15는 임의의 선행하거나 후속하는 예시 중 임의의 예시의 알루미늄 합금 물품으로서, 중간 부분은 제1 표면 부분의 깊이로부터 제2 표면 부분의 깊이까지 연장되는 알루미늄 합금 물품이다.

예시 16은 임의의 선행하거나 후속하는 예시 중 임의의 예시의 알루미늄 합금 물품으로서, 중간 부분은 제1 표면 부분의 깊이와 제2 표면 부분의 깊이 사이에 놓이고, 제1 표면 부분의 깊이와 제2 표면 부분의 깊이 사이의 두께의 중점을 포함하며, 제1 표면 부분의 깊이와 제2 표면 부분의 깊이 사이의 두께의 10.0% 이하, 또는 20.0% 이하, 또는 30.0% 이하, 또는 40.0% 이하, 또는 50.0% 이하, 또는 60.0% 이하, 또는 70.0% 이하, 또는 80.0% 이하, 또는 90.0% 이하, 또는 95.0% 이하, 또는 97.0% 이하, 또는 99.0% 이하를 포함하는 알루미늄 합금 물품이다.

예시 17은 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 알루미늄 합금 물품으로서, 제1 표면 부분의 깊이와 제2 표면 부분의 깊이 사이의 두께의 중점은 중간 부분의 두께의 중점에 놓이는 알루미늄 합금 물품이다.

예시 18은 임의의 선행하거나 후속하는 예시 중 임의의 예시의 알루미늄 합금 물품으로서, 제2 표면 부분의 알루미늄 합금 재료는 중간 부분의 알루미늄 합금 재료보다 높은 재결정화 지수를 갖는 알루미늄 합금 물품이다.

예시 19는 임의의 선행하거나 후속하는 예시 중 임의의 예시의 알루미늄 합금 물품으로서, 제1 표면 부분의 알루미늄 합금 재료는 중간 부분의 알루미늄 합금 재료의 재결정화 지수보다 높은, 예를 들어 그보다 적어도 0.01 더 높은, 또는 적어도 0.03 더 높은, 또는 적어도 0.05 더 높은, 또는 적어도 0.07 더 높은, 또는 적어도 0.10 더 높은, 또는 적어도 0.15 더 높은, 또는 적어도 0.20 더 높은, 또는 적어도 0.25 더 높은 재결정화 지수를 갖는 알루미늄 합금 물품이다.

예시 20은 임의의 선행하거나 후속하는 예시 중 임의의 예시의 알루미늄 합금 물품으로서, 제2 표면 부분의 알루미늄 합금 재료는 중간 부분의 알루미늄 합금 재료의 재결정화 지수보다 높은, 예를 들어 그보다 적어도 0.01 더 높은, 또는 적어도 0.03 더 높은, 또는 적어도 0.05 더 높은, 또는 적어도 0.07 더 높은, 또는 적어도 0.10 더 높은, 또는 적어도 0.15 더 높은, 또는 적어도 0.20 더 높은, 또는 적어도 0.25 더 높은 재결정화 지수를 갖는 알루미늄 합금 물품이다.

예시 21은 임의의 선행하거나 후속하는 예시 중 임의의 예시의 알루미늄 합금 물품으로서, 제1 표면 부분의 알루미늄 합금 재료는 적어도 0.50, 또는 적어도 0.55, 또는 적어도 0.60, 또는 적어도 0.65, 또는 적어도 0.70, 또는 적어도 0.75, 또는 적어도 0.80, 또는 적어도 0.85, 또는 적어도 0.90의 재결정화 지수를 갖는 알루미늄 합금 물품이다.

예시 22는 임의의 선행하거나 후속하는 예시 중 임의의 예시의 알루미늄 합금 물품으로서, 제2 표면 부분의 알루미늄 합금 재료는 적어도 0.50, 또는 적어도 0.55, 또는 적어도 0.60, 또는 적어도 0.65, 또는 적어도 0.70, 또는 적어도 0.75, 또는 적어도 0.80, 또는 적어도 0.85, 또는 적어도 0.90의 재결정화 지수를 갖는 알루미늄 합금 물품이다.

예시 23은 임의의 선행하거나 후속하는 예시 중 임의의 예시의 알루미늄 합금 물품으로서, 중간 부분의 알루미늄 합금 재료는 0.25 이하, 또는 0.30 이하, 또는 0.35 이하, 또는 0.40 이하, 또는 0.45 이하, 또는 0.50 이하, 또는 0.55 이하, 또는 0.60 이하, 또는 0.65 이하의 재결정화 지수를 갖는 알루미늄 합금 물품이다.

예시 24는 임의의 선행하거나 후속하는 예시 중 임의의 예시의 알루미늄 합금 물품으로서, 알루미늄 합금 물품은 규격 VDA 238-100에 따라 굽힘성 시험을 받을 때, 138° 이하, 또는 137° 이하, 136° 이하, 135° 이하, 134° 이하, 133° 이하, 132° 이하, 또는 131° 이하의 β 각도를 갖는 알루미늄 합금 물품이다.

예시 25는 임의의 선행하거나 후속하는 예시 중 임의의 예시의 알루미늄 합금 물품으로서, 알루미늄 합금 물품은 ASTM 시험 제G34-01호에 따라 박리 부식 시험을 받을 때, EA의 박리 부식 등급을 갖는 알루미늄 합금 물품이다.

예시 26은 알루미늄 합금 물품을 제조하는 방법으로서, 알루미늄 합금을 제공하는 단계로서, 알루미늄 합금은 용융 상태로 용융 알루미늄 합금으로서 제공되는, 상기 알루미늄 합금을 제공하는 단계; 용융 알루미늄 합금을 주조하여 알루미늄 합금 주조 제품을 형성하는 단계; 알루미늄 합금 주조 제품을 균질화하여 균질화된 알루미늄 합금 주조 제품을 형성하는 단계; 균질화된 알루미늄 합금 주조 제품을 압연하여 제1 두께를 갖는 제1 압연된 알루미늄 합금 제품을 형성하는 단계, 여기서 압연은 하나 이상의 열간 압연 패스 및 하나 이상의 냉간 압연 패스를 포함하고, 하나 이상의 열간 압연 패스는 하나 이상의 냉간 압연 패스에 선행함; 제1 압연된 알루미늄 합금 제품을 알루미늄 합금의 최소 재결정화 온도보다 50℃ 이하로 더 높은 온도에서 어닐링하여 제1 어닐링된 알루미늄 제품을 형성하는 단계; 및 제1 어닐링된 알루미늄 합금 제품을 압연하여 제2 두께를 갖는 제2 압연된 알루미늄 제품을 형성하는 단계를 포함하는 방법이다.

예시 27은 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 방법으로서, 알루미늄 합금은 5xxx 시리즈 알루미늄 합금, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금, 또는 7xxx 시리즈 알루미늄 합금인 방법이다.

예시 28은 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 방법으로서, 알루미늄 합금은 7xxx 시리즈 알루미늄 합금인 방법이다.

예시 29는 임의의 선행하거나 후속하는 예시 중 임의의 예시의 방법으로서, 알루미늄 합금은 4.0 내지 15.0 중량%의 Zn; 0.1 내지 3.5 중량%의 Cu; 1.0 내지 4.0 중량%의 Mg; 0.05 내지 0.50 중량%의 Fe; 0.05 내지 0.30 중량%의 Si; 0.05 내지 0.25 중량%의 Zr; 최대 0.25 중량%의 Mn; 최대 0.20 중량%의 Cr; 최대 0.15 중량%의 Ti; 및 최대 0.15 중량%의 불순물을 포함하며; 이때 잔부는 Al인 방법이다.

예시 30은 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 방법으로서, 알루미늄 합금은 5.6 내지 9.3 중량%의 Zn; 0.2 내지 2.6 중량%의 Cu; 1.4 내지 2.8 중량%의 Mg; 0.10 내지 0.35 중량%의 Fe; 0.05 내지 0.20 중량%의 Si; 0.05 내지 0.15 중량%의 Zr; 최대 0.05 중량%의 Mn; 최대 0.10 중량%의 Cr; 최대 0.05 중량%의 Ti; 및 최대 0.15 중량%의 불순물을 포함하며; 이때 잔부는 Al인 방법이다.

예시 31은 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 방법으로서, Mo, Nb, Be, B, Co, Sn, Sr, V, In, Hf, Ag, Sc, 및 Ni로 이루어진 군으로부터 선택되는 최대 0.10 중량%의 하나 이상의 원소를 추가로 포함하는 방법이다.

예시 32는 임의의 선행하거나 후속하는 예시 중 임의의 예시의 방법으로서, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, 및 Lu로 이루어진 군으로부터 선택되는 최대 0.10 중량%의 하나 이상의 원소를 추가로 포함하는 방법이다.

예시 33은 임의의 선행하거나 후속하는 예시 중 임의의 예시의 방법으로서, 주조는 직접 냉경(DC) 주조에 의해 수행되는 방법이다.

예시 34는 임의의 선행하거나 후속하는 예시 중 임의의 예시의 방법으로서, 주조는 연속 주조에 의해 수행되는 방법이다.

예시 35는 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 방법으로서, 주조는 트윈-벨트 연속 주조에 의해 수행되는 방법이다.

예시 36은 임의의 선행하거나 후속하는 예시 중 임의의 예시의 방법으로서, 제1 압연된 알루미늄 합금 제품을 형성하기 위해 사용되는 압연의 하나 이상의 냉간 압연 패스는 압연된 알루미늄 제품의 두께를 적어도 30%, 또는 적어도 35%, 또는 적어도 40%, 또는 적어도 45%, 또는 적어도 50%, 또는 적어도 55%, 또는 적어도 60%, 또는 적어도 65%, 또는 적어도 70%만큼 감소시키는 방법이다.

예시 37은 임의의 선행하거나 후속하는 예시 중 임의의 예시의 방법으로서, 제1 두께는 10 mm 이하, 또는 9 mm 이하, 또는 8 mm 이하, 또는 7 mm 이하, 또는 6 mm 이하, 또는 5 mm 이하, 또는 4 mm 이하인 방법이다.

예시 38은 임의의 선행하거나 후속하는 예시 중 임의의 예시의 방법으로서, 제1 두께는 1 mm 내지 10 mm, 또는 2 mm 내지 8 mm, 또는 3 mm 내지 6 mm인 방법이다.

예시 39는 임의의 선행하거나 후속하는 예시 중 임의의 예시의 방법으로서, 제1 압연된 알루미늄 합금 제품의 어닐링은 알루미늄 합금의 최소 재결정화 온도보다 45℃ 이하, 또는 40℃ 이하, 또는 35℃ 이하, 또는 30℃ 이하, 또는 25℃ 이하, 또는 20℃ 이하, 또는 15℃ 이하, 또는 10℃ 이하로 더 높은 온도에서 수행되는 방법이다.

예시 40은 임의의 선행하거나 후속하는 예시 중 임의의 예시의 방법으로서, 제1 압연된 알루미늄 합금 제품의 어닐링은 알루미늄 합금의 최소 재결정화 온도보다 높은 온도에서 3.0시간 이하, 또는 2.5시간 이하, 또는 2.0시간 이하, 또는 1.5시간 이하, 또는 1.0시간 이하 동안 수행되는 방법이다.

예시 41은 임의의 선행하거나 후속하는 예시 중 임의의 예시의 방법으로서, 제2 두께는 4.0 mm 이하, 또는 3.5 mm 이하, 또는 3.0 mm 이하, 또는 2.5 mm 이하, 또는 2.0 mm 이하, 또는 1.5 mm 이하, 또는 1.0 mm 이하, 또는 0.5 mm 이하, 또는 0.3 mm 이하, 또는 0.1 mm 이하인 방법이다.

예시 42는 임의의 선행하거나 후속하는 예시 중 임의의 예시의 방법으로서, 제2 압연된 알루미늄 합금 제품을 처리하여 완성된 알루미늄 합금 제품을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법이다.

예시 43은 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 방법으로서, 처리 단계는 어닐링, 용체화, 담금질, 시효, 및 코일링으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 공정을 포함하는 방법이다.

예시 44는 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 방법으로서, 완성된 알루미늄 합금 제품은 T6 또는 T7 템퍼의 알루미늄 합금 시트인 방법이다.

예시 45는 알루미늄 합금 물품으로서, 알루미늄 합금 물품은 임의의 선행하거나 후속하는 예시 중 임의의 예시의 방법에 의해 형성되는 제2 압연된 알루미늄 합금 제품인 알루미늄 합금 물품이다.

예시 46은 알루미늄 합금 물품으로서, 알루미늄 합금 물품은 임의의 선행하거나 후속하는 예시 중 임의의 예시의 방법에 의해 형성되는 완성된 알루미늄 합금 제품인 알루미늄 합금 물품이다.

예시 47은 제조 물품으로서, 임의의 선행하거나 후속하는 예시 중 임의의 예시의 알루미늄 합금 물품으로 구성되는 제조 물품이다.

예시 48은 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 제조 물품으로서, 제조 물품은 자동차, 트럭, 트레일러, 열차, 철도 차량, 비행기, 전술한 것 중 임의의 것에 대한 차체 패널 또는 부품, 교량, 파이프 라인, 파이프, 배관, 보트, 선박, 저장 컨테이너, 저장 탱크, 가구, 창문, 문, 난간, 기능성 또는 장식용 건축 피스, 파이프 난간, 전기 부품, 도관, 음료 용기, 식품 용기, 또는 포일인 제조 물품이다.

예시 49는 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 제조 물품으로서, 제조 물품은 차량 차체 부품인 제조 물품이다.

예시 50은 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 제조 물품으로서, 차량 차체 부품은 자동차 차체 부품인 제조 물품이다.

예시 51은 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 제조 물품으로서, 자동차 차체 부품은 범퍼, 사이드 빔, 루프 빔, 크로스 빔, 필러 보강재, 내부 패널, 외부 패널, 측면 패널, 내부 후드, 외부 후드, 또는 트렁크 리드 패널인 제조 물품이다.

예시 52는 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 제조 물품으로서, 제조 물품은 전자 장치 하우징인 제조 물품이다.

예시 53은 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 제조 물품으로서, 제조 물품은 항공우주 동체 부품인 제조 물품이다.

예시 54는 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 제조 물품으로서, 항공우주 동체 부품은 구조용 동체 부품인 제조 물품이다.

예시 55는 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 제조 물품으로서, 구조용 동체 부품은 날개, 기체, 보조익, 방향타, 승강타, 카울링, 또는 지지대인 제조 물품이다.

예시 56은 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 제조 물품으로서, 항공우주 동체 부품은 비-구조용 동체 부품인 제조 물품이다.

예시 57은 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 제조 물품으로서, 비-구조용 동체 부품은 시트 트랙, 시트 프레임, 패널, 또는 힌지인 제조 물품이다.

예시 58은 알루미늄 합금 물품을 제조하는 방법으로서, 알루미늄 합금을 주조하여 알루미늄 합금 주조 제품을 형성하는 단계; 알루미늄 합금 주조 제품을 균질화하여 균질화된 알루미늄 합금 주조 제품을 형성하는 단계; 균질화된 알루미늄 합금 주조 제품이 제1 압연 공정을 거치게 하여 제1 두께를 갖는 제1 압연된 알루미늄 합금 제품을 형성하는 단계, 여기서 제1 압연 공정은 하나 이상의 열간 압연 패스에 이어서 하나 이상의 냉간 압연 패스를 포함함; 제1 압연된 알루미늄 합금 제품을 알루미늄 합금의 최소 재결정화 온도보다 50℃ 이하로 더 높은 온도에서 어닐링하여 제1 어닐링된 알루미늄 제품을 형성하는 단계; 및 제1 어닐링된 알루미늄 합금 제품이 제2 압연 공정을 거치게 하여 제2 두께를 갖는 제2 압연된 알루미늄 합금 제품을 형성하는 단계를 포함하는 방법이다.

예시 59는 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 방법으로서, 알루미늄 합금은 5xxx 시리즈 알루미늄 합금, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금, 또는 7xxx 시리즈 알루미늄 합금인 방법이다.

예시 60은 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 방법으로서, 제1 두께는 10 mm 이하인 방법이다.

예시 61은 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 방법으로서, 어닐링은 최소 재결정화 온도보다 높은 온도에서 3.0시간 이하 동안 수행되는 방법이다.

예시 62는 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 방법으로서, 어닐링은 최소 재결정화 온도보다 높은 제1 온도에서 제1 기간 동안 그리고 최소 재결정화 온도보다 높은 제2 온도에서 제2 기간 동안 수행되고, 최소 재결정화 온도보다 높은 제1 온도는 최소 재결정화 온도보다 높은 제2 온도보다 높은 방법이다.

예시 63은 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 방법으로서, 제2 두께는 4.0 mm 이하인 방법이다.

예시 64는 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 방법으로서, 제2 압연된 알루미늄 합금 제품은, 제1 압연된 표면을 포함하고 제1 재결정화 지수를 갖는 제1 표면 부분; 제1 표면 부분에 대향하거나 그의 반대편에 있는 제2 표면 부분으로서, 제2 압연된 표면을 포함하고 제2 재결정화 지수를 갖는, 제2 표면 부분; 및 제1 표면 부분과 제2 표면 부분 사이에 위치되는 중간 부분으로서, 제1 재결정화 지수 또는 제2 재결정화 지수 또는 이들 둘 모두보다 작은 제3 재결정화 지수를 갖는, 중간 부분을 포함하는 방법이다.

예시 65는 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 방법으로서, 제1 재결정화 지수는 0.50 내지 1.0이고, 제2 재결정화 지수는 0.50 내지 1.0이거나, 또는 제3 재결정화 지수는 0.01 내지 0.65인 방법이다.

예시 66은 알루미늄 합금 재료를 포함하는 알루미늄 합금 물품으로서, 알루미늄 합금 재료는, 제1 압연된 표면을 포함하고 제1 재결정화 지수를 갖는 제1 표면 부분; 제1 표면 부분에 대향하거나 그의 반대편에 있는 제2 표면 부분으로서, 제2 압연된 표면을 포함하고 제2 재결정화 지수를 갖는, 제2 표면 부분; 및 제1 표면 부분과 제2 표면 부분 사이에 위치되는 중간 부분으로서, 제1 재결정화 지수 또는 제2 재결정화 지수 또는 이들 둘 모두보다 작은 제3 재결정화 지수를 갖는, 중간 부분을 포함하는 알루미늄 합금 물품이다.

예시 67은 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 알루미늄 합금 물품으로서, 알루미늄 합금 재료는 5xxx 시리즈 알루미늄 합금, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금, 또는 7xxx 시리즈 알루미늄 합금인 알루미늄 합금 물품이다.

예시 68은 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 알루미늄 합금 물품으로서, 제1 압연된 표면 또는 제2 압연된 표면 중 하나 또는 둘 모두는 냉간 압연을 포함하는 공정에 의해 형성되는 알루미늄 합금 물품이다.

예시 69는 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 알루미늄 합금 물품으로서, 제1 표면 부분은 제1 표면 부분의 표면으로부터 알루미늄 합금 물품의 두께의 40.0% 이하의 제1 깊이로 연장되는 알루미늄 합금 물품이다.

예시 70은 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 알루미늄 합금 물품으로서, 제2 표면 부분은 제2 표면 부분의 표면으로부터 알루미늄 합금 물품의 두께의 40.0% 이하의 제2 깊이로 연장되는 알루미늄 합금 물품이다.

예시 71은 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 알루미늄 합금 물품으로서, 중간 부분은 제1 표면 부분의 제1 깊이로부터 제2 표면 부분의 제2 깊이까지 연장되는 알루미늄 합금 물품이다.

예시 72는 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 알루미늄 합금 물품으로서, 제1 표면 부분은 제1 재결정화 지수를 갖고, 제2 표면 부분은 제2 재결정화 지수를 가지며, 중간 부분은 제3 재결정화 지수를 갖고, 제3 재결정화 지수는 제1 재결정화 지수 또는 제2 재결정화 지수 또는 둘 모두보다 작은 알루미늄 합금 물품이다.

예시 73은 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 알루미늄 합금 물품으로서, 제1 재결정화 지수는 적어도 0.50이고, 제2 재결정화 지수는 적어도 0.50이거나, 또는 제3 재결정화 지수는 0.65 이하인 알루미늄 합금 물품이다.

예시 74는 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 알루미늄 합금 물품으로서, 규격 VDA 238-100에 따른 굽힘성 시험에 대해 100° 내지 138°의 β 각도를 갖는 알루미늄 합금 물품이다.

예시 75는 임의의 선행하거나 후속하는 예시의 알루미늄 합금 물품으로서, ASTM 시험 제G34-01호에 따른 박리 부식 시험에 대해 EA의 박리 부식 등급을 갖는 알루미늄 합금 물품이다.

예시 76은 임의의 선행하는 예시의 알루미늄 합금 물품으로서, 재결정화 지수는 알루미늄 합금 재료의 일부분의 총량, 부피, 또는 질량과 비교하여 재결정화되는, 표면 부분 또는 중간 부분과 같은 알루미늄 합금 재료의 일부분의 백분율 또는 분율 양, 부피, 또는 질량에 대응하는 알루미늄 합금 물품이다.

위에서 인용된 모든 특허, 특허 출원, 공개, 및 초록은 그 전체가 본원에 참고로 원용되어 포함된다. 본 발명의 다양한 구현예는 본 발명의 다양한 목적 달성을 위해 설명되었다. 이러한 구현예는 단지 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것으로 이해해야 한다. 이들의 다수의 변형 및 적용은 다음의 청구 범위에서 정의된 바와 같이 본 발명의 사상 및 범위를 벗어남이 없이 당업자에게 용이하게 명백할 것이다.

Claims

알루미늄 합금 물품을 제조하는 방법으로서,
알루미늄 합금을 주조하여 알루미늄 합금 주조 제품을 형성하는 단계;
상기 알루미늄 합금 주조 제품을 균질화하여 균질화된 알루미늄 합금 주조 제품을 형성하는 단계;
상기 균질화된 알루미늄 합금 주조 제품이 제1 압연 공정을 거치게 하여 제1 두께를 갖는 제1 압연된 알루미늄 합금 제품을 형성하는 단계, 여기서 상기 제1 압연 공정은 하나 이상의 열간 압연 패스에 이어서 하나 이상의 냉간 압연 패스를 포함함;
상기 제1 압연된 알루미늄 합금 제품을 상기 알루미늄 합금의 최소 재결정화 온도보다 50℃ 이하로 더 높은 온도에서 어닐링하여 제1 어닐링된 알루미늄 합금 제품을 형성하는 단계; 및
상기 제1 어닐링된 알루미늄 합금 제품이 제2 압연 공정을 거치게 하여 제2 두께를 갖는 제2 압연된 알루미늄 합금 제품을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 알루미늄 합금은 5xxx 시리즈 알루미늄 합금, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금, 또는 7xxx 시리즈 알루미늄 합금인, 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 두께는 10 mm 이하인, 방법.
제1항에 있어서, 상기 어닐링은 상기 최소 재결정화 온도보다 높은 상기 온도에서 3.0시간 이하 동안 수행되는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 어닐링은 상기 최소 재결정화 온도보다 높은 제1 온도에서 제1 기간 동안 그리고 상기 최소 재결정화 온도보다 높은 제2 온도에서 제2 기간 동안 수행되고, 상기 최소 재결정화 온도보다 높은 상기 제1 온도는 상기 최소 재결정화 온도보다 높은 상기 제2 온도보다 높은, 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 두께는 4.0 mm 이하인, 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 압연된 알루미늄 합금 제품은:
제1 압연된 표면을 포함하고 제1 재결정화 지수를 갖는 제1 표면 부분;
상기 제1 표면 부분에 대향하는 제2 표면 부분으로서, 제2 압연된 표면을 포함하고 제2 재결정화 지수를 갖는, 제2 표면 부분; 및
상기 제1 표면 부분과 상기 제2 표면 부분 사이에 위치되는 중간 부분으로서, 상기 제1 재결정화 지수 또는 상기 제2 재결정화 지수 중 적어도 하나보다 작은 제3 재결정화 지수를 갖는, 중간 부분을 포함하는, 방법.
제7항에 있어서, 상기 제1 재결정화 지수는 0.50 내지 1.0이고, 상기 제2 재결정화 지수는 0.50 내지 1.0이거나, 또는 상기 제3 재결정화 지수는 0.01 내지 0.65인, 방법.
제7항에 있어서, 상기 제1 표면 부분은 상기 제1 표면 부분의 제1 표면으로부터 상기 제2 압연된 알루미늄 합금 제품의 두께의 40% 미만의 제1 깊이로 연장되고, 상기 제2 표면 부분은 상기 제2 표면 부분의 제2 표면으로부터 상기 제2 압연된 알루미늄 합금 제품의 상기 두께의 40% 미만의 제2 깊이로 연장되는, 방법.
알루미늄 합금 재료를 포함하는 알루미늄 합금 물품으로서,
상기 알루미늄 합금 재료는:
제1 압연된 표면을 포함하고 제1 재결정화 지수를 갖는 제1 표면 부분;
상기 제1 표면 부분에 대향하는 제2 표면 부분으로서, 제2 압연된 표면을 포함하고 제2 재결정화 지수를 갖는, 제2 표면 부분; 및
상기 제1 표면 부분과 상기 제2 표면 부분 사이에 위치되는 중간 부분으로서, 상기 제1 재결정화 지수 또는 상기 제2 재결정화 지수 중 적어도 하나보다 작은 제3 재결정화 지수를 갖는, 중간 부분을 포함하는, 알루미늄 합금 물품.
제10항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 재료는 5xxx 시리즈 알루미늄 합금, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금, 또는 7xxx 시리즈 알루미늄 합금인, 알루미늄 합금 물품.
제10항에 있어서, 상기 제1 압연된 표면 또는 상기 제2 압연된 표면 중 하나 또는 둘 모두는 냉간 압연을 포함하는 공정에 의해 형성되는, 알루미늄 합금 물품.
제10항에 있어서, 상기 제1 표면 부분은 상기 제1 표면 부분의 표면으로부터 상기 알루미늄 합금 물품의 두께의 40.0% 이하의 제1 깊이로 연장되는, 알루미늄 합금 물품.
제13항에 있어서, 상기 제2 표면 부분은 상기 제2 표면 부분의 표면으로부터 상기 알루미늄 합금 물품의 상기 두께의 40.0% 이하의 제2 깊이로 연장되는, 알루미늄 합금 물품.
제10항에 있어서, 상기 중간 부분은 상기 제1 표면 부분의 제1 깊이로부터 상기 제2 표면 부분의 제2 깊이까지 연장되는, 알루미늄 합금 물품.
제10항에 있어서, 상기 제1 표면 부분은 제1 재결정화 지수를 갖고, 상기 제2 표면 부분은 제2 재결정화 지수를 가지며, 상기 중간 부분은 제3 재결정화 지수를 갖고, 상기 제3 재결정화 지수는 상기 제1 재결정화 지수 또는 상기 제2 재결정화 지수 중 적어도 하나보다 작으며, 재결정화 지수는 상기 알루미늄 합금 재료의 일부분의 총량, 부피, 또는 질량과 비교하여 재결정화되는 상기 알루미늄 합금 재료의 상기 일부분의 백분율 또는 분율 양, 부피, 또는 질량에 대응하는, 알루미늄 합금 물품.
제16항에 있어서, 상기 제1 재결정화 지수는 적어도 0.50이고, 상기 제2 재결정화 지수는 적어도 0.50이거나, 또는 상기 제3 재결정화 지수는 0.65 이하인, 알루미늄 합금 물품.
제10항에 있어서, 규격 VDA 238-100에 따른 굽힘성 시험에 대해 100° 내지 138°의 β 각도를 갖는, 알루미늄 합금 물품.
제10항에 있어서, ASTM 시험 제G34-01호에 따른 박리 부식 시험에 대해 EA의 박리 부식 등급을 갖는, 알루미늄 합금 물품.
제10항에 있어서, 상기 제1 표면 부분은 상기 제1 표면 부분의 제1 표면으로부터 상기 알루미늄 합금 물품의 두께의 40% 미만의 제1 깊이로 연장되고, 상기 제2 표면 부분은 상기 제2 표면 부분의 제2 표면으로부터 상기 알루미늄 합금 물품의 상기 두께의 40% 미만의 제2 깊이로 연장되는, 알루미늄 합금 물품.