KR20210043648A

KR20210043648A - 성형 가능한 고강도 알루미늄 합금 제품 및 이를 제조하는 방법

Info

Publication number: KR20210043648A
Application number: KR1020217007654A
Authority: KR
Inventors: 사졸 쿠마르 다스; 라지브 지. 카마트; 라자세카르 탈라; 튜더 피로틸라
Original assignee: 노벨리스 인크.
Priority date: 2018-10-23
Filing date: 2019-10-23
Publication date: 2021-04-21
Also published as: WO2020086671A1; PL3821050T3; CN112888801A; US11466352B2; JP2024023221A; EP3821050B1; US20200123641A1; CA3110115C; EP3821050A1; CA3110115A1; JP2022513377A; MX2021004353A; KR102580687B1

Abstract

성형 가능한 고강도 알루미늄 합금 제품과 그 제조 및 가공 방법이 본 명세서에 기술되어 있다. 알루미늄 합금 제품을 제조하고 가공하는 방법은 알루미늄 합금을 주조하고 맞춤형 압연 및 다운스트림 열 가공 단계를 수행하는 것을 포함한다. 생성된 알루미늄 합금 제품은 고강도 및 성형성 특성을 보유한다.

Description

성형 가능한 고강도 알루미늄 합금 제품 및 이를 제조하는 방법

관련 출원에 대한 교차-참조

본 출원은 2018년 10월 23일에 출원된 미국 특허 출원 번호 62/749,158에 대한 우선권과 그 출원 이익을 주장하고, 이는 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.

기술분야

본 개시내용은 알루미늄 합금의 분야에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 알루미늄 합금 제품을 생산 및 가공하는 방법에 관한 것이다.

높은 강도를 갖는 알루미늄 합금은 다른 것들 중에서 자동차 및 기타 운송 분야 (예를 들어 트럭, 트레일러, 기차, 항공 우주 분야 및 해양 분야를 포함하며 이에 제한되지 않음), 및 전자 분야와 같은 많은 분야에서 개선된 제품 성능을 위해 바람직하다. 일부 경우에, 이러한 합금은 다른 특성 중에서도 높은 강도와 높은 성형성 (예를 들어, 원하는 형상으로 형성되는 능력)을 나타내야 한다. 높은 강도를 갖는 알루미늄 합금 제품을 달성하는 것은 종종 성형성의 손실을 초래한다. 반대로, 높은 형성 가능 알루미늄 합금 제품을 제공하는 것은 종종 낮은 강도 제품을 초래한다.

요약

본 발명에서 다루는 실시형태는 이 요약이 아니라 청구 범위에 의해 한정된다. 이 요약은 본 발명의 다양한 양태에 대한 높은-수준의 개요이고 아래의 상세한 설명 부문에서 추가로 설명되는 일부 개념을 소개한다. 이 요약은 청구된 주제의 핵심 또는 필수 특징을 식별하기 위한 것이 아니며, 청구된 주제의 범위를 결정하기 위해 별도로 사용하기 위한 것도 아니다. 주제는 전체 명세서, 임의의 또는 모든 도면 및 각 청구 범위의 적절한 부분을 참조하여 이해되어야 한다.

주조 출구 온도를 갖는 주조 알루미늄 합금 제품을 제공하기 위해 용융 알루미늄 합금 조성물을 연속적으로 주조하는 단계로, 여기서 용융 알루미늄 합금 조성물은 Al 이외의 주요한 합금 원소로서 적어도 0.1 중량%의 Zr, 적어도 2 중량%의 Mg, 및 Zn을 포함하는 알루미늄 합금을 포함하는, 단계; 열적으로 안정화된 주조 알루미늄 합금 제품을 제공하기 위해 주조 알루미늄 합금 제품을 주조 출구 온도보다 20℃ 내지 50℃ 낮은 온도로 냉각시키는 단계; 열적으로 안정화된 주조 알루미늄 합금 제품을 열간 압연하여 알루미늄 합금 핫 밴드를 제공하는 단계; 알루미늄 합금 핫 밴드를 감아 핫 밴드 코일을 제공하는 단계; 핫 밴드 코일을 200℃ 내지 400℃의 온도로 냉각시키는 단계; 핫 밴드 코일을 추가로 가공하여 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 제공하는 단계; 및 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 용액화하는 단계를 포함하는, 성형 가능한 고강도 알루미늄 합금 제품을 생산하는 방법이 본 명세서에 기술되어 있다. 일부 예에서, 용융 알루미늄 합금 조성물은 1.2 내지 3의 Zn 대 Mg 비를 포함한다. 특정 경우에, 본 방법은 주조 알루미늄 합금 제품을 열간 압연하는 단계를 추가로 포함하며, 여기서 열간 압연은 열적으로 안정화된 주조 알루미늄 합금 제품을 열간 압연 진입 온도로 가열하는 단계를 포함한다. 일부 경우에, 열적으로 안정화된 주조 알루미늄 합금 제품을 열간 압연하는 것은 열적으로 안정화된 주조 알루미늄 합금 제품의 두께를 적어도 30% (예를 들어, 40% 내지 50%) 감소시키기 위해 수행된다.

일부 경우에, 추가 가공 단계는 균질화된 핫 밴드 코일을 제공하기 위해 핫 밴드 코일을 균질화하는 단계 및 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 제공하기 위해 균질화된 핫 밴드 코일을 열간 압연하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 경우에, 추가 가공 단계는 균질화된 핫 밴드 코일을 제공하기 위해 핫 밴드 코일을 균질화하는 단계, 균질화된 핫 밴드 코일을 냉각하는 단계, 및 균질화된 핫 밴드 코일을 냉간 압연하여 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 또 다른 경우에, 추가 가공 단계는 핫 밴드 코일을 냉간 압연하여 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 균질화 단계는 알루미늄 합금 핫 밴드를 적어도 약 450℃의 균질화 온도로 가열하는 단계 및 알루미늄 합금 핫 밴드를 적어도 약 90분의 기간 (예를 들어, 약 90분 내지 약 150분) 동안 적어도 약 450℃의 균질화 온도로 유지하는 단계를 포함할 수 있다.

본 방법은 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 사전-에이징하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 사전-에이징은 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 약 50℃ 내지 약 150℃의 사전-에이징 온도로 가열하는 단계 및 약 1시간 내지 약 24시간의 기간 동안 사전-에이징 온도를 유지하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 적어도 약 400MPa의 항복 강도를 달성하기 위해 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 에이징하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 에이징은 자연 에이징, 인공 에이징, 페인트 베이킹 및 성형-후 열 처리 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 자연 에이징은 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 약 1일 내지 약 12주 동안 실온에서 유지하는 것을 포함한다. 인공 에이징은 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 약 100℃ 내지 약 250℃의 인공 에이징 온도로 가열하는 단계 및 약 1시간 내지 약 72시간 (예를 들어, 약 12시간 내지 약 72시간)의 기간 동안 인공 에이징 온도를 유지하는 단계를 포함할 수 있다. 페인트 베이킹은 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 약 75℃ 내지 약 250℃의 페인트 베이킹 온도로 가열하는 단계 및 페인트 베이킹 온도를 약 15분 내지 약 3시간 동안 유지하는 단계를 포함할 수 있다. 성형-후 열처리는 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 약 100℃ 내지 약 250℃의 성형-후 열처리 온도로 가열하는 단계 및 약 1시간 내지 약 24시간의 기간 동안 성형-후 열처리 온도를 유지하는 단계를 포함할 수 있다.

또한 본 명세서에 기술된 방법에 따라 제조된 알루미늄 합금 제품이 본 명세서에 기술된다. 알루미늄 합금 제품은 임의의 에이징 전 (예를 들어, 자연 에이징, 인공 에이징, 페인트 베이킹 또는 성형-후 열 처리 전) 알루미늄 합금 제품과 비교하여 에이징 후 연신과 항복 강도 둘 모두에서 증가를 달성할 수 있다. 연신에서의 증가는 적어도 약 1% (예를 들어, 약 1.5% 내지 약 5%)일 수 있다. 항복 강도에서의 증가는 적어도 약 15MPa (예를 들어, 약 15MPa 내지 약 25MPa)일 수 있다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 본 발명의 비-제한적인 실시예 및 도면에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1a는 본 명세서에 기술된 알루미늄 합금 가공 방법을 도시하는 개략도이다.
도 1b는 본 명세서에 기술된 알루미늄 합금 가공 방법을 도시하는 개략도이다.
도 1c는 본 명세서에 기술된 알루미늄 합금 가공 방법을 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 명세서에 기술된 방법에 의해 가공된 알루미늄 합금 제품의 강도 및 연신 특성을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 명세서에 기술된 방법에 의해 가공된 알루미늄 합금 제품의 강도 및 연신 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 명세서에 기술된 방법에 의해 가공된 알루미늄 합금 제품의 강도 및 연신 특성을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 명세서에 기술된 방법에 의해 가공된 알루미늄 합금 제품의 강도 및 연신 특성을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 명세서에 기술된 방법에 의해 가공된 알루미늄 합금 제품의 강도 및 연신 특성을 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 명세서에 기술된 방법에 의해 가공된 알루미늄 합금 제품에서 용해되지 않은 금속간 입자의 입자 분포를 나타내는 광학 현미경 (OM) 현미경사진을 포함한다.
도 8은 본 명세서에 기술된 방법에 의해 가공된 알루미늄 합금 제품에서 입자 구조와 용해되지 않은 금속간 입자를 나타내는 OM 현미경사진을 포함한다.
도 9는 본 명세서에 기술된 알루미늄 합금 가공 방법을 도시하는 개략도이다.
도 10은 본 명세서에 기술된 방법에 의해 가공된 알루미늄 합금 제품의 강도 특성에 대한 자연 에이징의 효과를 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 명세서에 기술된 방법에 의해 가공된 알루미늄 합금 제품의 연신 특성에 대한 자연 에이징의 효과를 나타내는 그래프이다.
도 12는 본 명세서에 기술된 방법에 의해 가공된 알루미늄 합금 제품의 연신 특성에 대한 자연 에이징의 효과를 나타내는 그래프이다.
도 13은 본 명세서에 기술된 방법에 의해 가공된 알루미늄 합금 제품의 강도 특성에 대한 다양한 담금질 후 자연 에이징의 효과를 나타내는 그래프이다.
도 14는 본 명세서에 기술된 방법에 의해 가공된 알루미늄 합금 제품의 강도 특성에 대한 다양한 담금질 후 자연 에이징의 효과를 나타내는 그래프이다.
도 15는 본 명세서에 기술된 방법에 의해 가공된 알루미늄 합금 제품의 연신 특성에 대한 다양한 담금질 후 자연 에이징의 효과를 나타내는 그래프이다.
도 16은 본 명세서에 기술된 방법에 의해 가공된 알루미늄 합금 제품의 연신 특성에 대한 다양한 담금질 후 자연 에이징의 효과를 나타내는 그래프이다.
도 17은 본 명세서에 기술된 방법에 의해 가공된 알루미늄 합금 제품의 연신 특성에 대한 다양한 담금질 후 자연 에이징의 효과를 나타내는 그래프이다.
도 18은 본 명세서에 기술된 방법에 의해 가공된 알루미늄 합금 제품의 연신 특성에 대한 다양한 담금질 후 자연 에이징의 효과를 나타내는 그래프이다.
도 19는 본 명세서에 기술된 방법에 의해 가공된 알루미늄 합금 제품의 굽힘 성 특성에 대한 다양한 담금질 후 자연 에이징의 효과를 나타내는 그래프이다.
도 20은 본 명세서에 기술된 방법에 의해 가공된 알루미늄 합금 제품의 굽힘 성 특성에 대한 다양한 담금질 후 자연 에이징의 효과를 나타내는 그래프이다.
도 21은 본 명세서에 기술된 방법에 의해 가공된 알루미늄 합금 제품의 강도 특성에 대한 인공 에이징의 효과를 나타내는 그래프이다.
도 22는 본 명세서에 기재된 방법에 의해 가공된 알루미늄 합금 제품의 강도 특성에 대한 다양한 담금질 후 인공 에이징의 효과를 나타내는 그래프이다.
도 23은 본 명세서에 기술된 방법에 의해 가공된 알루미늄 합금 제품의 강도 특성에 대한 다양한 담금질 후 인공 에이징의 효과를 나타내는 그래프이다.
도 24는 본 명세서에 기술된 방법으로 가공된 알루미늄 합금 제품에서 용해되지 않은 금속간 입자의 입자 분포를 나타내는 OM 현미경사진을 포함한다.
도 25는 본 명세서에 기술된 방법에 의해 가공된 알루미늄 합금 제품에서 입자 구조와 용해되지 않은 금속간 입자를 나타내는 OM 현미경사진을 포함한다.
도 26은 본 명세서에 기술된 방법에 의해 가공된 알루미늄 합금 제품의 시간 경과에 따른 강도 특성을 나타내는 그래프이다.
도 27은 본 명세서에 기술된 방법에 의해 가공된 알루미늄 합금 제품의 시간 경과에 따른 연신 특성을 나타내는 그래프이다.
도 28은 본 명세서에 기술된 방법에 의해 가공된 알루미늄 합금 제품의 시간 경과에 따른 연신 특성을 나타내는 그래프이다.

연속 주조 단계, 맞춤형 열간 압연 스케쥴 및 다양한 다운스트림 가공 단계를 사용하여 고강도 알루미늄 합금 제품을 가공하는 방법과 함께 본 방법에 따라 제조 및 가공된 알루미늄 합금 제품이 본 명세서에 기재되어 있다. 본 명세서에 기술된 알루미늄 합금 제품을 가공하는 방법은 최종 사용자가 요구하는 대로 (예를 들어, 주문자 상표 부착 생산 (OEM)) 높은 강도 및 성형성을 갖는 알루미늄 합금 제품을 생산하는 보다 효율적인 방법을 제공한다. 전형적으로, 고강도 알루미늄 합금 제품은 에이징 실행에서 발생하는 경화로 인해 성형성이 저하될 수 있다. 마찬가지로, 고도로 성형 가능한 알루미늄 합금 제품은 자동차, 운송, 전자, 특수 응용분야 또는 이의 조합에서 구조 부재로 사용하는 데 필요한 강도가 부족할 수 있다. 그러나, 본 명세서에 기재된 알루미늄 합금 제품은 성형성에서 임의의 손실 없이 고강도 특성을 나타내며, 경우에 따라 개선된 성형성을 갖는다. 본 명세서에 기술된 알루미늄 합금 제품은 또한 실온 성형이 가능하고, 예를 들어 자동차 산업 및 기타 산업에서 원하는 대로 복잡한 형상을 달성할 수 있다.

정의 및 설명:

본 명세서에서 사용된 용어 "발명", "본 발명", "이 발명" 및 "본 발명"은 본 특허 출원의 모든 주제 및 아래의 청구 범위를 광범위하게 지칭하는 것으로 의도된다. 이들 용어를 포함하는 진술은 본 명세서에 기술된 주제를 제한하거나 아래 특허 청구 범위의 의미 또는 범주를 제한하는 것으로 이해되지 않아야 한다.

이 상세한 설명에서는, "시리즈" 또는 "7xxx"와 같이 알루미늄 산업 지정에 의해 식별되는 합금을 참조한다. 알루미늄과 그 합금의 이름을 지정하고 식별하는 데 가장 일반적으로 사용되는 번호 지정 시스템에 대한 이해를 위해, "International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys" 또는 "Registration Record of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical Compositions Limits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot"을 참조하고 둘 모두 "The Aluminum Association"에 의해 간행되었다.

다음 알루미늄 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율 (중량% 또는 %)에서의 그 원소의 조성의 관점에서 기술된다. 각 합금의 특정 예에서, 나머지는, 불순물의 합계에 대해 0.15%의 최대 중량%를 갖는, 알루미늄이다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, "a", "an" 또는 "the"의 의미는 문맥이 달리 명시하지 않는 한 단수 및 복수 참조를 포함한다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 플레이트는 일반적으로 약 15mm 초과에서 최대 약 200mm의 두께를 갖는다. 예를 들어, 플레이트는 약 15mm 초과, 약 20mm 초과, 약 25mm 초과, 약 30mm 초과, 약 35mm 초과, 약 40mm 초과, 약 45mm 초과, 약 50mm 초과, 약 100mm 초과, 또는 최대 약 200mm의 두께를 갖는 알루미늄 합금 제품을 지칭할 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 쉐이트 (시트 플레이트로도 지칭됨)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.

본 명세서에서 사용되는 시트는 일반적으로 두께가 약 4mm 미만인 알루미늄 합금 제품을 지칭한다. 예를 들어, 시트는 약 4mm 미만, 약 3mm 미만, 약 2mm 미만, 약 1mm 미만, 약 0.5mm 미만, 약 0.3mm 미만, 또는 약 0.1mm 미만의 두께를 가질 수 있다.

본 출원에서는 합금 상태 또는 템퍼를 참조한다. 가장 일반적으로 사용되는 합금 템퍼 설명의 이해를 위해, "American National Standards (ANSI) H35 on Alloy and Temper Designation Systems"을 참조한다. F 상태 또는 템퍼는 제작된 알루미늄 합금을 지칭한다. O 상태 또는 템퍼는 어닐링 후 알루미늄 합금을 지칭한다. T1 상태 또는 템퍼는 열간 작업에서 냉각되고 자연적으로 에이징된 (예를 들어, 실온에서) 알루미늄 합금을 지칭한다. T2 상태 또는 템퍼는 열간 작업에서 냉각되고, 냉간 작업되고 자연 에이징된 알루미늄 합금을 지칭한다. T3 상태 또는 템퍼는 열처리되고, 냉간 작업되고 자연 에이징된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T4 상태 또는 템퍼는 열처리되고 자연적으로 에이징된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T5 상태 또는 템퍼는 열간 작업에서 냉각되고 인위적으로 에이징된 (상승된 온도에서) 알루미늄 합금을 지칭한다. T6 상태 또는 템퍼는 열처리되고 인공적으로 에이징된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T7 상태 또는 템퍼는 열처리되고 인공적으로 과 에이징된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T8x 상태 또는 템퍼는 열처리되고, 냉간 작업되고 인공적으로 에이징된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T9 상태 또는 템퍼는 열처리되고, 인공적으로 에이징되고 냉간 작업된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, "주조 금속 제품", "주조 제품", "주조 알루미늄 합금 제품" 등과 같은 용어는 상호 교환 가능하고 직접 냉각 주조 (직접 냉각 공-주조 포함) 또는 반-연속 주조, 연속 주조 (예를 들어, 트윈 벨트 캐스터, 트윈 롤 캐스터, 블록 캐스터 또는 기타 연속 캐스터의 사용에 의한 것을 포함함), 전자기 주조, 핫 탑 주조 또는 기타 주조 방법에 의해 생산된 제품을 지칭한다.

본 명세서에 사용된 "실온"의 의미는 약 15℃ 내지 약 30℃, 예를 들어 약 15℃, 약 16℃, 약 17℃, 약 18℃, 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 명세서에 개시된 모든 범위는 임의의 종점, 및 그 안에 포함된 임의의 및 모든 하위 범위를 포괄하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 명시된 범위는 최소 값 1과 최대 값 10 사이 (및 이를 포함함) 임의의 및 모든 하위 범위; 즉, 최소 값 1 이상으로 시작하는 모든 하위 범위, 예를 들어 1 내지 6.1, 및 최대 값 10 이하로 끝나는 모든 하위 범위, 예를 들어, 5.5 내지 10을 포함하는 것으로 간주되어야 한다.

제조 및 가공 방법

본 명세서에 기술된 성형 가능한, 높은 강도 알루미늄 합금 제품을 생산하는 방법은 용융 알루미늄 합금 조성물을 (예를 들어, 연속 주조에 의해) 주조하는 것, 주조 알루미늄 합금 제품을 열간 압연하여 알루미늄 합금 핫 밴드를 제공하는 것, 알루미늄 합금 핫 밴드를 코일링 및 냉각하여 핫 밴드 코일을 제공한 다음, 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 제공하기 위한 하나 이상의 추가 가공 단계를 포함한다.

일부 경우에 있어서, 가공 방법은 열간 압연, 균질화, 최종 게이지로의 열간 압연 및 용액화를 포함할 수 있다. 다른 경우에 있어서, 가공 방법은 열간 압연, 균질화, 코일 냉각, 최종 게이지로의 냉간 압연 및 용액화를 포함할 수 있다. 또 다른 경우에 있어서, 가공 방법은 열간 압연, 코일 냉각, 최종 게이지로의 냉간 압연 및 용액화를 포함할 수 있다. 전술한 임의의 가공 방법은 형성 및 추가 열처리를 포함하는 다운스트림 가공 방법과 조합되어 고강도 및 성형 가능한 알루미늄 합금 제품을 제공할 수 있다.

본 명세서에 기술된 알루미늄 합금 제품은 적어도 약 0.1 중량%의 지르코늄 (Zr), 적어도 약 2 중량%의 마그네슘 (Mg) 및 알루미늄 (Al) 이외의 주요한 합금 원소 (예를 들어, 적어도 약 3 중량%)로서 아연 (Zn)을 포함하는 알루미늄 합금 조성물로부터 제조될 수 있다. 아래에 기술된 가공 조건과 조합하면, 적어도 약 0.10 중량%의 양으로 Zr, 적어도 약 2 중량%의 양으로 Mg 및 (Al 이외) 주요한 합금 원소로서 Zn의 존재는 탁월한 강도와 성형성을 갖는 알루미늄 합금 제품을 초래한다. 일부 경우에 있어서, 조합은 높은 내식성을 갖는 알루미늄 합금 제품을 초래한다.

일부 경우에, Zr은 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 약 0.1% 내지 약 2% (예를 들어, 약 0.15% 내지 약 1.5%, 약 0.2% 내지 약 1.3%, 또는 약 0.5% 내지 약 1%)의 양으로 존재한다. 예를 들어, 알루미늄 합금은 약 0.1%, 약 0.2%, 약 0.3%, 약 0.4%, 약 0.5%, 약 0.6%, 약 0.7%, 약 0.8%, 약 0.9%, 약 1%, 약 1.1%, 약 1.2%, 약 1.3%, 약 1.4%, 약 1.5%, 약 1.6%, 약 1.7%, 약 1.8%, 약 1.9%, 또는 약 2%의 양으로 Zr을 포함할 수 있다.

일부 경우에, Mg는 적어도 약 2% (예를 들어, 약 2% 내지 약 5%, 약 2.1% 내지 약 4.9%, 약 2.2% 내지 약 4.8%, 약 2.3% 내지 약 4.75%, 약 2.4% 내지 약 4.7%, 약 2.5% 내지 약 4.6%, 약 2.75% 내지 약 4.5%, 또는 약 3% 내지 약 4.25%)의 양으로 존재할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금은 약 2%, 약 2.1%, 약 2.2%, 약 2.3%, 약 2.4%, 약 2.5%, 약 2.6%, 약 2.7%, 약 2.8%, 약 2.9%, 약 3%, 약 3.1%, 약 3.2%, 약 3.3%, 약 3.4%, 약 3.5%, 약 3.6%, 약 3.7%, 약 3.8%, 약 3.9%, 약 4%, 약 4.1%, 약 4.2%, 약 4.3%, 약 4.4%, 약 4.5%, 약 4.6%, 약 4.7%, 약 4.8%, 약 4.9%, 또는 약 5%의 양으로 Mg를 포함할 수 있다.

위에서 언급한 바와 같이, Zn은 알루미늄 합금에서 Al 이외의 주요한 합금 원소가 될 수 있다. 일부 경우에, Zn은 적어도 약 3% (예를 들어, 약 3% 내지 약 20%, 약 4.5% 내지 약 18%, 약 7.5% 내지 약 15%, 약 10% 내지 약 15%, 약 3.5% 내지 약 10.5%, 또는 약 4% 내지 약 8%)의 양으로 존재한다. 예를 들어, 알루미늄 합금은 약 3%, 약 3.1%, 약 3.2%, 약 3.3%, 약 3.4%, 약 3.5%, 약 3.6%, 약 3.7%, 약 3.8%, 약 3.9%, 약 4%, 약 4.1%, 약 4.2%, 약 4.3%, 약 4.4%, 약 4.5%, 약 4.6%, 약 4.7%, 약 4.8%, 약 4.9%, 약 5%, 약 5.1%, 약 5.2%, 약 5.3%, 약 5.4%, 약 5.5%, 약 5.6%, 약 5.7%, 약 5.8%, 약 5.9%, 약 6%, 약 6.1%, 약 6.2%, 약 6.3%, 약 6.4%, 약 6.5%, 약 6.6%, 약 6.7%, 약 6.8%, 약 6.9%, 약 7%, 약 7.1%, 약 7.2%, 약 7.3%, 약 7.4%, 약 7.5%, 약 7.6%, 약 7.7%, 약 7.8%, 약 7.9%, 약 8%, 약 8.1%, 약 8.2%, 약 8.3%, 약 8.4%, 약 8.5%, 약 8.6%, 약 8.7%, 약 8.8%, 약 8.9%, 약 9%, 약 9.1%, 약 9.2%, 약 9.3%, 약 9.4%, 약 9.5%, 약 9.6%, 약 9.7%, 약 9.8%, 약 9.9%, 약 10%, 약 10.1%, 약 10.2%, 10.3%, 약 10.4%, 약 10.5%, 약 10.6%, 약 10.7%, 약 10.8%, 약 10.9%, 약 11%, 약 11.1%, 약 11.2%, 약 11.3%, 약 11.4%, 약 11.5%, 약 11.6%, 약 11.7%, 약 11.8%, 약 11.9%, 약 12%, 약 12.1%, 약 12.2%, 약 12.3%, 약 12.4%, 약 12.5%, 약 12.6%, 약 12.7%, 약 12.8%, 약 12.9%, 약 13%, 약 13.1%, 약 13.2%, 약 13.3%, 약 13.4%, 약 13.5%, 약 13.6%, 약 13.7%, 약 13.8%, 약 13.9%, 약 14%, 약 14.1%, 약 14.2%, 약 14.3%, 약 14.4%, 약 14.5%, 약 14.6%, 약 14.7%, 약 14.8%, 약 14.9%, 약 15%, 약 15.1%, 약 15.2%, 약 15.3%, 약 15.4%, 약 15.5%, 약 15.6%, 약 15.7%, 약 15.8%, 약 15.9%, 약 16%, 약 16.1%, 약 16.2%, 약 16.3%, 약 16.4%, 약 16.5%, 약 16.6%, 약 16.7%, 약 16.8%, 약 16.9%, 약 17%, 약 17.1%, 약 17.2%, 약 17.3%, 약 17.4%, 약 17.5%, 약 17.6%, 약 17.7%, 약 17.8%, 약 17.9%, 약 18%, 약 18.1%, 약 18.2%, 약 18.3%, 약 18.4%, 약 18.5%, 약 18.6%, 약 18.7%, 약 18.8%, 약 18.9%, 약 19%, 약 19.1%, 약 19.2%, 약 19.3%, 약 19.4%, 약 19.5%, 약 19.6%, 약 19.7%, 약 19.8%, 약 19.9%, 또는 약 20%의 양으로 Zn을 포함할 수 있다.

일부 경우에, Zn과 Mg의 양은 서로에 대해 조절된다. 예를 들어, Mg의 양이 약 3.5% 이상인 경우, 조성물에 포함되는 Zn의 양은 7% 미만 (예를 들어, 6.9% 미만, 6.8% 미만, 6.7% 미만, 6.6% 미만, 6.5% 미만, 6.4% 미만, 6.3% 미만, 6.2% 미만, 6.1% 미만, 6% 미만, 5.9% 미만, 5.8% 미만, 5.7% 미만, 미만 5.6% 미만, 5.5% 미만, 5.4% 미만, 5.3% 미만, 5.2% 미만, 5.1% 미만, 5% 미만, 4.9% 미만, 4.8% 미만, 4.7% 미만, 미만 4.6% 미만 또는 4.5% 미만)일 수 있다. 이 방식으로 Zn 및 Mg 양을 제어하는 것은 본 명세서에 기술된 알루미늄 합금 제품에 의해 나타나는 고강도 및 성형성을 달성하는 요인이다. 이론에 얽매이지 않고, Mg는 알루미늄에서 합금 원소로 사용될 때 강도와 성형성 둘 모두를 증가시킬 수 있다. 약 1.2 내지 약 3의 Zn 대 Mg 비 (즉, Zn의 중량 백분율/Mg의 중량 백분율)로 Zn 및 Mg를 혼입하면 강도를 추가로 증가시키고 우수한 성형성을 제공할 수 있다. 일부 경우에, Zn 및 Mg는 약 1.2 내지 약 2.7, 약 1.3 내지 약 2.5, 약 1.4 내지 약 2.2, 약 1.5 내지 약 2, 또는 약 1.2 내지 약 1.7의 Zn 대 Mg 비를 제공하는 양으로 혼입될 수 있다. 예를 들어, Zn 대 Mg 비는 약 1.2, 약 1.3, 약 1.4, 약 1.5, 약 1.6, 약 1.7, 약 1.8, 약 1.9, 약 2, 약 2.1, 약 2.2, 약 2.3, 약 2.4, 약 2.5, 약 2.6, 약 2.7, 약 2.8, 약 2.9, 약 3, 또는 그 사이의 임의의 수일 수 있다.

일부 비-제한적인 예에서, Zn 및 Mg는 조합하여 알루미늄 합금 제품에 의해 나타나는 내식성을 증가시킬 수 있다. 일부 예에서, 조성물에 존재하는 Zn 및 Mg의 조합된 양은 약 5.8% 내지 약 25% (예를 들어, 약 6% 내지 약 20%, 약 6.5% 내지 약 18%, 또는 약 7% 내지 약 15%)이다. 예를 들어, Zn 및 Mg의 조합된 양은 약 6%, 약 6.5%, 약 7%, 약 7.5%, 약 8%, 약 8.5%, 약 9%, 약 9.5%, 약 10%, 약 10.5%, 약 11%, 약 11.5%, 약 12%, 약 12.5%, 약 13%, 약 13.5%, 약 14%, 약 14.5%, 약 15%, 약 15.5%, 약 16%, 약 16.5%, 약 17%, 약 17.5%, 약 18%, 약 18.5%, 약 19%, 약 19.5%, 약 20%, 약 20.5%, 약 21%, 약 21.5%, 약 22%, 약 22.5%, 약 23%, 약 23.5%, 약 24%, 약 24.5% 또는 약 25%일 수 있다.

선택적으로, 본 명세서에 기술된 알루미늄 합금 제품을 제조하는 데 사용하기 위한 알루미늄 합금은 구리 (Cu), 철 (Fe), 망간 (Mn), 실리콘 (Si), 티타늄 (Ti) 및 크롬 (Cr) 및 하나 이상의 불순물 중 하나 이상을 추가로 포함할 수 있으며, 나머지는 Al이다.

일부 예에서, 알루미늄 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 약 0.1% 내지 약 3% (예를 들어, 약 0.1% 내지 약 2.6% 또는 약 0.15% 내지 약 2%)의 양으로 Cu를 포함한다. 예를 들어, 합금은 약 0.1%, 약 0.2%, 약 0.3%, 약 0.4%, 약 0.5%, 약 0.6%, 약 0.7%, 약 0.8%, 약 0.9%, 약 1%, 약 1.1%, 약 1.2%, 약 1.3%, 약 1.4%, 약 1.5%, 약 1.6%, 약 1.7%, 약 1.8%, 약 1.9%, 약 2%, 약 2.1%, 약 2.2%, 약 2.3%, 약 2.4%, 약 2.5%, 약 2.6%, 약 2.7%, 약 2.8%, 약 2.9% 또는 약 3% Cu를 포함할 수 있다. 일부 경우에는 Cu는 합금에 존재하지 않는다 (즉, 0%).

일부 예에서, 알루미늄 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 최대 약 0.25% (예를 들어, 0% 내지 약 0.15% 또는 약 0.05% 내지 약 0.10%)의 양으로 Fe를 포함한다. 예를 들어, 합금은 약 0.01%, 약 0.02%, 약 0.03%, 약 0.04%, 약 0.05%, 약 0.06%, 약 0.07%, 약 0.08%, 약 0.09%, 약 0.1%, 약 0.11%, 약 0.12%, 약 0.13%, 약 0.14%, 약 0.15%, 약 0.16%, 약 0.17%, 약 0.18%, 약 0.19%, 약 0.2%, 약 0.21%, 약 0.22%, 약 0.23%, 약 0.24% 또는 약 0.25% Fe를 포함할 수 있다. 일부 경우에 Fe는 합금에 존재하지 않는다 (즉, 0%).

일부 예에서, 알루미늄 합금은 Mn, Si, Ti 및/또는 Cr을 포함하며, 각각 합금의 총 중량을 기준으로 최대 약 0.2% (예를 들어, 0% 내지 약 0.1% 또는 약 0.05% 내지 약 0.15%)의 양으로 포함한다. 예를 들어, 합금은 각각의 Mn, Si, Ti 및/또는 Cr을 약 0.01%, 약 0.02%, 약 0.03%, 약 0.04%, 약 0.05%, 약 0.06%, 약 0.07%, 약 0.08%, 약 0.09%, 약 0.1%, 약 0.11%, 약 0.12%, 약 0.13%, 약 0.14%, 약 0.15%, 약 0.16%, 약 0.17%, 약 0.18%, 약 0.19%, 또는 약 0.2% 포함할 수 있다. 일부 경우에는 Mn, Si, Ti 또는 Cr 중 하나 이상은 합금에 존재하지 않는다 (즉, 0%).

선택적으로, 알루미늄 합금은 각각 약 0.05% 이하, 약 0.04% 이하, 약 0.03% 이하, 약 0.02% 이하, 또는 약 0.01% 이하의 양으로, 때때로 불순물로 지칭되는, 기타 미량 원소를 추가로 포함할 수 있다. 이들 불순물은 V, Ni, Sn, Ga, Ca, Bi, Na, Pb 또는 이들의 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 따라서, V, Ni, Sn, Ga, Ca, Bi, Na 또는 Pb는 약 0.05% 이하, 약 0.04% 이하, 약 0.03% 이하, 약 0.02% 이하, 또는 약 0.01% 이하의 양으로 합금에 존재할 수 있다. 모든 불순물의 합은 약 0.15% (예를 들어, 약 0.10%)를 초과하지 않는다. 합금의 나머지 백분율은 알루미늄이다.

선택적으로, 본 명세서에 기술된 방법에 사용하기에 적합한 알루미늄 합금 제품은 7xxx 시리즈 알루미늄 합금을 포함한다. 일부 경우에, 본 명세서에 기술된 방법에 사용하기 위한 7xxx 시리즈 알루미늄 합금은 알루미늄 협회에 등록된 7xxx 시리즈 알루미늄 합금일 수 있으며, 상기에 기술된 바와 같은 양의 Zr, Mg, Zn 및/또는 임의의 다른 원소를 포함하도록 선택적으로 개질될 수 있다. 7xxx 시리즈 알루미늄 합금은, 적어도 약 0.1 중량%의 Zr, 적어도 약 2.8 중량%의 마그네슘 (Mg) 및 아연 (Zn)을 주요한 합금 원소로 포함하도록 선택적으로 개질된, 예를 들어, AA7003, AA7004, AA7204, AA7005, AA7108, AA7108A, AA7009, AA7010, AA7012, AA7014, AA7015, AA7016, AA7116, AA7017, AA7018, AA7019, AA7019A, AA7020, AA7021, AA7022, AA7122, AA7023, AA7024, AA7025, AA7026, AA7028, AA7029, AA7129, AA7229, AA7030, AA7031, AA7032, AA7033, AA7034, AA7035, AA7035A, AA7036, AA7136, AA7037, AA7039, AA7040, AA7140, AA7041, AA7042, AA7046, AA7046A, AA7047, AA7049, AA7049A, AA7149, AA7249, AA7349, AA7449, AA7050, AA7050A, AA7150, AA7055, AA7155, AA7255, AA7056, AA7060, AA7064, AA7065, AA7068, AA7168, AA7072, AA7075, AA7175, AA7475, AA7076, AA7178, AA7278, AA7278A, AA7081, AA7181, AA7085, AA7185, AA7090, AA7093, AA7095, AA7099, 또는 AA7199를 포함할 수 있다.

일부 예에서, 합금은 모놀리식 합금이다. 일부 예에서, 합금은 코어 층과 하나 또는 두 개의 클래딩 층을 갖는 클래드 알루미늄 합금이다. 일부 경우에, 코어 층은 클래딩 층 중 하나 또는 둘 모두와 상이할 수 있다. 코어 층은 예를 들어 본 명세서에 기술된 알루미늄 합금 (예를 들어, Al 이외의 주요한 합금 원소로서 적어도 약 0.1 중량%의 Zr, 적어도 약 2 중량%의 Mg, 및 Zn을 포함하는 알루미늄 합금)일 수 있다.

주조

합금은 적절한 주조 공정을 사용하여 주조할 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 기술된 알루미늄 합금을 포함하는 용융 알루미늄 합금 조성물은 트윈 벨트 캐스터, 트윈 롤 캐스터 또는 블록 캐스터의 사용을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는 연속 주조 (CC) 공정을 사용하여 주조할 수 있다. 일부 예에서, 주조 공정은 빌렛, 슬래브, 스트립 등과 같은 주조 제품을 형성하기 위해 CC 공정에 의해 수행된다.

일부 경우에, 생성된 주조 알루미늄 합금 제품은 약 370℃ 내지 약 450℃의 온도 (예를 들어, 캐스터 출구 온도)에서 캐스터를 빠져나갈 수 있다. 예를 들어, 주조 알루미늄 합금 제품은 약 370℃, 약 380℃, 약 390℃, 약 400℃, 약 410℃, 약 420℃, 약 430℃, 약 440℃, 약 450℃, 또는 그 사이 어떤 온도의 캐스터 출구 온도를 가질 수 있다.

생성된 주조 알루미늄 합금 제품은 약 5mm 내지 약 50mm (예를 들어, 약 10mm 내지 약 45mm, 약 15mm 내지 약 40mm, 또는 약 20mm 내지 약 35mm), 예컨대 10mm의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 주조 알루미늄 합금 제품은 약 5mm, 약 6mm, 약 7mm, 약 8mm, 약 9mm, 약 10mm, 약 11mm, 약 12mm, 약 13mm, 약 14mm, 약 15mm, 약 16mm, 약 17mm, 약 18mm, 약 19mm, 약 20mm, 약 21mm, 약 22mm, 약 23mm, 약 24mm, 약 25mm, 약 26mm, 약 27mm, 약 28mm, 약 29mm, 약 30mm, 약 31mm, 약 32mm, 약 33mm, 약 34mm, 약 35mm, 약 36mm, 약 37mm, 약 38mm, 약 39mm, 약 40mm, 약 41mm, 약 42mm, 약 43mm, 약 44mm, 약 45mm, 약 46mm, 약 47mm, 약 48mm, 약 49mm 또는 약 50mm 두께일 수 있다.

주조 알루미늄 합금 제품은 그 다음 추가 가공 단계를 거칠 수 있다. 일부 비-제한적인 예에서, 가공 방법은 열간 압연, 코일링, 코일 냉각, 아래에 기술하는 추가 가공 단계, 용액화 및/또는 에이징을 포함한다. 일부 경우에 추가 가공은 균질화 및 최종 게이지로 열간 압연을 포함할 수 있다. 다른 경우에, 추가 가공 단계는 균질화, 냉각 및 최종 게이지로 냉간 압연을 포함할 수 있다. 또 다른 경우에, 추가 가공 단계는 최종 게이지로 냉간 압연을 포함할 수 있다.

주조 후 선택적 가공

특정 예에서, 주조 단계에 이어 주조 알루미늄 합금 제품은 선택적 냉각, 균질화 및/또는 재가열 단계를 거칠 수 있다. 일부 경우에 주조 알루미늄 합금 제품의 온도를 캐스터 출구 온도보다 약 20℃ 내지 약 50℃ 아래로 낮추기 위해 냉각이 수행된다. 일부 경우에 캐스터 출구 온도는 약 400℃ 내지 약 430℃일 수 있다 (예를 들어, 캐스터 출구 온도는 약 400℃, 410℃, 420℃ 또는 430℃일 수 있다). 일부 경우에 냉각 단계는 열적으로 안정적인 주조 알루미늄 합금 제품을 제공한다. 냉각은 롤 냉각, 코일 냉각, 강제 공기 냉각, 수 냉각, 미분수 냉각, 유제 냉각, 임의의 적절한 냉각 기술 또는 이의 조합에 의해 수행될 수 있다.

다른 예에서, 균질화 단계는 인-라인 공정에서 주조한 후 또는 인-라인 공정에서 냉각한 후에 수행된다. 선택적 인-라인 공정에서, 주조 알루미늄 합금 제품 또는 열적으로 안정한 주조 알루미늄 합금 제품은 터널 노를 통과하여 약 400℃ 내지 약 520℃ (예를 들어, 약 410℃ 내지 약 510℃, 약 420℃ 내지 약 500℃, 약 420℃ 내지 약 520℃, 약 400℃ 내지 약 500℃, 또는 약 425℃ 내지 약 475℃)의 균질화 온도 (즉, 피크 금속 온도 (PMT))에서 주조 알루미늄 합금 제품 또는 열적으로 안정한 주조 알루미늄 합금 제품을 균질화한다. 예를 들어, 균질화 온도는 약 400℃, 약 410℃, 약 420℃, 약 430℃, 약 440℃, 약 450℃, 약 460℃, 약 470℃, 약 480℃, 약 490℃, 약 500℃, 약 510℃, 또는 약 520℃일 수 있다. 일부 경우에, 균질화 단계는 주조 알루미늄 합금 제품 또는 열적으로 안정한 주조 알루미늄 합금 제품의 균일한 온도를 유지하기 위해 사용된다. 예를 들어, 주조된 알루미늄 합금 제품은 주조 알루미늄 합금 제품의 중앙에서보다 주조 알루미늄 합금 제품의 가장자리에서 더 빨리 냉각될 수 있는 경우 불-균일하게 냉각될 수 있다. 주조 알루미늄 합금 제품 또는 열적으로 안정한 주조 알루미늄 합금 제품을 주조 후 또는 냉각 후 터널 노를 통해 통과시켜 열적으로 안정화된 주조 알루미늄 합금 제품을 제공하는 것은 균일하게 냉각된 주조 알루미늄 합금 제품을 제공할 수 있다.

일부 예에서, 재가열 단계는 후속하는 열간 압연 단계를 위해 주조 알루미늄 합금 제품 또는 열적으로 안정한 주조 알루미늄 합금 제품을 제조하기 위해 수행된다. 재가열 단계는 인-라인 공정으로 (예를 들어, 터널 노에서) 또는 오프-라인 공정 (예를 들어, 코일형 주조 알루미늄 합금 제품 또는 코일형 열적으로 안정한 주조 알루미늄 합금 제품은 열간 압연 전에 박스 노에서 재가열될 수 있음)으로 수행될 수 있다. 일부 경우에, 재가열은 주조 알루미늄 합금 제품 또는 열적으로 안정한 주조 알루미늄 합금 제품을 아래 기술된 열간 압연 온도로 가열함에 의해 수행된다.

열간 압연

주조 단계에 이어, 열간 압연 단계가 수행될 수 있다. 일부 경우에 열간 압연 단계는 주조 직후에 수행될 수 있다. 열간 압연 단계는 열간 역 밀 작업 및/또는 열간 탠덤 밀 작업을 포함할 수 있다. 열간 압연 단계는 약 250℃ 내지 약 500℃ (예를 들어, 약 300℃ 내지 약 400℃ 또는 약 350℃ 내지 약 430℃) 범위의 열간 압연 온도 (예를 들어, 열간 압연 도입 온도)에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 열간 압연 단계는 약 250℃, 약 260℃, 약 270℃, 약 280℃, 약 290℃, 약 300℃, 약 310℃, 약 320℃, 약 330℃, 약 340℃, 약 350℃, 약 360℃, 약 370℃, 약 380℃, 약 390℃, 약 400℃, 약 410℃, 약 420℃, 약 430℃, 약 440℃, 약 450℃, 약 460℃, 약 470℃, 약 480℃, 약 490℃, 약 500℃ 또는 그 사이의 임의의 온도의 열간 압연 온도에서 수행될 수 있다.

열간 압연 단계에서, 주조 알루미늄 합금 제품은 15mm 이하 (예를 들어, 약 2mm 내지 약 10mm)의 두께로 열간 압연되어, 알루미늄 합금 핫 밴드를 제공할 수 있다. 예를 들어, 주조 알루미늄 합금 제품은 약 15mm 게이지 이하, 14mm 게이지 이하, 13mm 게이지 이하, 12mm 게이지 이하, 11mm 게이지 이하, 10mm 게이지 이하, 9mm 게이지 이하, 8mm 게이지 이하, 7mm 게이지 이하, 6mm 게이지 이하, 5mm 게이지 이하, 4mm 게이지 이하, 3 mm 게이지 이하, 2mm 게이지 이하, 1mm 게이지 이하 또는 0.5mm 게이지로 열간 압연될 수 있다. 일부 경우에, 열간 압연 단계로 인한 두께에서의 감소 백분율은 적어도 약 30% (예를 들어, 약 30% 내지 약 50%)일 수 있다. 예를 들어, 주조 알루미늄 합금 제품의 두께는 약 30%, 약 35%, 약 40%, 약 45%, 약 50%, 약 55%, 약 60%, 약 65%, 약 70%, 약 75% 또는 약 80% 감소될 수 있다. 일부 경우에, 알루미늄 합금 핫 밴드는 약 300℃ 내지 약 400℃의 온도에서 열간 역 밀 및/또는 열간 탠덤 밀 (즉, 열간 밀)을 빠져나갈 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금 핫 밴드는 약 300℃, 약 310℃, 약 320℃, 약 330℃, 약 340℃, 약 350℃, 약 360℃, 약 370℃, 약 380℃, 약 390℃, 약 400℃ 또는 그 사이의 임의의 온도의 열간 밀 출구 온도를 가질 수 있다.

코일링 및 코일 냉각

선택적으로, 알루미늄 합금 핫 밴드는 열간 밀에서 빠져나올 때 핫 밴드 코일로 감길 수 있다. 일부 추가 예에서, 핫 밴드 코일은 공기 중에서 냉각된다 (코일 냉각으로 지칭됨). 코일 냉각 단계는 약 12.5℃/시간 (℃/h) 내지 약 3600℃/h의 속도로 수행될 수 있다. 예를 들어, 코일 냉각 단계는 약 12.5℃/h, 약 25℃/h, 약 50℃/h, 약 100℃/h, 약 200℃/h, 약 400℃/h, 약 800℃/h, 약 1600℃/h, 약 3200℃/h, 약 3600℃/h, 또는 그 사이의 임의의 속도로 수행될 수 있다. 핫 밴드 코일은 약 200℃ 내지 약 400℃의 온도로 냉각될 수 있다. 예를 들어, 핫 밴드 코일은 약 200℃, 약 210℃, 약 220℃, 약 230℃, 약 240℃, 약 250℃, 약 260℃, 270℃, 약 280℃, 약 290℃, 약 300℃, 약 310℃, 약 320℃, 약 330℃, 약 340℃, 약 350℃, 약 360℃, 약 370℃, 약 380℃, 약 390℃ 또는 약 400℃의 온도로 냉각될 수 있다.

일부 예에서, 공기 냉각된 코일은 일정 기간 동안 보관될 수 있다. 예를 들어, 코일은 약 200℃ 내지 약 400℃의 온도에서 1시간 이상 (예를 들어, 2시간 이상, 5시간 이상, 10시간 이상, 1일 이상, 2일 이상 또는 1주 이상) 유지될 수 있다.

선택적 가공 단계: 균질화 , 최종 게이지로의 열간 압연 , 코일 냉각 및 최종 게이지로의 냉간 압연

선택적으로, 열간 압연, 코일링 및 코일 냉각 후에 균질화 단계가 수행될 수 있다. 균질화 단계는 핫 밴드 코일을 가열하여 약 또는 적어도 약 450℃ (예를 들어, 적어도 약 460℃, 적어도 약 470℃, 적어도 약 480℃, 적어도 약 490℃, 적어도 약 500℃, 적어도 약 510℃, 적어도 약 520℃, 적어도 약 530℃, 적어도 약 540℃, 적어도 약 550℃, 적어도 약 560℃, 적어도 약 570℃, 또는 적어도 약 580℃)의 피크 금속 온도 (PMT))를 달성하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 핫 밴드 코일은 약 450℃ 내지 약 580℃, 약 460℃ 내지 약 575℃, 약 465℃ 내지 약 570℃, 470℃ 내지 약 565℃, 약 475℃ 내지 약 555℃, 또는 약 480℃ 내지 약 550℃의 균질화 온도로 가열될 수 있다. 일부 경우에, 균질화 온도/PMT에 대한 가열 속도는 약 100℃/시간 이하, 약 75℃/시간 이하, 약 50℃/시간 이하, 약 40℃/시간 이하, 약 30℃/시간 이하, 약 25℃/시간 이하, 약 20℃/시간 이하, 또는 약 15℃/시간 이하일 수 있다. 다른 경우에, 균질화 온도/PMT에 대한 가열 속도는 약 10℃/분 내지 약 100℃/분 (예를 들어, 약 10℃/분 내지 약 90℃/분, 약 15℃/분 내지 약 70℃/분, 약 20℃/분 내지 약 60℃/분, 약 20℃/분 내지 약 50℃/분, 또는 약 30℃/분 약 40℃/분)일 수 있다.

그런 다음 핫 밴드 코일은 일정 기간 동안 침지 (즉, 표시된 온도에서 유지)되도록 허용된다. 하나의 비-제한적인 예에 따르면, 핫 밴드 코일은 최대 약 36시간 동안 (예를 들어, 약 30분 동안, 약 2시간 동안, 또는 약 36시간 동안) 침지되도록 허용된다. 예를 들어, 핫 밴드 코일은 표시된 온도에서 30분, 60분 (즉, 1시간), 90분, 120분 (즉, 2시간), 150분, 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 또는 그 사이의 임의의 시간 동안 침지될 수 있다.

일부 비-제한적인 예에서, 균질화 단계는 수행되지 않는다.

선택적으로, 균질화된 핫 밴드 코일을 열간 압연하여 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 제공할 수 있다. 최종 게이지로 열간 압연하는 단계는 예를 들어 마무리 밀을 이용하는 균질화 단계 후에 수행될 수 있다. 열간 압연 단계는 약 250℃ 내지 약 500℃ (예를 들어, 약 300℃ 내지 약 400℃ 또는 약 350℃ 내지 약 430℃) 범위의 열간 압연 온도에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 열간 압연 단계는 약 250℃, 약 260℃, 약 270℃, 약 280℃, 약 290℃, 약 300℃, 약 310℃, 약 320℃, 약 330℃, 약 340℃, 약 350℃, 약 360℃, 약 370℃, 약 380℃, 약 390℃, 약 400℃, 약 410℃, 약 420℃, 약 430℃, 약 440℃, 약 450℃, 약 460℃, 약 470℃, 약 480℃, 약 490℃, 약 500℃ 또는 그 사이의 임의의 온도의 열간 압연 온도에서 수행될 수 있다.

최종 게이지로 열간 압연하는 단계는 핫 밴드의 두께를 약 0.5mm 내지 약 6mm의 최종 게이지로 추가로 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 최종 게이지로 열간 압연하는 단계는 약 6mm 이하, 약 5.5mm 이하, 약 5mm 이하, 약 4.5mm 이하, 약 4mm 이하, 약 3.5mm 이하, 약 3mm 이하, 약 2.5mm 이하, 약 2mm 이하, 약 1.5mm 이하, 약 1mm 이하, 약 0.5mm 또는 그 사이의 임의의 게이지를 갖는 알루미늄 합금 제품을 제공할 수 있다.

선택적으로 균질화 후, 균질화된 핫 밴드 코일은 코일 냉각 및 냉간 압연을 겪을 수 있다. 균질화된 핫 밴드 코일은 약 12.5℃/시간 (℃/h) 내지 약 3600℃/h의 속도로 공기 중에서 냉각될 수 있다. 예를 들어, 코일 냉각 단계는 약 12.5℃/h, 약 25℃/h, 약 50℃/h, 약 100℃/h, 약 200℃/h, 약 400℃/h, 약 800℃/h, 약 1600℃/h, 약 3200℃/h, 약 3600℃/h, 또는 그 사이의 임의의 속도로 수행될 수 있다. 코일 냉각에 이어, 냉간 압연 단계가 선택적으로 수행될 수 있다. 냉간 압연 단계 동안, 균질화된 핫 밴드 코일은 약 0.1mm 내지 약 6mm (예를 들어, 약 0.5mm 내지 약 5mm)의 두께로 냉간 압연될 수 있다. 예를 들어, 균질화된 핫 밴드 코일은 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 제공하기 위해 약 4mm 미만의 두께로 냉간 압연될 수 있다. 예를 들어, 최종 게이지 알루미늄 합금 제품은 약 6mm 이하, 약 5.5mm 이하, 약 5mm 이하, 약 4.5mm 이하, 약 4mm 이하, 약 3.5mm 이하, 약 3mm 이하, 약 2.5mm 이하, 약 2mm 이하, 약 1.5mm 이하, 약 1mm 이하, 약 0.5mm 또는 그 사이의 임의의 두께를 가질 수 있다. 선택적으로, 냉간 압연 단계는 균질화 단계 및/또는 열간 압연 단계 없이 수행될 수 있다.

일부 경우에, 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 제공하기 위해 핫 밴드 코일을 추가로 가공하는 데 사용하기 위한 예시적인 일련의 단계는 균질화된 핫 밴드 코일을 제공하기 위해 핫 밴드 코일을 균질화하고, 균질화된 핫 밴드 코일을 열간 압연하여 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 제공하는 것을 포함한다. 다른 경우에, 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 제공하기 위해 핫 밴드 코일을 추가로 가공하는 데 사용하기 위한 예시적인 일련의 단계는 균질화된 핫 밴드 코일을 제공하기 위해 핫 밴드 코일을 균질화하고, 균질화된 핫 밴드 코일을 냉각하고, 균질화된 핫 밴드 코일을 냉간 압연하여 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 제공하는 것을 포함한다. 또 다른 경우에, 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 제공하기 위해 핫 밴드 코일을 추가로 가공하는 것은 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 제공하기 위해 핫 밴드 코일을 냉간 압연하는 것을 포함한다. 일부 양태에서, 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 제공하기 위해 핫 밴드 코일을 추가로 가공하는 것은 코일 냉각, 최종 게이지로의 냉간 압연, 용액화, 페인트 베이킹 및 에이징을 포함한다.

용액화

본 명세서에 기재된 방법은 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 용액화하는 단계를 추가로 포함한다. 용액화 단계는 필요에 따라 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 약 450℃ 이상 (예를 들어, 약 460℃ 내지 약 600℃, 약 465℃ 내지 약 575℃, 약 470℃ 내지 약 550℃, 약 475℃ 내지 약 525℃, 또는 약 480℃ 내지 약 500℃)의 용액화 온도로 가열 또는 냉각하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 최종 게이지 알루미늄 합금 제품은 일정 기간 동안 용액화 온도에서 침지할 수 있다. 특정 양태에서, 최종 게이지 알루미늄 합금 제품은 적어도 30초 동안 (예를 들어, 약 60초 내지 약 120분 포함) 침지되도록 허용된다. 예를 들어, 최종 게이지 알루미늄 합금 제품은 약 450℃ 이상의 온도에서 30초, 35초, 40초, 45초, 50초, 55초, 60초, 65초, 70초, 75초, 80초, 85초, 90초, 95초, 100초, 105초, 110초, 115초, 120초, 125초, 130초, 135초, 140초, 145초, 150초, 5분, 10분, 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 기간 동안 침지될 수 있다. 특정 양태에서, 용액화는 열간 압연 단계 또는 냉간 압연 단계 직후에 수행된다.

담금질

본 명세서에 기재된 방법은 담금질 단계를 포함한다. 본원에서 사용되는 용어 "담금질"은 상술한 바와 같이 용액화된 최종 게이지 알루미늄 합금 제품의 온도를 급속히 감소시키는 것을 포함할 수 있다. 담금질 단계에서, 제품은 액체 (예를 들어, 물), 기체, 임의의 다른 적합한 담금질 매질 또는 이의 임의의 조합으로 급냉될 수 있다. 특정 양태에서, 제품은 약 40℃ 내지 약 75℃의 수온을 갖는 물을 사용하여 급냉될 수 있다. 특정 양태에서 제품은 강제 공기를 사용하여 급냉된다.

특정 양태에서, 제품은 선택된 게이지를 기준으로 하는 담금질 단계에서 약 50℃/s 내지 400℃/s 사이에서 변할 수 있는 담금질 속도로 약 25℃ 내지 약 65℃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.

사전- 에이징

일부 경우에 사전-에이징 단계가 수행될 수 있다. 이론에 구속되지 않으면서, 사전-에이징 단계는 알루미늄 합금 제품의 자연 에이징으로 인한 기계적 특성 변화를 적어도 부분적으로 억제할 수 있다. 선택적으로, 사전-에이징 단계는 용액화 단계 전 또는 용액화 단계 후에 수행될 수 있다. 사전-에이징 단계는 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 약 50℃ 내지 약 150℃ (예를 들어, 약 55℃ 내지 약 140℃, 약 60℃ 내지 약 130℃, 약 65℃ 내지 약 120℃, 또는 약 70℃ 내지 약 110℃)의 사전-에이징 온도로 가열하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 사전-에이징 단계는 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 약 50℃, 약 55℃, 약 60℃, 약 65℃, 약 70℃, 약 75℃, 약 80℃, 약 85℃, 약 90℃, 약 95℃, 약 100℃, 약 105℃, 약 110℃, 약 115℃, 약 120℃, 약 125℃, 약 130℃, 약 135℃, 약 140℃, 약 145℃, 또는 약 150℃의 온도로 가열하는 것을 포함할 수 있다. 최종 게이지 알루미늄 합금 제품은 최대 약 24시간 (예를 들어, 약 1시간 내지 약 24시간)의 기간 동안 사전-에이징 온도에서 유지될 수 있다. 예를 들어, 최종 게이지 알루미늄 합금 제품은 약 24시간 이하, 약 12시간 이하, 약 6시간 이하, 약 5시간 이하, 약 4시간 이하, 약 3시간 이하, 약 2시간 이하, 약 1시간 이하 또는 그 사이 임의의 시간 동안 유지될 수 있다.

에이징

용액화, 담금질 및/또는 사전-에이징 단계 후, 하나 이상의 에이징 단계가 수행될 수 있다. 에이징은 자연 에이징, 인공 에이징, 페인트 베이킹 및 성형-후 열처리 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

선택적으로, 에이징은 자연 에이징 단계를 포함할 수 있다. 자연 에이징은 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 일정 기간 동안 실온에서 유지하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 최종 게이지 알루미늄 합금 제품은 최대 약 12주 (예를 들어, 약 1일, 약 2일, 약 3일, 약 4일, 약 5일, 약 6일, 약 1주, 약 2주, 약 3주, 약 4주, 약 5주, 약 6주, 약 7주, 약 8주, 약 9주, 약 10주, 약 11주 또는 약 12주) 동안 실온에서 유지될 수 있다.

본 명세서에 기술된 방법에 따라 제조된 알루미늄 합금 제품은 선택적인 사전-에이징 및 자연 에이징을 거친 후 배송될 수 있다. 알루미늄 합금 제품은 최종 사용자에 의한 가공 후, 예를 들어, 변형 (예를 들어, 스탬핑, 프레싱, 형성 또는 임의의 적절한 변형 공정)에 의해 및/또는 에이징 또는 열처리 (예를 들어, 코팅 및 페인트 베이킹, 인공 에이징, 성형-후 열처리 또는 적절한 최종 사용자 열처리)에 의해 높은 항복 강도를 달성할 수 있다. 선택적으로, 선택적 사전-에이징 및/또는 자연 에이징 단계 후, 본 명세서에 기술된 알루미늄 합금 제품은, 예를 들어, 형성 공정, 코팅 공정, 인공 에이징 단계 및/또는 페인트 베이킹 공정을 거친다.

선택적으로, 에이징은 인공 에이징 단계를 포함할 수 있다. 인공 에이징은 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 약 100℃ 내지 약 250℃ (예를 들어, 약 110℃ 내지 약 220℃, 약 115℃ 내지 약 210℃, 또는 약 125℃ 내지 약 200℃)의 인공 에이징 온도로 가열하는 것을 포함할 수 있다. 인공 에이징 단계는 약 1시간 내지 약 72시간 (예를 들어, 약 1시간, 약 2시간, 약 3시간, 약 4시간, 약 5시간, 약 6시간, 약 7시간, 약 8시간, 약 9시간, 약 10시간, 약 11시간, 약 12시간, 약 24시간, 약 48시간, 약 60시간 또는 약 72시간)의 기간 동안 인공 에이징 온도를 유지하는 것을 포함할 수 있다.

일부 양태에서, 선택적 코팅 절차가 수행될 수 있다 (예를 들어, 두서너 가지 예만 들면, 페인팅, 전기 코팅 또는 아연-인산염 처리). 코팅 후, 최종 게이지 알루미늄 합금 제품은 페인트 베이킹, 성형-후 열처리, 임의의 적절한 OEM 열처리 공정 또는 이의 조합을 포함하는 추가 열처리를 받을 수 있다. 페인트 베이킹은 알루미늄 합금 제품을 더욱 강화하여 선택적으로 복잡한 형성된 형상을 갖는 고강도 알루미늄 합금 제품을 제공할 수 있다. 일부 경우에, 페인트 베이킹 절차는 알루미늄 합금 제품을 약 75℃ 내지 약 250℃의 페인트 베이킹 온도로 가열하고 최대 약 3시간 (예를 들어, 약 15분 내지 2시간 또는 약 30분 내지 약 1시간)의 기간 동안 알루미늄 합금 제품을 페인트 베이킹 온도로 유지하는 것을 포함할 수 있다. 일부 추가 경우에, 성형-후 열처리가 수행될 수 있다. 성형-후 열처리 절차는 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 약 100℃ 내지 약 250℃의 성형-후 열처리 온도로 가열하고 이 온도를 약 1시간 내지 약 24시간 (예를 들어, 약 2시간 내지 약 12시간) 동안 유지하는 것을 포함할 수 있다.

합금 제품 특성

본 명세서에 기재된 알루미늄 합금 제품은 본 명세서에 기재된 바와 같이 에이징 전 및 후에 고강도 및 성형성을 가질 수 있다. 샘플의 인장 시험은 미국 재료 시험 협회 (ASTM)에서 제공하는 것과 같이 관련 간행물에 기술된 재료 과학의 분야에서 알려진 표준 절차에 따라 수행된다. "금속 재료의 인장 테스트를 위한 표준 테스트 방법"이라는 제목의 ASTM E8/EM8 (DOI: 10.1520/E0008 E0008M-15A)은 금속 재료에 대한 인장 시험 절차를 특정한다.

일부 경우에, 알루미늄 합금 제품은 에이징 전에 알루미늄 합금 제품에 의해 달성된 연신 및 항복 강도에 비해 에이징 후 연신에서 증가과 항복 강도에서 증가를 달성한다. 연신에서의 증가는 적어도 약 1% (예를 들어, 약 1.5% 내지 약 5% 또는 약 2% 내지 약 3%)일 수 있다. 예를 들어, 연신에서의 증가는 약 1%, 약 1.5%, 약 2%, 약 2.5%, 약 3%, 약 3.5%, 약 4%, 약 4.5%, 약 5% 또는 약 5%보다 클 수 있다. 항복 강도에서의 증가는 적어도 약 15MPa (예를 들어, 약 15MPa 내지 약 25MPa)일 수 있다. 예를 들어, 항복 강도에서의 증가는 약 15MPa, 약 16MPa, 약 17MPa, 약 18MPa, 약 19MPa, 약 20MPa, 약 21MPa, 약 22MPa, 약 23MPa, 약 24MPa, 약 25MPa, 또는 약 25MPa보다 클 수 있다.

일부 예에서, T6 템퍼로 제공된 알루미늄 합금 제품은 본 명세서에 기술된 방법에 따라 가공한 후 약 400MPa 초과의 항복 강도를 갖는다. 예를 들어, 알루미늄 합금 제품은 본 명세서에 기재된 방법에 따라 가공한 후 400MPa 이상, 405MPa 이상, 410MPa 이상, 415MPa 이상, 420MPa 이상, 425MPa 이상, 430MPa 이상, 435MPa 이상, 440MPa 이상, 445MPa 이상, 450MPa 이상, 455MPa 이상, 460MPa 이상, 465MPa 이상, 470MPa 이상, 475MPa 이상, 480MPa 이상, 485MPa 이상, 490MPa 이상, 495MPa 이상, 500MPa 이상, 505MPa 이상, 510MPa 이상, 515MPa 이상, 520MPa 이상, 525MPa 이상, 530MPa 이상, 535MPa 이상, 540MPa 이상, 545MPa 이상, 550MPa 이상, 555MPa 이상, 560MPa 이상, 565MPa 이상, 570MPa 이상 또는 575MPa 이상의 항복 강도를 가질 수 있다.

일부 경우에, T4 템퍼로 제공된 알루미늄 합금 제품은 본 명세서에 기술된 방법에 따라 가공한 후 약 240MPa 초과의 항복 강도를 갖는다. 예를 들어, 알루미늄 합금 제품은 약 240MPa 이상, 약 250MPa 이상, 약 260MPa 이상, 약 270MPa 이상, 약 280MPa 이상, 약 290MPa 이상, 약 300MPa 이상, 약 310MPa 이상, 약 320MPa 이상, 약 330MPa 이상, 약 340MPa 이상, 약 350MPa 이상, 약 360MPa 이상, 약 370MPa 이상, 약 380MPa 약 390MPa 이상, 약 400MPa 이상, 약 410MPa 이상, 약 420MPa 이상, 또는 약 425MPa 이상의 항복 강도를 가질 수 있다.

일부 예에서, 알루미늄 합금 제품은 본 명세서에 기술된 방법에 따라 가공한 후 T6 템퍼로 제공될 때 약 6% 초과의 균일한 연신을 갖는다. 예를 들어, T6 템퍼에서의 알루미늄 합금 제품은 약 6%, 약 6.1%, 약 6.2%, 약 6.3%, 약 6.4%, 약 6.5%, 약 6.6%, 약 6.7%, 약 6.8%, 약 6.9%, 약 7%, 약 7.1%, 약 7.2%, 약 7.3%, 약 7.4%, 약 7.5%, 약 7.6%, 약 7.7%, 약 7.8%, 약 7.9%, 약 8%, 약 8.1%, 약 8.2%, 약 8.3%, 약 8.4%, 약 8.5%, 약 8.6%, 약 8.7%, 약 8.8%, 약 8.9%, 약 9%, 약 9.1%, 약 9.2%, 약 9.3%, 약 9.4%, 약 9.5%, 약 9.6%, 약 9.7%, 약 9.8%, 약 9.9%, 약 10%, 약 10.1%, 약 10.2%, 약 10.3%, 약 10.4%, 약 10.5%, 약 10.6%, 약 10.7%, 약 10.8%, 약 10.9%, 약 11%, 약 11.1%, 약 11.2%, 약 11.3%, 약 11.4%, 약 11.5%, 약 11.6%, 약 11.7%, 약 11.8%, 약 11.9%, 약 12%, 약 12.1%, 약 12.2%, 약 12.3%, 약 12.4%, 약 12.5%, 약 12.6%, 약 12.7%, 약 12.8%, 약 12.9%, 약 13%, 약 13.1%, 약 13.2%, 약 13.3%, 약 13.4%, 약 13.5%, 약 13.6%, 약 13.7%, 약 13.8%, 약 13.9%, 약 14%, 약 14.1%, 약 14.2%, 약 14.3%, 약 14.4%, 약 14.5%, 약 14.6%, 약 14.7%, 약 14.8%, 약 14.9%, 약 15%, 약 15.1%, 약 15.2%, 약 15.3%, 약 15.4%, 약 15.5%, 약 15.6%, 약 15.7%, 약 15.8%, 약 15.9%, 약 16%, 약 16.1%, 약 16.2%, 약 16.3%, 약 16.4%, 약 16.5%, 약 16.6%, 약 16.7%, 약 16.8%, 약 16.9%, 약 17%, 약 17.1%, 약 17.2%, 약 17.3%, 약 17.4%, 약 17.5%, 약 17.6%, 약 17.7%, 약 17.8%, 약 17.9%, 약 18%, 약 18.1%, 약 18.2%, 약 18.3%, 약 18.4%, 약 18.5%, 약 18.6%, 약 18.7%, 약 18.8%, 약 18.9%, 약 19%, 약 19.1%, 약 19.2%, 약 19.3%, 약 19.4%, 약 19.5%, 약 19.6%, 약 19.7%, 약 19.8%, 약 19.9%, 또는 약 20%의 균일한 연신을 가질 수 있다.

일부 예에서, 알루미늄 합금 제품은 본 명세서에 기술된 방법에 따라 처리 후 T4 템퍼로 제공될 때 약 16% 초과의 균일한 연신을 갖는다. 예를 들어, T4 템퍼에서의 알루미늄 합금 제품은 약 16%, 약 16.1%, 약 16.2%, 약 16.3%, 약 16.4%, 약 16.5%, 약 16.6%, 약 16.7%, 약 16.8%, 약 16.9%, 약 17%, 약 17.1%, 약 17.2%, 약 17.3%, 약 17.4%, 약 17.5%, 약 17.6%, 약 17.7%, 약 17.8%, 약 17.9%, 약 18%, 약 18.1%, 약 18.2%, 약 18.3%, 약 18.4%, 약 18.5%, 약 18.6%, 약 18.7%, 약 18.8%, 약 18.9%, 약 19%, 약 19.1%, 약 19.2%, 약 19.3%, 약 19.4%, 약 19.5%, 약 19.6%, 약 19.7%, 약 19.8%, 약 19.9%, 약 20%, 약 20.1%, 약 20.2%, 약 20.3%, 약 20.4%, 약 20.5%, 약 20.6%, 약 20.7%, 약 20.8%, 약 20.9%, 약 21%, 약 21.1%, 약 21.2%, 약 21.3%, 약 21.4%, 약 21.5%, 약 21.6%, 약 21.7%, 약 21.8%, 약 21.9%, 약 22%, 약 22.1%, 약 22.2%, 약 22.3%, 약 22.4%, 약 22.5%, 약 22.6%, 약 22.7%, 약 22.8%, 약 22.9%, 약 23%, 약 23.1%, 약 23.2%, 약 23.3%, 약 23.4%, 약 23.5%, 약 23.6%, 약 23.7%, 약 23.8%, 약 23.9%, 약 24%, 약 24.1%, 약 24.2%, 약 24.3%, 약 24.4%, 약 24.5%, 약 24.6%, 약 24.7%, 약 24.8%, 약 24.9%, 약 25%, 약 25.1%, 약 25.2%, 약 25.3%, 약 25.4%, 약 25.5%, 약 25.6%, 약 25.7%, 약 25.8%, 약 25.9%, 약 26%, 약 26.1%, 약 26.2%, 약 26.3%, 약 26.4%, 약 26.5%, 약 26.6%, 약 26.7%, 약 26.8%, 약 26.9%, 약 27%, 약 27.1%, 약 27.2%, 약 27.3%, 약 27.4%, 약 27.5%, 약 27.6%, 약 27.7%, 약 27.8%, 약 27.9%, 약 28%, 약 28.1%, 약 28.2%, 약 28.3%, 약 28.4%, 약 28.5%, 약 28.6%, 약 28.7%, 약 28.8%, 약 28.9%, 약 29%, 약 29.1%, 약 29.2%, 약 29.3%, 약 29.4%, 약 29.5%, 약 29.6%, 약 29.7%, 약 29.8%, 약 29.9%, 또는 약 30%의 균일한 연신을 가질 수 있다.

본 명세서에 기재된 알루미늄 합금 제품은 본 명세서에 기재된 바와 같이 에이징 전후에 우수한 굽힘성 특성을 가질 수 있다. 본 명세서에 기술된 방법에 따라 제조된 알루미늄 합금 제품은 ISO 7438 (일반 굽힘 표준) 및 VDA 238-100에 따른 3-점 굽힘 테스트에 의해 측정된 원하는 굽힘성 특성을 나타낸다. 예를 들어, 알루미늄 합금 제품은 약 65°보다 큰 VDA α 굽힘 각도를 가질 수 있다. 일부 경우에 알루미늄 합금 제품은 약 65°, 약 65.1°, 약 65.2°, 약 65.3°, 약 65.4°, 약 65.5°, 약 65.6°, 약 65.7°, 약 65.8°, 약 65.9°, 약 66°, 약 66.1°, 약 66.2°, 약 66.3°, 약 66.4°, 약 66.5°, 약 66.6°, 약 66.7°, 약 66.8°, 약 66.9°, 약 67°, 약 67.1°, 약 67.2°, 약 67.3°, 약 67.4°, 약 67.5°, 약 67.6°, 약 67.7°, 약 67.8°, 약 67.9°, 약 68°, 약 68.1°, 약 68.2°, 약 68.3°, 약 68.4°, 약 68.5°, 약 68.6°, 약 68.7°, 약 68.8°, 약 68.9°, 약 69°, 약 69.1°, 약 69.2°, 약 69.3°, 약 69.4°, 약 69.5°, 약 69.6°, 약 69.7°, 약 69.8°, 약 69.9°, 약 70°, 약 70.1°, 약 70.2°, 약 70.3°, 약 70.4°, 약 70.5°, 약 70.6°, 약 70.7°, 약 70.8°, 약 70.9°, 약 71°, 약 71.1°, 약 71.2°, 약 71.3°, 약 71.4°, 약 71.5°, 약 71.6°, 약 71.7°, 약 71.8°, 약 71.9°, 약 72°, 약 72.1°, 약 72.2°, 약 72.3°, 약 72.4°, 약 72.5°, 약 72.6°, 약 72.7°, 약 72.8°, 약 72.9°, 약 73°, 약 73.1°, 약 73.2°, 약 73.3°, 약 73.4°, 약 73.5°, 약 73.6°, 약 73.7°, 약 73.8°, 약 73.9°, 약 74°, 약 74.1°, 약 74.2°, 약 74.3°, 약 74.4°, 약 74.5°, 약 74.6°, 약 74.7°, 약 74.8°, 약 74.9°, 약 75°, 약 75.1°, 약 75.2°, 약 75.3°, 약 75.4°, 약 75.5°, 약 75.6°, 약 75.7°, 약 75.8°, 약 75.9°, 약 76°, 약 76.1°, 약 76.2°, 약 76.3°, 약 76.4°, 약 76.5°, 약 76.6°, 약 76.7°, 약 76.8°, 약 76.9°, 약 77°, 약 77.1°, 약 77.2°, 약 77.3°, 약 77.4°, 약 77.5°, 약 77.6°, 약 77.7°, 약 77.8°, 약 77.9°, 약 78°, 약 78.1°, 약 78.2°, 약 78.3°, 약 78.4°, 약 78.5°, 약 78.6°, 약 78.7°, 약 78.8°, 약 78.9°, 약 79°, 약 79.1°, 약 79.2°, 약 79.3°, 약 79.4°, 약 79.5°, 약 79.6°, 약 79.7°, 약 79.8°, 약 79.9°, 약 80°, 약 80.1°, 약 80.2°, 약 80.3°, 약 80.4°, 약 80.5°, 약 80.6°, 약 80.7°, 약 80.8°, 약 80.9°, 약 81°, 약 81.1°, 약 81.2°, 약 81.3°, 약 81.4°, 약 81.5°, 약 81.6°, 약 81.7°, 약 81.8°, 약 81.9°, 약 82°, 약 82.1°, 약 82.2°, 약 82.3°, 약 82.4°, 약 82.5°, 약 82.6°, 약 82.7°, 약 82.8°, 약 82.9°, 약 83°, 약 83.1°, 약 83.2°, 약 83.3°, 약 83.4°, 약 83.5°, 약 83.6°, 약 83.7°, 약 83.8°, 약 83.9°, 약 84°, 약 84.1°, 약 84.2°, 약 84.3°, 약 84.4°, 약 84.5°, 약 84.6°, 약 84.7°, 약 84.8°, 약 84.9°, 약 85°, 약 85.1°, 약 85.2°, 약 85.3°, 약 85.4°, 약 85.5°, 약 85.6°, 약 85.7°, 약 85.8°, 약 85.9°, 약 86°, 약 86.1°, 약 86.2°, 약 86.3°, 약 86.4°, 약 86.5°, 약 86.6°, 약 86.7°, 약 86.8°, 약 86.9°, 약 87°, 약 87.1°, 약 87.2°, 약 87.3°, 약 87.4°, 약 87.5°, 약 87.6°, 약 87.7°, 약 87.8°, 약 87.9°, 약 88°, 약 88.1°, 약 88.2°, 약 88.3°, 약 88.4°, 약 88.5°, 약 88.6°, 약 88.7°, 약 88.8°, 약 88.9°, 약 89°, 약 89.1°, 약 89.2°, 약 89.3°, 약 89.4°, 약 89.5°, 약 89.6°, 약 89.7°, 약 89.8°, 약 89.9°, 또는 약 90°의 VDA α 굽힘 각도를 가질 수 있다.

사용 방법

본 명세서에 기술된 합금 제품 및 방법은 모터 차량, 항공기 및 철도 분야 또는 임의의 다른 원하는 분야를 포함하는 자동차 및/또는 운송 분야에 사용될 수 있다. 일부 예에서, 제품 및 방법은 범퍼, 사이드 빔, 루프 빔, 크로스 빔, 기둥 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 차량 차체 부품 제품을 제조하는 데 사용될 수 있다. 본 명세서에 기술된 알루미늄 합금 제품 및 방법은 예를 들어 외부 및 내부 패널을 제조하기 위해 항공기 또는 철도 차량 분야에서도 사용될 수 있다.

본 명세서에 기술된 제품 및 방법은 예를 들어 외부 및 내부 케이스 넣기를 제조하기 위해 전자 분야에서도 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 기술된 제품 및 방법은 또한 휴대폰 및 태블릿 컴퓨터를 포함하는 전자 장치용 하우징을 제조하는 데 사용될 수 있다. 일부 예에서, 제품은 휴대폰 (예를 들어, 스마트 폰) 및 태블릿 하단 섀시의 외부 케이싱을 위한 하우징을 제조하는 데 사용될 수 있다.

특정 양태에서, 제품 및 방법은 항공 우주 차량 본체 부품 제품을 제조하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 개시된 제품 및 방법은 스킨 합금과 같은 비행기 본체 부품을 제조하는 데 사용될 수 있다. 제품 및 방법은 다른 원하는 분야에서 사용될 수 있다.

예시

예시 1은 성형 가능한 고강도 알루미늄 합금 제품을 제조하는 방법으로, 상기 방법은 주조 출구 온도를 갖는 주조 알루미늄 합금 제품을 제공하기 위해 용융 알루미늄 합금 조성물을 연속적으로 주조하는 단계로, 여기서 용융 알루미늄 합금 조성물은 Al 이외의 주요한 합금 원소로서 적어도 0.1 중량%의 Zr, 적어도 2 중량%의 Mg 및 Zn을 포함하는 알루미늄 합금을 포함하는, 단계; 열적으로 안정화된 주조 알루미늄 합금 제품을 제공하기 위해 주조 알루미늄 합금 제품을 주조 출구 온도보다 20℃ 내지 50℃ 낮은 온도로 냉각시키는 단계; 열적으로 안정화된 주조 알루미늄 합금 제품을 열간 압연하여 알루미늄 합금 핫 밴드를 제공하는 단계; 알루미늄 합금 핫 밴드를 감아 핫 밴드 코일을 제공하는 단계; 핫 밴드 코일을 200℃ 내지 400℃의 온도로 냉각시키는 단계; 핫 밴드 코일을 추가로 가공하여 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 제공하는 단계; 및 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 용액화하는 단계를 포함한다.

예시 2는 임의의 선행 또는 후속 예시의 방법으로서, 여기서 용융 알루미늄 합금 조성물은 약 1.2 내지 약 3의 Zn 대 Mg 비를 포함한다.

예시 3은 임의의 선행 또는 후속 예시의 방법으로서, 여기서 열간 압연은 열적으로 안정화된 주조 알루미늄 합금 제품을 열간 압연 유입 온도로 가열하는 것을 포함한다.

예시 4는 임의의 선행 또는 후속 예시의 방법으로서, 여기서 열적으로 안정화된 주조 알루미늄 합금 제품을 열간 압연하는 것은 열적으로 안정화된 주조 알루미늄 합금 제품의 두께를 적어도 30% 감소시키기 위해 수행된다.

예시 5는 임의의 선행 또는 후속 예시의 방법으로서, 여기서 주조 알루미늄 합금 제품의 두께는 40% 내지 50% 감소된다.

예시 6은 임의의 선행 또는 후속 예시의 방법으로서, 여기서 추가 가공은 균질화된 핫 밴드 코일을 제공하기 위해 핫 밴드 코일을 균질화하는 단계; 및 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 제공하기 위해 균질화된 핫 밴드 코일을 열간 압연하는 단계를 포함한다.

예시 7은 임의의 선행 또는 후속 예시의 방법으로서, 여기서 추가 가공은 균질화된 핫 밴드 코일을 제공하기 위해 핫 밴드 코일을 균질화하는 단계; 균질화된 핫 밴드 코일을 냉각시키는 단계; 및 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 제공하기 위해 균질화된 핫 밴드 코일을 냉간 압연하는 단계를 포함한다.

예시 8은 임의의 선행 또는 후속 예시의 방법으로서, 여기서 균질화하는 단계는 알루미늄 합금 핫 밴드를 적어도 450℃의 균질화 온도로 가열하고 알루미늄 합금 핫 밴드를 적어도 450℃의 균질화 온도에서 적어도 약 90분의 기간 동안 유지하는 것을 포함한다.

예시 9는 임의의 선행 또는 후속 예시의 방법으로서, 여기서 추가 가공은 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 제공하기 위해 핫 밴드 코일을 냉간 압연하는 것을 포함한다.

예시 10은 임의의 선행 또는 후속 예시의 방법으로서, 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 사전-에이징하는 단계를 추가로 포함하며, 여기서 사전-에이징은 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 약 50℃ 내지 약 150℃의 사전-에이징 온도로 가열하고 약 1시간 내지 약 24시간의 기간 동안 사전-에이징 온도를 유지하는 것을 포함한다.

예시 11은 임의의 선행 또는 후속 예시의 방법으로서, 적어도 400MPa의 항복 강도를 달성하기 위해 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 에이징하는 것을 추가로 포함한다.

예시 12는 임의의 선행 또는 후속 예시의 방법으로서, 여기서 에이징은 자연 에이징, 인공 에이징, 페인트 베이킹 및 성형-후 열처리 중 하나 이상을 포함한다.

예시 13은 임의의 선행 또는 후속 설명의 방법으로서, 여기서 에이징은 자연 에이징을 포함하고 자연 에이징은 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 약 1일 내지 약 12주의 기간 동안 실온에서 유지하는 것을 포함한다.

예시 14는 임의의 선행 또는 후속 예시의 방법으로서, 여기서 에이징은 인공 에이징을 포함하고 인공 에이징은 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 약 100℃ 내지 약 250℃의 인공 에이징 온도로 가열하고 인공 에이징 온도를 약 1시간 내지 약 72시간의 기간 동안 유지하는 것을 포함한다.

예시 15는 임의의 선행 또는 후속 예시의 방법으로서, 여기서 에이징은 페인트 베이킹을 포함하고 페인트 베이킹은 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 약 75℃ 내지 약 250℃의 페인트 베이킹 온도로 가열하고 페인트 베이킹 온도를 약 15분 내지 약 3시간의 기간 동안 유지하는 것을 포함한다.

예시 16은 임의의 선행 또는 후속 예시의 방법으로서, 여기서 에이징은 성형-후 열처리를 포함하고 성형-후 열처리는 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 약 100℃ 내지 약 250℃의 성형-후 열처리 온도로 가열하고 성형-후 열처리 온도를 약 1시간 내지 약 24시간의 기간 동안 유지하는 것을 포함한다.

예시 17은 임의의 선행 또는 후속 예시의 방법에 따라 제조된 알루미늄 합금 제품이다.

예시 18은 임의의 선행 또는 후속 예시의 알루미늄 합금 제품으로서, 여기서 알루미늄 합금 제품은 에이징 후 연신에서의 증가 및 항복 강도에서의 증가를 달성한다.

예시 19는 임의의 선행 또는 후속 예시의 알루미늄 합금 제품으로서, 여기서 연신에서의 증가는 적어도 약 1%이다.

예시 20은 임의의 선행 또는 후속 예시의 알루미늄 합금 제품으로서, 여기서 연신에서의 증가는 약 1.5% 내지 약 5%이다.

예시 21은 임의의 선행 또는 후속 예시의 알루미늄 합금 제품으로서, 여기서 항복 강도에서의 증가는 적어도 약 15MPa이다.

예시 22는 임의의 선행 또는 후속 예시의 알루미늄 합금 제품으로서, 여기서 항복 강도에서의 증가는 약 15MPa 내지 약 25MPa이다.

예시 23은 임의의 선행 예시의 알루미늄 합금 제품으로서, 여기서 연신에서의 증가는 적어도 약 1%이고 항복 강도에서의 증가는 적어도 약 15MPa이다.

하기 실시예는 본 발명을 추가로 예시하는 역할을 할 것이나, 그의 임의의 제한을 구성하지 않는 역할을 할 것이다. 반대로, 본 명세서의 상세한 설명을 읽은 후, 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 당업자에게 스스로를 제안할 수 있는 다양한 실시형태, 수정 및 등가물에 의지할 수 있다는 것이 명확하게 이해되어야 한다.

실시예

실시예 1: 고도로 성형 가능한 고강도 알루미늄 합금을 제조하고 생산하는 방법

본 명세서에 기술된 알루미늄 합금 가공 방법은 열간 압연, 코일 냉각, 균질화, 최종 게이지로의 열간 압연 및 용액화 (본 명세서에서 "경로 1"로 지칭됨)를 포함한다. 도 1a는 경로 1 가공 방법 (100)을 도시하는 개략도이다. 알루미늄 합금 슬래브 (120)를 생산하기 위해 연속 캐스터 (110)가 이용되었다. 알루미늄 합금 슬래브 (120)는 약 400℃ 내지 약 430℃의 온도에서 연속 캐스터 (110)를 빠져나갔다. 알루미늄 합금 슬래브 (120)는 그 다음 알루미늄 합금 슬래브 (120)의 두께를 약 40% 내지 약 50%까지 감소시키기 위해 열간 밀 (130)에서 가공되어 핫 밴드 (125)를 생성한다. 이어서 핫 밴드 (125)는 약 350℃의 온도에서 코일링되고 코일 (140)은 그 다음 추가 가공을 받는다. 코일 (140)은 이후 약 480℃의 균질화 온도에서 약 2시간 동안 박스 노 (150)에서 균질화되었다. 균질화 후, 코일 (140)을 풀고 핫 밴드 (125)를 마무리 밀 (160)에서 추가로 열간 압연하여 최종 게이지 알루미늄 합금 제품 (127)을 생성했다. 최종 게이지 알루미늄 합금 제품 (127)을 그 다음 코일링하고 알루미늄 합금 제품 코일 (170)은 그런 다음 용액화 공정을 거친다. 일부 경우에 알루미늄 합금 제품 코일은 용액화 단계 전에 사전-에이징 공정을 거친다. 일부 예에서, 알루미늄 합금 제품 코일은 용액화 단계 후에 다른 에이징 공정을 거친다.

본 명세서에 기술된 다른 알루미늄 합금 가공 방법은 열간 압연, 코일 냉각, 균질화, 코일 냉각, 냉간 압연 및 용액화 (본 명세서에서 "경로 2"로 지칭됨)를 포함한다. 도 1b는 경로 2 가공 방법 (101)을 도시하는 개략도이다. 주조, 열간 압연, 코일링, 코일 냉각 및 균질화는 상술한 바와 같이 수행되었다. 균질화 후, 코일 (140)을 풀고 핫 밴드 (125)를 냉간 밀 (165)에서 냉간 압연하여 최종 게이지 알루미늄 합금 제품 (127)을 생성했다. 최종 게이지 알루미늄 합금 제품 (127)을 그 다음 코일링하고 알루미늄 합금 제품 코일 (170)은 용액화 공정을 거친다. 일부 경우에, 알루미늄 합금 제품 코일은 사전-에이징 공정 또는 기타 에이징 공정을 거친다.

본 명세서에 기술된 또 다른 알루미늄 합금 가공 방법은 열간 압연, 코일 냉각, 냉간 압연 및 용액화 (본 명세서에서 "경로 3"으로 지칭됨)를 포함한다. 도 1c는 경로 3 가공 방법 (102)을 도시하는 개략도이다. 주조, 열간 압연, 코일링 및 코일 냉각은 상기에 기술된 바와 같이 수행되어 코일 (140)을 생성한다. 코일 냉각 후, 코일 (140)을 풀고 핫 밴드 (125)는 냉간 밀 (165)에서 냉간 압연되어 최종 게이지 알루미늄 합금 제품 (127)을 생산한다. 그 다음에, 최종 게이지 알루미늄 합금 제품 (127)은 코일링되고 알루미늄 합금 제품 코일 (170)은 이어서 용액화 공정을 거친다. 일부 경우에, 알루미늄 합금 제품 코일 (170)은 사전-에이징 공정 또는 기타 에이징 공정을 거친다.

실시예 2: 고도로 성형 가능한 고강도 알루미늄 합금의 기계적 특성

연속 캐스터를 사용하여 0.60 중량%의 Cu, 0.20 중량%의 Fe, 3.50 중량%의 Mg, 0.10 중량%의 Mn, 0.05 중량%의 Si, 0.02 중량%의 Ti, 0.10 중량%의 Cr, 4.50 중량%의 Zn, 0.12 중량%의 Zr, 최대 0.15 중량%의 불순물 및 나머지 알루미늄을 포함하는 알루미늄 합금 조성물 (본 명세서에서 "합금 A"로 지칭됨)로부터 주조 알루미늄 합금 제품을 제조하였다. 합금 A는 약 1.3의 Zn/Mg 비를 가졌다. 실시예 1에 기술된 방법에 따라 제조 및 생산된 합금 A로부터 취한 샘플은 기계적 테스트를 거친다. 경로 1, 경로 2 및 경로 3 (실시예 1 참조)은 모두 사전-에이징을 포함하거나 포함하지 않고 이용되었다. 일부 경우에 알루미늄 합금 제품이 약 180℃의 온도로 가열되고 이 온도에서 약 30분 동안 유지되는 추가적인 페인트 베이킹 단계가 이용되었다.

도 2는 사전-에이징 없이 ("PX 없음") 및 사전-에이징하여 ("PX") 최종 게이지 알루미늄 합금 제품 (127)을 약 70℃의 온도로 가열하고 용액화하기 전에 약 8시간 동안 이 온도를 유지함에 의해 본 명세서에 기술된 방법에 따라 제조 및 가공된 합금 A의 기계적 특성을 나타내는 요약 그래프이다. 용액화 후, 합금 A 샘플은 1주 동안 자연 에이징되었다. 그래프에 도시된 바와 같이, 각 샘플에 대한 항복 강도 (각 쌍의 왼쪽 솔리드 히스토그램)는 가공 경로 또는 사전-에이징 사용 여부에 관계없이 약 280MPa 내지 약 325MPa 범위였다. 최대 인장 강도 (각 쌍의 오른쪽 해치된 히스토그램)는 각 알루미늄 합금 제품 샘플에 대해 약 450MPa 내지 약 500MPa 범위였다. 균일한 연신 (개방 원) 및 총 연신 (개방 다이아몬드)은 각 샘플에 대해 약 17% 내지 약 25% 범위였다.

도 3은 T4 템퍼에서 샘플을 제공하기 위해, 사전-에이징 없이 및 1주간의 자연 에이징 ("T4-1W"로 지칭됨)으로, 본 명세서에 기술된 경로 1 ("HO-HRTG"로 지칭됨), 경로 2 ("HO-CC-CR"로 지칭됨) 및 경로 3 ("CR"로 지칭됨)에 따라 제조 및 가공된 합금 A의 기계적 특성을 나타내는 그래프이다. 또한, T6 템퍼에서의 샘플을 생산하기 위해 샘플을 약 125℃로 가열하고 이 온도를 24시간 동안 유지함에 의해 인공 에이징 을 수행했다 ("T6-1W"로 지칭됨). 상기에서 기술된 바와 같은 페인트 베이킹 절차가 특정 샘플에 이용되었다 (T4 샘플의 경우 "T4+PB-1W"로, T6 샘플의 경우 "T6+PB-1W"로 지칭됨). 도 3에서 도시된 바와 같이 각 샘플에 대한 항복 강도 (각 쌍의 왼쪽 솔리드 히스토그램)는 가공 경로에 관계없이 인공 에이징 후 현저하게 증가했다. 극한 인장 강도 (각 쌍의 오른쪽 해치된 히스토그램) 또한 각 알루미늄 합금 제품 샘플에 대해 증가했다. 균일한 연신 (개방 원)과 총 연신 (개방 다이아몬드)은 각 샘플에 대해 크게 감소했다.

도 4는 T4 템퍼에서 샘플을 제공하기 위해, 사전-에이징 없이 및 4주간의 자연 에이징 ("T4-4W"로 지칭됨)으로, 본 명세서에 기술된 경로 1 ("HO-HRTG"로 지칭됨), 경로 2 ("HO-CC-CR"로 지칭됨) 및 경로 3 ("CR"로 지칭됨)에 따라 제조 및 가공된 합금 A의 기계적 특성을 나타내는 그래프이다. 또한, T6 템퍼에서의 샘플을 생산하기 위해 샘플을 약 125℃로 가열하고 이 온도를 24시간 동안 유지함에 의해 인공 에이징을 수행했다 ("T6-4W"로 지칭됨). 상기에서 기술된 바와 같은 페인트 베이킹 절차가 특정 샘플에 이용되었다 (T4 샘플의 경우 "T4+PB-4W"로, T6 샘플의 경우 "T6+PB-4W"로 지칭됨). 도 4에서 도시된 바와 같이 추가적인 자연 에이징은 항복 강도 (각 쌍의 왼쪽 솔리드 히스토그램)와 극한 인장 강도 (각 쌍의 오른쪽 해치된 히스토그램)를 약간 증가시켰다. 놀랍게도, 성형성 (즉, 균일한 연신 (개방 원) 및 전체 연신 (개방 다이아몬드))이 유의하게 증가하여 고강도와 고도로 형성 가능인 알루미늄 합금을 나타냈다.

도 5는 T4 템퍼에서 샘플을 제공하기 위해, 용액화 전 사전-에이징 및 1주간의 자연 에이징 ("T4-1W"로 지칭됨)으로, 본 명세서에 기술된 경로 1 ("HO-HRTG"로 지칭됨), 경로 2 ("HO-CC-CR"로 지칭됨) 및 경로 3 ("CR"로 지칭됨)에 따라 제조 및 가공된 합금 A의 기계적 특성을 나타내는 그래프이다. 또한, T6 템퍼에서의 샘플을 생산하기 위해 샘플을 약 125℃로 가열하고 이 온도를 24시간 동안 유지함에 의해 인공 에이징을 수행했다 ("T6-1W"로 지칭됨). 상기에서 기술된 바와 같은 페인트 베이킹 절차가 특정 샘플에 이용되었다 (T4 샘플의 경우 "T4+PB-1W"로 지칭됨).

도 6은 T4 템퍼에서 샘플을 제공하기 위해, 용액화 전 사전-에이징 및 4주간의 자연 에이징 ("T4-4W"로 지칭됨)으로, 본 명세서에 기술된 경로 경로 1 ("HO-HRTG"로 지칭됨), 경로 2 ("HO-CC-CR"로 지칭됨) 및 경로 3 ("CR"로 지칭됨)에 따라 제조 및 가공된 합금 A의 기계적 특성을 나타내는 그래프이다. 또한, T6 템퍼에서의 샘플을 생산하기 위해 샘플을 약 125℃로 가열하고 이 온도를 24시간 동안 유지함에 의해 인공 에이징을 수행했다 ("T6-4W"로 지칭됨). 상기에서 기술된 바와 같은 페인트 베이킹 절차가 특정 샘플에 이용되었다 (T4 샘플의 경우 "T4+PB-4W"로, T6 샘플의 경우 "T6+PB-4W"로 지칭됨). 도 5 및 6에 도시된 바와 같이, 사전-에이징은 1주 및 1개월의 자연 에이징 후, 페인트 베이킹 유무에 관계없이 자연적으로 에이징된 샘플에서 약 20MPa 증가를 제공했다. 도 6에 도시된 바와 같이, 사전-에이징은 놀랍게도, 가공 경로에 관계없이, 1주 동안 자연적으로 에이징된 도 5의 실시예에서의 알루미늄 합금에 비해 약 2% - 3%의 증가된 성형성을 갖는 T4 템퍼에서의 알루미늄 합금을 생성했다.

경로 1, 경로 2 및 경로 3에 따라 제조 및 생산된 합금 A 샘플의 미세 구조를 광학 현미경으로 평가했다. 입자 크기와 분포 및 입자 형태를 분석했다. 도 7은 알루미늄 합금 샘플의 표면 (상단 열, "표면"으로 지칭됨)과 중앙 (하단 열, "중앙"으로 지칭됨)에서의 입자 크기 및 분포를 도시한다. 경로 3 (균질화 없는 냉간 압연, "CR")을 통해 가공된 합금 A 샘플은 변형 공정 (예를 들어, 형성) 중에 균열 및 파단을 유발할 수 있는 용해되지 않은 입자의 큰 분포를 나타냈다. 경로 1 및 2 (예를 들어, 초기 열간 압연 후 균질화)를 통해 가공된 합금 A 샘플은 침전물이 없는 미세구조를 나타내고, 따라서 성형성을 개선할 수 있다.

도 8은 합금 A 샘플의 표면 (상단 열, "표면"으로 지칭됨)과 중앙 (하단 열, "중앙"으로 지칭됨)의 입자 구조를 도시한다. 경로 3 (균질화 없는 냉간 압연, "CR")을 통해 가공된 합금 A 샘플은 균질화하여 가공된 샘플보다 더 미세한 입자 구조를 나타냈다. 경로 1과 2 (초기 열간 압연 후 균질화함)를 통해 가공된 합금 A 샘플은 더 큰 입자 구조를 나타내어, 도 5의 실시예에서와 같이 약 20MPa 낮은 항복 강도에 기여했다.

실시예 3: 고도로 성형 가능한 고강도 알루미늄 합금을 제조, 생산 및 에이 징하는 방법

본 명세서에 기술된 알루미늄 합금 가공 방법은 균질화, 열간 압연, 코일 냉각, 최종 게이지로의 냉간 압연, 용액화, 페인트 베이킹 및 에이징 (본 명세서에서 "경로 4"로 지칭됨)을 포함한다. 도 9는 경로 4 가공 방법 (900)을 도시한 개략도이다. 알루미늄 합금 슬래브 (120)를 생산하기 위해 연속 캐스터 (110)가 이용되었다. 알루미늄 합금 슬래브 (120)는 약 400℃ 내지 약 430℃의 온도에서 연속 캐스터 (110)를 빠져나갔다. 터널 노 (905)는 알루미늄 합금 슬래브 (120)를 균질화하고 알루미늄 합금 슬래브 (120)의 폭에 걸쳐 알루미늄 합금 슬래브 (120)의 온도를 약 400℃ 내지 약 520℃의 피크 금속 온도에서 약 1분 내지 약 5분 동안 유지하기 위해 사용되었다. 알루미늄 합금 슬래브 (120)는 그 다음 알루미늄 합금 슬래브 (120)의 두께를 약 20% 내지 약 40% 감소시키고 슬래브를 약 325℃ 내지 약 375℃로 냉각시키기 위해 제1 마무리 밀 (910)에서 가공되었다. 알루미늄 합금 슬래브 (120)는 그 다음 알루미늄 합금 슬래브 (120)의 두께를 약 20% 내지 약 40% 감소시키고, 슬래브를 약 225℃ 내지 약 275℃로 냉각시켜 핫 밴드 (125)를 생산하기 위해 제2 마무리 밀 (920)에서 가공되었다. 이어서 핫 밴드 (125)는 약 250℃ 미만의 온도에서 코일링되고 코일 (140)은 그 다음 코일 냉각되었다. 코일 (140)은 이어서 풀리고 핫 밴드 (125)는 최종 게이지 알루미늄 합금 제품 (127)을 생성하기 위해 냉간 밀 (165)에서 추가로 냉간 압연되었다. 최종 게이지 알루미늄 합금 제품 (127)은 그 다음 알루미늄 합금 제품 코일 (170)을 제공하기 위해 코일링되었다. 알루미늄 합금 제품 코일 (170)은 약 450℃ 내지 약 500℃의 온도에서 약 2분 내지 약 5분 동안 용액화 노 (960)에서 용액화 처리되었다. 용액화 후, 알루미늄 합금 제품 코일 (170)은 물 급랭 또는 강제 공기 급랭 중 하나에 의해 약 실온으로 급랭되었다. 일부 경우에, 알루미늄 합금 제품 코일 (170)은 용액화 단계 전에 사전-에이징 공정을 거쳤다. 선택적으로, 사전-에이징 공정은 약 80℃에서 약 6시간 동안 에이징을 포함하거나, 사전-에이징 공정은 약 100℃에서 약 2시간 동안 에이징을 포함했다. 일부 실시예에서, 알루미늄 합금 제품 코일 (170)은 약 160℃ 내지 약 200℃에서 약 15분 내지 약 60분 동안 페인트 베이킹 노 (970)에서 수행된 페인트 베이킹 공정을 거쳤다. 특정 경우에, 알루미늄 합금 제품 코일 (170)은 약 1주 내지 약 4주 동안 자연 에이징을 거쳤다. 선택적으로, 알루미늄 합금 제품 코일 (170)은 약 100℃ 내지 약 140℃에서 약 6시간 내지 약 48시간 동안 인공 에이징을 거쳤다.

실시예 4: 에이징된 고도로 성형 가능한 고강도 알루미늄 합금의 기계적 특성

4개의 주조 알루미늄 합금 제품은 아래 표 1에 표시된 알루미늄 합금 조성으로부터 연속 캐스터를 사용하여 경로 4 (실시예 3 참조)의 실시예에서와 같이 제조되었다.

표 1 - 합금 조성

각 합금은 최대 0.15 중량% 불순물을 포함하고, 나머지는 알루미늄이다.

합금 B는 약 1.29의 Zn/Mg 비를 가졌고, 합금 C는 약 1.28의 Zn/Mg 비를 가졌고, 합금 D는 약 2.16의 Zn/Mg 비를 가졌고, 합금 E는 약 2.18의 Zn/Mg 비를 가졌다. 추가로, 합금 E는 직접 냉각 (DC) 주조 및 실시예 3에 기술된 균질화, 열간 압연, 냉간 압연, 용액화 및 인공 에이징을 사용하여 생산되었다. 합금 B, 합금 C, 합금 D 및 합금 E에서 채취한 샘플은 1주간 자연 에이징, 4주간 자연 에이징, 또는 약 120℃에서 약 24시간 동안 인공 에이징을 거쳤다. 경로 4 (실시예 3 참조)는 사전-에이징을 포함하거나 포함하지 않고 사용되었다. 일부 경우에서, 페인트 베이킹 단계는 약 180℃의 온도에서 수행되었고 이 온도에서 약 30분 동안 유지되었다.

도 10, 11 및 12는 본 명세서에 기재된 방법에 따라 제조 및 가공된 합금 B, 합금 C, 합금 D 및 합금 E의 기계적 특성을 나타내는 그래프이다. 용액화 후 합금을 냉각하기 위해 물 급냉을 사용했다. 합금 E는 연속 주조를 포함하는 본 명세서에 기재된 방법에 따라 제조되고 ("합금 E-CC") 상기 기재된 바와 같은 DC 주조를 포함하여 제조되었다 ("합금 E-DC"). 가공 후 모든 합금은 100℃에서 2시간 동안 사전-에이징을 거치거나 ("PX: 100℃ x 2시간") 80℃에서 6시간 동안 사전-에이징을 거치고 ("PX: 80℃ x 6시간) 그 후 1주간의 자연 에이징 (각 히스토그램의 하단 부분) 및 4주의 자연 에이징 (각 히스토그램의 상단 부분)이 이어진다. 도 10은 합금의 종 방향 항복 강도에 대한 자연 에이징의 영향을 나타낸다. 각 합금의 종 방향 항복 강도는 1주간의 자연 에이징 (각 히스토그램의 하단 부분) 후 테스트되었으며, 각 합금의 종 방향 항복 강도는 4주간의 자연 에이징 (각 히스토그램의 상단 부분) 후 테스트되었다. 도 10에 나타난 바와 같이, 자연 에이징은 약 5MPa 내지 약 15MPa의 종 방향 항복 강도에서의 증가에 의해 나타난 바와 같이 합금의 종 방향 항복 강도에 미미한 영향을 미쳤다. 합금 E (합금 E-CC 및 합금 E-DC 포함)는 용액화 24시간 이내에 급속한 에이징으로 인해 1주간의 자연 에이징 후 더 높은 종 방향 항복 강도를 나타냈다. 도 11은 합금의 균일한 연신에 대한 자연 에이징의 영향을 나타낸다. 각 합금의 종 방향 균일한 연신은 1주간의 자연 에이징 (각 쌍의 왼쪽 히스토그램) 후 테스트되었으며, 각 합금의 균일한 연신은 4주간의 자연 에이징 (각 쌍의 오른쪽 히스토그램) 후에 테스트되었다. 도 11에 도시된 바와 같이, 자연 에이징은 약 0% 내지 약 5%의 종 방향 균일한 연신에서의 변화에 의해 나타난 바와 같이 합금의 종 방향 균일한 연신에 미미한 영향을 미쳤다. 도 12는 합금의 종 방향 총 연신에 대한 자연 에이징의 영향을 나타낸다. 각 합금의 종 방향 총 연신은 1주간의 자연 에이징 (각 쌍의 왼쪽 히스토그램) 후 테스트되었으며, 각 합금의 종 방향 총 연신은 4주간의 자연 에이징 (각 쌍의 오른쪽 히스토그램) 후에 테스트되었다. 도 12에 도시된 바와 같이, 자연 에이징은 약 0.3% 내지 약 4%의 종 방향 총 연신에서의 변화에 의해 나타난 바와 같이 합금의 종 방향 총 연신에 미미한 영향을 미쳤다.

도 13 및 14는 경로 4에 따라 제조 및 가공된 합금 B, 합금 C 및 합금 D의 기계적 특성에 대한 용액화 후 다양한 냉각 기술 (예를 들어, 상기에 기술된 물 급냉 및 강제 공기 급냉)의 효과를 나타내는 그래프이다 (실시예 3 참조). 가공 후 모든 합금은 100℃에서 2시간 동안 사전-에이징을 거치거나 ("PX: 100℃ x 2hr") 80℃에서 6시간 동안 사전-에이징을 거치고 ("PX: 80℃ x 6 hr") 그 후 1주간의 자연 에이징 (각 히스토그램의 하단 부분) 및 4주의 자연 에이징 (각 히스토그램의 상단 부분)이 이어진다. 도 13은 용액화 후 물 급냉을 거친 합금 샘플의 종 방향 항복 강도에 대한 자연 에이징의 영향을 나타낸다. 도 14는 용액화 후 강제 공기 급냉을 거친 합금 샘플의 종 방향 항복 강도에 대한 자연 에이징의 영향을 나타낸다. 전반적으로, 용액화 후 급냉을 거친 샘플은 용액화 후 강제 공기 급냉을 거친 샘플보다 더 높은 종 방향 항복 강도를 나타냈다. 그러나, 합금 D와 합금 C는 냉각 공정을 비교할 때 종 방향 항복 강도에서 미미한 변화를 나타냈다. 합금 C 및 합금 D보다 용질 함량이 높은 합금 B는 용액화 후 강제 공기 급냉될 때 보다 용액화 후 물 급냉될 때 약 30MPa 더 높은 강도를 나타냈다. 더욱이, 모든 합금 샘플은 합금의 종 방향 항복 강도에 대한 자연 에이징의 미미한 영향을 나타냈다. 도 15 및 16은 경로 4에 따라 제조 및 가공된 합금 B, 합금 C 및 합금 D의 종 방향 균일한 연신에 대한 용액화 후 다양한 냉각 기술 (상기에 기술된 물 급냉 및 강제 공기 급냉 포함)의 효과를 나타내는 그래프이다 (실시예 3 참조). 가공 후 모든 합금은 100℃에서 2시간 동안 사전-에이징을 거치거나 ("PX: 100℃ x 2 hr") 80℃에서 6시간 동안 사전-에이징을 거치고 ("PX: 80℃ x 6 hr") 그 후 1주간의 자연 에이징 (각 쌍의 왼쪽 히스토그램) 및 4주의 자연 에이징 (각 쌍의 오른쪽 히스토그램)이 이어진다. 도 15는 용액화 후 물 급냉을 거친 합금 샘플의 종 방향 균일한 연신에 대한 자연 에이징의 영향을 나타낸다. 도 16은 용액화 후 강제 공기 급냉을 거친 합금 샘플의 종 방향 균일한 연신에 대한 자연 에이징의 영향을 나타낸다. 전반적으로, 샘플은 냉각 공정을 비교할 때 종 방향 균일한 연신에서 미미한 변화를 나타냈다. 더욱이, 모든 합금 샘플은 합금의 종 방향 균일한 연신에 대한 자연 에이징의 미미한 영향을 나타냈다.

도 17 및 18은 경로 4에 따라 제조 및 가공된 합금 B, 합금 C 및 합금 D의 종 방향 총 연신에 대한 용액화 후 다양한 냉각 기술 (상기에 기술된 물 급냉 및 강제 공기 급냉 포함)의 효과를 나타내는 그래프이다 (실시예 3 참조). 가공 후 모든 합금은 100℃에서 2시간 동안 사전-에이징을 거치거나 ("PX: 100℃ x 2hr") 80℃에서 6시간 동안 사전-에이징을 거치고 ("PX: 80℃ x 6 hr") 그 후 1주간의 자연 에이징 (각 쌍의 왼쪽 히스토그램) 및 4주의 자연 에이징 (각 쌍의 오른쪽 히스토그램)이 이어진다. 도 17은 용액화 후 물 급냉을 거친 합금 샘플의 종 방향 총 연신에 대한 자연 에이징의 영향을 나타낸다. 도 18은 용액화 후 강제 공기 급냉을 거친 합금 샘플의 종 방향 총 연신에 대한 자연 에이징의 영향을 나타낸다. 전반적으로, 샘플은 냉각 공정을 비교할 때 종 방향 총 연신에서 미미한 변화를 나타냈다. 더욱이, 모든 합금 샘플은 합금의 종 방향 총 연신에 대한 자연 에이징의 미미한 영향을 나타냈다.

도 19 및 20은 경로 4에 따라 제조 및 가공된 합금 B, 합금 C 및 합금 D의 굽힘성 (예를 들어, 굽힘 각도, "VDA 각 -α(°)"로 지칭됨)에 대한 용액화 후 다양한 냉각 기술 (상기에 기술된 물 급냉 및 강제 공기 급냉 포함)의 효과를 나타내는 그래프이다 (실시예 3 참조). 가공 후 모든 합금은 100℃에서 2시간 동안 사전-에이징을 거치거나 ("PX: 100℃ x 2hr") 80℃에서 6시간 동안 사전-에이징을 거치고 ("PX: 80℃ x 6 hr") 그 후 1주간의 자연 에이징 (각 쌍의 왼쪽 히스토그램) 및 4주의 자연 에이징 (각 쌍의 오른쪽 히스토그램)이 이어진다. 도 19는 용액화 후 물 급냉을 거친 합금 샘플의 굽힘성에 대한 자연 에이징의 영향을 나타낸다. 도 20은 용액화 후 강제 공기 급냉을 거친 합금 샘플의 굽힘성에 대한 자연 에이징의 영향을 나타낸다. 전반적으로, 샘플은 냉각 공정을 비교할 때 굽힘성에서 미미한 변화를 나타냈다. 합금 B는 합금 B에서 용질 함량이 높기 때문에 합금 C 및 합금 D와 비교할 때 약 10° 낮은 굽힘성을 나타냈다. 더욱이, 모든 합금 샘플은 합금의 굽힘성에 대한 자연 에이징의 미미한 영향을 나타냈다.

도 21, 22 및 23은 T4 템퍼에서의 합금을 제공하기 위해 경로 4에 따라 제조 및 가공된 합금 B, 합금 C, 합금 D, 합금 E-CC (실시예 3 참조) 및 DC 주조에 의해 제조되고 상기에 기재된 바와 같이 가공된 합금 E-DC의 종 방향 항복 강도를 나타내는 그래프이다. 도 21 및 도 22의 실시예에서 용액화 후 합금을 냉각하기 위해 물 급냉이 사용되었다. 가공 후 모든 합금은 80℃에서 6시간 동안 사전-에이징을 거쳤다 ("PX"). 합금 B, 합금 D, 합금 E-CC 및 합금 E-DC)는 그 다음 4주간의 자연 에이징을 거쳤고, 합금 C는 13주간의 자연 에이징을 거쳐 T4 템퍼에서의 합금을 제공했다 (각 히스토그램의 하단 부분, "T4"로 지칭됨). 각 합금은 180℃에서 30분 동안 추가로 페인트 베이킹을 거쳤다 (각 히스토그램의 중간 부분). 마지막으로, 각 합금은 120℃에서 24시간 동안 인공 에이징을 거쳤다 (각 히스토그램의 상단 부분). 도 21은 합금의 종 방향 항복 강도에 대한 페인트 베이킹 및 인공 에이징의 효과를 나타낸다. 각 합금의 종 방향 항복 강도는 각각의 자연 에이징 (각 히스토그램의 상단 부분), 페인트 베이킹 (각 히스토그램의 중간 부분, 도 21, 22 및 3에서 "PB"로 지칭됨) 및 인공 에이징 (각 히스토그램의 상단 부분, 도 21, 22 및 23에서 "AA"로 지칭됨) 후 테스트되었다. 또한, 각 샘플은 사전-에이징 없이 T6 템퍼로 제공되었다 (원, "T6 (PX 없음)"로 지칭됨). 도 21에 나타난 바와 같이, 페인트 베이킹 (각 히스토그램의 중간 부분)은 사전-에이징 후 각 합금의 종 방향 항복 강도에 다양한 영향을 미쳤으며, 페인트 베이킹이 종 방향 항복 강도를 사전-에이징 후 약 130MPa에서 약 145MPa까지 증가시킨 합금 C 및 합금 D에서 가장 현저했다. 인공 에이징 (각 히스토그램의 상단 부분)은 또한 사전-에이징 후 약 10MPa에서 약 70MPa까지의 종 방향 항복 강도에서의 증가에 의해 표시된 바와 같이 합금의 종 방향 항복 강도에 다양한 영향을 미쳤다. 또한 도 21에 도시된 바와 같이, 사전-에이징 및 페인트 베이킹 공정은 T6 템퍼에서 고강도를 달성하는 합금의 능력에 악영향을 미치지 않았다. 따라서, 본 명세서에 기술된 방법에 따라 가공될 때 높은 성형성과 고강도 둘 모두를 갖는 본 명세서에 기술된 합금이 제공될 수 있다.

도 22 및 23은 경로 4에 따라 제조 및 가공된 합금 B, 합금 C 및 합금 D의 기계적 특성에 대한 용액화 후 다양한 냉각 기술 (상기에 기술된 물 급냉 및 강제 공기 급냉 포함)의 효과를 나타내는 그래프이다 (실시예 3 참조). 가공 후, 모든 합금은 80℃에서 6시간 동안 사전-에이징을 거쳤다 ("PX"). 합금 B 및 합금 D)는 4주간의 자연 에이징을 거치고, 합금 C는 13주간의 자연 에이징을 거쳐 T4 템퍼에서의 합금을 제공했다 (각 히스토그램의 하단 부분, "T4"로 지칭됨). 각 합금은 180℃에서 30분 동안 페인트 베이킹을 추가로 거쳤다 (각 히스토그램의 중간 부분). 마지막으로, 각 합금을 120℃에서 24시간 동안 인공 에이징을 거쳤다 (각 히스토그램의 상단 부분). 도 21은 합금의 종 방향 항복 강도에 대한 페인트 베이킹 및 인공 에이징의 효과를 나타낸다. 각 합금의 종 방향 항복 강도는 각각의 자연 에이징 (각 히스토그램의 하단 부분), 페인트 베이킹 (각 히스토그램의 중간 부분, 도 21, 22 및 3에서 "PB"로 지칭됨), 및 인공 에이징 (각 히스토그램의 상단 부분, 도 21, 22 및 23에서 "AA"로 지칭됨) 후 테스트되었다. 또한, 각 샘플은 사전-에이징 없이 T6 템퍼로 제공되었다 (원, "T6 (PX 없음)"으로 지칭됨). 도 22는 합금 샘플의 종 방향 항복 강도에 대한 용액화 후 물 급냉의 효과를 나타낸다. 도 23은 합금 샘플의 종 방향 항복 강도에 대한 용액화 후 강제 공기 급냉의 효과를 나타낸다. 전반적으로, 용액화 후 물 급냉을 거친 샘플은 용액화 후 강제 공기 급냉을 거친 샘플보다 더 높은 종 방향 항복 강도를 나타냈다. 합금 C와 합금 B는 용액화 후 냉각 공정에 관계없이 더 높은 페인트 베이킹 반응을 나타냈다.

경로 4에 따라 제조 및 생산된 합금 B, 합금 C 및 합금 D와 상술한 바와 같이 DC 주조에 의해 제조된 합금 E의 미세구조는 상술한 용액화 단계 후 광학 현미경으로 평가되었다. 입자 크기와 분포 및 입자 형태가 분석되었다. 도 24는 각 합금 샘플의 입자 크기와 분포를 나타낸다. 각 합금은 비슷한 입자 크기와 분포를 나타냈으며 용해되지 않은 침전물 함량은 미미했다. 도 24에 나타낸 짙은 회색 입자는 Fe-함유 구성 입자이다. 도 25는 각 합금 샘플의 입자 구조를 나타낸다. 각 합금 샘플은 재결정된 미세구조를 나타냈다. 합금 E는 합금 B, 합금 C 및 합금 D보다 작은 입자를 함유했다.

도 26, 27 및 28은 경로 4에 따라 생산되고 제조된 합금 C의 종 방향 항복 강도, 균일한 연신 및 총 연신에 대한 다양한 용액화 매개변수 및 자연 에이징의 영향을 각각 나타낸다 (실시예 3 참조). 합금 C는 침지 시간 없이 450℃의 온도에서 용액화 (열린 삼각형이 있는 선, 도 26-28에서 "450C 침지 없음"으로 지칭됨), 2분의 침지 시간을 갖는 450℃의 온도에서 용액화 (열린 원이 있는 선, 도 26-28에서 "450C 2분"으로 지칭됨) 및 침지 시간 없이 470℃의 온도에서 용액화 (열린 사각형이 있는 선, 도 26-28에서 "470C 침지 없음"으로 지칭됨)를 거친다. 합금 C는 90일 동안 자연 에이징 전에 사전-에이징을 거치지 않았다. 도 26에 도시된 바와 같이, 항복 강도는 자연 에이징 30일 후 느린 증가를 나타냈다. 도 27에 도시된 바와 같이, 균일한 연신은 자연 에이징 90일 후 약 5%의 감소를 나타냈다. 도 28에 도시된 바와 같이, 총 연신은 자연 에이징 90일 후 미미한 변화를 보였다.

따라서, 본 명세서에 기술된 가공 방법과 조합된, 본 명세서에 기술된 합금 조성물은 높은 성형성 및 고강도 알루미늄 합금을 제공한다.

상기 인용된 모든 특허, 간행물 및 초록은 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다. 본 발명의 다양한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다양한 실시형태가 기술되었다. 이들 실시형태는 단지 본 발명의 원리를 예시하는 것임을 인식해야 한다. 다음의 청구 범위에 정의된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않으면서 이들의 다수의 수정 및 개조가 당업자에게 쉽게 명백할 것이다.

Claims

성형 가능한 고강도 알루미늄 합금 제품의 제조 방법으로서, 하기를 포함하는 방법:
주조 출구 온도를 갖는 주조 알루미늄 합금 제품을 제공하기 위해 용융 알루미늄 합금 조성물을 연속적으로 주조하는 단계로, 여기서 상기 용융 알루미늄 합금 조성물은 Al 이외의 주요한 합금 원소로서 적어도 0.1 중량%의 Zr, 적어도 2 중량%의 Mg, 및 Zn을 포함하는 알루미늄 합금을 포함하는, 단계;
열적으로 안정화된 주조 알루미늄 합금 제품을 제공하기 위해 주조 알루미늄 합금 제품을 주조 출구 온도보다 20℃ 내지 50℃ 낮은 온도로 냉각시키는 단계;
열적으로 안정화된 주조 알루미늄 합금 제품을 열간 압연하여 알루미늄 합금 핫 밴드를 제공하는 단계;
알루미늄 합금 핫 밴드를 감아 핫 밴드 코일을 제공하는 단계;
핫 밴드 코일을 200℃ 내지 400℃의 온도로 냉각시키는 단계;
핫 밴드 코일을 추가로 가공하여 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 제공하는 단계; 및
최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 용액화하는 단계.
제1항에 있어서, 상기 용융 알루미늄 합금 조성물은 1.2 내지 3의 Zn 대 Mg 비를 포함하는, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열간 압연은 열적으로 안정화된 주조 알루미늄 합금 제품을 열간 압연 유입 온도로 가열하는 것을 포함하는, 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열간 압연은 열적으로 안정화된 주조 알루미늄 합금 제품의 두께를 적어도 30% 감소시키기 위해 수행되는, 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 추가 가공은 하기를 포함하는 방법:
상기 핫 밴드 코일을 균질화하여 균질화된 핫 밴드 코일을 제공하는 단계; 및
상기 균질화된 핫 밴드 코일을 열간 압연하여 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 제공하는 단계.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 추가 가공은 하기를 포함하는 방법:
상기 핫 밴드 코일을 균질화하여 균질화된 핫 밴드 코일을 제공하는 단계;
상기 균질화된 핫 밴드 코일을 냉각시키는 단계; 및
상기 균질화된 핫 밴드 코일을 냉간 압연하여 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 제공하는 단계.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 균질화는 알루미늄 합금 핫 밴드를 적어도 450℃의 온도로 가열하고 알루미늄 합금 핫 밴드를 적어도 450℃의 온도에서 적어도 90분의 기간 동안 유지하는 단계를 포함하는, 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 추가 가공은 하기 단계를 포함하는 방법:
상기 핫 밴드 코일을 냉간 압연하여 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 제공하는 단계.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 사전-에이징하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 사전-에이징은 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 50℃ 내지 150℃의 사전-에이징 온도로 가열하고 1시간 내지 24시간의 기간 동안 사전-에이징 온도를 유지하는 단계를 포함하는, 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 400MPa의 항복 강도를 달성하기 위해 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 에이징하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제10항에 있어서, 상기 에이징은 자연 에이징, 인공 에이징, 페인트 베이킹 및 성형-후 열처리 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
제11항에 있어서, 상기 에이징은 자연 에이징을 포함하고, 상기 자연 에이징은 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 1일 내지 12주의 기간 동안 실온에서 유지하는 단계를 포함하는, 방법.
제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 에이징은 인공 에이징을 포함하고, 상기 인공 에이징은 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 100℃ 내지 250℃의 인공 에이징 온도로 가열하고, 인공 에이징 온도를 1시간 내지 72시간의 기간 동안 유지하는 단계를 포함하는, 방법.
제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에이징은 페인트 베이킹을 포함하고, 상기 페인트 베이킹은 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 75℃ 내지 250℃의 페인트 베이킹 온도로 가열하고, 페인트 베이킹 온도를 15분 내지 3시간의 기간 동안 유지하는 단계를 포함하는, 방법.
제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에이징은 성형-후 열처리를 포함하고, 상기 성형-후 열처리는 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 100℃ 내지 250℃의 성형-후 열처리 온도로 가열하고, 성형-후 열처리 온도를 1시간 내지 24시간의 기간 동안 유지하는 단계를 포함하는, 방법.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조된 알루미늄 합금 제품.
제16항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 에이징 전 알루미늄 합금 제품에 의해 달성된 연신 및 항복 강도와 비교하여 에이징 후 연신에서의 증가와 항복 강도에서의 증가를 달성하는, 알루미늄 합금 제품.
제17항에 있어서, 상기 연신에서의 증가는 적어도 1%인, 알루미늄 합금 제품.
제17항에 있어서, 상기 항복 강도에서의 증가는 적어도 15MPa인, 알루미늄 합금 제품.
제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연신에서의 증가는 적어도 1%이고 항복 강도에서의 증가는 적어도 15MPa인, 알루미늄 합금 제품.