KR20230049121A - 경사 기능 알루미늄 합금 생성물 및 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 개시는 일반적으로 알루미늄 합금 생성물의 적어도 하나의 치수에 걸쳐 경사 기능을 갖는 알루미늄 합금 생성물을 제공한다. 본 개시는 또한 이러한 생성물로 만들어지는 제조품, 및 이와 같은 주조 및 압연을 통해 이러한 생성물을 만드는 방법을 제공한다. 본 개시는 또한 이를테면 자동차, 항공우주, 해양, 방위, 운송, 전자 장치, 및 산업용에서의 이러한 생성물의 다양한 최종 용도를 제공한다.

Description

경사 기능 알루미늄 합금 생성물 및 제조 방법

관련 출원 교차 참조

본 출원은 2020년 9월 24일자로 출원된 미국 가출원 제63/198,018호의 이익 및 이에 대한 우선권을 주장하며, 이는 전문이 본원에 원용된다.

기술분야

본 개시는 일반적으로 알루미늄 합금 생성물의 적어도 하나의 치수에서 경사 기능을 갖는 생성물을 제공한다. 본 개시는 또한 이를테면 직접 냉각 주조 및 압연을 통해, 적어도 하나의 치수에서 경사 기능을 갖는 알루미늄 합금 생성물들을 제조하는 방법들을 제공한다. 본 개시는 또한 이를테면 자동차, 항공우주, 해양, 운송, 전자 장치, 방위, 및 산업용에서의 이러한 생성물들의 다양한 최종 용도들을 제공한다.

알루미늄 합금 생성물들은 다수의 상이한 용도들, 특히 경량, 강도, 및 내구성이 바람직한 용도들에 사용하기에 바람직하다. 예를 들어, 알루미늄 합금들은 자동차 및 다른 운송 장비의 구조적 구성요소들로서 스틸을 점점 대체하고 있다. 알루미늄 합금은 일반적으로 스틸보다 약 2.8배 덜 조밀하기 때문에, 이러한 물질들의 사용은 장비의 중량을 감소시키고 에너지 효율의 실질적인 개선을 가능하게 한다. 그렇더라도, 알루미늄 합금 생성물들의 사용은 특정 문제들을 제기할 수 있다.

하나의 특정 문제는 편평한 압연 알루미늄 합금 생성물들 및 다수의 속성들을 보이도록 이러한 생성물들을 제조하려는 시도에 관한 것이다. 이러한 속성들은 영률(Young's modulus), 푸아송비(Poisson's Ratio), 전단 탄성률(shear modulus), 밀도, 전도도, 및 열팽창 계수와 같은 기계적 속성들을 포함할 수 있다. 이러한 속성들은 또한 부식, 접합 내구성, 및 양극산화를 포함할 수 있다. 이들 속성들을 제어하려는 시도는 융합 주조 또는 압연 접합과 같은 다수의 물질들의 조합에 의존할 수 있다. 그러나, 다수의 물질들로 만들어지는 생성물들은 재활용성이 부족하고, 여전히 목적하는 속성들을 달성할 수 없다.

본 개시에 의해 다뤄지는 실시예들은 본 발명의 내용이 아니라, 청구항들에 의해 정의된다. 본 발명의 내용은 본 발명의 다양한 실시예들의 상위 수준의 개요를 제공하고, 아래 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 섹션에서 더 설명되는 개념들 중 일부를 소개한다. 본 발명의 내용은 청구되는 대상의 주요한 키 또는 본질적인 특징들을 확인하려는 것도, 청구되는 대상의 범위를 결정하는데 별개로 사용되기 위한 것도 아니다. 주제는 전체 명세서, 임의의 또는 모든 도면 및 각 청구항의 적절한 부분들을 참조하여 이해되어야 한다.

일 양태에서, 경사 기능(functionally gradient) 알루미늄 합금 생성물을 제조하는 방법들이 설명된다. 이러한 양태의 방법은 주형 내에서 잉곳을 또는 용융 액체를 주조 공동에 주조하여 주조 생성물을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 주조 생성물은 알루미늄 합금을 포함할 수 있다. 주조 생성물은 적어도 하나의 포정 형성 원소 및 적어도 하나의 공융 형성 원소를 포함할 수 있다. 주조는: a) 적어도 하나의 포정 형성 원소가 농후하고 적어도 하나의 공융 원소가 감손된 일차 결정립들을 형성하는 것, 그리고 b) 일차 결정립들의 이동 및 축적을 제어하는 것을 포함할 수 있다. 본 방법은 주조 생성물을 균질화하는 단계를 포함할 수 있으며, 균질화 동안, 일차 결정립들이 침전된다. 본 방법은 균질화 주조 생성물을 압연하여 경사 기능 알루미늄 합금 생성물을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

실시예들에서, 본 방법은 알루미늄 합금이 2xxx 시리즈 알루미늄 합금, 5xxx 시리즈 알루미늄 합금, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금, 또는 7xxx 시리즈 알루미늄 합금을 포함하는 것을 포함할 수 있다.

실시예들에서, 본 방법은 적어도 하나의 포정 형성 원소가 0.2 중량% 이하의 양으로 존재하는 것을 포함할 수 있다.

실시예들에서, 본 방법은 적어도 하나의 공융 형성 원소가 0.2 중량% 초과의 양으로 존재하는 것을 포함할 수 있다.

실시예들에서, 본 방법은 주형 내에서 잉곳을 주조하는 단계가 직접 냉각 주조 공정을 사용하는 것을 포함할 수 있다.

실시예들에서, 본 방법은 용융 액체를 주조 공동에 주조하는 단계가 연속 주조 공정을 사용하는 것을 포함할 수 있다.

실시예들에서, 본 방법은 트윈 벨트 주조기, 트윈 롤 주조기, 블록 주조기, 또는 임의의 다른 연속 주조기 중 적어도 하나로 주조하는 것을 포함하는 연속 주조 공정을 포함할 수 있다.

실시예들에서, 압연은 열간 압연을 포함할 수 있다.

실시예들에서, 본 방법은 침전된 일차 결정립들이 압연 동안 재결정화를 저해하는 것을 포함할 수 있다.

실시예들에서, 본 방법은 알루미늄 합금 생성물이 생성물의 두께에 걸쳐 기능이 경사된 것을 포함할 수 있다.

실시예들에서, 본 방법은 알루미늄 합금 생성물이 생성물의 폭에 걸쳐 기능이 경사된 것을 포함할 수 있다.

실시예들에서, 본 방법은 일차 결정립들이 25 내지 250 미크론의 최대 치수를 갖는 것을 포함할 수 있다.

실시예들에서, 본 방법은 알루미늄 합금이 적어도 하나의 포정 형성 원소 및 적어도 하나의 공융 형성 원소를 포함하는 것을 포함할 수 있다.

실시예들에서, 본 방법은 적어도 하나의 포정 형성 원소, 적어도 하나의 공융 형성 원소, 또는 이들의 조합들이 주조 동안 잉곳 또는 액체 금속에 첨가되는 것을 포함할 수 있다.

실시예들에서, 본 방법은 일차 결정립들을 형성하는 단계가 용질 원소들, 금속간 입자들, 용질 농후 결정립들, 보강 입자들, 또는 이들의 조합들 중 적어도 하나를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 포함할 수 있다.

다른 양태에서, 적어도 하나의 치수에 걸쳐 경사 기능을 포함하는 알루미늄 합금 생성물로서, 경사 기능은 재결정화되지 않은 중심 및 재결정화된 표면, 및/또는 중심으로부터 표면으로의 보강 입자 비율 변화를 포함하는 것인, 알루미늄 합금 생성물들이 설명된다.

실시예들에서, 본 생성물은 재결정화되지 않은 중심에 적어도 하나의 포정 형성 원소를 포함할 수 있다.

실시예들에서, 본 생성물은 적어도 하나의 포정 형성 원소가 Ti, Zr, V, Hf, Nb, Ta, Cr, 또는 이들의 조합들 중 적어도 하나를 포함하는 것을 포함할 수 있다.

실시예들에서, 본 생성물은 적어도 하나의 포정 원소가 0.2 중량% 이하의 양으로 존재하는 것을 포함할 수 있다.

실시예들에서, 본 생성물은 재결정화된 표면에 적어도 하나의 공융 형성 원소를 포함할 수 있다.

실시예들에서, 본 생성물은 공융 형성 원소가 Si, Cu, Fe, Zn, Mg, Sc, Ni, Mn, Ce, 및 Y 및 이들의 조합들 중 적어도 하나를 포함하는 것을 포함할 수 있다.

실시예들에서, 본 생성물은 공융 형성 원소가 0.2 중량% 초과의 양으로 존재하는 것을 포함할 수 있다.

실시예들에서, 본 생성물은 적어도 하나의 보강 입자를 포함할 수 있다.

실시예들에서, 보강 입자는 TiB₂, TiC, NbB₂, Al₂O₃, SiC, ZrB₂, AlB₂, Al₃Ti, Al₇Cr, Al₃Zr, Al₃Nb, Al₃Ta, Al₃V, AlN, Al₃Ni, Al₃Hf, Al₃HfO, 및 이들의 조합들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

실시예들에서, 보강 입자는 주조 동안 용융 금속에 첨가되거나 인시튜 형성된다.

실시예들에서, 보강 입자는 0.1 중량% 초과의 양으로 존재한다.

다른 양태에서, 상기한 것 중 어느 하나의 알루미늄 합금 생성물을 포함하는 알루미늄 합금품들이다.

본 개시는 또한 본원에서 개시되는 공정들에 의해 만들어지는 알루미늄 합금 생성물을 제공한다.

또한, 개시되는 알루미늄 합금 생성물을 포함하는 제조품들이 개시된다. 일부 실시예들에서, 제조품은 압연 알루미늄 합금 생성을 포함한다. 이러한 제조품들의 예들은 자동차, 트럭, 트레일러, 트레인, 철도 차량, 항공기, 이를테면 전술한 것들 중 임의의 것에 대한 본체 패널 또는 부품, 교량, 파이프라인, 파이프, 튜빙, 보트, 선박, 저장 용기, 저장 탱크, 가구품, 창문, 문, 난간, 기능성 또는 장식용 건축 피스, 파이프 난간, 전기 부품, 도관, 음료 용기, 식품 용기, 또는 호일을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시예들에서, 제조품들은 자동차 차체 부품들(예를 들어, 범퍼, 사이드 빔, 루프 빔, 크로스 빔, 필러 보강재, 내측 패널, 외측 패널, 사이드 패널, 내측 후드, 외측 후드, 및 트렁크 리드 패널)을 포함하여, 자동차 또는 운송 차체 부품이다. 제조품들은 또한 항공우주 제품들 및 전자 디바이스 하우징들을 포함할 수 있다.

추가적인 양태들 및 실시예들이 본원에서 포함되는 상세한 설명, 청구항들, 비제한적인 예들, 및 도면들에서 제시된다.

본 개시는 생성물의 적어도 하나의 치수에 걸쳐 경사 기능을 갖는 편평한 압연 알루미늄 합금 생성물을 제공한다. 이들 생성물은 재활용성 및 다른 바람직한 기계적 속성들을 유지하면서, 적어도 하나의 제조 단계 동안 형성되는 경사 기능을 보일 수 있다. 개시되는 경사 기능 알루미늄 합금 생성물은 경사 기능의 치수에 따라 달라지는, 경도, 인장 강도, 및 연신율을 포함하여, 최종 속성들을 갖는다. 통상적으로, 복합 물질, 즉 상이한 물질들을 결합하여 만들어지는 생성물은 별개의 계면들을 가져서, 속성들의 변화를 초래한다. 이들 계면들은 물질들의 층간분리에 의해 파괴될 수 있다. 의도적으로 경사 기능을 형성함으로써, 별개의 계면들은 경사 계면으로 대체된다. 경사 계면은 하나의 물질(또는 물질의 영역)으로부터 또 다른 물질로의 속성들의 매끄러운 전이를 가능하게 한다. 이에 따라, 층간분리는 발생하지 않는다.

알루미늄 합금 생성물에 경사 기능을 형성하는 것은 성형성 또는 내식성을 개선하기 위해 용융 주조 또는 압연 접합에 의해 형성되는 편평한 압연 생성물에 특히 도움이 된다. 그러나, 이러한 생성물은 재활용성이 부족해지는데, 이는 물질이 더 이상 개별 피스로 다시 재활용될 수 없기 때문이다.

본원에서 설명되는 경사 기능 물질은 직접 냉각 주조 동안 일어나는 편석 거동을 피하거나 교정하고자 하는 것보다는, 이를 이용한다. 통상적으로, 소정의 영역에 대해, 특정 포정 형성 입자들은 잉곳 중심에서 농후할 수 있고, 공융 형성 입자들은 잉곳 중심에서 감손될 수 있다. 이러한 편석은 문제가 있는 것으로 여겨지고, 통상적으로 결함인 것으로 여겨진다. 이에 따라, 전통적인 방법들은 편석을 의도적으로 촉진하고 제어하기 보다는, 편석을 특성화하고 제거하는 것을 목표로 한다. 본원에서 설명되는 경사 기능 물질들은 또한 연속 주조 동안, 이를테면 트윈 롤 주조 또는 트윈 벨트 주조 동안 일어나는 편석 거동을 이용할 수 있다. 연속 주조에서, 중심선 편석은 스트립 두께를 따라 형성된다. 직접 냉각 주조와 달리, 트윈 벨트 또는 트윈 롤 주조기는 중심에서 양화 편석을 조성하고, 이러한 중심선 편석은 합금 생성물에서 경사 기능을 조성하는데 사용될 수 있다.

본원에서 설명되는 알루미늄 합금 생성물의 경사 기능은 주조 공정 동안 형성되는 일차 결정립들로 시작하는 것으로 이해될 수 있다. 25 미크론 내지 250 미크론의 최대 치수를 갖는 이들 결정립들은 포정 형성 원소들 및 공융 원소들 둘 모두를 포함한다. "포정 형성 원소들"은 상이한 고체상과 액체상의 반응에 의해 단일 고체상을 형성하는, 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 하프늄(Hf), 탄탈럼(Ta), 및 크로뮴(Cr)과 같은 원소들을 지칭한다. "공융 형성 원소들"은 단일상 액체의 분해에 의해 두 개의 상이한 고체상들을 형성하는, 실리콘(Si), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 스칸듐(Sr), 철(Fe), 세륨(Ce), 및 아연(Zn)과 같은 원소들을 지칭한다.

(단순 이원 공융 상도에 따라) 최대 고용체를 초과하는 공융 형성 원소(들)의 증가는 일차 알루미늄 결정립 주위의 공융의 비율을 증가시킨다. 국소 화학 물질이 공융 화학 물질 초과에 도달하면, 공융 상("D 상")이 형성될 것이다. 중심에서의 공융 상은 주조 파라미터들을 조정하거나 합금 화학 물질을 변경함으로써 조작될 수 있다.

(단순 이원 공융 상도에 따라) 일차 알루미늄에서의 최대 고용체 미만에서, 포정 분율 및 포정상("A" 상)은 포정 형성 원소의 증가에 따라 증가한다. 최대 고용체보다 높은 포정 형성 원소를 포함하는 합금 화학 물질을 주조하면, 주조로 전달되는 액체는 이미 미세한 포정 상을 가질 것이고, 이로 인해 연속 주조 동안, 예를 들어, 이들 포정 원소가 농후한 일차 알루미늄 결정립들 또는 "일차 결정립들"로서 주조 동안 스트립의 중심으로 이동되어 구조 경사 스트립을 생성할 것이다. 직접 주조를 사용하든 또는 연속 주조를 사용하든지 간에, 용질 원소들, 금속간 입자들, 용질 농후 결정립들, 및 보강 입자들의 편석을 포함하여, 일차 결정립들 이외의 상들의 편석이 또한 가능할 수 있다. 6xxx 합금의 표면에 비해 스트립 중심에서 주로 발견되는 포정 상의 예는 금속간 Al₃Ti 입자들을 포함한다. 또 다른 예는 TiB₂, TiC, NbB₂, Al₂O₃, SiC, ZrB₂, AlB₂, Al₃Ti, Al₇Cr, Al₃Zr, Al₃Nb, Al₃Ta, Al₃V, AlN, Al₃Ni, Al₃Hf, Al₃HfO, 및 이들의 조합들 중 적어도 하나와 같은 보강 입자들이다.

포정 형성 원소는 일반적으로 알루미늄 합금 생성물들에서 재결정화 거동을 제어하기 위해 사용되지만, 이들의 편석 거동은 통상적으로 무시되는데, 이는 이들이 소량, 예를 들어, 0.2 중량% 이하로 존재하기 때문이다. 포정 형성 원소들, 예를 들어, 분산체를 형성하는 원소들을 우선적으로 편석시킴으로써, 압연 알루미늄 합금 생성물의 재결정화 거동이 생성물의 두께를 통해 제어될 수 있다.

본원에서 설명될 때, 편석은 제조 공정에서의 다양한 지점들에서, 그리고 다양한 방법들에 의해 제어될 수 있다. 일부 양태들에서, 편석은 주조 공정 동안 제어된다. 예들은 다양한 방법들에 의해 일차 결정립들의 침전 및 축적을 제어하는 것을 포함한다. 예를 들어, 주조, 예를 들어, 직접 냉각 주조 동안, 잉곳 내에서의 유동 패턴은 일차 결정립들을 공간적으로 분산시키도록 제어될 수 있다. 일부 양태들에서, 일차 결정립들, 용질 원소들, 금속간 입자들, 용질 농후 결정립들, 보강 입자들, 또는 이들의 조합들 중 적어도 하나는 인시튜 형성될 수 있다. 일부 양태들에서, 주조 속도가 조정될 수 있다. 일부 양태들에서, 대류 전류가 예를 들어, 자기 수단 또는 물리적 교반에 의해 주조 동안 가해질 수 있다. 또한, 균질화 처리 동안 침전이 제어될 수 있다. 이러한 처리 동안, 일차 결정립들이 침전되어, 결정립들이 침전된 경우 재결정화를 저해할 수 있다. 이러한 방법은 결과적인 편평한 압연 생성물의 두께를 통한 마이크로 구조 경사를 가능하게 한다. 일부 양태들에서, 결정립 성장은 재결정화 후에도, 이를테면 압연 잉곳을 그 두께를 통해 선택적으로 가열함으로써, 조작될 수 있다. 이는 결정립 모폴러지의 추가적인 경사를 제어할 수 있게 한다. 예를 들어, 온도 프로파일은 이를테면 자기, 마이크로파, 또는 유도 가열 방법들을 사용함으로써, 압연 동안 달라질 수 있다.

정의 및 설명:

본원에서 사용될 때, 용어들 "발명", "본 발명", "이 발명", 및 "현 발명"은 이 특허 출원 및 하기 청구항들의 모든 대상을 광범위하게 지칭하는 것으로 의도된다. 이러한 용어들을 포함하는 표현들은 여기에 설명된 대상을 제한하거나 아래 특허 청구항들의 의미 또는 범위를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 설명에서, AA 번호 및 "시리즈" 또는 "7xxx"와 같은 다른 관련 지정에 의해 식별되는 합금들이 참조된다. 알루미늄 및 이의 합금을 명명하고 식별하는 데 가장 일반적으로 사용되는 번호 지정 시스템의 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" - 양자는 알루미늄 협회에 의해 발행됨 - 을 참조한다.

본원에서 사용될 때, 플레이트는 일반적으로 약 15 mm 초과의 두께를 갖는다. 예를 들어, 플레이트는 두께가 약 15 mm 초과, 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, 또는 약 100 mm 초과의 두께를 갖는 알루미늄 생성물을 지칭할 수 있다.

본원에서 사용될 때, 셰이트(shate)(시트 플레이트로도 지칭됨)는 일반적으로 약 4 mm 내지 약 15 mm의 두께를 갖는다. 예를 들어, 셰이트는 약 4 mm, 약 5 mm, 약 6 mm, 약 7 mm, 약 8 mm, 약 9 mm, 약 10 mm, 약 11 mm, 약 12 mm, 약 13 mm, 약 14 mm, 또는 약 15 mm의 두께를 가질 수 있다.

본원에서 사용될 때, 시트는 일반적으로 두께가 약 4 mm 미만인 알루미늄 생성물을 지칭한다. 예를 들어, 시트는 두께가 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)일 수 있다.

본 출원에서 합금 템퍼 또는 조건이 언급될 수 있다. 가장 흔하게 사용되는 합금 템퍼 기재에 대한 이해를 위해, "American National Standards (ANSI) H35 on Alloy and Temper Designation Systems"를 참조한다. F 조건 또는 템퍼는 제조 시의 알루미늄 합금을 지칭한다. O 조건 또는 템퍼는 어닐링 후의 알루미늄 합금을 지칭한다. Hxx 조건 또는 템퍼(본원에서 H 템퍼로도 지칭됨)는 열처리(예를 들어, 어닐링)가 있거나 없는 냉간 압연 후의 열처리불가능 알루미늄 합금을 지칭한다. 적합한 H 템퍼로는 HX1, HX2, HX3 HX4, HX5, HX6, HX7, HX8, 또는 HX9 템퍼를 들 수 있다. T1 조건 또는 템퍼는 열간 가공으로부터 냉각되고 (예를 들어, 실온에서) 자연 시효된 알루미늄 합금을 지칭한다. T2 조건 또는 템퍼는 열간 가공으로부터 냉각되고 냉간 가공되며 자연 시효된 알루미늄 합금을 지칭한다. T3 조건 또는 템퍼는 열처리, 냉간 가공 및 자연 시효된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T4 조건 또는 템퍼는 열처리 및 자연 시효된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T5 조건 또는 템퍼는 열간 가공으로부터 냉각되고 (승온에서) 인공 시효된 알루미늄 합금을 지칭한다. T6 조건 또는 템퍼는 열처리 및 인공 시효된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T7 조건 또는 템퍼는 열처리 및 인공 과시효된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T8x 조건 또는 템퍼는 열처리, 냉간 가공 및 인공 시효된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T9 조건 또는 템퍼는 열처리, 인공 시효, 및 냉간 가공된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. W 조건 또는 템퍼는 용체화 열처리 후의 알루미늄 합금을 지칭한다.

본원에 사용될 때, "주조 금속 생성물", "주조 생성물" 및 "주조 알루미늄 합금 생성물" 등과 같은 용어들은 상호 교환 가능하고, 직접 냉각 주조(직접 냉각 공동 주조를 포함함) 또는 반연속 주조, 연속 주조(예를 들어, 트윈 벨트 주조기, 트윈 롤 주조기, 블록 주조기, 또는 임의의 다른 연속 주조기의 사용에 의한 것을 포함함), 전자기 주조, 핫 탑 주조, 또는 임의의 기타 주조 방법에 의해 생산되는 생성물을 지칭한다.

본원에 사용될 때, "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. 본원에 사용될 때, "주위 조건들"의 의미는 약 실온의 온도, 약 20% 내지 약 100%의 상대 습도, 및 약 975 밀리바(mbar) 내지 약 1050 mbar의 기압을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상대 습도는 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 임의의 지점일 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 임의의 지점일 수 있다.

본원에서 개시되는 모든 범위들은 그 안에 포함되는 임의의 및 모든 하위 범위들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 언급된 범위는 1의 최소값과 10의 최대값 사이의(그리고 이를 포함하는) 임의의 그리고 모든 하위 범위들; 즉, 1 이상의 최소값, 예를 들어, 1 내지 6.1로 시작하고 10 이하의 최대값, 예를 들어, 5.5 내지 10으로 끝나는 모든 하위 범위들을 포함하는 것으로 간주되어야 한다. 달리 언급되지 않는 한, 원소의 조성량을 언급할 때 표현 "최대 ~"는 원소가 선택적이고 그 특정 원소의 0 퍼센트 조성을 포함함을 의미한다. 달리 언급되지 않는 한, 모든 조성 백분율은 중량%(wt.%) 단위이다.

본원에서 사용될 때, "한", "하나", 및 "그"의 의미는 문맥상 명확히 달리 지시하지 않는 한 단수 및 복수 대상들을 포함한다.

하기의 예들에서, 알루미늄 합금 생성물 및 그 구성요소들은 그 원소 조성에 관해 중량 백분율(wt.%)로 설명된다. 각 합금에서, 나머지는 모든 불순물의 합에 대해 최대 wt.%가 0.15%인 알루미늄이다.

결정립 조질화제 및 탈산화제, 또는 다른 첨가제와 같은 부수 원소들이 본 발명에 존재할 수 있고, 본원에서 설명되는 합금 또는 본원에서 설명되는 합금의 특성들로부터 벗어나지 않거나 이를 크게 변경하지 않고 그 자체로 다른 특성들을 부가할 수 있다.

물질들 또는 원소들을 포함하여, 피할 수 없는 불순물들은 알루미늄의 고유 속성들 또는 가공 장비와의 접촉으로부터의 침출로 인해 합금에 소량으로 존재할 수 있다. 알루미늄에서 통상적으로 발견되는 일부 불순물들은 철 및 실리콘을 포함한다. 합금은 설명된 바와 같이, 합금 원소들 이외의 약 0.25 wt.% 이하의 임의의 원소, 부수 원소들, 및 불가피한 불순물들을 포함한다.

알루미늄 합금 생성물

적어도 일 양태에서, 본 개시는 적어도 하나의 치수에서 경사 기능을 갖는 알루미늄 합금 물질을 포함하는 알루미늄 합금 생성물을 제공한다. 일부 비제한적인 양태들에서, 경사 기능은 알루미늄 합금 생성물의 두께에 걸쳐 있을 수 있다. 다른 양태들에서, 경사 기능은 알루미늄 합금 생성물의 폭에 걸쳐 있을 수 있다.

알루미늄 합금 생성물은 1xxx 시리즈 알루미늄 합금 내지 8xxx 시리즈의 알루미늄 합금 범위의 임의의 적합한 알루미늄 합금 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 알루미늄 합금 물질은 2xxx 시리즈 알루미늄 합금, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금, 또는 7xxx 시리즈 알루미늄 합금일 수 있다. 일부 실시예들에서, 알루미늄 합금 물질은 다른 원소들 중에서도, 0.2 중량% 이하의 포정 형성 원소(예를 들어, Ti, Zr, 또는 Cr) 및 0.2 중량% 초과의 공융 형성 원소(예를 들어, Si, Cu, 또는 Mg)를 포함하는 5xxx 시리즈 알루미늄 합금이다. 일부 양태들에서, 포정 형성 원소의 총 함량은 0.2 중량% 이하이다. 다른 양태들에서, 각 포정 형성 원소가 0.2 중량% 이하의 양으로 존재한다. 일부 양태들에서, 공융 형성 원소의 총 함량은 0.2 중량% 초과이다. 다른 양태들에서, 각 공융 형성 원소가 0.2 중량% 초과의 양으로 존재한다. 일부 실시예들에서, 알루미늄 합금은 포정 형성 원소 및/또는 공융 형성 원소를 규정된 양으로 포함한다. 다른 양태들에서, 알루미늄 합금 생성물에서 요구되는 공융 형성 원소의 일부 또는 전부 및/또는 포정 형성 원소의 전부 또는 일부가 주조 동안 잉곳에 첨가될 수 있다.

비제한적인 예로서, 본원에서 설명되는 방법들에 사용하기 위한 예시적인 1xxx 시리즈 합금들은 AA1100, AA1100A, AA1200, AA1200A, AA1300, AA1110, AA1120, AA1230, AA1230A, AA1235, AA1435, AA1145, AA1345, AA1445, AA1150, AA1350, AA1350A, AA1450, AA1370, AA1275, AA1185, AA1285, AA1385, AA1188, AA1190, AA1290, AA1193, AA1198, 또는 AA1199를 포함할 수 있다.

본원에서 설명되는 방법들에 사용하기 위한 비제한적 예시적인 2xxx 시리즈 합금들은 AA2001, A2002, AA2004, AA2005, AA2006, AA2007, AA2007A, AA2007B, AA2008, AA2009, AA2010, AA2011, AA2011A, AA2111, AA2111A, AA2111B, AA2012, AA2013, AA2014, AA2014A, AA2214, AA2015, AA2016, AA2017, AA2017A, AA2117, AA2018, AA2218, AA2618, AA2618A, AA2219, AA2319, AA2419, AA2519, AA2021, AA2022, AA2023, AA2024, AA2024A, AA2124, AA2224, AA2224A, AA2324, AA2424, AA2524, AA2624, AA2724, AA2824, AA2025, AA2026, AA2027, AA2028, AA2028A, AA2028B, AA2028C, AA2029, AA2030, AA2031, AA2032, AA2034, AA2036, AA2037, AA2038, AA2039, AA2139, AA2040, AA2041, AA2044, AA2045, AA2050, AA2055, AA2056, AA2060, AA2065, AA2070, AA2076, AA2090, AA2091, AA2094, AA2095, AA2195, AA2295, AA2196, AA2296, AA2097, AA2197, AA2297, AA2397, AA2098, AA2198, AA2099, 또는 AA2199를 포함할 수 있다.

본원에서 설명되는 방법들에 사용하기 위한 비제한적 예시적인 3xxx 시리즈 합금들은 AA3002, AA3102, AA3003, AA3103, AA3103A, AA3103B, AA3203, AA3403, AA3004, AA3004A, AA3104, AA3204, AA3304, AA3005, AA3005A, AA3105, AA3105A, AA3105B, AA3007, AA3107, AA3207, AA3207A, AA3307, AA3009, AA3010, AA3110, AA3011, AA3012, AA3012A, AA3013, AA3014, AA3015, AA3016, AA3017, AA3019, AA3020, AA3021, AA3025, AA3026, AA3030, AA3130, 또는 AA3065를 포함할 수 있다.

본원에서 설명되는 방법들에 사용하기 위한 비제한적 예시적인 4xxx 시리즈 알루미늄 합금들은 AA4004, AA4104, AA4006, AA4007, AA4008, AA4009, AA4010, AA4013, AA4014, AA4015, AA4015A, AA4115, AA4016, AA4017, AA4018, AA4019, AA4020, AA4021, AA4026, AA4032, AA4043, AA4043A, AA4143, AA4343, AA4643, AA4943, AA4044, AA4045, AA4145, AA4145A, AA4046, AA4047, AA4047A, 또는 AA4147을 포함할 수 있다.

본원에서 설명되는 방법들에 사용하기 위한 비제한적 예시적인 5xxx 시리즈 알루미늄 합금들은 AA5182, AA5183, AA5005, AA5005A, AA5205, AA5305, AA5505, AA5605, AA5006, AA5106, AA5010, AA5110, AA5110A, AA5210, AA5310, AA5016, AA5017, AA5018, AA5018A, AA5019, AA5019A, AA5119, AA5119A, AA5021, AA5022, AA5023, AA5024, AA5026, AA5027, AA5028, AA5040, AA5140, AA5041, AA5042, AA5043, AA5049, AA5149, AA5249, AA5349, AA5449, AA5449A, AA5050, AA5050A, AA5050C, AA5150, AA5051, AA5051A, AA5151, AA5251, AA5251A, AA5351, AA5451, AA5052, AA5252, AA5352, AA5154, AA5154A, AA5154B, AA5154C, AA5254, AA5354, AA5454, AA5554, AA5654, AA5654A, AA5754, AA5854, AA5954, AA5056, AA5356, AA5356A, AA5456, AA5456A, AA5456B, AA5556, AA5556A, AA5556B, AA5556C, AA5257, AA5457, AA5557, AA5657, AA5058, AA5059, AA5070, AA5180, AA5180A, AA5082, AA5182, AA5083, AA5183, AA5183A, AA5283, AA5283A, AA5283B, AA5383, AA5483, AA5086, AA5186, AA5087, AA5187, 또는 AA5088을 포함할 수 있다.

본원에서 설명되는 방법들에 사용하기 위한 비제한적 예시적인 6xxx 시리즈 알루미늄 합금들은 AA6101, AA6101A, AA6101B, AA6201, AA6201A, AA6401, AA6501, AA6002, AA6003, AA6103, AA6005, AA6005A, AA6005B, AA6005C, AA6105, AA6205, AA6305, AA6006, AA6106, AA6206, AA6306, AA6008, AA6009, AA6010, AA6110, AA6110A, AA6011, AA6111, AA6012, AA6012A, AA6013, AA6113, AA6014, AA6015, AA6016, AA6016A, AA6116, AA6018, AA6019, AA6020, AA6021, AA6022, AA6023, AA6024, AA6025, AA6026, AA6027, AA6028, AA6031, AA6032, AA6033, AA6040, AA6041, AA6042, AA6043, AA6151, AA6351, AA6351A, AA6451, AA6951, AA6053, AA6055, AA6056, AA6156, AA6060, AA6160, AA6260, AA6360, AA6460, AA6460B, AA6560, AA6660, AA6061, AA6061A, AA6261, AA6361, AA6162, AA6262, AA6262A, AA6063, AA6063A, AA6463, AA6463A, AA6763, A6963, AA6064, AA6064A, AA6065, AA6066, AA6068, AA6069, AA6070, AA6081, AA6181, AA6181A, AA6082, AA6082A, AA6182, AA6091, 또는 AA6092를 포함할 수 있다.

본원에서 설명되는 방법들에 사용하기 위한 비제한적 예시적인 7xxx 시리즈 알루미늄 합금들은 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, 또는 AA7099를 포함할 수 있다.

본원에서 설명되는 방법들에 사용하기 위한 비제한적 예시적인 8xxx 시리즈 알루미늄 합금들은 AA8005, AA8006, AA8007, AA8008, AA8010, AA8011, AA8011A, AA8111, AA8211, AA8112, AA8014, AA8015, AA8016, AA8017, AA8018, AA8019, AA8021, AA8021A, AA8021B, AA8022, AA8023, AA8024, AA8025, AA8026, AA8030, AA8130, AA8040, AA8050, AA8150, AA8076, AA8076A, AA8176, AA8077, AA8177, AA8079, AA8090, AA8091, 또는 AA8093을 포함할 수 있다.

본원에서 설명될 때, 포정 형성 원소는 0.2 중량% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 일부 양태들에서, 각 포정 형성 원소는 0.2 중량% 이하의 양으로 존재한다. 다른 양태들에서, 모든 포정 형성 원소들에 대한 총계는 0.2 중량% 이하이다. 포정 형성 원소들은 Ti, Zr, V, Nb, Hf, Ta 및 Cr을 포함한다.

특정 양태들에서, 알루미늄 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 대략 0.2% 까지(예를 들어, 0.01% 내지 0.2%)의 양의 티타늄(Ti)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 대략 0.001%, 대략 0.002%, 대략 0.003%, 대략 0.004%, 대략 0.005%, 대략 0.006%, 대략 0.007%, 대략 0.008%, 대략 0.009%, 대략 0.01%, 대략 0.011%, 대략 0.012%, 대략 0.013%, 대략 0.014%, 대략 0.015%, 대략 0.016%, 대략 0.017%, 대략 0.018%, 대략 0.019%, 대략 0.02%, 대략 0.021%, 대략 0.022%, 대략 0.023%, 대략 0.024%, 대략 0.025%, 대략 0.026%, 대략 0.027%, 대략 0.028%, 대략 0.029%, 대략 0.03%, 대략 0.031%, 대략 0.032%, 대략 0.033%, 대략 0.034%, 대략 0.035%, 대략 0.036%, 대략 0.037%, 대략 0.038%, 대략 0.039%, 대략 0.04%, 대략 0.05%, 대략 0.051%, 대략 0.052%, 대략 0.053%, 대략 0.054%, 대략 0.055%, 대략 0.056%, 대략 0.057%, 대략 0.058%, 대략 0.059%, 대략 0.06%, 대략 0.07%, 대략 0.08%, 대략 0.09%, 대략 0.1%, 대략 0.11%, 대략 0.12%, 대략 0.13%, 대략 0.14%, 대략 0.15%, 대략 0.16%, 대략 0.17%, 대략 0.18%, 대략 0.19%, 또는 대략 0.2% Ti를 포함할 수 있다. 모두 wt.%로 표현된다.

일부 양태들에서, 알루미늄 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 0% 내지 대략 0.2%(예를 들어, 0.01% 내지 0.2%)의 양의 지르코늄(Zr)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 0%, 대략 0.001%, 대략 0.002%, 대략 0.003%, 대략 0.004%, 대략 0.005%, 대략 0.006%, 대략 0.007%, 대략 0.008%, 대략 0.009%, 대략 0.01%, 대략 0.02%, 대략 0.03%, 대략 0.04%, 대략 0.05%, 대략 0.06%, 대략 0.07%, 대략 0.08%, 대략 0.09%, 대략 0.1%, 대략 0.11%, 대략 0.12%, 대략 0.13%, 대략 0.14%, 대략 0.15%, 대략 0.16%, 대략 0.17%, 대략 0.18%, 대략 0.19%, 또는 대략 0.20% Zr을 포함할 수 있다. 특정 양태들에서, Zr은 합금에 존재하지 않는다(즉, 0%). 모두 wt.%로 표현된다.

일부 양태들에서, 알루미늄 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 0% 내지 대략 0.2%(예를 들어, 0.01% 내지 0.2%)의 양의 바나듐(V)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 0%, 대략 0.001%, 대략 0.002%, 대략 0.003%, 대략 0.004%, 대략 0.005%, 대략 0.006%, 대략 0.007%, 대략 0.008%, 대략 0.009%, 대략 0.01%, 대략 0.02%, 대략 0.03%, 대략 0.04%, 대략 0.05%, 대략 0.06%, 대략 0.07%, 대략 0.08%, 대략 0.09%, 대략 0.1%, 대략 0.11%, 대략 0.12%, 대략 0.13%, 대략 0.14%, 대략 0.15%, 대략 0.16%, 대략 0.17%, 대략 0.18%, 대략 0.19%, 또는 대략 0.20% V을 포함할 수 있다. 특정 양태들에서, V은 합금에 존재하지 않는다(즉, 0%). 모두 wt.%로 표현된다.

일부 양태들에서, 알루미늄 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 0% 내지 대략 0.2%(예를 들어, 0.01% 내지 0.2%)의 양의 니오븀(Nb)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 0%, 대략 0.001%, 대략 0.002%, 대략 0.003%, 대략 0.004%, 대략 0.005%, 대략 0.006%, 대략 0.007%, 대략 0.008%, 대략 0.009%, 대략 0.01%, 대략 0.02%, 대략 0.03%, 대략 0.04%, 대략 0.05%, 대략 0.06%, 대략 0.07%, 대략 0.08%, 대략 0.09%, 대략 0.1%, 대략 0.11%, 대략 0.12%, 대략 0.13%, 대략 0.14%, 대략 0.15%, 대략 0.16%, 대략 0.17%, 대략 0.18%, 대략 0.19%, 또는 대략 0.20% Nb을 포함할 수 있다. 특정 양태들에서, Nb은 합금에 존재하지 않는다(즉, 0%). 모두 wt.%로 표현된다.

일부 양태들에서, 알루미늄 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 0% 내지 대략 0.2%(예를 들어, 0.01% 내지 0.2%)의 양의 하프늄(Hf)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 0%, 대략 0.001%, 대략 0.002%, 대략 0.003%, 대략 0.004%, 대략 0.005%, 대략 0.006%, 대략 0.007%, 대략 0.008%, 대략 0.009%, 대략 0.01%, 대략 0.02%, 대략 0.03%, 대략 0.04%, 대략 0.05%, 대략 0.06%, 대략 0.07%, 대략 0.08%, 대략 0.09%, 대략 0.1%, 대략 0.11%, 대략 0.12%, 대략 0.13%, 대략 0.14%, 대략 0.15%, 대략 0.16%, 대략 0.17%, 대략 0.18%, 대략 0.19%, 또는 대략 0.20% Hf을 포함할 수 있다. 특정 양태들에서, Hf은 합금에 존재하지 않는다(즉, 0%). 모두 wt.%로 표현된다.

일부 양태들에서, 알루미늄 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 0% 내지 대략 0.2%(예를 들어, 0.01% 내지 0.2%)의 양의 탄탈럼(Ta)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 0%, 대략 0.001%, 대략 0.002%, 대략 0.003%, 대략 0.004%, 대략 0.005%, 대략 0.006%, 대략 0.007%, 대략 0.008%, 대략 0.009%, 대략 0.01%, 대략 0.02%, 대략 0.03%, 대략 0.04%, 대략 0.05%, 대략 0.06%, 대략 0.07%, 대략 0.08%, 대략 0.09%, 대략 0.1%, 대략 0.11%, 대략 0.12%, 대략 0.13%, 대략 0.14%, 대략 0.15%, 대략 0.16%, 대략 0.17%, 대략 0.18%, 대략 0.19%, 또는 대략 0.20% Ta을 포함할 수 있다. 특정 양태들에서, Ta은 합금에 존재하지 않는다(즉, 0%). 모두 wt.%로 표현된다.

일부 양태들에서, 알루미늄 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 0% 내지 대략 0.2%(예를 들어, 0.01% 내지 0.2%)의 양의 크로뮴(Cr)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 0%, 대략 0.001%, 대략 0.002%, 대략 0.003%, 대략 0.004%, 대략 0.005%, 대략 0.006%, 대략 0.007%, 대략 0.008%, 대략 0.009%, 대략 0.01%, 대략 0.02%, 대략 0.03%, 대략 0.04%, 대략 0.05%, 대략 0.06%, 대략 0.07%, 대략 0.08%, 대략 0.09%, 대략 0.1%, 대략 0.11%, 대략 0.12%, 대략 0.13%, 대략 0.14%, 대략 0.15%, 대략 0.16%, 대략 0.17%, 대략 0.18%, 대략 0.19%, 또는 대략 0.20% Cr을 포함할 수 있다. 특정 양태들에서, Cr은 합금에 존재하지 않는다(즉, 0%). 모두 wt.%로 표현된다.

본원에서 설명될 때, 공융 형성 원소는 0.2 중량% 초과의 양으로 존재할 수 있다. 일부 양태들에서, 각 공융 형성 원소가 0.2 중량% 초과의 양으로 존재한다. 다른 양태들에서, 공융 형성 원소에 대한 총계는 0.2 중량% 초과이다. 공융 형성 원소들은 Si, Cu, Mg, Sc, Fe, Ce, Zn, 뿐만 아니라 Ni, Sr, Ca, 및 Y를 포함한다.

일부 양태들에서, 알루미늄 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 0% 내지 대략 2%(예를 들어, 0.01% 내지 2%, 0.05% 내지 1.75%, 0.1% 내지 1.5%, 또는 0.15% 내지 1%)의 양의 실리콘(Si)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 0%, 대략 0.05%, 대략 0.1%, 대략 0.15%, 대략 0.2%, 대략 0.25%, 대략 0.3%, 대략 0.35%, 대략 0.4%, 대략 0.45%, 대략 0.5%, 대략 0.55%, 대략 0.6%, 대략 0.65%, 대략 0.7%, 대략 0.75%, 대략 0.8%, 대략 0.85%, 대략 0.9%, 대략 0.95%, 대략 1%, 대략 1.05%, 대략 1.1%, 대략 1.15%, 대략 1.2%, 대략 1.25%, 대략 1.3%, 대략 1.35%, 대략 1.4%, 대략 1.45%, 대략 1.5%, 대략 1.55%, 대략 1.6%, 대략 1.65%, 대략 1.7%, 대략 1.75%, 대략 1.8%, 대략 1.85%, 대략 1.9%, 대략 1.95%, 또는 대략 2% Si을 포함할 수 있다. 특정 양태들에서, Si은 합금에 존재하지 않는다(즉, 0%). 모두 wt.%로 표현된다.

일부 양태들에서, 알루미늄 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 0% 내지 대략 7%(예를 들어, 0.2% 내지 6.8%, 0.25% 내지 6.75%, 0.3% 내지 6.5%, 또는 0.4% 내지 5%)의 양의 구리(Cu)를 포함한다. 예를 들어, 합금은 0%, 대략 0.01%, 대략 0.02%, 대략 0.03%, 대략 0.04%, 대략 0.05%, 대략 0.06%, 대략 0.07%, 대략 0.08%, 대략 0.09%, 대략 0.1%, 대략 0.15%, 대략 0.2%, 대략 0.25%, 대략 0.3%, 대략 0.35%, 대략 0.4%, 대략 0.45%, 대략 0.5%, 대략 0.55%, 대략 0.6%, 대략 0.65%, 대략 0.70%, 대략 0.75%, 대략 0.8%, 대략 0.85%, 대략 0.9%, 대략 0.95%, 대략 1%, 대략 1.05%, 대략 1.1%, 대략 1.15%, 대략 1.2%, 대략 1.25%, 대략 1.3%, 대략 1.35%, 대략 1.4%, 대략 1.45%, 대략 1.5%, 대략 1.55%, 대략 1.6%, 대략 1.65%, 대략 1.7%, 대략 1.75%, 대략 1.8%, 대략 1.85%, 대략 1.9%, 대략 1.95%, 대략 2%, 대략 2.05%, 대략 2.1, 대략 2.15%, 대략 2.2%, 대략 2.25%, 대략 2.3%, 대략 2.35%, 대략 2.4%, 대략 2.45%, 대략 2.5%; 대략 2.6%, 대략 2.65%, 대략 2.7%, 대략 2.75%, 대략 2.8%, 대략 2.85%, 대략 2.9%, 대략 2.95%대략 3%, 대략 3.05%, 대략 3.1%, 대략 3.15%, 대략 3.2%, 대략 3.25%, 대략 3.3%, 대략 3.35%, 대략 3.4%, 대략 3.45%, 대략 3.5%, 대략 3.55%, 대략 3.6%, 대략 3.65%, 대략 3.7%, 대략 3.75%, 대략 3.8%, 대략 3.85%, 대략 3.9%, 대략 3.95%; 대략 4%, 대략 4.05%, 대략 4.1%, 대략 4.15%, 대략 4.2%, 대략 4.25%, 대략 4.3%, 대략 4.35%, 대략 4.4%, 대략 4.45%, 대략 4.5%, 대략 4.55%, 대략 4.6%, 대략 4.65%, 대략 4.7%, 대략 4.75%, 대략 4.8%, 대략 4.85%, 대략 4.9%, 대략 4.95%; 대략 5%, 대략 5.05%, 대략 5.1%, 대략 5.15%, 대략 5.2%, 대략 5.25%, 대략 5.3%, 대략 5.35%, 대략 5.4%, 대략 5.45%, 대략 5.5%, 대략 5.55%, 대략 5.6%, 대략 5.65%, 대략 5.7%, 대략 5.75%, 대략 5.8%, 대략 5.85%, 대략 5.9%, 대략 5.95%; 대략 6%, 대략 6.05%, 대략 6.1%, 대략 6.15%, 대략 6.2%, 대략 6.25%, 대략 6.3%, 대략 6.35%, 대략 6.4%, 대략 6.45%, 대략 6.5%, 대략 6.55%, 대략 6.6%, 대략 6.65%, 대략 6.7%, 대략 6.75%, 대략 6.8%, 대략 6.85%, 대략 6.9%, 대략 6.95%, 또는 대략 7% Cu를 포함할 수 있다. 특정 양태들에서, Cu은 합금에 존재하지 않는다(즉, 0%). 모두 wt.%로 표현된다.

일부 양태들에서, 알루미늄 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 0% 내지 대략 7%(예를 들어, 0.2% 내지 7%, 0.25% 내지 7%, 0.3% 내지 6.5%, 또는 0.4% 내지 5%)의 양의 마그네슘(Mg)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 0%, 대략 0.01%, 대략 0.02%, 대략 0.03%, 대략 0.04%, 대략 0.05%, 대략 0.06%, 대략 0.07%, 대략 0.08%, 대략 0.09%, 대략 0.1%, 대략 0.15%, 대략 0.2%, 대략 0.25%, 대략 0.3%, 대략 0.35%, 대략 0.4%, 대략 0.45%, 대략 0.5%, 대략 0.55%, 대략 0.6%, 대략 0.65%, 대략 0.70%, 대략 0.75%, 대략 0.8%, 대략 0.85%, 대략 0.9%, 대략 0.95%, 대략 1%, 대략 1.05%, 대략 1.1%, 대략 1.15%, 대략 1.2%, 대략 1.25%, 대략 1.3%, 대략 1.35%, 대략 1.4%, 대략 1.45%, 대략 1.5%, 대략 1.55%, 대략 1.6%, 대략 1.65%, 대략 1.7%, 대략 1.75%, 대략 1.8%, 대략 1.85%, 대략 1.9%, 대략 1.95%, 대략 2%, 대략 2.05%, 대략 2.1, 대략 2.15%, 대략 2.2%, 대략 2.25%, 대략 2.3%, 대략 2.35%, 대략 2.4%, 대략 2.45%, 대략 2.5%; 대략 2.6%, 대략 2.65%, 대략 2.7%, 대략 2.75%, 대략 2.8%, 대략 2.85%, 대략 2.9%, 대략 2.95%대략 3%, 대략 3.05%, 대략 3.1%, 대략 3.15%, 대략 3.2%, 대략 3.25%, 대략 3.3%, 대략 3.35%, 대략 3.4%, 대략 3.45%, 대략 3.5%, 대략 3.55%, 대략 3.6%, 대략 3.65%, 대략 3.7%, 대략 3.75%, 대략 3.8%, 대략 3.85%, 대략 3.9%, 대략 3.95%; 대략 4%, 대략 4.05%, 대략 4.1%, 대략 4.15%, 대략 4.2%, 대략 4.25%, 대략 4.3%, 대략 4.35%, 대략 4.4%, 대략 4.45%, 대략 4.5%, 대략 4.55%, 대략 4.6%, 대략 4.65%, 대략 4.7%, 대략 4.75%, 대략 4.8%, 대략 4.85%, 대략 4.9%, 대략 4.95%; 대략 5%, 대략 5.05%, 대략 5.1%, 대략 5.15%, 대략 5.2%, 대략 5.25%, 대략 5.3%, 대략 5.35%, 대략 5.4%, 대략 5.45%, 대략 5.5%, 대략 5.55%, 대략 5.6%, 대략 5.65%, 대략 5.7%, 대략 5.75%, 대략 5.8%, 대략 5.85%, 대략 5.9%, 대략 5.95%; 대략 6%, 대략 6.05%, 대략 6.1%, 대략 6.15%, 대략 6.2%, 대략 6.25%, 대략 6.3%, 대략 6.35%, 대략 6.4%, 대략 6.45%, 대략 6.5%, 대략 6.55%, 대략 6.6%, 대략 6.65%, 대략 6.7%, 대략 6.75%, 대략 6.8%, 대략 6.85%, 대략 6.9%, 대략 6.95%, 또는 대략 7% Mg을 포함할 수 있다. 특정 양태들에서, Mg은 합금에 존재하지 않는다(즉, 0%). 모두 wt.%로 표현된다.

일부 양태들에서, 알루미늄 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 0% 내지 대략 2%(예를 들어, 0.01% 내지 2%, 0.05% 내지 1.75%, 0.1% 내지 1.5%, 또는 0.15% 내지 1%)의 양의 스칸듐(Sc)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 0%, 대략 0.05%, 대략 0.1%, 대략 0.15%, 대략 0.2%, 대략 0.25%, 대략 0.3%, 대략 0.35%, 대략 0.4%, 대략 0.45%, 대략 0.5%, 대략 0.55%, 대략 0.6%, 대략 0.65%, 대략 0.7%, 대략 0.75%, 대략 0.8%, 대략 0.85%, 대략 0.9%, 대략 0.95%, 대략 1%, 대략 1.05%, 대략 1.1%, 대략 1.15%, 대략 1.2%, 대략 1.25%, 대략 1.3%, 대략 1.35%, 대략 1.4%, 대략 1.45%, 대략 1.5%, 대략 1.55%, 대략 1.6%, 대략 1.65%, 대략 1.7%, 대략 1.75%, 대략 1.8%, 대략 1.85%, 대략 1.9%, 대략 1.95%, 이하 대략 2% Sc을 포함할 수 있다. 특정 양태들에서, Sc은 합금에 존재하지 않는다(즉, 0%). 모두 wt.%로 표현된다.

일부 양태들에서, 알루미늄 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 0% 내지 대략 2%(예를 들어, 0.01% 내지 2%, 0.05% 내지 1.75%, 0.1% 내지 1.5%, 또는 0.15% 내지 1%)의 양의 철(Fe)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 0%, 대략 0.05%, 대략 0.1%, 대략 0.15%, 대략 0.2%, 대략 0.25%, 대략 0.3%, 대략 0.35%, 대략 0.4%, 대략 0.45%, 대략 0.5%, 대략 0.55%, 대략 0.6%, 대략 0.65%, 대략 0.7%, 대략 0.75%, 대략 0.8%, 대략 0.85%, 대략 0.9%, 대략 0.95%, 대략 1%, 대략 1.05%, 대략 1.1%, 대략 1.15%, 대략 1.2%, 대략 1.25%, 대략 1.3%, 대략 1.35%, 대략 1.4%, 대략 1.45%, 대략 1.5%, 대략 1.55%, 대략 1.6%, 대략 1.65%, 대략 1.7%, 대략 1.75%, 대략 1.8%, 대략 1.85%, 대략 1.9%, 대략 1.95%, 이하 대략 2% Fe을 포함할 수 있다. 특정 양태들에서, Fe은 합금에 존재하지 않는다(즉, 0%). 모두 wt.%로 표현된다.

일부 양태들에서, 알루미늄 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 0% 내지 대략 2%(예를 들어, 0.01% 내지 2%, 0.05% 내지 1.75%, 0.1% 내지 1.5%, 또는 0.15% 내지 1%)의 양의 세륨(Ce)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 0%, 대략 0.05%, 대략 0.1%, 대략 0.15%, 대략 0.2%, 대략 0.25%, 대략 0.3%, 대략 0.35%, 대략 0.4%, 대략 0.45%, 대략 0.5%, 대략 0.55%, 대략 0.6%, 대략 0.65%, 대략 0.7%, 대략 0.75%, 대략 0.8%, 대략 0.85%, 대략 0.9%, 대략 0.95%, 대략 1%, 대략 1.05%, 대략 1.1%, 대략 1.15%, 대략 1.2%, 대략 1.25%, 대략 1.3%, 대략 1.35%, 대략 1.4%, 대략 1.45%, 대략 1.5%, 대략 1.55%, 대략 1.6%, 대략 1.65%, 대략 1.7%, 대략 1.75%, 대략 1.8%, 대략 1.85%, 대략 1.9%, 대략 1.95%, 이하 대략 2% Ce을 포함할 수 있다. 특정 양태들에서, Ce은 합금에 존재하지 않는다(즉, 0%). 모두 wt.%로 표현된다.

일부 양태들에서, 알루미늄 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 0% 내지 대략 10%(예를 들어, 0.01% 내지 10%, 0.05% 내지 9%, 0.1% 내지 9%, 또는 0.15% 내지 9%)의 양의 아연(Zn)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 0%, 대략 0.01%, 대략 0.02%, 대략 0.03%, 대략 0.04%, 대략 0.05%, 대략 0.06%, 대략 0.07%, 대략 0.08%, 대략 0.09%, 대략 0.1%, 대략 0.15%, 대략 0.2%, 대략 0.25%, 대략 0.3%, 대략 0.35%, 대략 0.4%, 대략 0.45%, 대략 0.5%, 대략 0.55%, 대략 0.6%, 대략 0.65%, 대략 0.70%, 대략 0.75%, 대략 0.8%, 대략 0.85%, 대략 0.9%, 대략 0.95%, 대략 1%, 대략 1.1%, 대략 1.2%, 대략 1.3%, 대략 1.4%, 대략 1.5%, 대략 1.6%, 대략 1.7%, 대략 1.8%, 대략 1.9%, 대략 2%, 대략 2.1%, 대략 2.2%, 대략 2.3%, 대략 2.4%, 대략 2.5%, 대략 2.6%, 대략 2.7%, 대략 2.8%, 대략 2.9%, 대략 3%, 대략 3.1%, 대략 3.2%, 대략 3.3%, 대략 3.4%, 대략 3.5%, 대략 3.6%, 대략 3.7%, 대략 3.8%, 대략 3.9%, 대략 4%, 대략 4.1%, 대략 4.2%, 대략 4.3%, 대략 4.4%, 대략 4.5%, 대략 4.6%, 대략 4.7%, 대략 4.8%, 대략 4.9%, 대략 5%, 대략 5.1%, 대략 5.2%, 대략 5.3%, 대략 5.4%, 대략 5.5%, 대략 5.6%, 대략 5.7%, 대략 5.8%, 대략 5.9%, 대략 6%, 대략 6.1%, 대략 6.2%, 대략 6.3%, 대략 6.4%, 대략 6.5%, 대략 6.6%, 대략 6.7%, 대략 6.8%, 대략 6.9%, 대략 7%, 대략 7.1%, 대략 7.2%, 대략 7.3%, 대략 7.4%, 대략 7.5%, 대략 7.6%, 대략 7.7%, 대략 7.8%, 대략 7.9%, 대략 8%, 대략 8.1%, 대략 8.2%, 대략 8.3%, 대략 8.4%, 대략 8.5%, 대략 8.6%, 대략 8.7%, 대략 8.8%, 대략 8.9%, 대략 9%, 대략 9.1%, 대략 9.2%, 대략 9.3%, 대략 9.4%, 대략 9.5%, 대략 9.6%, 대략 9.7%, 대략 9.8%, 대략 9.9%, 또는 대략 10% Zn을 포함할 수 있다. 특정 양태들에서, Zn은 합금에 존재하지 않는다(즉, 0%). 모두 wt.%로 표현된다.

일부 양태들에서, 알루미늄 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 대략 2% 까지(예를 들어, 0.01% 내지 2%, 0.05% 내지 1.75%, 0.1% 내지 1.5%, 또는 0.15% 내지 1%)의 양의 니켈(Ni)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 0%, 대략 0.05%, 대략 0.1%, 대략 0.15%, 대략 0.2%, 대략 0.25%, 대략 0.3%, 대략 0.35%, 대략 0.4%, 대략 0.45%, 대략 0.5%, 대략 0.55%, 대략 0.6%, 대략 0.65%, 대략 0.7%, 대략 0.75%, 대략 0.8%, 대략 0.85%, 대략 0.9%, 대략 0.95%, 대략 1%, 대략 1.05%, 대략 1.1%, 대략 1.15%, 대략 1.2%, 대략 1.25%, 대략 1.3%, 대략 1.35%, 대략 1.4%, 대략 1.45%, 대략 1.5%, 대략 1.55%, 대략 1.6%, 대략 1.65%, 대략 1.7%, 대략 1.75%, 대략 1.8%, 대략 1.85%, 대략 1.9%, 대략 1.95%, 이하 대략 2% Ni을 포함할 수 있다. 특정 양태들에서, Ni은 합금에 존재하지 않는다(즉, 0%). 모두 wt.%로 표현된다.

일부 양태들에서, 알루미늄 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 0% 내지 대략 2%(예를 들어, 0.01% 내지 2%, 0.05% 내지 1.75%, 0.1% 내지 1.5%, 또는 0.15% 내지 1%)의 양의 스트론튬(Sr)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 0%, 대략 0.05%, 대략 0.1%, 대략 0.15%, 대략 0.2%, 대략 0.25%, 대략 0.3%, 대략 0.35%, 대략 0.4%, 대략 0.45%, 대략 0.5%, 대략 0.55%, 대략 0.6%, 대략 0.65%, 대략 0.7%, 대략 0.75%, 대략 0.8%, 대략 0.85%, 대략 0.9%, 대략 0.95%, 대략 1%, 대략 1.05%, 대략 1.1%, 대략 1.15%, 대략 1.2%, 대략 1.25%, 대략 1.3%, 대략 1.35%, 대략 1.4%, 대략 1.45%, 대략 1.5%, 대략 1.55%, 대략 1.6%, 대략 1.65%, 대략 1.7%, 대략 1.75%, 대략 1.8%, 대략 1.85%, 대략 1.9%, 대략 1.95%, 이하 대략 2% Sr을 포함할 수 있다. 특정 양태들에서, Sr은 합금에 존재하지 않는다(즉, 0%). 모두 wt.%로 표현된다.

일부 양태들에서, 알루미늄 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 0% 내지 대략 2%(예를 들어, 0.01% 내지 2%, 0.05% 내지 1.75%, 0.1% 내지 1.5%, 또는 0.15% 내지 1%)의 양의 칼슘(Ca)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 0%, 대략 0.05%, 대략 0.1%, 대략 0.15%, 대략 0.2%, 대략 0.25%, 대략 0.3%, 대략 0.35%, 대략 0.4%, 대략 0.45%, 대략 0.5%, 대략 0.55%, 대략 0.6%, 대략 0.65%, 대략 0.7%, 대략 0.75%, 대략 0.8%, 대략 0.85%, 대략 0.9%, 대략 0.95%, 대략 1%, 대략 1.05%, 대략 1.1%, 대략 1.15%, 대략 1.2%, 대략 1.25%, 대략 1.3%, 대략 1.35%, 대략 1.4%, 대략 1.45%, 대략 1.5%, 대략 1.55%, 대략 1.6%, 대략 1.65%, 대략 1.7%, 대략 1.75%, 대략 1.8%, 대략 1.85%, 대략 1.9%, 대략 1.95%, 이하 대략 2% Ca을 포함할 수 있다. 특정 양태들에서, Ca은 합금에 존재하지 않는다(즉, 0%). 모두 wt.%로 표현된다.

일부 양태들에서, 알루미늄 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 0% 내지 대략 2%(예를 들어, 0.01% 내지 2%, 0.05% 내지 1.75%, 0.1% 내지 1.5%, 또는 0.15% 내지 1%)의 양의 이트륨(Y)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 0%, 대략 0.05%, 대략 0.1%, 대략 0.15%, 대략 0.2%, 대략 0.25%, 대략 0.3%, 대략 0.35%, 대략 0.4%, 대략 0.45%, 대략 0.5%, 대략 0.55%, 대략 0.6%, 대략 0.65%, 대략 0.7%, 대략 0.75%, 대략 0.8%, 대략 0.85%, 대략 0.9%, 대략 0.95%, 대략 1%, 대략 1.05%, 대략 1.1%, 대략 1.15%, 대략 1.2%, 대략 1.25%, 대략 1.3%, 대략 1.35%, 대략 1.4%, 대략 1.45%, 대략 1.5%, 대략 1.55%, 대략 1.6%, 대략 1.65%, 대략 1.7%, 대략 1.75%, 대략 1.8%, 대략 1.85%, 대략 1.9%, 대략 1.95%, 이하 대략 2% Y을 포함할 수 있다. 특정 양태들에서, Y은 합금에 존재하지 않는다(즉, 0%). 모두 wt.%로 표현된다.

알루미늄 합금은 또한 Pb, Bi, In, 및 Sn과 같은 포정 또는 공융 반응을 겪지 않은 비혼화성 원소들을 포함할 수 있다.

일부 양태들에서, 알루미늄 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 0% 내지 대략 2%(예를 들어, 0.01% 내지 2%, 0.05% 내지 1.75%, 0.1% 내지 1.5%, 또는 0.25% 내지 1%)의 양의 마그네슘(Mn)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 0%, 대략 0.05%, 대략 0.1%, 대략 0.15%, 대략 0.2%, 대략 0.25%, 대략 0.3%, 대략 0.35%, 대략 0.4%, 대략 0.45%, 대략 0.5%, 대략 0.55%, 대략 0.6%, 대략 0.65%, 대략 0.7%, 대략 0.75%, 대략 0.8%, 대략 0.85%, 대략 0.9%, 대략 0.95%, 대략 1%, 대략 1.05%, 대략 1.1%, 대략 1.15%, 대략 1.2%, 대략 1.25%, 대략 1.3%, 대략 1.35%, 대략 1.4%, 대략 1.45%, 대략 1.5%, 대략 1.55%, 대략 1.6%, 대략 1.65%, 대략 1.7%, 대략 1.75%, 대략 1.8%, 대략 1.85%, 대략 1.9%, 대략 1.95%, 이하 대략 2% Mn을 포함할 수 있다. 특정 양태들에서, Mn은 합금에 존재하지 않는다(즉, 0%). 모두 wt.%로 표현된다.

선택사항으로서, 알루미늄 합금 조성물들은 각각 대략 0.05% 이하, 대략 0.04% 이하, 대략 0.03% 이하, 대략 0.02% 이하, 이하 대략 0.01% 이하의 양의 다른 미량 원소들(때때로 불순물들로 지칭됨)을 더 포함할 수 있다. 이들 불순물들은 Ga, B, C, Be, 또는 이들의 조합들을 포함될 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 이에 따라, Ga, B, B, C, 또는 Be는 합금에 대략 0.05% 이하, 대략 0.04% 이하, 대략 0.03% 이하, 대략 0.02% 이하, 이하 대략 0.01% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 특정 양태들에서, 모든 불순물의 합은 대략 0.15%(예를 들어, 대략 0.1%)를 초과하지 않는다. 모두 wt.%로 표현된다. 특정 양태들에서, 합금의 나머지 백분율은 알루미늄이다.

전술한 실시예들 중 임의의 실시예의 알루미늄 합금 물질을 포함하여, 본원에서 개시되는 합금 조성물들은 주성분으로서, 예를 들어, 합금의 적어도 80.0%의 양으로 알루미늄(Al)을 갖는다. 선택사항으로서, 합금 조성물은 적어도 85.0% Al, 이하 적어도 86.0% Al, 이하 적어도 86.5% Al, 이하 적어도 87.0% Al, 이하 적어도 87.5% Al, 이하 적어도 88.0% Al, 이하 적어도 88.5% Al, 이하 적어도 89.0% Al, 이하 적어도 89.5% Al, 이하 적어도 90.0% Al, 이하 적어도 90.5% Al, 이하 적어도 91.0% Al, 이하 적어도 91.5% Al, 이하 적어도 92.0% Al을 갖는다. 모두 wt.%로 표현된다.

일부 양태들에서, 금속 매트릭스 복합체(metal matrix composite, mmC)를 형성하기 위해 보강 물질이 합금에 첨가될 수 있다. mmC는 "A Process for Producing Reinforced Aluminum-Metal Matrix Composites"라는 명칭으로 2012년 5월 30일에 출원된 WO 2012/164581에 설명되어 있으며, 그 전문이 본원에 원용된다. 이러한 보강 물질들은 SiC, TiB₂, Al₂O₃, B₄C, TiC, CNT(카본 나노튜브) 등을 포함할 수 있다. mmC는 고강도 및 경량으로 알려져 있고, 자동차 산업에서 사용될 수 있다. 일부 양태들에서, 보강 물질은 금속 매트릭스 복합체의 20 중량% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 이론에 구애됨이 없이, mmC 생성물의 중심에 재결정화되지 않은 영역을 갖는 것이 매트릭스와 보강 물질 사이의 층간분리를 감소시킬 수 있기 때문에 본원에서 설명되는 경사 기능이 mmC에 적용가능한 것으로 여겨진다.

일부 양태들에서, 보강 물질은 잉곳 섬프 내부에 "인시튜" 형성될 수 있거나, 금속 이송 시스템 동안 또는 용융/유지 노 내부에 형성될 수 있다. 이러한 "인시튜" 보강 물질들은 "엑스시튜(ex-situ)" 첨가 보강 물질에 비해 매트릭스와 더 양호한 접합 경향을 갖는다. 이러한 "인시튜" 보강 물질들은 TiB₂, TiC, NbB₂, Al₂O₃, SiC, ZrB₂, AlB₂, Al₃Ti, Al₇Cr, Al₃Zr, Al₃Nb, Al₃Ta, Al₃V, AlN, Al₃Hf, Al₃HfO, 및 기타를 포함할 수 있다.

본원에서 개시되는 알루미늄 합금품들은 임의의 적합한 알루미늄 합금품일 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 물품들은 적어도 하나의 치수에 걸쳐 경사 기능을 갖는 알루미늄 합금 생성물로 형성된다. 일부 양태들에서, 경사 기능은 생성물의 두께에 걸쳐 있다. 예를 들어, 생성물은 고강도를 나타낼 수 있는 중앙의 재결정화되지 않은 영역을 가질 수 있지만, 생성물의 외부 표면들은 재결정화될 수 있으며, 이는 성형성을 유지하는 것을 도울 수 있다. 재결정화는 아래에서 설명되는 바와 같이, 전자 후방산란 회절 또는 X선 회절을 사용하는 텍스처에 의해 또는 광학 현미경을 사용하여 결정립들의 종횡비에 기초하여 정량화될 수 있다.

알루미늄 합금 생성물은 임의의 적합한 물리적 구성을 가질 수 있다. 선택사항으로서, 알루미늄 합금 생성물은 압연 알루미늄 합금 플레이트, 셰이트 또는 시트이다. 일부 실시예들에서, 알루미늄 합금 생성물은 압연 알루미늄 합금 셰이트이다. 일부 실시예들에서, 알루미늄 합금 생성물은 압연 알루미늄 합금 시트이다.

재결정화도 또는 재결정화 지수는 당업계에 알려진 임의의 적합한 방법에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 주사 전자 현미경(scanning electron micrograph, SEM) 또는 광학 현미경(optical micrograph, OM)과 같은 현미경 사진에서, 보다 고재결정화도 또는 재결정화 지수는 보다 고균일도를 갖는 결정립 구조의 관점에서 관찰될 수 있다. 일부 다른 예들에서, 재결정화도를 평가하기 위해 전자 후방산란 회절(electron backscatter diffraction, EBSD)이 또한 사용될 수 있다. 선택사항으로서, 재결정화도는 "재결정화 지수"의 관점에서 제시되며, 이는 본원에서 사용될 때, 다음의 식을 지칭한다: 1 - LAGB/(MAGB+HAGB). 일부 실시예들에서, 재결정화 지수는 물질의 총 양 또는 체적과 비교하여 재결정화되는 물질의 백분율, 양 또는 체적을 지칭하거나 나타낼 수 있다. LAGB는 인접한 결정립들 사이의 배향차가 2° 내지 15°인 소정의 체적에서의 결정입계량(즉, 저각도 결정입계량(quantity of low-angle grain boundaries))을 지칭한다. MAGB는 인접한 결정립들 사이의 배향차가 15° 초과 30° 이하인 소정의 체적에서의 결정입계량(즉, 중간 각도 결정입계량(quantity of medium-angle grain boundaries))을 지칭한다. HAGB는 인접한 결정립들 사이의 배향차가 30° 초과인고소정의 체적에서의 결정입계량(즉, 고각도 결정입계량(quantity of high-angle grain boundaries))을 지칭한다. LAGB, MAGB, 및 HAGB의 양들 또는 값들은 EBSD에 의해 레코딩되는 바와 같이, 인접한 결정립들 사이의 배향차의 각도를 측정함으로써 결정될 수 있다. 물질들의 회수 또는 재결정화는 심하게 변형된 물질들이 고온에서 어닐링될 때 물질들에 저장된 에너지를 감소시킬 수 있다. 회수는 재결정화와 맞서는데, 이는 둘 다 어닐링 동안 저장된 에너지에 의해 구동되기 때문이다. 회수는 고각도 결정입계의 이동 없이 일어나는 변형된 물질들에서 일어나는 어닐링 공정들로서 정의될 수 있다. 변형된 구조는 보통 전위각을 갖는 벽을 갖는 셀 구조이다. 회수가 진행됨에 따라, 이들 셀 벽은 진성 아결정립 구조를 향해 전이된다. 이는 외인성 전위의 점진적인 제거 및 나머지 전위의 저각도 결정입계로의 재배열을 통해 일어난다. 그러나, 재결정화는 변형의 저장된 에너지에 의해 구동되는 고각도 결정입계의 형성 및 이동에 의한 변형된 물질에서의 새로운 결정립 구조의 형성이다. 이에 따라, LAGB는 재결정화 공정 동안 제거된다.

본원에서 설명되는 바와 같이 형성되는 경사 기능은 두께 및/또는 폭과 같은 알루미늄 합금 생성물의 적어도 하나의 치수에 걸쳐 있을 수 있다. 선택사항으로서, 알루미늄 합금 생성물의 적어도 두 개의 외측 영역들, 예를 들어, 생성물의 두 개 이상의 평행한 표면들은 알루미늄 합금 생성물의 중심을 향한 재결정화 지수보다 높은 재결정화 지수를 갖는다. 선택사항으로서, 적어도 두 개의 외측 영역들은 알루미늄 합금 생성물의 중심의 재결정화 지수보다 적어도 0.01 더 높은(예를 들어, 0.01-1.0), 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.

경사 기능은 또한 경사 기능의 치수에 걸쳐 알루미늄 합금 생성물의 조성을 검토함으로써 이해될 수 있다. 예를 들어, 경사 기능은 잉곳의 중심선을 따라 더 큰 포정 형성 원소 함량을 가질 수 있는 반면, 외측 영역들을 따라 더 큰 공융 형성 원소 함량이 존재할 수 있다.

본원에서 설명되는 바와 같은 알루미늄 합금 생성물들은 독립적으로 200 MPa 내지 700 MPa 또는 심지어 700 MPa 초과, 이를테면 최대 750 MPa, 800 MPa 또는 850 MPa의 인장 강도를 보일 수 있다. 예를 들어, 인장 강도는 200 MPa 내지 650 MPa, 200 MPa 내지 600 MPa, 200 MPa 내지 550 MPa, 200 MPa 내지 500 MPa, 250 MPa 내지 650 MPa, 250 MPa 내지 600 MPa, 250 MPa 내지 550 MPa, 250 MPa 내지 500 MPa, 300 MPa 내지 650 MPa, 300 MPa 내지 600 MPa, 300 MPa 내지 550 MPa, 300 MPa 내지 500 MPa, 350 MPa 내지 650 MPa, 350 MPa 내지 600 MPa, 350 MPa 내지 550 MPa, 350 MPa 내지 500 MPa, 400 MPa 내지 650 MPa, 400 MPa 내지 600 MPa, 400 MPa 내지 550 MPa, 400 MPa 내지 500 MPa, 200 MPa 내지 225 MPa, 225 MPa 내지 250 MPa, 250 MPa 내지 275 MPa, 275 MPa 내지 300 MPa, 300 MPa 내지 325 MPa, 325 MPa 내지 350 MPa, 350 MPa 내지 375 MPa, 375 MPa 내지 400 MPa, 400 MPa 내지 425 MPa, 425 MPa 내지 450 MPa, 450 MPa 내지 475 MPa, 475 MPa 내지 500 MPa, 500 MPa 내지 525 MPa, 525 MPa 내지 550 MPa, 550 MPa 내지 575 MPa, 575 MPa 내지 600 MPa, 600 MPa 내지 625 MPa, 625 MPa 내지 650 MPa, 650 MPa 내지 675 MPa, 또는 675 MPa 내지 700 MPa일 수 있다.

본원에서 설명되는 바와 같은 알루미늄 합금 생성물들은 독립적으로 200 MPa 내지 600 MPa 또는 심지어 600 MPa 초과, 이를테면 최대 650 MPa, 700 MPa 또는 750 MPa의 항복 강도를 보일 수 있다. 예를 들어, 항복 강도는 200 MPa 내지 550 MPa, 200 MPa 내지 500 MPa, 250 MPa 내지 600 MPa, 250 MPa 내지 550 MPa, 250 MPa 내지 500 MPa, 300 MPa 내지 600 MPa, 300 MPa 내지 550 MPa, 300 MPa 내지 500 MPa, 350 MPa 내지 600 MPa, 350 MPa 내지 550 MPa, 350 MPa 내지 500 MPa, 400 MPa 내지 600 MPa, 400 MPa 내지 550 MPa, 400 MPa 내지 500 MPa, 200 MPa 내지 225 MPa, 225 MPa 내지 250 MPa, 250 MPa 내지 275 MPa, 275 MPa 내지 300 MPa, 300 MPa 내지 325 MPa, 325 MPa 내지 350 MPa, 350 MPa 내지 375 MPa, 375 MPa 내지 400 MPa, 400 MPa 내지 425 MPa, 425 MPa 내지 450 MPa, 450 MPa 내지 475 MPa, 475 MPa 내지 500 MPa, 500 MPa 내지 525 MPa, 525 MPa 내지 550 MPa, 550 MPa 내지 575 MPa, 또는 575 MPa 내지 600 MPa일 수 있다.

알루미늄 합금 생성물을 제조하는 방법들

특정 양태들에서, 개시되는 알루미늄 합금 생성물은 개시되는 방법의 생성물이다. 본원에서 설명되는 본 발명의 범주를 제한하고자 하는 것은 아니지만, 본원에서 설명되는 알루미늄 합금 생성물의 속성들은 이의 제조 동안 특정 마이크로 구조들의 형성에 의해 부분적으로 결정된다.

적어도 일 양태에서, 본 개시는 알루미늄 합금 생성물을 만드는 방법을 제공하며, 본 방법은: 용융 상태의 알루미늄 합금을 용융 알루미늄 합금으로서 제공하는 단계; 용융 알루미늄 합금을 주조하여 알루미늄 합금 주조 생성물을 형성하는 단계; 알루미늄 합금 주조 생성물을 균질화하여 균질화 알루미늄 합금 주조 생성물을 형성하는 단계; 및 균질화 알루미늄 합금 주조 생성물을 압연하여 압연 알루미늄 합금 생성물을 형성하는 단계를 포함한다. 일부 양태들에서, 용융 알루미늄 합금은 직접 냉각(DC) 주조 공정에 의해 잉곳으로 주조된다. 일부 양태들에서, 용융 알루미늄 합금은 트윈 벨트 주조기, 트윈 롤 주조기, 블록 주조기, 또는 임의의 다른 연속 주조기를 사용하여 연속(CC) 주조 공정으로 주조 공동에 주조된다.

주조

본원에서 개시되는 방법들은 마스터 합금(이원 또는 삼원 또는 사원 원소들) 또는 순수 금속의 형태의 상이한 합금 원소들을 용융 액체 풀에 첨가하는 단계를 포함할 수 있다. 이는 또한 자석을 사용하여 노를 교반하거나 수동으로 교반하는 것을 포함할 수 있다. 선택사항으로서, 보강 입자들이 첨가될 수 있다. 이는 찌꺼기를 제거하는 것을 수반할 수 있다.

본원에서 개시되는 방법들은 용융 액체를 제조하기 위해 유도로 또는 가스 소성로 또는 전기 저항로를 사용하는 단계를 포함할 수 있다.

본원에서 개시되는 방법들은 용융 알루미늄 합금을 주조하여 알루미늄 합금 주조 생성물을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 용융 합금은 주조 전에 처리될 수 있다. 처리는 노 플럭싱(furnace fluxing), 인라인 탈기(inline degassing), 인라인 플럭싱, 및 여과 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 알루미늄 합금 주조 생성물은 본원에서 설명되는 바와 같은 직접 주조 및 연속 주조 방법들에 의한 것을 포함하여, 당업자에게 알려져 있는 바와 같은 알루미늄 산업에서 통상적으로 사용되는 표준들에 따라 수행되는 임의의 주조 공정을 사용하여 형성될 수 있다.

특정 양태들에서, 용융 액체는 직접 주조 방법들을 사용하여 용융 액체를 주형에 전달하기 직전에 첨가될 수 있는 분산된 보강 입자들을 포함한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 용융 액체는 섬프 내부의 깊은 제2 용융 액체로서 첨가된 분산된 보강 입자들을 포함하는 한편, 제1 용융 액체는 여전히 유동한다. 특정 양태들에서, 제2 용융 금속은 분산체 형성 원소들이 농후하고 섬프 내부에 직접 깊이 주입된다.

몇몇 비제한적인 예들로서, 주조 공정은 직접 냉각(DC) 주조 공정 또는 연속 주조(CC) 공정을 포함할 수 있다. 연속 주조 시스템은 이동하는 반대 주조 표면들(예를 들어, 이동하는 반대 벨트들, 롤들 또는 블록들)의 쌍, 이동하는 반대 주조 표면들의 쌍 사이의 주조 공동, 및 용융 금속 주입기를 포함할 수 있다. 용융 금속 주입기는 단부 개구를 가질 수 있으며, 이 단부 개구로부터 용융 금속이 용융 금속 주입기를 빠져나와 주조 공동 내로 주입될 수 있다. 일부 실시예들에서, CC 공정은 트윈 벨트 주조기, 트윈 롤 주조기 또는 블록 주조기의 사용을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시예들에서, 빌렛, 슬래브, 셰이트, 스트립 등의 형태의 주조 생성물을 형성하기 위해 CC 공정에 의해 주조 공정이 수행된다. 일부 양태들에서, DC 주조가 사용된다.

잉곳, 빌릿, 슬래브, 셰이트, 스트립 등과 같은 주조 생성물은 당업자들에게 알려진 임의의 수단들에 의해 처리될 수 있다. 선택사항으로서, 시트를 제조하기 위한 가공 단계들이 사용될 수 있다. 이러한 가공 단계들은 당업자들에게 알려져 있는 바와 같이, 균질화, 열간 압연, 냉간 압연, 용체화 열처리, 및 선택사항인 예비 시효 단계를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 가공 단계는 당업자들에게 알려져 있는 바와 같은 기술 및 변경을 사용하여, 잉곳, 빌렛, 슬래브, 스트립, 플레이트, 시트 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 주조 생성물에 적절하게 적용될 수 있다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 특정 재결정화 지수 분포를 갖는 알루미늄 합금품들을 제조하기 위해 특정 가공 단계들이 사용될 수 있다.

일부 경우들에서, 주조 공정은 후속 가공 단계들 동안 일어날 수 있는 재결정화 및 개질에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 잉곳과 같은 주조 생성물 내의 분산체 형성 원소의 분포는 주조 생성물이 재결정화를 겪을 수 있는 능력에 영향을 미칠 수 있다. 적어도 하나의 포정 형성 원소가 농후하고 적어도 하나의 공융 원소가 감손된 일차 결정립들을 선택적으로 형성하여, 주조 공정 동안 포정 (분산체) 형성 원소를 편석시킴으로써, 주조 생성물들 및 가공 생성물들 및 물품들의 상이한 영역들이 재결정화를 다소 겪을 수 있다. 포정 형성 원소들은 예를 들어, 직경이 10 nm 내지 100 nm일 수 있는, 나노 스케일 분산체의 형태로 과포화된 용액으로부터 침전될 수 있다. 이들 분산체들은 보다 큰 입자들이 하는 방식으로 재결정화 핵형성을 촉진하지 않는 크기를 가질 수 있다. 대신에, 이들 입자들은 재결정화가 저해되도록 전위들 및 결정입계들의 이동을 저해할 수 있다. 이들 분산체들의 체적 또는 질량 분율은 주조 생성물에서의 특정 재결정화 거동을 결정하거나 이에 영향을 미칠 수 있다.

중심에서 포정 원소의 매크로 편석에 영향을 미치는 일차 결정립 크기에 더하여, 일차 알루미늄 결정립들 내의 포정 원소들의 고용해도의 증가는 또한 예를 들어, 주조 잉곳에서의 매크로 편석의 양을 결정할 수 있다. 포정 원소들의 고용해도의 증가는 일차 결정립들의 응고 경로에 의해 결정된다. 포정 원소들이 일차 결정립들 내에서 고용됨에 따라, 일차 결정립들이 잉곳 중심에 침강하게 되면, 포정 원소들은 또한 일차 결정립 크기에 관계없이 변형 스테이지 동안 하류로 침전될 수 있다. 일반적으로 분산체가 균질화 공정 동안 형성됨에 따라, 열간 압연 후에 재결정화가 일어난다. 이에 따라, 주조 일차 결정립 크기(또는 수지상 크기)는 포정 (분산체) 형성 원소들 및 재결정화 메커니즘에 대한 것이 아닐 수 있다. 일부 경우들에서, 균질화 후에 일차 결정립들 내에 분산체들이 존재하지 않는 소위 "입자 자유 구역"이 존재할 수 있다. 이는 일차 결정립에 걸친 포정 (분산체) 형성 원소 분포가 달라지고 일차 결정립 중심에 포정 원소가 농후하고 결정립(또는 수지상) 경계를 향하는 방향으로 감손될 때 일어나는 것으로 여겨지며, 이는 재결정화를 가질 수 있다.

대규모 주조에서, 합금 원소들의 감손 또는 축적이 일어날 수 있다. 이는 본질적으로 상이한 조성들을 갖는 고체상 및 액체상의 상대적 이동에 의해 야기될 수 있는 매크로 편석인 것으로 알려져 있다. 잉곳의 중심은 특히 이를테면 주조 동안, 매크로 편석되기 쉬울 수 있다. 예를 들어, 잉곳의 이러한 영역은 주조 속도에 비례하는 상대적인 공핍과 함께 공융 형성 원소의 감손을 보일 수 있다. 이러한 속성은 Yu 및 Granger 저, 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. 본원에서 설명되는 바와 같이, 이러한 거동은 이전에 유해한 것으로 여겨졌지만, 본 발명자들은 대신에 의도적으로 매크로 편석을 형성했지만 특정 방법들을 사용하여 경사 기능을 형성했다. 이러한 경사 기능은 바람직한 속성들을 갖고 재활용가능한 알루미늄 압연 생성물을 생성했다. 바람직하게는, 생성물의 적어도 하나의 치수에 걸쳐 경사 기능을 갖는 알루미늄 합금 생성물들을 제공하기 위해 중심에 보다 많은 일차 결정립들이 축적된다.

유사하게, 포정 또는 분산체 형성 원소들은 또한 잉곳의 중심선에서 선택적으로 농후될 수 있고, 농후는 또한 주조 속도를 증가시킴으로써 향상될 수 있다. 이에 따라, 주조 속도를 달리 함으로써, 분산체 형성 원소들의 분포가 잉곳의 중심에서 최적화될 수 있으며, 이는 재결정화가 일어날 수 있는 속도에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 분산체 형성 원소들을 함유하는 잉곳에서의 주조 속도를 증가시킴으로써, 잉곳의 중심에서의 분산체 형성 원소들의 농도는 더 느린 주조 속도에 비해 증가될 수 있다. 그 후, 대응하는 응고된 잉곳에서의 향상된 분산체 함량은 후속 가공 단계들(예를 들어, 압연, 어닐링 등) 동안 사용되어 가공 객체의 중심에서의 재결정화 속도에 영향을 줄 수 있다. 이러한 방식으로, 주조는 예를 들어, 후속 압연 및 어닐링 단계들 동안 표면 부분들에 대한 중심 부분에서의 재결정화의 양 및 속도에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 본원에서 개시되는 방법들은 선택사항으로서, 고속 주조 단계, 이를테면 약 1.5 인치/분(inches per minute, IPM)이상, 이를테면 1.5-10 IPM, 2.5-10 IPM, 3.5-10 IPM, 이하 4.5-10 IPM을 이용할 수 있다.

원하는 위치에서, 예를 들어, 잉곳의 중심을 향해 또는 외부 표면들을 향해 분산체들의 형성에 영향을 주기 위해, 주조 공정에서의 다양한 파라미터들이 조정될 수 있다. 예를 들어, 포정 (분산체) 원소들을 농후시키기 위해, 잉곳 내의 용융 금속의 유동이 제어될 수 있다. 유동을 변경하기 위해, 맞춤형 노즐을 사용하는 고속 제트 용융 기술은 유동이 짧은 면 및 압연 면을 향해 일정 각도로 이동하여 섬프 프로파일이 더 가파르게 하며, 이는 더 많은 결정립들이 중심에 침강하게 한다. 고속 제트 용융 기술은 자석을 사용하지 않고 수행될 수 있다. 대안적으로, 각 압연 면 상에 위치되고, 반대 방향들로 회전하는 큰 자석이 잉곳 중심을 향하는 방향으로 압연 표면으로부터 이동하는 유동을 조성하기 위해 사용될 수 있다. 유동을 변경하기 위한 다른 대안예는 단부 면에 더 가깝게 이동하는 유동을 제공하기 위해 각진 슬롯을 갖는 대형 콤보 백을 사용하는 것과 섬프의 저부에서 중심에서 더 많은 일차 결정립들이 침강할 수 있게 하는 것을 포함할 수 있다. 유동을 변경하기 위한 또 다른 대안예는 보다 깊은 섬프의 생성 및 이에 따른 편석 증가를 가능하게 하는 자기 고속 액체 제트 기술의 사용을 포함할 수 있다. 이는 또한 잉곳의 중심에서 공융 원소들의 보다 양화 편석을 생성할 수 있다. 유동을 변경하는 것에 추가적으로 또는 대신에, 대류 전류가 자기 수단을 통해 또는 물리적으로 교반함으로써 가해질 수 있다. 이들 방법들은 주조 동안 결정립들이 어떻게 침강할지를 변화시키기 위해 사용될 수 있다. 추가 실시예들에서, 주조 속도가 증가될 수 있으며, 이는 용융 풀의 깊이를 증가시키는 것을 도울 수 있다. 또한, 응고 계면의 각도를 증가시키는 것은 주형 내의 용융 풀의 저부로, 예를 들어, 잉곳 중심을 향해 결정립들의 이동을 증가시킬 수 있다. 본 공정은 경사 기능이 예를 들어, 잉곳의 중심에서 또는 표면들/에지들을 향해 농축된 분산체들로, 어떻게 유동하고자 하는지에 따라 조정될 수 있다.

원하는 잉곳을 생성하는 주조 공정의 다른 구별되는 양태들은 다음의 양태들 중 임의의 양태를 포함할 수 있다. 예를 들어, 섬프 깊이를 증가시키고 보다 큰 매크로 편석을 생성하기 위해 인시튜 기술이 사용될 수 있다. 범프 깊이는 추가적으로 또는 대안적으로 상용 와이퍼 기술을 사용하여 증가될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이차 액체 제트가 주입될 수 있으며, 여기서 이차 액체는 편석 폴드를 크게 증가시키기 위해 일차 액체 제트 아래의 더 높은 깊이에서 섬프 내로 직접 포정 원소 및/또는 공융 원소(예를 들어, 이원 합금 액체의 가능성)가 농후하고, 또한 DC 주조 동안 알루미늄 일차 결정립들에서의 원소들의 고용해도를 증가시키는 것을 도울 수 있으며, 유사한 접근법이 CC에 또한 적용될 수 있음에 주목한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이원 로드가 섬프의 중심 내로 직접 삽입되거나 공급될 수 있어서, 로드를 용융시킬 시, 중심에서 이들 로드 요소 농도의 증가가 실현되도록 한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 슬러리(또는 보강 입자들을 포함하는 액체)의 증기가 섬프의 중심 내로 주입되거나 공급될 수 있어서, 주조 잉곳이 잉곳 중심에서 조대화 또는 응집 없이 더 미세한 입자 크기를 유지하도록 된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 전술된 기술들의 조합, 이를테면 상용 와이퍼들과 함께 사용되는 고속 액체 제트 기술들의 조합 및/또는 향상된 매크로 편석을 제공하기 위해 주조 속도를 달리 함으로써 사용될 수 있다.

균질화

균질화 단계는 적어도 400℃(예를 들어, 적어도 400℃, 적어도 410℃, 적어도 420℃, 적어도 430℃, 적어도 440℃, 적어도 450℃, 적어도 460℃, 적어도 470℃, 적어도 480℃, 적어도 490℃, 적어도 500℃, 적어도 510℃, 적어도 520℃, 이하 적어도 530℃)의 피크 금속 온도(peak metal temperature, PMT)를 달성하기 위해 본원에서 설명되는 합금 조성물로부터 제조되는 알루미늄 합금 주조 생성물을 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금 생성물은 400℃ 내지 580℃, 420℃ 내지 575℃, 440℃ 내지 570℃, 460℃ 내지 565℃, 485℃ 내지 560℃, 500℃ 내지 560℃, 또는 520℃ 내지 580℃의 온도로 가열될 수 있다. 선택사항으로서, 상기의 PMT에 대한 가열 속도는 100℃/시간 이하, 75℃/시간 이하, 50℃/시간 이하, 40℃/시간 이하, 30℃/시간 이하, 25℃/시간 이하, 20℃/시간 이하, 또는 15℃/시간 이하이다. 선택사항으로서, 상기의 PMT에 대한 가열 속도는 10℃/분 내지 100℃/분(예를 들어, 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 경우들에서, 그 후, 알루미늄 합금 주조 생성물은 일정 시구간 동안 침지(즉, PMT와 같은 특정 온도에서 유지)될 수 있게 된다. 일부 실시예들에서, 알루미늄 합금 주조 생성물은 최대 24시간(예를 들어, 포괄적으로, 30분 내지 6시간) 동안 침지될 수 있게 된다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 알루미늄 합금 생성물은 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, 16시간 동안, 17시간 동안, 18시간 동안, 19시간 동안, 20시간 동안, 21시간 동안, 22시간 동안, 23시간 동안, 24시간 동안, 또는 이들 사이의 임의의 시구간 동안 적어도 400℃의 온도에서 침지된다.

일부 실시예들에서, 본원에서 설명되는 균질화는 2 스테이지 균질화 공정으로 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 균질화 공정은 제1 스테이지로 지칭될 수 있는 상술된 가열 및 침지 단계들을 포함할 수 있고, 제2 스테이지를 더 포함할 수 있다. 균질화 공정의 제2 단계에서, 알루미늄 합금 주조 생성물의 온도는 균질화 공정의 제1 스테이지에 사용되는 온도보다 높은 온도로 증가된다. 알루미늄 합금 주조 생성물 온도는 예를 들어, 균질화 공정의 제1 스테이지 동안 알루미늄 합금 주조 생성물 온도보다 적어도 5℃ 더 높은 온도로 증가될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금 주조 생성물 온도는 적어도 405℃(예를 들어, 적어도 410℃, 적어도 415℃, 또는 적어도 420℃)의 온도로 증가될 수 있다. 제2 스테이지 균질화 온도로의 가열 속도는 5℃/시간 이하, 3℃/시간 이하, 또는 2.5℃/시간 이하일 수 있다. 그 후, 알루미늄 합금 주조 생성물을 제2 스테이지 동안 일정 시구간 동안 침지될 수 있게 된다. 일부 실시예들에서, 알루미늄 합금 주조 생성물은 최대 10시간(예를 들어, 포괄적으로, 30분 내지 10시간) 동안 침지될 수 있게 된다. 예를 들어, 알루미늄 합금 주조 생성물은 30분 동안, 1시간 동안, 2시간 동안, 3시간 동안, 4시간 동안, 5시간 동안, 6시간 동안, 7시간 동안, 8시간 동안, 9시간 동안, 또는 10시간 동안 적어도 405℃의 온도에서 침지될 수 있다. 일부 실시예들에서, 균질화 후에, 알루미늄 합금 주조 생성물은 공기 중에서 실온으로 냉각될 수 있게 된다.

균질화 단계는 주조 동안 형성된 포정 또는 분산체 상들의 침전을 가능하게 할 수 있다. 본원에서 설명될 때, 잉곳은 잉곳 중심에서 더 많은 양의 포정 형성 원소들을 가질 수 있지만, 이는 또한 원한다면, 표면에서 더 큰 양의 분산체들을 갖도록 반전될 수 있다.

균질화 노 내부의 온도 경사는 잉곳 단면에 걸쳐 마이크로 구조의 변화를 일으키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 잉곳의 표면과 중심 사이의 온도 차이가 분산체 형성의 변화를 제공한다.

균질화 후에, 외측 표면이 더 빠르게 냉각되고 내측 표면을 더 높은 온도로 유지하도록 몇 초 동안 잉곳의 표면 상에 켄칭수가 가해질 수 있으며, 이는 또한 단면에 걸친 마이크로 구조의 경사를 촉진할 수 있다. 마이크로 구조의 경사는 화학 조성의 경사, 일차 결정립들의 분포, 불용성 금속간 입자들(유형, 크기, 형상, 분포), 텍스처, 또는 재결정화된 결정립들의 분포, 강화 침전물들, 및/또는 보강 입자들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

열간 압연

균질화 단계 후에, 적어도 하나의 열간 압연 패스가 수행될 수 있다. 열간 압연 패스는 분산체 상들이 재결정화를 저해하는 작용을 하므로, 마이크로 구조 경사가 형성되는 것으로 고려되는 단계이다. 위에서 설명된 바와 같이, 분산체 상들은 원하는 최종 용도 및 원하는 속성들에 따라, 잉곳 중심에서, 또는 잉곳 표면에서 더 많은 양으로 존재할 수 있다.

특정 경우들에서, 알루미늄 합금 생성물들은 250℃ 내지 550℃ (예를 들어, 300℃ 내지 500℃, 또는 350℃ 내지 450℃, 또는 300℃ 내지 520℃) 범위의 온도에서 열간 압연된다. 일부 양태들에서, 재결정화 후의 결정립 성장 공정들을 조작하기 위해, 알루미늄 합금 생성물들은 예를 들어, 가열 경사를 제공하기 위해 상이한 온도 프로파일들을 사용함으로써, 압연 동안 선택적으로 가열된다. 가열 경사는 자기, 마이크로파, 또는 유도 가열 방법들을 사용할 수 있다. 예를 들어, 가열 경사는 외측 부분이 재결정화 온도보다 높은 온도를 갖고 내측 부분이 재결정화 온도 미만의 온도를 갖도록 시트 또는 중량 전단 게이지 플레이트를 가열하는 것을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 외측 부분이 재결정화 온도 미만의 온도로 즉시 떨어지는 한편, 내측 부분은 재결정화 온도 초과의 온도를 유지하도록 가열 직후에 분무수가 가해질 수 있다.

특정 실시예들에서, 알루미늄 합금 생성물은 4 mm 내지 15 mm 두께 게이지(예를 들어, 5 mm 내지 12 mm 두께 게이지)로 열간 압연되며, 이는 셰이트로 지칭된다. 예를 들어, 알루미늄 합금 생성물은 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 이들 사이의 임의의 두께 게이지로 열간 압연될 수 있다.

다른 특정 실시예들에서, 알루미늄 합금 생성물은 15 mm 초과 두께의 게이지로 열간 압연될 수 있다(즉, 플레이트). 예를 들어, 알루미늄 합금 생성물은 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 이들 사이의 임의의 적절한 게이지 또는 25 mm 두께 초과로 열간 압연될 수 있다.

다른 특정 실시예들에서, 알루미늄 합금 생성물은 측방향으로 교차 압연될 수 있다.

다른 경우들에서, 알루미늄 합금 생성물은 4 mm 미만의 게이지로 열간 압연될 수 있다(즉, 시트). 예를 들어, 알루미늄 합금 생성물은 3.5 mm 두께 게이지, 3 mm 두께 게이지, 2 mm 두께 게이지, 또는 1 mm 두께 게이지, 또는 이들 사이의 임의의 두께 게이지로 열간 압연될 수 있다.

냉간 압연 및 어닐링 및 추가 압연

열간 압연 후에, 하나 이상의 열간 압연 패스가 수행될 수 있다. 특정 실시예들에서, 열간 압연 단계로부터의 압연 생성물(예를 들어, 플레이트, 셰이트, 또는 시트)은 얇은 게이지의 셰이트 또는 시트로 냉간 압연될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이러한 얇은 게이지의 셰이트 또는 시트는 0.9 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 mm 범위의 두께(즉, 제1 두께)를 갖도록 냉간 압연된다. 일부 실시예들에서, 이러한 얇은 게이지의 셰이트 또는 시트는 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, 1.0 mm 또는 0.9 mm 또는 이들 사이의 임의의 두께를 갖도록 냉간 압연된다.

일부 실시예들에서, 하나 이상의 냉간 압연 패스는 압연 알루미늄 생성물의 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% 감소시킨다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 냉간 압연 패스는 주조 생성물을 10 mm 이하, 또는 9 mm 이하, 또는 8 mm 이하, 또는 7 mm 이하, 또는 6 mm 이하, 또는 5 mm의 두께(즉, 제1 두께)로 감소시킨다.

하나 이상의 냉간 압연 패스 후에, 어닐링이 수행될 수 있다. 이는 또한 중간 어닐링 또는 인터-어닐링으로 지칭될 수 있는데, 이는 압연 공정의 중간에 수행되기 때문이며, 일부 실시예들에서, 하나 이상의 추가적인 압연 패스가 어닐링 후에 수행되기 때문이다.

어닐링 단계는 압연 알루미늄 생성물을 실온으로부터 380℃ 내지 500℃ (예를 들어, 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 것을 포함할 수 있다.

이러한 중간 어닐링 단계는 예를 들어, 결과적인 생성물에서 유익한 특정 텍스처 특징들을 초래할 수 있다. 특히, 중간 어닐링은 생성물의 표면 상의 재결정화된 마이크로 구조 및 생성물의 중간에서의 회수된 그리고/또는 재결정화되지 않은 구조의 형성을 돕는다. 일부 예들에서, 생성물의 표면 상의 텍스처는 Bs, S, 및 Cu와 같은 변형 유형 구성요소들보다는 큐브, 큐브 ND, 및 큐브 RD를 포함하여, 재결정화 구성요소들에 의해 지배될 것이다. 이에 따라, 생성물의 굽힘 성능이 강도를 감소시키지 않고 개선된다.

플레이트, 셰이트, 또는 시트는 일정 시구간 동안 중간 어닐링 온도에서 침지될 수 있다. 하나의 비제한적인 예에서, 플레이트, 셰이트, 또는 시트는 최대 대략 2시간(예를 들어, 포괄적으로 약 15 내지 약 120분) 동안 침지될 수 있게 된다. 예를 들어, 플레이트, 셰이트, 또는 시트는 15분, 20분, 25분, 30분, 35분, 40분, 45분, 50분, 55분, 60분, 65분, 70분, 75분, 80분, 85분, 90분, 95분, 100분, 105분, 110분, 115분, 또는 120분 동안, 또는 이들 사이 어디든, 약 400℃ 내지 약 500℃의 온도에서 침지될 수 있다.

일부 실시예들에서, 압연 알루미늄 합금 생성물의 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℃ 이하의 온도에서 수행된다. 일부 실시예들에서, 압연 알루미늄 합금 생성물의 중간 어닐링은 3.0 이하의 시간, 또는 2.5 이하의 시간, 또는 2.0 이하의 시간, 또는 1.5 이하의 시간, 또는 1.0 이하의 시간 동안 알루미늄 합금의 최소 재결정화 온도 초과의 온도에서 수행된다.

선택사항으로서, 중간 어닐링은 다수의 어닐링 서브 단계들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 어닐링은 제1 시구간 동안 최소 재결정화 온도 초과의 제1 온도에서 그리고 제2 시구간 동안 최소 재결정화 온도 초과의 제2 온도에서 수행된다. 예를 들어, 최소 재결정화 온도 초과의 제1 온도는 최소 재결정화 온도 초과의 제2 온도보다 더 높을 수 있다. 어닐링은 예를 들어, 중간 부분보다 더 이른 시간에 표면 부분들을 더 높은 온도 어닐링 조건들에 둘 수 있다. 제2 단계에서의 온도가 제1 단계에서의 온도보다 더 낮은 2(또는 그 이상) 단계의 중간 어닐링 공정을 사용함으로써, 압연 알루미늄 합금 생성물의 표면 부분들은 중간 부분보다 더 긴 시구간 동안 재결정화 조건들을 받을 수 있다. 이는 또한 단일 어닐링 온도가 사용되는 단일 단계 중간 어닐링 공정에서 일어날 수 있지만, 그 효과는 다단계 어닐링 공정에서 더 현저할 수 있다.

선택사항으로서, 중간 어닐링 후에, 냉간 압연과 같은 추가 압연이 수행된다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 추가적인 냉간 압연 패스가 수행된다. 이러한 추가적인 압연은 알루미늄 합금 생성물을 최종 두께(즉, 제2 두께)로 만든다. 일부 실시예들에서, 최종 두께는 0.1 mm 내지 4.0 mm의 범위이다. 일부 실시예들에서, 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 이러한 추가 실시예들에서, 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 단계들

선택사항으로서, 중간 어닐링 및/또는 추가적인 압연 후에, 용체화, 켄칭, 시효, 및 코일링 중 하나 이상을 포함하지만 이에 제한되지 않는 추가적인 마무리 단계들이 수행될 수 있다.

일부 구현예들에서, 용체화 열처리 단계가 수행될 수 있다. 용체화 열처리 단계는 알루미늄 합금 생성물을 실온으로부터 430℃ 내지 580℃의 온도로 가열하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 용체화 열처리 단계는 알루미늄 합금 생성물을 실온으로부터 440℃ 내지 580℃, 460℃ 내지 500℃, 또는 480℃ 내지 490℃의 온도로 가열하는 것을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 용체화 열처리 단계에 대한 가열 속도는 250℃/시간 내지 350℃/시간(예를 들어, 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 실시예들에서, 그 후, 알루미늄 합금 생성물은 선택된 게이지에 기초하는 켄칭 단계에서 약 50℃/s 내지 400℃/s 사이에서 달라질 수 있는 켄칭 속도로 약 25℃의 온도로 냉각될 수 있다. 예를 들어, 켄칭 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.

켄칭 단계에서, 알루미늄 합금 생성물은 액체(예를 들어, 물) 및/또는 기체 또는 다른 선택된 켄칭 매체로 신속하게 켄칭된다. 특정 양태들에서, 알루미늄 합금 생성물은 물로 신속하게 켄칭될 수 있다. 특정 실시예들에서, 알루미늄 합금 생성물은 공기로 켄칭된다.

일부 실시예들에서, 알루미늄 합금 생성물은 일정 시구간 동안 인공 시효되어 T6 또는 T7 템퍼를 생성할 수 있다. 특정 실시예들에서, 알루미늄 합금 생성물은 일정 시구간 동안 약 100℃ 내지 225℃(예를 들어, 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 인공 시효(artificially aging, AA)될 수 있다. 선택사항으로서, 알루미늄 합금 생성물은 약 15분 내지 약 48시간(예를 들어, 15분, 30분, 1 시간, 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 이들 사이의 임의의 시간)의 기간 동안 냉간 가공되고 인공 시효될 수 있다.

일부 실시예들에서, 생성 동안 또는 생성 후의 어닐링 단계가 또한 생산성 또는 성형성 개선을 위해 코일 형태의 알루미늄 합금 생성물을 생성하기 위해 적용될 수 있다. 예를 들어, 코일 형태의 합금은 열간 또는 냉간 압연 단계 및 열간 또는 저온 압연 단계 이후의 어닐링 단계를 사용하여, O 템퍼에서 공급될 수 있다. 성형은 O 템퍼에서 일어날 수 있으며, 이어서 용체화 열처리, 켄칭 및 인공 시효/페인트 베이킹이 이어진다.

특정 양태들에서, F 템퍼에 비해 높은 성형성을 갖는 코일 형태의 알루미늄 합금 생성물을 생성하기 위해, 어닐링 단계가 코일에 적용될 수 있다. 본 발명을 제한하려는 의도 없이, 어닐링 및 어닐링 파라미터들에 대한 목적은 (1) 성형성을 얻기 위해 물질 내의 가공 경화를 릴리즈하는 것; (2) 상당한 결정립 성장을 야기하지 않고 물질을 재결정화 또는 회수하는 것; (3) 성형 및 성형 동안의 이방성 감소에 적절하도록 텍스처를 기계가공 또는 변환하는 것; 그리고 (4) 기존의 침전 입자들의 조대화를 회피하는 것을 포함할 수 있다.

하나 이상의 양태에서, 본 개시는 위에서 제시된 공정들, 또는 이의 임의의 실시예들에 의해 형성되는 알루미늄 합금 생성물들을 제공한다.

제조품들

본 개시는 본원에서 개시된 알루미늄 합금 생성물로 구성된 제조품을 제공한다. 일부 실시예들에서, 제조품은 압연 알루미늄 합금 생성물로 구성된다. 이러한 제조품들의 예들은 자동차, 트럭, 트레일러, 트레인, 철도 차량, 항공기, 무장 차량, 선박, 보트, 전술한 것들 중 임의의 것에 대한 본체 패널 또는 부품, 교량, 파이프라인, 파이프, 튜빙, 보트, 선박, 저장 용기, 저장 탱크, 가구품, 창문, 문, 난간, 기능성 또는 장식용 건축 피스, 파이프 난간, 전기 부품, 도관, 음료 용기, 식품 용기, 또는 호일을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.

일부 다른 실시예들에서, 본원에서 개시된 알루미늄 합금품들은 자동차, 항공기, 및 철도 용도들을 포함하여, 자동차 및/또는 운송 용도, 또는 임의의 다른 원하는 용도에 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 본원에서 개시된 알루미늄 합금 생성물들은 자동차 차체 부품 생성물, 이를테면 범퍼, 사이드 빔, 루프 빔, 크로스 빔, 필러 보강재(예를 들어, A-필러, B-필러, 및 C-필러), 내측 패널, 외측 패널, 사이드 패널, 내측 후드, 외측 후드 또는 트렁크 리드 패널을 제조하는 데 사용될 수 있다. 본원에서 설명된 알루미늄 합금들 및 방법들은 또한 예를 들어, 외부 및 내부 패널들을 제조하기 위해 항공기 또는 철도 차량 용도로 사용될 수 있다.

일부 다른 실시예들에서, 본원에서 개시된 알루미늄 합금품들은 전자장치 용도들로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본원에서 개시된 알루미늄 합금 생성물들은 또한 휴대폰 및 태블릿 컴퓨터를 포함하는 전자 기기용 하우징을 제조하는 데 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 합금들은 휴대폰(예를 들어, 스마트폰)의 외측 케이싱 및 태블릿 저면 섀시를 위한 하우징들을 제조하는 데 사용될 수 있다.

일부 다른 실시예들에서, 본원에서 개시된 알루미늄 합금 생성물들은 산업용들로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본원에서 개시된 알루미늄 합금 생성물들은 일반 유통 시장을 위한 생성물들을 제조하는 데 사용될 수 있다.

일부 다른 실시예들에서, 본원에서 개시된 알루미늄 합금품들은 항공우주 본체 부품들로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 본원에서 개시된 알루미늄 합금품들은 구조적 항공우주 본체 부품들, 이를테면 날개, 동체, 에일러론, 방향타, 엘리베이터, 카울링, 또는 지지체를 제조하는 데 사용될 수 있다. 일부 다른 실시예들에서, 본원에서 개시된 알루미늄 합금품들은 시트 트랙, 시트 프레임, 패널, 또는 힌지와 같은 비구조적 항공우주 본체 부품들을 제조하는 데 사용될 수 있다.

하기의 예들은 본 개시의 특정 실시예들을 추가로 설명하는 역할을 할 것이지만, 동시에 본 개시의 어떠한 제한으로도 여겨지지 않는다. 반대로, 본원에서의 설명을 읽은 후에, 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않고 당업자들에게 시사될 수 있는 다양한 실시예들, 변형예들 및 그 균등물들에 대한 참조가 이루어질 수 있음을 분명히 이해해야 한다.

예시적인 양태들

이하에서 사용될 때, 일련의 양태들(예를 들어, "양태 1-4") 또는 열거되지 않은 양태들의 그룹(예를 들어, "임의의 이전 또는 후속 양태")에 대한 임의의 언급은 이들 양태들 각각에 대한 언급인 것으로서 분리적으로 이해되어야 한다(예를 들어, "양태 1-4"는 "양태 1, 2, 3, 또는 4로서 이해되어야 한다). 양태 1은 경사 기능 알루미늄 합금 생성물을 제조하는 방법으로서, 주조 생성물을 형성하기 위해 주형 내에서 잉곳을 또는 용융 액체를 주조 공동에 주조하는 단계 ― 주조 생성물은 알루미늄 합금을 포함하고, 주조 생성물은 적어도 하나의 포정 형성 원소 및 적어도 하나의 공융 형성 원소를 포함하며, 주조하는 단계는: a) 적어도 하나의 포정 형성 원소가 농후하고 적어도 하나의 공융 원소가 감손된 일차 결정립들을 형성하는 단계; 및 b) 일차 결정립들의 이동 및 축적을 제어하는 단계를 포함함 ―; 주조 생성물을 균질화하는 단계 ― 균질화 동안, 일차 결정립들은 침전됨 ―; 및 균질화 주조 생성물을 압연하여 경사 기능 알루미늄 합금 생성물을 형성하는 단계를 포함한다.

양태 2는 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 알루미늄 합금은 2xxx 시리즈 알루미늄 합금, 5xxx 시리즈 알루미늄 합금, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금, 또는 7xxx 시리즈 알루미늄 합금을 포함하는 것인, 방법이다.

양태 3은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 적어도 하나의 포정 형성 원소는 0.2 중량% 이하의 양으로 존재하는 것인, 방법이다.

양태 4는 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 적어도 하나의 공융 형성 원소는 0.2 중량% 초과의 양으로 존재하는 것인, 방법이다.

양태 5는 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 주형 내에서 잉곳을 주조하는 단계는 직접 냉각 주조 공정을 포함하는 것인, 방법이다.

양태 6은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 용융 액체를 주조 공동에 주조하는 단계는 연속 주조 공정을 포함하는 것인, 방법이다.

양태 7은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 연속 주조 공정은 트윈 벨트 주조기, 트윈 롤 주조기, 블록 주조기, 또는 임의의 다른 연속 주조기 중 적어도 하나로 주조하는 것을 포함하는 것인, 방법이다.

양태 8은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 압연은 열간 압연을 포함하는 것인, 방법이다.

양태 9는 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 침전된 일차 결정립들은 압연 동안 재결정화를 저해하는 것인, 방법이다.

양태 10은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 알루미늄 합금 생성물은 생성물의 두께에 걸쳐 기능이 경사된 것인, 방법이다.

양태 11은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 알루미늄 합금 생성물은 생성물의 폭에 걸쳐 기능이 경사된 것인, 방법이다.

양태 12는 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 일차 결정립들은 25 내지 250 미크론의 최대 치수를 갖는 것인, 방법이다.

양태 13은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 알루미늄 합금은 적어도 하나의 포정 형성 원소 및 적어도 하나의 공융 형성 원소를 포함하는 것인, 방법이다.

양태 14는 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 적어도 하나의 포정 형성 원소, 적어도 하나의 공융 형성 원소, 또는 이들의 조합들은 주조 동안 잉곳 또는 액체 금속에 첨가되는 것인, 방법이다.

양태 15는 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 일차 결정립들을 형성하는 단계는 용질 원소들, 금속간 입자들, 용질 농후 결정립들, 보강 입자들, 또는 이들의 조합들 중 적어도 하나를 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법이다.

양태 16은 적어도 하나의 치수에 걸쳐 경사 기능을 포함하는 알루미늄 합금 생성물로서, 경사 기능은 재결정화되지 않은 중심 및 재결정화된 표면, 및/또는 중심으로부터 표면으로의 보강 입자 비율 변화를 포함하는 것인, 알루미늄 합금 생성물이다.

양태 17은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 생성물은 재결정화되지 않은 중심에 적어도 하나의 포정 형성 원소를 포함하는 것인, 알루미늄 합금 생성물이다.

양태 18은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 적어도 하나의 포정 형성 원소는 Ti, Zr, V, Hf, Nb, Ta, Cr, 또는 이들의 조합들 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 알루미늄 합금 생성물이다.

양태 19는 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 적어도 하나의 포정 원소는 0.2 중량% 이하의 양으로 존재하는 것인, 알루미늄 합금 생성물이다.

양태 20은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 재결정화된 표면에 적어도 하나의 공융 형성 원소를 포함하는 것인, 알루미늄 합금 생성물이다.

양태 21은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 공융 형성 원소는 Si, Cu, Fe, Zn, Mg, Sc, Ni, Mn, Ce, 및 Y 및 이들의 조합들 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 알루미늄 합금 생성물이다.

양태 22는 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 공융 형성 원소는 0.2 중량% 초과의 양으로 존재하는 것인, 알루미늄 합금 생성물이다.

양태 23은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 생성물은 생성물은 적어도 하나의 보강 입자를 포함할 수 있는 것인, 알루미늄 합금 생성물이다.

양태 24는 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 보강 입자는 TiB₂, TiC, NbB₂, Al₂O₃, SiC, ZrB₂, AlB₂, Al₃Ti, Al₇Cr, Al₃Zr, Al₃Nb, Al₃Ta, Al₃V, AlN, Al₃Ni, Al₃Hf, Al₃HfO, 및 이들의 조합들 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 알루미늄 합금 생성물이다.

양태 25는 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 보강 입자는 주조 동안 용융 금속에 첨가되거나 인시튜(in-situ) 형성되는 것인, 알루미늄 합금 생성물이다.

양태 26은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 보강 입자는 0.1 중량% 초과의 양으로 존재하는 것인, 알루미늄 합금 생성물이다.

양태 27은 임의의 이전 양태 중 어느 하나의 알루미늄 합금 생성물을 포함하는 알루미늄 합금품이다.

인용된 모든 특허 공보, 특허 출원, 공개, 및 요약서는 그 전문이 본원에 원용된다. 본 발명의 다양한 실시예들이 본 발명의 다양한 목적들을 이행하여 설명되었다. 이들 실시예들은 단지 본 발명의 원리들을 예시하는 것으로 인식되어야 한다. 본 발명의 많은 변경 및 개조는 하기의 청구항들에서 정의된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않으면서 당업자들에게 용이하게 명백할 것이다.

Claims (27)

1. 경사 기능(functionally gradient) 알루미늄 합금 생성물을 제조하는 방법으로서,
   주조 생성물을 형성하기 위해 주형 내에서 잉곳을 또는 용융 액체를 주조 공동에 주조하는 단계 ― 상기 주조 생성물은 알루미늄 합금을 포함하고, 상기 주조 생성물은 적어도 하나의 포정 형성 원소 및 적어도 하나의 공융 형성 원소를 포함하며, 상기 주조하는 단계는:
   a) 상기 적어도 하나의 포정 형성 원소가 농후하고 상기 적어도 하나의 공융 원소가 감손된 일차 결정립들을 형성하는 단계; 및
   b) 상기 일차 결정립들의 이동 및 축적을 제어하는 단계를 포함함 ―;
   상기 주조 생성물을 균질화하는 단계 ― 상기 균질화 동안, 상기 일차 결정립들은 침전됨 ―; 및
   상기 균질화 주조 생성물을 압연하여 상기 경사 기능 알루미늄 합금 생성물을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 알루미늄 합금은 2xxx 시리즈 알루미늄 합금, 5xxx 시리즈 알루미늄 합금, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금, 또는 7xxx 시리즈 알루미늄 합금인 것인, 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 포정 형성 원소는 0.2 중량% 이하의 양으로 존재하는 것인, 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 공융 형성 원소는 0.2 중량% 초과의 양으로 존재하는 것인, 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주형 내에서 잉곳을 주조하는 단계는 직접 냉각 주조 공정을 포함하는 것인, 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용융 액체를 주조 공동에 주조하는 단계는 연속 주조 공정을 포함하는 것인, 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 연속 주조 공정은 트윈 벨트 주조기, 트윈 롤 주조기, 블록 주조기, 또는 임의의 다른 연속 주조기 중 적어도 하나로 주조하는 것을 포함하는 것인, 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압연은 열간 압연을 포함하는 것인, 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 침전된 일차 결정립들은 상기 압연 동안 재결정화를 저해하는 것인, 방법.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 알루미늄 합금 생성물은 상기 생성물의 두께에 걸쳐 기능이 경사된 것인, 방법.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 알루미늄 합금 생성물은 상기 생성물의 폭에 걸쳐 기능이 경사된 것인, 방법.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 일차 결정립들은 25 내지 250 미크론의 최대 치수를 갖는 것인, 방법.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금은 상기 적어도 하나의 포정 형성 원소 및 상기 적어도 하나의 공융 형성 원소를 포함하는 것인, 방법.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 포정 형성 원소, 상기 적어도 하나의 공융 형성 원소, 또는 이들의 조합들은 주조 동안 상기 잉곳 또는 액체 금속에 첨가되는 것인, 방법.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 일차 결정립들을 형성하는 단계는 용질 원소들, 금속간 이자들, 용질 농후 결정립들, 보강 입자들, 또는 이들의 조합들 중 적어도 하나를 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
16. 적어도 하나의 치수에 걸쳐 경사 기능을 포함하는 알루미늄 합금 생성물로서, 상기 경사 기능은 재결정화되지 않은 중심 및 재결정화된 표면, 및/또는 중심으로부터 표면으로의 보강 입자 비율 변화를 포함하는 것인, 알루미늄 합금 생성물.
17. 제16항에 있어서, 상기 생성물은 상기 재결정화되지 않은 중심에 적어도 하나의 포정 형성 원소를 포함하는 것인, 알루미늄 합금 생성물.
18. 제17항에 있어서, 상기 적어도 하나의 포정 형성 원소는 Ti, Zr, V, Hf, Nb, Ta, Cr, 또는 이들의 조합들 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 알루미늄 합금 생성물.
19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 적어도 하나의 포정 원소는 0.2 중량% 이하의 양으로 존재하는 것인, 알루미늄 합금 생성물.
20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재결정화된 표면에 적어도 하나의 공융 형성 원소를 포함하는 것인, 알루미늄 합금 생성물.
21. 제20항에 있어서, 상기 공융 형성 원소는 Si, Cu, Fe, Zn, Mg, Sc, Ni, Mn, Ce, 및 Y 및 이들의 조합들 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 알루미늄 합금 생성물.
22. 제20항 또는 제21항에 있어서, 상기 공융 형성 원소는 0.2 중량% 초과의 양으로 존재하는 것인, 알루미늄 합금 생성물.
23. 제16항 내지 제19항에 있어서, 상기 생성물은 적어도 하나의 보강 입자를 포함할 수 있는 것인, 알루미늄 합금 생성물.
24. 제23항에 있어서, 상기 보강 입자는 TiB₂, TiC, NbB₂, Al₂O₃, SiC, ZrB₂, AlB₂, Al₃Ti, Al₇Cr, Al₃Zr, Al₃Nb, Al₃Ta, Al₃V, AlN, Al₃Ni, Al₃Hf, Al₃HfO, 및 이들의 조합들 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 알루미늄 합금 생성물.
25. 제23항 또는 제24항에 있어서, 상기 보강 입자는 주조 동안 용융 금속에 첨가되거나 인시튜(in-situ) 형성되는 것인, 알루미늄 합금 생성물.
26. 제23항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보강 입자는 0.1 중량% 초과의 양으로 존재하는 것인, 알루미늄 합금 생성물.
27. 제16항 내지 제26항 중 어느 한 항의 알루미늄 합금 생성물을 포함하는 알루미늄 합금품.