KR20230134078A - 저항력이 개선된 알미늄 합금판 제품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저항력이 개선된 알미늄 합금판 제품을 제작하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은, (a) 알루미늄 합금의 잉곳을 주조하는 단계로서, 알루미늄 합금은 (중량% 단위로) Cu 1.9 내지 7.0, Mg 0.3 내지 1.8, Mn 최대 1.2, 잔부의 알루미늄 및 불순물, 각각 최대 0.05, 총 0.15를 포함하는, 상기 주조하는 단계, (b) 주조된 잉곳을 균질화하고/하거나 예열하는 단계, (c) 100 내지 200㎜의 판의 중간 두께에서, 적어도 하나의 고 압하 열간 압연 패스가 적어도 15%의 두께 감소로 수행되는 것을 특징으로 하는 다수의 압연 패스로 잉곳을 압연시킴으로써 잉곳을 판 제품으로 열간 압연하는 단계를 포함하되, 판 제품은 60㎜ 미만의 최종 두께를 갖는다. 본 발명은 또한, 이러한 방법에 의해 생산된 알루미늄 합금 제품에 관한 것이다.

Description

저항력이 개선된 알미늄 합금판 제품{Aluminum alloy plate with improved resistance}

본 발명은 저항력이 개선된 알미늄 합금판 제품을 제작하는 방법에 관한 것이다. 판 제품은 이상적으로, 항공우주 구조 적용, 예를 들어, 날개 스킨 패널 및 기체 구조물, 및 판의 다른 고강도 최종 용도에 적용될 수 있다.

항공기 기체, 자동차 부재 및 다른 적용과 같은 비교적 고강도를 수반하는 다수의 적용에서 열처리 가능한 알루미늄 합금을 사용하는 것이 당해 분야에 공지되어 있다. 템퍼에서 유용한 강도 및 인성 성질을 갖는 널리 알려진 열처리 가능한 알루미늄 합금이다.

상업용 항공기의 설계는 항공기에서 상이한 타입의 구조물에 다양한 성질을 필요로 한다. 특히, 기체 구조물, 판으로 기계처리된 복잡한 부품, 또는 하부 날개 스킨의 경우에, 파괴 인성 또는 피로 파괴 저항성 형태로 균열 전파에 대한 양호한 저항성과 같은 성질을 가질 필요가 있다. 동시에, 합금의 강도가 감소하지 않아야 한다. 손상 허용이 개선된 판 또는 시트로서 사용되는 압연된 합금 제품은 승객의 안전을 개선하고, 항공기의 중량을 감소시키고, 이에 의해 더 긴 비행 범위, 더 낮은 비용 및 더 적은 횟수의 유지보수 간격으로 해석되는 연료 경제성을 개선시킬 것이다. 또한, 압연 판 제품의 경우 매우 미세한 크기의 내부 결함의 감소가 중요한데, 왜냐하면, 너무 많은 결함이 있는 경우 항공우주 재료를 위해 압연 판이 거부될 수 있기 때문이다. 판 제품에서 내부 결함의 증명은 초음파 검사에 의해 수행될 수 있다. 통상적으로, 알루미늄 합금에서, 초음파 시험 스크린에서 불연속 지표는 하기 타입의 결함을 반영한다: 응집된 가스 다공성, 비금속성 개재물, 금속성 개재물, 염 입자, 또는 매우 큰 1차 상 분리. AMS-STD-2154에 따르면, 판 제품은 2.0㎜ 이상의 크기를 갖는 하나 이상의 초음파 지표의 경우에, 또는 (수 및 분포에 따라) 1.2 내지 1.9㎜ 크기의 다수의 지표를 나타내는 경우에 항공우주 재료로서 거부될 것이다. 또한, ASTM B594는 알루미늄 합금 단련재의 초음파 검사를 위한 표준 실무이다. 항공기 산업에서 사용되는 요구 사항의 경우, 수준은 통상적으로 ASTM B594 클래스 A로 설정된다. 당해 분야에는 중량% 단위의 하기 광범위한 조성 범위를 갖는 합금 조성물을 갖는 것이 공지되어 있다

Cu 3.7 내지 4.9, Mg 1.2 내지 1.8, Mn 0.15 내지 0.9, Cr 최대 0.15, Si < 0.50, Fe < 0.50, Zn < 0.25, Ti < 0.15, 잔부의 알루미늄 및 부수적 불순물. 시간이 지남에 따라, 광범위한 합금 범위 내의 더 좁은 윈도우가 개발되었으며, 특히, 특정 엔지니어링 성질을 개선시키기 위한 낮은 합한 Si 및 Fe 범위와 관련된 더 좁은 윈도우가 개발되었다. 연속 주조 작업에서 높은 냉각 속도를 활용하기 위해, Fe 및 Si의 함량은 Fe+Si의 합이 적어도 0.4 중량%를 초과하도록 제어된다. US-5,938,867호에는 3.8 내지 4.9 Cu, 1.2 내지 1.8 Mg, 0.3 내지 0.9 Mn, 0.30 이하 Si, 0.30 이하 Fe, 0.15 이하 Ti, 잔부의 알루미늄 및 불가피한 불순물의 조성(중량%)을 본질적으로 포함하는 "2x24"-화학을 가지고, 잉곳이 385℃ 내지 468℃의 어닐 온도로 열간 압연한 후에 인터-어닐링(inter-annealing)된, 높은 손상 허용 AlCu 합금이 개시되어 있다. EP-0473122호뿐만 아니라 US-5,213,639호에는 4.0 내지 4.5 Cu, 1.2 내지 1.5 Mg, 0.4 내지 0.7 Mn, Fe < 0.12, Si < 0.1, 잔부의 알루미늄, 부수적인 원소 및 불순물의 조성(중량%)을 본질적으로 포함하고, 이러한 알루미늄 베이스가 열간 압연되고, 487℃ 초과까지 가열되어 가용성 구성성분을 용해시키고, 다시 열간 압연되어, 이에 의해 높은 균열 인성 및 낮은 피로 균열 성장률과 함께 강도의 양호한 조합을 얻는, 알루미늄 베이스 합금이 개시되어 있다. 더욱 상세하게는, US-5,213,639호에는 479℃ 내지 524℃의 온도 범위 내에서 주조된 잉곳을 열간 압연하고 다시 어닐링간 합금을 열간 압연한 후에 필요한 어닐링간 처리가 개시되어 있으며, 여기서 합금은 0.02 내지 0.40 Zr, 0.01 내지 0.5 V, 0.01 내지 0.40 Hf, 0.01 내지 0.20 Cr, 0.01 내지 1.00 Ag, 및 0.01 내지 0.50 Sc로 이루어진 군으로부터의 하나 이상의 원소를 선택적으로 함유할 수 있다. 이러한 합금은 T-L 균열 인성에서 상기에 언급된 통상적인 합금에 비해 적어도 5% 개선되고 특정 ΔK-수준에서 피로 균열 성장 저항성이 개선되는 것으로 보인다.

본 발명의 효과는 합금 및 특히 통상적인 방법에 의해 생산된 유사한 치수 및 템퍼의 알루미늄 합금판 제품에 비해 저항력이 개선된 알미늄 합금판 제품을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 효과는 통상적인 알루미늄 합금 및 특히, 유사한 치수 및 템퍼의 통상적인 판 제품에 비해 초음파 검사에서 결함이 적은 알루미늄 합금판 제품을 제공하는 것이다. 다른 효과는 초음파 검사에서 결함이 적은 개선된 피로 저항성 알루미늄 합금판으로부터의 하부 날개 스킨과 같은 항공우주 구조 부재를 제공하는 것이다.

이러한 및 다른 목적 및 추가 장점은 하기 단계를 그러한 순서로 포함하는, 파괴 저항성이 개선되고 결함 수가 감소된 항공우주 판 제품으로서 사용하기에 이상적으로 적합한, 60㎜ 미만, 바람직하게는, 50㎜ 미만의 최종 두께를 갖는 알루미늄 합금 압연 판 제품을 제작하는 방법을 제공하는 본 발명에 의해 충족되거나 이를 초과한다. 알루미늄 합금의 잉곳을 주조하는 단계. 주조된 잉곳을 균질화하고/하거나 예열하는 단계. 100 내지 200㎜의 판의 중간 두께에서, 적어도 하나의 고 압하 열간 압연 패스가 적어도 15%의 두께 감소를 갖도록 수행됨을 특징으로 하는 다수의 압연 패스로 잉곳을 압연시킴으로써 잉곳을 판 제품으로 열간 압연하는 단계. 선택적으로, 판 제품의 냉간 압연에 의해 사전-연신시키거나 스킨 패스를 적용하는 단계. 선택적으로, 판 제품을 용액 열처리하고 주변 온도까지, 바람직하게는 켄칭에 의해, 냉각시키는 단계. 선택적으로, 용액 열처리된 판 제품을 연신시키는 단계. 판 제품을 자연적으로 에이징시키거나 인공적으로 에이징시키는 단계. 본 발명에 따른 방법은 중량% 단위의 하기 원소를 포함하는 조성을 갖는 광범위한 알루미늄 합금에 적용될 수 있다. Cu 1.9 내지 7.0, Mg 0.3 내지 0.8, Mn 최대 1.2, 잔부의 알루미늄 및 불순물. 알루미늄 합금의 맥락에서 용어 "포함하는"은 하기에 예시되는 바와 같이, 합금이 추가 합금화 원소를 함유할 수 있다는 의미로 이해되어야 한다. 일 실시형태에서, 알루미늄 합금은 중량% 단위의 하기 원소를 포함하는 조성을 갖는다. Cu 1.9% 내지 7.0%, 바람직하게는, 3.0% 내지 6.8%, 더욱 바람직하게는, 3.8% 내지 5.0%, Mg 0.30 % 내지 1.8%, 바람직하게는, 0.35% 내지 1.6%, Mn 최대 1.2%, 바람직하게는, 0.2% 내지 1.2%, 더욱 바람직하게는, 0.2 내지 0.9%, Si 최대 0.40%, 바람직하게는, 최대 0.25%, Fe 최대 0.40%, 바람직하게는, 최대 0.25%, Cr 최대 0.35%, 바람직하게는, 최대 0.10%, Zn 최대 1.0%, Ti 최대 0.15%, 바람직하게는, 0.01% 내지 0.10%, Zr 최대 0.25, 바람직하게는, 최대 0.12%, V 최대 0.25%, Li 최대 2.0% Ag 최대 0.80%, Ni 최대 2.5%, 잔부의 알루미늄 및 불순물. 통상적으로, 이러한 불순물은 각각 0.05% 이하, 총 0.15% 이하 존재한다. Cu는 알루미늄 합금에서 주요 합금화 원소이며, 본 발명에 따른 방법에 대하여, 이는 1.9% 내지 7.0%의 범위이어야 한다. Cu-함량에 대한 바람직한 하한치는 약 3.0%, 더욱 바람직하게는, 약 3.8%, 및 더욱 바람직하게는, 약 4.2%이다. Cu-함량에 대한 바람직한 상한치는 약 6.8%이다. 일 실시형태에서, Cu-함량에 대한 상한치는 약 5.0%이다. Mg는 다른 중요한 합금화 원소이고, 0.3% 내지 1.8% 범위로 존재해야 한다. Mg 함량에 대한 바람직한 하한치는 약 0.35%이다. Mg 함량에 대한 더욱 바람직한 하한치는 약 1.0%이다. Mg 함량에 대한 바람직한 상한치는 약 1.6%이다. Mn은 여러 알루미늄 합금에 대한 다른 중요한 합금화 원소이고, 최대 1.2%의 범위로 존재해야 한다. 일 실시형태에서, Mn-함량은 0.2% 내지 약 1.2%, 및 바람직하게는, 0.2% 내지 약 0.9%의 범위이다. Zr은 최대 0.25%의 범위로 존재할 수 있고, 바람직하게는 최대 0.12%의 범위로 존재한다. Cr은 최대 0.35%의 범위, 바람직하게는, 최대 0.15%의 범위로 존재할 수 있다. 일 실시형태에서, Cr은 의도적으로 첨가되지 않으며, 이는 최대 0.05%로 존재할 수 있고, 바람직하게는, 최대 0.02% 미만으로 유지된다. 최대 약 0.8% 범위의 은은 에이징 동안 강도를 추가로 향상시키기 위해 의도적으로 첨가될 수 있다. 의도적인 Ag 첨가를 위한 바람직한 하한치는 약 0.05% 및 더욱 바람직하게는, 약 0.1%일 것이다. 바람직한 상한치는 약 0.7%일 것이다. 일 실시형태에서, Ag는 불순물 원소이며, 이는 최대 0.05%, 및 바람직하게는, 최대 0.03%로 존재할 수 있다. 최대 1.0% 범위의 아연은 에이징 동안 강도를 추가로 향상시키기 위해 의도적으로 첨가될 수 있다. 의도적인 Zn 첨가를 위한 바람직한 하한치는 0.25% 및 더욱 바람직하게는, 약 0.3%일 것이다. 바람직한 상한치는 약 0.8%일 것이다. 일 실시형태에서, Zn은 불순물 원소이며, 이는 최대 0.25%, 및 바람직하게는, 최대 0.10% 존재할 수 있다. 최대 약 2% 범위의 리튬은 손상 허용 성질을 추가로 향상시키고 합금 제품의 특정 밀도를 낮추기 위해 의도적으로 첨가될 수 있다. 의도적인 Li 첨가를 위한 바람직한 하한치는 약 0.6% 및 더욱 바람직하게는, 약 0.8%일 것이다. 바람직한 상한치는 약 1.8%일 것이다. 일 실시형태에서, Li은 불순물 원소이며, 이는 최대 0.10%, 및 바람직하게는, 최대 0.05% 존재할 수 있다. 니켈은 상승된 온도에서 성질을 개선시키기 위해 최대 약 2.5% 첨가될 수 있다. 의도적으로 첨가될 때, 바람직한 하한치는 약 0.75%이다. 바람직한 상한치는 약 1.5%이다. Ni가 의도적으로 첨가될 때, 또한, 알루미늄 합금에서 Fe 함량이 약 0.7% 내지 1.4%의 범위까지 증가되는 것이 필요하다. 일 실시형태에서, Ni는 불순물 원소이며, 이는 최대 0.10%, 및 바람직하게는, 최대 0.05% 존재할 수 있다. 최대 0.25% 범위의 바나듐은 의도적으로 첨가될 수 있고, 바람직하게는 최대 약 0.15%까지 첨가될 수 있다. 의도적인 V 첨가를 위한 바람직한 하한치는 0.05%일 것이다. 일 실시형태에서, V는 불순물 원소이며, 이는 최대 약 0.05% 존재할 수 있고, 바람직하게는, 약 0.02% 미만으로 유지된다. Ti는 결정 성장 억제제로서 역할을 하도록 최대 0.15 중량% 첨가될 수 있다. Ti는 이의 상승적 결정 성장 억제 효과로 인해 붕소와 함께 알루미늄 합금에 통상적으로 첨가된다. 의도적인 Ti 첨가를 위한 바람직한 하한치는 약 0.01%일 것이다. 바람직한 상한치는 약 0.10%, 바람직하게는, 약 0.08%일 것이다. Fe는 알루미늄 합금에서 일반 불순물이고, 최대 0.4% 허용 가능할 수 있다. 바람직하게는, 이는 최대 약 0.25%, 및 더욱 바람직하게는, 최대 약 0.15%, 및 가장 바람직하게는, 최대 약 0.10%의 수준으로 유지된다. 그러나, Fe-함량을 0.05 중량% 미만으로 낮출 필요가 없다. Si는 또한, 알루미늄 합금에서 일반 불순물이고, 최대 약 0.4% 허용 가능할 수 있다. 바람직하게는, 이는 최대 약 0.25%, 및 더욱 바람직하게는, 최대 약 0.15%, 및 가장 바람직하게는, 최대 약 0.10%의 수준으로 유지된다. 그러나, Si-함량을 0.05 중량% 미만으로 낮출 필요가 없다. 일 실시형태에서, 알루미늄 합금은 중량% 단위로, Cu 1.9% 내지 7.0%, Mn 최대 1.2%, Mg 0.3% 내지 1.8%, Zr 최대 0.25%, Ag 최대 0.8%, Zn 최대 1.0%, Li 최대 2%, Ni 최대 2.5%, V 최대 0.25%, Ti 최대 0.15%, Cr 최대 0.35%, Fe 최대 0.4%, Si 최대 0.4%, 잔부의 알루미늄 및 불순물 각각 0.05% 미만 및 총 0.15% 미만으로 이루어진 조성을 가지며, 바람직하게는 본 명세서에 기술되고 청구된 바와 같은 더 좁은 조성 범위를 갖는다. 추가 실시형태에서, 알루미늄 합금은 이들의 변형 내의 화학적 조성을 갖는다. 본 명세서에서 이해되는 바와 같이, 달리 명시되지 않는 한, 알루미늄 합금 명칭 및 템퍼 명칭은 2018년 알루미늄 협회에 의해 출판된 문헌에서의 알루미늄 협회 명칭을 지칭하며, 이는 당업자에게 널리 공지되어 있다. 합금 조성물 또는 바람직한 합금 조성물의 임의의 설명에 대해, 백분율에 대한 모든 언급은 달리 명시하지 않는 한 중량 퍼센트이다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "≤(이하)" 및 "최대(up to)" 및 "최대 약"은 언급되는 특정 합금화 성분의 0 중량%의 가능성을 명시적으로 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 예를 들어, 최대 0.10% Cr은 Cr를 갖지 않은 합금을 포함할 수 있다. 본 발명의 방법의 일 실시형태에서, 용액 열-처리 단계 후에 매우 온화한 냉각 압연 단계는 최종 제품의 평탄도를 개선하기 위해, 1% 미만, 바람직하게는 0.5% 미만의 감소로 수행될 수 있다. 바람직하게는, 최종 판 제품에서 엔지니어링 성질들의 균형에 악영향을 미치지 않게 하는 후속 용액 열처리 동안 적어도 부분 재결정화를 피하기 위해 판이 최종 두께로 압연될 때, 냉각 압연이 1% 초과의 감소로 수행되지 않는다. 본 발명의 방법의 대안적인 실시형태에서, 판은 용액 열-처리 단계 이전에 사전-연신될 수 있다. 이러한 사전연신 단계는 최종 제품의 평탄도를 개선시키기 위해, 최대 3%, 바람직하게는, 0.5% 내지 1%의 감소로 수행될 수 있다. 압연 판 제품의 최종 두께는 60㎜ 미만, 바람직하게는, 50㎜ 미만, 바람직하게는, 45㎜ 미만, 더욱 바람직하게는, 40㎜ 미만, 및 가장 바람직하게는, 35㎜ 미만이다. 매우 유용한 실시형태에서, 판 제품의 최종 두께는 10㎜초과, 바람직하게는, 12㎜ 초과, 더욱 바람직하게는, 15㎜ 초과 및 가장 바람직하게는, 19㎜ 초과이다. 본 명세서에 기술된 바와 같은 알루미늄 합금은 공정 단계에서 단련 제품을 위해 당해 분야에서 통상적인 주조 기술, 예를 들어, DC-주조, EMC-주조, EMS-주조에 의해 및 바람직하게는 300㎜ 이상 범위, 예를 들어, 400㎜, 500㎜ 또는 600㎜의 두께를 갖는 적합한 단련 제품으로 제작하기 위해 잉곳 또는 슬래브 또는 빌렛으로서 제공될 수 있다. 덜 바람직하게, 연속 주조, 예를 들어, 벨트 주조기 또는 압연 주조기로부터 형성된 슬래브가 또한 사용될 수 있으며, 이는 특히 더 얇은 게이지 최종 제품을 생산할 때 유리할 수 있다. 결정 성장억제제, 예를 들어, 티탄 및 붕소, 또는 티탄 및 탄소를 함유한 결정 성장 억제제는 당해 분야에 널리 공지된 바와 같이 사용될 수 있다. 압연 합금 스톡을 주조한 후에, 잉곳은 통상적으로 잉곳의 주조된 표면 부근의 분리구역을 제거하기 위해 스칼핑된다. 다음에, 잉곳은 균질화되고/되거나 예열된다. 당해 분야에서, 균질화 열처리의 목적은 적어도 하기 목표를 갖는다는 것이 알려져 있다. (i) 응고 동안 형성된 가능한 한 많은 굵은 가용성 상을 용해시키기 위함, 및 (ii) 용해 단계를 용이하게 하기 위해 농도 구배를 감소시키기 위함. 예열 처리는 또한, 이러한 목표 중 일부를 달성한다. 합금에 대한 통상적인 예열 처리는 3 내지 50시간, 더욱 통상적으로 3 내지 20시간 범위의 침지 시간과 함께 420℃ 내지 505℃의 온도일 것이다. 첫째로, 합금 스톡에서 S-상과 같은 가용성 공용 상은 일반 산업 실무를 이용하여 용해된다. 이는 통상적으로, S-상 공융 상이 합금에서 약 507℃의 용융 온도를 갖기 때문에, 스톡을 500℃ 미만의 온도까지 가열함으로써 수행된다. 합금에서, 또한, 약 510℃의 융점을 갖는 θ-상이 존재한다. 당해 분야에 공지된 바와 같이, 이는 상기 온도 범위에서 균질화 및/또는 예열 처리 및 고온 작업온도까지 냉각시킴으로써 달성될 수 있거나, 균질화 후에, 스톡은 후속하여 열간 압연 전에 냉각되고 재가열된다. 일반 균질화 및/또는 예열 공정은 또한, 요망되는 경우에 하나 이상의 단계로도 수행될 수 있으며, 이는 통상적으로, 400℃ 내지 505℃의 온도 범위에서 수행된다. 예를 들어, 2 단계 공정에서, 정확한 합금 조성에 따라 다양한 상의 용해 공정을 최적화하기 위해, 480℃ 내지 500℃의 제1 단계, 및 470℃ 내지 490℃의 제2 단계가 존재한다. 어느 한 경우에, 주조에 따라 물질에서 합금화 원소의 분리가 감소되며, 가용성 원소가 용해된다. 처리가 400℃ 미만에서 수행되는 경우에, 얻어진 균질화 효과는 적절치 않다. 온도가 505℃를 초과하는 경우에, 공융 용융이 일어나서 요망되지 않는 공극을 형성할 수 있다. 산업 실무에 따른 균질화 온도에서 침지 시간은 당업자에게 널리 공지된 바와 같이 합금 의존적이고, 통상적으로 1 내지 50시간의 범위이다. 상기 열 처리의 바람직한 시간은 2 내지 30시간이다. 더 긴 시간은 일반적으로, 유해하지 않다. 균질화는 대개 485℃ 초과의 온도에서 수행되며, 통상적인 균질화 온도는 493℃이다. 통상적인 예열 온도는 3 내지 15시간 범위의 침지 시간과 함께 440℃ 내지 460℃ 범위이다. 적용될 수 있는 가열 속도는 당해 분야에서 일반적인 것이다. 균질화 및/또는 예열 실행 후에, 잉곳은 열간 압연된다. 잉곳의 열간 압연은 대개 열간 압연 밀에서 다수의 열간 압연 패스로 수행된다. 열간 압연 패스의 수는 통상적으로 15 내지 35, 바람직하게는, 20 내지 29이다. 열간압연 판 제품이 100㎜ 내지 200㎜, 바람직하게는, 120㎜ 내지 180㎜의 중간 두께에 도달할 때, 본 방법은 적어도 약 15%, 바람직하게는, 적어도 약 20%, 및 가장 바람직하게는, 적어도 약 25%의 두께 감소를 갖는 적어도 하나의 고 압하 열간 압연 패스를 적용한다. 유용한 실시형태에서, 이러한 고 압하 패스에서의 두께 감소는 70% 미만, 바람직하게는, 55% 미만, 더욱 바람직하게는 40% 미만이다. 압하 비율로도 지칭되는 압연 패스의 "두께 감소"는 바람직하게는 개개 압연 패스에서 판의 두께가 감소되는 백분율이다. 이러한 적어도 하나의 고 압하 열간 압연 패스는 판 제품을 생산할 때 통상적인 산업용 열간 압연 실무에서 수행되지 않는다. 이에 따라, 본 발명의 비제한적인 예에 따른 100㎜ 내지 200㎜의 열간 압연 패스는 하기와 같이 기술될 수 있다(판 중간 두께로 판단함). 199㎜ - 192㎜ - 183㎜ - 171㎜ - 127㎜ - 125㎜ - 123㎜. 171㎜ 내지 127㎜의 고 압하 열간 압연 패스는 약 26%의 두께 감소에 해당한다. 통상적인 열간 압연 공정에 의해 생산된 알루미늄 합금판에 대해, 각 열간 압연 패스의 두께 감소는 통상적으로 100㎜ 내지 200㎜의 중간 두께일 때 1% 내지 12%이다. 이에 따라, 통상적인 방법의 예에 따른 100㎜ 내지 200㎜의 열간 압연 패스는 하기와 같이 기술될 수 있다. 200㎜ - 188㎜ - 177㎜ - 165㎜ - 154㎜ - 142㎜ - 131㎜. 이에 따라, 본 발명에 따른 방법은 열간 압연 단계를 규정하며, 여기서, 적어도 하나의 고 압하 열간 압연 패스가 수행된다. 이러한 고 압하 패스는 적어도 약 15%, 바람직하게는, 적어도 약 20%, 및 더욱 바람직하게는, 적어도 약 25%의 두께 감소에 의해 규정된다. 본 발명의 방법의 열간 압연 패스는 고 압하 패스 전 및 후에 통상적인 열간 압연 방법의 열간 압연 패스의 압하 비율과 유사한 압하 비율을 갖는다. 이에 따라, 각 열간 압연 패스가 고 압하 열간 압연 패스 전 및 후에 1% 내지 12%의 두께 감소를 가질 수 있다. 두께 감소가 판, 예를 들어, 300㎜ 초과의 두꺼운 판, 또는 60㎜ 미만의 얇은 판의 두께에 따라 달라지기 때문에, 판 제품의 중간 두께가 200㎜ 내지 100㎜, 바람직하게는 180㎜ 내지 120㎜, 가장 바람직하게는 150㎜ 내지 170㎜에 도달할 때 고압하 단계가 수행되는 것이 청구된 방법의 특징이다. 이러한 두께는 고 변형/전단이 전체 판 제품 두께 전반에 걸쳐 일정하도록 선택된다. 200㎜보다 더 두꺼운 판 제품에 대하여, 전체 판 전반에 걸쳐 일정한 변형을 보장하는 것은 더욱 어렵다. 통상적으로, 더 두꺼운 판 제품에서, 1/4 두께 위치 또는 서브표면적에서보다 판 제품의 중심에서 적은 변형이 존재할 것이다. 바람직하게는, 하나의 고 압하 열간 압연 패스가 수행된다. 대안적인 실시형태에서, 2회 이상, 예를 들어, 3회의 고 압하 열간 압연 패스가 수행된다. 대안적인 실시형태에서, 제품은 2개의 열간 압연 단계로 처리된다. 이러한 실시형태에서, 잉곳은 고 압하 패스로 처리하면서 100 내지 140㎜ 범위의 중간 두께까지 열간 압연된다. 이후에, 판 제품은 균질화 및/또는 예열 단계의 온도, 즉, 400℃ 내지 505℃까지 재가열된다. 바람직한 실시형태에서, 재가열 단계는 요망되는 경우에, 2개의 단계에서 수행될 수 있다. 이러한 재가열 단계는 열간 압연의 제1 부분으로부터 형성될 수 있는 가용성 구성성분 또는 제2 상 입자를 최소화하거나 피한다. 이러한 재가열 단계는 대부분의 Cu 및 Mg를 고용체에 넣는 효과를 갖는다. 이후에, 제2 시리즈의 열간 압연 단계는 판 제품의 최종 두께를 달성하기 위해 수행된다. 이러한 제2 열간 압연 단계는 고 압하 패스를 포함하지 않는다. 두 실시형태 모두에서, 즉, 균질화 및/또는 예열 또는 중간 두께까지의 제1 열간 압연 후 재가열 단계와 함께 균질화 및/또는 예열의 실시형태에서, 385℃ 초과, 바람직하게는 400℃ 초과, 더욱 바람직하게는 410℃ 초과의 열간 압연 밀의 배출구 온도를 유지하는 것이 가능하다. 60㎜ 미만의 최종 두께를 갖는 판 제품을 제작하는 경우에, 또한, 열간 압연 공정 동안 변형률(deformationrate)이 최종 판 제품 성질에 영향을 미친다는 것이 확인되었다. 이에 따라, 본 방법의 유용한 실시형태에서 적어도 하나의 고 압하 패스 동안 변형률은 바람직하게는, 0.77 s-1 미만, 바람직하게는, 0.6 s-1 이하보다 낮다. 이러한 강렬한 전단은 구성 입자, 예를 들어, Fe-풍부 금속간 화합물의 파괴를 유발하는 것으로 여겨진다. 압연 패스당 열간 압연 동안 변형률은 하기 식에 의해 기술될 수 있다. 이는 때때로 "스트레인률(strain rate)"로도 지칭된다. 상기 식은 알루미늄 합금판의 입구 두께 및 출구 두께뿐만 아니라 작업 롤의 회전 속도가 변형률에 영향을 미친다는 것을 나타낸다. 통상적인 산업 스케일 열간 압연 실무의 경우, 각 압연 패스의 변형률은 통상적으로 0.77 s 이상이다. 상기에 이미 개략된 바와 같이, 고 압하 패스 동안 본 발명에 따른 방법의 실시형태에 따르면, 변형률은 0.77 s-1 미만, 바람직하게는, 0.6 s-1 이하로 감소된다. 낮은 변형률을 사용함으로써, 판 물질 내에서 보다 강렬한 전단을 달성하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명에 의해 제작된 알루미늄 합금판 제품은 요망되는 경우에, 평탄도를 개선시키기 위해 냉간 압연되거나 사전-연신되거나, 용액 열처리되거나, 냉각되거나, 바람직하게는, 켄칭에 의해 냉각되거나, 연신되거나 냉간 압연되고, 최종 게이지까지 압연 후 에이징될 수 있다. 사전-연신은 품질 관리를 위한 후속 초음파 시험을 허용하기에 판 제품을 충분히 평평하게 만들기 위해, 요망되는 경우에 판의 본래 길이의 0.5 내지 1% 범위로 적용될 수 있다. 용액 열 처리가 수행되는 경우에, 판 제품은 용액 효과가 평형에 도달하는 데 충분한 시간 동안 460℃ 내지 505℃ 범위의 온도까지 가열되어야 하며, 통상적인 침지 시간은 5 내지 120분의 범위이다. 용액 열 처리는 통상적으로, 비연속로에서 수행된다. 명시된 온도에서 통상적인 침지 시간은 5 내지 30분의 범위이다. 반면, 냉각 속도는 판 제품에서 충분한 평탄도 및 낮은 수준의 잔류 응력을 허용하기 위해 너무 높지 않아야 한다. 적합한 냉각 속도는 물, 예를 들어, 물 침지 또는 물 제트의 사용으로 달성될 수 있다. 주변 온도까지 냉각시킨 후에, 판 제품은 예를 들어, 잔류 응력을 완화시키고 제품의 평탄도를 개선시키기 위해 이의 본래 길이의 0.5% 내지 8% 범위로 연신시킴으로써 추가로 냉간 작업될 수 있다. 바람직하게는, 연신은 0.5% 내지 4%, 더욱 바람직하게는, 0.5% 내지 5%, 및 가장 바람직하게는, 0.5% 내지 3%의 범위이다. 냉각 후, 판 제품은 통상적으로 주변 온도에서 자연적으로 에이징되고/되거나, 대안적으로, 판 제품은 인공적으로 에이징될 수 있다. 인공 에이징은 더 높은 게이지 제품에 특히 유용할 수 있다. 당해 분야에 공지된 모든 에이징 실무 및 이후에 개발될 수 있는 것은 요망되는 강도 및 다른 엔지니어링 성질을 발달시키기 위해 본 발명에 따른 방법에 의해 수득된 합금 제품에 적용될 수 있다. 본 발명의 장점은 알루미늄 합금판 제품이 열간 압연 작업 동안 중간 게이지에서 적어도 하나의 고 압하 열간 압연 패스를 이용함으로써 개선된 피로 파괴 저항성을 나타낸다는 것이다. 이러한 우수한 피로 거동은 극도로 적은 불순물 수준까지 Fe 및 Si의 함량을 제한하지 않으면서 달성된다. 또한, 청구된 방법에 의해 생산된 알루미늄 합금판 제품은 초음파 검출에서 적은 결함을 나타낸다. 이는 본 발명의 방법을 사용함으로써, 즉, 고 압하 열간 압연 단계를 사용함으로써 달성된다. 합금판 제품은 본 발명에 따라 제작될 때, 항공기 적용, 예를 들어, 날개 스킨 또는 항공기 기체 패널용으로 적합하다. 특정 실시형태에서, 알루미늄 합금판 제품은 날개 패널 또는 부재로서, 보다 구체적으로, 상부 날개 패널 또는 부재로서 사용된다. 이에 따라, 본 발명에 따라 제작된 판 제품은 달리 동일한 치수를 가지고 동일한 템퍼로 가공된 이러한 타입의 알루니늄 합금에 대해 통상적인 표준 방법에 따라 제작된 판 제품과 비교하여 개선된 성질을 제공한다.

Claims (1)

1. 저항력이 개선된 알미늄 합금판 제품을 제작하는 방법으로서, 상기 알루미늄 합금의 잉곳을 주조하는 단계, 상기 주조된 잉곳을 균질화하고/하거나 예열시키는 단계, 100 내지 200㎜의 상기 판의 중간 두께에서, 적어도 하나의 고 압하 열간 압연 패스가 적어도 15%의 두께 감소로 수행되는 것을 특징으로 하는 다수의 압연 패스로 상기 잉곳을 압연시킴으로써 상기 잉곳을 판 제품으로 열간 압연하는 단계를 포함하되, 상기 판 제품은 60㎜ 미만의 최종 두께를 갖는 방법.