KR20240106699A - High strength aluminum alloy sheet and method of manufacturing the same - Google Patents

High strength aluminum alloy sheet and method of manufacturing the same

Info

Publication number
KR20240106699A
KR20240106699A KR1020220189697A KR20220189697A KR20240106699A KR 20240106699 A KR20240106699 A KR 20240106699A KR 1020220189697 A KR1020220189697 A KR 1020220189697A KR 20220189697 A KR20220189697 A KR 20220189697A KR 20240106699 A KR20240106699 A KR 20240106699A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
aluminum alloy
alloy sheet
strength
mpa
manufacturing
Prior art date
Application number
KR1020220189697A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
강의구
정신웅
심현보
Original Assignee
현대제철 주식회사
Filing date
Publication date
Application filed by 현대제철 주식회사 filed Critical 현대제철 주식회사
Publication of KR20240106699A publication Critical patent/KR20240106699A/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium
    • C22C21/06Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
    • C22C21/08Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent with silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0231Warm rolling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0236Cold rolling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/047Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with magnesium as the next major constituent

Abstract

본 발명은, 고강도 알루미늄 합금판재 및 그 제조방법이 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 고강도 알루미늄 합금판재는, 중량%로, 철(Fe): 0% 초과 ~ 0.7%, 실리콘(Si): 0.4% ~ 0.8%, 망간(Mn): 0% 초과 ~ 0.15%, 구리(Cu): 0.15% ~ 0.4%, 마그네슘(Mg): 0.8% ~ 1.2%, 아연(Zn): 0% 초과 ~ 0.25%, 크롬(Cr): 0.04% ~ 0.35%, 티타늄(Ti): 0% 초과 ~ 0.15%, 및 잔부는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함하고, 항복강도(YS): 300 MPa ~ 420 MPa, 인장강도(TS): 350 MPa ~ 500 MPa, 및 연신율(EL): 3% ~ 10%를 만족한다.The present invention provides a high-strength aluminum alloy sheet and a manufacturing method thereof. According to one embodiment of the present invention, the high-strength aluminum alloy sheet has, in weight percent, iron (Fe): more than 0% to 0.7%, silicon (Si): 0.4% to 0.8%, and manganese (Mn): 0%. Greater than 0.15%, Copper (Cu): 0.15% to 0.4%, Magnesium (Mg): 0.8% to 1.2%, Zinc (Zn): Greater than 0% to 0.25%, Chromium (Cr): 0.04% to 0.35%, Titanium (Ti): more than 0% ~ 0.15%, and the balance includes aluminum (Al) and inevitable impurities, yield strength (YS): 300 MPa ~ 420 MPa, tensile strength (TS): 350 MPa ~ 500 MPa, and elongation (EL): satisfies 3% to 10%.

Description

고강도 알루미늄 합금판재 및 그 제조방법{High strength aluminum alloy sheet and method of manufacturing the same}High strength aluminum alloy sheet and method of manufacturing the same}

본 발명의 기술적 사상은 알루미늄 합금에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고강도 알루미늄 합금판재 및 그 제조방법에 관한 것이다.The technical idea of the present invention relates to aluminum alloy, and more specifically, to a high-strength aluminum alloy sheet and a method of manufacturing the same.

자동차의 안전성 및 연비 효율을 향상시키기 위하여 소재를 경량화 및 고강도화하기 위한 기술의 수요가 증가하고 있다. 이러한 요구에 응답하기 위해, 자동차 차체 중 패널이나 도어 빔 등의 보강재 등을 부분적으로 강판 등의 철강 재료 대신에 알루미늄 합금 재료를 적용하는 시도가 진행되고 있다. 나아가, 자동차 차체의 보다 경량화를 위해서는 자동차 부재 중에서도 특히 경량화에 기여하는 프레임, 필러 등의 자동차 구조 부재에도 알루미늄 합금 재료의 적용을 확대하는 것이 요구되고 있다.In order to improve the safety and fuel efficiency of automobiles, demand for technologies to make materials lighter and stronger is increasing. In order to respond to these demands, attempts are being made to partially use aluminum alloy materials instead of steel materials such as steel plates for reinforcing materials such as panels and door beams in the automobile body. Furthermore, in order to further reduce the weight of automobile bodies, it is required to expand the application of aluminum alloy materials to automobile structural members such as frames and pillars, which especially contribute to lightweighting.

알루미늄 합금의 경우 비강도가 우수하고 비교적 저렴한 소재가격으로 철강 다음으로 가장 많이 사용되는 경량 금속소재이다. 이와 같이 알루미늄 합금은 경량화 소재로서 각광받고 있으나, 철강 소재에 비하여 기계적 특성이 낮기 때문에 알루미늄 합금의 낮은 강도를 극복하기 위한 기술 개발이 요구되고 있다.Aluminum alloy is the most widely used lightweight metal material after steel due to its excellent specific strength and relatively low cost. As such, aluminum alloy is in the spotlight as a lightweight material, but because its mechanical properties are lower than steel materials, there is a need to develop technology to overcome the low strength of aluminum alloy.

한국특허등록번호 제10-1950595호Korean Patent Registration No. 10-1950595

본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 고강도 알루미늄 합금판재 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the technical idea of the present invention is to provide a high-strength aluminum alloy sheet and a manufacturing method thereof.

그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.However, these tasks are illustrative, and the technical idea of the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 관점에 의하면, 고강도 알루미늄 합금판재 및 그 제조방법이 제공된다. According to one aspect of the present invention, a high-strength aluminum alloy sheet and a manufacturing method thereof are provided.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 고강도 알루미늄 합금판재는, 중량%로, 철(Fe): 0% 초과 ~ 0.7%, 실리콘(Si): 0.4% ~ 0.8%, 망간(Mn): 0% 초과 ~ 0.15%, 구리(Cu): 0.15% ~ 0.4%, 마그네슘(Mg): 0.8% ~ 1.2%, 아연(Zn): 0% 초과 ~ 0.25%, 크롬(Cr): 0.04% ~ 0.35%, 티타늄(Ti): 0% 초과 ~ 0.15%, 및 잔부는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함하고,According to one embodiment of the present invention, the high-strength aluminum alloy sheet has, in weight percent, iron (Fe): more than 0% to 0.7%, silicon (Si): 0.4% to 0.8%, and manganese (Mn): 0%. Greater than 0.15%, Copper (Cu): 0.15% to 0.4%, Magnesium (Mg): 0.8% to 1.2%, Zinc (Zn): Greater than 0% to 0.25%, Chromium (Cr): 0.04% to 0.35%, Titanium (Ti): exceeding 0% ~ 0.15%, and the balance includes aluminum (Al) and inevitable impurities,

항복강도(YS): 300 MPa ~ 420 MPa, 인장강도(TS): 350 MPa ~ 500 MPa, 및 연신율(EL): 3% ~ 10%를 만족할 수 있다.Yield strength (YS): 300 MPa ~ 420 MPa, tensile strength (TS): 350 MPa ~ 500 MPa, and elongation (EL): 3% ~ 10% can be satisfied.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 고강도 알루미늄 합금판재는, 10 nm ~ 100 nm 미만의 입경을 가지는 동적(dynamic) 석출물을 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the high-strength aluminum alloy sheet may include dynamic precipitates having a particle size of 10 nm to less than 100 nm.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 동적 석출물은, Mg2Si, AlFeSi, Al15Si2Mn4, 및 Al13Cr4Si4 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the dynamic precipitate may include at least one of Mg 2 Si, AlFeSi, Al 15 Si 2 Mn 4 , and Al 13 Cr 4 Si 4 .

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 고강도 알루미늄 합금판재의 제조방법은, 중량%로, 철(Fe): 0% 초과 ~ 0.7%, 실리콘(Si): 0.4% ~ 0.8%, 망간(Mn): 0% 초과 ~ 0.15%, 구리(Cu): 0.15% ~ 0.4%, 마그네슘(Mg): 0.8% ~ 1.2%, 아연(Zn): 0% 초과 ~ 0.25%, 크롬(Cr): 0.04% ~ 0.35%, 티타늄(Ti): 0% 초과 ~ 0.15%, 및 잔부는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함하는 합금 조성의 주조재를 제조하는 단계; 상기 주조재를 500℃ ~ 600℃에서 균질화 열처리하는 단계; 상기 균질화 열처리된 주조재를 -160℃ ~ -195℃로 극저온 냉각하는 단계; 상기 극저온 냉각된 주조재를 -160℃ ~ -190℃의 압연종료온도로 극저온 압연하여 1차 압연재를 형성하는 단계; 및 상기 극저온 압연된 1차 압연재를 150℃ ~ 250℃의 압연종료온도로 온간압연하여 2차 압연재를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the method for manufacturing the high-strength aluminum alloy sheet is, in weight percent, iron (Fe): more than 0% to 0.7%, silicon (Si): 0.4% to 0.8%, manganese (Mn) : More than 0% ~ 0.15%, Copper (Cu): 0.15% ~ 0.4%, Magnesium (Mg): 0.8% ~ 1.2%, Zinc (Zn): More than 0% ~ 0.25%, Chromium (Cr): 0.04% ~ Manufacturing a cast material with an alloy composition containing 0.35%, titanium (Ti): more than 0% to 0.15%, and the balance containing aluminum (Al) and inevitable impurities; Homogenizing heat treatment of the casting material at 500°C to 600°C; Cryogenically cooling the homogenized heat-treated cast material to -160°C to -195°C; forming a primary rolled material by cryogenically rolling the cryogenically cooled casting material at a rolling end temperature of -160°C to -190°C; And it may include forming a secondary rolled material by warm rolling the cryogenically rolled primary rolled material at a rolling end temperature of 150°C to 250°C.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 1차 압연재를 형성하는 단계는 30% ~ 45%의 압하율로 수행될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the step of forming the primary rolled material may be performed at a reduction rate of 30% to 45%.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 2차 압연재를 형성하는 단계는 40% ~ 55%의 압하율로 수행될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the step of forming the secondary rolled material may be performed at a reduction rate of 40% to 55%.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 고강도 알루미늄 합금판재의 제조방법에 의하여 제조된 고강도 알루미늄 합금판재는, 항복강도(YS): 300 MPa ~ 420 MPa, 인장강도(TS): 350 MPa ~ 500 MPa, 및 연신율(EL): 3% ~ 10%를 만족할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the high-strength aluminum alloy sheet manufactured by the method for manufacturing the high-strength aluminum alloy sheet has a yield strength (YS): 300 MPa to 420 MPa and a tensile strength (TS): 350 MPa to 500 MPa. , and elongation (EL): 3% to 10% can be satisfied.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 고강도 알루미늄 합금판재는, 10 nm ~ 100 nm 미만의 입경을 가지는 동적(dynamic) 석출물을 포함하고, 상기 동적 석출물은 Mg2Si, AlFeSi, Al15Si2Mn4, 및 Al13Cr4Si4 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the high-strength aluminum alloy sheet includes dynamic precipitates having a particle size of 10 nm to less than 100 nm, and the dynamic precipitates are Mg 2 Si, AlFeSi, Al 15 Si 2 Mn. It may include at least one of 4 , and Al 13 Cr 4 Si 4 .

본 발명의 기술적 사상에 의할 경우, 고강도 알루미늄 합금판재의 제조방법은, 종래의 압연 후 재결정 열처리 및 시효 열처리 등과 같은 열처리 공정을 수행하지 않고, 극저온 압연과 온간 압연을 수행하여 제조하는 특징이 있다.According to the technical idea of the present invention, the method of manufacturing a high-strength aluminum alloy sheet is characterized in that it is manufactured by performing cryogenic rolling and warm rolling without performing a heat treatment process such as recrystallization heat treatment and aging heat treatment after conventional rolling. .

상기 극저온 압연을 수행함에 따라, 압연시 발생하는 열에 의한 영향을 최소화할 수 있고, 알루미늄 결정립의 동적 회복을 억제하여 축적 에너지(stored energy)를 최대화하여, 핵생성 위치들을 증가시켜 결정립을 미세화 할 수 있고, 이에 따라 강도를 증가시킬 수 있다. 또한, 극저온 압연에 의하여 석출물의 핵생성 위치들을 증가시킬 수 있다.By performing the cryogenic rolling, the influence of heat generated during rolling can be minimized, the dynamic recovery of aluminum grains can be suppressed to maximize stored energy, and the nucleation sites can be increased to refine the grains. and the strength can be increased accordingly. Additionally, the nucleation sites of precipitates can be increased by cryogenic rolling.

상기 온간 압연에 의하여, 동적 석출물의 형성을 증가시키고 이에 따라 강도를 증가시킴과 함께 동적 회복의 억제에 의하여 감소될 수 있는 연성을 보상할 수 있다. The warm rolling increases the formation of dynamic precipitates, thereby increasing strength, and compensating for ductility that may be reduced due to suppression of dynamic recovery.

또한, 본 발명은 추가적인 열처리 공정 없이 압연 공정만 수행하므로, 열처리 공정 생략에 의하여 생산성이 증가될 수 있다.Additionally, since the present invention performs only the rolling process without an additional heat treatment process, productivity can be increased by omitting the heat treatment process.

상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The effects of the present invention described above have been described as examples, and the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고강도 알루미늄 합금판재의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고강도 알루미늄 합금판재의 경도를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고강도 알루미늄 합금판재의 미세조직을 나타내는 사진들이다.
Figure 1 is a process flow chart showing a method of manufacturing a high-strength aluminum alloy sheet according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a graph showing the hardness of a high-strength aluminum alloy sheet according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a photograph showing the microstructure of a high-strength aluminum alloy sheet according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the technical idea of the present invention to those skilled in the art, and the following examples may be modified into various other forms, and the embodiments of the present invention may be modified. The scope of the technical idea is not limited to the following examples. Rather, these embodiments are provided to make the present disclosure more faithful and complete and to fully convey the technical idea of the present invention to those skilled in the art. In this specification, like symbols refer to like elements throughout. Furthermore, various elements and areas in the drawings are schematically drawn. Accordingly, the technical idea of the present invention is not limited by the relative sizes or spacing drawn in the attached drawings.

탄소중립 및 친환경 목적을 달성하기 위하여, 자동차를 포함한 수송기기의 경량화가 요구되며, 이를 만족하기 위하여 알루미늄 및 마그네슘 등의 경량 금속의 사용이 증가되었고, 고강도화가 필요하다.In order to achieve carbon neutrality and eco-friendly goals, lightweighting of transportation equipment, including automobiles, is required. To meet this, the use of lightweight metals such as aluminum and magnesium has increased, and high strength is necessary.

종래의 30kg 급 시효경화형(T6 처리) Al-Mg-Si 합금은 일반적으로 Al6061을 사용하였다. 상기 Al6061 합금의 강도 및 물성의 변화는 미세조직의 결정립 제어 및 MgSi 석출물 생성과 밀접한 관계를 가진다.Conventional 30 kg age hardening type (T6 treatment) Al-Mg-Si alloy generally used Al6061. Changes in the strength and physical properties of the Al6061 alloy are closely related to grain control in the microstructure and generation of MgSi precipitates.

종래의 알루미늄 합금판재의 제조방법은 20℃ ~ 30℃ 온도에서 60% ~ 90%의 압하율로 냉간압연하고, 180℃ ~ 220℃의 온도에서 3 시간 ~ 7 시간 동안 열처리하여 제조한다. 종래의 방법에는 알루미늄이 높은 적층결함에너지를 가지므로, 동적 회복이 용이하고, 적은 저장 에너지를 가지는 결정립 핵생성 사이트로 제한되므로, 결정립 미세화에 한계가 있다. 또한, 대량 생산 시 균질화 처리한 후 열처리전의 관리가 어렵다. 그 이유는 공정이 지연되는 공안 자연시효가 발생할 수 있고, 이는 최적 과포화 고용 상태를 형성하기 어려우므로, 시효 효과의 극대화가 제한된다. 또한, Mg2Si 석출물이 다량을 생성되고, 미세화를 위해선 열처리 공정 시간이 길어져서, 결과적으로 생산성이 저하된다.The conventional method of manufacturing aluminum alloy sheets is cold rolling at a temperature of 20°C to 30°C with a reduction ratio of 60% to 90%, and heat treatment at a temperature of 180°C to 220°C for 3 to 7 hours. In the conventional method, because aluminum has high stacking fault energy, dynamic recovery is easy, and because it is limited to grain nucleation sites with low stored energy, there is a limit to grain refinement. Additionally, during mass production, it is difficult to manage before heat treatment after homogenization. The reason is that natural aging may occur due to a delay in the process, and it is difficult to form an optimal supersaturated solution state, thereby limiting the maximization of the aging effect. In addition, a large amount of Mg 2 Si precipitates are generated, and the heat treatment process time is long for miniaturization, resulting in a decrease in productivity.

이하, 본 발명의 일 측면인 고강도 알루미늄 합금판재에 대하여 설명한다.Hereinafter, a high-strength aluminum alloy sheet, which is one aspect of the present invention, will be described.

본 발명의 일 측면인 고강도 알루미늄 합금판재는, 중량%로, 철(Fe): 0% 초과 ~ 0.7%, 실리콘(Si): 0.4% ~ 0.8%, 망간(Mn): 0% 초과 ~ 0.15%, 구리(Cu): 0.15% ~ 0.4%, 마그네슘(Mg): 0.8% ~ 1.2%, 아연(Zn): 0% 초과 ~ 0.25%, 크롬(Cr): 0.04% ~ 0.35%, 티타늄(Ti): 0% 초과 ~ 0.15%, 및 잔부는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함한다.The high-strength aluminum alloy sheet, which is an aspect of the present invention, has, in weight percent, iron (Fe): more than 0% to 0.7%, silicon (Si): 0.4% to 0.8%, manganese (Mn): more than 0% to 0.15%. , Copper (Cu): 0.15% to 0.4%, Magnesium (Mg): 0.8% to 1.2%, Zinc (Zn): >0% to 0.25%, Chromium (Cr): 0.04% to 0.35%, Titanium (Ti) : Exceeding 0% ~ 0.15%, and the balance includes aluminum (Al) and inevitable impurities.

이하, 본 발명에 따른 고강도 알루미늄 합금판재에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다. 이때, 성분 원소의 함유량은 모두 알루미늄 합금판재 전체에 대한 중량%를 의미한다.Hereinafter, the role and content of each component included in the high-strength aluminum alloy sheet according to the present invention will be described as follows. At this time, the content of the component elements all refers to weight percent based on the entire aluminum alloy sheet.

철(Fe): 0% 초과 ~ 0.7%Iron (Fe): >0% to 0.7%

철(Fe)은 기지(matrix)에 고용되어 강도를 향상시키며, 나아가, 정출물로서 분산하여 특히 고온에서의 강도 저하를 막는 효과가 있다. 철의 함량이 0.7%를 초과하는 경우에는, 주조시에 조대한 금속간 화합물이 생성되어, 제조성에 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 철은 알루미늄 합금판재 전체 중량의 0% 초과 ~ 0.7%로 첨가하는 것이 바람직하다.Iron (Fe) improves strength by being dissolved in the matrix, and furthermore, it is dispersed as a crystallized product, which has the effect of preventing strength decline, especially at high temperatures. If the iron content exceeds 0.7%, coarse intermetallic compounds are generated during casting, which may cause problems with manufacturability. Therefore, it is desirable to add iron in an amount exceeding 0% to 0.7% of the total weight of the aluminum alloy sheet.

실리콘(Si): 0.4% ~ 0.8%Silicon (Si): 0.4% to 0.8%

실리콘은 주조성 및 강도에 영향을 주는 주요 원소이다. 실리콘의 함량이 0.4% 미만인 경우에는, 주조성 및 강도 향상의 효과가 크지 않다. 실리콘의 함량이 0.8%를 초과하는 경우에는, 액상의 생성량이 증가되어 가열 중의 재료 강도가 극단적으로 저하될 수 있고, 판재로서의 형상 유지가 어려워지며, 알루미늄 합금의 소성가공 시 표면 결함이 발생하는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, 실리콘은 알루미늄 합금판재 전체 중량의 0.4% ~ 0.8%로 첨가하는 것이 바람직하다.Silicon is a major element that affects castability and strength. When the silicon content is less than 0.4%, the effect of improving castability and strength is not significant. If the silicon content exceeds 0.8%, the amount of liquid produced increases, which can dramatically reduce the material strength during heating, makes it difficult to maintain the shape of the sheet, and causes surface defects during plastic processing of aluminum alloy. This can happen. Therefore, it is desirable to add silicon in an amount of 0.4% to 0.8% of the total weight of the aluminum alloy sheet.

망간(Mn): 0% 초과 ~ 0.15%Manganese (Mn): Greater than 0% to 0.15%

망간은 철, 실리콘과 함께 금속간 화합물을 형성하여 분산 강화로서 작용하며, 알루미늄 모상 중에 고용되어 고용 강화에 의해 강도를 향상시키는 중요한 첨가 원소이다. 또한, 망간은 재결정 온도를 증가시키고, 결정립의 성장을 억제하며, 열간 가공 공정 중 변형가공에 의한 응력 집중을 방지하여 연신율과 가공성을 향상시키는 원소이다. 망간의 함량이 0.15%를 초과하는 경우에는, 조대한 금속간 화합물이 형성되기 쉬워져 가공성 및 내식성이 감소될 수 있다. 따라서, 망간은 알루미늄 합금판재 전체 중량의 0% 초과 ~ 0.15%로 첨가하는 것이 바람직하다.Manganese forms an intermetallic compound with iron and silicon, acting as a dispersion reinforcement, and is an important addition element that is dissolved in solid solution in the aluminum matrix and improves strength through solid solution strengthening. In addition, manganese is an element that improves elongation and workability by increasing the recrystallization temperature, suppressing the growth of grains, and preventing stress concentration due to strain processing during the hot working process. If the manganese content exceeds 0.15%, coarse intermetallic compounds are likely to be formed, which may reduce processability and corrosion resistance. Therefore, it is preferable to add manganese in an amount exceeding 0% to 0.15% of the total weight of the aluminum alloy sheet.

구리(Cu): 0.15% ~ 0.4%Copper (Cu): 0.15% to 0.4%

구리는 알루미늄과 Al2Cu 화합물을 형성하고, 미세 등축정의 결정립을 형성하여 결정립계에 존재하는 공정상이 증가함으로써 강도가 향상될 수 있다. 구리의 함량이 0.15% 미만인 경우에는, 강도 향상의 효과가 크지 않다. 구리의 함량이 0.4%를 초과하는 경우에는, 표면 결함이 발생할 수 있다. 따라서, 구리는 알루미늄 합금판재 전체 중량의 0.15% ~ 0.4%로 첨가하는 것이 바람직하다.Copper forms an Al 2 Cu compound with aluminum and forms fine equiaxed crystal grains, thereby increasing the eutectic phase present at the grain boundaries, thereby improving strength. When the copper content is less than 0.15%, the effect of improving strength is not significant. If the copper content exceeds 0.4%, surface defects may occur. Therefore, it is desirable to add copper in an amount of 0.15% to 0.4% of the total weight of the aluminum alloy sheet.

마그네슘(Mg): 0.8% ~ 1.2%Magnesium (Mg): 0.8% to 1.2%

마그네슘은 실리콘과 Mg2Si 화합물을 형성해 강도를 향상시키는 원소이다. 마그네슘의 함량이 0.8%에 미만인 경우에는, 강도 향상효과가 크지 않다. 마그네슘의 함량이 1.2%를 초과하는 경우에는, 알루미늄 합금의 압출성, 표면조도, 치수정밀도 등이 크게 저하될 수 있으며, 나아가, 주조 시 용탕의 산화 경향이 증대하게 된다. 따라서, 마그네슘은 알루미늄 합금판재 전체 중량의 0.8% ~ 1.2%로 첨가하는 것이 바람직하다.Magnesium is an element that improves strength by forming a Mg 2 Si compound with silicon. If the magnesium content is less than 0.8%, the strength improvement effect is not significant. If the magnesium content exceeds 1.2%, the extrudability, surface roughness, and dimensional precision of the aluminum alloy may be greatly reduced, and furthermore, the tendency for oxidation of the molten metal during casting increases. Therefore, it is desirable to add magnesium in an amount of 0.8% to 1.2% of the total weight of the aluminum alloy sheet.

아연(Zn): 0% 초과 ~ 0.25%Zinc (Zn): >0% to 0.25%

아연은 고용 강화에 의해 강도를 향상시키고, 또한, 석출강화 효과를 구현하여, 알루미늄 합금 판재의 강도를 더욱 향상시킬 수 있다. 아연의 함량이 0.25%를 초과하는 경우에는, 마그네슘-아연 상이 과도하게 형성되어 연성이 저하될 수 있다. 따라서, 아연은 알루미늄 합금판재 전체 중량의 0% 초과 ~ 0.25%로 첨가하는 것이 바람직하다.Zinc improves strength through solid solution strengthening and can further improve the strength of aluminum alloy sheets by implementing a precipitation strengthening effect. If the zinc content exceeds 0.25%, the magnesium-zinc phase may be excessively formed and ductility may be reduced. Therefore, it is preferable to add zinc in an amount exceeding 0% to 0.25% of the total weight of the aluminum alloy sheet.

크롬(Cr): 0.04% ~ 0.35%Chromium (Cr): 0.04% to 0.35%

크롬은 알루미늄 합금 판재에 정출상을 균일하게 분포시키고, 정출상 및 결정립을 미세화하는 효과를 가진다. 또한, 크롬은 알루미늄 합금 판재의 제조 공정 중 동적재결정 특성을 제어함으로써, 판재의 강도 및 연성을 더욱 향상시킬 수 있다. 크롬의 함량이 0.04% 미만인 경우에는, 정출상의 분포도가 낮아지고, 엉성한 금속간 화합물이 생성되어 알루미늄 합금 판재의 성형성 및 강도가 저하될 수 있다. 크롬의 함량이 0.35%를 초과하는 경우에는, 정출상 및 결정립을 미세화하기 어려울 수 있다. 따라서, 크롬은 알루미늄 합금판재 전체 중량의 0.04% ~ 0.35%로 첨가하는 것이 바람직하다.Chromium has the effect of uniformly distributing the crystalline phase in the aluminum alloy sheet and refining the crystalline phase and crystal grains. In addition, chromium can further improve the strength and ductility of the aluminum alloy sheet by controlling the dynamic recrystallization characteristics during the manufacturing process. If the chromium content is less than 0.04%, the distribution of the crystalline phase is reduced and coarse intermetallic compounds are generated, which may reduce the formability and strength of the aluminum alloy sheet. If the chromium content exceeds 0.35%, it may be difficult to refine the crystalline phase and crystal grains. Therefore, it is desirable to add chromium in an amount of 0.04% to 0.35% of the total weight of the aluminum alloy sheet.

티타늄(Ti): 0% 초과 ~ 0.15%Titanium (Ti): >0% to 0.15%

티타늄은 주조성을 향상시키며 알루미늄 합금에 첨가됨으로써 주괴 조직을 미세화하여 강도 향상에 기여하는 원소이다. 티타늄의 함량이 0.15%를 초과하는 경우에는, 기공 및 편석 발생 등 결함이 발생하거나, 연신율과 성형성이 저하될 수 있다. 따라서, 티타늄은 알루미늄 합금판재 전체 중량의 0% 초과 ~ 0.15%로 첨가하는 것이 바람직하다.Titanium is an element that improves castability and, when added to aluminum alloy, contributes to improving strength by refining the ingot structure. If the titanium content exceeds 0.15%, defects such as pores and segregation may occur, or elongation and formability may decrease. Therefore, it is preferable to add titanium in an amount exceeding 0% to 0.15% of the total weight of the aluminum alloy sheet.

상기 알루미늄 합금판재의 나머지 성분은 알루미늄(Al)이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않은 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 본 명세서에서 특별히 언급하지는 않는다.The remaining component of the aluminum alloy sheet is aluminum (Al). However, in the normal manufacturing process, unintended impurities may inevitably be introduced from raw materials or the surrounding environment, so this cannot be ruled out. Since these impurities are known to anyone skilled in the ordinary manufacturing process, all of them are not specifically mentioned in this specification.

또한, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하는 것을 아니고, 예를 들어 알루미늄 상용재 A6061을 포함할 수 있다.In addition, the technical idea of the present invention is not limited thereto, and may include, for example, aluminum commercial material A6061.

상기 고강도 알루미늄 합금판재는, 항복강도(YS): 300 MPa ~ 420 MPa, 인장강도(TS): 350 MPa ~ 500 MPa, 및 연신율(EL): 3% ~ 10%를 만족할 수 있다.The high-strength aluminum alloy sheet may satisfy yield strength (YS): 300 MPa to 420 MPa, tensile strength (TS): 350 MPa to 500 MPa, and elongation (EL): 3% to 10%.

상기 고강도 알루미늄 합금판재는, 10 nm ~ 100 nm 미만의 입경을 가지는 동적 석출물을 포함할 수 있다. 상기 동적 석출물은, Mg2Si, AlFeSi, Al15Si2Mn4, 및 Al13Cr4Si4 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 동적 석출물은 알루미늄 기지의 입내 또는 입계에 형성될 수 있다. 여기에서, 열처리에 의하여 원소가 확산됨에 따라 형성되는 석출물을 정적(static) 석출물로 지칭하고, 압연에 의하여 형성되는 석출물을 동적(dynamic) 석출물로 지칭하기로 한다.The high-strength aluminum alloy sheet may include dynamic precipitates having a particle size of 10 nm to less than 100 nm. The dynamic precipitate may include at least one of Mg 2 Si, AlFeSi, Al 15 Si 2 Mn 4 , and Al 13 Cr 4 Si 4 . The dynamic precipitates may be formed within grains or at grain boundaries of the aluminum matrix. Here, precipitates formed as elements diffuse through heat treatment will be referred to as static precipitates, and precipitates formed through rolling will be referred to as dynamic precipitates.

고강도 알루미늄 합금판재의 제조 방법Manufacturing method of high-strength aluminum alloy sheet

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고강도 알루미늄 합금판재의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.Figure 1 is a process flow chart showing a method of manufacturing a high-strength aluminum alloy sheet according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 상기 알루미늄 합금판재의 제조방법은, 중량%로, 철(Fe): 0% 초과 ~ 0.7%, 실리콘(Si): 0.4% ~ 0.8%, 망간(Mn): 0% 초과 ~ 0.15%, 구리(Cu): 0.15% ~ 0.4%, 마그네슘(Mg): 0.8% ~ 1.2%, 아연(Zn): 0% 초과 ~ 0.25%, 크롬(Cr): 0.04% ~ 0.35%, 티타늄(Ti): 0% 초과 ~ 0.15%, 및 잔부는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함하는 합금 조성의 주조재를 제조하는 단계(S10); 상기 주조재를 500℃ ~ 600℃에서 균질화 열처리하는 단계(S20); 상기 균질화 열처리된 주조재를 -160℃ ~ -195℃로 극저온 냉각하는 단계(S30); 상기 극저온 냉각된 주조재를 -160℃ ~ -190℃의 압연종료온도로 극저온 압연하여 1차 압연재를 형성하는 단계(S40); 및 상기 극저온 압연된 1차 압연재를 150℃ ~ 250℃의 압연종료온도로 온간압연하여 2차 압연재를 형성하는 단계(S50);를 포함한다.Referring to Figure 1, the manufacturing method of the aluminum alloy sheet is, in weight percent, iron (Fe): more than 0% to 0.7%, silicon (Si): 0.4% to 0.8%, manganese (Mn): more than 0%. ~ 0.15%, Copper (Cu): 0.15% ~ 0.4%, Magnesium (Mg): 0.8% ~ 1.2%, Zinc (Zn): > 0% ~ 0.25%, Chromium (Cr): 0.04% ~ 0.35%, Titanium (Ti): more than 0% to 0.15%, and the balance is a step of manufacturing a cast material with an alloy composition containing aluminum (Al) and inevitable impurities (S10); Homogenizing heat treatment of the casting material at 500°C to 600°C (S20); Cryo-cooling the homogenization heat-treated casting material to -160°C to -195°C (S30); forming a primary rolled material by cryogenically rolling the cryogenically cooled casting material at a rolling end temperature of -160°C to -190°C (S40); and forming a secondary rolled material by warm rolling the cryogenically rolled primary rolled material at a rolling end temperature of 150°C to 250°C (S50).

주조재 제조단계(S10)Casting material manufacturing stage (S10)

주조재를 제조하는 단계(S10)에서는, 알루미늄 용탕에 상기 합금 조성을 만족하는 함량으로 합금 원소들을 첨가하여 용융시킴으로써, 예를 들면 반제품 상태의 주조재를 제조한다. 일 구체예에서, 상기 주조재를 제조하는 단계는 650℃ ~ 750℃에서 합금화된 알루미늄 합금용탕을 DC(direct chilled) 공정을 통하여 주조재를 제조한다.In the step of manufacturing a cast material (S10), alloy elements are added to molten aluminum in an amount that satisfies the alloy composition and melted, thereby producing, for example, a semi-finished cast material. In one embodiment, in the step of manufacturing the cast material, the cast material is manufactured through a DC (direct chilled) process using molten aluminum alloy alloyed at 650°C to 750°C.

균질화 열처리 단계(S20)Homogenization heat treatment step (S20)

균질화 열처리 단계(S20)에서는 상기와 같이 제조된 주조재를 500℃ ~ 600℃에서 균질화 열처리를 수행한다. 상기 균질화 열처리 단계는 전체 주조재의 조성이 균일할 수 있도록 10 시간 ~ 24 시간 수행될 수 있다. 상기 균질화 열처리 단계에 의하여, 주조 과정에서 생긴, 예를 들어 불완전한 Mg2Si, AlFeSi 등과 같은 석출상 및 정출상을 고용시켜 주조재를 균질화한다. 상기 균질화 열처리 온도가 500℃ 미만인 경우에는, 기지내 석출물의 고용이 충분히 이루어지지 않고, 정출상을 고용시키기 어려울 수 있다. 상기 균질화 열처리 온도가 600℃ 초과하는 경우에는, 주조재가 국소적으로 재용융되고 고융점 화합물이 석출되어 압연시 성형성이 낮아질 수 있다. In the homogenization heat treatment step (S20), the cast material manufactured as described above is subjected to homogenization heat treatment at 500°C to 600°C. The homogenization heat treatment step may be performed for 10 to 24 hours so that the composition of the entire casting material is uniform. By the homogenization heat treatment step, the cast material is homogenized by solidifying the precipitated phase and crystalline phase such as incomplete Mg 2 Si, AlFeSi, etc. generated during the casting process. If the homogenization heat treatment temperature is less than 500°C, the precipitates in the matrix are not sufficiently dissolved and it may be difficult to solidify the crystalline phase. When the homogenization heat treatment temperature exceeds 600°C, the cast material is locally re-melted and high-melting point compounds are precipitated, which may lower formability during rolling.

극저온 냉각 단계(S30)Cryogenic cooling step (S30)

상기 균질화 열처리된 주조재를 액체질소를 분사하여 -160℃ ~ -195℃로 극저온 냉각한다.The cast material subjected to the homogenization heat treatment is cryogenically cooled to -160°C to -195°C by spraying liquid nitrogen.

극저온 압연 단계(S40)Cryogenic rolling step (S40)

상기 극저온 냉각된 주조재를 -160℃ ~ -190℃의 압연종료온도로 극저온 압연하여 1차 압연재를 형성한다. 상기 1차 압연재를 형성하는 단계는 30% ~ 45%의 압하율로 수행될 수 있다. 상기 극저온 압연은 1회 이상 ~ 10회 이하의 압연패스로 수행될 수 있다.The cryogenically cooled cast material is cryogenically rolled at a rolling end temperature of -160°C to -190°C to form a primary rolled material. The step of forming the primary rolled material may be performed at a reduction rate of 30% to 45%. The cryogenic rolling may be performed in one or more to ten or more rolling passes.

온간 압연 단계(S50)Warm rolling step (S50)

상기 극저온 압연된 1차 압연재를 150℃ ~ 250℃의 압연종료온도로 온간압연하여 2차 압연재를 형성한다. 상기 2차 압연재를 형성하는 단계는 40% ~ 55%의 압하율로 수행될 수 있다. 상기 온간 압연은 1회 이상 ~ 10회 이하의 압연패스로 수행될 수 있다.The cryogenically rolled primary rolled material is warm-rolled at a rolling end temperature of 150°C to 250°C to form a secondary rolled material. The step of forming the secondary rolled material may be performed at a reduction rate of 40% to 55%. The warm rolling may be performed in one or more to ten or more rolling passes.

본 발명의 기술적 사상에 따른 고강도 알루미늄 합금판재의 제조방법은, 종래의 압연 후 재결정 열처리 및 시효 열처리 등과 같은 열처리 공정을 수행하지 않고, 극저온 압연과 온간 압연을 수행하여 제조하는 특징이 있다. The method for manufacturing a high-strength aluminum alloy sheet according to the technical idea of the present invention is characterized by manufacturing it by performing cryogenic rolling and warm rolling without performing a heat treatment process such as recrystallization heat treatment and aging heat treatment after conventional rolling.

상기 극저온 압연을 수행함에 따라, 압연시 발생하는 열에 의한 영향을 최소화할 수 있고, 알루미늄 결정립의 동적 회복을 억제하여 축적 에너지(stored energy)를 최대화하여, 핵생성 위치들을 증가시켜 결정립을 미세화 할 수 있고, 이에 따라 강도를 증가시킬 수 있다. 또한, 극저온 압연에 의하여 석출물의 핵생성 위치들을 증가시킬 수 있다.By performing the cryogenic rolling, the influence of heat generated during rolling can be minimized, the dynamic recovery of aluminum grains can be suppressed to maximize stored energy, and the nucleation sites can be increased to refine the grains. and the strength can be increased accordingly. Additionally, the nucleation sites of precipitates can be increased by cryogenic rolling.

상기 온간 압연에 의하여, 동적 석출물의 형성을 증가시키고 이에 따라 강도를 증가시킴과 함께 동적 회복의 억제에 의하여 감소될 수 있는 연성을 보상할 수 있다. The warm rolling increases the formation of dynamic precipitates, thereby increasing strength, and compensating for ductility that may be reduced due to suppression of dynamic recovery.

또한, 본 발명은 추가적인 열처리 공정 없이 압연 공정만 수행하므로, 열처리 공정 생략에 의하여 생산성이 증가될 수 있다.Additionally, since the present invention performs only the rolling process without an additional heat treatment process, productivity can be increased by omitting the heat treatment process.

실험예Experiment example

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실험예를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.Below, preferred experimental examples are presented to aid understanding of the present invention. However, the following experimental examples are only intended to aid understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the following experimental examples. Any information not described here can be technically inferred by anyone skilled in the art, so description thereof will be omitted.

표 1은 본 발명의 실시예의 고강도 알루미늄 합금의 조성을 비교예와 함께 나타낸 표이다. 표 1에서 잔부는 알루미늄(Al)과 제조 공정 등에서 불가피하게 함유되는 불순물로 이루어진다. 각각의 성분의 함량 단위는 중량%이다.Table 1 is a table showing the composition of the high-strength aluminum alloy of the examples of the present invention along with comparative examples. The remainder in Table 1 consists of aluminum (Al) and impurities that are inevitably contained during the manufacturing process. The unit of content of each ingredient is weight%.

구분division FeFe SiSi MnMn CuCu MgMg ZnZn CrCr TiTi 실시예1Example 1 0.220.22 0.550.55 0.020.02 0.240.24 0.980.98 0.010.01 0.060.06 0.080.08 실시예2Example 2 0.220.22 0.550.55 0.020.02 0.230.23 1.011.01 0.010.01 0.070.07 0.080.08 실시예3Example 3 0.220.22 0.560.56 0.020.02 0.240.24 1.021.02 0.010.01 0.070.07 0.090.09 비교예1Comparative Example 1 0.220.22 0.550.55 0.020.02 0.240.24 1.011.01 0.010.01 0.060.06 0.070.07 비교예2Comparative example 2 0.210.21 0.560.56 0.020.02 0.220.22 0.990.99 0.010.01 0.050.05 0.080.08 비교예3Comparative Example 3 0.220.22 0.560.56 0.020.02 0.240.24 1.011.01 0.010.01 0.060.06 0.070.07

표 1을 참조하면, 비교예들과 실시예들은 본 발명의 조성 범위를 만족한다.Referring to Table 1, the comparative examples and examples satisfy the composition range of the present invention.

표 2는 본 발명의 실시예의 고강도 알루미늄 합금과의 공정 조건을 비교예와 함께 나타낸 표이다.Table 2 is a table showing the process conditions with the high-strength aluminum alloy of the examples of the present invention along with comparative examples.

구분division 균질화
온도
(℃)
Homogenization
temperature
(℃)
상온
압연온도
(℃)
room temperature
rolling temperature
(℃)
극저온
압연온도
(℃)
cryogenic
rolling temperature
(℃)
온간
압연온도
(℃)
Warm
rolling temperature
(℃)
열처리
온도
(℃)
heat treatment
temperature
(℃)
열처리
시간
(시)
heat treatment
hour
(city)
실시예1Example 1 531531 -- -196-196 175175 -- 실시예2Example 2 530530 -- -193-193 178178 -- 실시예3Example 3 534534 -- -190-190 182182 -- 비교예1Comparative Example 1 530530 2525 -- -- 200200 55 비교예2Comparative example 2 535535 2323 -- -- 205205 55 비교예3Comparative Example 3 529529 2626 -- -- 197197 55

표 2를 참조하면, 비교예들은 균질화 처리, 상온 압연, 및 열처리로 구성된 공정으로서 제조되는 반면, 본 발명의 실시예들은 균질화 처리, 극저온 압연, 및 온간 압연으로 구성된 공정으로 제조되는 상이점이 있다.Referring to Table 2, the comparative examples are manufactured by a process consisting of homogenization treatment, room temperature rolling, and heat treatment, while the embodiments of the present invention are manufactured by a process consisting of homogenization treatment, cryogenic rolling, and warm rolling.

표 3은 본 발명의 실시예의 고강도 알루미늄 합금의 기계적 성질로서, 항복강도, 인장강도 및 연신율을 비교예와 함께 나타낸 표이다.Table 3 is a table showing the mechanical properties of the high-strength aluminum alloy of the examples of the present invention, including yield strength, tensile strength, and elongation along with comparative examples.

구분division 항복강도
(MPa)
yield strength
(MPa)
인장강도
(MPa)
tensile strength
(MPa)
연신율
(%)
elongation
(%)
실시예1Example 1 401401 418418 77 실시예2Example 2 394394 407407 66 실시예3Example 3 408408 420420 55 비교예1Comparative Example 1 241241 290290 88 비교예2Comparative example 2 246246 285285 1010 비교예3Comparative Example 3 250250 297297 99

표 3을 참조하면, 실시예1 내지 실시예3은 항복강도(YS), 인장강도(TS), 및 연신율(EL)에 대하여 본 발명의 목표 범위를 만족하였다. 비교예1 내지 비교예3은 항복강도(YS) 및 인장강도(TS)가 각각 본 발명의 목표 범위의 하한에 비하여 낮으므로, 본 발명의 목표 범위를 만족하지 못한다. 반면, 연신율은 실시예들에 비하여 비교예들이 다소 높게 나타났다.Referring to Table 3, Examples 1 to 3 satisfied the target range of the present invention for yield strength (YS), tensile strength (TS), and elongation (EL). Comparative Examples 1 to 3 do not satisfy the target range of the present invention because the yield strength (YS) and tensile strength (TS) are each lower than the lower limit of the target range of the present invention. On the other hand, the elongation was somewhat higher in the comparative examples than in the examples.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고강도 알루미늄 합금판재의 경도를 나타내는 그래프이다.Figure 2 is a graph showing the hardness of a high-strength aluminum alloy sheet according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 비교예는 12 시간 열처리한 경우에 최고 경도를 나타낸 반면, 실시예는 이러한 열처리를 수행하지 않음에도 비교예의 최고 경도에 비하여 높은 경도를 나타냄을 알 수 있다. 따라서, 열처리를 한 경우에 비하여 극저온 압연과 온간 압연을 수행한 경우에 알루미늄 합금의 강도가 증가됨을 알 수 있다.Referring to Figure 2, it can be seen that the comparative example showed the highest hardness when heat treated for 12 hours, while the example showed higher hardness than the highest hardness of the comparative example even though such heat treatment was not performed. Therefore, it can be seen that the strength of the aluminum alloy increases when cryogenic rolling and warm rolling are performed compared to when heat treatment is performed.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고강도 알루미늄 합금판재의 미세조직을 나타내는 사진들이다. 도 3에서 (a), (b), (c)는 비교예이고, (d), (e), (f)는 실시예이다. Figure 3 is a photograph showing the microstructure of a high-strength aluminum alloy sheet according to an embodiment of the present invention. In Figure 3, (a), (b), and (c) are comparative examples, and (d), (e), and (f) are examples.

도 3의 (a)와 (d)를 참조하면, 광학현미경 사진으로서, 비교예와 실시예의 미세조직의 상이점이 거의 나타나지 않음을 알 수 있다.Referring to Figures 3 (a) and (d), it can be seen that there is almost no difference in microstructure between the comparative example and the example as an optical microscope picture.

도 3의 (b)와 (e)를 참조하면, 투과전자현미경 사진으로서, 비교예와 실시예는 압연에 의하여 연신된 결정립이 나타나있다. 비교예의 경우에는 화살표로 표시된 바와 같은 석출물이 나타난 반면, 실시예는 나타나지 않았다.Referring to Figures 3 (b) and (e), transmission electron micrographs show crystal grains stretched by rolling in comparative examples and examples. In the case of the comparative example, precipitates as indicated by arrows appeared, whereas in the examples they did not appear.

도 3의 (b)와 (e)를 참조하면, 비교예는 주사전자현미경 사진으로서 상대적으로 큰 크기의 석출물이 나타나 있고, 상기 석출물은 Mg2Si로 분석되었다. 반면, 실시예는 투과전자현미경 사진으로서 화살표로 표시된 바와 같이 나노 밀리미터 크기의 석출물이 다량으로 형성되어 있음을 알 수 있다. Referring to Figures 3 (b) and (e), the comparative example is a scanning electron microscope photograph showing relatively large-sized precipitates, and the precipitates were analyzed as Mg 2 Si. On the other hand, the example is a transmission electron microscope photograph, and it can be seen that a large amount of nanomillimeter-sized precipitates are formed, as indicated by the arrow.

이와 같이 실시예의 경우에는, 초저온 압연과 온간 압연을 수행하고, 후속 열처리를 수행하지 않음에 따라 석출물의 생성 구동력을 증가시키고 이와 함께 핵생성 위치를 다량으로 발생시킴을 알 수 있다. 또한, 연신된 결정립의 회복과 결정립 미세화 거동과 함께 동적 미세 나노 석출물의 생성이 촉진됨을 알 수 있다. 이러한 결정립 미세화 및 동적 미세 나노 석출물의 형성에 따라 연신율을 크게 저하되지 않음에도 강도를 비약적으로 증가시킬 수 있다. 반면, 종래의 압연 후 열처리한 경우에는 최소 수백 나노 밀리미터 이상의 크기를 가지는 석출물들이 형성됨을 알 수 있다.In this example, it can be seen that by performing cryogenic rolling and warm rolling and not performing subsequent heat treatment, the driving force for generating precipitates increases and a large number of nucleation sites are generated. In addition, it can be seen that the recovery of stretched crystal grains and the generation of dynamic fine nano-precipitates are promoted along with grain refinement behavior. Due to this grain refinement and the formation of dynamic fine nano-precipitates, the strength can be dramatically increased without significantly reducing the elongation. On the other hand, in the case of conventional rolling followed by heat treatment, it can be seen that precipitates having a size of at least several hundred nano millimeters or more are formed.

이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The technical idea of the present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible without departing from the technical idea of the present invention. It will be clear to those skilled in the art.

Claims (8)

중량%로, 철(Fe): 0% 초과 ~ 0.7%, 실리콘(Si): 0.4% ~ 0.8%, 망간(Mn): 0% 초과 ~ 0.15%, 구리(Cu): 0.15% ~ 0.4%, 마그네슘(Mg): 0.8% ~ 1.2%, 아연(Zn): 0% 초과 ~ 0.25%, 크롬(Cr): 0.04% ~ 0.35%, 티타늄(Ti): 0% 초과 ~ 0.15%, 및 잔부는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함하고,
항복강도(YS): 300 MPa ~ 420 MPa, 인장강도(TS): 350 MPa ~ 500 MPa, 및 연신율(EL): 3% ~ 10%를 만족하는,
고강도 알루미늄 합금판재.
By weight percent, iron (Fe): greater than 0% to 0.7%, silicon (Si): 0.4% to 0.8%, manganese (Mn): greater than 0% to 0.15%, copper (Cu): 0.15% to 0.4%, Magnesium (Mg): 0.8% to 1.2%, Zinc (Zn): more than 0% to 0.25%, Chromium (Cr): 0.04% to 0.35%, Titanium (Ti): more than 0% to 0.15%, and the balance is aluminum. Contains (Al) and inevitable impurities,
Yield strength (YS): 300 MPa to 420 MPa, tensile strength (TS): 350 MPa to 500 MPa, and elongation (EL): 3% to 10%.
High-strength aluminum alloy sheet.
제 1 항에 있어서,
상기 고강도 알루미늄 합금판재는, 10 nm ~ 100 nm 미만의 입경을 가지는 동적(dynamic) 석출물을 포함하는,
고강도 알루미늄 합금판재.
According to claim 1,
The high-strength aluminum alloy sheet contains dynamic precipitates having a particle size of 10 nm to less than 100 nm.
High-strength aluminum alloy sheet.
제 1 항에 있어서,
상기 동적 석출물은, Mg2Si, AlFeSi, Al15Si2Mn4, 및 Al13Cr4Si4 중 적어도 어느 하나를 포함하는,
고강도 알루미늄 합금판재.
According to claim 1,
The dynamic precipitate includes at least one of Mg 2 Si, AlFeSi, Al 15 Si 2 Mn 4 , and Al 13 Cr 4 Si 4 .
High-strength aluminum alloy sheet.
중량%로, 철(Fe): 0% 초과 ~ 0.7%, 실리콘(Si): 0.4% ~ 0.8%, 망간(Mn): 0% 초과 ~ 0.15%, 구리(Cu): 0.15% ~ 0.4%, 마그네슘(Mg): 0.8% ~ 1.2%, 아연(Zn): 0% 초과 ~ 0.25%, 크롬(Cr): 0.04% ~ 0.35%, 티타늄(Ti): 0% 초과 ~ 0.15%, 및 잔부는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함하는 합금 조성의 주조재를 제조하는 단계;
상기 주조재를 500℃ ~ 600℃에서 균질화 열처리하는 단계;
상기 균질화 열처리된 주조재를 -160℃ ~ -195℃로 극저온 냉각하는 단계;
상기 극저온 냉각된 주조재를 -160℃ ~ -190℃의 압연종료온도로 극저온 압연하여 1차 압연재를 형성하는 단계; 및
상기 극저온 압연된 1차 압연재를 150℃ ~ 250℃의 압연종료온도로 온간압연하여 2차 압연재를 형성하는 단계;를 포함하는,
고강도 알루미늄 합금판재의 제조방법.
By weight percent, iron (Fe): greater than 0% to 0.7%, silicon (Si): 0.4% to 0.8%, manganese (Mn): greater than 0% to 0.15%, copper (Cu): 0.15% to 0.4%, Magnesium (Mg): 0.8% to 1.2%, Zinc (Zn): more than 0% to 0.25%, Chromium (Cr): 0.04% to 0.35%, Titanium (Ti): more than 0% to 0.15%, and the balance is aluminum. Manufacturing a cast material with an alloy composition containing (Al) and inevitable impurities;
Homogenizing heat treatment of the casting material at 500°C to 600°C;
Cryogenically cooling the homogenized heat-treated cast material to -160°C to -195°C;
forming a primary rolled material by cryogenically rolling the cryogenically cooled casting material at a rolling end temperature of -160°C to -190°C; and
Including, forming a secondary rolled material by warm rolling the cryogenically rolled primary rolled material at a rolling end temperature of 150°C to 250°C.
Manufacturing method of high-strength aluminum alloy sheet.
제 4 항에 있어서,
상기 1차 압연재를 형성하는 단계는 30% ~ 45%의 압하율로 수행되는,
알루미늄 합금판재의 제조방법.
According to claim 4,
The step of forming the primary rolled material is performed at a reduction rate of 30% to 45%,
Manufacturing method of aluminum alloy sheet.
제 4 항에 있어서,
상기 2차 압연재를 형성하는 단계는 40% ~ 55%의 압하율로 수행되는,
고강도 알루미늄 합금판재의 제조방법.
According to claim 4,
The step of forming the secondary rolled material is performed at a reduction rate of 40% to 55%,
Manufacturing method of high-strength aluminum alloy sheet.
제 4 항에 있어서,
상기 고강도 알루미늄 합금판재의 제조방법에 의하여 제조된 고강도 알루미늄 합금판재는,
항복강도(YS): 300 MPa ~ 420 MPa, 인장강도(TS): 350 MPa ~ 500 MPa, 및 연신율(EL): 3% ~ 10%를 만족하는,
고강도 알루미늄 합금판재의 제조방법.
According to claim 4,
The high-strength aluminum alloy sheet manufactured by the method for manufacturing the high-strength aluminum alloy sheet,
Yield strength (YS): 300 MPa to 420 MPa, tensile strength (TS): 350 MPa to 500 MPa, and elongation (EL): 3% to 10%.
Manufacturing method of high-strength aluminum alloy sheet.
제 7 항에 있어서,
상기 고강도 알루미늄 합금판재는,
10 nm ~ 100 nm 미만의 입경을 가지는 동적(dynamic) 석출물을 포함하고,
상기 동적 석출물은 Mg2Si, AlFeSi, Al15Si2Mn4, 및 Al13Cr4Si4 중 적어도 어느 하나를 포함하는,
고강도 알루미늄 합금판재의 제조방법.
According to claim 7,
The high-strength aluminum alloy sheet,
Contains dynamic precipitates having a particle size of 10 nm to less than 100 nm,
The dynamic precipitate includes at least one of Mg 2 Si, AlFeSi, Al 15 Si 2 Mn 4 , and Al 13 Cr 4 Si 4 .
Manufacturing method of high-strength aluminum alloy sheet.
KR1020220189697A 2022-12-29 High strength aluminum alloy sheet and method of manufacturing the same KR20240106699A (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240106699A true KR20240106699A (en) 2024-07-08

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3194742B2 (en) Improved lithium aluminum alloy system
US8133331B2 (en) Aluminum-zinc-magnesium-scandium alloys and methods of fabricating same
JP3314783B2 (en) Low density high strength Al-Li alloy
EP2072628B1 (en) High strength crash resistant aluminium alloy
JP2013525608A (en) Damage-resistant aluminum material with hierarchical microstructure
US20100258218A1 (en) High-strength twip steel sheet and method of manufacturing the same
US5460666A (en) Method of manufacturing natural aging-retardated aluminum alloy sheet
KR102312430B1 (en) Aluminum alloy and method of manufacturing the same
JP2844411B2 (en) Aluminum alloy sheet for superplastic forming capable of cold preforming and method for producing the same
US20200354818A1 (en) High Strength Microalloyed Magnesium Alloy
US6726785B2 (en) Aluminum alloy sheet material and method for producing the same
JP2921820B2 (en) Aluminum alloy sheet for superplastic forming capable of cold preforming and method for producing the same
JPS58171547A (en) Aluminum alloy material for forming with superior bendability and its manufacture
KR101808450B1 (en) Aluminum alloy sheet and method of manufacturing the same
JP5860371B2 (en) Aluminum alloy automotive parts
CN111254324A (en) Al-Mg-Si alloy plate and manufacturing method thereof
KR20240106699A (en) High strength aluminum alloy sheet and method of manufacturing the same
JP4771791B2 (en) Method for producing aluminum alloy sheet for forming
JPH05271834A (en) Aluminum alloy having stable artificial ageing characteristic
JPH0447019B2 (en)
KR102393020B1 (en) Aluminum alloy sheet and method of manufacturing the same
JPH08269608A (en) High strength aluminum alloy excellent in formability and corrosion resistance
KR102393019B1 (en) Aluminum alloy sheet and method of manufacturing the same
KR102674147B1 (en) Aluminum alloy material and method of manufacturing the same
KR102566987B1 (en) High strength aluminum-zinc-magnesium-cooper alloy thick plate and method of manufacturing the same