RU2676817C2 - Multipurpose heat-treated aluminum alloys and related processes and applications - Google Patents

Multipurpose heat-treated aluminum alloys and related processes and applications Download PDF

Info

Publication number
RU2676817C2
RU2676817C2 RU2017119744A RU2017119744A RU2676817C2 RU 2676817 C2 RU2676817 C2 RU 2676817C2 RU 2017119744 A RU2017119744 A RU 2017119744A RU 2017119744 A RU2017119744 A RU 2017119744A RU 2676817 C2 RU2676817 C2 RU 2676817C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
alloys
alloy
aluminum alloys
aluminum
heat treatment
Prior art date
Application number
RU2017119744A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Элок Кумар ГУПТА
Эдуарду Адриан ЧУК ГАМБОА
Original Assignee
Новелис Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Новелис Инк. filed Critical Новелис Инк.
Application granted granted Critical
Publication of RU2676817C2 publication Critical patent/RU2676817C2/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • C22F1/05Changing 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 of the Al-Si-Mg type, i.e. containing silicon and magnesium in approximately equal proportions

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.SUBSTANCE: invention relates to aluminum alloys and their production and can be used in various industries, in particular for the manufacture of exterior and interior panels of vehicles. Sheet aluminum alloy contains, wt %: from 1.5 to 2.0 mg (Mg), not more than 0.8 copper (Cu), not more than 0.5 iron (Fe), not more than 0.4 manganese (Mn), from 0.2 to 0.4 silicon (Si), not more than 0.5 zinc (Zn), not more than 0.25 chromium (Cr), aluminum and inevitable impurities – the rest. Alloy is made using a method that includes cold rolling to final thickness, resolution at a temperature of from 500 to 575 °C with subsequent rapid cooling and hardening during natural aging to the state of heat treatment T4.EFFECT: invention is directed to the production of alloys that retain their strength after molding and hot drying of paint.6 cl, 6 dwg, 5 ex, 4 tbl

Description

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУCROSS REFERENCE TO A RELATED APPLICATION

Данная заявка заявляет приоритет в отношении даты подачи предварительной заявки на патент США № 62/078027, поданной 11 ноября 2014 года, все содержимое которой включено в настоящий документ посредством ссылки.This application claims priority with respect to the filing date of provisional patent application US No. 62/078027, filed November 11, 2014, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Настоящее изобретение относится к областям материаловедения, химии материалов, металлургии, алюминиевых сплавов, производства алюминия и к смежным областям. The present invention relates to the fields of materials science, chemistry of materials, metallurgy, aluminum alloys, aluminum production and related fields.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Алюминиевые сплавы, которые используются в различных областях, должны приобретать определенные свойства. Например, алюминиевые сплавы используются для изготовления внутренних и наружных панелей транспортной техники. Алюминиевые сплавы являются полезными для этой области применения в связи с сочетанием их небольшого веса, что приводит к экономии топлива, достижению необходимой прочности и появлению других полезных свойств. Помимо всего прочего, алюминиевые сплавы, используемые для изготовления внутренних и наружных панелей транспортной техники, будут обладать хорошей способностью к деформации, обеспечивать высокое качество окраски или отделку поверхности другого рода, стойкость к образованию вмятин и устойчивость к старению в естественных условиях. Для сплавов, используемых в производстве транспортной техники, желательно также наличие пригодности для вторичного использования путем переработки. Новые и улучшенные металлические сплавы с заданными свойствами, пригодные для изготовления панелей транспортной техники, позволяют расширить ассортимент сплавов, доступных для этих областей применения, снизить материальные затраты, повысить степень переработки алюминия, уменьшить ограничения по объему производства таких сплавов, а также снизить воздействие на окружающую среду производства и использования алюминиевых сплавов.Aluminum alloys, which are used in various fields, must acquire certain properties. For example, aluminum alloys are used for the manufacture of internal and external panels of transport equipment. Aluminum alloys are useful for this application due to the combination of their light weight, which leads to fuel economy, the achievement of the necessary strength and the appearance of other useful properties. Among other things, aluminum alloys used for the manufacture of internal and external panels of transport equipment will have good deformability, provide high quality painting or surface treatment of a different kind, resistance to denting and resistance to aging in natural conditions. For alloys used in the manufacture of transport equipment, the availability of recyclability through processing is also desirable. New and improved metal alloys with desired properties suitable for the manufacture of panels of transport equipment allow us to expand the range of alloys available for these applications, reduce material costs, increase the degree of aluminum processing, reduce restrictions on the volume of production of such alloys, and reduce environmental impact environment for the production and use of aluminum alloys.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Термины «изобретение», «это изобретение», «данное изобретение» и «настоящее изобретение», а также подобные им термины, используемые в данном документе, предназначены для употребления в широком смысле и относятся ко всему предмету этой заявки на выдачу патента и к формуле изобретения, изложенной ниже. Формулировки, содержащие эти термины, следует понимать как не ограничивающие предмет изобретения, описанный в настоящем документе, или как не ограничивающие смысл или объем формулы изобретения, изложенной ниже. Варианты реализации настоящего изобретения, охваченные в настоящем документе, определяются формулой изобретения, приведенной ниже, а не этой сущностью изобретения. Данное описание сущности изобретения представляет собой широкий обзор различных аспектов изобретения и вводит некоторые понятия, которые далее описаны в разделе подробного описания изобретения. Это описание сущности изобретения не предназначено для выявления ключевых признаков или основных отличительных признаков заявленного предмета, а также не предназначено для использования в качестве помощи в определении объема заявленного предмета изобретения. Предмет изобретения следует понимать со ссылкой на соответствующие детали всего описания этого изобретения, на некоторые или на все графические материалы и на каждый пункт формулы изобретения.The terms “invention”, “this invention”, “this invention” and “the present invention”, as well as similar terms used herein, are intended to be used in a broad sense and apply to the entire subject of this patent application and to the claims inventions set forth below. Formulations containing these terms should be understood as not limiting the subject matter of the invention described herein, or as not limiting the meaning or scope of the claims set forth below. The embodiments of the present invention covered by this document are determined by the claims below, and not by this summary. This summary of the invention provides a broad overview of various aspects of the invention and introduces some concepts that are further described in the detailed description of the invention. This description of the invention is not intended to identify key features or main distinguishing features of the claimed subject matter, nor is it intended to be used as an aid in determining the scope of the claimed subject matter. The subject matter of the invention should be understood with reference to the relevant details of the entire description of this invention, to some or all of the graphic materials and to each claim.

В настоящем изобретении предложены улучшенные термически упрочняемые алюминиевые сплавы, содержащие большее количество магния (Mg), чем то количество, которое обычно считается пригодным для термической обработки, и которые могут демонстрировать упрочнение при старении, если сплавы подвергаются солюционированию на агрегатных линиях термической обработки. Улучшенные алюминиевые сплавы, предлагаемые в данном документе, могут быть изготовлены в виде листовых сплавов и могут быть более пригодными для процессов вторичной переработки, чем обычные сплавы. Некоторые варианты реализации настоящего изобретения являются улучшенными алюминиевыми сплавами, пригодными для изготовления автомобильных панелей и панелей другой транспортной техники. Некоторые другие варианты реализации настоящего изобретения являются технически совершенными новыми направлениями использования и областями применения алюминиевых сплавов, улучшенными инновационными процессами переработки, изготовления или серийного производства алюминиевых сплавов, процессами для изготовления форм, изделий и деталей из алюминиевых сплавов, таких как формы из штампованного листа и панели для транспортной техники. Изделия, детали и формы из алюминиевого сплава, которые изготавливаются из улучшенных алюминиевых сплавов и/или в соответствии с инновационными процессами, предложенными в данном документе, также представлены в числе вариантов реализации настоящего изобретения. The present invention provides improved thermally hardenable aluminum alloys containing more magnesium (Mg) than what is usually considered suitable for heat treatment, and which may exhibit hardening during aging if the alloys are solubilized on aggregate heat treatment lines. The improved aluminum alloys proposed in this document can be made in the form of sheet alloys and may be more suitable for recycling processes than conventional alloys. Some embodiments of the present invention are improved aluminum alloys suitable for the manufacture of automotive panels and panels of other vehicles. Some other embodiments of the present invention are technically advanced new areas of use and applications of aluminum alloys, improved innovative processes for processing, manufacturing or mass production of aluminum alloys, processes for the manufacture of molds, products and parts from aluminum alloys, such as stamped sheet and panel for transport equipment. Aluminum alloy products, parts, and molds that are made from improved aluminum alloys and / or in accordance with the innovative processes proposed herein are also presented as embodiments of the present invention.

Один из вариантов реализации настоящего изобретения, предложенный в данном документе, представляет собой алюминиевый сплав, содержащий ≥1,5% мас. магния , который изготовлен методом, предусматривающим термическую обработку. Процесс термической обработки может включать термическую обработку Т4 (закалка в воде с последующим естественным старением). Алюминиевый сплав может дополнительно содержать от 0,2 до 0,4% мас. кремния . Алюминиевый сплав может подвергаться упрочнению при старении. Алюминиевый сплав может быть листовым алюминиевым сплавом. Другой вариант реализации настоящего изобретения, представленный в данном документе, представляет собой штампованную форму из листового материала, изготовленную из указанного выше листового алюминиевого сплава. Штампованная форма из листового материала может быть автомобильной панелью. Один из вариантов реализации настоящего изобретения, представленный в данном документе, представляет собой процесс для изготовления листового алюминиевого сплава, содержащего ≥1,5% мас. магния и от 0,2 до 0,4% мас. кремния, включающий термическую обработку. Процесс может включать термическую обработку Т4. Получающийся в результате алюминиевый сплав может демонстрировать упрочнение при старении. Еще один вариант реализации настоящего изобретения, описанный в данном документе, представляет собой процесс для изготовления штампованной формы из листового материала, включающий штамповку упомянутых выше листовых алюминиевых сплавов. Штампованная форма из листового материала может быть автомобильной панелью.One of the options for implementing the present invention proposed in this document is an aluminum alloy containing ≥1.5% wt. magnesium, which is manufactured by a method involving heat treatment. The heat treatment process may include T4 heat treatment (quenching in water followed by natural aging). The aluminum alloy may additionally contain from 0.2 to 0.4% wt. silicon. Aluminum alloy can be hardened during aging. The aluminum alloy may be a sheet aluminum alloy. Another embodiment of the present invention presented herein is a stamped sheet metal mold made from the aforementioned aluminum alloy sheet. The stamped mold of sheet material may be an automobile panel. One of the options for implementing the present invention, presented in this document, is a process for the manufacture of aluminum sheet alloy containing ≥1.5% wt. magnesium and from 0.2 to 0.4% wt. silicon, including heat treatment. The process may include T4 heat treatment. The resulting aluminum alloy may exhibit hardening during aging. Another embodiment of the present invention described herein is a process for manufacturing a stamped mold from sheet material, comprising stamping the aforementioned aluminum sheet alloys. The stamped mold of sheet material may be an automobile panel.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF GRAPHIC MATERIALS

На Фиг. 1 проиллюстрирована схематическая диаграмма, представляющая этапы процесса изготовления листовых алюминиевых сплавов.In FIG. 1 is a schematic diagram showing steps of a manufacturing process for sheet aluminum alloys.

На Фиг. 2 проиллюстрировано схематическое изображение различных штампованных изделий из листового материала, используемых в производстве автомобилей.In FIG. 2, a schematic illustration of various stamped sheet metal products used in automobile manufacturing is illustrated.

На Фиг. 3 проиллюстрирована линейчатая диаграмма, демонстрирующая механические свойства при растяжении по стандарту DIN сплава в отожженном состоянии термообработки и подвергнутого горячей сушке после окраски.In FIG. 3 is a bar chart illustrating the tensile properties of a DIN alloy alloy in annealed heat treatment state and subjected to hot drying after painting.

На Фиг. 4 проиллюстрирована линейчатая диаграмма, демонстрирующая прочность при растяжении сплава в закаленном и естественно состаренном состоянии T4, с растяжением, равным 2% и с растяжением, равным 2%, за которым следует выдержка в течение 20 мин. при температуре 185°C.In FIG. 4 is a bar chart showing the tensile strength of the alloy in the quenched and naturally aged state T4, with a tensile strength of 2% and a tensile strength of 2%, followed by an exposure time of 20 minutes. at a temperature of 185 ° C.

На Фиг. 5 проиллюстрирована линейчатая диаграмма, демонстрирующая прочность при растяжении сплава в закаленном и естественно состаренном состоянии T4, а также после имитации горячей сушки (в течение 60 мин. при температуре 180°C) после окраски.In FIG. 5 is a bar chart showing the tensile strength of the alloy in the quenched and naturally aged state of T4, as well as after simulating hot drying (for 60 minutes at 180 ° C) after painting.

На Фиг. 6 проиллюстрирован линейный график, иллюстрирующий упрочнение при старении сплава AA5251-T4.In FIG. 6 is a line graph illustrating aging hardening of an AA5251-T4 alloy.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

В этом описании даны ссылки на сплавы, обозначенные знаками AA и другими соответствующими обозначениями, как например «серия». Для понимания системы обозначения знаков, наиболее часто используемых в наименовании и определении алюминия и его сплавов, обратитесь к справочнику «International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminium and Wrought Aluminium Alloys », изданному The Aluninium Association. Алюминиевые сплавы из серии 6ххх, такие как AA6111, AA6016 и AA6022, как правило, используются для производства панелей внешней обшивки для автомобилей.In this description, references are made to alloys designated by the AA marks and other corresponding designations, such as, for example, “series”. For an understanding of the marking system most commonly used in the designation and definition of aluminum and its alloys, refer to the International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys reference book published by The Aluninium Association. Aluminum alloys from the 6xxx series, such as AA6111, AA6016 and AA6022, are typically used for the manufacture of exterior cladding panels for automobiles.

Как правило, сплавы из серии 6xxx имеют относительно высокие уровни содержания кремния и низкие уровни содержания магния, являются упрочняемыми при термообработке и демонстрируют упрочнение при старении, что придает этим сплавам характеристики прочности, которые подходят для изготовления внешних панелей, предназначенные для транспортной техники, такой как автомобили. Алюминиевые сплавы из серии 5ххх в отожженном состоянии термообработки, такие как AA5182-О или AA5754-О, часто являются предпочтительными для производства внутренних панелей в автомобильной и смежных отраслях промышленности благодаря их способности к деформации. Алюминиевые сплавы из серии 5ххх имеют очень низкую способность к удержанию свободного кремния в твердом растворе. Если добавляется кремний к алюминиевым сплавам из серии 5ххх, то он, как правило, стремится соединиться с магнием с образованием грубодисперсных частиц силицида магния (Mg2Si) во время отливки. Эти частицы с трудом поддаются солюционированию для того, чтобы получить перенасыщенный твердый раствор магния и кремния во время солюционирования и произвести быстрое охлаждение на непрерывной линии отжига. По этой причине алюминиевые сплавы из серии 5ххх имеют относительно низкие уровни содержания кремния и относительно высокие уровни содержания магния, и считаются не упрочняемыми при термообработке в связи с высоким содержанием в них магния. Наличие грубодисперсных частиц силицида магния является потенциально негативным для способности алюминиевых сплавов к деформации.Typically, 6xxx series alloys have relatively high levels of silicon and low levels of magnesium, are hardenable by heat treatment and exhibit hardening during aging, which gives these alloys the strength characteristics that are suitable for the manufacture of external panels for transportation vehicles such as cars. Heat treated annealed aluminum alloys of the 5xxx series, such as AA5182-O or AA5754-O, are often preferred for the manufacture of interior panels in the automotive and related industries due to their ability to deform. Aluminum alloys from the 5xxx series have a very low ability to retain free silicon in solid solution. If silicon is added to aluminum alloys from the 5xxx series, then it tends to tend to combine with magnesium to form coarse particles of magnesium silicide (Mg 2 Si) during casting. These particles are difficult to solute in order to obtain a supersaturated solid solution of magnesium and silicon during solubilization and to produce rapid cooling on a continuous annealing line. For this reason, aluminum alloys from the 5xxx series have relatively low levels of silicon and relatively high levels of magnesium, and are considered not to be hardened by heat treatment due to their high magnesium content. The presence of coarse particles of magnesium silicide is potentially negative for the ability of aluminum alloys to deform.

В настоящее время алюминиевые сплавы из серий 6ххх и 5ххх не могут просто сочетаться и вторично перерабатываться для производства автомобильных и схожих панелей, так как получающиеся в результате вторичные алюминиевые сплавы могут иметь чрезмерно высокие уровни содержания, как кремния (по сравнению с алюминиевыми сплавами из серии 5ххх), так и магния (по сравнению с алюминиевыми сплавами из серии 6ххх), и, таким образом, не пригодны для термической обработки из-за высоких уровней содержания магния и не обладают способностью к деформации сплавов из серии 5xxx в связи с сочетанием сравнительно высоких уровней содержания кремния и магния. Кроме того, наличие других металлов, таких как медь (Cu), марганец (Cu), железо (Fe) или цинк (Zn), или их комбинаций, присутствующих в сплавах, подвергнутых вторичной переработке смеси сплавов из серий 5ххх и 6ххх, может привести к появлению нежелательных свойств вторичных алюминиевых сплавов. Например, нежелательное сочетание свойств может привести переработанный алюминиевый сплав в состояние, непригодное для изготовления как внутренних, так и внешних панелей для транспортной техники.Currently, aluminum alloys from the 6xxx and 5xxx series cannot simply be combined and recycled to produce automotive and similar panels, as the resulting secondary aluminum alloys may have excessively high levels of silicon like (compared to aluminum alloys from the 5xxx series ), and magnesium (compared with aluminum alloys from the 6xxx series), and, therefore, are not suitable for heat treatment due to the high levels of magnesium and do not have the ability to deform alloy Avs from the 5xxx series due to a combination of relatively high levels of silicon and magnesium. In addition, the presence of other metals such as copper (Cu), manganese (Cu), iron (Fe) or zinc (Zn), or combinations thereof present in alloys that are recycled to a mixture of alloys from the 5xxx and 6xxx series, can lead to to the appearance of undesirable properties of secondary aluminum alloys. For example, an undesirable combination of properties can lead the recycled aluminum alloy to a condition unsuitable for the manufacture of both internal and external panels for transport equipment.

Авторы изобретения обнаружили, что сплавы, которые имеют сравнительно высокие уровни содержания магния, такие как ≥1,5% магния, являются упрочняемыми при термообработке и демонстрируют упрочнение при старении, если в таком сплаве присутствуют соответствующие количества кремния и/или меди. Такое свойство алюминиевых сплавов со сравнительно высоким содержанием магния по сравнению с традиционными сплавами из серии 6ххх вопреки ожиданиям и преимущественно подходит для тех направлений применения, где желательно упрочнение при старении. В частности, авторы изобретения обнаружили, что некоторые алюминиевые сплавы, имеющие более высокое содержание магния, чем традиционно считавшиеся пригодными для упрочнения при термообработке, но более низкое содержание магния и более высокое содержание кремния по сравнению с алюминиевыми сплавами из серии 5xxx, которые традиционно используются для изготовления внутренних автомобильных панелей, такие как сплавы AA5754 или AA5182, могут демонстрировать упрочнение при старении, если они подвергаются солюционированию в агрегатных линиях термической обработки путем нерегулируемой закалки твердого раствора сплава. The inventors have found that alloys that have relatively high levels of magnesium, such as ≥1.5% magnesium, are hardenable by heat treatment and exhibit hardening during aging if appropriate amounts of silicon and / or copper are present in the alloy. This property of aluminum alloys with a relatively high magnesium content compared to traditional alloys from the 6xxx series is contrary to expectations and is mainly suitable for those applications where hardening during aging is desired. In particular, the inventors found that some aluminum alloys having a higher magnesium content than were traditionally considered suitable for hardening during heat treatment, but a lower magnesium content and a higher silicon content compared to aluminum alloys from the 5xxx series, which are traditionally used for the manufacture of interior automotive panels, such as AA5754 or AA5182 alloys, may exhibit hardening during aging if they are solubilized in aggregate term lines eskoy processing by unregulated quenching the solid solution alloy.

Результаты исследований авторов изобретения воплощаются в улучшенных алюминиевых сплавах, описанных в данном документе. Улучшенные алюминиевые сплавы, описанные в данном документе, могут быть изготовлены в виде листов, и в этом случае они могут быть известны под наименованием «листовые алюминиевые сплавы», «алюминиевые листы», «листовые сплавы» или с использованием других соответствующих терминов в единственном или множественном числе. Термин «алюминиевый сплав» и подобные ему термины, используемые в данном документе, имеет более широкие рамки, чем «листовой алюминиевый сплав» и подобные ему термины. Говоря другими словами, листовые алюминиевые сплавы представляют собой подмножество из множества алюминиевых сплавов. Листовые алюминиевые сплавы могут обладать таким же или аналогичным составом, но, в некоторых случаях могут иметь другие свойства, чем тот же самый сплав, но не имеющий формы листа. Некоторые из этих свойств могут придаваться сплавам при производстве или с помощью процессов изготовления, которые используются при производстве листовых алюминиевых сплавов.The research results of the inventors are embodied in the improved aluminum alloys described herein. The improved aluminum alloys described herein can be made in the form of sheets, in which case they can be known by the names "aluminum sheet alloys", "aluminum sheets", "sheet alloys" or using other relevant terms in a single or plural. The term "aluminum alloy" and similar terms used herein have a wider scope than "sheet aluminum alloy" and similar terms. In other words, sheet aluminum alloys are a subset of many aluminum alloys. Sheet aluminum alloys may have the same or similar composition, but, in some cases, may have other properties than the same alloy, but not having a sheet shape. Some of these properties can be imparted to alloys during production or through manufacturing processes that are used in the production of aluminum sheet alloys.

Улучшенные алюминиевые сплавы, которые реализуют результаты исследований авторов заявки, демонстрируют упрочнение при старении аналогично сплавам из серии 6xxx. Они также могут проявлять способность к деформации, схожие со свойствами алюминиевых сплавов из серии 5xxx. Улучшенные алюминиевые сплавы являются упрочняемыми при термообработке. Улучшенные алюминиевые сплавы могут быть пригодны для изготовления панелей для автомобилей и другой транспортной техники и в более широком смысле в областях применения, где сплавы с высоким содержанием магния из серии 5ххх используются традиционно. Повышенное содержание кремния и/или меди в улучшенных алюминиевых сплавах в соответствии с некоторыми вариантами реализации настоящего изобретения является выгодным в тех областях применения, где упрочнение при старении является желательным, потому что кремний и/или медь способны придавать упрочнение сплавам, подвергшимся солюционированию, за счет осаждения частиц силицида кремния (Mg2Si) и Al2CuMg в процессе естественного или искусственного старения. В дополнение к кремнию и/или меди в улучшенных алюминиевых сплавах могут присутствовать некоторые другие элементы, описанные в данном документе, в более высоких количествах, чем в некоторых алюминиевых сплавах из серии 5ххх, обычно применяемых для изготовления автомобильных панелей. Присутствие таких элементов может придавать выгодные свойства улучшенным алюминиевым сплавам, описанным в данном документе. Например, повышенные уровни содержания марганца (Mn) могут способствовать формированию дисперсных частиц, которые могут помочь передавать скольжение, тем самым улучшая способность к деформации. Авторы изобретения также обнаружили, что улучшенные алюминиевые сплавы, описанные в данном документе, являются более пригодными для процессов вторичной переработки, чем традиционные сплавы, поскольку улучшенные алюминиевые сплавы допускают относительно более высокие количества кремния (Si), меди (Cu), железа (Fe) или марганца (Mn), если сравнивать с алюминиевыми сплавами из серии 5xxx, которые обычно используются при производстве автомобильных панелей, такими как сплавы AA5754 и AA5182. В соответствии с этим улучшенные процессы вторичной переработки претворяют в жизнь некоторые из результатов исследований авторов изобретения.Improved aluminum alloys, which implement the research results of the authors of the application, demonstrate hardening during aging similar to alloys from the 6xxx series. They may also exhibit warping properties similar to those of 5xxx series aluminum alloys. Improved aluminum alloys are hardenable by heat treatment. Improved aluminum alloys may be suitable for the manufacture of panels for automobiles and other transportation equipment and, more generally, in applications where 5xxx series high magnesium alloys are used traditionally. The increased content of silicon and / or copper in the improved aluminum alloys in accordance with some embodiments of the present invention is advantageous in those applications where hardening during aging is desirable because silicon and / or copper are able to impart hardening to the alloys subjected to the solubilization due to deposition of silicon silicide particles (Mg 2 Si) and Al 2 CuMg during natural or artificial aging. In addition to silicon and / or copper, some other elements described herein may be present in improved aluminum alloys in higher amounts than some 5xxx series aluminum alloys commonly used in automotive panel manufacturing. The presence of such elements may confer beneficial properties on the improved aluminum alloys described herein. For example, elevated levels of manganese (Mn) can contribute to the formation of dispersed particles, which can help transmit slip, thereby improving deformation ability. The inventors also found that the improved aluminum alloys described herein are more suitable for recycling processes than traditional alloys, since the improved aluminum alloys allow relatively higher amounts of silicon (Si), copper (Cu), iron (Fe) or manganese (Mn) when compared with aluminum alloys from the 5xxx series, which are commonly used in the manufacture of automotive panels, such as AA5754 and AA5182 alloys. In accordance with this, improved recycling processes implement some of the research results of the inventors.

В дополнение к улучшенным алюминиевым сплавам результаты исследований авторов изобретения воплощаются в новые инновационные направления и области применения алюминиевых сплавов, в улучшенные технически совершенные процессы для производства, переработки, изготовления или серийного производства алюминиевых сплавов, в процессы изготовления форм, изделий и деталей из алюминиевых сплавов, таких как формы из штампованного листа и панели для транспортной техники. Изделия, формы и детали из алюминиевых сплавов, которые изготовлены из улучшенных алюминиевых сплавов и/или согласно улучшенным технически совершенным процессам, описанным в данном документе, также реализуют результаты исследований авторов изобретения.In addition to improved aluminum alloys, the research results of the inventors are embodied in new innovative areas and applications of aluminum alloys, in improved technically advanced processes for the production, processing, manufacture or serial production of aluminum alloys, in the processes of manufacturing molds, products and parts from aluminum alloys, such as stamped sheet molds and panels for transport vehicles. Products, forms and parts of aluminum alloys, which are made of improved aluminum alloys and / or according to the improved technically advanced processes described in this document, also implement the research results of the inventors.

Сплавы Alloys

В соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения улучшенные алюминиевые сплавы отличаются от обычных сплавов, используемых в автомобильной технике тем, что они имеют более высокие уровни содержания одного или более из элементов кремния (Si), меди (Cu), железа (Fe), марганца (Mn) или цинка (Zn) и более низкие уровни содержания магния (Mg), чем, по меньшей мере, некоторые из сплавов из серии 5ххх и/или более высокие уровни содержания магния, чем, по меньшей мере, некоторые из сплавов из серии 6ххх. Состав улучшенных алюминиевых сплавов проиллюстрирован в таблице 1, приведенной ниже. Содержание включенного в перечень элемента может находиться в границах, определенных нижним пределом диапазона и верхним пределом диапазона, как проиллюстрировано в таблице 1. Нижний предел диапазона может быть определен выражениями «не менее чем» (символ ≥) или «более чем» (символ >) или другими соответствующими символами или выражениями, такими как «от …» «выше чем» и т.д. Верхние пределы диапазона могут быть определены выражениями «не более чем» (символ ≤), «менее чем» (символ <) или другими соответствующими символами или выражениями, такими как «до», «менее чем» и т.д. Для определения диапазонов также могут быть использованы другие типы выражений, такие как «между», «в пределах» и т.д. Если граница задана только верхним пределом диапазона, то следует понимать, что в некоторых примерах элемент, о котором идет речь, может не быть представлен вообще, может не быть представлен в количествах, поддающихся определению, или может присутствовать в таких малых количествах, что они, как правило, не признаются как имеющие значение в области алюминиевых сплавов. Также следует понимать, что некоторые другие добавки и/или элементы могут входить в состав алюминиевых сплавов, описанных в данном документе, которые не обязательно перечислены в таблицах, приведенных ниже.In accordance with embodiments of the present invention, improved aluminum alloys differ from conventional alloys used in automotive technology in that they have higher levels of one or more of the elements of silicon (Si), copper (Cu), iron (Fe), manganese ( Mn) or zinc (Zn) and lower levels of magnesium (Mg) than at least some of the alloys in the 5xxx series and / or higher levels of magnesium than at least some of the alloys in the 6xxx series . The composition of the improved aluminum alloys is illustrated in table 1 below. The content of the listed element may be within the boundaries defined by the lower limit of the range and the upper limit of the range, as illustrated in table 1. The lower limit of the range can be defined by the expressions “no less than” (symbol ≥) or “more than” (symbol>) or other appropriate characters or expressions, such as “from ...”, “higher than” , etc. The upper limits of the range can be defined by the expressions “no more than” (symbol ≤), “less than” (symbol <) or other appropriate symbols or expressions such as “before”, “less than” , etc. Other types of expressions can also be used to define ranges, such as between, within, etc. If the boundary is set only by the upper limit of the range, it should be understood that in some examples the element in question may not be represented at all, may not be presented in quantities that can be determined, or may be present in such small quantities that they generally not recognized as relevant in the field of aluminum alloys. It should also be understood that some other additives and / or elements may be part of the aluminum alloys described herein, which are not necessarily listed in the tables below.

Таблица 1. Состав улучшенных алюминиевых сплавов (содержание элемента указано в % массовой доли)Table 1. Composition of improved aluminum alloys (element content is indicated in% mass fraction)

ЭлементElement Примеры нижнего предела диапазонаLow Range Examples Примеры верхнего предела диапазонаRange High Limit Examples Примеры диапазоновRange Examples Диапазон 1Range 1 Диапазон 2Range 2 Диапазон 3Range 3 MgMg 1,5; 1,55; 1,6; 1,61; 1,62; 1,63; 1,64; 1,651.5; 1.55; 1.6; 1.61; 1.62; 1.63; 1.64; 1.65 1,8; 1,85; 1,91.8; 1.85; 1.9 От 1,6 до 21.6 to 2 От 1,65 до 1,91.65 to 1.9 CuCu 0,3; 0,35; 0,4; 0,45; 0,5; 0,55; 0,6; 0,65; 0,7; 0,75; 0,80.3; 0.35; 0.4; 0.45; 0.5; 0.55; 0.6; 0.65; 0.7; 0.75; 0.8 ≤0,8≤0.8 ≤0,5≤0.5 ≤0,3≤0.3 FeFe 0,35; 0,4; 0,45; 0,50.35; 0.4; 0.45; 0.5 ≤0,5≤0.5 ≤0,4≤0.4 ≤0,35≤0.35 MnMn 0,40.4 ≤0,4≤0.4 SiSi 0,20.2 0,40.4 От 0,2 до 0,40.2 to 0.4 ZnZn 0,25; 0,3; 0,35; 0,4; 0,45; 0,50.25; 0.3; 0.35; 0.4; 0.45; 0.5 ≤0,5≤0.5 ≤0,3≤0.3 ≤0,25≤0.25 CrCr ≤0,25≤0.25 ≤0,20≤0.20 ≤0,15≤0.15

Таблица 2. Приводимый в качестве примера состав обычных сплавов из серии 5xxx, используемых в областях применения автомобильной техники (содержание элемента указано в % массовой доли)Table 2. An example composition of conventional alloys from the 5xxx series used in automotive applications (element content is indicated in% mass fraction)

ЭЛЕМЕНТELEMENT AA5182AA5182 AA5754AA5754 MgMg От 4 до 54 to 5 От 2,6 до 3,62.6 to 3.6 CuCu ≤0,15≤0.15 ≤0,10≤0.10 FeFe ≤0,35≤0.35 ≤0,40≤0.40 MnMn От 0,2 до 0,50.2 to 0.5 ≤0,50≤ 0.50 CrCr ≤0,10≤0.10 ≤0,30≤0.30 SiSi ≤0,20≤0.20 ≤0,40≤0.40 ZnZn ≤0,20≤0.20 ≤0,20≤0.20

Свойства и преимущества Features and Benefits

Улучшенные алюминиевые сплавы, описанные в данном документе, включая листовые алюминиевые сплавы, обладают одним или более свойствами, которые делают их пригодными для использования в сферах применения, относящихся к автомобильной технике, таких как изготовление автомобильных панелей или в более широком смысле панелей для различных типов автомобильной техники или даже еще в более широком смысле форм из штампованного листа. Некоторыми из этих свойств являются способность к деформации, устойчивость к деформации растяжения и упрочнение при старении. Улучшенные алюминиевые сплавы также обладают преимуществом совместимости при вторичной переработке с алюминиевыми сплавами из серии 6xxx, таким как AA6111, AA6022 или AA6016. Выражение «совместимость при вторичной переработке» и связанные с ним термины используются в данном документе для описания представления о том, что улучшенные алюминиевые сплавы в соответствии с некоторыми вариантами реализации настоящего изобретения могут сочетаться со сплавами из серии 6xxx (и, как вариант, с другими сплавами или элементами) во время проведения металлургических процессов для изготовления полезных с коммерческой и технической точек зрения алюминиевых сплавов, которые могут быть охарактеризованы как «подвергнутые вторичной переработке».The improved aluminum alloys described herein, including sheet aluminum alloys, have one or more properties that make them suitable for use in automotive applications such as the manufacture of automotive panels or, more generally, panels for various types of automotive techniques or even in a wider sense of stamped sheet forms. Some of these properties are the ability to deform, resistance to tensile deformation and hardening during aging. Improved aluminum alloys also have the advantage of being recyclable with 6xxx series aluminum alloys such as AA6111, AA6022 or AA6016. The term “recycling compatibility” and related terms are used herein to describe the idea that the improved aluminum alloys in accordance with some embodiments of the present invention can be combined with alloys from the 6xxx series (and, alternatively, with other alloys or elements) during metallurgical processes for the manufacture of aluminum alloys that are commercially and technically useful, which can be described as “subjected to WTO recycling. "

Способность к деформации и реакция на горячую сушку после окраскиDeformability and reaction to hot drying after painting

Свойства способности к деформации алюминиевых сплавов, описанных в данном документе, могут находиться под влиянием ряда переменных факторов. Свойства способности к деформации включают, но не ограничиваются перечисленным, способность материала к глубокой вытяжке и его растяжимость. Одним переменным фактором, влияющим на свойства способности к деформации, является состав алюминиевого сплава. Например, способность к деформации, в том числе способность металла заполнять литейную форму, зависит от количества магния (Mg), меди (Cu) и кремния (Si) в алюминиевом сплаве. Взятые вместе большие количества магния, кремния и/или меди в общем случае затрудняют отливку и горячую прокатку алюминиевого сплава. В связи с этим содержание одного или более из этих элементов можно варьировать для получения желаемых свойств способности к деформации. Другими переменными факторами, которые могут влиять на способность к деформации, являются переменные факторы процесса изготовления и условия среди прочего включающие в себя этапы и условия отдельных технологический стадий процесса, этапы процесса текстурирования поверхности, а также условия и этапы процесса технологической смазки. Один или более из перечисленных выше переменных факторов могут быть отрегулированы для достижения желаемых свойств способности к деформации. Другое важное свойство, которое может изменяться под воздействием одного или более переменных факторов, рассмотренных выше, это реакция на горячую сушку после окраски алюминиевого сплава, которая предполагает изменение прочностных свойств сплава во время процесса горячей сушки краски. Реакция на горячую сушку после окраски обычно проверяется в лаборатории путем старения деформированного или не деформированного материала в закаленном и естественно состаренном состоянии T4, при повышенной температуре. Точная имитация условий для определения реакции сплава на горячую сушку после окраски различается в разных автомобильных компаниях. Например, реакция на горячую сушку после окраски может быть определена как изменение прочностных свойств путем старения алюминиевого сплава при температуре 180°C.The deformation properties of aluminum alloys described herein may be influenced by a number of variable factors. The properties of the ability to deform include, but are not limited to, the ability of the material to deep draw and its extensibility. One variable factor affecting the properties of deformation ability is the composition of the aluminum alloy. For example, the ability to deform, including the ability of a metal to fill a mold, depends on the amount of magnesium (Mg), copper (Cu) and silicon (Si) in the aluminum alloy. Taken together, large quantities of magnesium, silicon, and / or copper generally make casting and hot rolling of the aluminum alloy difficult. In this regard, the content of one or more of these elements can be varied to obtain the desired properties of the ability to deform. Other variable factors that may affect the ability to deform are variable factors of the manufacturing process and conditions, inter alia, including the steps and conditions of the individual process steps of the process, the steps of the surface texturing process, and the conditions and steps of the process lubrication process. One or more of the above variable factors can be adjusted to achieve the desired deformation properties. Another important property that can change under the influence of one or more of the variable factors discussed above is the reaction to hot drying after painting an aluminum alloy, which involves changing the strength properties of the alloy during the hot drying process of the paint. The reaction to hot drying after painting is usually tested in the laboratory by aging a deformed or non-deformed material in a quenched and naturally aged state of T4, at elevated temperature. The exact imitation of the conditions for determining the reaction of the alloy to hot drying after painting varies in different automotive companies. For example, the reaction to hot drying after painting can be defined as a change in strength properties by aging an aluminum alloy at a temperature of 180 ° C.

ПрочностьStrength

Улучшенные алюминиевые сплавы в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения могут демонстрировать предел текучести (ПТ) от 80 до 160 MПa, который может быть близким или равным по величине предел текучести для сплава AA5754 или AA5182 в типичной готовой и окрашенной детали, требуемой для применения в автомобильной промышленности. В некоторых вариантах реализации изобретения прочность улучшенного алюминиевого сплава изменяется при увеличении содержания меди в алюминиевом сплаве, если сравнивать с содержанием меди в сплавах, обычно используемых для изготовления панелей для автомобилей и другой транспортной техники.Improved aluminum alloys in accordance with embodiments of the present invention may exhibit a yield strength (PT) of 80 to 160 MPa, which may be close to or equal to the yield strength for AA5754 or AA5182 alloy in a typical finished and painted part required for automotive applications industry. In some embodiments of the invention, the strength of the improved aluminum alloy changes with increasing copper content in the aluminum alloy when compared with the copper content in the alloys commonly used for the manufacture of automobile panels and other transport equipment.

Твердость Hardness

В определенных вариантах реализации настоящего изобретения улучшенные алюминиевые сплавы, описанные в данном документе, являются термически упрочняемыми и демонстрируют способность к деформации, сопоставимую с типичными алюминиевыми сплавами из серии 5xxx, которые обычно используются в сферах применения, относящихся к автомобильной технике. Ранее алюминиевые сплавы из серии 5xxx не были известны как термически упрочняемые или демонстрирующие соответствующее упрочнение при старении в результате термической обработки. Улучшенные алюминиевые сплавы в соответствии с некоторыми вариантами реализации настоящего изобретения имеют более высокие уровни содержания магния, чем алюминиевые сплавы, обычно считавшиеся термически упрочняемыми. В некоторых примерах улучшенные алюминиевые сплавы по настоящему изобретению содержат ≥1,5% магния (Mg) и являются термически упрочняемыми. Присутствие соответствующих количеств кремния и/или меди придает свойства способности поддаваться термической обработке с упрочнением и упрочнения при старении в случае улучшенных алюминиевых сплавов, содержащих ≥1,5% магния. Это позволяет некоторым улучшенным алюминиевым сплавам в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения вопреки ожиданиям достигать выгодного сочетания способности к деформации (придаваемой более высокими уровнями содержания магния, чем теми, которые обычно присутствуют в термически упрочняемых сплавах) и упрочнения при старении при такой термической обработке, как T4 (что придается более высокими уровнями содержания кремния, чем теми, которые обычно присутствуют в сплавах из серии 5xxx).In certain embodiments of the present invention, the improved aluminum alloys described herein are thermally hardenable and exhibit deformability comparable to typical 5xxx series aluminum alloys that are commonly used in automotive applications. Previously, aluminum alloys from the 5xxx series were not known as heat-hardening or exhibiting appropriate hardening during aging as a result of heat treatment. Improved aluminum alloys in accordance with some variants of implementation of the present invention have higher levels of magnesium than aluminum alloys, usually considered thermally hardened. In some examples, the improved aluminum alloys of the present invention contain ≥1.5% magnesium (Mg) and are thermally hardenable. The presence of appropriate amounts of silicon and / or copper imparts properties to heat-treat hardening and hardening during aging in the case of improved aluminum alloys containing ≥1.5% magnesium. This allows some improved aluminum alloys in accordance with embodiments of the present invention, contrary to expectations, to achieve an advantageous combination of deformation ability (imparted by higher levels of magnesium than those typically found in thermally hardened alloys) and hardening during aging by heat treatment such as T4 (which is imparted by higher levels of silicon than those typically found in 5xxx alloys).

По сравнению с некоторыми из алюминиевых сплавов из серии 5xxx, таких, как те, которые обычно используются для производства внутренних автомобильных панелей, в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения улучшенные алюминиевые сплавы содержат пониженное количество магния. Пониженные уровни содержания магния могут привести к более низким ценам на улучшенные алюминиевые сплавы, описанные в данном документе, также как и более низкие цены на формы изделий, производящиеся из таких сплавов, поскольку для их производства требуется меньше магния. Пониженные уровни содержания магния в улучшенных алюминиевых сплавах, описанных в данном документе, могут в результате также дать улучшенную способность кремния к растворению в алюминии во время солюционирования, которое благоприятно воздействует на свойства сплавов. Как кремний, так и медь являются способными к улучшению упрочнения солюционированных улучшенных алюминиевых сплавов, описанных в данном документе, в связи с осаждением во время старения силицида магния (Mg2Si) и Al2CuMg или Q (AlMgSiCu), которые имеют в своем составе частицы.Compared to some of the 5xxx series aluminum alloys, such as those commonly used for the manufacture of automotive interior panels, in some embodiments of the present invention, the improved aluminum alloys contain a reduced amount of magnesium. Lower levels of magnesium can lead to lower prices for the improved aluminum alloys described herein, as well as lower prices for the shapes of products made from such alloys since less magnesium is required to produce them. Reduced magnesium levels in the improved aluminum alloys described herein may also result in improved silicon dissolution in aluminum during solubilization, which favorably affects the properties of the alloys. Both silicon and copper are capable of improving the hardening of the soluted improved aluminum alloys described herein in connection with precipitation during aging of magnesium silicide (Mg 2 Si) and Al 2 CuMg or Q (AlMgSiCu), which are composed particles.

Пригодность к переработке для повторного использования Recyclable

Улучшенные алюминиевые сплавы этого изобретения допускают возможность содержания более высоких количеств Si, чем обычные сплавы из серии 5xxx, используемые для изготовления автомобильных панелей. Эта более высокая возможность содержания кремния и/или способность улучшенных алюминиевых сплавов, описанная в данном документе, демонстрировать реакцию на горячую сушку после окраски делает их пригодными и совместимыми со сплавами из серии 6xxx для переработки с целью повторного использования.The improved aluminum alloys of this invention allow the possibility of containing higher amounts of Si than conventional alloys of the 5xxx series used for the manufacture of automotive panels. This higher silicon content and / or ability of the improved aluminum alloys described herein to exhibit a reaction to hot drying after painting makes them suitable and compatible with 6xxx series alloys for recycling.

Подводя итог, следует отметить, что улучшенные алюминиевые сплавы по настоящему изобретению обладают выгодной комбинацией свойств, которая позволяет этим улучшенным сплавам использоваться вместо обычных алюминиевых сплавов с высоким содержанием магния в различных областях применения. Улучшенные алюминиевые сплавы, описанные в данном документе, могут расширить перечень сплавов, которые могут использоваться в различных областях применения, одной из которых является производство штампованных форм из листового материала, таких как панели для автомобилей и другой транспортной техники, увеличить степень вторичной переработки алюминия, снизить затраты на производство алюминиевого сплава и снизить воздействие на окружающую среду, вызванную производством алюминия.To summarize, it should be noted that the improved aluminum alloys of the present invention have an advantageous combination of properties that allows these improved alloys to be used instead of conventional aluminum alloys with a high magnesium content in various applications. The improved aluminum alloys described in this document can expand the list of alloys that can be used in various applications, one of which is the production of stamped forms from sheet material, such as panels for automobiles and other transport equipment, to increase the degree of aluminum recycling, to reduce aluminum alloy production costs and reduce the environmental impact caused by aluminum production.

Процесс изготовления Manufacturing process

Процессы для переработки или изготовления улучшенных алюминиевых сплавов также включены в объем настоящего изобретения. Улучшенный алюминий, описанный в данном документе, может быть изготовлен с применением процессов, которые включают некоторые из технологических этапов, описанных ниже. По меньшей мере, некоторые из этих технологических этапов могут придавать выгодные свойства улучшенным алюминиевым сплавам. Поэтому в некоторых случаях при описании улучшенных алюминиевых сплавов важно включать этапы процесса их изготовления. В частности, один из примеров реализации улучшенного алюминиевого сплава, описанный в данном документе, представляет собой сплав AA5251. До исследований авторов изобретения сплав AA5251, который содержит >1,5% магния, не был известен как сплав, пригодный для упрочнения при термической обработки и демонстрирующий упрочнение при старении в закаленном и естественно состаренном состоянии T4. В связи с этим пример реализации улучшенного алюминиевого сплава, описанный в данном документе, представляет собой сплав AA5251 в закаленном и естественно состаренном состоянии T4, который может называться AA5251-T4.Processes for processing or manufacturing improved aluminum alloys are also included in the scope of the present invention. The improved aluminum described herein can be manufactured using processes that include some of the process steps described below. At least some of these process steps can confer superior properties to improved aluminum alloys. Therefore, in some cases, when describing improved aluminum alloys, it is important to include the steps of their manufacturing process. In particular, one embodiment of the improved aluminum alloy described herein is AA5251. Prior to the studies of the inventors, the AA5251 alloy, which contains> 1.5% magnesium, was not known as an alloy suitable for hardening during heat treatment and showing hardening during aging in the quenched and naturally aged state of T4. In this regard, an example implementation of an improved aluminum alloy described herein is an AA5251 alloy in a quenched and naturally aged state T4, which may be called AA5251-T4.

Процессы переработки или изготовления улучшенных алюминиевых сплавов могут включать термическую обработку для того, чтобы изменить физические и/или химические свойства улучшенных алюминиевых сплавов. Термическая обработка включает использование нагрева и/или охлаждения алюминиевого сплава для достижения желаемого результата, такого как упрочнение. Вариант реализации процессов, описанный в данном документе, использует термическую обработку T4 (или T4P), которая включает термическую обработку твердого раствора и естественное старение алюминиевого сплава до практически устойчивого состояния. Термическая обработка T4P относится к специальной термической обработке, которая включает последующее солюционирование. Такая обработка может быть выполнена как с применением охлаждения с контролируемой скоростью, начиная от температуры солюционирования, так и с применением повторного нагрева до температуры в диапазоне от 50 до 110°C в течение не более одного часа процесса солюционирования. В некоторых других вариантах реализации изобретения также могут быть использованы термические обработки T6 и T8.The processes for processing or manufacturing improved aluminum alloys may include heat treatment in order to alter the physical and / or chemical properties of the improved aluminum alloys. Heat treatment involves the use of heating and / or cooling an aluminum alloy to achieve the desired result, such as hardening. The process embodiment described herein uses T4 (or T4P) heat treatment, which includes heat treatment of the solid solution and natural aging of the aluminum alloy to an almost stable state. Heat treatment T4P refers to special heat treatment, which includes subsequent solubilization. Such processing can be performed both with the use of cooling at a controlled speed, starting from the temperature of the solubilization, and with the use of reheating to a temperature in the range from 50 to 110 ° C for no more than one hour of the solubilization process. In some other embodiments, heat treatments of T6 and T8 may also be used.

Следует понимать, что описания и иллюстрации процессов, описанных в настоящем документе, не являются ограничительными. Этапы процессов, описанные в данном документе, могут быть соединены и изменены различными путями и соответствующим образом использованы для изготовления улучшенных алюминиевых сплавов или форм и изделий из таких сплавов. Этапы процессов и условия, которые явно не описаны в данном документе, но широко используется в областях металлургии и обработки алюминия и его изготовления, также могут быть включены в процессы, описанные в данном документе.It should be understood that the descriptions and illustrations of the processes described herein are not restrictive. The process steps described herein can be combined and modified in various ways and suitably used to make improved aluminum alloys or molds and articles from such alloys. Process steps and conditions that are not explicitly described in this document, but are widely used in the fields of metallurgy and aluminum processing and its manufacture, can also be included in the processes described in this document.

Один приводимый в качестве примера процесс схематически иллюстрирован на Фиг. 1. Следует понимать, что один или более этапов процесса, проиллюстрированного на Фиг. 1, может быть включен в процессы для переработки улучшенных алюминиевых сплавов.One exemplary process is schematically illustrated in FIG. 1. It should be understood that one or more steps of the process illustrated in FIG. 1, can be included in the processes for processing improved aluminum alloys.

В этом параграфе описан другой пример процесса, который включает один или более этапов, которые могут быть соединены различными путями и надлежащим образом использованы для изготовления улучшенных алюминиевых сплавов. Улучшенный листовой алюминиевый сплав изготавливается из слитка, полученного методом непрерывного литья с непосредственным охлаждением. В то же время горячий прокатный материал быть изготовлен из слитка, отлитого непрерывным методом. Слитки, полученные методом непрерывного литья с непосредственным охлаждением, подвергаются поверхностной обработке путем обдирки для удаления приповерхностного слоя с зоной ликвации с обеих сторон слитка и гомогенизируются при температуре между 500 и 575°C в период времени от 1 до 48 часов перед тем, как они будут подвергнуты горячей или холодной прокатке до получения заданной толщины. Улучшенный листовой алюминиевый сплав может также быть подвергнут специальному текстурированию поверхности среди прочего включающего в себя электроискровое текстурирование для того, чтобы улучшить способность к деформации готового листа. Холоднокатаная полоса подвергается солюционированию путем нагрева со скоростью >3°C/сек в условиях агрегатной линии отжига до температуры между 500 и 575°C с последующим быстрым охлаждением и естественным старением, чтобы дать на выходе лист в закаленном и естественно состаренном состоянии T4. Термическая обработка твердого раствора сплава может обратно перевести в раствор растворимые частицы, такие как силицид магния (Mg2Si) или другие частицы, возвращая их в матрицу сплава в зависимости от состава сплава. Закалка с быстрым охлаждением используется для изготовления в высшей степени насыщенного твердого раствора, как в отношении растворенных компонентов, так и в отношении избыточных дефектов кристаллической решетки. Быстрое охлаждение от температуры солюционирования может быть выполнено в принудительном потоке воздуха или тонко диспергированной водой или сочетанием тонко диспергированной воды и принудительного потока воздуха. Охлаждение выполняется при температуре от 50 до 110°C с последующим охлаждением рулона полосового материала со скоростью ≤10°C/час. Рулон в виде полосы может быть подвергнут повторному нагреву с целью обеспечения температуры охлаждения от 50 до 110°C. Можно подвергнуть солюционированный листовой сплав очистке травлением в кислоте или в щелочи, которая сопровождается предварительной обработкой с использованием специальных химикатов и смазочных материалов, масел или восков перед охлаждением при температуре между 50 и 110°C. После этого рулон может быть порублен на заготовки и использован для листовой штамповки внутренних панелей, таких как те, которые проиллюстрированы на Фиг. 2.This section describes another example of a process that includes one or more steps that can be connected in various ways and appropriately used to make improved aluminum alloys. The improved aluminum sheet alloy is made from an ingot obtained by continuous casting with direct cooling. At the same time, the hot rolling material should be made of an ingot cast continuously. The ingots obtained by continuous casting with direct cooling are subjected to surface treatment by peeling to remove the surface layer with a segregation zone on both sides of the ingot and are homogenized at a temperature between 500 and 575 ° C for a period of 1 to 48 hours before they are subjected to hot or cold rolling to obtain a given thickness. The improved aluminum alloy sheet may also be subjected to special surface texturing, inter alia including electrospark texturing, in order to improve the deformability of the finished sheet. The cold-rolled strip is subjected to solubilization by heating at a rate of> 3 ° C / sec under the conditions of an aggregate annealing line to a temperature between 500 and 575 ° C, followed by rapid cooling and natural aging, to give the sheet in the quenched and naturally aged state T4. The heat treatment of the alloy alloy solid solution can transfer soluble particles such as magnesium silicide (Mg 2 Si) or other particles back into the solution, returning them to the alloy matrix depending on the alloy composition. Quenching with rapid cooling is used to produce a highly saturated solid solution, both in relation to the dissolved components, and in relation to excessive defects of the crystal lattice. Rapid cooling from the solubilization temperature can be performed in a forced air stream or finely dispersed water, or a combination of finely dispersed water and forced air flow. Cooling is performed at a temperature of 50 to 110 ° C, followed by cooling of the strip of strip material at a rate of ≤10 ° C / h. The strip-shaped roll may be reheated to provide a cooling temperature of 50 to 110 ° C. It is possible to subject the soluted sheet alloy to etching in acid or alkali, which is followed by pretreatment using special chemicals and lubricants, oils or waxes before cooling at a temperature between 50 and 110 ° C. After that, the roll can be chopped into blanks and used for sheet stamping of inner panels, such as those illustrated in FIG. 2.

Еще один пример процесса, который включает один или более этапов, которые могут быть соединены различными путями и соответственно использованы для изготовления улучшенных алюминиевых сплавов, описан в этом параграфе. Слиток литейного сплава, полученный методом непрерывного литья с непосредственным охлаждением, подвергается гомогенизации при температуре свыше 500°C в течение ≥2 часов, затем горячей прокатке до промежуточной толщины с использованием температуры охлаждения от 280 до 400°C и далее холодной прокатке до окончательной толщины за один или более проходов с приданием той или иной текстуры - текстуры прокатного стана или оптимальной окончательной текстуры, после чего солюционируется в форме полосы при температуре свыше 480°C на линии непрерывного отжига, быстро охлаждается и сворачивается в рулон при температуре между 50°C и 120°C. Этап намотки в рулон горячей полосы не является обязательным и используется для того, чтобы улучшить реакцию сплава на горячую сушку после окраски. В некоторых ситуациях солюционированный рулон также может быть подвергнут очистке, предварительному нагреву и нанесению смазочного материала перед штамповкой.Another example of a process that includes one or more steps that can be connected in various ways and suitably used for the manufacture of improved aluminum alloys is described in this section. A cast alloy ingot obtained by direct casting by continuous cooling is homogenized at a temperature of over 500 ° C for ≥2 hours, then hot rolled to an intermediate thickness using a cooling temperature of 280 to 400 ° C and then cold rolled to a final thickness of one or more passes with giving one or another texture - the texture of the rolling mill or the optimal final texture, after which it is solubilized in the form of a strip at a temperature above 480 ° C on a continuous line tzhiga rapidly cooled and rolled up at a temperature between 50 ° C and 120 ° C. The step of winding into a roll of hot strip is optional and is used in order to improve the reaction of the alloy to hot drying after painting. In some situations, the solubilized roll may also be cleaned, preheated, and lubricated prior to stamping.

Следующее обсуждение включено для того, чтобы проиллюстрировать выгодные свойства, которые этапы процесса изготовления могут придавать улучшенным алюминиевым сплавам, описанным в данном документе. По сложившейся традиции сплавы AA5754 или AA5182 поставляются для производства автомобильных панелей в мягком отожженном состоянии термообработки, так, чтобы изделие могло быть сформовано из этих сплавов и затем подвергнуто операции нанесения краски и горячей сушки. Сплавы AA5754 или AA5182 в отожженном состоянии термообработки демонстрируют снижение твердости в связи с релаксацией деформации во время горячей сушки краски. Улучшенные алюминиевые сплавы в соответствии с некоторыми вариантами не подвержены этому до такой степени, как сплавы AA5754 или AA5182 в отожженном состоянии термообработки. Улучшенные алюминиевые сплавы, описанные в данном документе, могут сохранять прочность ближе к сплавам AA5754 и AA5182 после формования и горячей сушки краски. Например, прочностные свойства, определенные на конечном изделии, изготовленном из улучшенных алюминиевых сплавов по настоящему изобретению, могут быть близкими или равными по величине прочностным свойствам сплава AA5754.The following discussion is included in order to illustrate the beneficial properties that the steps of the manufacturing process can impart to the improved aluminum alloys described herein. According to established tradition, AA5754 or AA5182 alloys are supplied for the manufacture of automotive panels in a soft annealed heat treatment state, so that the product can be molded from these alloys and then subjected to a paint and hot drying operation. Alloys AA5754 or AA5182 in the annealed heat treatment state show a decrease in hardness due to relaxation of deformation during hot drying of the paint. Improved aluminum alloys in accordance with some options are not subject to this to such an extent as alloys AA5754 or AA5182 in the annealed heat treatment state. The improved aluminum alloys described herein can maintain strength closer to AA5754 and AA5182 alloys after molding and hot drying of the paint. For example, the strength properties determined on the final product made of the improved aluminum alloys of the present invention may be close to or equal in magnitude to the strength properties of the AA5754 alloy.

Направления использования и области применения Directions of use and scope

Направления использования и области применения улучшенных алюминиевых сплавов, описанных в данном документе, включены в объем настоящего изобретения в качестве изделий, форм, устройств и аналогичных предметов, изготовленных из улучшенных сплавов или содержащих улучшенные сплавы, описанные в данном документе. Процессы для изготовления, переработки или серийного производства таких изделий, форм, устройств и аналогичных предметов также включены в объем настоящего изобретения. Например, некоторые варианты реализации улучшенных алюминиевых сплавов, описанных в данном документе, являются пригодными для серийного производства автомобильных панелей. Различные автомобильные панели, включая внутренние и внешние автомобильные панели, исходя из вышеизложенного, также включены в объем настоящего изобретения. Например, они описаны в опубликованном патенте США № 2010/0279143, а также проиллюстрированы на Фиг. 2.Directions for use and applications of the improved aluminum alloys described herein are included in the scope of the present invention as articles, forms, devices, and similar objects made of improved alloys or containing improved alloys described herein. Processes for the manufacture, processing or mass production of such products, forms, devices and similar items are also included in the scope of the present invention. For example, some embodiments of the improved aluminum alloys described herein are suitable for mass production of automotive panels. Various automotive panels, including internal and external automotive panels, based on the foregoing, are also included in the scope of the present invention. For example, they are described in published U.S. Patent No. 2010/0279143, and are also illustrated in FIG. 2.

Однако следует понимать, что направления использования и области применения улучшенных алюминиевых сплавов и предметов, которые изготавливаются из таких сплавов, не ограничивается автомобильными панелями. Другие объекты могут быть надлежащим образом изготовлены из улучшенных алюминиевых сплавов, описанных в данном документе. Один из примеров являются панели, в большинстве случаев входящие в состав различных транспортных средств и в состав другой движущейся техники, которых можно назвать «транспортные панели» или «машинные панели». Например, панели, используемые для транспортных грузовых автомобилей, могут быть с успехом изготовлены из улучшенных алюминиевых сплавов, описанных в данном документе. Транспортные грузовые автомобили с кабинами из алюминия традиционно производятся из сплава AA5052. Этот сплав имеет склонность к формированию полос продольной деформации или удлинению, соответствующему пределу текучести во время формования материала, что приводит к появлению неаккуратного внешнего вида. Улучшенные алюминиевые сплавы в соответствии с некоторыми вариантами реализации настоящего изобретения не склонны к удлинению, соответствующему пределу текучести во время формования материала и могут быть успешно использованы для замены сплава AA5052 при изготовлении панелей, используемых в грузовых автомобилях.However, it should be understood that the areas of use and applications of the improved aluminum alloys and objects that are made from such alloys are not limited to automobile panels. Other objects may be suitably made from the improved aluminum alloys described herein. One example is the panels, which in most cases are part of various vehicles and other moving equipment, which can be called "transport panels" or "machine panels". For example, the panels used for transport trucks can be successfully made from the improved aluminum alloys described herein. Trucks with aluminum cabs are traditionally made from AA5052 alloy. This alloy has a tendency to form longitudinal strain bands or elongation corresponding to the yield strength during the molding of the material, which leads to an inaccurate appearance. Improved aluminum alloys in accordance with some embodiments of the present invention are not prone to elongation corresponding to the yield strength during molding of the material and can be successfully used to replace the AA5052 alloy in the manufacture of panels used in trucks.

В более широком смысле некоторые варианты реализации улучшенных алюминиевых сплавов, описанных в данном документе, по сравнению с обычными сплавами из серии 5xxx, демонстрируют меньшую тенденцию к появлению зон Людерса, также известных как «полосы скольжения» или «отметки линий скольжения», которые являются локализованными полосами пластической деформации в металлах, которые испытывают напряжения растяжения. В соответствии с этим улучшенные алюминиевые сплавы, описанные в данном документе, могут с успехом использоваться в серийном производстве деталей или изделий, в которых зоны Людерса являются неприемлемыми, таких как внешние панели для автомобилей и других транспортных средств и передвижной техники.In a broader sense, some embodiments of the improved aluminum alloys described herein, compared to conventional alloys from the 5xxx series, show a lesser tendency for Luders zones, also known as “slip bands” or “slip line marks”, to be localized bands of plastic deformation in metals that experience tensile stress. Accordingly, the improved aluminum alloys described herein can be successfully used in mass production of parts or products in which Luders zones are unacceptable, such as external panels for automobiles and other vehicles and mobile vehicles.

В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения сплавы, описанные в данном документе, являются пригодными для сложных областей применения в сфере электроники. Одним из таких примеров применения являются алюминиевые телевизионные рамы. В более широком смысле различные листовые штамповки, штампованные формы из листового материала, штампованные панели или похожие изделия, изготовленные из улучшенных алюминиевых сплавов, описанных в данном документе, включены в объем вариантов реализации настоящего изобретения.In some embodiments of the present invention, the alloys described herein are suitable for complex applications in the field of electronics. One such application is aluminum television frames. In a broader sense, various sheet stampings, stamped forms from sheet material, stamped panels or similar products made from the improved aluminum alloys described herein are included in the scope of embodiments of the present invention.

Следующие примеры служат для дальнейшей иллюстрации настоящего изобретения, однако, в то же время они не представляют собой каких-либо его ограничений. Напротив, следует ясно понимать, что возможны различные варианты, модификации и эквиваленты этого изобретения, которые после прочтения описания в данном документе, могут рекомендоваться специалистам в данной области техники в пределах объема изобретения. В ходе исследований, описанных в следующих примерах, мы следовали обычным процедурам, если не указано иное. Некоторые процедуры описаны ниже в иллюстративных целях.The following examples serve to further illustrate the present invention, however, at the same time, they do not represent any of its limitations. On the contrary, it should be clearly understood that various variations, modifications and equivalents of this invention are possible, which, after reading the description in this document, may be recommended to specialists in this field of technology within the scope of the invention. In the studies described in the following examples, we followed the usual procedures, unless otherwise indicated. Some procedures are described below for illustrative purposes.

Пример 1Example 1

Испытание механических свойств при растяжении сплава AA5251 в отожженном состоянии термообработкиTensile Test of AA5251 Alloy in Annealed Heat Treatment

Слиток алюминия, содержащий 1,85% магния (Mg), 0,3% железа (Fe), 0,28% марганца (Mn) и 0,29% кремния (Si) был гомогенизирован при температуре 540°C в течение >5 часов, подвергнут горячей прокатке до толщины 3,2 мм, подвергнут холодной прокатке до окончательной толщины 1,3 мм и отожжен в рулоне в течение 1 часа при температуре 340°C для получения отожженного состояния термообработки. Механические свойства при растяжении в поперечном направлении отожженных листов были определены с использованием образцов по стандарту DIN. На Фиг. 3 проиллюстрированы механические свойства при растяжении по стандарту DIN сплава в отожженном состоянии термообработки и подвергнутого горячей сушке после нанесения краски (растяжение на 5% плюс выдержка 20 мин при температуре 185°C). Сплав продемонстрировал предел текучести (ПТ) при растяжении, равный 70 MПa, предел прочности при растяжении (ППР), равный 164 MПa и общее удлинение, равное 23% в отожженном состоянии термообработки. Он также продемонстрировал отсутствие упрочнения после старения в течение 20 мин при температуре 185°C. Более высокий ПТ в случае отпуска при горячей сушке после нанесения краски (растяжение на 5% плюс выдержка 20 мин при температуре 185°C) является конечным результатом деформационного упрочнения в результате растяжения и релаксации деформации в результате старения.An aluminum ingot containing 1.85% magnesium (Mg), 0.3% iron (Fe), 0.28% manganese (Mn) and 0.29% silicon (Si) was homogenized at a temperature of 540 ° C for> 5 hours, hot rolled to a thickness of 3.2 mm, cold rolled to a final thickness of 1.3 mm and annealed in a roll for 1 hour at a temperature of 340 ° C to obtain an annealed heat treatment state. The transverse tensile mechanical properties of the annealed sheets were determined using DIN specimens. In FIG. Figure 3 illustrates the tensile mechanical properties of a DIN alloy in annealed heat treatment and hot-dried after application of paint (5% elongation plus 20 min exposure at 185 ° C). The alloy showed a tensile yield strength (PT) of 70 MPa, a tensile strength (PPR) of 164 MPa and a total elongation of 23% in the annealed heat treatment state. He also demonstrated a lack of hardening after aging for 20 minutes at 185 ° C. A higher PT in the case of tempering during hot drying after application of the paint (5% elongation plus 20 min exposure at 185 ° C) is the end result of strain hardening as a result of elongation and relaxation of deformation due to aging.

Пример 2Example 2

Эффект от солюционирования, оказываемый на механические свойства, при растяжении алюминиевого сплава AA5251The effect of solubilization on mechanical properties when tensile aluminum alloy AA5251

Этот пример демонстрирует эффект от солюционирования, оказываемый на механические свойства, при растяжении алюминиевого сплава. Слиток алюминия, содержащий 1,85% магния (Mg), 0,3% железа (Fe), 0,28% марганца (Mn) и 0,29% кремния )Si) был гомогенизирован при температуре 540°C в течение >5 часов, подвергнут горячей прокатке до толщины 3,2 мм, подвергнут холодной прокатке до окончательной толщины 1,3 мм. Листы после холодной прокатки до толщины 1,3 мм были солюционированы в течение 2 мин при температуре 560°C, охлаждены и немедленно предварительно состарены в течение 8 часов при температуре 85°C. Механические свойства в поперечном направлении по стандарту ASTM солюционированного сплава были определены после 24 часов естественного старения. Фиг. 4 иллюстрирует сравнительные показатели механических свойств при растяжении для сплава в закаленном и естественно состаренном состоянии T4, при растяжении на 2% и при растяжении на 2% плюс выдержка 20 мин при температуре 185°C. Алюминиевый сплав в закаленном и естественно состаренном состоянии T4 был прочнее по сравнению со своим аналогом в отожженном состоянии термообработки, как это иллюстрируется путем сравнения Фиг. 3 и Фиг. 4. Алюминиевый сплав в закаленном и естественно состаренном состоянии T4 продемонстрировал значительное увеличение ПТ в результате растяжения на 2% и после того, как растянутый образец был подвергнут старению при температуре 185°C в течение 20 мин. Механические свойства при растяжении алюминиевого сплава в закаленном и естественно состаренном состоянии T4 были близкими к свойствам обычного сплава AA5754. Предел текучести алюминиевого сплава был близок к ожидаемой прочности сплава AA5182 или AA5754 после того, как он был подвергнут обработке аналогичной горячей сушке после нанесения краски.This example demonstrates the effect of solubilization on mechanical properties when tensile aluminum alloy. An aluminum ingot containing 1.85% magnesium (Mg), 0.3% iron (Fe), 0.28% manganese (Mn) and 0.29% silicon) Si) was homogenized at a temperature of 540 ° C for> 5 hours, hot rolled to a thickness of 3.2 mm, cold rolled to a final thickness of 1.3 mm. After cold rolling, the sheets to a thickness of 1.3 mm were soluted for 2 min at a temperature of 560 ° C, cooled and immediately pre-aged for 8 hours at a temperature of 85 ° C. The mechanical properties in the transverse direction according to the ASTM standard of the alloyed alloy were determined after 24 hours of natural aging. FIG. 4 illustrates comparative tensile properties for an alloy in a quenched and naturally aged state of T4, tensile by 2% and tensile by 2% plus an exposure time of 20 minutes at a temperature of 185 ° C. The aluminum alloy in the quenched and naturally aged state of T4 was stronger than its counterpart in the annealed heat treatment state, as illustrated by comparison of FIG. 3 and FIG. 4. The aluminum alloy in the quenched and naturally aged state of T4 showed a significant increase in PT as a result of stretching by 2% and after the stretched sample was aged at 185 ° C for 20 min. The tensile mechanical properties of the aluminum alloy in the quenched and naturally aged T4 state were close to those of the conventional AA5754 alloy. The yield strength of the aluminum alloy was close to the expected strength of the AA5182 or AA5754 alloy after it was subjected to a similar hot drying process after applying paint.

Пример 3Example 3

Роль добавки меди к сплавуThe role of copper addition to the alloy

Слиток алюминия, содержащий 1,75% марганца (Mg), 0,78% меди (Cu), 0,23% железа (Fe), 0,11% марганца (Mn) и 0,38% кремния (Si) был гомогенизирован при температуре 560°C в течение >18 часов, затем подвергнут горячей прокатке и холодной прокатке до окончательной толщины 1,6 мм и солюционирован в линии непрерывного отжига при температуре 540°C, охлажден и предварительно состарен. Механические свойства при растяжении в поперечном направлении листов толщиной 1,6 мм были определены с использованием образцов по стандарту ASTM.An aluminum ingot containing 1.75% manganese (Mg), 0.78% copper (Cu), 0.23% iron (Fe), 0.11% manganese (Mn) and 0.38% silicon (Si) was homogenized at a temperature of 560 ° C for> 18 hours, then subjected to hot rolling and cold rolling to a final thickness of 1.6 mm and solubilized in a continuous annealing line at a temperature of 540 ° C, cooled and pre-aged. The transverse mechanical tensile properties of 1.6 mm thick sheets were determined using ASTM specimens.

На Фиг. 5 проиллюстрированы механические свойства при растяжении сплава, как в закаленном и естественно состаренном состоянии T4, так и в состоянии после горячей сушки краски (в течение 60 мин при температуре 180°C). Этот сплав, который имеет более высокие уровни содержания меди, чем сплав AA5251, проиллюстрированный в примерах 1 и 2, был значительно прочнее, чем сплав AA5251. Сплав, испытанный в этом примере, продемонстрировал ПТ, равный 143 MПa, ППР, равный 284 MПa и общее удлинение, равное 28% в закаленном и естественно состаренном состоянии T4, а также продемонстрировал значительное упрочнение после старения в течение 60 мин при температуре 180°C в результате осаждения частиц CuMgAl2 и Mg2Si.In FIG. 5 illustrates the mechanical tensile properties of the alloy, both in the quenched and naturally aged state of T4 and in the state after hot drying of the paint (for 60 minutes at a temperature of 180 ° C). This alloy, which has higher levels of copper than the AA5251 alloy illustrated in Examples 1 and 2, was significantly stronger than AA5251. The alloy tested in this example showed a PT of 143 MPa, a PPR of 284 MPa and a total elongation of 28% in the quenched and naturally aged state of T4, and also showed significant hardening after aging for 60 min at 180 ° C as a result of the deposition of particles of CuMgAl 2 and Mg 2 Si.

Пример 4Example 4

Сравнительное испытание сплава AA5754 в отожженном состоянии термообработки и сплава AA5251 в отожженном состоянии термообработки и в закаленном и естественно состаренном состоянии T4Comparative test of AA5754 alloy in the annealed heat treatment state and AA5251 alloy in the annealed heat treatment state and in the quenched and naturally aged state of T4

Слитки алюминия сплава AA5754 и AA5251, имеющие состав, указанный в таблице 3, были гомогенизированы при температуре 540°C в течение >5 часов, подвергнуты горячей прокатке и холодной прокатке до окончательных толщин 1 мм и 1,3 мм, соответственно в отдельных сериях испытаний. Рулоны сплава AA5754 и AA5251 были солюционированы на линии непрерывного отжига при температурах 500 и 560°C, соответственно.AA5754 and AA5251 aluminum ingots having the composition shown in Table 3 were homogenized at 540 ° C for> 5 hours, hot rolled and cold rolled to final thicknesses of 1 mm and 1.3 mm, respectively, in separate test series . The coils of alloy AA5754 and AA5251 were soluted on a continuous annealing line at temperatures of 500 and 560 ° C, respectively.

Результаты испытаний на растяжение образцов из испытуемых рулонов проиллюстрированы в таблице 4. Можно видеть, что предел текучести и предел прочности при растяжении обычного листа из сплава AA5754 в отожженном состоянии термообработки в направлениях 0°, 45° и 90° по отношению к направлению проката являются близкими к 100 MПa и находятся в пределах диапазона от 219 до 231 MПa, соответственно. Сплав AA5251 в отожженном состоянии термообработки демонстрирует более низкие значения по сравнению со сплавом AA5754, если не считать значения для показателя упрочнения (n). Сплав AA5251 после обработки T демонстрирует значительное улучшение прочностных свойств, таких как предел текучести и предел прочности при растяжении по сравнению со сплавом AA5251 в отожженном состоянии термообработки. В отношении прочности сплав AA5251 после обработки T попадает между сплавом AA5754 и сплавом AA5251 в отожженном состоянии термообработки. Сплав AA5251 после обработки T демонстрирует реакцию на горячую сушку после нанесения краски, как правило, не наблюдаемую в сплавах AA5251 и AA5754 в отожженном состоянии термообработки. Выявленные улучшения в сплаве AA5251 в закаленном и естественно состаренном состоянии Т4 предоставляют возможность его использования в качестве замены для сплава AA5754 и возможно для сплава AA5182. В небольшой степени худшие характеристики по способности к формованию сплава AA5251 в закаленном и естественно состаренном состоянии Т4, определенные по более низкому показателю удлинения, значениям ППР и n, могут быть компенсированы путем использования различных технических приемов, включая оптимизацию сплава и состава процесса, используя предпочтительную текстуру поверхности листа или выбор смазочного материала во время формования.The results of tensile tests of samples from test rolls are illustrated in Table 4. It can be seen that the yield strength and tensile strength of a conventional AA5754 alloy sheet in the annealed heat treatment state in the 0 °, 45 °, and 90 ° directions with respect to the rolling direction are close to 100 MPa and are within the range from 219 to 231 MPa, respectively. Alloy AA5251 in the annealed heat treatment state shows lower values compared to AA5754, except for the value for the hardening index ( n ). Alloy AA5251 after treatment T shows a significant improvement in strength properties, such as yield strength and tensile strength, compared to AA5251 alloy in the annealed heat treatment state. In terms of strength, alloy AA5251 after treatment T falls between alloy AA5754 and alloy AA5251 in the annealed heat treatment state. Alloy AA5251 after treatment T shows a reaction to hot drying after application of paint, typically not observed in alloys AA5251 and AA5754 in the annealed heat treatment state. The revealed improvements in the AA5251 alloy in the quenched and naturally aged T4 state make it possible to use it as a replacement for the AA5754 alloy and possibly for the AA5182 alloy. To a small extent, the worse characteristics of the ability to form AA5251 alloy in the quenched and naturally aged T4 state, determined by a lower elongation rate, SPR and n values, can be compensated by using various techniques, including optimization of the alloy and the composition of the process, using the preferred texture sheet surfaces or lubricant selection during molding.

Таблица 3. Состав алюминиевого сплаваTable 3. The composition of the aluminum alloy

СплавAlloy Состав, % массовой долиComposition,% mass fraction CuCu FeFe MgMg MnMn SiSi CrCr TiTi AA5754AA5754 0,020.02 0,200.20 3,103.10 0,220.22 0,060.06 0,050.05 AA5251AA5251 0,010.01 0,300.30 1,831.83 0,300.30 0,290.29 0,030,03 0,010.01

Таблица 4. Сравнительные результаты испытаний сплава AA5754 в отожженном состоянии термообработки (О) и сплава AA5251 в отожженном состоянии термообработки (О) и в закаленном и естественно состаренном состоянии T4Table 4. Comparative test results of alloy AA5754 in the annealed state of heat treatment (O) and alloy AA5251 in the annealed state of heat treatment (O) and in the quenched and naturally aged state T4

Вид обработкиType of processing Направ-ление, градDirection, hail Толщина
мм
Thickness
mm
Предел текучестиYield strength Предел прочности при растяженииTensile strength Общее удлине-ние, %Total elongation,% nn RR
Кфунт/
дюйм2
Kf /
inch 2
МПаMPa Кфунт/
дюйм2
Kf /
inch 2
МПаMPa
Отожженный сплав АА5754, рулон № 2271809, автоматизированные испытанияAnnealed AA5754 Alloy, Roll No. 2271809, Automated Testing ОABOUT 00 1,01,0 14,614.6 101101 33,433,4 230230 2626 0,300.30 0,870.87 4545 14,514.5 100one hundred 32,332.3 223223 2626 0,310.31 0,570.57 9090 14,414,4 9999 31,931.9 220220 2424 0,310.31 0,640.64 Пакетный отжиг, сплав АА5251, рулон № L55203R1Batch Annealing, AA5251 Alloy, Roll No. L55203R1 ОABOUT 00 1,31.3 9,79.7 6767 24,924.9 172172 2323 0,340.34 0,670.67 4545 9,69.6 6666 24,224.2 166166 2626 0,320.32 0,590.59 9090 9,69.6 6666 23,723.7 163163 2121 0,320.32 0,550.55 Солюционированный сплав АА5251, рулон № L55203R2, автоматизированные испытанияAA5251 soluted alloy, roll No. L55203R2, automated testing Т4T4 00 14,114.1 9797 28,428,4 196196 2626 0,260.26 0,810.81 4545 13,913.9 9696 27,827.8 192192 2626 0,260.26 0,550.55 9090 13,813.8 9595 27,427.4 189189 2424 0,260.26 0,610.61 2% + 20 мин при 185°C2% + 20 min at 185 ° C 00 20,120.1 139139 31,531.5 217217 2121 0,210.21 0,830.83 4545 20,020,0 138138 31,031,0 214214 20twenty 0,210.21 0,520.52 9090 19,819.8 137137 30,530.5 210210 20twenty 0,210.21 0,600.60

Пример 5Example 5

Упрочнение при старении сплава AA5251 в закаленном и естественно состаренном состоянии T4 при температуре 185°CHardening during aging of the AA5251 alloy in the quenched and naturally aged state of T4 at a temperature of 185 ° C

Стадии упрочнения при старении сплава AA5251 в закаленном и естественно состаренном состоянии T4 выполнялись путем помещения образцов сплава для испытания на растяжение в печь, установленную на температуру 180°C. Образцы вынимались из печи после различного времени старения. На Фиг. 6 проиллюстрирован характер изменений при упрочнении при старении сплава при температуре 180°C. Сплав продемонстрировал около 70% и 20% увеличения в ПТ и ППР соответственно после около 8 часов старения. Результаты, проиллюстрированные на Фиг. 6, подтверждают заключение, что сплав подвержен упрочнению при старении.The hardening stages during aging of the AA5251 alloy in the quenched and naturally aged state of T4 were carried out by placing the alloy samples for tensile testing in a furnace set at a temperature of 180 ° C. Samples were taken out of the furnace after different aging times. In FIG. 6 illustrates the nature of the changes during hardening during aging of the alloy at a temperature of 180 ° C. The alloy showed about 70% and 20% increase in PT and SPR, respectively, after about 8 hours of aging. The results illustrated in FIG. 6, confirm the conclusion that the alloy is subject to hardening during aging.

Все патенты, публикации и реферат, приведенные выше, включены в данный документ путем ссылки во всей их полноте. Возможны различные схемы и комбинации элементов и свойств, описанных в данном документе. Аналогичным образом некоторые свойства и комбинации, представляющие собой часть другой, более широкой комбинации, полезны и могут быть использованы без ссылки на другие признаки и комбинации, представляющие собой часть другой, более широкой комбинации. Различные варианты реализации изобретения были описаны для достижения различных целей изобретения. Следует отметить, что эти варианты являются лишь иллюстрацией принципов настоящего изобретения. Многочисленные модификации и их адаптации будут очевидны специалистам в данной области техники без отхода от сущности и объема настоящего изобретения.All patents, publications, and abstract cited above are incorporated herein by reference in their entirety. Various schemes and combinations of the elements and properties described herein are possible. Similarly, some properties and combinations that are part of another, wider combination are useful and can be used without reference to other features and combinations that are part of another, wider combination. Various embodiments of the invention have been described to achieve various objects of the invention. It should be noted that these options are only an illustration of the principles of the present invention. Numerous modifications and their adaptations will be apparent to those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention.

Claims (6)

1. Листовой алюминиевый сплав, содержащий от 1,5 до 2,0 мас. % магния (Mg), не более 0,8 мас. % меди (Cu), не более 0,5 мас. % железа (Fe), не более 0,4 мас. % марганца (Mn), от 0,2 до 0,4 мас. % кремния (Si), не более 0,5 мас. % цинка (Zn), не более 0,25 мас. % хрома (Cr), алюминий и неизбежные примеси - остальное, изготовленный путем холодной прокатки до окончательной толщины, солюционирования при температуре от 500 до 575°C с последующим быстрым охлаждением и упрочнением при естественном старении до состояния термообработки Т4.1. Sheet aluminum alloy containing from 1.5 to 2.0 wt. % magnesium (Mg), not more than 0.8 wt. % copper (Cu), not more than 0.5 wt. % iron (Fe), not more than 0.4 wt. % manganese (Mn), from 0.2 to 0.4 wt. % silicon (Si), not more than 0.5 wt. % zinc (Zn), not more than 0.25 wt. % chromium (Cr), aluminum and unavoidable impurities - the rest, made by cold rolling to the final thickness, solubilization at a temperature of 500 to 575 ° C, followed by rapid cooling and hardening during natural aging to the heat treatment state T4. 2. Штампованное листовое изделие, отличающееся тем, что оно изготовлено из листового алюминиевого сплава по п. 1.2. A stamped sheet product, characterized in that it is made of sheet aluminum alloy according to claim 1. 3. Штампованное листовое изделие по п. 2, отличающееся тем, что оно представляет собой автомобильную панель.3. The stamped sheet product according to claim 2, characterized in that it is an automobile panel. 4. Способ изготовления листового алюминиевого сплава, содержащего от 1,5 до 2,0 мас. % магния (Mg), от 0,2 до 0,4 мас. % кремния (Si), не более 0,8 мас. % меди (Cu), не более 0,5 мас. % железа (Fe), не более 0,4 мас. % марганца (Mn), не более 0,5 мас. % цинка (Zn), не более 0,25 мас. % хрома (Cr), алюминий и неизбежные примеси - остальное, включающий холодную прокатку до окончательной толщины, солюционирование при температуре от 500 до 575°C с последующим быстрым охлаждением и упрочнением при естественном старении до состояния термообработки Т4.4. A method of manufacturing a sheet of aluminum alloy containing from 1.5 to 2.0 wt. % magnesium (Mg), from 0.2 to 0.4 wt. % silicon (Si), not more than 0.8 wt. % copper (Cu), not more than 0.5 wt. % iron (Fe), not more than 0.4 wt. % manganese (Mn), not more than 0.5 wt. % zinc (Zn), not more than 0.25 wt. % chromium (Cr), aluminum and inevitable impurities - the rest, including cold rolling to the final thickness, solubilization at a temperature of 500 to 575 ° C, followed by rapid cooling and hardening during natural aging to the heat treatment state T4. 5. Способ изготовления штампованного листового изделия, отличающийся тем, что осуществляют штамповку листового алюминиевого сплава по п. 1.5. A method of manufacturing a stamped sheet product, characterized in that the stamping of the sheet aluminum alloy according to claim 1. 6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что штампованное листовое изделие представляет собой автомобильную панель.6. The method according to p. 5, characterized in that the stamped sheet product is an automobile panel.
RU2017119744A 2014-11-11 2015-10-21 Multipurpose heat-treated aluminum alloys and related processes and applications RU2676817C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462078027P 2014-11-11 2014-11-11
US62/078,027 2014-11-11
PCT/US2015/056720 WO2016077044A1 (en) 2014-11-11 2015-10-21 Multipurpose heat treatable aluminum alloys and related processes and uses

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2676817C2 true RU2676817C2 (en) 2019-01-11

Family

ID=54478965

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017119744A RU2676817C2 (en) 2014-11-11 2015-10-21 Multipurpose heat-treated aluminum alloys and related processes and applications

Country Status (12)

Country Link
US (1) US20170349989A1 (en)
EP (1) EP3218528B1 (en)
JP (2) JP6785228B2 (en)
KR (1) KR102101542B1 (en)
CN (2) CN116200636A (en)
AU (1) AU2015347200A1 (en)
BR (1) BR112017009640A2 (en)
CA (1) CA2967298C (en)
ES (1) ES2814323T3 (en)
MX (1) MX2017005954A (en)
RU (1) RU2676817C2 (en)
WO (1) WO2016077044A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2778064C1 (en) * 2021-12-06 2022-08-15 Алексей Юрьевич Маслов Vehicle and method for driving the vehicle

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6208389B1 (en) * 2016-07-14 2017-10-04 株式会社Uacj Method for producing rolled aluminum alloy material for forming comprising aluminum alloy having excellent bending workability and ridging resistance
CN107686954A (en) * 2017-07-18 2018-02-13 北京科技大学 A kind of heat treatment method for improving 7075 aluminum alloy heat press formabilities
WO2020185920A1 (en) 2019-03-13 2020-09-17 Novelis Inc. Age-hardenable and highly formable aluminum alloys, monolithic sheet made therof and clad aluminum alloy product comprising it
EP3848476A1 (en) 2020-01-07 2021-07-14 AMAG rolling GmbH Sheet or strip made of a curable aluminium alloy, vehicle part manufactured from same, its use and a method for producing the sheet or strip
FR3122187B1 (en) 2021-04-21 2024-02-16 Constellium Neuf Brisach 5xxx aluminum sheets with high formability

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0391815A1 (en) * 1989-04-05 1990-10-10 PECHINEY RECHERCHE (Groupement d'Intérêt Economique régi par l'Ordonnance du 23 Septembre 1967) Aluminium-based alloy with a high modulus and an increased mechanical strength and process for production
US5240521A (en) * 1991-07-12 1993-08-31 Inco Alloys International, Inc. Heat treatment for dispersion strengthened aluminum-base alloy
JP2000026946A (en) * 1998-07-13 2000-01-25 Mitsubishi Alum Co Ltd Manufacture of aluminum-base alloy sheet for deep drawing
RU2163938C1 (en) * 1999-08-09 2001-03-10 Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Corrosion-resistant aluminum-base alloy, method of production of semifinished products and article for this alloy
RU2210614C1 (en) * 2001-12-21 2003-08-20 Региональный общественный фонд содействия защите интеллектуальной собственности Aluminum-base alloy, article made of this alloy and method for it preparing

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57101642A (en) * 1980-12-18 1982-06-24 Mitsubishi Alum Co Ltd Al alloy with both high strength and superior formability
JPS619561A (en) * 1984-06-25 1986-01-17 Mitsubishi Alum Co Ltd Manufacture of al alloy plate having superior hot formability
JPH0668146B2 (en) * 1986-09-09 1994-08-31 スカイアルミニウム株式会社 Method for manufacturing rolled aluminum alloy plate
MX9204270A (en) * 1991-07-23 1993-01-01 Alcan Int Ltd IMPROVED ALUMINUM ALLOY.
JP2997146B2 (en) * 1992-05-18 2000-01-11 日本鋼管株式会社 Aluminum alloy sheet for press forming excellent in curability by low-temperature short-time baking and method for producing the same
JPH07173565A (en) * 1993-12-16 1995-07-11 Nkk Corp Aluminum alloy sheet for press forming excellent in curability for coating/baking
DE19856940C1 (en) * 1998-12-10 2000-07-20 Daimler Chrysler Ag Steering wheel skeleton is made of a one-piece die cast Al-Mg-Mn alloy which has been heat treated to increase ductility
JP2004332112A (en) * 2003-04-18 2004-11-25 Showa Denko Kk High-strength aluminum alloy excellent in ductility
JP2009148822A (en) * 2007-11-27 2009-07-09 Nippon Steel Corp Warm press-forming method for high-strength aluminum alloy sheet
JP2009148823A (en) * 2007-11-27 2009-07-09 Nippon Steel Corp Warm press-forming method for aluminum alloy cold-rolled sheet
US20100279143A1 (en) 2009-04-30 2010-11-04 Kamat Rajeev G Multi-alloy composite sheet for automotive panels
KR20120038008A (en) * 2009-07-24 2012-04-20 알코아 인코포레이티드 Improved 5xxx aluminum alloys and wrought aluminum alloy products made therefrom
JP2011144410A (en) * 2010-01-13 2011-07-28 Furukawa-Sky Aluminum Corp METHOD FOR MANUFACTURING HIGHLY FORMABLE Al-Mg-Si-BASED ALLOY SHEET
CN101880805B (en) * 2010-07-30 2012-10-17 浙江巨科铝业有限公司 Method for producing Al-Mg-Si aluminum alloy for automobile body panel
JP2012188703A (en) * 2011-03-10 2012-10-04 Kobe Steel Ltd Aluminum-alloy sheet for resin coated can body, and method for producing the same
JP5813358B2 (en) * 2011-04-21 2015-11-17 株式会社Uacj Highly formable Al-Mg-Si alloy plate and method for producing the same
EP2581218B2 (en) * 2012-09-12 2018-06-06 Aleris Aluminum Duffel BVBA Production of formed automotive structural parts from AA7xxx-series aluminium alloys
JP5905810B2 (en) * 2012-10-23 2016-04-20 株式会社神戸製鋼所 Aluminum alloy sheet for forming
CN103131905A (en) * 2013-03-06 2013-06-05 苏州有色金属研究院有限公司 Aluminum alloy for automotive body and heat treatment method thereof

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0391815A1 (en) * 1989-04-05 1990-10-10 PECHINEY RECHERCHE (Groupement d'Intérêt Economique régi par l'Ordonnance du 23 Septembre 1967) Aluminium-based alloy with a high modulus and an increased mechanical strength and process for production
US5240521A (en) * 1991-07-12 1993-08-31 Inco Alloys International, Inc. Heat treatment for dispersion strengthened aluminum-base alloy
JP2000026946A (en) * 1998-07-13 2000-01-25 Mitsubishi Alum Co Ltd Manufacture of aluminum-base alloy sheet for deep drawing
RU2163938C1 (en) * 1999-08-09 2001-03-10 Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Corrosion-resistant aluminum-base alloy, method of production of semifinished products and article for this alloy
RU2210614C1 (en) * 2001-12-21 2003-08-20 Региональный общественный фонд содействия защите интеллектуальной собственности Aluminum-base alloy, article made of this alloy and method for it preparing

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2778064C1 (en) * 2021-12-06 2022-08-15 Алексей Юрьевич Маслов Vehicle and method for driving the vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
CA2967298C (en) 2022-03-08
JP2019167624A (en) 2019-10-03
CA2967298A1 (en) 2016-05-19
CN116200636A (en) 2023-06-02
MX2017005954A (en) 2017-07-19
BR112017009640A2 (en) 2017-12-19
EP3218528A1 (en) 2017-09-20
CN107109605A (en) 2017-08-29
ES2814323T3 (en) 2021-03-26
JP2017538035A (en) 2017-12-21
KR102101542B1 (en) 2020-04-16
US20170349989A1 (en) 2017-12-07
WO2016077044A1 (en) 2016-05-19
AU2015347200A1 (en) 2017-06-15
JP6785228B2 (en) 2020-11-18
EP3218528B1 (en) 2020-06-03
KR20170082604A (en) 2017-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102121156B1 (en) Highly formable automotive aluminum sheet with reduced or no surface roping and a method of preparation
RU2676817C2 (en) Multipurpose heat-treated aluminum alloys and related processes and applications
RU2684800C1 (en) High-strength aluminium alloys 5xxx and methods for manufacture thereof
US20160047021A1 (en) Aluminum alloy sheet for press forming, process for manufacturing same, and press-formed product thereof
JP3740086B2 (en) A method for producing an aluminum alloy plate that is excellent in hemmability after aging at room temperature and is hemmed after stretch forming
WO2017170835A1 (en) Aluminum alloy sheet and aluminum alloy sheet manufacturing method
JP2002356730A (en) Aluminum alloy sheet excellent in formability and hardenability during baking of coating and production method therefor
JP2024523859A (en) 6xxx alloy strip and its manufacturing method
JP2024509070A (en) Variants of high-strength 5XXX aluminum alloys and their preparation method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201022