RU2818786C1

RU2818786C1 - Продукты из алюминиевого сплава с функциональным градиентом и способы их изготовления

Info

Publication number: RU2818786C1
Application number: RU2023107156A
Authority: RU
Inventors: Самюэль Роберт ВАГСТАФФ; Вишванат ХЕГАДЕКАТТЕ; Равиндра Тарачанд ПАРДЕШИ; Кумар СУНДАРАМ; Фатих Гурджаг СЕН
Original assignee: Новелис Инк.
Priority date: 2020-09-24
Filing date: 2021-09-23
Publication date: 2024-05-06

Abstract

Изобретение относится к металлургии, а именно к продуктам из алюминиевого сплава с функциональным градиентом, и может быть использовано в отраслях промышленности. Способ получения продукта из алюминиевого сплава с функциональным градиентом включает литье слитка в литейную форму или расплавленной жидкости в литейную полость с формированием литого продукта, содержащего алюминиевый сплав, гомогенизацию литого продукта и прокатку гомогенизированного литого продукта с формированием продукта из алюминиевого сплава с функциональным градиентом. Литой продукт содержит по меньшей мере один образующий перитектическую структуру элемент и по меньшей мере один образующий эвтектическую структуру элемент. Литье включает формирование первичных зерен, обогащенных по меньшей мере одним образующим перитектическую структуру элементом и обедненных по меньшей мере одним эвтектическим элементом, и управление движением и накоплением первичных зерен. Во время гомогенизации первичные зерна выпадают в осадок. Прокатанные продукты из алюминиевого сплава имеют функциональный градиент в по меньшей мере одном направлении и сохраняют пригодность для вторичной переработки и свойства, такие как высокую прочность, твердость, относительное удлинение. 3 н. и 24 з.п. ф-лы.

Description

Данная заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке на патент США №63/198018, поданной 24 сентября 2020 г., описание которой полностью включено в настоящий документ посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

В настоящем изобретении в целом предлагаются продукты из алюминиевого сплава, имеющие функциональный градиент в по меньшей мере одном измерении продукта. В изобретении также предлагаются способы изготовления продуктов из алюминиевого сплава, имеющих функциональный градиент в по меньшей мере одном измерении, например, посредством литья в кристаллизатор и прокатки. В изобретении также предлагаются различные конечные применения таких продуктов, например, в автомобильной, аэрокосмической, морской, транспортной, электронной, оборонной и промышленной отраслях.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Продукты из алюминиевого сплава предпочтительны для использования в ряде различных областей применения, особенно в тех, где желательны низкий вес, прочность и долговечность. Например, алюминиевые сплавы все чаще заменяют сталь в качестве структурного компонента автомобилей и другого транспортного оборудования. Поскольку плотность алюминиевых сплавов обычно в около 2,8 раза меньше плотности стали, применение таких материалов снижает вес оборудования и позволяет существенно повысить энергоэффективность. Несмотря на это, применение продуктов из алюминиевого сплава может быть сопряжено с определенными трудностями.

Одна из конкретных проблем связана с плоскими прокатными продуктами из алюминиевого сплава и попытками изготовить такие продукты с различными свойствами. Такие свойства могут включать механические свойства, такие как модуль Юнга, коэффициент Пуассона, модуль сдвига, плотность, проводимость и коэффициент теплового расширения. Такие свойства могут также включать коррозию, прочность соединения и анодирование. Попытки управлять этими свойствами могут основываться на сочетании нескольких материалов, например, при литье из расплава или соединении прокаткой. Однако продукты, изготовленные из нескольких материалов, не пригодны для вторичной переработки и не обладают желаемыми свойствами.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕСУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Охватываемые варианты осуществления настоящего изобретения определяются формулой изобретения, а не настоящим кратким описание сущности изобретения. Это краткое описание сущности изобретения представляет собой общий обзор различных аспектов настоящего изобретения и вводит некоторые из концепций, которые дополнительно описаны в разделе «Подробное описание сущности изобретения» ниже. Данное описание сущности изобретения не предназначено для указания ключевых или существенных признаков заявляемого объекта изобретения, а также его не следует применять отдельно для определения объема заявляемого объекта изобретения. Объект изобретения следует рассматривать со ссылкой на соответствующие части всего описания, любые или все графические материалы и каждый пункт формулы изобретения.

В одном из аспектов описаны способы получения продукта из алюминиевого сплава с функциональным градиентом. Способ согласно этому аспекту может включать литье слитка в литейную форму или литье расплавленной жидкости в литейную полость с формированием литого продукта. Литой продукт может содержать алюминиевый сплав. Литой продукт может содержать по меньшей мере один образующий перитектическую структуру элемент и по меньшей мере один образующий эвтектическую структуру элемент. Литье может включать: а) формирование первичных зерен, обогащенных по меньшей мере одним образующим перитектическую структуру элементом и обедненных по меньшей мере одним эвтектическим элементом, и b) управление движением и накоплением первичных зерен. Способ может включать гомогенизацию литого продукта, при этом во время гомогенизации первичные зерна выпадают в осадок. Способ может включать прокатку гомогенизированного литого продукта с формированием продукта из алюминиевого сплава с функциональным градиентом.

В вариантах осуществления способ может включать алюминиевый сплав, включающий алюминиевый сплав серии 2ххх, алюминиевый сплав серии 5ххх, алюминиевый сплав серии 6ххх или алюминиевый сплав серии 7ххх.

В вариантах осуществления способ может включать по меньшей мере один образующий перитектическую структуру элемент, присутствующий в количестве 0,2 мас. % или менее.

В вариантах осуществления способ может включать по меньшей мере один образующий эвтектическую структуру элемент, присутствующий в количестве более 0,2 мас. %.

В вариантах осуществления способ может включать литье слитка в литейную форму с помощью процесса литья в кристаллизатор.

В вариантах осуществления способ может включать литье расплавленной жидкости в литейную полость с помощью процесса непрерывного литья.

В вариантах осуществления способ может включать процесс непрерывного литья, который включает литье на по меньшей мере одной из двухленточной установки разливки, двухвалковой установки разливки, блочной установки разливки или любой другой установки непрерывной разливки.

В вариантах осуществления прокатка может включать горячую прокатку.

В вариантах осуществления способ может включать осажденные первичные зерна, препятствующие рекристаллизации во время прокатки.

В вариантах осуществления способ может включать продукт из алюминиевого сплава с функциональным градиентом по толщине продукта.

В вариантах осуществления способ может включать продукт из алюминиевого сплава с функциональным градиентом по ширине продукта.

В вариантах осуществления способ может включать, что первичные зерна имеют наибольший размер от 25 до 250 микрон.

В вариантах осуществления способ может включать алюминиевый сплав, содержащий по меньшей мере один образующий перитектическую структуру элемент и по меньшей мере один образующий эвтектическую структуру элемент.

В вариантах осуществления способ может включать добавление по меньшей мере одного образующего перитектическую структуру элемента, по меньшей мере одного образующего эвтектическую структуру элемента или их комбинаций в слиток или жидкий металл во время литья.

В вариантах осуществления способ может включать формирование первичных зерен и дополнительно включает формирование по меньшей мере одного из растворенных элементов, интерметаллических частиц, зерен, обогащенных растворенными элементами, армирующих частиц или их комбинаций.

В другом аспекте описаны алюминиевые продукты, имеющие функциональный градиент в по меньшей мере одном измерении, причем функциональный градиент включает нерекристаллизованный центр и рекристаллизованную поверхность, и/или изменение доли армирующих частиц от центра к поверхности.

В вариантах осуществления продукт может содержать по меньшей мере один образующий перитектическую структуру элемент в нерекристаллизованном центре.

В вариантах осуществления продукт может содержать по меньшей мере один образующий перитектическую структуру элемент, включающий по меньшей мере одно из Ti, Zr, V, Hf, Nb, Та, Cr или их комбинаций.

В вариантах осуществления продукт может содержать по меньшей мере один перитектический элемент, присутствующий в количестве 0,2 мас. % или менее.

В вариантах осуществления продукт может содержать по меньшей мере один образующий эвтектическую структуру элемент в рекристаллизованной поверхности.

В вариантах осуществления продукт может содержать образующий эвтектическую структуру элемент, включающий по меньшей мере одно из Si, Cu, Fe, Zn, Mg, Sc, Ni, Mn, Ce, Y и их комбинаций.

В вариантах осуществления продукт может содержать образующий эвтектическую структуру элемент, присутствующий в количестве более 0,2 мас. %.

В вариантах осуществления продукт может содержать по меньшей мере одну армирующую частицу.

В вариантах осуществления армирующая частица может включать по меньшей мере одно из TiB₂, TiC, NbB₂, Al₂0₃, SiC, ZrB₂, AlB₂, Al₃Ti, Al₇Cr, Al₃Zr, Al₃Nb, Al₃Ta, Al₃V, AlN, Al₃Ni, Al₃Hf, Al₃HfO и их комбинаций.

В вариантах осуществления армирующая частица либо добавляется в расплавленный металл, либо формируется in-situ во время литья.

В вариантах осуществления армирующая частица присутствует в количестве более 0,1 мас. %.

В другом аспекте описаны изделия из алюминиевого сплава, содержащие продукт из алюминиевого сплава согласно любому из вышеописанных аспектов.

В изобретении также предлагается продукт из алюминиевого сплава, изготовленный способами, раскрытыми в настоящем документе.

Также описаны промышленные изделия, содержащие описанный продукт из алюминиевого сплава. В некоторых вариантах осуществления промышленное изделие содержит прокатный продукт из алюминиевого сплава. Примеры таких промышленных изделий включают, помимо прочего, компонент автомобиля, грузовика, прицепа, поезда, железнодорожного вагона, самолета, такой как панель кузова или другая часть для любого из вышеперечисленного, моста, трубопровода, трубки, трубы, лодки, корабля, контейнера для хранения, резервуара для хранения, предмета мебели, окна, двери, перила, функционального или декоративного архитектурного элемента, ограждения трубопровода, электрического компонента, трубки, контейнера для напитков, контейнера для пищевых продуктов или фольги. В некоторых вариантах осуществления промышленные изделия представляют собой детали автомобильного или транспортного кузова, включая детали кузова транспортного средства (например, бамперы, боковые балки, балки крыши, поперечные балки, усилители стоек, внутренние панели, наружные панели, боковые панели, внутренние части капота, наружные части капота и панели крышки багажника). Промышленные изделия также могут включать аэрокосмические продукты и корпуса электронных устройств.

Дополнительные аспекты и варианты осуществления изложены в подробном описании, формуле изобретения, неограничивающих примерах и графических материалах, которые включены в настоящий документ.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕСУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем изобретении предлагаются плоские прокатные продукты из алюминиевого сплава, которые имеют функциональный градиент в по меньшей мере одном измерении продукта. Эти продукты могут демонстрировать функциональный градиент, сформированный на по меньшей мере одном этапе производства, сохраняя при этом пригодность для вторичной переработки и другие желаемые механические свойства. Описанные продукты из алюминиевого сплава с функциональным градиентом имеют конечные свойства, включая твердость, прочность на разрыв и удлинение, которые изменяются вдоль измерения функционального градиента. Как правило, композитные материалы, т.е. продукты, изготовленные путем соединения различных материалов, имеют четкие границы раздела, что приводит к изменению свойств. Эти границы раздела могут разрушаться в результате расслоения материалов. Путем целенаправленного формирования функционального градиента отдельные границы раздела заменяются границей раздела с градиентом. Граница раздела с градиентом обеспечивает плавный переход свойств от одного материала, или области материала, к другому. Соответственно, расслоение не происходит.

Формирование функционального градиента в продукте из алюминиевого сплава особенно полезно для плоских прокатных продуктов, сформированных методом литья из расплава или соединения прокаткой для улучшения формуемости или коррозионной стойкости. Однако такие продукты страдают от недостаточной пригодности к переработке, поскольку материал больше не может быть переработан обратно в отдельные части.

Материалы с функциональным градиентом, описанные в настоящем документе, используют преимущества сегрегации, которая происходит во время литья в кристаллизатор, а не пытаются избежать или исправить ее. Как правило, для данной области центр слитка может быть обогащен определенными частицами, образующими перитектическую структуру, и центр слитка может быть обеднен частицами, образующими эвтектическую структуру. Такая сегрегация считается проблематичной и обычно рассматривается как дефект. Таким образом, традиционные способы направлены на определение характеристик и устранение сегрегации, а не на ее целенаправленное стимулирование и управление ней. Описанные в настоящем документе материалы с функциональным градиентом могут также использовать преимущества сегрегации, возникающей при непрерывном литье, например, при двухвалковом литье или двухленточном литье. При непрерывном литье центральная сегрегация образуется по всей толщине полосы. В отличие от литья в кристаллизатор двухленточная или двухвалковая установка разливки производит положительную сегрегацию в центре, и эта сегрегация по центру может применяться для получения функционального градиента в продуктах из сплава.

Функциональный градиент продуктов из алюминиевого сплава, описанных в настоящем документе, можно понять, если начать с первичных зерен, сформированных в процессе литья. Эти зерна, которые имеют наибольший размер от 25 микрон до 250 микрон, включают как образующие перитектическую структуру элементы, так и эвтектические элементы. «Образующие перитектическую структуру элементы» означают такие элементы, как титан (Ti), цирконий (Zr), ванадий (V), ниобий (Nb), гафний (Hf), тантал (Та) и хром (Cr), которые образуют одну твердую фазу в результате реакции другой твердой фазы с жидкостью. «Образующие эвтектическую структуру элементы» означают такие элементы, как кремний (Si), медь (Cu), магний (Mg), скандий (Sr), железо (Fe), церий (Се) и цинк (Zn), которые образуют две различные твердые фазы путем разложения однофазной жидкости.

Увеличение количества образующих эвтектическую структуру элемента(-ов) выше максимальной растворимости в твердом состоянии (согласно простой бинарной эвтектической фазовой диаграмме) увеличивает долю эвтектики вокруг первичного зерна алюминия. Как только местный химический состав достигнет уровня выше эвтектического, образуется эвтектическая фаза («фаза D»). Эвтектической фазой в центре можно управлять, регулируя параметры литья или изменяя химический состав сплава.

Ниже максимальной растворимости в твердом состоянии в первичном алюминии (согласно простой бинарной перитектической фазовой диаграмме), перитектическая доля и перитектическая фаза (фаза «А») увеличивается с увеличением количества образующего перитектическую структуру элемента. При литье сплава, химический состав которого содержит образующие перитектическую структуру элементы выше максимального твердого раствора, жидкость, подаваемая для литья, уже будет иметь мелкую перитектическую фазу, и, следовательно, при непрерывном литье, например, эти богатые перитектическими элементами первичные зерна алюминия или как «первичные зерна» будут перемещены к центру полосы во время литья, в результате чего образуется полоса с градиентной структурой. При применении прямого литья или непрерывного литья возможна сегрегация фаз, отличных от первичных зерен, включая сегрегацию растворенных элементов, интерметаллических частиц, зерен, обогащенных растворенными элементами, и армирующих частиц. Примером перитектической фазы, преимущественно находящейся в центре полосы по сравнению с поверхностью сплава бххх, являются интерметаллические частицы Al₃Ti. Другим примером являются армирующие частицы, такие как по меньшей мере одно из TiB₂, TiC, NbB₂, Al₂O₃, SiC, ZrB₂, AlB₂, Al₃Ti, AlI₇Cr, Al₃Zr, Al₃Nb, AlI₃Ta, Al₃V, AlN, Al₃Ni, Al₃Hf, Al₃HfO и их комбинаций.

Образующие перитектическую структуру элементы обычно применяются для управления свойствами рекристаллизации в продуктах из алюминиевого сплава, но их свойства сегрегации обычно игнорируются, поскольку они присутствуют в небольших количествах, например, 0,2 мас. % или менее. Путем преимущественной сегрегации образующих перитектическую структуру элементов, например, элементов, образующих дисперсоид, можно управлять свойствами рекристаллизации прокатного продукта из алюминиевого сплава по толщине продукта.

Как описано в настоящем документе, сегрегацией можно управлять на различных этапах производственного процесса и различными способами. В некоторых аспектах сегрегацией управляют во время процесса литья. Примеры включают управление осаждением и накоплением первичных зерен различными способами. Например, во время литья, например, литья в кристаллизатор, можно управлять структурой потока внутри слитка для пространственного распределения первичных зерен. В некоторых аспектах по меньшей мере одно из первичных зерен, растворенных элементов, интерметаллических частиц, зерен, обогащенных растворенными элементами, армирующих частиц или их комбинаций может быть сформировано in-situ. В некоторых аспектах скорость литья может регулироваться. В некоторых аспектах во время литья могут применяться конвекционные токи, например, с помощью магнитных средств или физического перемешивания. Кроме того, сегрегацией можно управлять во время гомогенизации. Во время этой обработки первичные зерна могут быть осаждены, что позволяет проводить рекристаллизацию там, где зерна выпали в осадок. Такой способ позволяет получить градиентную микроструктуру по толщине получаемого плоского прокатного продукта. В некоторых аспектах ростом зерен можно управлять даже после рекристаллизации, например, путем выборочного нагрева прокатного слитка по толщине. Это может позволить управлять дополнительным градиентом в морфологии зерен. Например, температурный профиль может изменяться во время прокатки, например, с помощью методов магнитного, микроволнового или индуктивного нагрева.

Определения и описания

В контексте настоящего документа термины «изобретение», «данное изобретение», «это изобретение» и «настоящее изобретение» предназначены для широкого обозначения всего объекта настоящей заявки на патент и приведенной ниже формулы изобретения. Утверждения, содержащие эти термины, следует понимать как не ограничивающие объект, описанный в настоящем документе, или ограничивающие значение или объем формулы изобретения, приведенной ниже.

В настоящем описании сделана ссылка на сплавы, обозначенные номерами АА и другими соответствующими обозначениями, такими как «серия» или «7ххх». Для понимания системы цифровых обозначений, чаще всего применяемой в наименовании и идентификации алюминия и его сплавов, см. публикации International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys или Registration Record of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical Compositions Limits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot, обе из которых изданы Ассоциацией алюминиевой промышленности.

В контексте настоящего документа плита обычно имеет толщину более около 15 мм. Например, плита может относиться к алюминиевому продукту, имеющему толщину более около 15 мм, более около 20 мм, более около 25 мм, более около 30 мм, более около 35 мм, более около 40 мм, более около 45 мм, более около 50 мм или более около 100 мм.

В контексте настоящего документа пластина (также упоминаемая как листовая пластина) обычно имеет толщину от около 4 мм до около 15 мм. Например, пластина может иметь толщину около 4 мм, около 5 мм, около 6 мм, около 7 мм, около 8 мм, около 9 мм, около 10 мм, около 11 мм, около 12 мм, около 13 мм, около 14 мм или около 15 мм.

В контексте настоящего документа лист обычно относится к алюминиевому продукту, имеющему толщину менее около 4 мм. Например, лист может иметь толщину менее около 4 мм, менее около 3 мм, менее около 2 мм, менее около 1 мм, менее около 0,5 мм или менее около 0,3 мм (например, около 0,2 мм).

В настоящей заявке может быть сделана ссылка на отпуск или состояние сплава. Для понимания наиболее часто применяемых описаний отпуска сплава см. публикацию American National Standards (ANSI) H35 on Alloy and Temper Designation Systems.Состояние или отпуск F относится к алюминиевому сплаву в изготовленном виде. Состояние или отпуск О относится к алюминиевому сплаву после отжига. Состояние или отпуск Нхх, также упоминаемый в настоящем документе как отпуск Н, относится к алюминиевому сплаву, не поддающемуся термической обработке после холодной прокатки с термической обработкой (например, отжигом) или без нее. Подходящие отпуски Н включают НХ1, НХ2, НХ3 НХ4, НХ5, НХ6, НХ7, НХ8 или НХ9.Состояние или отпуск Т1 относится к алюминиевому сплаву, охлажденному после горячей обработки и естественного старения (например, при комнатной температуре).Состояние или отпуск Т2 относится к алюминиевому сплаву, охлажденному после горячей обработки, холодной обработки и естественного старения. Состояние или отпуск Т3 относится к алюминиевому сплаву, подвернутому термообработке на твердый раствор, холодной обработке и естественному старению. Состояние или отпуск Т4 относится к алюминиевому сплаву, подвернутому термообработке на твердый раствор и естественному старению. Состояние или отпуск Т5 относится к алюминиевому сплаву, охлажденному после горячей обработки и искусственного старения (при повышенных температурах). Состояние или отпуск Т6 относится к алюминиевому сплаву, подвернутому термообработке на твердый раствор и искусственному старению. Состояние или отпуск Т7 относится к алюминиевому сплаву, подвернутому термообработке на твердый раствор и искусственному перестариванию. Состояние или отпуск Т8х относится к алюминиевому сплаву, подвернутому термообработке на твердый раствор, холодной обработке и искусственному старению. Состояние или отпуск Т9 относится к алюминиевому сплаву, подвернутому термообработке на твердый раствор, искусственному старению и холодной обработке. Состояние или отпуск W относится к алюминиевому сплаву после термообработки на твердый раствор.

В контексте настоящего документа термины «литой металлический продукт», «литой продукт», «литой продукт из алюминиевого сплава» и т.п.являются взаимозаменяемыми и относятся к продукту, полученному методом литья в кристаллизатор (включая совместное литье в кристаллизатор) или полунепрерывного литья, непрерывного литья (включая, например, применение двухленточной установки разливки, двухвалковой установки разливки, блочной установки разливки или любой другой установки непрерывной разливки), электромагнитного литья, литья с утепленной надставкой или любого другого способа литья.

В контексте настоящего документа значение «комнатная температура» может включать температуру от около 15°С до около 30°С, например, около 15°С, около 16°С, около 17°С, около 18°С, около 19°С, около 20°С, около 21°С, около 22°С, около 23°С, около 24°С, около 25°С, около 26°С, около 27°С, около 28°С, около 29°С или около 30°С. В контексте настоящего документа значение «условия окружающей среды» может включать температуру около комнатной температуры, относительную влажность от около 20% до около 100% и барометрическое давление от около 975 миллибар (мбар) до около 1050 мбар. Например, относительная влажность может составлять около 20%, около 21%, около 22%, около 23%, около 24%, около 25%, около 26%, около 27%, около 28%, около 29%, около 30%, около 31%, около 32%, около 33%, около 34%, около 35%, около 36%, около 37%, около 38%, около 39%, около 40%, около 41%, около 42%, около 43%, около 44%, около 45%, около 46%, около 47%, около 48%, около 49%, около 50%, около 51%, около 52%, около 53%, около 54%, около 55%, около 56%, около 57%, около 58%, около 59%, около 60%, около 61%, около 62%, около 63%, около 64%, около 65%, около 66%, около 67%, около 68%, около 69%, около 70%, около 71%, около 72%, около 73%, около 74%, около 75%, около 76%, около 77%, около 78%, около 79%, около 80%, около 81%, около 82%, около 83%, около 84%, около 85%, около 86%, около 87%, около 88%, около 89%, около 90%, около 91%, около 92%, около 93%, около 94%, около 95%, около 96%, около 97%, около 98%, около 99%, около 100% или любое значение между ними. Например, барометрическое давление может составлять около 975 мбар, около 980 мбар, около 985 мбар, около 990 мбар, около 995 мбар, около 1000 мбар, около 1005 мбар, около 1010 мбар, около 1015 мбар, около 1020 мбар, около 1025 мбар, около 1030 мбар, около 1035 мбар, около 1040 мбар, около 1045 мбар, около 1050 мбар или любое значение между ними.

Все диапазоны, описанные в настоящем документе, следует рассматривать как охватывающие любые и все входящие в них поддиапазоны. Например, заявленный диапазон «от 1 до 10» следует рассматривать как включающий любые и все поддиапазоны между (и включительно) минимальным значением 1 и максимальным значением 10; то есть все поддиапазоны, начинающиеся с минимального значения 1 или более, например от 1 до 6,1 и заканчивающиеся максимальным значением 10 или менее, например от 5,5 до 10. Если не указано иное, выражение «вплоть до», когда оно относится к количеству элемента в составе, означает, что элемент является необязательным и включает нулевой процент этого конкретного элемента в составе. Если не указано иное, все проценты в составе являются массовыми процентами (мас. %).

В контексте настоящего документа формы единственного числа включают ссылки в единственном и множественном числе, если из контекста явно не следует иное.

В следующих примерах продукты из алюминиевого сплава и их компоненты описаны с точки зрения их элементного состава в массовых процентах (мас. %). В каждом сплаве остальную часть составляет алюминий, при этом сумма всех примесей может составлять максимум 0,15 мас. %.

Сопутствующие элементы, такие как добавки, измельчающие зерно, и раскислители, или другие добавки могут присутствовать в объекте изобретения и сами по себе могут придавать другие характеристики, не отступая от описанного в настоящем документе сплава или характеристик описанного в настоящем документе сплава и не изменяя их в значительной степени.

Неизбежные примеси, включая материалы или элементы, могут присутствовать в сплаве в незначительных количествах из-за присущих алюминию свойств или выщелачивания при контакте с технологическим оборудованием. Некоторые примеси, обычно встречающиеся в алюминии, включают железо и кремний. Описанный сплав может содержать не более около 0,25 мас. % любого элемента, помимо легирующих элементов, сопутствующих элементов и неизбежных примесей.

Продукт из алюминиевого сплава

В по меньшей мере одном аспекте в настоящем изобретении предлагается продукт из алюминиевого сплава, содержащий материал из алюминиевого сплава, имеющий функциональный градиент в по меньшей мере одном измерении. В некоторых неограничивающих аспектах функциональный градиент может быть по толщине продукта из алюминиевого сплава. В других аспектах функциональный градиент может быть по ширине продукта из алюминиевого сплава.

Продукт из алюминиевого сплава может содержать любой подходящий материал из алюминиевого сплава, начиная от алюминиевых сплавов серии 1ххх и заканчивая алюминиевыми сплавами серии 8ххх. В некоторых вариантах осуществления материал из алюминиевого сплава представляет собой алюминиевый сплав серии 2ххх, алюминиевый сплав серии 6ххх или алюминиевый сплав серии 7ххх. В некоторых вариантах осуществления материал из алюминиевого сплава представляет собой алюминиевый сплав серии 5ххх, который содержит, среди прочих элементов, менее или равно 0,2 мас. % образующего перитектическую структуру элемента (например, Ti, Zr или Cr) и более 0,2 мас. % образующего эвтектическую структуру элемента (например, Si, Cu или Mg). В некоторых аспектах общее содержание образующего перитектическую структуру элемента составляет менее или равно 0,2 мас. %. В других аспектах каждый образующий перитектическую структуру элемент присутствует в количестве менее или равном 0,2 мас. %. В некоторых аспектах общее содержание образующего эвтектическую структуру элемента составляет более 0,2 мас. %. В других аспектах каждый образующий эвтектическую структуру элемент присутствует в количестве более 0,2 мас. %. В некоторых вариантах осуществления алюминиевый сплав содержит образующий перитектическую структуру элемент и/или образующий эвтектическую структуру элемент в предписанных количествах. В других аспектах часть или весь образующий эвтектическую структуру элемент и/или часть или весь образующий перитектическую структуру элемент, желаемый в продукте из алюминиевого сплава, может быть добавлен в слиток во время литья.

В качестве неограничивающего примера иллюстративные алюминиевые сплавы серии 1ххх для применения в описанных в настоящем документе способах могут включать АА1100, АА1100А, АА1200, АА1200А, АА1300, АА1110, АА1120, АА1230, АА1230А, АА1235, АА1435, АА1145, АА1345, АА1445, АА1150, АА1350, АА1350А, АА1450, АА1370, АА1275, АА1185, АА1285, АА1385, АА1188, АА1190, АА1290, АА1193, АА1198 или АА1199.

Приведенные в качестве неограничивающего примера алюминиевые сплавы серии 2ххх для применения в описанных в настоящем документе способах могут включать АА2001, А2002, АА2004, АА2005, АА2006, АА2007, АА2007А, АА2007 В, АА2008, АА2009, АА2010, АА2011, АА2011А, АА2111, АА2111А, АА2111 В, АА2012, АА2013, АА2014, АА2014А, АА2214, АА2015, АА2016, АА2017, АА2017А, АА2117, АА2018, АА2218, АА2618, АА2618А, АА2219, АА2319, АА2419, АА2519, АА2021, АА2022, АА2023, АА2024, АА2024А, АА2124, АА2224, АА2224А, АА2324, АА2424, АА2524, АА2624, АА2724, АА2824, АА2025, АА2026, АА2027, АА2028, АА2028А, АА2028В, АА2028С, АА2029, АА2030, АА2031, АА2032, АА2034, АА2036, АА2037, АА2038, АА2039, АА2139, АА2040, АА2041, АА2044, АА2045, АА2050, АА2055, АА2056, АА2060, АА2065, АА2070, АА2076, АА2090, АА2091, АА2094, АА2095, АА2195, АА2295, АА2196, АА2296, АА2097, АА2197, АА2297, АА2397, АА2098, АА2198, АА2099 или АА2199.

Приведенные в качестве неограничивающего примера алюминиевые сплавы серии 3ххх для применения в описанных в настоящем документе способах могут включать АА3002, АА3102, АА3003, АА3103, АА3103А, АА3103В, АА3203, АА3403, АА3004, АА3004А, АА3104, АА3204, АА3304, АА3005, АА3005А, АА3105, АА3105А, АА3105 В, АА3007, АА3107, АА3207, АА3207А, АА3307, АА3009, АА3010, АА3110, АА3011, АА3012, АА3012А, АА3013, АА3014, АА3015, АА3016, АА3017, АА3019, АА3020, АА3021, АА3025, АА3026, АА3030, АА3130 или АА3065.

Приведенные в качестве неограничивающего примера алюминиевые сплавы серии 4ххх для применения в описанных в настоящем документе способах могут включать АА4004, АА4104, АА4006, АА4007, АА4008, АА4009, АА4010, АА4013, АА4014, АА4015, АА4015А, АА4115, АА4016, АА4017, АА4018, АА4019, АА4020, АА4021, АА4026, АА4032, АА4043, АА4043А, АА4143, АА4343, АА4643, АА4943, АА4044, АА4045, АА4145, АА4145А, АА4046, АА4047, АА4047А или АА4147.

Приведенные в качестве неограничивающего примера алюминиевые сплавы серии 5ххх для применения в описанных в настоящем документе способах могут включать АА5182, АА5183, АА5005, АА5005А, АА5205, АА5305, АА5505, АА5605, АА5006, АА5106, АА5010, АА5110, АА5110А, АА5210, АА5310, АА5016, АА5017, АА5018, АА5018А, АА5019, АА5019А, АА5119, АА5119А, АА5021, АА5022, АА5023, АА5024, АА5026, АА5027, АА5028, АА5040, АА5140, АА5041, АА5042, АА5043, АА5049, АА5149, АА5249, АА5349, АА5449, АА5449А, АА5050, АА5050А, АА5050С, АА5150, АА5051, АА5051А, АА5151, АА5251, АА5251А, АА5351, АА5451, АА5052, АА5252, АА5352, АА5154, АА5154А, АА5154В, АА5154С, АА5254, АА5354, АА5454, АА5554, АА5654, АА5654А, АА5754, АА5854, АА5954, АА5056, АА5356, АА5356А, АА5456, АА5456А, АА5456В, АА5556, АА5556А, АА5556В, АА5556С, АА5257, АА5457, АА5557, АА5657, АА5058, АА5059, АА5070, АА5180, АА5180А, АА5082, АА5182, АА5083, АА5183, АА5183А, АА5283, АА5283А, АА5283В, АА5383, АА5483, АА5086, АА5186, АА5087, АА5187 или АА5088.

Приведенные в качестве неограничивающего примера алюминиевые сплавы серии 6ххх для применения в описанных в настоящем документе способах могут включать АА6101, АА6101А, АА6101В, АА6201, АА6201А, АА6401, АА6501, АА6002, АА6003, АА6103, АА6005, АА6005А, АА6005В, АА6005С, АА6105, АА6205, АА6305, АА6006, АА6106, АА6206, АА6306, АА6008, АА6009, АА6010, АА6110, АА6110А, АА6011, АА6111, АА6012, АА6012А, АА6013, АА6113, АА6014, АА6015, АА6016, АА6016А, АА6116, АА6018, АА6019, АА6020, АА6021, АА6022, АА6023, АА6024, АА6025, АА6026, АА6027, АА6028, АА6031, АА6032, АА6033, АА6040, АА6041, АА6042, АА6043, АА6151, АА6351, АА6351А, АА6451, АА6951, АА6053, АА6055, АА6056, АА6156, АА6060, АА6160, АА6260, АА6360, АА6460, АА6460 В, АА6560, АА6660, АА6061, АА6061А, АА6261, АА6361, АА6162, АА6262, АА6262А, АА6063, АА6063А, АА6463, АА6463А, АА6763, А6963, АА6064, АА6064А, АА6065, АА6066, АА6068, АА6069, АА6070, АА6081, АА6181, АА6181А, АА6082, АА6082А, АА6182, АА6091 или АА6092.

Приведенные в качестве неограничивающего примера алюминиевые сплавы серии 7ххх для применения в описанных в настоящем документе способах могут включать АА7011, АА7019, АА7020, АА7021, АА7039, АА7072, АА7075, АА7085, АА7108, АА7108А, АА7015, АА7017, АА7018, АА7019А, АА7024, АА7025, АА7028, АА7030, АА7031, АА7033, АА7035, АА7035А, АА7046, АА7046А, АА7003, АА7004, АА7005, АА7009, АА7010, АА7011, АА7012, АА7014, АА7016, АА7116, АА7122, АА7023, АА7026, АА7029, АА7129, АА7229, АА7032, АА7033, АА7034, АА7036, АА7136, АА7037, АА7040, АА7140, АА7041, АА7049, АА7049А, АА7149, АА7204, АА7249, АА7349, АА7449, АА7050, АА7050А, АА7150, АА7250, АА7055, АА7155, АА7255, АА7056, АА7060, АА7064, АА7065, АА7068, АА7168, АА7175, АА7475, АА7076, АА7178, АА7278, АА7278А, АА7081, АА7181, АА7185, АА7090, АА7093, АА7095 или АА7099.

Приведенные в качестве неограничивающего примера алюминиевые сплавы серии 8ххх для применения в описанных в настоящем документе способах могут включать АА8005, АА8006, АА8007, АА8008, АА8010, АА8011, АА8011А, АА8111, АА8211, АА8112, АА8014, АА8015, АА8016, АА8017, АА8018, АА8019, АА8021, АА8021А, АА8021В, АА8022, АА8023, АА8024, АА8025, АА8026, АА8030, АА8130, АА8040, АА8050, АА8150, АА8076, АА8076А, АА8176, АА8077, АА8177, АА8079, АА8090, АА8091 или АА8093.

Как описано в настоящем документе, образующий перитектическую структуру элемент может присутствовать в количестве 0,2 мас. % или менее. В некоторых аспектах каждый образующий перитектическую структуру элемент присутствует в количестве 0,2 мас. % или менее. В других аспектах общее количество всех образующих перитектическую структуру элементов составляет 0,2 мас. % или менее.

Образующие перитектическую структуру элементы включают Ti, Zr, V, Nb, Hf, Та и Cr.

В некоторых аспектах алюминиевый сплав содержит титан (Ti) в количестве вплоть до приблизительно 0,2% (например, от 0,01% до 0,2%) в пересчете на общую массу сплава. Например, сплав может содержать приблизительно 0,001%, приблизительно 0,002%, приблизительно 0,003%, приблизительно 0,004%, приблизительно 0,005%, приблизительно 0,006%, приблизительно 0,007%, приблизительно 0,008%, приблизительно 0,009%, приблизительно 0,01%, приблизительно 0,011%, приблизительно 0,012%, приблизительно 0,013%, приблизительно 0,014%, приблизительно 0,015%, приблизительно 0,016%, приблизительно 0,017%, приблизительно 0,018%, приблизительно 0,019%, приблизительно 0,02%, приблизительно 0,021%, приблизительно 0,022%, приблизительно 0,023%, приблизительно 0,024%, приблизительно 0,025%, приблизительно 0,026%, приблизительно 0,027%, приблизительно 0,028%, приблизительно 0,029%, приблизительно 0,03%, приблизительно 0,031%, приблизительно 0,032%, приблизительно 0,033%, приблизительно 0,034%, приблизительно 0,035%, приблизительно 0,036%, приблизительно 0,037%, приблизительно 0,038%, приблизительно 0,039%, приблизительно 0,04%, приблизительно 0,05%, приблизительно 0,051%, приблизительно 0,052%, приблизительно 0,053%, приблизительно 0,054%, приблизительно 0,055%, приблизительно 0,056%, приблизительно 0,057%, приблизительно 0,058%, приблизительно 0,059%, приблизительно 0,06%, приблизительно 0,07%, приблизительно 0,08%, приблизительно 0,09%, приблизительно 0,1%, приблизительно 0,11%, приблизительно 0,12%, приблизительно 0,13%, приблизительно 0,14%, приблизительно 0,15%, приблизительно 0,16%, приблизительно 0,17%, приблизительно 0,18%, приблизительно 0,19% или приблизительно 0,2% Ti. Все выражено в мас. %.

В некоторых аспектах алюминиевый сплав содержит цирконий (Zr) в количестве от 0% до приблизительно 0,2% (например, от 0,01% до 0,2% в пересчете на общую массу сплава. Например, сплав может содержать 0%, приблизительно 0,001%, приблизительно 0,002%, приблизительно 0,003%, приблизительно 0,004%, приблизительно 0,005%, приблизительно 0,006%, приблизительно 0,007%, приблизительно 0,008%, приблизительно 0,009%, приблизительно 0,01%, приблизительно 0,02%, приблизительно 0,03%, приблизительно 0,04%, приблизительно 0,05%, приблизительно 0,06%, приблизительно 0,07%, приблизительно 0,08%, приблизительно 0,09%, приблизительно 0,1%, приблизительно 0,11%, приблизительно 0,12%, приблизительно 0,13%, приблизительно 0,14%, приблизительно 0,15%, приблизительно 0,16%, приблизительно 0,17%, приблизительно 0,18%, приблизительно 0,19% или приблизительно 0,20% Zr. В некоторых аспектах Zr не присутствует в сплаве (т.е. составляет 0%). Все выражено в мас. %.

В некоторых аспектах алюминиевый сплав содержит ванадий (V) в количестве от 0% до приблизительно 0,2% (например, от 0,01% до 0,2% в пересчете на общую массу сплава. Например, сплав может содержать 0%, приблизительно 0,001%, приблизительно 0,002%, приблизительно 0,003%, приблизительно 0,004%, приблизительно 0,005%, приблизительно 0,006%, приблизительно 0,007%, приблизительно 0,008%, приблизительно 0,009%, приблизительно 0,01%, приблизительно 0,02%, приблизительно 0,03%, приблизительно 0,04%, приблизительно 0,05%, приблизительно 0,06%, приблизительно 0,07%, приблизительно 0,08%, приблизительно 0,09%, приблизительно 0,1%, приблизительно 0,11%, приблизительно 0,12%, приблизительно 0,13%, приблизительно 0,14%, приблизительно 0,15%, приблизительно 0,16%, приблизительно 0,17%, приблизительно 0,18%, приблизительно 0,19% или приблизительно 0,20% V. В некоторых аспектах V отсутствует в сплаве (т.е. составляет 0%). Все выражено в мас. %.

В некоторых аспектах алюминиевый сплав содержит ниобий (Nb) в количестве от 0% до приблизительно 0,2% (например, от 0,01% до 0,2% в пересчете на общую массу сплава. Например, сплав может содержать 0%, приблизительно 0,001%, приблизительно 0,002%, приблизительно 0,003%, приблизительно 0,004%, приблизительно 0,005%, приблизительно 0,006%, приблизительно 0,007%, приблизительно 0,008%, приблизительно 0,009%, приблизительно 0,01%, приблизительно 0,02%, приблизительно 0,03%, приблизительно 0,04%, приблизительно 0,05%, приблизительно 0,06%, приблизительно 0,07%, приблизительно 0,08%, приблизительно 0,09%, приблизительно 0,1%, приблизительно 0,11%, приблизительно 0,12%, приблизительно 0,13%, приблизительно 0,14%, приблизительно 0,15%, приблизительно 0,16%, приблизительно 0,17%, приблизительно 0,18%, приблизительно 0,19% или приблизительно 0,20% Nb. В некоторых аспектах Nb не присутствует в сплаве (т.е. составляет 0%). Все выражено в мас. %.

В некоторых аспектах алюминиевый сплав содержит гафний (Hf) в количестве от 0% до приблизительно 0,2% (например, от 0,01% до 0,2% в пересчете на общую массу сплава. Например, сплав может содержать 0%, приблизительно 0,001%, приблизительно 0,002%, приблизительно 0,003%, приблизительно 0,004%, приблизительно 0,005%, приблизительно 0,006%, приблизительно 0,007%, приблизительно 0,008%, приблизительно 0,009%, приблизительно 0,01%, приблизительно 0,02%, приблизительно 0,03%, приблизительно 0,04%, приблизительно 0,05%, приблизительно 0,06%, приблизительно 0,07%, приблизительно 0,08%, приблизительно 0,09%, приблизительно 0,1%, приблизительно 0,11%, приблизительно 0,12%, приблизительно 0,13%, приблизительно 0,14%, приблизительно 0,15%, приблизительно 0,16%, приблизительно 0,17%, приблизительно 0,18%, приблизительно 0,19% или приблизительно 0,20% Hf. В некоторых аспектах Hf не присутствует в сплаве (т.е. составляет 0%). Все выражено в мас. %.

В некоторых аспектах алюминиевый сплав содержит тантал (Та) в количестве от 0% до приблизительно 0,2% (например, от 0,01% до 0,2% в пересчете на общую массу сплава. Например, сплав может содержать 0%, приблизительно 0,001%, приблизительно 0,002%, приблизительно 0,003%, приблизительно 0,004%, приблизительно 0,005%, приблизительно 0,006%, приблизительно 0,007%, приблизительно 0,008%, приблизительно 0,009%, приблизительно 0,01%, приблизительно 0,02%, приблизительно 0,03%, приблизительно 0,04%, приблизительно 0,05%, приблизительно 0,06%, приблизительно 0,07%, приблизительно 0,08%, приблизительно 0,09%, приблизительно 0,1%, приблизительно 0,11%, приблизительно 0,12%, приблизительно 0,13%, приблизительно 0,14%, приблизительно 0,15%, приблизительно 0,16%, приблизительно 0,17%, приблизительно 0,18%, приблизительно 0,19% или приблизительно 0,20% Та. В некоторых аспектах Та не присутствует в сплаве (т.е. составляет 0%). Все выражено в мас. %.

В некоторых аспектах алюминиевый сплав содержит хром (Cr) в количестве от 0% до приблизительно 0,2% (например, от 0,01% до 0,2%) в пересчете на общую массу сплава. Например, сплав может содержать 0%, приблизительно 0,001%, приблизительно 0,002%, приблизительно 0,003%, приблизительно 0,004%, приблизительно 0,005%, приблизительно 0,006%, приблизительно 0,007%, приблизительно 0,008%, приблизительно 0,009%, приблизительно 0,01%, приблизительно 0,02%, приблизительно 0,03%, приблизительно 0,04%, приблизительно 0,05%, приблизительно 0,06%, приблизительно 0,07%, приблизительно 0,08%, приблизительно 0,09%, приблизительно 0,1%, приблизительно 0,11%, приблизительно 0,12%, приблизительно 0,13%, приблизительно 0,14%, приблизительно 0,15%, приблизительно 0,16%, приблизительно 0,17%, приблизительно 0,18%, приблизительно 0,19% или приблизительно 0,20% Cr. В некоторых аспектах Cr не присутствует в сплаве (т.е. составляет 0%). Все выражено в мас. %.

Как описано в настоящем документе, образующий эвтектическую структуру элемент может присутствовать в количестве более 0,2 мас. %. В некоторых аспектах каждый образующий эвтектическую структуру элемент присутствует в количестве более 0,2 мас. %. В некоторых аспектах общее содержание всех образующих эвтектическую структуру элементов составляет более 0,2 мас. %. Образующие эвтектическую структуру элементы включают Si, Cu, Mg, Sc, Fe,Се, Zn, а также Ni, Sr,Са, и Y.

В некоторых аспектах алюминиевый сплав содержит кремний (Si) в количестве от 0% до приблизительно 2% (например, от 0,01% до 2%, от 0,05% до 1,75%, от 0,1% до 1,5% или от 0,15% до 1%) в пересчете на общую массу сплава. Например, сплав может содержать 0%, приблизительно 0,05%, приблизительно 0,1%, приблизительно 0,15%, приблизительно 0,2%, приблизительно 0,25%, приблизительно 0,3%, приблизительно 0,35%, приблизительно 0,4%, приблизительно 0,45%, приблизительно 0,5%, приблизительно 0,55%, приблизительно 0,6%, приблизительно 0,65%, приблизительно 0,7%, приблизительно 0,75%, приблизительно 0,8%, приблизительно 0,85%, приблизительно 0,9%, приблизительно 0,95%, приблизительно 1%, приблизительно 1,05%, приблизительно 1,1%, приблизительно 1,15%, приблизительно 1,2%, приблизительно 1,25%, приблизительно 1,3%, приблизительно 1,35%, приблизительно 1,4%, приблизительно 1,45%, приблизительно 1,5%, приблизительно 1,55%, приблизительно 1,6%, приблизительно 1,65%, приблизительно 1,7%, приблизительно 1,75%, приблизительно 1,8%, приблизительно 1,85%, приблизительно 1,9%, приблизительно 1,95%, или приблизительно 2% Si. В некоторых аспектах Si не присутствует в сплаве (т.е. составляет 0%). Все выражено в мас. %.

В некоторых аспектах алюминиевый сплав содержит медь (Cu) в количестве от 0% до приблизительно 7% (например, от 0,2% до 6,8%, от 0,25% до 6,75%, от 0,3% до 6,5% или от 0,4% до 5%) в пересчете на общую массу сплава. Например сплав может содержать 0%, приблизительно 0,01%, приблизительно 0,02% приблизительно 0,03%, приблизительно 0,04%, приблизительно 0,05% приблизительно 0,06%, приблизительно 0,07%, приблизительно 0,08% приблизительно 0,09%, приблизительно 0,1%, приблизительно 0,15% приблизительно 0,2%, приблизительно 0,25%, приблизительно 0,3% приблизительно 0,35%, приблизительно 0,4%, приблизительно 0,45% приблизительно 0,5%, приблизительно 0,55%, приблизительно 0,6% приблизительно 0,65%, приблизительно 0,70%, приблизительно 0,75% приблизительно 0,8%, приблизительно 0,85%, приблизительно 0,9% приблизительно 0,95%, приблизительно 1%, приблизительно 1,05% приблизительно 1,1%, приблизительно 1,15%, приблизительно 1,2% приблизительно 1,25%, приблизительно 1,3%, приблизительно 1,35% приблизительно 1,4%, приблизительно 1,45%, приблизительно 1,5% приблизительно 1,55%, приблизительно 1,6%, приблизительно 1,65% приблизительно 1,7%, приблизительно 1,75%, приблизительно 1,8% приблизительно 1,85%, приблизительно 1,9%, приблизительно 1,95% приблизительно 2%, приблизительно 2,05%, приблизительно 2,1% приблизительно 2,15%, приблизительно 2,2%, приблизительно 2,25% приблизительно 2,3%, приблизительно 2,35%, приблизительно 2,4% приблизительно 2,45%, приблизительно 2,5%; приблизительно 2,6% приблизительно 2,65%, приблизительно 2,7%, приблизительно 2,75% приблизительно 2,8%, приблизительно 2,85%, приблизительно 2,9% приблизительно 2,95%, приблизительно 3%, приблизительно 3,05% приблизительно 3,1%, приблизительно 3,15%, приблизительно 3,2% приблизительно 3,25%, приблизительно 3,3%, приблизительно 3,35% приблизительно 3,4%, приблизительно 3,45%, приблизительно 3,5% приблизительно 3,55%, приблизительно 3,6%, приблизительно 3,65% приблизительно 3,7%, приблизительно 3,75%, приблизительно 3,8% приблизительно 3,85%, приблизительно 3,9%, приблизительно 3,95% приблизительно 4%, приблизительно 4,05%, приблизительно 4,1% приблизительно 4,15%, приблизительно 4,2%, приблизительно 4,25% приблизительно 4,3%, приблизительно 4,35%, приблизительно 4,4% приблизительно 4,45%, приблизительно 4,5%, приблизительно 4,55% приблизительно 4,6%, приблизительно 4,65%, приблизительно 4,7% приблизительно 4,75%, приблизительно 4,8%, приблизительно 4,85% приблизительно 4,9%, приблизительно 4,95%; приблизительно 5%, приблизительно 5,05%, приблизительно 5,1%, приблизительно 5,15%, приблизительно 5,2%, приблизительно 5,25%, приблизительно 5,3%, приблизительно 5,35%, приблизительно 5,4%, приблизительно 5,45%, приблизительно 5,5%, приблизительно 5,55%, приблизительно 5,6%, приблизительно 5,65%, приблизительно 5,7%, приблизительно 5,75%, приблизительно 5,8%, приблизительно 5,85%, приблизительно 5,9%, приблизительно 5,95%; приблизительно 6%, приблизительно 6,05%, приблизительно 6,1%, приблизительно 6,15%, приблизительно 6,2%, приблизительно 6,25%, приблизительно 6,3%, приблизительно 6,35%, приблизительно 6,4%, приблизительно 6,45%, приблизительно 6,5%, приблизительно 6,55%, приблизительно 6,6%, приблизительно 6,65%, приблизительно 6,7%, приблизительно 6,75%, приблизительно 6,8%, приблизительно 6,85%, приблизительно 6,9%, приблизительно 6,95% или приблизительно 7% Cu. В некоторых аспектах Cu не присутствует в сплаве (т.е. составляет 0%). Все выражено в мас. %.

В некоторых аспектах алюминиевый сплав содержит магний (Mg) в количестве от 0% до приблизительно 7% (например, от 0,2% до 7%, от 0,25% до 7%, от 0,3% до 6,5% или от 0,4% до 5%) в пересчете на общую массу сплава. Например, сплав может содержать 0%, приблизительно 0,01%, приблизительно 0,02%, приблизительно 0,03%, приблизительно 0,04%, приблизительно 0,05%, приблизительно 0,06%, приблизительно 0,07%, приблизительно 0,08%, приблизительно 0,09%, приблизительно 0,1%, приблизительно 0,15%, приблизительно 0,2%, приблизительно 0,25%, приблизительно 0,3%, приблизительно 0,35%, приблизительно 0,4%, приблизительно 0,45%, приблизительно 0,5%, приблизительно 0,55%, приблизительно 0,6%, приблизительно 0,65%, приблизительно 0,70%, приблизительно 0,75%, приблизительно 0,8%, приблизительно 0,85%, приблизительно 0,9%, приблизительно 0,95%, приблизительно 1%, приблизительно 1,05%, приблизительно 1,1%, приблизительно 1,15%, приблизительно 1,2%, приблизительно 1,25%, приблизительно 1,3%, приблизительно 1,35%, приблизительно 1,4%, приблизительно 1,45%, приблизительно 1,5%, приблизительно 1,55%, приблизительно 1,6%, приблизительно 1,65%, приблизительно 1,7%, приблизительно 1,75%, приблизительно 1,8%, приблизительно 1,85%, приблизительно 1,9%, приблизительно 1,95%, приблизительно 2%, приблизительно 2,05%, приблизительно 2,1%, приблизительно 2,15%, приблизительно 2,2%, приблизительно 2,25%, приблизительно 2,3%, приблизительно 2,35%, приблизительно 2,4%, приблизительно 2,45%, приблизительно 2,5%; приблизительно 2,6%, приблизительно 2,65%, приблизительно 2,7%, приблизительно 2,75%, приблизительно 2,8%, приблизительно 2,85%, приблизительно 2,9%, приблизительно 2,95%, приблизительно 3%, приблизительно 3,05%, приблизительно 3,1%, приблизительно 3,15%, приблизительно 3,2%, приблизительно 3,25%, приблизительно 3,3%, приблизительно 3,35%, приблизительно 3,4%, приблизительно 3,45%, приблизительно 3,5%, приблизительно 3,55%, приблизительно 3,6%, приблизительно 3,65%, приблизительно 3,7%, приблизительно 3,75%, приблизительно 3,8%, приблизительно 3,85%, приблизительно 3,9%, приблизительно 3,95%; приблизительно 4%, приблизительно 4,05%, приблизительно 4,1%, приблизительно 4,15%, приблизительно 4,2%, приблизительно 4,25%, приблизительно 4,3%, приблизительно 4,35%, приблизительно 4,4%, приблизительно 4,45%, приблизительно 4,5%, приблизительно 4,55%, приблизительно 4,6%, приблизительно 4,65%, приблизительно 4,7%, приблизительно 4,75%, приблизительно 4,8%, приблизительно 4,85%, приблизительно 4,9%, приблизительно 4,95%; приблизительно 5%, приблизительно 5,05%, приблизительно 5,1%, приблизительно 5,15%, приблизительно 5,2%, приблизительно 5,25%, приблизительно 5,3%, приблизительно 5,35%, приблизительно 5,4%, приблизительно 5,45%, приблизительно 5,5%, приблизительно 5,55%, приблизительно 5,6%, приблизительно 5,65%, приблизительно 5,7%, приблизительно 5,75%, приблизительно 5,8%, приблизительно 5,85%, приблизительно 5,9%, приблизительно 5,95%; приблизительно 6%, приблизительно 6,05%, приблизительно 6,1%, приблизительно 6,15%, приблизительно 6,2%, приблизительно 6,25%, приблизительно 6,3%, приблизительно 6,35%, приблизительно 6,4%, приблизительно 6,45%, приблизительно 6,5%, приблизительно 6,55%, приблизительно 6,6%, приблизительно 6,65%, приблизительно 6,7%, приблизительно 6,75%, приблизительно 6,8%, приблизительно 6,85%, приблизительно 6,9%, приблизительно 6,95% или приблизительно 7% Mg. В некоторых аспектах Mg не присутствует в сплаве (т.е. составляет 0%). Все выражено в мас. %.

В некоторых аспектах алюминиевый сплав содержит скандий (Sc) в количестве от 0% до приблизительно 2% (например, от 0,01% до 2%, от 0,05% до 1,75%, от 0,1% до 1,5% или от 0,15% до 1%) в пересчете на общую массу сплава. Например, сплав может содержать 0%, приблизительно 0,05%, приблизительно 0,1%, приблизительно 0,15%, приблизительно 0,2%, приблизительно 0,25%, приблизительно 0,3%, приблизительно 0,35%, приблизительно 0,4%, приблизительно 0,45%, приблизительно 0,5%, приблизительно 0,55%, приблизительно 0,6%, приблизительно 0,65%, приблизительно 0,7%, приблизительно 0,75%, приблизительно 0,8%, приблизительно 0,85%, приблизительно 0,9%, приблизительно 0,95%, приблизительно 1%, приблизительно 1,05%, приблизительно 1,1%, приблизительно 1,15%, приблизительно 1,2%, приблизительно 1,25%, приблизительно 1,3%, приблизительно 1,35%, приблизительно 1,4%, приблизительно 1,45%, приблизительно 1,5%, приблизительно 1,55%, приблизительно 1,6%, приблизительно 1,65%, приблизительно 1,7%, приблизительно 1,75%, приблизительно 1,8%, приблизительно 1,85%, приблизительно 1,9%, приблизительно 1,95%, или приблизительно 2% Sc. В некоторых аспектах Sc не присутствует в сплаве (т.е. составляет 0%). Все выражено в мас. %.

В некоторых аспектах алюминиевый сплав содержит железо (Fe) в количестве от 0% до приблизительно 2% (например, от 0,01% до 2%, от 0,05% до 1,75%, от 0,1% до 1,5% или от 0,15% до 1%) в пересчете на общую массу сплава. Например, сплав может содержать 0%, приблизительно 0,05%, приблизительно 0,1%, приблизительно 0,15%, приблизительно 0,2%, приблизительно 0,25%, приблизительно 0,3%, приблизительно 0,35%, приблизительно 0,4%, приблизительно 0,45%, приблизительно 0,5%, приблизительно 0,55%, приблизительно 0,6%, приблизительно 0,65%, приблизительно 0,7%, приблизительно 0,75%, приблизительно 0,8%, приблизительно 0,85%, приблизительно 0,9%, приблизительно 0,95%, приблизительно 1%, приблизительно 1,05%, приблизительно 1,1%, приблизительно 1,15%, приблизительно 1,2%, приблизительно 1,25%, приблизительно 1,3%, приблизительно 1,35%, приблизительно 1,4%, приблизительно 1,45%, приблизительно 1,5%, приблизительно 1,55%, приблизительно 1,6%, приблизительно 1,65%, приблизительно 1,7%, приблизительно 1,75%, приблизительно 1,8%, приблизительно 1,85%, приблизительно 1,9%, приблизительно 1,95%, или приблизительно 2% Fe. В некоторых аспектах Fe не присутствует в сплаве (т.е. составляет 0%). Все выражено в мас. %.

В некоторых аспектах алюминиевый сплав содержит церий (Се) в количестве от 0% до приблизительно 2% (например, от 0,01% до 2%, от 0,05% до 1,75%, от 0,1% до 1,5% или от 0,15% до 1%) в пересчете на общую массу сплава. Например, сплав может содержать 0%, приблизительно 0,05%, приблизительно 0,1%, приблизительно 0,15%, приблизительно 0,2%, приблизительно 0,25%, приблизительно 0,3%, приблизительно 0,35%, приблизительно 0,4%, приблизительно 0,45%, приблизительно 0,5%, приблизительно 0,55%, приблизительно 0,6%, приблизительно 0,65%, приблизительно 0,7%, приблизительно 0,75%, приблизительно 0,8%, приблизительно 0,85%, приблизительно 0,9%, приблизительно 0,95%, приблизительно 1%, приблизительно 1,05%, приблизительно 1,1%, приблизительно 1,15%, приблизительно 1,2%, приблизительно 1,25%, приблизительно 1,3%, приблизительно 1,35%, приблизительно 1,4%, приблизительно 1,45%, приблизительно 1,5%, приблизительно 1,55%, приблизительно 1,6%, приблизительно 1,65%, приблизительно 1,7%, приблизительно 1,75%, приблизительно 1,8%, приблизительно 1,85%, приблизительно 1,9%, приблизительно 1,95%, или приблизительно 2%Се. В некоторых аспектахСе не присутствует в сплаве (т.е. составляет 0%). Все выражено в мас. %.

В некоторых аспектах алюминиевый сплав содержит цинк (Zn) в количестве от 0% до приблизительно 10% (например, от 0,01% до 10%, от 0,05% до 9%, от 0,1% до 9% или от 0,15% до 9%) в пересчете на общую массу сплава. Например, сплав может содержать 0%, приблизительно 0,01%, приблизительно 0,02%, приблизительно 0,03%, приблизительно 0,04%, приблизительно 0,05%, приблизительно 0,06%, приблизительно 0,07%, приблизительно 0,08%, приблизительно 0,09%, приблизительно 0,1%, приблизительно 0,15%, приблизительно 0,2%, приблизительно 0,25%, приблизительно 0,3%, приблизительно 0,35%, приблизительно 0,4%, приблизительно 0,45%, приблизительно 0,5%, приблизительно 0,55%, приблизительно 0,6%, приблизительно 0,65%, приблизительно 0,70%, приблизительно 0,75%, приблизительно 0,8%, приблизительно 0,85%, приблизительно 0,9%, приблизительно 0,95%, приблизительно 1%, приблизительно 1,1%, приблизительно 1,2%, приблизительно 1,3%, приблизительно 1,4%, приблизительно 1,5%, приблизительно 1,6%, приблизительно 1,7%, приблизительно 1,8%, приблизительно 1,9%, приблизительно 2%, приблизительно 2,1%, приблизительно 2,2%, приблизительно 2,3%, приблизительно 2,4% приблизительно 2,5%; приблизительно 2,6%, приблизительно 2,7% приблизительно 2,8%, приблизительно 2,9%, приблизительно 3%, приблизительно 3,1%, приблизительно 3,2%, приблизительно 3,3%, приблизительно 3,4% приблизительно 3,5%, приблизительно 3,6%, приблизительно 3,7% приблизительно 3,8%, приблизительно 3,9%, приблизительно 4%, приблизительно 4,1%, приблизительно 4,2%, приблизительно 4,3%, приблизительно 4,4% приблизительно 4,5%, приблизительно 4,6%, приблизительно 4,7%, приблизительно 4,8%, приблизительно 4,9%, приблизительно 5%, приблизительно 5,1%, приблизительно 5,2%, приблизительно 5,3%, приблизительно 5,4%, приблизительно 5,5%, приблизительно 5,6%, приблизительно 5,7%, приблизительно 5,8%, приблизительно 5,9%; приблизительно 6%, приблизительно 6,1%, приблизительно 6,2%, приблизительно 6,3%, приблизительно 6,4%, приблизительно 6,5%, приблизительно 6,6%, приблизительно 6,7% приблизительно 6,8%, приблизительно 6,9%, приблизительно 7%, приблизительно 7,1%, приблизительно 7,2%, приблизительно 7,3%, приблизительно 7,4%, приблизительно 7,5%, приблизительно 7,6%, приблизительно 7,7%, приблизительно 7,8%, приблизительно 7,9%; приблизительно 8%, приблизительно 8,1%, приблизительно 8,2%, приблизительно 8,3%, приблизительно 8,4%, приблизительно 8,5%, приблизительно 8,6%, приблизительно 8,7%, приблизительно 8,8%, приблизительно 8,9%, приблизительно 9%, приблизительно 9,1%, приблизительно 9,2%, приблизительно 9,3%, приблизительно 9,4%, приблизительно 9,5%, приблизительно 9,6%, приблизительно 9,7%, приблизительно 9,8%, приблизительно 9,9% или приблизительно 10% Zn. Е некоторых аспектах Zn не присутствует в сплаве (т.е. составляет 0%). Все выражено в мас. %.

В некоторых аспектах алюминиевый сплав содержит никель (Ni) в количестве до приблизительно 2% (например, от 0,01% до 2%, от 0,05% до 1,75%, от 0,1% до 1,5% или от 0,15% до 1% в пересчете на общую массу сплава. Например, сплав может содержать 0%, приблизительно 0,05%, приблизительно 0,1% приблизительно 0,15%, приблизительно 0,2%, приблизительно 0,25% приблизительно 0,3%, приблизительно 0,35%, приблизительно 0,4% приблизительно 0,45%, приблизительно 0,5%, приблизительно 0,55% приблизительно 0,6%, приблизительно 0,65%, приблизительно 0,7% приблизительно 0,75%, приблизительно 0,8%, приблизительно 0,85%, приблизительно 0,9%, приблизительно 0,95%, приблизительно 1%, приблизительно 1,05%, приблизительно 1,1%, приблизительно 1,15%, приблизительно 1,2%, приблизительно 1,25%, приблизительно 1,3%, приблизительно 1,35%, приблизительно 1,4%, приблизительно 1,45%, приблизительно 1,5%, приблизительно 1,55%, приблизительно 1,6%, приблизительно 1,65%, приблизительно 1,7%, приблизительно 1,75%, приблизительно 1,8%, приблизительно 1,85%, приблизительно 1,9%, приблизительно 1,95%, или приблизительно 2% Ni. В некоторых аспектах Ni не присутствует в сплаве (т.е. составляет 0%). Все выражено в мас. %.

В некоторых аспектах алюминиевый сплав содержит стронций (Sr) в количестве от 0% до приблизительно 2% (например, от 0,01% до 2%, от 0,05% до 1,75%, от 0,1% до 1,5% или от 0,15% до 1%) в пересчете на общую массу сплава. Например, сплав может содержать 0%, приблизительно 0,05%, приблизительно 0,1%, приблизительно 0,15%, приблизительно 0,2%, приблизительно 0,25%, приблизительно 0,3%, приблизительно 0,35%, приблизительно 0,4%, приблизительно 0,45%, приблизительно 0,5%, приблизительно 0,55%, приблизительно 0,6%, приблизительно 0,65%, приблизительно 0,7%, приблизительно 0,75%, приблизительно 0,8%, приблизительно 0,85%, приблизительно 0,9%, приблизительно 0,95%, приблизительно 1%, приблизительно 1,05%, приблизительно 1,1%, приблизительно 1,15%, приблизительно 1,2%, приблизительно 1,25%, приблизительно 1,3%, приблизительно 1,35%, приблизительно 1,4%, приблизительно 1,45%, приблизительно 1,5%, приблизительно 1,55%, приблизительно 1,6%, приблизительно 1,65%, приблизительно 1,7%, приблизительно 1,75%, приблизительно 1,8%, приблизительно 1,85%, приблизительно 1,9%, приблизительно 1,95%, или приблизительно 2% Sr. В некоторых аспектах Sr не присутствует в сплаве (т.е. составляет 0%). Все выражено в мас. %.

В некоторых аспектах алюминиевый сплав содержит кальций (Са) в количестве от 0% до приблизительно 2% (например, от 0,01% до 2%, от 0,05% до 1,75%, от 0,1% до 1,5% или от 0,15% до 1%) в пересчете на общую массу сплава. Например, сплав может содержать 0%, приблизительно 0,05%, приблизительно 0,1%, приблизительно 0,15%, приблизительно 0,2%, приблизительно 0,25%, приблизительно 0,3%, приблизительно 0,35%, приблизительно 0,4%, приблизительно 0,45%, приблизительно 0,5%, приблизительно 0,55%, приблизительно 0,6%, приблизительно 0,65%, приблизительно 0,7%, приблизительно 0,75%, приблизительно 0,8%, приблизительно 0,85%, приблизительно 0,9%, приблизительно 0,95%, приблизительно 1%, приблизительно 1,05%, приблизительно 1,1%, приблизительно 1,15%, приблизительно 1,2%, приблизительно 1,25%, приблизительно 1,3%, приблизительно 1,35%, приблизительно 1,4%, приблизительно 1,45%, приблизительно 1,5%, приблизительно 1,55%, приблизительно 1,6%, приблизительно 1,65%, приблизительно 1,7%, приблизительно 1,75%, приблизительно 1,8%, приблизительно 1,85%, приблизительно 1,9%, приблизительно 1,95%, или приблизительно 2% Са. В некоторых аспектах Са не присутствует в сплаве (т.е. составляет 0%). Все выражено в мас. %.

В некоторых аспектах алюминиевый сплав содержит иттрий (Y) в количестве от 0% до приблизительно 2% (например, от 0,01% до 2%, от 0,05% до 1,75%, от 0,1% до 1,5% или от 0,15% до 1%) в пересчете на общую массу сплава. Например, сплав может содержать 0%, приблизительно 0,05%, приблизительно 0,1%, приблизительно 0,15%, приблизительно 0,2%, приблизительно 0,25%, приблизительно 0,3%, приблизительно 0,35%, приблизительно 0,4%, приблизительно 0,45%, приблизительно 0,5%, приблизительно 0,55%, приблизительно 0,6%, приблизительно 0,65%, приблизительно 0,7%, приблизительно 0,75%, приблизительно 0,8%, приблизительно 0,85%, приблизительно 0,9%, приблизительно 0,95%, приблизительно 1%, приблизительно 1,05%, приблизительно 1,1%, приблизительно 1,15%, приблизительно 1,2%, приблизительно 1,25%, приблизительно 1,3%, приблизительно 1,35%, приблизительно 1,4%, приблизительно 1,45%, приблизительно 1,5%, приблизительно 1,55%, приблизительно 1,6%, приблизительно 1,65%, приблизительно 1,7%, приблизительно 1,75%, приблизительно 1,8%, приблизительно 1,85%, приблизительно 1,9%, приблизительно 1,95%, или приблизительно 2% Y. В некоторых аспектах Y не присутствует в сплаве (т.е. составляет 0%). Все выражено в мас. %.

Алюминиевый сплав может также содержать несмешиваемые элементы, которые не подвергаются перитектическим или эвтектическим реакциям, такие как Pb, Bi, In и Sn.

В некоторых аспектах алюминиевый сплав содержит марганец (Мn) в количестве от 0% до приблизительно 2% (например, от 0,01% до 2%, от 0,05% до 1,75%, от 0,1% до 1,5% или от 0,25% до 1%) в пересчете на общую массу сплава. Например, сплав может содержать 0%, приблизительно 0,05%, приблизительно 0,1%, приблизительно 0,15%, приблизительно 0,2%, приблизительно 0,25%, приблизительно 0,3%, приблизительно 0,35%, приблизительно 0,4%, приблизительно 0,45%, приблизительно 0,5%, приблизительно 0,55%, приблизительно 0,6%, приблизительно 0,65%, приблизительно 0,7%, приблизительно 0,75%, приблизительно 0,8%, приблизительно 0,85%, приблизительно 0,9%, приблизительно 0,95%, приблизительно 1%, приблизительно 1,05%, приблизительно 1,1%, приблизительно 1,15%, приблизительно 1,2%, приблизительно 1,25%, приблизительно 1,3%, приблизительно 1,35%, приблизительно 1,4%, приблизительно 1,45%, приблизительно 1,5%, приблизительно 1,55%, приблизительно 1,6%, приблизительно 1,65%, приблизительно 1,7%, приблизительно 1,75%, приблизительно 1,8%, приблизительно 1,85%, приблизительно 1,9%, приблизительно 1,95%, или приблизительно 2% Мn. В некоторых аспектах Мп не присутствует в сплаве (т.е. составляет 0%). Все выражено в мас. %.

Необязательно композиции алюминиевых сплавов могут дополнительно содержать другие незначительные элементы, иногда называемые примесями, в количестве приблизительно 0,05% или менее, приблизительно 0,04% или менее, приблизительно 0,03% или менее, приблизительно 0,02% или менее, или приблизительно 0,01% или менее каждый. Эти примеси могут включать, помимо прочего, Ga, В,С, Be или их комбинации. Соответственно, Ga, В, В, С или Be могут присутствовать в сплаве в количестве приблизительно 0,05% или менее, приблизительно 0,04% или менее, приблизительно 0,03% или менее, приблизительно 0,02% или менее, или приблизительно 0,01% или менее. В некоторых аспектах сумма всех примесей не превышает приблизительно 0,15% (например, приблизительно 0,1%). Все выражено в мас. %. В некоторых аспектах оставшийся процент сплава составляет алюминий.

Композиции сплавов, описанные в настоящем документе, включая материал из алюминиевого сплава по любому из вышеуказанных вариантов осуществления, имеют алюминий (Al) в качестве основного компонента, например, в количестве по меньшей мере 80,0% от сплава. Необязательно композиции сплавов имеют по меньшей мере 85,0% Al или по меньшей мере 86,0% Al, или по меньшей мере 86,5% Al, или по меньшей мере 87,0% Al, или по меньшей мере 87,5% Al, или по меньшей мере 88,0% A1, или по меньшей мере 88,5% A1, или по меньшей мере 89,0% Al, или по меньшей мере 89,5% Al, или по меньшей мере 90,0% Al, или по меньшей мере 90,5% Al, или по меньшей мере 91,0% Al, или по меньшей мере 91,5% Al, или по меньшей мере 92,0% AI. Все выражено в мас. %.

В некоторых аспектах в сплав может быть добавлен армирующий материал с формированием композита с металлической матрицей (ММС - англ.: metal matrix composite). ММС описаны в заявке на патент WO 2012/164581 под названием А Process for Producing Reinforced Aluminum-Metal Matrix Composites, поданной 30 мая 2012 г., которая полностью включена в настоящий документ посредством ссылки. Такие армирующие материалы могут включать SiC, TiB₂, Al₂O₃, В₄С, TiC, CNT (углеродные нанотрубки) и другие. ММС известны своей высокой прочностью и малой массой, и могут применяться в автомобильной промышленности. В некоторых аспектах армирующий материал может присутствовать в количестве вплоть до 20 мас. % композита с металлической матрицей. Не ограничиваясь какой-либо теорией, считается, что функциональный градиент, описанный в настоящем документе, применим к ММС, поскольку наличие нерекристаллизованной области в центре продукта ММС может позволить уменьшить расслоение между матрицей и армирующим материалом.

В некоторых аспектах армирующий материал может формироваться in-situ внутри поддона для слитка или формироваться в системе транспортировки металла или внутри плавильной/раздаточной печи. Такие армирующие материалы in-situ имеют лучшую тенденцию к сцеплению с матрицей по сравнению с армирующим материалом, добавленным ex-situ. Такие армирующие материалы in-situ могут включать TiB₂, TiC, NbB₂, Al₂O₃, SiC, ZrB₂, AlB₂, Al₃Ti, Al₇Cr, Al₃Zr, Al₃Nb, Al₃Ta, Al₃V, AlN, Al₃Hf, Al₃HfO и другие.

Изделия из алюминиевого сплава, описанные в настоящем документе, могут представлять собой любые подходящие изделия из алюминиевого сплава. Как отмечалось выше, изделия формируются из продукта из алюминиевого сплава, имеющего функциональный градиент в по меньшей мере одном измерении. В некоторых аспектах функциональный градиент проходит по толщине продукта. Например, продукт может иметь центральную, нерекристаллизованную область, которая может демонстрировать высокую прочность, но наружные поверхности продукта могут быть рекристаллизованы, что может способствовать сохранению формуемости. Рекристаллизация может быть определена количественно на основе соотношения сторон зерен с помощью оптической микроскопии или по текстуре с помощью дифракции обратного рассеяния электронов или рентгеновской дифракции, как описано ниже.

Продукт из алюминиевого сплава может иметь любую подходящую физическую конфигурацию. Как вариант, продукт из алюминиевого сплава представляет собой прокатную плиту, пластину или лист из алюминиевого сплава. В некоторых вариантах осуществления продукт из алюминиевого сплава представляет собой прокатную пластину из алюминиевого сплава. В некоторых вариантах осуществления продукт из алюминиевого сплава представляет собой прокатный лист из алюминиевого сплава.

Степень рекристаллизации или коэффициент рекристаллизации может быть определен любым подходящим способом, известным в данной области техники. Например, на микрофотографии, полученной, например, методом сканирующей электронной микрографии (SEM - англ.: scanning electron micrograph) или оптической микрографии (ОМ - англ.: optical micrograph), более высокая степень рекристаллизации или коэффициент рекристаллизации может наблюдаться с точки зрения зернистой структуры с более высокой степенью однородности. В некоторых других примерах для оценки степени рекристаллизации может также применяться дифракция обратного рассеяния электронов (EBSD - англ.: electron backscatter diffraction). Как вариант, степень рекристаллизации определяется в виде «коэффициента рекристаллизации», который в контексте настоящего документа относится к формуле: 1 - LAGB/(MAGB+HAGB). В некоторых вариантах осуществления коэффициент рекристаллизации может означать или представлять собой процент, количество или объем материала, который подвергается рекристаллизации, по сравнению с общим количеством или объемом материала. LAGB относится к количеству границ зерен в данном объеме, имеющих разориентировку между соседними зернами от 2° до 15° (т.е. количество границ зерен с малым углом). MAGB означает количество границ зерен в данном объеме, имеющих разориентировку между соседними зернами более 15° , но не более 30° (т.е. количество границ зерен со средним углом). HAGB означает количество границ зерен в данном объеме, имеющих разориентировку между соседними зернами более 30° (т.е. количество границ зерен с большим углом). Количества или значения LAGB, MAGB и HAGB могут быть определены путем измерения угла разориентировки между соседними зернами, регистрируемого посредством EBSD. Восстановление или рекристаллизация материалов может уменьшить накопленную энергию в материалах, когда сильно деформированные материалы отжигаются при высокой температуре. Восстановление конкурирует с рекристаллизацией, так как оба процесса происходят за счет накопленной энергии во время отжига. Восстановление можно определить как процессы отжига, происходящие в деформированных материалах, которые происходят без миграции границы зерна с большим углом. Деформированная структура часто представляет собой ячеистую структуру со стенками, имеющими углы дислокаций. По мере восстановления эти ячеистые стенки переходят в настоящую субзеренную структуру. Это происходит путем постепенного удаления посторонних дислокаций и перегруппировки оставшихся дислокаций в границы зерен с малым углом. Однако рекристаллизация - это формирование новой зернистой структуры в деформированном материале путем образования и миграции границ зерен с большим углом под действием накопленной энергии деформации. Поэтому LAGB устраняется в процессе рекристаллизации.

Функциональный градиент, сформированный, как описано в настоящем документе, может быть по меньшей мере по одному измерению продукта из алюминиевого сплава, например, по толщине и/или ширине. Необязательно по меньшей мере две наружные области продукта из алюминиевого сплава, например, по меньшей мере две параллельные поверхности продукта, имеют коэффициент рекристаллизации, который выше, чем коэффициент рекристаллизации к центру продукта из алюминиевого сплава. Необязательно по меньшей мере две внешние области имеют коэффициент рекристаллизации, который на по меньшей мере 0,01 выше (например, 0,01-1,0), или на по меньшей мере 0,03 выше, или на по меньшей мере 0,05 выше, или на по меньшей мере 0,07 выше, или на по меньшей мере 0,10 выше, или на по меньшей мере 0,15 выше, или на по меньшей мере 0,20 выше, или на по меньшей мере 0,25 выше, или на по меньшей мере 0,30 выше, или на по меньшей мере 0,35 выше, или на по меньшей мере 0,40 выше, или на по меньшей мере 0,45 выше, или на по меньшей мере 0,50 выше, чем коэффициент рекристаллизации в центре продукта из алюминиевого сплава.

Функциональный градиент можно также понять, рассмотрев композицию продукта из алюминиевого сплава по размеру функционального градиента. Например, функциональный градиент может иметь большее содержание образующего перитектическую структуру элемента вдоль центральной линии слитка, в то время как большее содержание образующего эвтектическую структуру элемента может присутствовать вдоль наружных областей.

Продукты из алюминиевого сплава, описанные в настоящем документе, могут независимо демонстрировать прочность при растяжении от 200 МПа до 700 МПа или даже выше 700 МПа, например, до 750 МПа, 800 МПа или 850 МПа. Например, прочность при растяжении может составлять от 200 МПа до 650 МПа, от 200 МПа до 600 МПа, от 200 МПа до 550 МПа, от 200 МПа до 500 МПа, от 250 МПа до 650 МПа, от 250 МПа до 600 МПа, от 250 МПа до 550 МПа, от 250 МПа до 500 МПа, от 300 МПа до 650 МПа, от 300 МПа до 600 МПа, от 300 МПа до 550 МПа, от 300 МПа до 500 МПа, от 350 МПа до 650 МПа, от 350 МПа до 600 МПа, от 350 МПа до 550 МПа, от 350 МПа до 500 МПа, от 400 МПа до 650 МПа, от 400 МПа до 600 МПа, от 400 МПа до 550 МПа, от 400 МПа до 500 МПа, от 200 МПа до 225 МПа, от 225 МПа до 250 МПа, от 250 МПа до 275 МПа, от 275 МПа до 300 МПа, от 300 МПа до 325 МПа, от 325 МПа до 350 МПа, от 350 МПа до 375 МПа, от 375 МПа до 400 МПа, от 400 МПа до 425 МПа, от 425 МПа до 450 МПа, от 450 МПа до 475 МПа, от 475 МПа до 500 МПа, от 500 МПа до 525 МПа, от 525 МПа до 550 МПа, от 550 МПа до 575 МПа, от 575 МПа до 600 МПа, от 600 МПа до 625 МПа, от 625 МПа до 650 МПа, от 650 МПа до 675 МПа или от 675 МПа до 700 МПа.

Продукты из алюминиевого сплава, описанные в настоящем документе, могут независимо демонстрировать предел текучести от 200 МПа до 600 МПа или даже выше 600 МПа, например, до 650 МПа, 700 МПа или 750 МПа. Например, предел текучести может составлять от 200 МПа до 550 МПа, от 200 МПа до 500 МПа, от 250 МПа до 600 МПа, от 250 МПа до 550 МПа, от 250 МПа до 500 МПа, от 300 МПа до 600 МПа, от 300 МПа до 550 МПа, от 300 МПа до 500 МПа, от 350 МПа до 600 МПа, от 350 МПа до 550 МПа, от 350 МПа до 500 МПа, от 400 МПа до 600 МПа, от 400 МПа до 550 МПа, от 400 МПа до 500 МПа, от 200 МПа до 225 МПа, от 225 МПа до 250 МПа, от 250 МПа до 275 МПа, от 275 МПа до 300 МПа, от 300 МПа до 325 МПа, от 325 МПа до 350 МПа, от 350 МПа до 375 МПа, от 375 МПа до 400 МПа, от 400 МПа до 425 МПа, от 425 МПа до 450 МПа, от 450 МПа до 475 МПа, от 475 МПа до 500 МПа, от 500 МПа до 525 МПа, от 525 МПа до 550 МПа, от 550 МПа до 575 МПа или от 575 МПа до 600 МПа.

Способы получения продуктов из алюминиевого сплава

В некоторых аспектах описанные продукты из алюминиевого сплава представляют собой продукты, полученные согласно описанному способу. Без намерения ограничить объем изобретений, изложенных в настоящем документе, свойства продуктов из алюминиевого сплава, изложенных в настоящем документе, частично определяются формированием определенных микроструктур во время их получения.

В по меньшей мере одном аспекте в изобретении предлагается способ изготовления продукта из алюминиевого сплава, причем способ включает: предоставление алюминиевого сплава в расплавленном состоянии в качестве расплавленного алюминиевого сплава; литье расплавленного алюминиевого сплава с формированием литого продукта из алюминиевого сплава; гомогенизацию литого продукта из алюминиевого сплава с формированием гомогенизированного литого продукта из алюминиевого сплава; и прокатку гомогенизированного литого продукта из алюминиевого сплава с формированием прокатного продукта из алюминиевого сплава. В некоторых аспектах расплавленный алюминиевый сплав отливают в слиток с помощью процесса литья в кристаллизатор (DC - англ.: direct chill). В некоторых аспектах расплавленный алюминиевый сплав льют в литейную полость в процессе непрерывного литья (СС - англ.: continuous casting) с помощью двухленточной установки разливки, двухвалковой установки разливки, блочной установки разливки или любой другой установки непрерывной разливки.

Литье

Способы, описанные в настоящем документе, могут включать этап добавления различных легирующих элементов в виде основного сплава (двоичных или троичных или четвертичных элементов) или чистого металла в расплавленную жидкую ванну. Это также может включать перемешивание в печи с помощью магнитов или ручного перемешивания. Необязательно могут быть добавлены армирующие частицы. Это может включать удаление шлака.

Способы, описанные в настоящем документе, могут включать этап применения индукционной печи, газовой печи или электрической печи сопротивления для получения расплавленной жидкости.

Способы, описанные в настоящем документе, могут включать этап литья расплавленного алюминиевого сплава с формированием литого продукта из алюминиевого сплава. В некоторых вариантах осуществления расплавленный сплав может быть обработан до литья. Обработка может включать одно или более из флюсования в печи, поточной дегазации, поточного флюсования и фильтрации. Литые продукты из алюминиевого сплава могут быть сформированы с помощью любого процесса литья, выполняемого в соответствии со стандартами, обычно применяемыми в алюминиевой промышленности, как известно специалисту в данной области техники, включая способы литья в кристаллизатор и непрерывного литья, как описано в настоящем документе.

В некоторых аспектах расплавленная жидкость содержит дисперсные армирующие частицы, которые могут быть добавлены непосредственно перед подачей расплавленной жидкости в литейную форму при применении способов литья в кристаллизатор. Дополнительно или альтернативно расплавленная жидкость содержит дисперсные армирующие частицы, добавляемые в качестве вторичной расплавленной жидкости глубоко внутри поддона, в то время как первичная расплавленная жидкость все еще течет. В некоторых аспектах вторичный расплавленный металл имеет высокое содержание дисперсоидообразующих элементов и непосредственно вводится глубоко внутрь поддона.

В качестве нескольких неограничивающих примеров процесс литья может включать процесс литья в кристаллизатор (DC) или процесс непрерывного литья (СС).Система непрерывного литья может содержать пару движущихся противоположных литейных поверхностей (например, движущиеся противоположные ленты, валки или блоки), литейную полость между парой движущихся противоположных литейных поверхностей и инжектор расплавленного металла. Инжектор расплавленного металла может иметь концевое отверстие, из которого расплавленный металл может выходить из инжектора расплавленного металла и нагнетаться в литейную полость. В некоторых вариантах осуществления процессСС может включать, помимо прочего, применение двухленточных установок разливки, двухвалковых установок разливки или блочных установок разливки. В некоторых вариантах осуществления процесс литья осуществляется с помощью процесса СС с формированием литого продукта в форме заготовки, сляба, пластины, полосы и тому подобного. В некоторых аспектах применяется литье DC.

Литой продукт, такой как слиток, заготовка, сляб, пластина, полоса и т.д., может быть обработан любым способом, известным специалистам в данной области техники. Необязательно этапы обработки могут применяться для получения листов. Такие этапы обработки могут включать, помимо прочего, гомогенизацию, горячую прокатку, холодную прокатку, термообработку на твердый раствор и необязательный этап предварительного старения, как известно специалистам в данной области техники. Этапы обработки могут быть подходящим образом применены к любому литому продукту, включая, помимо прочего, слитки, заготовки, слябы, полосы, плиты, пластины и т.д., с помощью модификаций и способов, известных специалистам в данной области техники. Для получения изделий из алюминиевого сплава с определенным распределением коэффициента рекристаллизации могут применяться конкретные этапы обработки, как описано ниже.

В некоторых случаях процесс литья может влиять на рекристаллизацию и повторное формование, которые могут происходить на последующих этапах обработки. Например, распределение дисперсоидообразующих элементов в литом изделии, таком как слиток, может влиять на способность литого продукта подвергаться рекристаллизации. Путем избирательного формирования первичных зерен, обогащенных по меньшей мере одним образующим перитектическую структуру элементом и обедненных по меньшей мере одним эвтектическим элементом, сегрегации образующих перитектическую структуру элементов (дисперсоидов) в процессе литья различные области литого продукта и обработанных продуктов и изделий могут быть более или менее склонны к рекристаллизации. Образующие перитектическую структуру элементы могут осаждаться из пересыщенных растворов в виде наноразмерных дисперсоидов, диаметр которых может составлять, например, от 10 нм до 100 нм. Эти дисперсоиды могут иметь размеры, которые не способствуют зарождению центров рекристаллизации так, как это делают более крупные частицы. Вместо этого эти частицы могут препятствовать движению дислокаций и границ зерен таким образом, что рекристаллизация предотвращается. Объем или массовая доля этих дисперсных частиц может определять или влиять на конкретные свойства рекристаллизации в литом продукте.

Помимо того, что размер первичного зерна влияет на макросегрегацию перитектических элементов в центре, увеличение растворимости в твердом состоянии перитектических элементов в первичных зернах алюминия также может определять количество макросегрегации, например, в литом слитке. Увеличение растворимости в твердом состоянии перитектических элементов определяется путем затвердевания первичных зерен. Когда перитектические элементы находятся в твердом растворе внутри первичных зерен, что позволяет первичным зернам оседать в центре слитка, перитектические элементы могут также выпадать в осадок ниже по потоку на этапе деформации независимо от размера первичного зерна. Как правило, дисперсоиды образуются во время процесса гомогенизации, при этом рекристаллизация происходит после горячей прокатки. Следовательно, размер литого первичного зерна (или дендритный размер) может быть не соотносим с образующими перитектическую (дисперсоидную) структуру элементами и механизмом рекристаллизации. В некоторых случаях может существовать так называемая «зона без частиц», где дисперсоиды отсутствуют в первичных зернах после гомогенизации. Считается, что это происходит, когда распределение образующих перитектическую (дисперсоидную) структуру элементов по первичному зерну меняется, и центр первичного зерна богат перитектическими элементами и обеднен в направлении к границе зерна (или дендрита), что может повлиять на рекристаллизацию.

В крупномасштабных отливках может происходить обеднение или накопление легирующих элементов. Это известно как макросегрегация, которая может быть вызвана относительным движением твердой и жидкой фаз, которые по своей природе имеют различный состав. Центр слитка может быть особенно восприимчив к макросегрегации, например, во время литья. Например, в этой области слитка может наблюдаться обеднение образующими эвтектическую структуру элементами, причем относительное обеднение пропорционально скорости литья. Это свойство более подробно раскрыто Yu и Granger в работе Macrosegregation in Aluminum Alloy Ingot Cast by the Semicontinuous Direct Chill (DC) Method, International Conference on Aluminum alloys - Their physical and mechanical properties, Charlottesville, Virginia. Warley (UK): EMAS; 1986, c. 17-29. Как описано в настоящем документе, хотя такое поведение ранее рассматривалось как вредное, авторы настоящего изобретения вместо этого намеренно формировали макросегрегацию, но применяли специальные способы для формирования функционального градиента. Этот функциональный градиент привел к получению алюминиевого прокатного продукта, обладающего желаемыми свойствами и пригодного для вторичной переработки. Преимуществом является то, что большее количество первичных зерен накапливается в центре для получения продуктов из алюминиевого сплава, имеющих функциональный градиент в по меньшей мере одном измерении продукта.

Аналогичным образом, образующие перитектическую или дисперсоидную структуру элементы также могут быть выборочно обогащены в центральной части слитка, и это обогащение также может быть усилено за счет увеличения скорости литья. Таким образом, изменяя скорость литья, можно оптимизировать распределение образующих дисперсоидную структуру элементов в центре слитка, что может повлиять на скорость, с которой может происходить рекристаллизация. Например, при увеличении скорости литья в слитке, содержащем образующие дисперсоидную структуру элементы, концентрация образующих дисперсоидную структуру элементов в центре слитка может быть увеличена по сравнению с более низкой скоростью литья. Повышенное содержание дисперсоидов в соответствующем затвердевшем слитке может затем применяться на последующих этапах обработки (например, прокатка, отжиг и т.д.) для воздействия на скорость рекристаллизации в центре обрабатываемого объекта. Таким образом, литье может влиять на количество и скорость рекристаллизации в центральной части по сравнению с поверхностными частями во время последующих этапов прокатки и отжига, например. Соответственно, в способах, описанных в настоящем документе, может дополнительно применяться этап литья с высокой скоростью, например, около 1,5 дюйма в минуту (дюйм/минута) или более, например, 1,5-10 дюймов/минута, 2,5-10 дюймов/минута, 3,5-10 дюймов/минута или 4,5-10 дюймов/минута.

Для того чтобы повлиять на образование дисперсоидов в желаемом месте, например, в центре слитка или на наружных поверхностях, можно регулировать различные параметры процесса литья. Например, для обогащения перитектических (дисперсоидных) элементов можно регулировать поток расплавленного металла внутри слитка. Для изменения потока используется метод высокоскоростного струйного расплава с помощью специального сопла, позволяющего потоку двигаться к короткой поверхности и прокатной поверхности под углом, так что профиль поддона становится более крутым, что заставляет больше зерен оседать к центру. Метод высокоскоростного струйного расплава может быть выполнен без применения магнитов. В качестве альтернативы можно применять большие магниты, расположенные на каждой поверхности прокатки и вращающиеся в противоположных направлениях, для создания потока, движущегося от поверхности прокатки в направлении к центру слитка. Другая альтернатива для модификации потока может включать применение большого комбинированного мешка с угловой щелью для обеспечения потока, движущегося ближе к торцевой поверхности и позволяющего большему количеству первичных зерен оседать на дне поддона по центру. Еще один вариант изменения потока может включать применение метода магнитной высокоскоростной струи жидкости, позволяющей создать более глубокий поддон и тем самым увеличить сегрегацию. Это также может создать более положительную сегрегацию эвтектических элементов в центре слитка.

Дополнительно или вместо модификации потока можно применять конвективные токи с помощью магнитных средств или путем физического перемешивания. Эти способы могут применяться для изменения процесса оседания зерен во время литья. В других вариантах осуществления скорость литья может быть увеличена, что может способствовать увеличению глубины расплавленного бассейна. Кроме того, увеличение угла застывающей границы раздела может привести к увеличению перемещения зерен ко дну расплавленного бассейна в литейной форме, например, к центру слитка. Процесс может быть скорректирован в зависимости от того, как должен протекать функциональный градиент, например, с концентрацией дисперсоидов в центре слитка или по направлению к поверхностям/краям.

Другие отличительные аспекты процесса литья, в результате которого получается желаемый слиток, могут включать любой из следующих аспектов. Например, технология in-situ может применяться для увеличения глубины поддона и создания большей макросегрегации. Глубина поддона может быть дополнительно или альтернативно увеличена с помощью технологии коммерческого очистителя. Дополнительно или альтернативно может быть введена струя вторичной жидкости, причем вторичная жидкость имеет высокое содержание перитектического элемента и/или эвтектического элемента (например, возможность применения жидкости двоичного сплава), непосредственно в поддон на большую глубину ниже струи первичной жидкости, чтобы значительно увеличить коэффициент сегрегации и может также помочь увеличить растворимость в твердом состоянии элементов в первичных зернах алюминия во время литья DC, отмечая, что подобный подход также может быть применен к СС. Дополнительно или альтернативно двоичный стержень может быть введен или подан непосредственно в центр поддона таким образом, чтобы при плавлении стержня происходило увеличение концентрации элементов стержня в центре. Дополнительно или альтернативно пар суспензии (или жидкости, содержащей армирующие частицы) может быть введен или подан в центр поддона таким образом, что литой слиток сохраняет более мелкий размер частиц без огрубления или агломерации в центре слитка. Дополнительно или альтернативно может применяться комбинация вышеупомянутых способов, например, комбинация метода высокоскоростной струи жидкости, применяемого вместе с коммерческими очистителями, и/или путем изменения скорости литья для обеспечения улучшенной макросегрегации.

Гомогенизация

Этап гомогенизации может включать нагрев литого продукта из алюминиевого сплава, полученного из композиции сплава, описанной в настоящем документе, до достижения пиковой температуры металла (РМТ - англ.: peak metal temperature) по меньшей мере 400°С (например, по меньшей мере 400°С, по меньшей мере 410°С, по меньшей мере 420°С, по меньшей мере 430°С, по меньшей мере 440°С, по меньшей мере 450°С, по меньшей мере 460°С, по меньшей мере 470°С, по меньшей мере 480°С, по меньшей мере 490°С, по меньшей мере 500°С, по меньшей мере 510°С, по меньшей мере 520°С или по меньшей мере 530°С). Например, продукт из алюминиевого сплава может быть нагрет до температуры от 400°С до 580°С, от 420°С до 575°С, от 440°С до 570°С, от 460°С до 565°С, от 485°С до 560°С, от 500°С до 560°С или от 520°С до 580°С.Необязательно скорость нагрева до РМТ составляет 100°С/час или менее, 75°С/час или менее, 50°С/час или менее, 40°С/час или менее, 30°С/час или менее, 25°С/час или менее, 20°С/час или менее, или 15°С/час или менее. Необязательно скорость нагрева до РМТ составляет от 10°С/мин до 100°С/мин (например, от 10°С/мин до 90°С/мин, от 10°С/мин до 70°С/мин, от 10°С/мин до 60°С/мин, от 20°С/мин до 90°С/мин, от 30°С/мин до 80°С/мин, от 40°С/мин до 70°С/мин или от 50°С/мин до 60°С/мин).

В некоторых случаях литой продукт из алюминиевого сплава затем выдерживают в течение некоторого периода времени (т.е. поддерживают при определенной температуре, например, при РМТ). В некоторых вариантах осуществления литой продукт из алюминиевого сплава выдерживают в течение вплоть до 24 часов (например, от 30 минут до 6 часов включительно). Например, в некоторых вариантах осуществления продукт из алюминиевого сплава выдерживают при температуре не менее 400°С в течение 30 минут, в течение 1 часа, в течение 2 часов, в течение 3 часов, в течение 4 часов, в течение 5 часов, в течение 6 часов, в течение 7 часов, в течение 8 часов, в течение 9 часов, в течение 10 часов, в течение 11 часов, в течение 12 часов, в течение 13 часов, в течение 14 часов, в течение 15 часов, в течение 16 часов, в течение 17 часов, в течение 18 часов, в течение 19 часов, в течение 20 часов, в течение 21 часа, в течение 22 часов, в течение 23 часов, в течение 24 часов или в течение любого промежуточного периода времени.

В некоторых вариантах осуществления описанная в настоящем документе гомогенизация может быть проведена в двухстадийном процессе гомогенизации. В некоторых вариантах осуществления процесс гомогенизации может включать описанные выше этапы нагрева и выдерживания, которые могут называться первой стадией, и дополнительно может включать вторую стадию. На второй стадии процесса гомогенизации температуру литого продукта из алюминиевого сплава повышают до температуры, превышающей температуру, применяемую на первой стадии процесса гомогенизации. Температура литого продукта из алюминиевого сплава может быть повышена, например, до температуры на по меньшей мере 5°С выше, чем температура литого продукта из алюминиевого сплава на первой стадии процесса гомогенизации. Например, температура литого продукта из алюминиевого сплава может быть повышена до температуры по меньшей мере 405°С (например, по меньшей мере 410°С, по меньшей мере 415°С или по меньшей мере 420°С).Скорость нагрева до температуры второй стадии гомогенизации может составлять 5°С/час или менее, 3°С/час или менее, или 2,5°С/час или менее. Затем литой продукт из алюминиевого сплава выдерживают в течение некоторого периода времени на второй стадии. В некоторых вариантах осуществления литой продукт из алюминиевого сплава выдерживают в течение вплоть до 10 часов (например, от 30 минут до 10 часов включительно). Например, литой продукт из алюминиевого сплава можно выдерживать при температуре по меньшей мере 405°С в течение 30 минут, 1 часа, 2 часов, 3 часов, 4 часов, 5 часов, 6 часов, 7 часов, 8 часов, 9 часов или 10 часов. В некоторых вариантах осуществления после гомогенизации литому продукту из алюминиевого сплава дают остыть до комнатной температуры на воздухе.

Этап гомогенизации может позволить осадить перитектические или диспергированные фазы, образовавшиеся во время литья. Как описано в настоящем документе, слиток может иметь большее количество образующих перитектическую структуру элементов в центре слитка, хотя это может быть изменено на противоположное, чтобы иметь большее количество дисперсоидов на поверхности, если это желательно.

Градиент температуры внутри печи гомогенизации может применяться для получения вариаций микроструктуры в поперечном сечении слитка. Например, разница температур между поверхностью и центром слитка позволяет варьировать образование дисперсоидов.

После гомогенизации на поверхность слитка на несколько секунд может быть нанесена закалочная вода, чтобы внешняя поверхность остывала быстрее, поддерживая внутреннюю поверхность при более высокой температуре, что также может способствовать градиенту микроструктуры по сечению. Градиент микроструктуры может включать по меньшей мере одно из градиента химической композиции, распределения первичных зерен, нерастворимых интерметаллических частиц (тип, размер, форма, распределение), текстуры или распределения рекристаллизованных зерен, упрочняющих выделений и/или армирующих частиц.

Горячая прокатка

После этапа гомогенизации может быть выполнен один или более проходов горячей прокатки. Проход горячей прокатки - это этап, когда градиентная микроструктура считается сформированной, так как диспергированные фазы служат для подавления рекристаллизации. Как описано выше, диспергированные фазы могут присутствовать в большем количестве в центре слитка или на поверхностях слитка в зависимости от желаемого конечного применения и желаемых свойств.

В некоторых случаях продукты из алюминиевого сплава подвергают горячей прокатке при температуре от 250°С до 550°С (например, от 300°С до 500°С или от 350°С до 450°С, или от 300°С до 520°С). В некоторых аспектах, чтобы управлять процессами роста зерен после рекристаллизации, продукты из алюминиевого сплава выборочно нагревают во время прокатки, например, с помощью различных температурных профилей для обеспечения градиентного нагрева. Для градиентного нагрева могут применяться магнитные, микроволновые или индуктивные способы нагрева. Например, градиентный нагрев может включать нагрев листа или плиты с высокой деформацией сдвига таким образом, что наружная часть имеет температуру выше температуры рекристаллизации, а внутренняя часть имеет температуру ниже температуры рекристаллизации. Альтернативно или дополнительно распыление воды может быть осуществлено сразу же после нагрева, так что температура наружной части немедленно опускается до температуры ниже температуры рекристаллизации, а температура внутренней части поддерживается выше температуры рекристаллизации.

В некоторых вариантах осуществления продукт из алюминиевого сплава подвергается горячей прокатке до калибра толщиной от 4 мм до 15 мм (например, калибра толщиной от 5 мм до 12 мм), что считается пластиной. Например, продукт из алюминиевого сплава может быть подвергнут горячей прокатке до калибра толщиной 15 мм, калибра толщиной 14 мм, калибра толщиной 13 мм, калибра толщиной 12 мм, калибра толщиной 11 мм, калибра толщиной 10 мм, калибра толщиной 9 мм, калибра толщиной 8 мм, калибра толщиной 7 мм, калибра толщиной 6 мм, калибра толщиной 5 мм или любого другого промежуточного значения.

В некоторых других вариантах осуществления продукт из алюминиевого сплава может быть подвергнут горячей прокатке до калибра толщиной более 15 мм (т.е. плита). Например, продукт из алюминиевого сплава может быть подвергнут горячей прокатке до калибра толщиной 25 мм, калибра толщиной 24 мм, калибра толщиной 23 мм, калибра толщиной 22 мм, калибра толщиной 21 мм, калибра толщиной 20 мм, калибра толщиной 19 мм, калибра толщиной 18 мм, калибра толщиной 17 мм, калибра толщиной 16 мм или любого подходящего калибра толщиной промежуточного значения или выше 25 мм.

В некоторых других вариантах осуществления продукт из алюминиевого сплава может быть подвергнут прокатке поперек боковым способом.

В других случаях продукт из алюминиевого сплава может быть подвергнут горячей прокатке до калибра менее 4 мм (т.е. лист). Например, продукт из алюминиевого сплава может быть подвергнут горячей прокатке до калибра толщиной 3,5 мм, калибра толщиной 3 мм, калибра толщиной 2 мм или калибра толщиной 1 мм или любого другого промежуточного значения.

Холодная прокатка, отжиг и дополнительная прокатка

После горячей прокатки может быть выполнен один или более проходов холодной прокатки. В некоторых вариантах осуществления прокатный продукт, полученный из этапа горячей прокатки (например, плита, пластина или лист), может быть подвергнут холодной прокатке до получения тонкой пластины или листа. В некоторых вариантах осуществления эта тонкая пластина или лист подвергается холодной прокатке до толщины (т.е. первой толщины) в диапазоне от 0,9 мм до 12,0 мм, или от 2,0 мм до 8,0 мм, или от 3,0 мм до 6,0 мм, или от 4,0 мм до 5,0 мм. В некоторых вариантах осуществления тонкая пластина или лист подвергается холодной прокатке до толщины 12,0 мм, 11,9 мм, 11,8 мм, 11,7 мм, 11,6 мм, 11,5 мм, 11,4 мм, 11,3 мм, 11,2 мм, 11,1 мм, 11,0 мм, 10,9 мм, 10,8 мм, 10,7 мм, 10,6 мм, 10,5 мм, 10,4 мм, 10,3 мм, 10,2 мм, 10,1 мм, 10,0 мм, 9,9 мм, 9,8 мм, 9,7 мм, 9,6 мм, 9,5 мм, 9,4 мм, 9,3 мм, 9,2 мм, 9,1 мм, 9,0 мм, 8,9 мм, 8,8 мм, 8,7 мм, 8,6 мм, 8,5 мм, 8,4 мм, 8,3 мм, 8,2 мм, 8,1 мм, 8,0 мм, 7,9 мм, 7,8 мм, 7,7 мм, 7,6 мм, 7,5 мм, 7,4 мм, 7,3 мм, 7,2 мм, 7,1 мм, 7,0 мм, 6,9 мм, 6,8 мм, 6,7 мм, 6,6 мм, 6,5 мм, 6,4 мм, 6,3 мм, 6,2 мм, 6,1 мм, 6,0 мм, 5,9 мм, 5,8 мм, 5,7 мм, 5,6 мм, 5,5 мм, 5,4 мм, 5,3 мм, 5,2 мм, 5,1 мм, 5,0 мм, 4,9 мм, 4,8 мм, 4,7 мм, 4,6 мм, 4,5 мм, 4,4 мм, 4,3 мм, 4,2 мм, 4,1 мм, 4,0 мм, 3,9 мм, 3,8 мм, 3,7 мм, 3,6 мм, 3,5 мм, 3,4 мм, 3,3 мм, 3,2 мм, 3,1 мм, 3,0 мм, 2,9 мм, 2,8 мм, 2,7 мм, 2,6 мм, 2,5 мм, 2,4 мм, 2,3 мм, 2,2 мм, 2,1 мм, 2,0 мм, 1,9 мм, 1,8 мм, 1,7 мм, 1,6 мм, 1,5 мм, 1,4 мм, 1,3 мм, 1,2 мм, 1,1 мм, 1,0 мм или 0,9 мм или любого другого промежуточного значения.

В некоторых вариантах осуществления один или более проходов холодной прокатки уменьшают толщину прокатного алюминиевого продукта на по меньшей мере 30%, или на по меньшей мере 35%, или на по меньшей мере 40%, или на по меньшей мере 45%, или на по меньшей мере 50%, или на по меньшей мере 55%, или на по меньшей мере 60%, или на по меньшей мере 65%, или на по меньшей мере 70%. В некоторых вариантах осуществления один или более проходов холодной прокатки уменьшают литой продукт до толщины (т.е. первой толщины) не более 10 мм или не более 9 мм, или не более 8 мм, или не более 7 мм, или не более 6 мм, или не более 5 мм.

После одного или более проходов холодной прокатки может быть выполнен отжиг. Его также можно назвать промежуточным отжигом или межэтапным отжигом, поскольку он выполняется в середине процесса прокатки, так как в некоторых вариантах осуществления после отжига выполняется один или более дополнительных проходов прокатки.

Этап отжига может включать нагрев прокатного алюминиевого продукта от комнатной температуры до температуры от 380°С до 500°С (например, от 385°С до 495°С, от 390°С до 490°С, от 395°С до 485°С, от 400°С до 480°С, от 405°С до 475°С, от 410°С до 470°С, от 415°С до 465°С, от 420°С до 460°С, от 425°С до 455°С, от 430°С до 460°С, от 380°С до 450°С, от 405°С до 475°С или от 430°С до 500°С).

Этот этап промежуточного отжига может, например, привести к определенным преимущественным текстурным особенностям получаемого продукта. В частности, промежуточный отжиг способствует формированию рекристаллизованной микроструктуры на поверхности продукта и восстановленной и/или нерекристаллизованной структуры в середине продукта. В некоторых примерах в текстуре на поверхности продукта будут преобладать компоненты рекристаллизации, включая куб, кубический ND и кубический RD, а не компоненты типа деформации, такие как Bs, S и Cu. Таким образом, улучшаются характеристики изгиба продукта без снижения прочности.

Плита, пластина или лист могут выдерживаться при температуре промежуточного отжига в течение некоторого периода времени. В одном неограничивающем примере плита, пластина или лист выдерживаются в течение вплоть до приблизительно 2 часов (например, от около 15 до около 120 минут включительно). Например, плиту, пластину или лист можно выдерживать при температуре от около 400°С до около 500°С в течение 15 минут, 20 минут, 25 минут, 30 минут, 35 минут, 40 минут, 45 минут, 50 минут, 55 минут, 60 минут, 65 минут, 70 минут, 75 минут, 80 минут, 85 минут, 90 минут, 95 минут, 100 минут, 105 минут, 110 минут, 115 минут или 120 минут, или в течение любого другого промежуточного периода.

В некоторых вариантах осуществления промежуточный отжиг прокатного продукта из алюминиевого сплава выполняется при температуре не более 45°С, или не более 40°С, или не более 35°С, или не более 30°С, или не более 25°С, или не более 20°С, или не более 15°С, или не более 10°С, выше минимальной температуры рекристаллизации алюминиевого сплава. В некоторых вариантах осуществления промежуточный отжиг прокатного продукта из алюминиевого сплава выполняется при температуре выше минимальной температуры рекристаллизации алюминиевого сплава в течение не более 3,0 часа или не более 2,5 часа, или не более 2,0 часа, или не более 1,5 часа, или не более 1,0 часа.

Необязательно промежуточный отжиг может включать несколько подэтапов отжига. Например, в некоторых вариантах осуществления отжиг проводят при первой температуре выше минимальной температуры рекристаллизации в течение первого периода времени и при второй температуре выше минимальной температуры рекристаллизации в течение второго периода времени. Например, первая температура выше минимальной температуры рекристаллизации может быть больше второй температуры выше минимальной температуры рекристаллизации. Отжиг может, например, подвергать части поверхности более высокотемпературным условиям отжига в более раннее время, чем промежуточную часть. При использовании процесса промежуточного отжига из двух (или более) этапов, в котором температура на втором этапе ниже, чем на первом этапе, части поверхности прокатного продукта из алюминиевого сплава могут подвергаться условиям рекристаллизации в течение более длительных периодов времени, чем промежуточная часть. Это может происходить и в одноэтапном процессе промежуточного отжига, когда применяется одна температура отжига, но эффект может быть более выраженным в многоэтапном процессе отжига.

Необязательно после промежуточного отжига выполняется дополнительная прокатка, например, холодная прокатка. В некоторых вариантах осуществления выполняется один или более дополнительных проходов холодной прокатки. Эта дополнительная прокатка доводит продукт из алюминиевого сплава до конечной толщины (т.е. второй толщины). В некоторых вариантах осуществления конечная толщина находится в диапазоне от 0,1 мм до 4,0 мм. В некоторых вариантах осуществления конечная толщина составляет 4,0 мм, 3,9 мм, 3,8 мм, 3,7 мм, 3,6 мм, 3,5 мм, 3,4 мм, 3,3 мм, 3,2 мм, 3,1 мм, 3,0 мм, 2,9 мм, 2,8 мм, 2,7 мм, 2,6 мм, 2,5 мм, 2.4 мм, 2,3 мм, 2,2 мм, 2,1 мм, 2,0 мм, 1,9 мм, 1,8 мм, 1,7 мм, 1,6 мм, 1,5 мм, 1,4 мм, 1,3 мм, 1,2 мм, 1,1 мм, 1,0 мм, 0,9 мм, 0,8 мм, 0,7 мм, 0,6 мм, 0,5 мм, 0,4 мм, 0,3 мм, 0,2 мм или 0,1 мм. В некоторых других вариантах осуществления конечная толщина составляет не более 4,0 мм или не более 3,5 мм, или не более 3,0 мм, или не более 2.5 мм, или не более 2,0 мм, или не более 1,5 мм, или не более 1,0 мм, или не более 0,5 мм, или не более 0,3 мм, или не более 0,1 мм.

Этапы отделки

Необязательно после промежуточного отжига и/или дополнительной прокатки могут быть проведены дополнительные этапы отделки, включая, помимо прочего, одно или более из солюционирования, закалки, старения и сматывания в рулон.

В некоторых вариантах осуществления может быть проведен этап термообработки на твердый раствор. Этап термообработки на твердый раствор может включать нагрев продукта из алюминиевого сплава от комнатной температуры до температуры от 430°С до 580°С. Например, этап термообработки на твердый раствор может включать нагрев продукта из алюминиевого сплава от комнатной температуры до температуры от 440°С до 580°С, от 460°С до 500°С или от 480°С до 490°С. В некоторых примерах скорость нагрева на этапе термообработки на твердый раствор может составлять от 250°С/час до 350°С/час (например, 250°С/час, 255°С/час, 260°С/час, 265°С/час, 270°С/час, 275°С/час, 280°С/час, 285°С/час, 290°С/час, 295°С/час, 300°С/час, 305°С/час, 310°С/час, 315°С/час, 320°С/час, 325°С/час, 330°С/час, 335°С/час, 340°С/час, 345°С/час или 350°С/час).

В некоторых вариантах осуществления продукт из алюминиевого сплава может быть затем охлажден до температуры около 25°С со скоростью закалки, которая может варьироваться от около 50°С/с до 400°С/с на этапе закалки, который основан на выбранном калибре. Например, скорость закалки может составлять от около 50°С/с до около 375°С/с, от около 60°С/с до около 375°С/с, от около 70°С/с до около 350°С/с, от около 80°С/с до около 325°С/с, от около 90°С/с до около 300°С/с, от около 100°С/с до около 275°С/с, от около 125°С/с до около 250°С/с, от около 150°С/с до около 225°С/с или от около 175°С/с до около 200°С/с.

На этапе закалки продукт из алюминиевого сплава быстро закаливается жидкостью (например, водой) и/или газом или другой выбранной закалочной средой. В некоторых аспектах продукт из алюминиевого сплава может быть быстро закален водой. В некоторых вариантах осуществления продукт из алюминиевого сплава закаливается воздухом.

В некоторых вариантах осуществления продукт из алюминиевого сплава может быть искусственно состарен в течение некоторого периода времени для получения отпуска Т6 или Т7. В некоторых вариантах осуществления продукт из алюминиевого сплава может быть искусственно состарен (АА) при температуре от около 100°С до 225°С (например, 100°С, 105°С, 110°С, 115°С, 120°С, 125°С, 130°С, 135°С, 140°С, 145°С, 150°С, 155°С, 160°С, 165°С, 170°С, 175°С, 180°С, 185°С, 190°С, 195°С, 200°С, 205°С, 210°С, 215°С, 220°С или 225°С) в течение некоторого периода времени. Необязательно продукт из алюминиевого сплава может быть подвергнут холодной обработке и искусственному старению в течение периода времени от около 15 минут до около 48 часов (например, 15 минут, 30 минут, 1 час, 2 часа, 3 часа, 4 часа, 5 часов, 6 часов, 7 часов, 8 часов, 9 часов, 10 часов, 11 часов, 12 часов, 13 часов, 14 часов, 15 часов, 16 часов, 17 часов, 18 часов, 19 часов, 20 часов, 21 час, 22 часа, 23 часа, 24 часа, 25 часов, 26 часов, 27 часов, 28 часов, 29 часов, 30 часов, 31 час, 32 часа, 33 часа, 34 часа, 35 часов, 36 часов, 37 часов, 38 часов, 39 часов, 40 часов, 41 час, 42 часа, 43 часа, 44 часа, 45 часов, 46 часов, 47 часов или 48 часов, или любой другой промежуточный период времени).

В некоторых вариантах осуществления этап отжига во время или после производства также может быть применен для получения продукта из алюминиевого сплава в форме рулона для улучшения производительности или формуемости. Например, сплав в форме рулона может поставляться в отпуске О с помощью этапа горячей или холодной прокатки и этапа отжига, следующего за этапом горячей или холодной прокатки. Формование может происходить при отпуске О, за которым следует термообработка на твердый раствор, закалка и искусственное старение/сушка.

В некоторых аспектах для получения продукта из алюминиевого сплава в форме рулона и с высокой формуемостью по сравнению с отпуском F к рулону может быть применен этап отжига. Не ограничивая настоящее изобретение цель отжига и параметры отжига могут включать (1) высвобождение упрочнения в материале для достижения формуемости; (2) рекристаллизацию или восстановление материала без значительного роста зерен; (3) создание или преобразование текстуры, подходящей для формования и для уменьшения анизотропии во время формуемости; и (4) предотвращение огрубления ранее существовавших частиц осадка.

В одном или более аспектах в изобретении предлагаются продукты из алюминиевого сплава, сформированные с помощью процессов, описанных выше, или любых их вариантов осуществления.

Промышленные изделия

В изобретении предлагается промышленное изделие, которое состоит из продукта из алюминиевого сплава, описанного в настоящем документе. В некоторых вариантах осуществления промышленное изделие состоит из прокатного продукта из алюминиевого сплава. Примеры таких промышленных изделий включают, помимо прочего, автомобиль, грузовик, прицеп, поезд, железнодорожный вагон, самолет, бронетранспортер, корабль, лодку, панель кузова или деталь для любого из вышеперечисленного, мост, трубопровод, трубку, трубу, лодку, корабль, контейнер для хранения, резервуар для хранения, предмет мебели, окно, дверь, перила, функциональный или декоративный архитектурный элемент, ограждение трубопровода, электрический компонент, трубку, контейнер для напитков, контейнер для пищевых продуктов или фольгу.

В некоторых других вариантах осуществления изделия из алюминиевого сплава, описанные в настоящем документе, могут применяться в автомобильной и/или транспортной промышленности, включая автомобильную, авиационную и железнодорожную промышленность, или в любой другой желаемой сфере применения. В некоторых примерах продукты из алюминиевого сплава, описанные в настоящем документе, могут применяться для производства продуктов деталей кузова автомобиля, таких как бамперы, боковые балки, потолочные балки, поперечные балки, стойки усиления (например, передние стойки, центральные стойки и задние стойки), внутренние панели, наружные панели, боковые панели, внутренние крышки, наружные крышки или панели крышки багажника. Алюминиевые сплавы и способы, описанные в настоящем документе, также могут быть полезными для применений в сферах авиационного и железнодорожного транспорта для изготовления, например, внешних и наружных панелей.

В некоторых других вариантах осуществления изделия из алюминиевого сплава, описанные в настоящем документе, могут применяться в электронике. Например, продукты из алюминиевого сплава, описанные в настоящем документе, могут также использоваться для производства корпусов для электронных устройств, включая мобильные телефоны и планшетные компьютеры. В некоторых примерах сплавы могут применяться для производства корпусов наружного корпуса мобильных телефонов (например, смартфонов) и нижней панели планшетных устройств.

В некоторых других вариантах осуществления продукты из алюминиевого сплава, описанные в настоящем документе, могут применяться в промышленности. Например, продукты из алюминиевого сплава, описанные в настоящем документе, могут применяться для производства продуктов для общего рынка сбыта.

В некоторых других вариантах осуществления изделия из алюминиевого сплава, описанные в настоящем документе, могут применяться в качестве деталей аэрокосмического корпуса. Например, изделия из алюминиевого сплава, описанные в настоящем документе, могут применяться для производства конструкционных деталей аэрокосмического корпуса, таких как крыло, фюзеляж, элерон, руль, элеватор, капот или опора. В некоторых других вариантах осуществления изделия из алюминиевого сплава, описанные в настоящем документе, могут применяться для производства неконструкционных деталей аэрокосмического корпуса, таких как направляющая сиденья, рама сиденья, панель или шарнир.

Следующие примеры служат для дополнительной иллюстрации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения, тем не менее, не внося в него в то же время никаких ограничений. Наоборот, следует четко понимать, что могут быть обращения к различным вариантам осуществления, их модификациям и эквивалентам, которые после прочтения описания, приведенного в настоящем документе, могут предложить специалисты в данной области техники без отступления от сущности настоящего раскрытия.

ИЛЛЮСТРАТИВНЫЕ АСПЕКТЫ

Ниже принято, что любую ссылку на серию аспектов (например, «аспекты 1-4») или ненумерованную группу аспектов (например, «любой предыдущий или последующий аспект») следует понимать как ссылку на каждый из этих аспектов отдельно (например, «аспекты 1-4» следует понимать как «аспекты 1, 2, 3 или 4»).

Аспект 1 представляет собой способ получения продукта из алюминиевого сплава с функциональным градиентом, включающий: литье слитка в литейную форму или расплавленной жидкости в литейную полость с формированием литого продукта, причем литой продукт содержит алюминиевый сплав, причем литой продукт содержит по меньшей мере один образующий перитектическую структуру элемент и по меньшей мере один образующий эвтектическую структуру элемент, причем литье включает: а) формирование первичных зерен, обогащенных по меньшей мере одним образующим перитектическую структуру элементом и обедненных по меньшей мере одним эвтектическим элементом; и b) управление движением и накоплением первичных зерен; гомогенизацию литого продукта, причем во время гомогенизации первичные зерна выпадают в осадок; и прокатку гомогенизированного литого продукта с формированием продукта из алюминиевого сплава с функциональным градиентом.

Аспект 2 представляет собой способ по любому предшествующему или последующему аспекту, в котором алюминиевый сплав представляет собой алюминиевый сплав серии 2ххх, алюминиевый сплав серии 5ххх, алюминиевый сплав серии 6ххх или алюминиевый сплав серии 7ххх.

Аспект 3 представляет собой способ по любому предшествующему или последующему аспекту, в котором по меньшей мере один образующий перитектическую структуру элемент присутствует в количестве 0,2 мас. % или менее.

Аспект 4 представляет собой способ по любому предшествующему или последующему аспекту, в котором по меньшей мере один образующий эвтектическую структуру элемент присутствует в количестве более 0,2 мас. %.

Аспект 5 представляет собой способ по любому предшествующему или последующему аспекту, в котором литье слитка в литейную форму включает процесс литья в кристаллизатор.

Аспект 6 представляет собой способ по любому предшествующему или последующему аспекту, в котором литье расплавленной жидкости в литейную полость включает процесс непрерывного литья.

Аспект 7 представляет собой способ по любому предшествующему или последующему аспекту, в котором процесс непрерывного литья включает литье на по меньшей мере одной из двухленточной установки разливки, двухвалковой установки разливки, блочной установки разливки или любой другой установки непрерывной разливки.

Аспект 8 представляет собой способ по любому предшествующему или последующему аспекту, в котором прокатка включает горячую прокатку.

Аспект 9 представляет собой способ по любому предшествующему или последующему аспекту, в котором осажденные первичные зерна препятствуют рекристаллизации во время прокатки.

Аспект 10 представляет собой способ по любому предшествующему или последующему аспекту, в котором продукт из алюминиевого сплава имеет функциональный градиент по толщине продукта.

Аспект 11 представляет собой способ по любому предшествующему или последующему аспекту, в котором продукт из алюминиевого сплава имеет функциональный градиент по ширине продукта.

Аспект 12 представляет собой способ по любому предшествующему или последующему аспекту, в котором первичные зерна имеют наибольший размер от 25 до 250 микрон.

Аспект 13 представляет собой способ по любому предшествующему или последующему аспекту, в котором алюминиевый сплав содержит по меньшей мере один образующий перитектическую структуру элемент и по меньшей мере один образующий эвтектическую структуру элемент.

Аспект 14 представляет собой способ по любому предшествующему или последующему аспекту, в котором по меньшей мере один образующий перитектическую структуру элемент, по меньшей мере один образующий эвтектическую структуру элемент или их комбинации добавляют в слиток или жидкий металл во время литья.

Аспект 15 представляет собой способ по любому предшествующему или последующему аспекту, в котором формирование первичных зерен дополнительно включает формирование по меньшей мере одного из растворенных элементов, интерметаллических частиц, зерен, обогащенных растворенными элементами, армирующих частиц или их комбинаций.

Аспект 16 представляет собой продукт из алюминиевого сплава, имеющий функциональный градиент в по меньшей мере одном измерении, причем функциональный градиент включает нерекристаллизованный центр и рекристаллизованную поверхность, и/или изменение доли армирующих частиц от центра к поверхности.

Аспект 17 представляет собой продукт из алюминиевого сплава по любому предшествующему или последующему аспекту, в котором продукт содержит по меньшей мере один образующий перитектическую структуру элемент в нерекристаллизованном центре.

Аспект 18 представляет собой продукт из алюминиевого сплава по любому предшествующему или последующему аспекту, в котором по меньшей мере один образующий перитектическую структуру элемент включает по меньшей мере одно из Ti, Zr, V, Hf, Nb, Та, Cr или их комбинаций.

Аспект 19 представляет собой продукт из алюминиевого сплава по любому предшествующему или последующему аспекту, в котором по меньшей мере один перитектический элемент присутствует в количестве 0,2 мас. % или менее.

Аспект 20 представляет собой продукт из алюминиевого сплава по любому предшествующему или последующему аспекту, в котором продукт содержит по меньшей мере один образующий эвтектическую структуру элемент в рекристаллизованной поверхности.

Аспект 21 представляет собой продукт из алюминиевого сплава по любому предшествующему или последующему аспекту, в котором образующий эвтектическую структуру элемент включает по меньшей мере одно из Si, Cu, Fe, Zn, Mg, Sc, Ni, Mn, Ce, Y и их комбинаций.

Аспект 22 представляет собой продукт из алюминиевого сплава по любому предшествующему или последующему аспекту, в котором образующий эвтектическую структуру элемент присутствует в количестве более 0,2 мас. %.

Аспект 23 представляет собой продукт из алюминиевого сплава по любому предшествующему или последующему аспекту, в котором продукт может содержать по меньшей мере одну армирующую частицу.

Аспект 24 представляет собой продукт из алюминиевого сплава по любому предшествующему или последующему аспекту, в котором армирующая частица включает по меньшей мере одно из TiB₂, TiC, NbB₂, Al₂0₃, SiC, ZrB₂, AlB₂, Al₃Ti, Al₇Cr, Al₃Zr, Al₃Nb, Al₃Ta, Al₃V, AlN, Al₃Ni, Al₃Hf, Al₃HfO и их комбинаций.

Аспект 25 представляет собой продукт из алюминиевого сплава по любому предшествующему или последующему аспекту, в котором армирующая частица либо добавляется в расплавленный металл, либо формируется in-situ во время литья.

Аспект 26 представляет собой продукт из алюминиевого сплава по любому предшествующему или последующему аспекту, в котором армирующая частица присутствует в количестве более 0,1 мас. %.

Аспект 27 представляет собой изделие из алюминиевого сплава, содержащее продукт из алюминиевого сплава по любому предыдущему аспекту.

Все патенты, патентные заявки, публикации и рефераты, процитированные выше, во всей полноте включены в настоящий документ посредством ссылки. Различные варианты осуществления настоящего изобретения были описаны для достижения различных целей настоящего изобретения. Следует понимать, что эти варианты осуществления являются лишь иллюстрацией принципов настоящего изобретения. Многочисленные модификации и адаптации будут легко очевидны специалистам в данной области техники без отклонения от сути и объема настоящего изобретения, как определено в следующей формуле изобретения.

Claims

1. Способ получения продукта из алюминиевого сплава с функциональным градиентом, включающий:

- литье слитка в литейную форму или расплавленной жидкости в литейную полость с формированием литого продукта, причем литой продукт содержит алюминиевый сплав, причем литой продукт содержит по меньшей мере один образующий перитектическую структуру элемент и по меньшей мере один образующий эвтектическую структуру элемент, причем литье включает:

a) формирование первичных зерен, обогащенных по меньшей мере одним образующим перитектическую структуру элементом и обедненных по меньшей мере одним эвтектическим элементом; и

b) управление движением и накоплением первичных зерен;

- гомогенизацию литого продукта, причем во время гомогенизации первичные зерна выпадают в осадок; и

- прокатку гомогенизированного литого продукта с формированием продукта из алюминиевого сплава с функциональным градиентом.

2. Способ по п. 1, в котором алюминиевый сплав представляет собой алюминиевый сплав серии 2xxx, алюминиевый сплав серии 5xxx, алюминиевый сплав серии 6xxx или алюминиевый сплав серии 7xxx.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором по меньшей мере один образующий перитектическую структуру элемент присутствует в количестве 0,2 мас.% или менее.

4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором по меньшей мере один образующий эвтектическую структуру элемент присутствует в количестве более 0,2 мас.%.

5. Способ по любому из пп. 1-4, в котором литье слитка в литейную форму включает процесс литья в кристаллизатор.

6. Способ по любому из пп. 1-4, в котором литье расплавленной жидкости в литейную полость включает процесс непрерывного литья.

7. Способ по п. 6, в котором процесс непрерывного литья включает литье на по меньшей мере одной из двухленточной установки разливки, двухвалковой установки разливки, блочной установки разливки или любой другой установки непрерывной разливки.

8. Способ по любому из пп. 1-7, в котором прокатка включает горячую прокатку.

9. Способ по любому из пп. 1-8, в котором осажденные первичные зерна препятствуют рекристаллизации во время прокатки.

10. Способ по любому из пп. 1-9, в котором продукт из алюминиевого сплава имеет функциональный градиент по толщине продукта.

11. Способ по любому из пп. 1-10, в котором продукт из алюминиевого сплава имеет функциональный градиент по ширине продукта.

12. Способ по любому из пп. 1-11, в котором первичные зерна имеют наибольший размер от 25 до 250 мкм.

13. Способ по любому из пп. 1-12, в котором алюминиевый сплав содержит по меньшей мере один образующий перитектическую структуру элемент и по меньшей мере один образующий эвтектическую структуру элемент.

14. Способ по любому из пп. 1-13, в котором по меньшей мере один образующий перитектическую структуру элемент, по меньшей мере один образующий эвтектическую структуру элемент или их комбинации добавляют в слиток или жидкий металл во время литья.

15. Способ по любому из пп. 1-14, в котором формирование первичных зерен дополнительно включает формирование по меньшей мере одного из растворенных элементов, интерметаллических частиц, зерен, обогащенных растворенными элементами, армирующих частиц или их комбинаций.

16. Продукт из алюминиевого сплава, имеющий функциональный градиент в по меньшей мере одном измерении, причем функциональный градиент включает нерекристаллизованный центр и рекристаллизованную поверхность, и/или изменение доли армирующих частиц от центра к поверхности.

17. Продукт из алюминиевого сплава по п. 16, в котором продукт содержит по меньшей мере один образующий перитектическую структуру элемент в нерекристаллизованном центре.

18. Продукт из алюминиевого сплава по п. 17, в котором по меньшей мере один образующий перитектическую структуру элемент включает по меньшей мере одно из Ti, Zr, V, Hf, Nb, Ta, Cr или их комбинаций.

19. Продукт из алюминиевого сплава по п. 17 или 18, в котором по меньшей мере один перитектический элемент присутствует в количестве 0,2 мас.% или менее.

20. Продукт из алюминиевого сплава по любому из пп. 16-19, в котором продукт содержит по меньшей мере один образующий эвтектическую структуру элемент в рекристаллизованной поверхности.

21. Продукт из алюминиевого сплава по п. 20, в котором образующий эвтектическую структуру элемент включает по меньшей мере одно из Si, Cu, Fe, Zn, Mg, Sc, Ni, Mn, Ce, Y и их комбинаций.

22. Продукт из алюминиевого сплава по п. 20 или 21, в котором образующий эвтектическую структуру элемент присутствует в количестве более 0,2 мас.%.

23. Продукт из алюминиевого сплава по пп. 16-19, в котором продукт может содержать по меньшей мере одну армирующую частицу.

24. Продукт из алюминиевого сплава по п. 23, в котором армирующая частица включает по меньшей мере одно из TiB₂, TiC, NbB₂, Al₂O₃, SiC, ZrB₂, AlB₂, Al₃Ti, Al₇Cr, Al₃Zr, Al₃Nb, Al₃Ta, Al₃V, AlN, Al₃Ni, Al₃Hf, Al₃HfO и их комбинаций.

25. Продукт из алюминиевого сплава по п. 23 или 24, в котором армирующая частица либо добавляется в расплавленный металл, либо формируется in-situ во время литья.

26. Продукт из алюминиевого сплава по любому из пп. 23-25, в котором армирующая частица присутствует в количестве более 0,1 мас.%.

27. Изделие из алюминиевого сплава, содержащее продукт из алюминиевого сплава по любому из пп. 16-26.