CN112739839A - 制造高度可成形的铝合金及其铝合金产品的方法 - Google Patents

制造高度可成形的铝合金及其铝合金产品的方法 Download PDF

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Abstract

本文提供了高度可成形的铝合金以及制造此类合金的方法。本文所述的制备铝合金的方法可包括低最终冷减缩步骤和/或任选的中间退火步骤，以产生随机分布的晶体织构成分，从而产生表现出提高的可成形性和深拉性的各向同性铝合金产品。本文所述的方法产生了具有α纤维和β纤维平衡的铝合金微结构，所述铝合金微结构促进铝合金薄片的可成形性提高。所获得的质量提高使得成型过程的损耗率降低。

Description

制造高度可成形的铝合金及其铝合金产品的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年7月23日提交的美国临时专利申请第62/701,977号和2019年2月26日提交的美国临时专利申请第62/810,585号的优先权和申报权益，所述美国临时专利申请各自通过引用以其整体并入本文。
技术领域
本公开涉及具有有助于铝合金产品的塑形和形成的微结构的铝合金产品。本公开还涉及制造铝合金产品的方法。
背景技术
铝合金薄片越来越多地取代钢薄片用于汽车部件，以减轻汽车的重量，同时提供相当的机械性质，例如强度。然而，通过提高铝合金薄片的强度，这些铝合金薄片的可成形性经常受到损害。例如，高强度铝合金薄片的可成形性可能不足，因为在成形过程中没有控制铝合金薄片的塑性各向异性。成形过程产生铝合金的晶体织构(crystallographictexture)，其促进塑性各向异性，并在铝合金的可成形性中起关键作用。
生产铝合金薄片的常规工艺包括冷轧步骤，以获得具有完全再结晶晶粒结构的产品。在大多数情况下，铝合金薄片在最后的冷轧步骤中经受高冷减缩(cold reduction)，以产生再结晶晶粒结构。例如，高冷减缩可以是在最终冷轧步骤(例如，产生最终规格的铝合金产品的冷轧步骤)中使得铝合金薄片厚度减少超过70％的冷加工。然而，最终冷轧步骤中的大量冷减缩产生了具有高度线性α纤维的铝合金微结构，例如，对齐的立方织构成分。具有高度线性α纤维的铝合金薄片使得铝合金薄片具有各向异性性质，例如，低兰福德系数(Lankford coefficient)(r值)，这导致缠绕(roping)、成耳等。就此而言，优化和/或控制生产具有各向同性性质的铝合金产品(例如，铝合金薄片)的方法是合意的。
发明内容
本发明所涵盖的实施方案由权利要求而不是此发明内容来定义。此发明内容是本发明的各个方面的高级概括，并且介绍了在下面的具体实施方式部分中进一步描述的一些概念。此发明内容并非意图鉴定所要求保护的主题的关键或必要特征，也不意图单独用于确定所要求保护的主题的范围。本主题应该通过参考整个专利说明书的适当部分、任何或所有附图以及每项权利要求来理解。
本文描述了高度可成形的铝合金和生产铝合金的方法。一方面，描述了制备铝合金产品的方法。所述方法可包括铸造铝合金以产生铸铝合金制品，将铸铝合金制品均质化以产生均质化的铸铝合金制品，热轧均质化的铸铝制品以产生热轧产品，在第一冷轧步骤中冷轧热轧产品以生产具有中间规格的第一冷轧产品，其中第一冷轧步骤使得厚度减少约25％至约70％，在第二冷轧步骤中冷轧第一冷轧产品以生产最终规格的铝合金产品，其中第二冷轧步骤使得厚度从中间规格减少约40％至约70％。在一些情况下，所述方法任选地可以进一步包括对第一冷轧产品进行中间退火。中间退火步骤可在约300℃至约450℃的中间退火温度下进行。在一些情况下，中间规格包括约2mm到约6mm的厚度。在一些情况下，所述方法还包括对最终规格的铝合金产品进行固溶热处理。在一些情况下，最终规格的铝合金产品包括约0.1mm至约3mm的厚度。在一些情况下，铸造步骤包括直接激冷铸造(directchill casting)或连续铸造。在一些情况下，均质化步骤在约450℃至约600℃的均质化温度下进行。在一些情况下，热轧步骤在约500℃至约560℃的热轧温度下进行。
在一些情况下，最终规格的铝合金产品中α纤维的体积分数至少约占8％。在一些情况下，最终规格的铝合金产品中β纤维的体积分数至少约占6％。在一些情况下，铝合金产品中α纤维的体积分数与β纤维的体积分数的比率在约0.5:1至2:1的范围内。在一些情况下，最终规格的铝合金产品是各向同性的。在一些情况下，最终规格的铝合金产品表现出比通过包括最终冷轧步骤的方法制备的铝合金的屈服强度大至少约5％的屈服强度，最终冷轧步骤使得从中间规格的铝合金到最终规格的铝合金的厚度减少大于70％。在一些情况下，最终规格的铝合金产品具有比通过包括最终冷轧步骤的方法制备的铝合金的极限拉伸强度大至少约3％的极限拉伸强度，所述最终冷轧步骤使得从中间规格的铝合金到最终规格的铝合金的厚度减少大于70％。在一些情况下，最终规格的铝合金产品具有比通过包括最终冷轧步骤的方法制备的铝合金的总延伸率大至少约5％的总延伸率，所述最终冷轧步骤使得从中间规格的铝合金到最终规格的铝合金的厚度减少大于70％。
在一些情况下，铝合金包含约0.5至2.0重量％的Si、0.1至0.4重量％的Fe、最高0.4重量％的Cu、最高0.5重量％的Mg、0.02至0.1重量％的Mn、最高0.02重量％的Cr、最高0.15重量％的Ti、最高0.1重量％的Zn、最高0.15重量％的杂质，和Al。在一些情况下，铝合金包含约0.7至1.4重量％的Si、0.1至0.3重量％的Fe、最高0.2重量％的Cu、最高0.4重量％的Mg、0.02至0.08重量％的Mn、最高0.015重量％的Cr、最高0.05重量％的Ti、最高0.1重量％的Zn、最高0.15重量％的杂质和Al。在一些情况下，铝合金包含约1.0至1.4重量％的Si、0.12至0.20重量％的Fe、最高0.15重量％的Cu、最高0.35重量％的Mg、0.04至0.08重量％的Mn、0.01至0.02重量％的Cr、最高0.02重量％的Ti、最高0.04重量％的Zn、最高0.15重量％的杂质和Al。在一些情况下，最终规格的铝合金产品是汽车车身部件。
本文描述了包含约0.5至2.0重量％的Si、0.1至0.4重量％的Fe、最高0.4重量％的Cu、最高0.5重量％的Mg、0.02至0.1重量％的Mn、最高0.02重量％的Cr、最高0.15重量％的Ti、最高0.1重量％的Zn、最高0.15重量％的杂质和Al的高度可成形的铝合金，其中铝合金微结构包含至少约6％的β纤维体积分数。在一些情况下，铝合金微结构中α纤维的体积分数至少约占8％。在一些情况下，铝合金中α纤维的体积分数与β纤维的体积分数之比在约0.5:1至2:1的范围内。在一些情况下，铝合金是各向同性的。在一些情况下，铝合金包括范围为约0.1mm至约3mm的最终规格厚度。
附图说明
图1A是描绘具有高最终冷减缩的加工方法的示意图。
图1B是描绘包括盘管冷却和具有高最终冷减缩的加工方法的示意图。
图2是描绘如本文所述的具有低最终冷减缩的加工方法的示意图。
图3是显示如本文所述的铝合金的织构含量的图形。
图4是显示如本文所述的铝合金的屈服强度的图形。
图5是显示如本文所述的铝合金的极限拉伸强度的图形。
图6是显示如本文所述的铝合金的均匀延伸率的图形。
图7是显示如本文所述的铝合金的总延伸率的图形。
图8是显示如本文所述的铝合金的n值(即，变形后强度的增加)的图形。
图9是显示如本文所述的铝合金的膨凸试验变形的图形。
图10是显示如本文所述的铝合金的r值的图形。
具体实施方式
本文描述了制备具有铝微结构的铝合金薄片的方法，所述铝微结构特别适用于生产高度成形的铝合金产品。所得到的铝合金产品具有合意的微结构，所述合意的微结构限制了塑性各向异性，以提高可成形性和深拉性(deep drawability)。在一些非限制性实例中，制备高度可成形的铝合金薄片的方法包括低最终冷减缩步骤，所述步骤在铝合金产品(例如，最终规格的铝合金产品)的微结构中产生合意的晶体织构。在一些情况下，低最终冷减缩可以指在最终冷轧步骤中，例如最后冷轧步骤中，使得从铝合金薄片的中间规格到最终规格厚度减少约70％或更少的冷加工。
本文所述的方法生产的铝合金产品具有限制塑性各向异性的各种晶体织构成分的体积分数。根据本文所述方法制备的铝合金产品可具有拥有随机分布的α纤维和β纤维的平衡的微结构，从而产生各向同性性质。常规地，最终冷减缩步骤使得规格厚度(gaugethickness)减少超过约70％，从而产生α纤维，例如立方织构成分，从而以线性取向对齐。对齐的α纤维在铝合金微结构中产生线性，从而导致各向异性行为。不受任何特定理论的限制，据信包括低最终冷减缩步骤会产生随机分布的织构成分，例如，呈现各向同性行为的α纤维和β纤维的平衡。织构成分的随机分布导致在所有方向上的各向同性性质和可成形性。由于织构成分的随机分布，所得的织构成分不会对齐产生线性，这会产生各向异性行为。所得的铝合金产品在高度成型产品的生产方面显示出改进的质量和一致性，并且还表现出各向同性的性质。
在复杂且高度成形产品的生产中，具有织构成分随机分布的微观结构的铝合金提高了质量和一致性。织构成分的随机分布也倾向于在铝或铝合金坯料形成成品时提高其性能。另外，具有线性度降低的织构成分(例如不太对齐的立方织构成分)的铝合金微结构也提高了铝合金产品的可成形性和性能。定制的微结构可用于提高铝合金产品的可成形性，而不降低强度或以其它方式削弱材料。在一些情况下，由本文所述方法制备的高度可成形的铝合金尤其是可用于生产汽车部件和/或高回收成分的铝合金。
一般来说，生产铝合金薄片的常规方法部分地由于铝合金薄片的高最终冷减缩而导致具有高度方向性的微结构(例如，在一个或多个应变方向上不同地变形的表面)。例如，为了获得完全再结晶的晶粒结构，铝合金薄片可经历大于70％(例如，71％与99％之间)的最终冷减缩。大量的最终冷减缩产生了具有线性度增加的α纤维的铝合金薄片，使得铝合金具有各向异性的性质。铝合金的不一致性质导致浪费增加以及由于需要额外的修整和加工步骤而导致生产效率降低。如果作为各向异性的指标的r值接近于0，则应变在所有方向上都是均匀的，因此存在各向同性性质。因此，有必要在绘图过程中适当地保持r值。
如本文描述的方法中所详细描述的，通过适当地控制生产铝合金薄片的方法，通过在最终冷减缩之前具有：1)低最终冷减缩步骤和/或2)中间退火(intermediateannealing)步骤(在本文中也称为中间退火(inter-annealing)步骤)，能优化铝合金薄片的晶体织构以提高可成形性和可拉伸性(drawability)。更具体地说，与具有高最终冷减缩和/或没有中间退火步骤的制备铝合金薄片的工艺相比，由本文所述方法得到的铝合金产品具有拥有相对较高比例的β纤维以及较高比例的具有降低的线性度的α纤维(例如，不太对齐的立方织构成分)的微结构。微结构中α纤维和β纤维的随机分布产生了具有优异的深拉性和/或高成形极限的铝合金薄片。这些铝合金薄片可用于汽车部件等。
在一些情况下，合金元素的含量与制备和加工铝合金薄片的方法相结合产生具有各向同性性质的铝合金薄片。具体而言，根据本文描述的方法形成的铝合金薄片具有高体积分数的β纤维(例如，黄铜成分、硫成分和/或铜成分)。已发现，除了其它因素以外，低最终冷减缩限制了铝合金薄片中储存的能量的量，这优先有利于β纤维形成。另外，由于来自较低的最终冷加工减缩的储存能量的量较低，在固溶热处理后，在铝合金薄片中形成线性度降低的α纤维。因此，在固溶热处理后，形成了更大量的β纤维和α纤维(线性度降低)，产生了更加随机化的微结构。
另外，与具有高最终冷减缩和/或没有中间退火步骤的制备铝合金薄片的工艺相比，由本文所述方法生产的铝微结构具有相对较高比例的β纤维，倾向于促进高r值。另外，由本文所述方法生产的铝微结构包括与用高最终冷减缩制备的α纤维相比，具有较低的线性度的α纤维。例如，较低的线性度可指在优选线性织构排列中没有对齐的织构成分。这些改进的可成形性特征使得在铝合金薄片成型过程中为高度成型的铝产品提供更好的生产一致性和较低的损耗率。由此带来的质量、一致性和效率的提高使得高速商业制造更加可靠且经济可行。值得注意的是，由本文所述方法生产的铝微结构具有增加的兰福德系数(如由r值定量的)。r值是材料在载荷作用下沿应力方向变薄与垂直于应力方向变薄的比率。具有高r值的铝合金在所有方向上表现出均匀的变形，例如伸展，从而引起更好的可成形性。另外，铝合金的高r值表明该材料更加各向同性和/或更少线性。结果是更低的不稳定性和更少的应力集中，这可导致材料的过早失效。如本文所述的各种织构成分的适当平衡可以减少r值的变化。
在一些情况下，制造铝合金薄片的方法包括中间退火步骤，该中间退火步骤也有助于形成织构成分的随机分布，并限制剪切变形或在同一旋转上更有利的织构取向。换句话说，中间退火步骤产生了α纤维和β纤维的平衡，没有优选织构排列的线性，并且继而减少了最终产品中的缠绕。铝合金微结构中织构成分线性度的降低使得铝合金产品具有高r值，从而形成各向同性的晶粒微结构(较低的各向异性)。
定义和描述
如本文中所用，术语“发明(invention)”、“本发明(the invention)”、“本发明(this invention)”和“本发明(the present invention)”意图广义地指本专利申请和以下权利要求的所有主题。包含这些术语的陈述应该理解为不限制本文描述的主题或限制下面的专利权利要求的含义或范围。
如本文中所用，术语“α纤维”是指立方和高斯织构成分。
如本文中所用，术语“β纤维”是指黄铜、硫和铜织构成分。
如本文中所用，术语立方、高斯、旋转高斯、黄铜、硫和铜是指铝合金微结构的不同织构成分。这些织构成分在本领域中是已知的，指的是如邦吉惯例(Bunge’s Convention)所述的大块铝合金的欧拉空间内的晶格或多晶体的特定取向。根据邦吉惯例，在欧拉空间内的晶格或多晶体的取向可以相对于参考轴用三个欧拉角
Figure BDA0002986438420000081
来描述，所述欧拉角代表以下旋转：围绕Z轴的第一旋转
Figure BDA0002986438420000082
围绕旋转的X轴的第二旋转Φ；和围绕旋转的Z轴的第三旋转
Figure BDA0002986438420000083
关于轧制金属产品，诸如薄片或板，轧制方向(RD)平行于X轴，横向方向(TD)平行于Y轴，法线方向(ND)平行于Z轴。每个命名的织构成分可通过其在欧拉空间中的特定的欧拉角
Figure BDA0002986438420000084
的组或欧拉角
Figure BDA0002986438420000085
的范围来定义。
在本说明书中，参考了由铝工业名称(诸如“系列”或“6xxx”)标识的合金。要了解在铝及其合金命名和识别中最常用的编号命名***，请参阅“International AlloyDesignations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and WroughtAluminum Alloys”或“Registration Record of Aluminum Association AlloyDesignations and Chemical Compositions Limits for Aluminum Alloys in the Formof Castings and Ingot”，两者均由美国铝业协会(The Aluminum Association)出版。
如本文所用，除非上下文另有明确规定，否则“一个/种(a)”、“一个/种(an)”或“该/所述(the)”的含义包括单数和复数所指物。
如本文所用，板通常具有大于约15mm的厚度。例如，板可以指厚度大于约15mm、大于约20mm、大于约25mm、大于约30mm、大于约35mm、大于约40mm、大于约45mm、大于约50mm或大于约100mm的铝产品。
如本文中所用，薄片板(shate)(也称为薄片板(sheet plate))通常具有约4mm至约15mm的厚度。例如，薄片板可具有约4mm、约5mm、约6mm、约7mm、约8mm、约9mm、约10mm、约11mm、约12mm、约13mm、约14mm或约15mm的厚度。
如本文中所用，薄片通常指厚度小于约4mm(例如，小于3mm、小于2mm、小于1mm、小于0.5mm、小于0.3mm或小于0.1mm)的铝产品。例如，薄片可具有约0.1mm、约0.2mm、约0.3mm、约0.4mm、约0.5、约0.6mm、约0.7mm、约0.8mm、约0.9mm、约1mm、约1.1mm、约1.2mm、约1.3mm、约1.4mm、约1.5mm、约1.6mm、约1.7mm、约1.8mm、约1.9mm、约2mm、约2.1mm、约2.2mm、约2.3mm、约2.4mm、约2.5mm、约2.6mm、约2.7mm、约2.8mm、约2.9mm、约3mm、约3.1mm、约3.2mm、约3.3mm、约3.4mm、约3.5mm、约3.6mm、约3.7mm、约3.8mm或约3.9mm的厚度。
如本文中所用，可成形性指的是材料在不发生破裂、撕裂、颈缩、成耳或成型误差(诸如起皱、回弹或擦伤(galling))的情况下变形为所需形状的能力。在工程中，可成形性可根据变形模式来分类。变形模式的实例包括：拉延(drawing)、伸展、弯曲和伸展-翻边。
本申请中提到合金的回火或状态。要了解最常用的合金回火描述，请参阅“American National Standards(ANSI)H35 on Alloy and Temper DesignationSystems”。F状态或回火是指所制造的铝合金。O状态或回火是指退火后的铝合金。T1状态或回火是指从热加工中冷却并自然老化(例如，在室温下)的铝合金。T2状态或回火是指从热加工中冷却、冷加工和自然老化的铝合金。T3状态或回火是指经过固溶热处理、冷加工和自然老化的铝合金。T4状态或回火是指经过固溶热处理和自然老化的铝合金。T5状态或回火是指从热加工中冷却并人工老化(在升高的温下)的铝合金。T6状态或回火是指经过固溶热处理和人工老化的铝合金。T7状态或回火是指经过固溶热处理和人工老化的铝合金。T8x状态或回火是指经过固溶热处理、冷加工和人工老化的铝合金。T9状态或回火是指经过固溶热处理、人工老化和冷加工的铝合金。W状态或回火是指固溶热处理后的铝合金。
如本文中所用，“室温”的含义可包括约15℃至约30℃，例如约15℃、约16℃、约17℃、约18℃、约19℃、约20℃、约21℃、约22℃、约23℃、约24℃、约25℃、约26℃、约27℃、约28℃、约29℃或约30℃的温度
如本文中所用，诸如“铸铝合金制品”、“铸金属制品”、“铸件”等术语是可互换的，并且是指通过直接激冷铸造(包括直接激冷共铸造)或半连续铸造、连续铸造(包括，例如，通过使用双带式铸造机、双辊铸造机、块式铸造机或任何其它连续铸造机)、电磁铸造、热顶铸造或任何其它铸造方法或其任意组合生产的产品。
本文公开的所有范围应理解为包括两个端点和其中包含的任何和所有子范围。例如，“1至10”的规定范围应被认为包括最小值1和最大值10之间(包括1和10)的任何和所有子范围；也就是说，所有子范围都以最小值1或更大，例如1至6.1开始，以最大值10或更小，例如5.5至10结束。
以下铝合金是以其基于合金的总重量的重量百分比(wt.％)表示的元素组成进行描述。在每种合金的某些实例中，其余部分是铝，其中杂质总和的最大重量％为0.15％。
制造铝合金产品的方法
本文描述了制备表现出所需机械性质的铝合金产品的新型方法。在其它性质中，本文所述的制备铝合金的方法使得铝合金产品表现出优异的伸长率和成形性质。在一些情况下，可因加工铝合金的方法而获得机械性质。例如，如本文进一步描述的，加工方法包括低最终冷减缩步骤，例如约70％或更少的冷加工减缩，以及任选的中间退火(intermediateannealing)(即，中间退火(inter-annealing))步骤。在一些实例中，低最终冷减缩可以指在最终冷轧步骤(例如，最后的冷轧步骤)中使得铝合金产品的规格厚度减少约40％至小于约70％的冷加工。低最终冷减缩步骤和/或中间退火步骤产生具有更加随机的织构(例如，α纤维和β纤维的随机分布)的铝合金微结构。另外，低最终冷轧步骤和/或中间退火步骤降低了织构成分的线性度，例如，对齐的立方织构成分，从而产生高r值的铝合金产品。α纤维和β纤维的平衡继而提供了更随机化的微结构，因此使得铝合金产品具有各向同性的性质。所得的铝合金产品表现出所需的成形性质。在某些方面，制备和加工铝合金产品的方法可能影响甚至决定产品是否将具有适合所需应用的性质。
本公开的某些方面和特征涉及铝合金的晶体织构和/或微结构，所述铝合晶特别适用于高度可成形产品的生产。铝合金产品(例如，薄片)的晶体织构，包括织构成分的特定体积分数和合金微结构中不同纤维的比例，在铝合金产品被加工成成品时影响其可成形性。具有本文所述晶体织构的铝合金表现出各向同性性质，从而使得铝合金薄片更均匀的变形。
铸造
如本文中进一步描述的，铝合金可使用任何合适的铸造方法铸造成铸铝合金制品。例如，铸造工艺可包括直接激冷(DC)铸造工艺或连续铸造(CC)工艺。在一些非限制性实例中，用于铸造步骤的铝合金可以是由原材料(例如，纯化的铝和附加的合金元素)生产的主要材料。在一些其它实例中，用于铸造步骤的铝合金可以是回收材料，至少部分由废铝渣产生，并且任选地与主要材料组合。在一些情况下，用于铸造步骤的铝合金可包含至少约40％的回收成分。例如，用于铸造步骤的铝合金可包含至少约45％、至少约50％、至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％或至少约95％的回收成分。
铸铝合金制品然后可以经受进一步的加工步骤。例如，本文所述的加工方法可包括均质化、热轧、冷轧和/或固溶热处理的步骤，以产生铝合金产品。
均质化
本文所述的均质化步骤是旨在用于本文描述的铝合金。均匀化步骤可包括加热铸造铝合金以达到约450℃至约600℃(例如，约450℃、约460℃、约470℃、约480℃、约490℃、约500℃、约510℃、约520℃、约530℃、约540℃、约550℃、约560℃、约570℃、约580℃、约590℃或约600℃)的温度。例如，铸造铝合金可被加热至约500℃至约570℃或约530℃至约570℃的温度。在一些实施例中，加热铸造铝合金需要长达约15小时(例如，约20分钟至约15小时或约5小时至约10小时，包括端值)。例如，铸造铝合金可在约20分钟、约30分钟、约45分钟、约1小时、约1.5小时、约2小时、约3小时、约4小时、约5小时、约6小时、约7小时、约8小时、约9小时、约10小时、约11小时、约12小时、约13小时、约14小时或约15小时或介于其中两者之间的任何时间内被加热至约450℃至约600℃的温度。
在一些情况下，加热速率可为约100℃/小时或更低，75℃/小时或更低，50℃/小时或更低，40℃/小时或更低，30℃/小时或更低，25℃/小时或更低，20℃/小时或更低，或15℃/小时或更低。在其它情况下，加热速率可为约10℃/分钟至约100℃/分钟(例如，约10℃/分钟至约90℃/分钟，约10℃/分钟至约70℃/分钟，约10℃/分钟至约60℃/分钟，约20℃/分钟至约90℃/分钟，约30℃/分钟至约80℃/分钟，约40℃/分钟至约70℃/分钟，或约50℃/分钟至约60℃/分钟)。
然后使铸造铝合金浸泡(即，保持在指定的温度)一段时间。根据一个非限制性实例，铸造铝合金被允许浸泡长达约15小时(例如，约20分钟至约15小时或约5小时至约10小时，包括端值)。例如，铸造铝合金可在约450℃至约600℃的温度下浸泡约20分钟、约30分钟、约45分钟、约1小时、约1.5小时、约2小时、约3小时、约4小时、约5小时、约6小时、约7小时、约8小时、约9小时、约10小时、约11小时、约12小时、约13小时、约14小时或约15小时，或介于其中两者之间的任何时间。
热轧
在均匀化步骤之后，可以进行热轧步骤。在某些情况下，可将铸造铝合金制品以约500℃至约560℃(例如，约510℃至约550℃或约520℃至约540℃)的入口温度范围放置并热轧。入口温度可为，例如，约505℃、510℃、515℃、520℃、525℃、530℃、535℃、540℃、545℃、550℃、555℃、560℃，或介于其中两者之间的任何温度。在某些情况下，热轧出口温度可在约200℃至约290℃(例如，约210℃至约280℃或约220℃至约270℃)的范围内。例如，热轧出口温度可为约200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、225℃、230℃、235℃、240℃、245℃、250℃、255℃、260℃、265℃、270℃、275℃、280℃、285℃、290℃，或介于其中两者之间的任何温度。
在某些情况下，铸造铝合金制品被热轧至约4mm至约15mm规格(例如，约5mm至约12mm规格)，这被称为热轧产品。例如，铸件可被热轧成15mm规格、14mm规格、13mm规格、12mm规格、11mm规格、10mm规格、9mm规格、8mm规格、7mm规格、6mm规格、5mm规格或4mm规格。轧制热轧产品的回火称为F回火。
盘管冷却
任选地，热轧产品可以在离开热轧机时卷绕成热轧卷(即，中间规格铝合金产品卷或中间卷)。在一些实例中，热轧产品在离开热轧机时被卷绕成热轧卷，从而导致F回火。在一些另外的实例中，使热轧产品冷却，例如空气冷却。冷却步骤可以以约12.5℃/小时(℃/h)至约3600℃/h的速率进行。例如，线圈冷却步骤可以以约12.5℃/h、25℃/h、50℃/h、100℃/h、200℃/h、400℃/h、800℃/h、1600℃/h、3200℃/h、3600℃/h或介于其中两者之间的任何速率进行。在一些更进一步的实例中，将冷却盘管储存一段时间。在一些实例中，中间盘管保持在约100℃至约350℃(例如，约200℃或约300℃)的温度。
冷轧
在热轧步骤之后，可以进行冷轧步骤。在一些实例中，冷轧步骤是两阶段冷轧步骤。两阶段冷轧步骤可包括第一冷轧步骤、任选的中间退火步骤和第二冷轧步骤。任选地，所述方法可还可包括在第二冷轧步骤之后对轧制产品进行退火。在某些方面，热轧产品可在第一冷轧步骤中被冷轧到中间规格厚度，即，成为第一冷轧产品。在一些实例中，第一冷轧步骤使得热轧产品的厚度减少约30％至70％(例如，约30％至约65％、约35％至约65％、约45％至约60％，或约50％至约60％)。例如，第一冷轧步骤使得热轧产品的厚度减少约30％、约31％、约32％、约33％、约34％、约35％、约36％、约37％、约38％、约39％、约40％、约41％、约42％、约43％、约44％、约45％、约46％、约47％、约48％、约49％、约50％、约51％、约52％、约53％、约54％、约55％、约56％、约57％、约58％、约59％、约60％、约61％、约62％、约63％、约64％、约65％、约66％、约67％、约68％、约69％或约70％。
在某些方面，热轧产品在第一冷轧步骤中被冷轧成中间规格的铝合金产品(例如，薄片或薄片板)。在一些实例中，中间规格铝合金产品的厚度范围为约2mm至6mm(例如，约2.2mm至约5.8mm、约2.4mm至约5.6mm、约2.6mm至约5.4mm、约2.8mm至约5.2mm、约3mm至约5mm、约3.2mm至约4.8mm、约3.4mm至约4.6mm、约3.6mm至约4.4mm、约3.8mm至约4.2mm、约4mm至约5mm、约2.5mm至约3.5mm或约3mm至约4mm)。在一些实例中，中间规格铝合金产品的厚度为约6mm或更少、约5.8mm或更少、约5.6mm或更少、约5.4mm或更少、约5.2mm或更少、约5mm或更少、约4.8mm或更少、约4.6mm或更少、约4.4mm或更少、约4.2mm或更少、约4mm或更少、约3.9mm或更少、约3.8mm或更少、约3.7mm或更少、约3.6mm或更少、约3.5mm或更少、约3.4mm或更少、约3.3mm或更少、约3.2mm或更少、或约3.1mm或更少。
可对中间规格的铝合金产品执行第二冷轧步骤。在某些方面，第二冷轧步骤可在任选的中间退火步骤(如下所述)之后进行。在一些实例中，第二冷轧步骤将第一冷轧产品的总厚度减小了约50％至70％(例如，约50％至约60％，约55％至约65％，约60％至约70％，约65％至约70％，或约60％至65％)。例如，第二冷轧步骤使得第一冷轧产品的厚度进一步减少约50％、约51％、约52％、约53％、约54％、约55％、约56％、约57％、约58％、约59％、约60％、约61％、约62％、约63％、约64％、约65％、约66％、约67％、约68％、约69％或约70％。
在某些方面，中间规格的铝合金产品被冷轧成最终规格的铝合金产品(例如，薄片，诸如较低规格的薄片)。在一些实例中，最终规格的铝合金产品的厚度范围为约0.1mm至3mm(例如，约0.2mm至约2.9mm、约0.3mm至约2.8mm、约0.4mm至约2.7mm、约0.5mm至约2.6mm、约0.6mm至约2.5mm、约0.7mm至约2.4mm、约0.8mm至约2.3mm、约0.9mm至约2.2mm、约1mm至约2.1mm、约1.1mm至约2.0mm、约1.2mm至约1.9mm、约1.3mm至约1.8mm、约1.4mm至约1.7mm或约1.5mm至约1.6mm)。在一些实例中，最终规格铝合金产品的厚度为约3mm或更少、约2.8mm或更少、约2.6mm或更少、约2.4mm或更少、约2.2mm或更少、约2mm或更少、约1.8mm或更少、约1.6mm或更少、约1.4mm或更少、约1.2mm或更少、约1mm或更少、约0.9mm或更少、约0.8mm或更少、约0.7mm或更少、约0.6mm或更少、约0.5mm或更少、约0.4mm或更少、约0.3mm或更少或约0.2mm或更少。
本文所述的制备铝合金薄片的方法包括低最终冷减缩步骤，该低最终冷减缩步骤在铝合金产品的微结构中产生期望的晶体织构。在一些情况下，低最终冷减缩可以指在最终冷轧步骤中，例如最后冷轧步骤中，使得从铝合金薄片的中间规格到最终规格厚度减少约70％或更少的冷加工。例如，在生产中间规格的铝合金产品的第一冷轧步骤之后，中间规格的铝合金产品的规格在最终冷轧步骤中减少约70％或更少。在一些情况下，最后冷轧步骤是第二冷轧步骤。因为最终冷减缩率不超过70％，所以与具有高最终冷减缩的工艺相比，该工艺产生具有平衡的β纤维和α纤维(具有降低的线性度)体积分数的铝合金产品。
与用高最终冷减缩和/或不经中间退火制备的铝合金相比，低最终冷减缩提高了铝合金薄片产品的平均r值，因此提高了复杂且高度成形产品的可成形性。根据本文所述方法制备的铝合金薄片具有比具有高最终冷减缩(例如，大于70％的最终冷减缩)的铝合金薄片更高的α纤维(线性度降低)和β纤维的总体积分数。通过控制制备铝合金薄片的工艺条件，获得了α纤维和β纤维随机分布的所需铝合金微结构。另外，固溶热处理后形成的更高体积分数的β纤维在铝合金薄片中产生更加随机化的微结构，这有助于产生具有各向同性性质的合金微结构。
任选的中间退火
在一些非限制性实例中，任选的中间退火步骤可在两阶段冷轧步骤期间执行。例如，热轧产品可被冷轧成中间规格的铝合金产品(第一冷轧步骤)，任选地卷绕、退火，并随后冷轧成最终规格的铝合金产品(第二冷轧步骤)。在一些方面，任选的中间退火可在分批工艺(即，分批中间退火步骤)中或在连续工艺中进行。中间退火步骤可以在约300℃至约450℃(例如，约310℃、约320℃、约330℃、约340℃、约350℃、约360℃、约370℃、约380℃、约390℃、约400℃、约410℃、约420℃、约430℃、约440℃或约450℃)的温度下进行。
在一些情况下，中间退火步骤中的加热速率可为约100℃/小时或更低，75℃/小时或更低，50℃/小时或更低，40℃/小时或更低，30℃/小时或更低，25℃/小时或更低，20℃/小时或更低或15℃/小时或更低。在其它情况下，加热速率可为约10℃/分钟至约100℃/分钟(例如，约10℃/分钟至约90℃/分钟、约10℃/分钟至约70℃/分钟、约10℃/分钟至约60℃/分钟、约20℃/分钟至约90℃/分钟、约30℃/分钟至约80℃/分钟、约40℃/分钟至约70℃/分钟，或约50℃/分钟至约60℃/分钟)。
在一些实施方案中，在中间退火步骤期间，允许中间规格的铝合金产品浸泡一段时间。根据一个非限制性实例，允许中间规格铝合金产品浸泡长达约5小时(例如，约30分钟至约4小时、约45分钟至约3小时或约1小时至约2小时，包括端值)。例如，中间规格铝合金产品可以在约300℃至约450℃的温度下浸泡约20分钟、约30分钟、约45分钟、约1小时、约1.5小时、约2小时、约3小时、约4小时、约5小时或介于其中两者之间的任何时间。
任选地，在中间退火步骤之后，中间规格铝合金产品可以被冷却，例如空气冷却。冷却步骤可以以约5℃/小时(℃/h)至20℃/h(例如，6℃/h至18℃/h、8℃/h至15℃/h，或10℃/h至14℃/h)的速率进行。例如，盘管冷却步骤可以以约5℃/h、6℃/h、7℃/h、8℃/h、9℃/h、10℃/h、11℃/h、12℃/h、13℃/h、14℃/h、15℃/h、16℃/h、17℃/h、18℃/h、19℃/h、20℃/h或介于其中两者之间的任何速率进行。在一些实例中，冷却盘管被冷却到室温。在一些更进一步的实例中，将冷却盘管储存一段时间。
任选的中间退火步骤还可提高铝薄片产品的平均r值。中间退火步骤还有助于在铝合金微结构中产生织构成分的更加随机的分布，并限制剪切变形，这又降低了织构成分的线性度(例如，线性度较低的立方织构成分)，以避免在最终产品中缠绕。织构成分的随机分布导致高r值。例如，在相对于滚动方向的角度(例如，45°)下的r值可为至少0.3、至少0.4、至少0.5、至少0.6、至少0.7、至少0.8或至少0.9。高r值表明了铝合金薄片的各向同性行为。
固溶热处理
固溶热处理步骤可以任选地在最终规格的铝合金产品上进行。固溶热处理步骤可包括将最终规格的铝合金产品从室温加热到峰值金属温度。任选地，峰值金属温度可为约530℃至约570℃(例如，约535℃至约560℃、约545℃至约555℃，或约540℃)。最终规格的铝合金产品可以在峰值金属温度下浸泡一段时间。在某些方面，最终规格的铝合金产品被允许浸泡长达约2分钟(例如，约10秒至约120秒，包括端值)。例如，最终规格的铝合金产品可在约530℃至约570℃的温度下浸泡10秒、15秒、20秒、25秒、30秒、35秒、40秒、45秒、50秒、55秒、60秒、65秒、70秒、75秒、80秒、85秒、90秒、95秒、100秒、105秒、110秒、115秒、120秒或介于其中两者之间的任何时间。固溶热处理后，最终规格的铝合金产品可以以至少约75℃/秒(℃/s)的速率从峰值金属温度淬火。例如，最终规格的铝合金产品可以以约75℃/s、100℃/s、125℃/s、150℃/s、175℃/s、200℃/s或介于其中两者之间的任何速率淬火。
任选地，铝合金产品然后可以自然老化和/或人工老化。在一些非限制性实例中，铝合金产品可以通过在室温(例如，约15℃、约20℃、约25℃、或约30℃)下储存至少72小时而自然老化至T4回火。例如，铝合金产品可以自然老化72小时、84小时、96小时、108小时、120小时、132小时、144小时、156小时、168小时、180小时、192小时、204小时、216小时、240小时、264小时、288小时、312小时、336小时、360小时、384小时、408小时、432小时、456小时、480小时、504小时、528小时、552小时、576小时、600小时、624小时、648小时、672小时或介于其中两者之间的任何时间。
微结构
由本文所述方法生产的铝合金产品包括具有多种晶体织构成分的微结构。晶体织构成分可包括α纤维(例如，立方成分和高斯成分)和β纤维(例如，黄铜成分、硫成分和铜成分)。例如，本文所述的方法产生具有高体积分数的β纤维和线性度降低的α纤维，从而在高度成型产品的生产中显示出提高的质量和一致性，从而表现出各向同性性质的铝微结构。
在一些实例中，铝合金微结构可包括α纤维，例如立方成分和高斯成分中的一者或多者。任选地，铝合金微结构中α纤维的体积分数可以是至少约8％(例如，至少约9％、至少约10％、至少约11％、至少约12％、至少约13％、至少约14％或至少约15％)。在一些实例中，铝合金微结构中α纤维的体积分数高达约20％(例如，高达约18％、高达约16％、高达约15％、高达约14％、高达约12％或高达约10％)。例如，铝合金微结构中α纤维的体积分数可为约0.1％，例如，0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2.0％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％、3.0％、3.1％、3.2％、3.3％、3.4％、3.5％、3.6％、3.7％、3.8％、3.9％、4.0％、4.1％、4.2％、4.3％、4.4％、4.5％、4.6％、4.7％、4.8％、4.9％、5.0％、5.1％、5.2％、5.3％、5.4％、5.5％、5.6％、5.7％、5.8％、5.9％、6.0％、6.1％、6.2％、6.3％、6.4％、6.5％、6.6％、6.7％、6.8％、6.9％、7.0％、7.1％、7.2％、7.3％、7.4％、7.5％、7.6％、7.7％、7.8％、7.9％、8.0％、8.1％、8.2％、8.3％、8.4％、8.5％、8.6％、8.7％、8.8％、8.9％、9.0％、9.1％、9.2％、9.3％、9.4％、9.5％、9.6％、9.7％、9.8％、9.9％、10.0％、10.1％、10.2％、10.3％、10.4％、10.5％、10.6％、10.7％、10.8％、10.9％、11.0％、11.1％、11.2％、11.3％、11.4％、11.5％、11.6％、11.7％、11.8％、11.9％、12.0％、12.1％、12.2％、12.3％、12.4％、12.5％、12.6％、12.7％、12.8％、12.9％、13.0％、13.1％、13.2％、13.3％、13.4％、13.5％、13.6％、13.7％、13.8％、13.9％、14.0％、14.1％、14.2％、14.3％、14.4％、14.5％、14.6％、14.7％、14.8％、14.9％、15.0％、15.1％、15.2％、15.3％、15.4％、15.5％、15.6％、15.7％、15.8％、15.9％、16.0％、16.1％、16.2％、16.3％、16.4％、16.5％、16.6％、16.7％、16.8％、16.9％、17.0％、17.1％、17.2％、17.3％、17.4％、17.5％、17.6％、17.7％、17.8％、17.9％、18.0％、18.1％、18.2％、18.3％、18.4％、18.5％、18.6％、18.7％、18.8％、18.9％、19.0％、19.1％、19.2％、19.3％、19.4％、19.5％、19.6％、19.7％、19.8％、19.9％或20.0％。
在一些实例中，铝合金微结构可包括β纤维，例如黄铜成分、硫成分和铜成分中的一者或多者。任选地，β纤维的体积分数可为至少约6％(例如，至少约6％、至少约7％、至少约8％、至少约9％、至少约10％、至少约11％、至少约12％、至少约13％、至少约14％或至少15％)。在一些实例中，β纤维的体积分数高达约20％(例如，高达约15％或高达约10％)。例如，铝合金微结构中β纤维的体积分数可为约0.1％，例如，0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2.0％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％、3.0％、3.1％、3.2％、3.3％、3.4％、3.5％、3.6％、3.7％、3.8％、3.9％、4.0％、4.1％、4.2％、4.3％、4.4％、4.5％、4.6％、4.7％、4.8％、4.9％、5.0％、5.1％、5.2％、5.3％、5.4％、5.5％、5.6％、5.7％、5.8％、5.9％、6.0％、6.1％、6.2％、6.3％、6.4％、6.5％、6.6％、6.7％、6.8％、6.9％、7.0％、7.1％、7.2％、7.3％、7.4％、7.5％、7.6％、7.7％、7.8％、7.9％、8.0％、8.1％、8.2％、8.3％、8.4％、8.5％、8.6％、8.7％、8.8％、8.9％、9.0％、9.1％、9.2％、9.3％、9.4％、9.5％、9.6％、9.7％、9.8％、9.9％、10.0％、10.1％、10.2％、10.3％、10.4％、10.5％、10.6％、10.7％、10.8％、10.9％、11.0％、11.1％、11.2％、11.3％、11.4％、11.5％、11.6％、11.7％、11.8％、11.9％、12.0％、12.1％、12.2％、12.3％、12.4％、12.5％、12.6％、12.7％、12.8％、12.9％、13.0％、13.1％、13.2％、13.3％、13.4％、13.5％、13.6％、13.7％、13.8％、13.9％、14.0％、14.1％、14.2％、14.3％、14.4％、14.5％、14.6％、14.7％、14.8％、14.9％、15.0％、15.1％、15.2％、15.3％、15.4％、15.5％、15.6％、15.7％、15.8％、15.9％、16.0％、16.1％、16.2％、16.3％、16.4％、16.5％、16.6％、16.7％、16.8％、16.9％、17.0％、17.1％、17.2％、17.3％、17.4％、17.5％、17.6％、17.7％、17.8％、17.9％、18.0％、18.1％、18.2％、18.3％、18.4％、18.5％、18.6％、18.7％、18.8％、18.9％、19.0％、19.1％、19.2％、19.3％、19.4％、19.5％、19.6％、19.7％、19.8％、19.9％或20.0％。
具有相对高比例的β纤维的微结构的铝合金表现出提高的可成形性，并且可成形成复杂且高度成型的产品。另外，与具有高最终冷减缩和/或没有中间退火步骤的制备铝合金的工艺相比，具有拥有相对较高比例的线性度降低的α纤维的微结构的铝合金也可提高可成形性。所得的较高比例的α纤维(线性度降低)和β纤维也倾向于在铝合金坯料形成成品时提其性能。
在一些情况下，铝合金产品中α纤维的体积分数与β纤维的体积分数的比率在约0.5:1至2:1(例如，约0.6:1至1.9:1、约0.6:1至1.8:1、约0.7:1至1.7:1、约0.8:1至1.6:1、约0.9:1至1.5:1、约1:1至1.4:1、约1:1至1.4:1、约1.1:1至1.3:1或约1.2:1至1.5:1)的范围内。在一些实例中，铝合金产品中α纤维的体积分数与β纤维的体积分数的比率至少为约0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1、0.9:1、1:1、1.1:1、1.2:1、1.3:1、1.4:1、1.5:1、1.6:1、1.7:1、1.8:1、1.9:1或2:1。
所公开的用于铝合金的微结构有助于将铝合金薄片定型和成形为复杂的产品。具有特定量的随机分布的β纤维和α纤维的铝合金微结构在高度成型的产品的生产中表现出提高的质量和一致性。例如，较高比例的α纤维(线性度降低)和β纤维提高了铝或铝合金的可成形性，并减小了铝在制造过程中的变形。所公开的微结构可以提高效率、制造速度，以及降低经历各种成型和成形过程的铝产品的损耗率。
铝合金微结构中大量的β纤维和具有降低的线性度的α纤维促进了成形性的提高。本文所述的各种织构成分的适当组合减少了相对于金属薄片、板或薄片板的轧制方向从0°至90°下的兰福德参数或r值的变化。特别地，各种织构成分的适当组合使产品的一致性更好，并且在成型过程中使高度成型的铝产品的损耗率更低。因此，通过控制不同织构成分的体积分数，对于特定的加工方法或产品形状，可以降低金属的各向异性成形行为。
所公开的微结构及其相关织构成分允许铝合金在复杂的应变路径下在特定方向上更有利地变形。金属的微观结构和/或晶粒又会对从不同方向和/或取向施加的应力产生不同的反应。例如，与横向方向(90°)相比，当铝合金晶粒在轧制方向(0°)上变形时，伸长率可以不同。这种行为的差异归因于晶粒的结晶取向(即，微结构)的差异。因为晶粒在整个微结构中的取向不同，所以不同的晶体学滑移***(crystallographic slip system)(其可由滑移面和/或方向的各种组合组成)将影响整体变形。为了使晶粒共同适应应变和/或变形而不丧失连续性，可能会产生新的位错。这些位错可能只在特定的滑移面和特定的方向上穿过晶体。当可用的滑移面数量较少时，材料的应变能力将会下降。相反，当更多数量的滑移动面被激活时，材料的应变能力将增强。因此，通过控制不同织构成分的体积分数，对于特定的加工方法或产品形状，可以降低金属的各向异性成形行为。
在一些情况下，根据本文所述方法生产的最终规格的铝合金产品比用高最终冷减缩和/或没有中间退火步骤的方法生产的铝合金具有更大的屈服强度、极限拉伸强度、均匀伸长率和总伸长率。当在纵向(L)、横向(T)和/或对角(D)方向(每个方向分别相对于轧制方向)上测量时，本文所述的铝合金产品可以表现出本文所述的屈服强度和极限拉伸强度。在一些实施方案中，根据本文所述方法生产的最终规格的铝合金产品的屈服强度比通过包括最终冷轧步骤的方法制备的铝合金的屈服强度大至少约6％(例如，大至少7％，大至少8％，大至少9％，大至少10％，大至少11％，大至少12％，大至少13％，大至少14％，大至少15％，大至少16％，大至少17％，大至少18％，或大至少19％的屈服强度)，所述最终冷轧步骤使得从中间规格的铝合金至最终规格的铝合金的厚度减少大于70％。在一些情况下，最终规格的铝合金产品具有比通过包括最终冷轧步骤的方法制备的铝合金的极限拉伸强度大至少约3％的极限拉伸强度(例如，大至少4％，大至少5％，大至少6％，大至少7％，大至少8％，大至少9％，大至少10％，大至少11％，大至少12％，大至少13％，大至少14％，大或至少15％的极限拉伸强度)，所述最终冷轧步骤使得从中间规格的铝合金到最终规格的铝合金的厚度减少大于70％。
当在纵向(L)、横向(T)和/或对角(D)方向(每个方向分别相对于轧制方向)上测量时，本文所述的铝合金产品可以表现出如本文所述的均匀延伸率和总延伸率。在一些情况下，最终规格的铝合金产品具有比通过包括最终冷轧步骤的方法制备的铝合金的总延伸率大至少约5％(例如，大至少6％、大至少7％、大至少8％、大至少9％、大至少10％、大至少11％、大至少12％、大至少13％、大至少14％、大至少15％、大至少16％、大至少17％、大至少18％或大至少19％)的总延伸率，最终冷轧步骤使得从中间规格的铝合金到最终规格的铝合金的厚度减少大于70％。在一些情况下，最终规格的铝合金产品具有比通过包括最终冷轧步骤的方法制备的铝合金的均匀延伸率大至少约3％(例如，大至少4％，大至少5％，大至少6％，大至少7％，大至少8％，大至少9％，大至少10％，大至少11％，大至少12％，大至少13％，大至少14％，大至少15％，大至少16％，或大至少17％)的均匀延伸率，最终冷轧步骤使得从中间规格的铝合金到最终规格的铝合金的厚度减少大于70％。
合金组成
铝合金性质部分取决于铝合金的组成。在某些方面，合金组成可影响或甚至决定合金是否具有适合所需应用的性质，例如可成形性和深拉性。在其它性质中，本文所述的铝合金显示出优异的伸长率和成形性质。
在一些情况下，本文所述的铝合金可具有如表1中提供的以下元素组成。
表1
Figure BDA0002986438420000241
在一些实例中，本文所述的铝合金可具有如表2中提供的以下元素组成。
表2
Figure BDA0002986438420000242
在一些实例中，本文所述的铝合金可具有如表3中提供的以下元素组成。
表3
Figure BDA0002986438420000251
在一些实例中，本文所述的铝合金包含的硅(Si)的量基于合金的总重量为约0.5％至约2.0％(例如，约0.7至约1.5％或约1.0至约1.4％)。例如，合金可包含0.5％、0.51％、0.52％、0.53％、0.54％、0.55％、0.56％、0.57％、0.58％、0.59％、0.6％、0.61％、0.62％、0.63％、0.64％、0.65％、0.66％、0.67％、0.68％、0.69％、0.7％、0.71％、0.72％、0.73％、0.74％、0.75％、0.76％、0.77％、0.78％、0.79％、0.8％、0.81％、0.82％、0.83％、0.84％、0.85％、0.86％、0.87％、0.88％、0.89％、0.9％、0.91％、0.92％、0.93％、0.94％、0.95％、0.96％、0.97％、0.98％、0.99％、1.0％、1.01％、1.02％、1.03％、1.04％、1.05％、1.06％、1.07％、1.08％、1.09％、1.1％、1.11％、1.12％、1.13％、1.14％、1.15％、1.16％、1.17％、1.18％、1.19％、1.2％、1.21％、1.22％、1.23％、1.24％、1.25％、1.26％、1.27％、1.28％、1.29％、1.3％、1.31％、1.32％、1.33％、1.34％、1.35％、1.36％、1.37％、1.38％、1.39％、1.4％、1.41％、1.42％、1.43％、1.44％、1.45％、1.46％、1.47％、1.48％、1.49％、1.5％、1.51％、1.52％、1.53％、1.54％、1.55％、1.56％、1.57％、1.58％、1.59％、1.6％、1.61％、1.62％、1.63％、1.64％、1.65％、1.66％、1.67％、1.68％、1.69％、1.7％、1.71％、1.72％、1.73％、1.74％、1.75％、1.76％、1.77％、1.78％、1.79％、1.8％、1.81％、1.82％、1.83％、1.84％、1.85％、1.86％、1.87％、1.88％、1.89％、1.9％、1.91％、1.92％、1.93％、1.94％、1.95％、1.96％、1.97％、1.98％、1.99％或2.0％的Si。全部以重量％来表示。
在一些实例中，本文所述的铝合金包含的铁(Fe)的量基于合金的总重量为约0.05％至约0.40％(例如，约0.05％至约0.25％、约0.05％至约0.20％、约0.08％至约0.30％、约0.08％至约0.25％、约0.08％至约0.20％、约0.1％至约0.30％、约0.1％至约0.25％或约0.1％至约0.20％)。例如，合金可包含0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.20％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％、0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％、0.30％、0.31％、0.32％、0.33％、0.34％、0.35％、0.36％、0.37％、0.38％、0.39％或0.40％的Fe。全部以重量％来表示。
在一些实例中，本文所述的铝合金包含的铜(Cu)的量基于合金的总重量最高为约0.4％(例如，0.0％至约0.4％、0.0％至约0.35％、约0.02％至约0.30％，约0.05％至0.28％、约0.06％至约0.25％、约0.8％至约0.22％、约0.1％至约0.20％、约0.1％至约0.18％、约0.1％至约0.16％或约0.1％至约0.15％)。例如，合金可包含0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.1％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.2％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％、0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％、0.3％、0.31％、0.32％、0.33％、0.34％、0.35％、0.36％、0.37％、0.38％、0.39％或0.4％的Cu。在一些情况下，合金中不存在Cu(即0％)。全部以重量％来表示。
在一些实例中，本文所述的铝合金包含的镁(Mg)的量基于合金的总重量最高为约0.5％(例如，0.0％至约0.5％、约0.01％至约0.48％、约0.02％至约0.46％、约0.05％至约0.45％、约0.08％至约0.42％、约0.1％至约0.40％、约0.15％至约0.38％、约0.18％至约0.36％、约0.2％至约0.35％或约0.25％至约0.35％)。例如，合金可包含0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.2％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％、0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％、0.3％、0.31％、0.32％、0.33％、0.34％、0.35％、0.36％、0.37％、0.38％、0.39％、0.4％、0.41％、0.42％、0.43％、0.44％、0.45％、0.46％、0.47％、0.48％、0.49％或0.5％的Mg。在一些情况下，合金中不存在镁(即0％)。全部以重量％来表示。
在一些实例中，本文所述的铝合金包含的锰(Mn)的量基于合金的总重量为约0.02％至约0.1％(例如，约0.02％至约0.09％、约0.02％至约0.08％、约0.03％至约0.7％、约0.04％至约0.06％、约0.05％至约0.06％、约0.05％至约0.08％或约0.06％至约0.09％)。例如，合金可包含0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％或0.1％的Mn。全部以重量％来表示。
在一些实例中，本文所述的铝合金包含的铬(Cr)的量基于合金的总重量最高为约0.25％(例如，约0.01％至约0.25％、约0.01％至约0.20％、约0.01％至约0.15％、约0.02％至约0.25％、约0.02％至约0.20％、约0.02％至约0.15％、约0.03％至约0.25％、约0.03％至约0.20％或约0.03％至约0.15％)。例如，合金可包含0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.20％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％或0.25％的Cr。在一些情况下，合金中不存在Cr(即0％)。全部以重量％来表示。
在一些实例中，本文所述的铝合金可包括钛(Ti)和锌(Zn)之一或两者。在一些实例中，本文所述的铝合金包含的Ti的量基于合金的总重量最高为约0.1％(例如，约0.001％至约0.08％、约0.002％至约0.005％、约0.005％至约0.06％、约0.008％至约0.06％、约0.01％至约0.05％或约0.02％至约0.05％)。例如，合金可包含0.001％、0.002％、0.003％、0.004％、0.005％、0.006％、0.007％、0.008％、0.009％、0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％或0.1％的Ti。在一些情况下，合金中不存在Ti(即0％)。在一些实例中，本文所述的铝合金包含的Zn的量基于合金的总重量最高为约0.1％(例如，约0.001％至约0.08％或约0.005％至约0.06％)。例如，合金可包含0.001％、0.002％、0.003％、0.004％、0.005％、0.006％、0.007％、0.008％、0.009％、0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％或0.1％的Zn。在一些情况下，合金中不存在Zn(即0％)。在一些情况下，合金中不存在Ti和Zn(即0％)。全部以重量％来表示。
任选地，本文所述的铝合金还可包含其它微量元素，有时称为杂质，量为0.05％或以下、0.04％或以下、0.03％或以下、0.02％或以下或者0.01％或以下。这些杂质可包括但不限于V、Ni、Sc、Hf、Zr、Sn、Ga、Ca、Bi、Na、Pb或其组合。因此，合金中存在的V、Ni、Sc、Hf、Zr、Sn、Ga、Ca、Bi、Na或Pb的量可为0.05％或以下、0.04％或以下、0.03％或以下、0.02％或以下或者0.01％或以下。所有杂质的总和不超过0.15％(例如，0.1％)。全部以重量％来表示。每种合金的其余百分比可以是铝。
本文所述的铝合金可包含至少约40重量％的回收成分。例如，铝合金可包含至少约45重量％、至少约50重量％、至少约60重量％、至少约70重量％、至少约80重量％、至少约90重量％或至少约95重量％的回收成分。
在一些实例中，当处于例如T4回火时，铝合金产品具有约100兆帕或更高的屈服强度。例如，铝合金产品可具有100兆帕或更高、105兆帕或更高、110兆帕或更高、115兆帕或更高、120兆帕或更高、125兆帕或更高、130兆帕或更高、135兆帕或更高或者140兆帕或更高的屈服强度。在一些情况下，屈服强度为约100兆帕至约140兆帕(例如，约105兆帕至约135兆帕、约110兆帕至约130兆帕或者约115兆帕至约125兆帕)。当在纵向(L)、横向(T)和/或对角(D)方向(每个方向分别相对于轧制方向)上测量时，本文所述的铝合金产品可表现出本文所述的屈服强度。
在一些实例中，当处于例如T4回火时，铝合金产品具有约200兆帕或更高的极限拉伸强度。例如，铝合金产品可具有205兆帕或更高、210兆帕或更高、215兆帕或更高、220兆帕或更高、225兆帕或更高、230兆帕或更高、235兆帕或更高、240兆帕或更高、245兆帕或更高或者250兆帕或更高的极限拉伸强度。在一些情况下，极限拉伸强度为约200兆帕至约250兆帕(例如，约205兆帕至约245兆帕、约210兆帕至约240兆帕或者约215兆帕至约235兆帕)。当在纵向(L)、横向(T)和/或对角(D)方向(每个方向分别相对于轧制方向)上测量时，本文所述的铝合金产品可表现出如本文所述的极限拉伸强度。
在一些情况下，当处于例如T4回火时，铝合金产品可具有至少约20％至最高约30％的均匀延伸率。例如，铝合金产品可具有约20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％或30％，或者介于其中两者之间的任何值的均匀延伸率。当在纵向(L)、横向(T)和/或对角(D)方向(每个方向分别相对于轧制方向)上测量时，本文所述的铝合金产品可表现出如本文所述的均匀延伸率。
在一些情况下，当处于例如T4回火时，铝合金产品可具有至少约27％且最高约35％的总延伸率。例如，铝合金产品可具有约27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％或35％或者介于其中两者之间的任何值的总延伸率。当在纵向(L)、横向(T)和/或对角线(D)方向(每个方向分别相对于轧制方向)上测量时，本文所述的铝合金产品可以表现出如本文所述的总延伸率。
使用方法
本文所述的合金和方法可用于汽车和/或运输应用，包括机动车辆、飞机和铁路应用，或任何其它所需的应用。在一些实例中，合金和方法可用于制备机动车辆车身部件产品，诸如安全笼、白车身、防撞栏、保险杠、侧梁、车顶梁、横梁、支柱加强件(例如，A-柱、B-柱和C-柱)、内侧面板、外侧面板、侧面板、内罩、外罩或后备箱盖面板。本文所述的铝合金和方法也可用于飞机或铁路车辆应用，以制备例如外部和内部面板。
本文所述的合金和方法也可用于电子应用，以制备例如外部和内部机壳。例如，本文所述的合金和方法也可用于制备电子设备(包括移动电话和平薄片电脑)的外壳。在一些实例中，所述合金可用于制备移动电话(例如，智能电话)外壳和平板电脑底壳的外壳。所述产品和方法可用于任何其它所需的应用，例如瓶子、食品容器等。
合适方法和合金产品的说明
说明1是生产铝合金产品的方法，其包括：铸造铝合金以产生铸铝合金制品；将铸铝合金制品均质化以产生均质化的铸铝合金制品；热轧均质化的铸铝制品以产生热轧产品；在第一冷轧步骤中冷轧所述热轧产品以产生具有中间规格的第一冷轧产品，其中所述第一冷轧步骤使得厚度减少约25％至70％；在第二冷轧步骤中冷轧第一冷轧产品以产生最终规格的铝合金产品，其中第二冷轧步骤使得厚度从中间规格减小约40％至约70％。
说明2是任何前述或后续说明的方法，所述方法还包括对第一冷轧产品进行中间退火。
说明3是任何前述或后续说明的方法，其中所述中间退火步骤在约300℃至约450℃的中间退火温度下进行。
说明4是任何前述或后续说明的方法，其中所述中间规格包括在约2mm至约6mm的范围内的厚度。
说明5是任何前述或后续说明的方法，所述方法还包括固溶热处理所述最终规格的铝合金产品以生产铝合金产品。
说明6是任何前述或后续说明的方法，其中所述最终规格包括在约0.1mm至约3mm的范围内的厚度。
说明7是任何前述或后续说明的方法，其中所述第二冷轧步骤使得厚度从中间规格减少约40％至小于约70％。
说明8是任何前述或后续说明的方法，其中所述铸造步骤包括直接激冷铸造或连续铸造。
说明9是任何前述或后续说明的方法，其中所述均质化步骤在约450℃至约600℃的均质化温度下进行。
说明10是任何前述或后续说明的方法，其中所述热轧步骤在约500℃至约560℃的热轧温度下进行。
说明11是任何前述或后续说明的方法，其中所述铝合金产品中α纤维的体积分数至少约占8％。
说明12是任何前述或后续说明的方法，其中所述铝合金产品中β纤维的体积分数至少约占6％。
说明13是任何前述或后续说明的方法，其中所述铝合金产品中α纤维的所述体积分数与β纤维的所述体积分数的比率在约0.5:1至2:1的范围内。
说明14是任何前述或后续说明的方法，其中所述最终规格的铝合金产品是各向同性的。
说明15是任何前述或后续说明的方法，其中最终规格的铝合金产品包含比通过包括最终冷轧步骤的方法制备的铝合金的屈服强度大至少约5％的屈服强度，所述最终冷轧步骤使得从所述中间规格的铝合金到所述最终规格的铝合金的厚度减少大于70％。
说明16是任何前述或后续说明的方法，其中所述最终规格的铝合金产品包含比通过包括最终冷轧步骤的方法制备的铝合金的极限拉伸强度大至少约3％的极限拉伸强度，所述最终冷轧步骤使得从所述中间规格的铝合金到所述最终规格的铝合金的厚度减少大于70％。
说明17是任何前述或后续图的方法，其中所述最终规格的铝合金产品具有比通过包括最终冷轧步骤的方法制备的铝合金的总伸长率大至少约5％的总伸长率，所述最终冷轧步骤使得从所述中间规格的铝合金到所述最终规格的铝合金的厚度减少大于70％。
说明18是任何前述或后续说明的方法，其中所述铝合金包含约0.5至2.0重量％的Si、0.1-0.4重量％的Fe、最高0.4重量％的Cu、最高0.5重量％的Mg、0.02至0.1重量％的Mn、最高0.02重量％的Cr、最高0.15重量％的Ti、最高0.1重量％的Zn、最高0.15重量％的杂质，和Al。
说明19是任何前述或后续说明的方法，其中所述铝合金包含约0.7至1.4重量％的Si、0.1至0.3重量％的Fe、最高0.2重量％的Cu、最高0.4重量％的Mg、0.02至0.08重量％的Mn、最高0.015重量％的Cr、最高0.05重量％的Ti、最高0.1重量％的Zn、最高0.15重量％的杂质，和Al。
说明20是任何前述或后续说明的方法，其中所述铝合金包含约1.0至1.4重量％的Si、0.12至0.20重量％的Fe、最高0.15重量％的Cu、最高0.35重量％的Mg、0.04至0.08重量％的Mn、0.01至0.02重量％的Cr、最高0.02重量％的Ti、最高0.04重量％的Zn、最高0.15重量％的杂质，和Al。
说明21是任何前述或后续说明的方法，其中所述最终规格的铝合金产品包括汽车车身部件。
说明22是铝合金，其包含：约0.5至2.0重量％的Si、0.1-0.4重量％的Fe、最高0.4重量％的Cu、最高0.5重量％的Mg、0.02至0.1重量％的Mn、最高0.02重量％的Cr、最高0.15重量％的Ti、最高0.1重量％的Zn、最高0.15重量的杂质，和Al，其中所述铝合金微结构包含至少约6％的β纤维的体积分数。
说明23是任何前述或后续说明的铝合金，其中所述铝合金微结构中α纤维的体积分数至少约占8％。
说明24是任何前述或后续说明的铝合金，其中所述铝合金中所述α纤维的体积分数与所述β纤维的体积分数的比率在约0.5:1至2:1的范围内。
说明25是任何前述或后续说明的铝合金，其中所述铝合金是各向同性的。
说明26是任何前述或后续说明的铝合金，其中所述铝合金包含在约0.1mm到约3mm的范围内的最终规格厚度。
以下实施例将用于进一步说明本发明，然而，不构成对本发明的任何限制。相反，应该清楚地理解，可以诉诸各种实施方案、修改形式及其等同形式，在阅读了本文的描述之后，在不脱离本发明的精神的情况下，本领域技术人员可以想到这些实施方案、修改形式及其等同形式。
实施例
实施例1：铝合金产品的性质
制备三个铝合金产品样品(合金1-3)，每个样品具有表4所示的组成。
表4
Si Fe Cu Mn Mg Ti Zn Cr
合金 1.33 0.16 0.12 0.073 0.30 0.018 0.034 0.010
在表4中，所有值都是基于铝合金组合物的总重量的重量百分比(重量％)。所述合金可包含铝和最高0.15重量％的总杂质。
合金1-3各自通过三种不同的途径进行加工，其中最终的下游加工步骤被改进以获得各种最终冷减缩。如下文进一步详述的，合金1和2用高最终冷减缩加工，合金3用低最终冷减缩加工。另外，合金1和2各自通过没有分批中间退火步骤的方法进行加工。
图1A是描绘合金1的加工方法100的示意图。对合金1进行直接激冷铸造以提供铸锭110。使铸锭110经受如上所述的均质化步骤。然后将铸锭110在可逆式轧机中进行热轧，以使铸锭110裂解，使得厚度减少了94％，从670mm的厚度变为40mm的厚度。在裂解之后，将铸锭110在串联轧机中进一步进行热轧，以提供热轧产品。在串联轧机中的热轧步骤中，铸锭的厚度减少了85％，从40mm的厚度变为6mm的厚度。将热轧产品在冷轧机中进一步进行冷轧，以提供最终规格的铝合金产品。在冷轧步骤中，热轧产品的厚度减少了85％，从6mm的厚度到0.9mm的厚度。在生产合金1的过程中，将铝合金产品经受高最终冷减缩，并且在没有中间分批退火的情况下进行加工。
图1B是描述合金2的第二加工方法150的示意图。对合金2进行直接激冷铸造以提供铸锭110。使铸锭110经受如上所述的均质化步骤。然后将铸锭110在可逆式轧机中进行热轧，以使铸锭110裂解，使得厚度减少了94％，从670mm的厚度变为40mm的厚度。在裂解之后，将铸锭110在串联轧机中进一步进行热轧，以提供热轧产品。在串联轧机中的热轧步骤中，铸锭的厚度减少了85％，从40mm的厚度变为6mm的厚度。热轧后，将热轧产品卷绕并使其冷却至室温。将冷却的热轧产品在冷轧机中进一步进行冷轧，以提供最终规格的铝合金产品。在冷轧步骤中，热轧产品的厚度减少了85％，从6mm的厚度到0.9mm的厚度。在生产合金2的过程中，将铝合金产品经受高最终冷减缩，并且在没有中间分批退火的情况下进行加工。
图2是描绘根据本文描述的方法的第二加工方法200的示意图。对合金3进行直接激冷铸造以提供铸锭210。使铸锭210经受如上所述的均质化步骤。然后将铸锭210在可逆式轧机中进行热轧，以使铸锭210裂解，使得厚度减少了94％，从670mm的厚度变为40mm的厚度。在裂解之后，将铸锭210在串联轧机中进一步进行热轧，以提供热轧产品。在串联轧机中的热轧步骤中，铸锭的厚度减少了85％，从40mm的厚度变为6mm的厚度。将热轧产品进一步经受冷轧(即，第一冷轧步骤)以生产第一冷轧产品。
在第一冷轧步骤中，热轧产品的厚度减少了50％，从6mm的厚度变为3mm的厚度。将第一冷轧产品卷绕并在分批中间退火步骤中在炉中退火。在分批中间退火步骤中，将第一冷轧产品以约50℃/h的加热速率加热至约410℃的温度，并浸泡约2小时，随后以约12℃/h的冷却速率盘管冷却至室温。在分批中间退火之后，将第一冷轧产品在冷轧机中进一步经受第二冷轧步骤，以生产最终规格的铝合金产品。在第二冷轧步骤中，第一冷轧产品的厚度从3mm的厚度到0.9mm的厚度减少了70％。第二冷轧步骤导致低最终冷减缩，例如规格厚度减少70％或更少。在生产合金3的过程中，将铝合金产品经受两阶段冷减缩过程，其中在第一冷轧步骤与第二冷轧步骤之间具有中间退火步骤。
图3是显示合金1-3的微结构中织构成分分布的图形。织构成分包括α纤维，例如立方、高斯和旋转高斯，以及β纤维，例如黄铜、硫和铜。在图3中，每组的第一直方图条块表示未经分批退火但用高(例如，大于70％)最终冷减缩加工的合金1，每组的第二直方图条块表示未经分批退火但用高(例如，大于70％)最终冷减缩加工的合金2，每组的第三直方图条块表示经分批退火并用低(例如，70％或更低)最终冷减缩加工的合金3。与合金1(例如，7％)和合金2(例如，6％)相比，合金3显示出更大量的α纤维(例如，9％)。与合金1(例如，5％)和合金2(例如，5％)相比，合金3也显示出更大量的β纤维(例如，8％)。与用高最终冷加工减缩加工但未经分批退火的样品相比，经分批退火和低最终冷减缩加工的合金3表现出更大量的织构成分。特别地，合金3具有较高比例的α纤维和β纤维，以及有利于均匀伸展的非线性织构成分的平衡分布。另外，合金3表现出各向同性性质，具有相似的α纤维和β纤维含量。
图4是显示取自合金1、合金2和合金3的测试样品的屈服强度的图形。在加工过程中，在全部相对于轧制方向的三个方向(包括纵向(称为“L”)、横向(称为“T”)和对角(称为“D”))上评估了拉伸性质。合金1和合金2分别根据图1A和图1B的加工方法进行加工，在冷轧过程中未进行分批中间退火步骤，但进行了高(例如，大于70％)最终冷减缩。根据图2的方法加工合金3，所述方法包括在冷轧期间进行分批中间退火步骤和低(例如，70％或更低)最终冷减缩。每组的第一直方图条块代表合金1，每组的第二直方图条块代表合金2，每组的第三直方图条块代表合金3。如图4所示，不管拉伸测试方向如何，合金1和合金2在T4回火时的屈服强度都小于合金3的屈服强度。例如，合金1和合金2两者的屈服强度在99兆帕至113兆帕的范围内，合金3的屈服强度在所有测试方向上在114兆帕至122兆帕的范围内，表现出各向同性的拉伸性质。另外，合金3表现出优异的屈服强度，从而证明了高度可成形的铝合金对于各种汽车应用(例如，结构部件、美学部件和/或其任意组合)具有足够的强度。
图5是显示取自合金1、合金2和合金3的测试样品的极限拉伸强度的图形。制备、加工和测试按照图4的实例进行。在图5中，以基于上述测试方向(即，L、T或D)的组的形式显示拉伸性质。每组的第一直方图条块代表合金1，每组的第二直方图条块代表合金2，每组的第三直方图条块代表合金3。如图5所示，合金3表现出优异的极限拉伸强度，从而证明了高度可成形的铝合金对于各种汽车应用具有足够的强度。事实上，经过分批退火和低最终冷减缩加工的合金3具有比合金1和合金2更高的极限拉伸强度，所述合金1和合金2未经分批退火但用高最终冷减缩进行了加工。
图6是显示取自合金1、合金2和合金3的测试样品的均匀伸长率的图形。在加工过程中，在全部相对于轧制方向的三个方向(包括纵向(称为“L”)、横向(称为“T”)和对角(称为“D”))上评估了可成形性性质。根据如上所述的分别在图1A和图1B中描述的方法加工合金1和合金2，并且根据如上所述的在图2中描绘的利用分批退火和低最终冷减缩的方法加工合金3。在图6中，以基于上述方向(即，L、T或D)的组的形式显示均匀伸长率性质。每组的第一直方图条块代表合金1，每组的第二直方图条块代表合金2，每组的第三直方图条块代表合金3。如图6所示，与合金1和合金2相比，合金3在每个方向(L、T和D)上表现出相等或更大的均匀伸长率。
图7是显示取自合金1、合金2和合金3的测试样品的总伸长率的图形。根据上述的以及分别在图1A和图1B中描绘的方法加工合金1和合金2，并且，根据图2中描绘的如上所述的利用分批退火和低最终冷减缩的方法加工合金3。在图7中，以基于上述方向(即，L、T或D)的组的形式显示伸长率性质。每组的第一直方图条块代表合金1，每组的第二直方图条块代表合金2，每组的第三直方图条块代表合金3。如图7所示，无论拉伸试验方向如何，合金3在T4回火状态下的总伸长率在29-32％之间，显示出合金3的各向同性性质。尽管合金2在L和D方向上具有相似的总伸长率，但合金3在T方向上获得了更好的总伸长率。另外，合金3在L、T和D方向的每个方向上表现出与合金2相同或更好的总伸长率，同时在每个冷加工工艺步骤中需要更少的冷加工和使用更少的能量。另外，与合金1和合金2相比，合金3在L、T和D方向的每个方向上表现出更加均匀的伸展。
图8是显示合金1、合金2和合金3的n值(即，变形后强度的增加)的图形，每一种合金都如上所述制备和加工。在图8中，以基于方向(即，L、T或D)的组的形式显示n-值。每组的第一直方图条块代表合金1，每组的第二直方图条块代表合金2，每组的第三直方图条块代表合金3。如图8所示，合金3样品表现出与合金1和合金2相等或比其高的n值，因此具有提高的可成形性。
图9是显示合金2和合金3的膨凸试验值的图形，每一种合金都如上所述制备和加工。膨凸试验测量合金在双轴应力状态下大应变后变形的能力。该试验通过用加压液压流体使牢固夹紧的方形坯料变形来进行。加压流体产生无摩擦的力，使材料变形。在膨凸试验期间，用于测量合金性能的一个参数是材料在失效前变形的最大距离，例如膨凸高度。如图9所示，合金3显示出比合金2更大的膨凸高度。例如，合金3表现出比合金2大6％的膨凸高度。
图10是显示合金1、合金2和合金3的r值的图形，每一种合金都是如上所述制备和加工的。根据上述的以及分别在图1A和图1B中描绘的方法加工合金1和合金2，并且根据图2中描绘的如上所述的利用分批退火和低最终冷减缩的方法加工合金3。在图10中，以基于上述方向(即，L、T或D)的组的形式显示r值。如上所述，r值测量在双轴应力状态下大应变后的变形能力。该试验通过用加压液压流体使牢固夹紧的方形坯料变形来进行。加压流体产生无摩擦的力，使材料变形。如图10所示，合金3在每个应力方向之间的r值变化最小，证明了其各向同性性质。例如，合金3显示了r值在L方向与D方向之间的偏差约为38％，而合金1显示了r值在L方向与D方向之间的偏差约为40％。合金3显示了r值在T方向与D方向之间的偏差约为29％，而合金1显示了r值在T方向与D方向之间的偏差约为44％。合金3显示了r值在L方向与T方之间的偏差约为12.7％，而合金2显示了r值在L方向与T方向之间的偏差约为12.8％。
将合金2和合金3分别进行十字模试验(cross-die test)。使用标准十字模工具进行十字模试验，夹紧力为15kN，冲压速度为8mm/s，冲压深度为40-70mm。初始坯料的尺寸为250mm宽和250mm长，初始厚度为0.9mm。使用静电喷涂棒以0.5g/m2的涂层重量用热熔液润滑样品，以消除十字模试验期间的潜在摩擦效应。合金3在十字模冲压试验中比合金2表现更好。具体来说，合金3提供65mm的深拉，合金2提供55mm的深拉。
以上引用的所有专利、出版物和摘要通过引用以其整体并入本文。为了实现本发明的各种目标，已经描述了本发明的各种实施方案。应该认识到，这些实施方案仅仅是本发明原理的说明。对于本领域技术人员来说，在不脱离如以下权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，对本发明的许多修改和改动将是显而易见的。

Claims (20)

1.一种生产铝合金产品的方法，其包括：
铸造铝合金以生产铸铝合金制品；
将所述铸铝合金制品均质化以产生均质化的铸铝合金制品；
热轧所述均质化的铸铝制品以生产热轧产品；
在第一冷轧步骤中冷轧所述热轧产品以生产具有中间规格的第一冷轧产品，其中所述第一冷轧步骤使得厚度减少约25％至70％；以及
在第二冷轧步骤中冷轧所述第一冷轧产品以生产最终规格的铝合金产品，其中所述第二冷轧步骤使得厚度从所述中间规格减小约40％至约70％。
2.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括对所述第一冷轧产品进行中间退火。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述中间退火步骤在约300℃至约450℃的中间退火温度下进行。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述中间规格包括在约2mm到约6mm的范围内的厚度。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，所述方法还包括固溶热处理所述最终规格的铝合金产品。
6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述最终规格包括在约0.1mm至约3mm的范围内的厚度。
7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述第二冷轧步骤使得厚度从所述中间规格减小约40％至小于约70％。
8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述铸造步骤包括直接激冷铸造或连续铸造。
9.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中所述均质化步骤在约450℃至约600℃的均质化温度下进行。
10.如权利要求1-9中任一项所述的方法，其中所述热轧步骤在约500℃至约560℃的热轧温度下进行。
11.如权利要求1-10中任一项所述的方法，其中所述铝合金产品中α纤维的体积分数至少约占8％。
12.如权利要求1-11中任一项所述的方法，其中所述铝合金产品中β纤维的体积分数至少约占6％。
13.如权利要求1-12中任一项所述的方法，其中所述铝合金产品中α纤维的体积分数与β纤维的体积分数的比率在约0.5:1至2:1的范围内。
14.如权利要求1-13中任一项所述的方法，其中所述最终规格的铝合金产品表现出比通过包括最终冷轧步骤的方法制备的铝合金的屈服强度大至少约5％的屈服强度，所述最终冷轧步骤使得从所述中间规格的铝合金到所述最终规格的铝合金的厚度减少大于70％。
15.如权利要求1-14中任一项所述的方法，其中所述最终规格的铝合金产品表现出比通过包括最终冷轧步骤的方法制备的铝合金的极限拉伸强度大至少约3％的极限拉伸强度，所述最终冷轧步骤使得从所述中间规格的铝合金到所述最终规格的铝合金的厚度减少大于70％。
16.如权利要求1-15中任一项所述的方法，其中所述最终规格的铝合金产品具有比通过包括最终冷轧步骤的方法制备的铝合金的总伸长率大至少约5％的总伸长率，所述最终冷轧步骤使得从所述中间规格的铝合金到所述最终规格的铝合金的厚度减少大于70％。
17.如权利要求1-16中任一项所述的方法，其中所述铝合金包含约0.5至2.0重量％的Si、0.1至0.4重量％的Fe、最高0.4重量％的Cu、最高0.5重量％的Mg、0.02至0.1重量％的Mn、最高0.02重量％的Cr、最高0.15重量％的Ti、最高0.1重量％的Zn、最高0.15重量％的杂质，和Al。
18.一种铝合金，其包含：
约0.5至2.0重量％的Si、0.1至0.4重量％的Fe、最高0.4重量％的Cu、最高0.5重量％的Mg、0.02至0.1重量％的Mn、最高0.02重量％的Cr、最高0.15重量％的Ti、最高0.1重量％的Zn、最高0.15重量％的杂质，和Al，
其中所述铝合金微结构包含至少约6％的β纤维的体积分数。
19.如权利要求18所述的铝合金，其中所述铝合金微结构中α纤维的体积分数至少约占8％。
20.如权利要求18或19中任一项所述的铝合金，其中所述铝合金中α纤维的体积分数与β纤维的体积分数的比率在约0.5:1至2:1的范围内。
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