JP7096911B2 - 高強度6xxx及び7xxxアルミニウム合金ならびにその作製方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2018年5月15日に出願された米国仮特許出願第62/671,701号の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
新しい高強度6xxx及び7xxxアルミニウム合金ならびにこれらの合金の製造方法が本明細書で提供される。これらの合金は、代替方法で調製された合金と比較して強度が高いことを含む、機械的特性の改善を示す。
本明細書で使用される場合、「発明」、「本発明(the invention)」、「本発明(this invention)」、及び「本発明(the present invention)」という用語は、本特許出願の主題及び以下の特許請求の範囲の全てを広く指すことが意図される。これらの用語を含有する記述は、本明細書に記載の主題を制限しないこと、または以下の特許の特許請求の範囲の意味もしくは範囲を制限しないことが理解されるべきである。
新規の6xxx及び7xxx系アルミニウム合金が以下に説明される。特定の態様では、合金は、高強度、高成形性、及び耐食性を示す。記載された製品(すなわち、プレート、シェット、及びシート)を作成する合金の特性は、合金の加工方法により達成される。特定の態様では、合金は、表1で提供される以下の元素組成を有し得る。
表1
過剰なSi=(合金重量%Si)-[(合金重量%Mg)-1/6x(合金重量%Fe+Mn+Cr)]。
例示的な合金は、0.64%~0.74%のSi、0.20%~0.26%のFe、0.75%~0.91%のCu、0.10%~0.15%のMn、0.83%~0.96%のMg、0.11%~0.19%のCr、0.10%のZn、最大0.03%のTi、及び最大0.15%の総不純物を含み、残部がAlである。
一部の非限定例では、開示された合金は、従来の6xxx及び7xxx系アルミニウム合金と比較して、非常に高い強度及び良好な耐食性を有する。特定の場合では、合金は、非常に優れた陽極酸化性も示す。
本明細書に記載の6xxx及び7xxx系アルミニウム合金は、任意の好適な鋳造法を使用して、例えば、限定されないが、インゴット、ビレット、スラブ、プレート、シェット、またはシートに鋳造することができる。いくつかの非限定例として、鋳造プロセスは、直接冷却(DC)鋳造プロセスまたは連続鋳造(CC)プロセスを含み得る。CCプロセスは、双ベルト鋳造機、双ロール鋳造機、またはブロック鋳造機の使用を含んでもよいが、これらに限定されない。加えて、本明細書に記載の6xxx及び7xxx系アルミニウム合金は、当業者らに既知の任意の好適な方法を使用して押出成形物に成形されてもよい。次に、鋳造インゴット、ビレット、スラブ、プレート、シェット、シート、または押出成形品としての合金に、さらなる加工工程を施すことができる。
本明細書に記載の合金及び方法は、自動車、電子機器、及び輸送用途、例えば、商用車、航空機、もしくは鉄道用途、または他の用途に使用することができる。例えば、合金は、高張力鋼の完全置換または部分置換として役立つ強度を得るために、シャーシ、クロスメンバー、及びシャーシ内コンポーネント(商用車のシャーシの2つのCチャンネル間の全てのコンポーネントを包含するが、これらに限定されない)に使用することができる。特定の例では、合金は、T8x焼戻しで使用することができる。特定の態様では、合金は、さらなる強度を提供するために補強材と共に使用される。特定の態様では、合金は、加工及び動作温度が約150℃以下である用途に有用である。
0.92重量%のMg、0.23重量%のFe、0.83重量%のSi、0.78重量%のCu、0.14重量%のMn、0.12重量%のCr、及び0.15重量%の他の不純物を含み、残部がAlである、例示的な合金(合金A)を以下のように調製した。鋳造アルミニウム合金インゴットを、約520℃~約580℃の温度で少なくとも12時間均質化し;次に、熱間圧延機を16回通過させることにより、均質化インゴットを中間板厚に熱間圧延し、インゴットが、約500℃~約540℃の温度で熱間圧延機に入り、約30℃~400℃で温度の熱間圧延機を出て、中間板厚のアルミニウム合金が作成され;次に、中間板厚アルミニウム合金を、任意に、約2mm~約4.5mmの初期板厚を有するアルミニウム合金製品に冷間圧延し;アルミニウム合金製品を、約520℃~590℃の温度で溶体化し;製品を、水及び/または空気のいずれかで焼入れした。次に、製品を180℃で1時間亜時効処理し、最終板厚に冷間圧延し(すなわち、製品に冷間圧下を施し);次に、100℃で48時間再時効処理した。
表16
溶体化熱処理と冷間圧延との間の10分~1時間の待機時間があったこと、ならびに試料を冷間圧延したことを除いて、合金Bを調製するために使用されるのと同じ方法を使用して、例示的な合金(合金C)を調製した。
表17
0.88重量%のMg、0.25重量%のFe、0.70重量%のSi、0.91重量%のCu、0.12重量%のMn、0.15重量%のCr、0.15重量%の不純物を含み、残部がAlである、例示的な合金組成物(合金E)を以下のように調製した。鋳造アルミニウム合金インゴットを、約520℃~約580℃の温度で少なくとも12時間均質化し;次に、熱間圧延機を16回通過させることにより、均質化インゴットを中間板厚に熱間圧延し、インゴットが、約500℃~約540℃の温度で熱間圧延機に入り、約30℃~400℃で温度の熱間圧延機を出て、中間板厚のアルミニウム合金が作成され;次に、中間板厚アルミニウム合金を、任意に、約2mm~約4.5mmの初期板厚を有するアルミニウム合金製品に冷間圧延し;アルミニウム合金製品を、約520℃~590℃の温度で溶体化し;製品を、水及び/または空気のいずれかで焼入れした。
表20
表21
480℃で30分間の溶体化熱処理とそれに続く焼入れを使用して、例示的なAA7075の合金組成物(合金G)を(製造されたままの)F焼戻しの3.95mm厚のシートとして調製した。次に、種々の予備時効処理、待機時間、亜時効処理、及び再時効処理を下記のように行った。
Claims (10)
- アルミニウム合金製品の作製方法であって、
6xxxアルミニウム合金を鋳造すること、
前記鋳造アルミニウム合金を510℃~580℃の温度に加熱すること、
前記鋳造アルミニウム合金を前記510℃~580℃の温度に少なくとも0.5時間維持すること、
前記鋳造アルミニウム合金を前記アルミニウム合金製品に熱間圧延することであって、前記圧延アルミニウム合金製品が、250℃~400℃の熱間圧延出口温度で最大12mmの厚みを有する、前記熱間圧延すること、
初期板厚に冷間圧延すること、
前記アルミニウム合金製品を520℃~590℃の温度で熱処理すること、
前記アルミニウム合金製品を周囲温度まで焼入れすること、
前記アルミニウム合金製品を140℃~200℃の温度、2~36時間で亜時効処理すること、
前記アルミニウム合金製品を冷間圧延すること、および
前記アルミニウム合金製品を90~160℃の温度、5~60時間で再時効処理すること、
を含む、アルミニウム合金製品の作製方法。 - さらに、
前記アルミニウム合金製品の焼入れ後、前記アルミニウム合金製品の亜時効処理前に、前記焼入れアルミニウム合金を80℃~150℃の温度、30分~4時間で予備時効処理することを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記再時効処理が、100℃~140℃の温度のものである、請求項1または2に記載の方法。
- 前記再時効処理が、10~48時間行われる、請求項1~3のいずれかに記載の方法。
- 前記亜時効処理が、150℃~190℃の温度のものであり、2~24時間行われる、請求項1~4のいずれかに記載の方法。
- 前記亜時効処理が、140℃~160℃の温度のものであり8~12時間行われる、または180℃~200℃の温度のものであり2~5時間行われる、請求項1~5のいずれかに記載の方法。
- 前記冷間圧延により、10%~80%の前記アルミニウム合金製品の厚みの低減がもたらされる、請求項1~6のいずれかに記載の方法。
- 前記6xxxアルミニウム合金が、0.6~1.0重量%のCu、0.5~1.5重量%のSi、0.8~1.5重量%のMg、0.03~0.25重量%のCr、0.05~0.25重量%のMn、0.15~0.3重量%のFe、最大0.2重量%のZr、最大0.2重量%のSc、最大0.25重量%のSn、最大0.9重量%のZn、最大0.1重量%のTi、最大0.07重量%のNi、及び最大0.15重量%の不純物を含み、残部が、Alである、請求項1~7のいずれかに記載の方法。
- 前記6xxxアルミニウム合金が、0.65~0.9重量%のCu、0.55~1.35重量%のSi、0.8~1.3重量%のMg、0.03~0.09重量%のCr、0.05~0.18重量%のMn、0.18~0.25重量%のFe、0.01~0.2重量%のZr、最大0.2重量%のSc、最大0.2重量%のSn、0.001~0.9重量%のZn、最大0.1重量%のTi、最大0.05重量%のNi、及び最大0.15重量%の不純物を含み、残部が、Alである、請求項1~7のいずれかに記載の方法。
- 前記アルミニウム合金が、0.65~0.9重量%のCu、0.6~1.24重量%のSi、0.8~1.25重量%のMg、0.05~0.07重量%のCr、0.08~0.15重量%のMn、0.15~0.2重量%のFe、0.01~0.15重量%のZr、最大0.15重量%のSc、最大0.2重量%のSn、0.004~0.9重量%のZn、最大0.03重量%のTi、最大0.05重量%のNi、及び最大0.15重量%の不純物を含み、残部が、Alである、請求項1~7のいずれかに記載の方法。
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