JP7453957B2 - 高成形性リサイクルアルミニウム合金及びその作製方法 - Google Patents

高成形性リサイクルアルミニウム合金及びその作製方法 Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年７月２３日出願の米国仮特許出願第６２／７０１，９７７号及び２０１９年２月２６日出願の米国仮特許出願第６２／８１０，５８５号の優先権及びそれらの利益を主張する。これら出願は、そのまま全体が本明細書中参照として援用される。
本開示は、概して冶金に関し、より詳細には、アルミニウム合金の製造、任意選択でリサイクルスクラップからの製造、アルミニウム合金製品の製造、及びアルミニウム合金のリサイクルに関する。
一次アルミニウムの製造に関する費用及び時間を理由に、多くの相手先商標製造会社は、アルミニウム合金材料を調製するのに既存のアルミニウム含有スクラップに依存している。しかしながら、再生可能スクラップは、高性能アルミニウム合金の調製で使用するのに適さない可能性がある。というのも、再生可能スクラップは、ある種の望ましくない元素を高濃度で含有する可能性があるからである。例えば、再生可能スクラップは、アルミニウム合金の機械特性、例えば成形性及び強度などに影響を及ぼす量で、ある種の元素を含む可能性がある。
概要
本発明で取り上げられる実施形態は、この概要によってではなく、特許請求の範囲により定義される。この概要は、本発明の様々な態様についての高レベルな概説であり、概念の一部を紹介するが、概念は以下の詳細な説明の章でさらに説明される。この概要は、特許請求される発明の対象の重要なまたは本質的な特長を特定することを意図するものでもなければ、特許請求される発明の対象の範囲を決定するために単独で使用されることも意図しない。発明の対象は、明細書全体、あらゆる図面、及び各特許請求項の中の適切な部分を参照することにより理解されるべきである。
本明細書中記載されるのは、高成形性リサイクルアルミニウム合金及びアルミニウム合金の製造方法である。本明細書中記載されるアルミニウム合金は、約０．５～２．０重量％のＳｉ、０．２～０．４重量％のＦｅ、最大０．４重量％のＣｕ、最大０．５重量％のＭｇ、０．０２～０．１重量％のＭｎ、０．０１～０．１重量％のＣｒ、最大０．１５重量％のＳｒ、最大０．１５重量％の合計不純物（各不純物は、最大約０．０５重量％の量で存在する）、及びＡｌを含む。限定ではない例のいくつかにおいて、アルミニウム合金は、約０．７～１．４重量％のＳｉ、０．２～０．３重量％のＦｅ、最大０．２重量％のＣｕ、最大０．４重量％のＭｇ、０．０２～０．０８重量％のＭｎ、０．０２～０．０５重量％のＣｒ、０．０１～０．１２重量％のＳｒ、最大０．１５重量％の不純物、及びＡｌを含む。限定ではない例のいくつかにおいて、アルミニウム合金は、約１．０～１．４重量％のＳｉ、０．２２～０．２８重量％のＦｅ、最大０．１５重量％のＣｕ、最大０．３５重量％のＭｇ、０．０２～０．０６重量％のＭｎ、０．０２～０．０４重量％のＣｒ、０．０２～０．１０重量％のＳｒ、最大０．１５重量％の不純物、及びＡｌを含む。任意選択で、アルミニウム合金中のＦｅとＣｒを合計した含有量は、約０．２２重量％～約０．５重量％である。
同じく本明細書中記載されるのは、本明細書中記載されるとおりのアルミニウム合金を含むアルミニウム合金製品である。いくつかの例において、アルミニウム合金製品は、最大約３５μｍ（例えば、約２５μｍ～約３５μｍまたは約２８μｍ～約３２μｍ）の結晶粒径を含む。任意選択で、アルミニウム合金製品は、鉄含有金属間粒子を含む。場合によっては、鉄含有金属間粒子の少なくとも約３６％は、球形である可能性がある。限定ではない例のいくつかにおいて、アルミニウム合金製品に存在する鉄含有金属間粒子の少なくとも約３６％（例えば、少なくとも約５０％または少なくとも約７５％）は、約３μｍ以下の円相当径（すなわち、「ＥＣＤ」）を有する。任意選択で、鉄含有金属間粒子の少なくとも約３６％（例えば、少なくとも約５０％、少なくとも約７０％、または少なくとも約８０％）は、α－ＡｌＦｅ（Ｍｎ，Ｃｒ）Ｓｉ金属間粒子で構成される。場合によっては、アルミニウム合金製品中の立方体集合組織成分の体積率は、少なくとも約１２％を占める。場合によっては、アルミニウム合金製品は、少なくとも約３２％の全伸びを有する。アルミニウム合金製品は、とりわけ、車体部品に含まれる可能性がある。
さらに本明細書中記載されるのは、アルミニウム合金製品の製造法である。本方法は、本明細書中記載されるとおりのアルミニウム合金を鋳造して、アルミニウム合金鋳造品を製造すること、アルミニウム合金鋳造品を均質化して、均質化アルミニウム合金鋳造品を製造すること、熱間圧延すること、及び均質化アルミニウム合金鋳造品を冷間圧延して、最終ゲージのアルミニウム合金製品を製造すること、及び最終ゲージのアルミニウム合金製品を溶体化処理することを含む。任意選択で、均質化は、約５３０℃～約５７０℃の均質化温度で実施される。任意選択で、鋳造工程におけるアルミニウム合金は、リサイクルされた内容物を少なくとも約４０重量％の量で含む。
本明細書中記載されるとおりの処理方法を示す概略図である。 本明細書中記載されるとおりの処理方法を示す概略図である。 本明細書中記載されるとおりの処理方法を示す概略図である。 本明細書中記載されるとおりのアルミニウム合金の降伏強度を示すグラフである。 本明細書中記載されるとおりのアルミニウム合金の極限引張強度を示すグラフである。 本明細書中記載されるとおりのアルミニウム合金の一様伸びを示すグラフである。 本明細書中記載されるとおりのアルミニウム合金の全伸びを示すグラフである。 本明細書中記載されるとおりのアルミニウム合金のｎ値（すなわち、変形後の強度の上昇）を示すグラフである。 本明細書中記載されるとおりのアルミニウム合金のｒ値（すなわち、異方性）を示すグラフである。 本明細書中記載されるとおりのアルミニウム合金の平均ｒ値（すなわち、異方性）を示すグラフである。 本明細書中記載されるとおりのアルミニウム合金の焼付塗装後の降伏強度の変化を示すグラフである。 本明細書中記載されるとおりのアルミニウム合金の曲げ加工性を示すグラフである。 本明細書中記載されるとおりのアルミニウム合金の曲げ加工性を示すグラフである。 本明細書中記載されるとおりのアルミニウム合金のカッピング試験結果を示すグラフである。 本明細書中記載されるとおりのアルミニウム合金製品の粒子分布を撮影した走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。 比較のアルミニウム合金製品の粒子分布を撮影したＳＥＭ写真である。 本明細書中記載されるとおりのアルミニウム合金製品の粒子分布を撮影したＳＥＭ写真である。 比較のアルミニウム合金製品の粒子分布を撮影したＳＥＭ写真である。 比較のアルミニウム合金製品の粒子分布を撮影したＳＥＭ写真である。 本明細書中記載されるとおりのアルミニウム合金中の非球形粒子の円相当径（ＥＣＤ）測定に基づく粒径分布を示すグラフである。 本明細書中記載されるとおりのアルミニウム合金中の粒子のアスペクト比に基づく粒径分布を示すグラフである。 本明細書中記載されるとおりのアルミニウム合金中の鉄含有構成粒子の体積率を示すグラフである。 本明細書中記載されるとおりのアルミニウム合金中の鉄含有構成粒子の数密度を示すグラフである。 本明細書中記載されるとおりのアルミニウム合金製品の結晶粒構造を撮影した光学顕微鏡（ＯＭ）写真である。 比較のアルミニウム合金製品の結晶粒構造を撮影したＯＭ写真である。 本明細書中記載されるとおりのアルミニウム合金製品の結晶粒構造を撮影したＯＭ写真である。 比較のアルミニウム合金製品の結晶粒構造を撮影したＯＭ写真である。 比較のアルミニウム合金製品の結晶粒構造を撮影したＯＭ写真である。 本明細書中記載されるとおりのアルミニウム合金の平均結晶粒径を示すグラフである。 本明細書中記載されるとおりのアルミニウム合金の集合組織成分含有量を示すグラフである。
本明細書中提供されるのは、望ましい機械特性を有するアルミニウム合金製品、ならびにその鋳造及び処理方法である。アルミニウム合金製品は、リサイクル可能であるとともに、リサイクル材料（例えば、使用済みスクラップ）から製造可能であり、それでもなお望ましい機械特性、例えば亀裂及び／またはひび割れしない良好な成形性、高い破断伸び、及び良好な耐久性を示す。
本明細書中記載されるアルミニウム合金製品は、アスペクト比（例えば、幅対高さ比）の低い金属間粒子を含有する。場合によっては、低アスペクト比は、約４以下（例えば、約３以下、約２以下、または約１．５以下）の比である。詳細には、金属間粒子は、形状が円形または球形である。アスペクト比が１（例えば、円形断面に近い、すなわち、球形粒子）であることは、機械特性、例えば、曲げ加工、成形、破砕、及び／または衝突試験に関して好適なＦｅ含有金属間粒子形状であるということである。こうした金属間粒子は、製品の望ましい機械特性を向上させ、形状が楕円形または針状である金属間粒子を有するアルミニウム合金製品と比較した場合に優れた結果を示す製品をもたらす。
定義及び説明
本明細書中使用される場合、「発明（ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」、「本発明（ｔｈｅ ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」、「本発明（ｔｈｉｓ ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」、及び「本発明（ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」という用語は、本特許出願及び以下の特許請求の範囲における発明の対象の全てを広く示すものとする。これらの用語を含む記述は、本明細書中記載される発明の対象を制限すると理解されるべきではなく、また以下の特許請求の範囲の意味または範囲を制限すると理解されるべきではない。
この説明において、合金についての言及は、アルミニウム産業記号、例えば、「シリーズ」または「６ｘｘｘ」により特定して行われる。アルミニウム及びその合金の命名及び同定において最も一般的に使用される番号指定システムについて理解するには、「Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｌｌｏｙ Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｌｉｍｉｔｓ ｆｏｒ Ｗｒｏｕｇｈｔ Ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｎｄ Ｗｒｏｕｇｈｔ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｌｌｏｙｓ」または「Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｒｄ ｏｆ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ａｌｌｏｙ Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ Ｌｉｍｉｔｓ ｆｏｒ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｌｌｏｙｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｆｏｒｍ ｏｆ Ｃａｓｔｉｎｇｓ ａｎｄ Ｉｎｇｏｔ」、共に出版元Ｔｈｅ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ、を参照。
本明細書中使用される場合、「ａ」、「ａｎ」、または「ｔｈｅ」の意味には、文脈上そうでないとする明確な指示がない限り、単数及び複数についての言及を含む。
本明細書中使用される場合、プレートとは、概して、厚さが約１５ｍｍを超えるものである。例えば、プレートは、厚さが約１５ｍｍ超、約２０ｍｍ超、約２５ｍｍ超、約３０ｍｍ超、約３５ｍｍ超、約４０ｍｍ超、約４５ｍｍ超、約５０ｍｍ超、約１００ｍｍ超、または最大約３００ｍｍであるアルミニウム製品を示す場合がある。
本明細書中使用される場合、シェート（ｓｈａｔｅ）（シートプレートとも称する）とは、概して、厚さが約４ｍｍ～約１５ｍｍのものである。例えば、シェートは、厚さが約４ｍｍ、約５ｍｍ、約６ｍｍ、約７ｍｍ、約８ｍｍ、約９ｍｍ、約１０ｍｍ、約１１ｍｍ、約１２ｍｍ、約１３ｍｍ、約１４ｍｍ、または約１５ｍｍである場合がある。
本明細書中使用される場合、シートは、概して、厚さが約４ｍｍ未満のアルミニウム製品を示す。例えば、シートは、厚さが約４ｍｍ未満、約３ｍｍ未満、約２ｍｍ未満、約１ｍｍ未満、約０．５ｍｍ未満、約０．３ｍｍ未満、または約０．１ｍｍ未満である場合がある。
本出願では、合金の調質または状態について言及する。最も一般的に使用されている合金の調質の説明について理解するには、「Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ （ＡＮＳＩ） Ｈ３５ｏｎ Ａｌｌｏｙ ａｎｄ Ｔｅｍｐｅｒ Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ」を参照。Ｆ状態または調質は、押出ままのアルミニウム合金を示す。Ｏ状態または調質は、焼鈍後のアルミニウム合金を示す。Ｔ１状態または調質は、熱間加工から冷却して自然時効させた（例えば、室温で）アルミニウム合金を示す。Ｔ２状態または調質は、熱間加工から冷却し、冷間加工し、自然時効させたアルミニウム合金を示す。Ｔ３状態または調質は、溶体化処理し、冷間加工し、自然時効させたアルミニウム合金を示す。Ｔ４状態または調質は、溶体化処理して自然時効させたアルミニウム合金を示す。Ｔ５状態または調質は、熱間加工から冷却して人工時効させた（高温で）アルミニウム合金を示す。Ｔ６状態または調質は、溶体化処理して人工時効させたアルミニウム合金を示す。Ｔ７状態または調質は、溶体化処理して人工過時効させたアルミニウム合金を示す。Ｔ８ｘ状態または調質は、溶体化処理し、冷間加工し、及び人工時効させたアルミニウム合金を示す。Ｔ９状態または調質は、溶体化処理し、人工時効させ、及び冷間加工したアルミニウム合金を示す。
本明細書中使用される場合、「室温」の意味は、約１５℃～約３０℃、例えば、約１５℃、約１６℃、約１７℃、約１８℃、約１９℃、約２０℃、約２１℃、約２２℃、約２３℃、約２４℃、約２５℃、約２６℃、約２７℃、約２８℃、約２９℃、または約３０℃の温度を含むことができる。
本明細書中使用される場合、「アルミニウム合金鋳造品」、「金属鋳造品」、「鋳造品」、などの用語は、同義で使用され、直接チル鋳造法（直接チル同時鋳造法（ｄｉｒｅｃｔ ｃｉｌｌ ｃｏ－ｃａｓｔｉｎｇ）を含む）または半連続鋳造法、連続鋳造法（例えば、双ベルト連続鋳造機、双ロール連続鋳造機、ブロック鋳造機、または任意の他の連続鋳造機の使用によるものを含む）、電磁鋳造法、ホットトップ鋳造法、または任意の他の鋳造法、あるいはそれらの任意の組み合わせにより製造された製品を示す。
本明細書中開示される全ての範囲は、当然のことながら、いずれの端点も包含し、及び範囲内に組み込まれるありとあらゆるサブ範囲を包含する。例えば、「１～１０」で指定される範囲は、最小値の１から最大値の１０までの間の（及びそれらの値を含む）ありとあらゆるサブ範囲；すなわち、最小値１以上から始まる全てのサブ範囲、例えば、１～６．１、及び最大値１０以下で終わる全てのサブ範囲、例えば、５．５～１０、を含むとみなされるべきである。
以下のアルミニウム合金は、それらの元素組成に関して、合金の総重量を基準にして重量パーセンテージ（重量％）で記載される。各合金のある特定の例において、不純物の総和は最大重量％が０．１５％であり、残部はアルミニウムである。
合金組成物
本明細書中記載されるのは、望ましい機械特性を示す新規アルミニウム合金及び製品である。本明細書中記載されるアルミニウム合金及び製品は、特性の中でもとりわけ、優れた伸び特性及び成形性ならびに並外れた耐久性を示す。場合によっては、機械特性は、合金の元素組成により達成可能である。例えば、本明細書中記載される合金は、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、及びクロム（Ｃｒ）を含む。これらの成分のうち少なくとも２種、例えば、Ｆｅ及びＭｎ、Ｆｅ及びＣｒ、またはＦｅ、Ｍｎ、及びＣｒが、記載される量で存在することで、望ましい金属間粒子がもたらされる。以下に記載のとおり、Ｆｅ含有量が少なくとも約０．５０重量％であることにより、鋳造プロセス中の金属間粒子の数が上昇する。また、他の元素、例えば、Ｍｎ及び／またはＣｒなどは、金属間粒子の大きさ及びアスペクト比に影響を及ぼし、アスペクト比の低い小さな球形粒子をもたらす。そうなると、金属間粒子は、新たな結晶粒の核生成部位として働き、したがって、粗く伸長した結晶粒ではなく小さい等軸の結晶粒を含有するアルミニウム合金製品をもたらす。そのようなアルミニウム合金製品は、望ましい成形特性を示す。Ｆｅ含有量が約０．２０重量％と高く、ほぼ典型的には成形性及び曲げ加工性の低下をもたらすものであることからすると、本明細書中記載されるアルミニウム合金製品が示す特性は、予想外のものである。
場合によっては、本明細書中記載されるとおりのアルミニウム合金は、表１に提示するとおりの以下の元素組成を有することができる。
表１
Figure 0007453957000001
いくつかの例において、本明細書中記載されるとおりのアルミニウム合金は、表２に提示するとおりの以下の元素組成を有することができる。
表２

Figure 0007453957000002
いくつかの例において、本明細書中記載されるとおりのアルミニウム合金は、表３に提示するとおりの以下の元素組成を有することができる。
表３
Figure 0007453957000003
いくつかの例において、本明細書中記載されるアルミニウム合金は、ケイ素（Ｓｉ）を、合金の総重量に基づき約０．５％～約２．０％（例えば、約０．７～約１．５％または約１．０～約１．４％）の量で含む。例えば、合金は、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％、または２．０％のＳｉを含むことができる。表示は全て重量％である。
いくつかの例において、本明細書中記載されるアルミニウム合金は、鉄（Ｆｅ）を、合金の総重量に基づき約０．２％～約０．４％（例えば、約０．２％～約０．３５％、約０．２％～約０．３％、約０．２％～約０．２８％、または約０．２２％～約０．２８％）の量で含む。例えば、合金は、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％、または０．４％のＦｅを含むことができる。表示は全て重量％である。
いくつかの例において、本明細書中記載されるアルミニウム合金は、銅（Ｃｕ）を、合金の総重量に基づき最大約０．４％（例えば、０．０％～約０．３５％または０．０％～約０．１５％）の量で含む。例えば、合金は、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％、または０．４％のＣｕを含む。場合によっては、Ｃｕは、合金中に存在しない（すなわち、０％）。表示は全て重量％である。
いくつかの例において、本明細書中記載されるアルミニウム合金は、マグネシウム（Ｍｇ）を、合金の総重量に基づき最大約０．５％（例えば、０．０％～約０．５％、０．０％～約０．４％、０．０％～約０．３５％、約０．１％～約０．５％、または約０．２％～約０．３５％）の量で含む。例えば、合金は、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％、０．４％、０．４１％、０．４２％、０．４３％、０．４４％、０．４５％、０．４６％、０．４７％、０．４８％、０．４９％、または０．５％のＭｇを含むことができる。場合によっては、Ｍｇは、合金中に存在しない（すなわち、０％）。表示は全て重量％である。
いくつかの例において、本明細書中記載されるアルミニウム合金は、マンガン（Ｍｎ）を、合金の総重量に基づき約０．０２％～約０．１％（例えば、約０．０２％～約０．０８％または約０．０２％～約０．０６％）の量で含む。例えば、合金は、０．０２％、０．０３％、０．０４％、０．０５％、０．０６％、０．０７％、０．０８％、０．０９％、または０．１％のＭｎを含むことができる。表示は全て重量％である。
いくつかの例において、本明細書中記載されるアルミニウム合金は、クロム（Ｃｒ）を、合金の総重量に基づき約０．０１％～約０．１％（例えば、約０．０２～約０．１％、約０．０２％～約０．０８％、または約０．０２％～約０．０６％）の量で含む。例えば、合金は、０．０１％、０．０２％、０．０３％、０．０４％、０．０５％、０．０６％、０．０７％、０．０８％、０．０９％、または０．１％のＣｒを含むことができる。表示は全て重量％である。
いくつかの例において、本明細書中記載されるアルミニウム合金は、ストロンチウム（Ｓｒ）を、合金の総重量に基づき最大約０．１５％（例えば、０．０％～約０．１５％、約０．０２％～約０．１５％、約０．０２％～約０．１０％、または約０．０２％～約０．１４％）の量で含む。例えば、合金は、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％、または０．１５％のＳｒを含むことができる。場合によっては、Ｓｒは、合金中に存在しない（すなわち、０％）。表示は全て重量％である。場合によっては、Ｓｒを本明細書中記載されるアルミニウム合金に加えることで、材料の成形性及び耐久性をさらに高めることができる。理論に固執するつもりはないが、成形性の向上は、金属間粒子の共晶改良によるものである可能性がある。共晶改良は、アルミニウム合金の鋳造中及び固化中の、共晶成分内のラメラ間隔を低減する可能性がある。すなわち、共晶成分のＳｒ改変は、例えば、熱間圧延プロセス中に、金属間粒子を粉々にしてより小さい及び／またはより細かい金属間粒子にする可能性がある。最終的に、より細かい金属間粒子は、アルミニウム合金が変形（例えば、成形）中に内部損傷を起こす傾向を低減し、それによりアルミニウム合金の成形性を改善することができる。
任意選択で、本明細書中記載されるアルミニウム合金は、チタン（Ｔｉ）及び亜鉛（Ｚｎ）の一方または両方を含むことができる。いくつかの例において、本明細書中記載されるアルミニウム合金は、Ｔｉを、合金の総重量に基づき最大約０．１％（例えば、約０．００１％～約０．０８％または約０．００５％～約０．０６％）の量で含む。例えば、合金は、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％、または０．１％のＴｉを含むことができる。場合によっては、Ｔｉは、合金中に存在しない（すなわち、０％）。いくつかの例において、本明細書中記載されるアルミニウム合金は、Ｚｎを、合金の総重量に基づき最大約０．１％（例えば、約０．００１％～約０．０８％または約０．００５％～約０．０６％）の量で含む。例えば、合金は、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％、または０．１％のＺｎを含むことができる。場合によっては、Ｚｎは、合金中に存在しない（すなわち、０％）。表示は全て重量％である。
上記のとおり、Ｆｅが少なくとも約０．２重量％の量で存在し、及びＣｒと組み合わされていることは、本明細書中記載されるアルミニウム合金製品が示す望ましい特性をもたらす要因である。任意選択で、ＦｅとＣｒを組み合わせた含有量は、少なくとも約０．２２重量％である。場合によっては、ＦｅとＣｒを組み合わせた含有量は、約０．２２重量％～約０．５重量％、約０．２２重量％～約０．４重量％、または約０．２５重量％～約０．３５重量％が可能である。例えば、ＦｅとＣｒを組み合わせた含有量は、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％、または０．５％が可能である。表示は全て重量％である。
任意選択で、本明細書中記載されるアルミニウム合金は、さらに、他の微量元素を、０．０５％以下、０．０４％以下、０．０３％以下、０．０２％以下、または０．０１％以下の量で含むことができ、場合によってはこれらを不純物と称する。こうした不純物として、Ｖ、Ｎｉ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｃａ、Ｂｉ、Ｎａ、Ｐｂ、またはそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。したがって、Ｖ、Ｎｉ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｃａ、Ｂｉ、Ｎａ、またはＰｂは、合金中に、０．０５％以下、０．０４％以下、０．０３％以下、０．０２％以下、または０．０１％以下の量で存在する場合がある。全ての不純物の合計は、０．１５％を超えない（例えば、０．１％）。表示は全て重量％である。各合金の残部のパーセンテージは、アルミニウムである。
本明細書中記載されるアルミニウム合金製品は、鉄含有金属間粒子を含む。場合によっては、鉄含有金属間粒子は、球形である。例えば、鉄含有金属間粒子の少なくとも約３６％は、球形である（例えば、鉄含有金属間粒子の少なくとも約４０％、少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、または少なくとも約９０％は、球形である）。アルミニウム合金製品中に存在する粒子の少なくとも約３６％は、円相当径（すなわち、「ＥＣＤ」）で測定して、約３μｍ以下（例えば、約２．５μｍ以下、約２．０μｍ以下、約１．５μｍ以下、または約１．２μｍ以下）の粒径を有する。ＥＣＤは、非球形の測定対象に推定円断面を重ね合わせることにより、特定可能である。例えば、アルミニウム合金製品中に存在する鉄含有金属間粒子は、３μｍ以下、２．９μｍ以下、２．８μｍ以下、２．７μｍ以下、２．６μｍ以下、２．５μｍ以下、２．４μｍ以下、２．３μｍ以下、２．２μｍ以下、２．１μｍ以下、２μｍ以下、１．９μｍ以下、１．８μｍ以下、１．７μｍ以下、１．６μｍ以下、１．５μｍ以下、１．４μｍ以下、１．３μｍ以下、１．２μｍ以下、１．１μｍ以下、１μｍ以下、０．９μｍ以下、０．８μｍ以下、０．７μｍ以下、０．６μｍ以下、０．５μｍ以下、０．４μｍ以下、０．３μｍ以下、０．２μｍ以下、０．１μｍ以下、またはそれらのいずれかの間にあるＥＣＤを有することができる。場合によっては、アルミニウム合金製品中に存在する粒子の少なくとも４５％、少なくとも５０％、少なくとも５５％、少なくとも６０％、少なくとも６５％、少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、または少なくとも９９％が、３μｍ以下のＥＣＤを有する。
いくつかの限定ではなく例において、本明細書中記載される鉄含有金属間粒子は、α－ＡｌＦｅ（Ｍｎ，Ｃｒ）Ｓｉ金属間粒子を含む。α－ＡｌＦｅ（Ｍｎ，Ｃｒ）Ｓｉ金属間粒子は、球形粒子であることが可能である。そのような球形金属間粒子を有する本明細書中記載されるアルミニウム合金は、主にβ－ＡｌＦｅＳｉ金属間粒子で構成されるアルミニウム合金と比較した場合に、成形（例えば、曲げ加工、研削成形、プレス加工、または任意の適切な成形法）しやすい。β－ＡｌＦｅＳｉ金属間粒子は、典型的には、長い針状の形状を有する。そのような針状金属間粒子は、成形にとって有害であり、したがって、リサイクルアルミニウム合金からアルミニウム合金部品を作製する場合に問題となる。
一次アルミニウム合金の製造及び／またはリサイクル（例えば、スクラップアルミニウム合金を溶解させ、任意選択で一次アルミニウム合金を加えることによる）中の溶解段階で、Ｃｒを上記の濃度（例えば、約０．０１重量％～約０．１重量％）でアルミニウム合金に導入することにより、Ｃｒがアルミニウム合金（例えば、一次アルミニウム合金及び溶解スクラップを含有する溶解合金）中に見られるあらゆる過剰なＦｅと相互作用して、α－ＡｌＦｅ（Ｍｎ，Ｃｒ）Ｓｉ金属間粒子をもたらすことが可能になり、そして、β－ＡｌＦｅＳｉ金属間粒子と置き換わることが可能になる。したがって、β－ＡｌＦｅＳｉ金属間粒子がα－ＡｌＦｅ（Ｍｎ，Ｃｒ）Ｓｉ金属間粒子に置き換わることにより、高い成形性及び耐久性を実証するアルミニウム合金が提供される。場合によっては、本明細書中記載されるアルミニウム合金中の鉄含有金属間粒子の少なくとも約３６％は、α－ＡｌＦｅ（Ｍｎ，Ｃｒ）Ｓｉ金属間粒子である。例えば、本明細書中記載されるアルミニウム合金中の鉄含有金属間粒子の少なくとも３６％、少なくとも４０％、少なくとも４５％、少なくとも５０％、少なくとも５５％、少なくとも６０％、少なくとも６５％、少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、または少なくとも９９％は、α－ＡｌＦｅ（Ｍｎ，Ｃｒ）Ｓｉ金属間粒子である。
場合によっては、本明細書中記載されるとおりのＣｒの添加は、アルミニウム合金を提供するときのリサイクル内容物の量を上昇させることができる。本明細書中記載されるアルミニウム合金は、リサイクル内容物を少なくとも約４０重量％含有することができる。例えば、アルミニウム合金は、リサイクル内容物を少なくとも約４５重量％、少なくとも約５０重量％、少なくとも約６０重量％、少なくとも約７０重量％、少なくとも約８０重量％、少なくとも約９０重量％、または少なくとも約９５重量％含有することができる。
いくつかの例において、鉄含有金属間粒子は、アルミニウム合金中、１平方ミリメートル（ｍｍ２）あたり少なくとも約２０００～約３０００の粒子の平均量で存在することができる。例えば、鉄含有金属間粒子の平均量は、約２０００粒子／ｍｍ２、２１００粒子／ｍｍ２、２２００粒子／ｍｍ２、２３００粒子／ｍｍ２、２４００粒子／ｍｍ２、２５００粒子／ｍｍ２、２６００粒子／ｍｍ２、２７００粒子／ｍｍ２、２８００粒子／ｍｍ２、２９００粒子／ｍｍ２、３０００粒子／ｍｍ２、またはそれらのいずれかの間にある量が可能である。
上記のとおり、アルミニウム合金中の金属間粒子は、結晶粒の核形成部位として機能することができる。アルミニウム合金及びアルミニウム合金を含む製品は、平均結晶粒径が最大約３５μｍ（例えば、約５μｍ～約３５μｍ、約２５μｍ～約３５μｍ、または約２８μｍ～約３２μｍ）の結晶粒を含むことができる。例えば、平均結晶粒径は、約１μｍ、５μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ、２５μｍ、３０μｍ、３５μｍ、またはそれらのいずれかの間にある大きさが可能である。
場合によっては、アルミニウム合金製品は、例えば、Ｔ４調質である場合に、少なくとも約２７％及び最大約４０％の全伸びを有することができる。例えば、アルミニウム合金製品は、約２７％、２８％、２９％、３０％、３１％、３２％、３３％、３４％、３５％、３６％、３７％、３８％、３９％、または４０％、またはそれらのいずれかの間にある全伸びを有することができる。
場合によっては、アルミニウム合金製品は、例えば、Ｔ４調質である場合に、少なくとも約２０％及び最大約３０％の一様伸びを有することができる。例えば、アルミニウム合金製品は、約２０％、２１％、２２％、２３％、２４％、２５％、２６％、２７％、２８％、２９％、または３０％、またはそれらのいずれかの間にある一様伸びを有することができる。
いくつかの例において、アルミニウム合金製品は、例えば、Ｔ４調質である場合に、約１００ＭＰａ以上の降伏強度を有する。例えば、アルミニウム合金製品は、１０５ＭＰａ以上、１１０ＭＰａ以上、１１５ＭＰａ以上、１２０ＭＰａ以上、１２５ＭＰａ以上、１３０ＭＰａ以上、１３５ＭＰａ以上、１４０ＭＰａ以上、１４５ＭＰａ以上、または１５０ＭＰａ以上の降伏強度を有することができる。場合によっては、降伏強度は、約１００ＭＰａ～約１５０ＭＰａ（例えば、約１０５ＭＰａ～約１４５ＭＰａ、約１１０ＭＰａ～約１４０ＭＰａ、または約１１５ＭＰａ～約１３５ＭＰａ）である。
いくつかの例において、アルミニウム合金製品は、例えば、Ｔ４調質である場合に、約２００ＭＰａ以上の極限引張強度を有する。例えば、アルミニウム合金製品は、２０５ＭＰａ以上、２１０ＭＰａ以上、２１５ＭＰａ以上、２２０ＭＰａ以上、２２５ＭＰａ以上、２３０ＭＰａ以上、２３５ＭＰａ以上、２４０ＭＰａ以上、２４５ＭＰａ以上、または２５０ＭＰａ以上の極限引張強度を有することができる。場合によっては、極限引張強度は、約２００ＭＰａ～約２５０ＭＰａ（例えば、約２０５ＭＰａ～約２４５ＭＰａ、約２１０ＭＰａ～約２４０ＭＰａ、または約２１５ＭＰａ～約２３５ＭＰａ）である。
アルミニウム合金製品は、複数の結晶学的集合組織成分を有する少なくとも第一の表面部分を備える。結晶学的集合組織成分として、再結晶集合組織成分（例えば、Ｇｏｓｓ成分、Ｃｕｂｅ成分、ならびにＲＣＲＤ１成分、ＲＣＲＤ２成分、ＲＣＲＮ１成分、及びＲＣＲＮ２成分を含むＲｏｔａｔｅｄ Ｃｕｂｅ（ＲＣ）成分）を挙げることができる。結晶学的集合組織成分として、変形集合組織成分（例えば、Ｂｒａｓｓ（Ｂｓ）成分、Ｓ成分、Ｃｏｐｐｅｒ成分、Ｓｈｅａｒ１成分、Ｓｈｅａｒ２成分、Ｓｈｅａｒ３成分、Ｐ成分、Ｑ成分、及びＲ成分）も挙げることができる。
いくつかの例において、アルミニウム合金製品は、Ｃｕｂｅ成分を含むことができる。任意選択で、アルミニウム合金製品中のＣｕｂｅ成分の体積率は、少なくとも約１２％（例えば、少なくとも約１３％、少なくとも約１４％、少なくとも約１５％、少なくとも約１６％、少なくとも約１７％、または少なくとも約１８％）が可能である。いくつかの例において、アルミニウム合金製品中のＣｕｂｅ成分の体積率は、最大約２０％（例えば、最大約１５％または最大約１０％）である。例えば、アルミニウム合金製品中のＣｕｂｅ成分の体積率は、約１２％～約２０％（例えば、約１３％～約２０％または約１６％～約１８％）の範囲にあることが可能である。
いくつかの例において、アルミニウム合金製品は、Ｂｒａｓｓ成分、Ｓ成分、Ｃｏｐｐｅｒ成分、及びＧｏｓｓ成分を含むことができる。任意選択で、アルミニウム合金製品中のＢｒａｓｓ、Ｓ、Ｃｏｐｐｅｒ、またはＧｏｓｓ成分のいずれか１種の体積率は、約５％未満（例えば、約４％未満、約３％未満、約２％未満、または約１％未満）であることが可能である。例えば、アルミニウム合金製品中のＢｒａｓｓ、Ｓ、Ｃｏｐｐｅｒ、またはＧｏｓｓ成分のいずれか１種の体積率は、約１％～約５％、約１．５％～約４．５％、または約２％～約４％であることが可能である。
アルミニウム合金の調製法
アルミニウム合金の特性は、部分的に、合金調製中の微小構造の形成により決定される。ある特定の態様において、合金組成物の調製法は、合金が所望の用途に適合した特性を有するようになるかどうかに影響を及ぼす可能性があり、そうなるかどうかを決定付ける可能性さえある。
鋳造
本明細書中記載されるとおりのアルミニウム合金は、任意の適切な鋳造法を用いて、鋳造してアルミニウム合金鋳造品にすることができる。例えば、鋳造プロセスとして、直接チル（ＤＣ）鋳造プロセスまたは連続鋳造（ＣＣ）プロセスを挙げることができる。いくつかの限定ではない例において、鋳造工程で使用されるアルミニウム合金は、原材料から生成した一次材料（例えば、精製アルミニウム及び追加の合金形成元素）が可能である。いくつかのさらなる例において、鋳造工程で使用されるアルミニウム合金は、少なくとも部分的にアルミニウムスクラップから、及び任意選択で一次材料を併用して生成したリサイクル材料が可能である。場合によっては、鋳造工程で使用されるアルミニウム合金は、リサイクル内容物を少なくとも約４０％含有することができる。例えば、鋳造工程で使用されるアルミニウム合金は、リサイクル内容物を少なくとも約４５％、少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、または少なくとも約９５％含有することができる。
次いで、アルミニウム合金鋳造品を、さらなる処理工程に供することができる。例えば、本明細書中記載されるとおりの処理方法は、アルミニウム合金製品を形成するために均質化工程、熱間圧延工程、冷間圧延工程、及び／または溶体化処理工程を含むことができる。
均質化
本明細書中記載されるとおりの均質化工程は、上記のアルミニウム合金用に設計された。本明細書中記載されるアルミニウム合金は、Ｓｉ含有量が高く（すなわち、０．５～２．０重量％）、このことは、約５５０℃より高い温度（例えば、５６０℃以上）で均質化した場合、アルミニウム合金マトリクス内での局所溶解を招く可能性がある。そのような局所溶解は、下流の熱処理工程中に割裂を引き起こす可能性がある。本明細書中記載される均質化工程は、どのようなＳｉ元素も溶解させ、それと同時に局所溶解を回避するのに有効である。
均質化工程は、アルミニウム合金鋳造品を加熱して、約５７０℃または最高で約５７０℃（例えば、最高約５６０℃、最高約５５０℃、最高約５４０℃、最高約５３０℃、最高約５２０℃、最高約５１０℃、最高約５００℃、最高約４９０℃、最高約４８０℃、最高約４７０℃、または最高約４６０℃）に到達させることを含むことができる。例えば、アルミニウム合金鋳造品は、約４６０℃～約５７０℃（例えば、約４６５℃～約５７０℃、約４７０℃～約５７０℃、約４８０℃～約５７０℃、約４９０℃～約５７０℃、約５００℃～約５７０℃、約５１０℃～約５７０℃、約５２０℃～約５７０℃、約５３０℃～約５７０℃、約５４０℃～約５７０℃、または約５５０℃～約５７０℃）の温度に加熱することができる。場合によっては、加熱速度は、約１００℃／時間以下、７５℃／時間以下、５０℃／時間以下、４０℃／時間以下、３０℃／時間以下、２５℃／時間以下、２０℃／時間以下、または１５℃／時間以下が可能である。他の場合では、加熱速度は、約１０℃／分～約１００℃／分（例えば、約１０℃／分～約９０℃／分、約１０℃／分～約７０℃／分、約１０℃／分～約６０℃／分、約２０℃／分～約９０℃／分、約３０℃／分～約８０℃／分、約４０℃／分～約７０℃／分、または約５０℃／分～約６０℃／分）が可能である。
次いで、アルミニウム合金鋳造品は、ある長さの時間、浸漬することができる。１つの限定ではない例に従って、アルミニウム合金鋳造品は、最高約１５時間（例えば、限度値も含めて約２０分間～約１５時間または約５時間～約１０時間）浸漬することができる。例えば、アルミニウム合金鋳造品は、約５００℃～約５５０℃の温度で、約２０分間、約３０分間、約４５分間、約１時間、約１．５時間、約２時間、約３時間、約４時間、約５時間、約６時間、約７時間、約８時間、約９時間、約１０時間、約１１時間、約１２時間、約１３時間、約１４時間、約１５時間、またはそれらのいずれかの間にある時間、浸漬することができる。
熱間圧延
均質化工程に続き、熱間圧延工程を行うことができる。ある特定の場合において、アルミニウム合金鋳造品を横たえて、約５００℃～５６０℃（例えば、約５１０℃～約５５０℃または約５２０℃～約５４０℃）の入側温度範囲で熱間圧延する。入側温度は、例えば、約５０５℃、５１０℃、５１５℃、５２０℃、５２５℃、５３０℃、５３５℃、５４０℃、５４５℃、５５０℃、５５５℃、５６０℃、またはそれらのいずれかの間にある温度が可能である。ある特定の場合において、熱間圧延の出側温度は、約２００℃～約２９０℃（例えば、約２１０℃～約２８０℃または約２２０℃～約２７０℃）の範囲が可能である。例えば、熱間圧延の出側温度は、約２００℃、２０５℃、２１０℃、２１５℃、２２０℃、２２５℃、２３０℃、２３５℃、２４０℃、２４５℃、２５０℃、２５５℃、２６０℃、２６５℃、２７０℃、２７５℃、２８０℃、２８５℃、２９０℃、またはそれらのいずれかの間にある温度が可能である。
ある特定の場合において、アルミニウム合金鋳造品は、熱間圧延されて約４ｍｍ～約１５ｍｍゲージ（例えば、約５ｍｍ～約１２ｍｍゲージ）になり、これを、ホットバンドと称する。例えば、鋳造品は、熱間圧延されて１５ｍｍゲージ、１４ｍｍゲージ、１３ｍｍゲージ、１２ｍｍゲージ、１１ｍｍゲージ、１０ｍｍゲージ、９ｍｍゲージ、ｎ８ｍｍゲージ、７ｍｍゲージ、６ｍｍゲージ、５ｍｍゲージ、または４ｍｍゲージになることが可能である。このように圧延されたホットバンドの調質は、Ｆ調質と称する。
コイル冷却
任意選択で、ホットバンドは、ホットミルから出てきた際に、巻きあげてホットバンドコイルにすることができる（すなわち、中間ゲージのアルミニウム合金製品コイル）。いくつかの例において、ホットバンドは、Ｆ調質をもたらすホットミルから出てきた際に、巻きあげてホットバンドコイルにすることができる。いくつかのさらなる例において、ホットバンドコイルは、空気中で冷却される。空冷工程は、約１２．５℃／時間（℃／ｈ）～約３６００℃／ｈの速度で行うことができる。例えば、コイル冷却工程は、約１２．５℃／ｈ、２５℃／ｈ、５０℃／ｈ、１００℃／ｈ、２００℃／ｈ、４００℃／ｈ、８００℃／ｈ、１６００℃／ｈ、３２００℃／ｈ、３６００℃／ｈ、またはそれらのいずれかの間にある速度で行うことが可能である。いくつかのなおさらなる例において、空冷されたコイルは、ある長さの時間、貯蔵される。いくつかの例において、中間体コイルは、約１００℃～約３５０℃（例えば、約２００℃または約３００℃）の温度に維持される。
冷間圧延
冷間圧延工程は、溶体化処理工程の前に、任意選択で行うことができる。ある特定の態様において、ホットバンドは、冷間圧延されて、最終ゲージのアルミニウム合金製品（例えば、シート）になる。いくつかの例において、最終ゲージのアルミニウム合金シートは、厚さが、４ｍｍ以下、３ｍｍ以下、２ｍｍ以下、１ｍｍ以下、０．９ｍｍ以下、０．８ｍｍ以下、０．７ｍｍ以下、０．６ｍｍ以下、０．５ｍｍ以下、０．４ｍｍ以下、０．３ｍｍ以下、０．２ｍｍ以下、または０．１ｍｍである。
任意選択の圧延間焼鈍（ｉｎｔｅｒ－ａｎｎｅａｌｉｎｇ）
いくつかの限定ではない例において、任意選択の圧延間焼鈍工程を、冷間圧延中に行うことができる。例えば、ホットバンドを冷間圧延して中間冷間圧延ゲージにし、焼き鈍しし、続いて冷間圧延して最終ゲージにすることができる。態様によっては、任意選択の圧延間焼鈍は、バッチプロセスで行うことができる（すなわち、バッチ型圧延間焼鈍工程）。圧延間焼鈍工程は、約３００℃～約４５０℃（例えば、約３１０℃、約３２０℃、約３３０℃、約３４０℃、約３５０℃、約３６０℃、約３７０℃、約３８０℃、約３９０℃、約４００℃、約４１０℃、約４２０℃、約４３０℃、約４４０℃、または約４５０℃）の温度で行うことができる。
溶体化処理
溶体化処理工程は、最終ゲージのアルミニウム合金製品を、室温からピーク金属温度まで加熱することを含むことができる。任意選択で、ピーク金属温度は、約５３０℃～約５７０℃（例えば、約５３５℃～約５６０℃、約５４５℃～約５５５℃、または約５４０℃）が可能である。最終ゲージのアルミニウム合金製品は、ピーク金属温度で、ある長さの時間、浸漬させることができる。ある特定の態様において、最終ゲージのアルミニウム合金製品は、最長約２分間（例えば、限度値を含めて約１０秒間～約１２０秒間）浸漬させることができる。例えば、最終ゲージのアルミニウム合金製品は、約５３０℃～約５７０℃の温度で、１０秒間、１５秒間、２０秒間、２５秒間、３０秒間、３５秒間、４０秒間、４５秒間、５０秒間、５５秒間、６０秒間、６５秒間、７０秒間、７５秒間、８０秒間、８５秒間、９０秒間、９５秒間、１００秒間、１０５秒間、１１０秒間、１１５秒間、１２０秒間、またはそれらのいずれかの間にある時間、浸漬させることができる。溶体化処理後、最終ゲージのアルミニウム合金製品は、少なくとも約７５℃毎秒（℃／秒）の速度でピーク金属温度からクエンチすることができる。例えば、最終ゲージのアルミニウム合金製品は、約７５℃／秒、１００℃／秒、１２５℃／秒、１５０℃／秒、１７５℃／秒、２００℃／秒、またはそれらのいずれかの間にある速度でクエンチすることができる。
任意選択で、アルミニウム合金製品は、次いで、自然時効または及び／または人工時効させることができる。いくつかの限定ではない例において、アルミニウム合金製品は、室温（例えば、約１５℃、約２０℃、約２５℃、または約３０℃）で少なくとも７２時間貯蔵することにより、自然時効されてＴ４調質になることが可能である。例えば、アルミニウム合金製品は、７２時間、８４時間、９６時間、１０８時間、１２０時間、１３２時間、１４４時間、１５６時間、１６８時間、１８０時間、１９２時間、２０４時間、２１６時間、２４０時間、２６４時間、２８８時間、３１２時間、３３６時間、３６０時間、３８４時間、４０８時間、４３２時間、４５６時間、４８０時間、５０４時間、５２８時間、５５２時間、５７６時間、６００時間、６２４時間、６４８時間、６７２時間、またはそれらのいずれかの間にある時間、自然時効させることができる。
使用法
本明細書中記載される合金及び方法は、自動車及び／または輸送用途、あるいは任意の他の所望に使用可能であり、自動車及び／または輸送用途として、動力車両、飛行機、及び鉄道用途が挙げられる。いくつかの例において、合金及び方法は、動力車両の車体部品製品の製造に使用可能であり、車体部品製品としては、例えば、安全ケージ、ホワイトボディ、クラッシュレール、バンパー、サイドビーム、ルーフビーム、クロスビーム、ピラーレインフォースメント（例えば、Ａピラー、Ｂピラー、及びＣピラー）、インナーパネル、アウターパネル、サイドパネル、インナーフード、アウターフード、またはトランクリッドパネルなどである。本明細書中記載されるアルミニウム合金及び方法は、飛行機または鉄道車両用途において、例えば、アウターパネル及びインナーパネルを製造するのにも使用可能である。
本明細書中記載される合金及び方法は、電子機器用途において、例えば、外部包装及び内部包装を製造するのにも使用可能である。例えば、本明細書中記載される合金及び方法は、携帯電話及びタブレットコンピュータをはじめとする電子デバイス用のハウジングを製造するのにも使用可能である。いくつかの例において、合金は、携帯電話（例えば、スマートフォン）の外側ケーシング及びタブレットのボトムシャーシ用のハウジングを製造するのにも使用可能である。
適切な合金、製品、及び方法の例示
例示１は、約０．５～２．０重量％のＳｉ、０．２～０．４重量％のＦｅ、最大０．４重量％のＣｕ、最大０．５重量％のＭｇ、０．０２～０．１重量％のＭｎ、０．０１～０．１重量％のＣｒ、最大０．１５重量％のＳｒ、最大０．１５重量％の不純物、及びＡｌを含む、アルミニウム合金である。
例示２は、約０．７～１．４重量％のＳｉ、０．２～０．３重量％のＦｅ、最大０．２重量％のＣｕ、最大０．４重量％のＭｇ、０．０２～０．０８重量％のＭｎ、０．０２～０．０５重量％のＣｒ、０．０１～０．１２重量％のＳｒ、最大０．１５重量％の不純物、及びＡｌを含む、先行または後続する例示のいずれかに記載のアルミニウム合金である。
例示３は、約１．０～１．４重量％のＳｉ、０．２２～０．２８重量％のＦｅ、最大０．１５重量％のＣｕ、最大０．３５重量％のＭｇ、０．０２～０．０６重量％のＭｎ、０．０２～０．０４重量％のＣｒ、０．０２～０．１０重量％のＳｒ、最大０．１５重量％の不純物、及びＡｌを含む、先行または後続する例示のいずれかに記載のアルミニウム合金である。
例示４は、ＦｅとＣｒを組み合わせた含有量が、約０．２２重量％～０．５０重量％である、先行または後続する例示のいずれかに記載のアルミニウム合金である。
例示５は、先行または後続する例示のいずれかに記載のアルミニウム合金を含む、アルミニウム合金製品である。
例示６は、最大約３５μｍの結晶粒径を含む、先行または後続する例示のいずれかに記載のアルミニウム合金製品である。
例示７は、結晶粒径が約２５μｍ～約３５μｍである、先行または後続する例示のいずれかに記載のアルミニウム合金製品である。
例示８は、鉄含有金属間粒子を含む、先行または後続する例示のいずれかに記載のアルミニウム合金製品である。
例示９は、鉄含有金属間粒子の少なくとも約３６％が球形である、先行または後続する例示のいずれかに記載のアルミニウム合金製品である。
例示１０は、アルミニウム合金製品中に存在する鉄含有金属間粒子の少なくとも約３６％が約３μｍ以下の円相当径を有する、先行または後続する例示のいずれかに記載のアルミニウム合金製品である。
例示１１は、アルミニウム合金製品中に存在する鉄含有金属間粒子の少なくとも約５０％が約３μｍ以下の円相当径を有する、先行または後続する例示のいずれかに記載のアルミニウム合金製品である。
例示１２は、アルミニウム合金製品中に存在する鉄含有金属間粒子の少なくとも約７５％が約３μｍ以下の円相当径を有する、先行または後続する例示のいずれかに記載のアルミニウム合金製品である。
例示１３は、鉄含有金属間粒子の少なくとも約３６％がα－ＡｌＦｅ（Ｍｎ，Ｃｒ）Ｓｉ金属間粒子で構成される、先行または後続する例示のいずれかに記載のアルミニウム合金製品である。
例示１４は、鉄含有金属間粒子の少なくとも約５０％がα－ＡｌＦｅ（Ｍｎ，Ｃｒ）Ｓｉ金属間粒子で構成される、先行または後続する例示のいずれかに記載のアルミニウム合金製品である。
例示１５は、鉄含有金属間粒子の少なくとも約８０％がα－ＡｌＦｅ（Ｍｎ，Ｃｒ）Ｓｉ金属間粒子で構成される、先行または後続する例示のいずれかに記載のアルミニウム合金製品である。
例示１６は、アルミニウム合金製品中の立方体集合組織成分の体積率が少なくとも約１２％を占める、先行または後続する例示のいずれかに記載のアルミニウム合金製品である。
例示１７は、アルミニウム合金製品が少なくとも約３２％の全伸びを有する、先行または後続する例示のいずれかに記載のアルミニウム合金製品である。
例示１８は、アルミニウム合金製品が自動車車体部品に含まれる、先行または後続する例示のいずれかに記載のアルミニウム合金製品である。
例示１９は、アルミニウム合金製品の製造法であって、以下：先行または後続するいずれかの例示に記載のアルミニウム合金を鋳造して、アルミニウム合金鋳造品を製造すること；アルミニウム合金鋳造品を均質化して、均質化アルミニウム合金鋳造品を製造すること；均質化アルミニウム合金鋳造品を熱間圧延及び冷間圧延して、最終ゲージのアルミニウム合金製品を製造すること；ならびに、最終ゲージのアルミニウム合金製品を溶体化処理すること、を含む方法である。
例示２０は、均質化が、約５３０℃～約５７０℃の均質化温度で行われる、先行または後続する例示のいずれかに記載の方法である。
例示２１は、鋳造におけるアルミニウム合金が、リサイクルされた内容物を少なくとも約４０重量％の量で含む、先行または後続する例示のいずれかに記載の方法である。
以下の実施例は、本発明をさらに解説するように機能するが、しかし本発明に対するどのような制限も構成することはない。それどころか、明らかに当然のことながら、様々な実施形態、改変、及びその等価物に対して手段を与えることが可能であり、それらは、本明細書の記載を読んだ後に、本発明の趣旨から逸脱することなく当業者に示唆され得る。
実施例１：アルミニウム合金製品の特性
表４に示すとおりの組成を有するアルミニウム合金製品を調製した：
表４
Figure 0007453957000004
表４において、全ての値は、全体に対する重量パーセント（重量％）である。合金は、最大０．１５重量％の合計不純物を含有することができ、残部はアルミニウムである。合金１は、本明細書中記載されるとおりの高度再生可能アルミニウム合金であり、０．２６重量％のＦｅ及び０．０２５重量％のＣｒを含有する。合金２、合金３、及び合金４は、比較の６ｘｘｘシリーズアルミニウム合金である。
合金１及び合金２をそれぞれ、バッチ圧延間焼鈍工程を含まない方法（本明細書中「ＢＡなし」と称する）、バッチ圧延間焼鈍工程を含む方法（本明細書中「ＢＡ」と称する）、及びコイル冷却工程を含むプロセス（本明細書中「ＣＣ」と称する）で処理した。図１Ａは、本明細書中使用された処理法１００を示す概略図である。合金１及び合金２をＤＣ鋳造して、インゴット１１０とした。インゴット１１０を、上記のとおりの均質化工程に供した。次いで、インゴット１１０を反転ミルで熱間圧延に供して、インゴット１１０をブレークダウンした。ブレークダウン後、インゴット１１０をさらに、タンデムミルで熱間圧延に供して中間ゲージのアルミニウム合金製品とした。中間ゲージのアルミニウム合金製品をさらに、冷間ミルで冷間圧延に供して、最終ゲージのアルミニウム合金製品とした。
図１Ｂは、本明細書中使用されるバッチ圧延間焼鈍工程を含む第二の処理法１５０を示す概略図である。合金１及び合金２をそれぞれ、ＤＣ鋳造して、インゴット１１０とした。インゴット１１０を、上記のとおりの均質化工程に供した。次いで、インゴット１１０を反転ミルで熱間圧延に供して、インゴット１１０をブレークダウンした。ブレークダウン後、インゴット１１０をさらに、タンデムミルで熱間圧延に供して中間ゲージのアルミニウム合金製品とした。中間ゲージのアルミニウム合金製品をさらに、冷間ミルで冷間圧延に供した。合金１及び合金２を巻き取り、上記のとおりのバッチ圧延間焼鈍工程において、炉で焼き鈍した。バッチ圧延間焼鈍後、合金１及び合金２をさらに、冷間圧延して最終ゲージにした。
図１Ｃは、本明細書中使用される第三の処理法１７５を示す概略図である。合金３及び合金４をそれぞれ、ＤＣ鋳造して、インゴット１１０とした。インゴット１１０を、上記のとおりの均質化工程に供した。次いで、インゴット１１０を反転ミルで熱間圧延に供して、インゴット１１０をブレークダウンした。ブレークダウン後、インゴット１１０をさらに、タンデムミルで熱間圧延に供して中間ゲージのアルミニウム合金製品とした。熱間圧延後、中間ゲージのアルミニウム合金製品を巻き取り、アルミニウム合金中間ゲージ製品コイルを室温まで放冷した。中間ゲージのアルミニウム合金製品をさらに、冷間ミルで冷間圧延に供して、最終ゲージのアルミニウム合金製品とした。
図２は、合金１、合金２、合金３、及び合金４から採取した試験試料の降伏強度を示すグラフである。引張特性は、長軸方向（「Ｌ」と称する）、横断方向（「Ｔ」と称する）、及び対角方向（「Ｄ」と称する）を含む３方向で評価した。方向は全て、処理中の圧延方向に対するものである。合金１及び合金２は、図１Ａの処理法に従って冷間圧延中のバッチ圧延間焼鈍工程なし（「ＢＡなし」）で、同じく図１Ｂの処理法に従って冷間圧延中のバッチ圧延間焼鈍工程あり（「ＢＡ」）で処理して、Ｔ４調質の合金１及び合金２とした。合金３及び合金４は、図１Ｃの処理法により、冷間圧延の前にコイル冷却あり（「ＣＣ」）で、処理した。図２では、引張特性は、方向（すなわち、Ｌ、Ｔ、またはＤ）に基づくセットで示される。各セットの第一ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍なしで処理された合金１（「合金１ＢＡなし」）を表し、各セットの第二ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍なしで処理された合金２（「合金２ＢＡなし」）を表し、各セットの第三ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍ありで処理された合金１（「合金１ＢＡ」）を表し、各セットの第四ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍ありで処理された合金２（「合金２ＢＡ」）を表し、各セットの第五ヒストグラムバーは、コイル冷却法により処理された合金３（「合金３ＣＣ」）を表し、各セットの第六ヒストグラムバーは、コイル冷却法により処理された合金４（「合金４ＣＣ」）を表す。図２に示すとおり、Ｔ４調質の合金１及び合金２は両方とも、引張試験方向または処理法に関係なく、降伏強度が１０５ＭＰａ～１２５ＭＰａの範囲であり、等方性の引張特性を実証した。さらに、合金１は、優れた降伏強度を示し、したがって、様々な自動車用途（例えば、構造部品、美観部品、及び／またはそれらの任意の組み合わせ）にとって余裕のある強度を有する再生可能な高形成性アルミニウム合金であることを実証した。
図３は、合金１、合金２、合金３、及び合金４から採取した試験試料の極限引張強度を示すグラフである。調製、処理、及び試験は、図２の実施例のとおりに行った。図３では、引張特性は、方向（すなわち、Ｌ、Ｔ、またはＤ）に基づくセットで示される。各セットの第一ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍なしで処理された合金１（「合金１ＢＡなし」）を表し、各セットの第二ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍なしで処理された合金２（「合金２ＢＡなし」）を表し、各セットの第三ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍ありで処理された合金１（「合金１ＢＡ」）を表し、各セットの第四ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍ありで処理された合金２（「合金２ＢＡ」）を表し、各セットの第五ヒストグラムバーは、コイル冷却法により処理された合金３（「合金３ＣＣ」）を表し、各セットの第六ヒストグラムバーは、コイル冷却法により処理された合金４（「合金４ＣＣ」）を表す。図３に示すとおり、合金１は、優れた極限引張強度を示し、したがって、様々な自動車用途にとって余裕のある強度を有する再生可能な高形成性アルミニウム合金であることを実証した。
図４は、合金１、合金２、合金３、及び合金４から採取した試験試料の一様伸びを示すグラフである。成形特性は、長軸方向（「Ｌ」と称する）、横断方向（「Ｔ」と称する）、及び対角方向（「Ｄ」と称する）を含む３方向で評価した。方向は全て、処理中の圧延方向に対するものである。合金１及び合金２は、上記のとおり、図１Ａ及び図１Ｂに示される方法に従って処理し、合金３及び合金４は、上記のとおり、図１Ｃに示される方法に従い、冷間圧延の前にコイル冷却工程を用いて処理した（「ＣＣ」）。図４では、引張特性は、方向（すなわち、Ｌ、Ｔ、またはＤ）に基づくセットで示される。各セットの第一ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍なしで処理された合金１（「合金１ＢＡなし」）を表し、各セットの第二ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍なしで処理された合金２（「合金２ＢＡなし」）を表し、各セットの第三ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍ありで処理された合金１（「合金１ＢＡ」）を表し、各セットの第四ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍ありで処理された合金２（「合金２ＢＡ」）を表し、各セットの第五ヒストグラムバーは、コイル冷却法により処理された合金３（「合金３ＣＣ」）を表し、各セットの第六ヒストグラムバーは、コイル冷却法により処理された合金４（「合金４ＣＣ」）を表す。図４に示すとおり、合金１は、各方向（Ｌ、Ｔ、及びＤ）において合金２及び合金４よりも優れた伸びを示した。
図５は、合金１、合金２、合金３、及び合金４から採取した試験試料の全伸びを示すグラフである。合金１及び合金２は、それぞれ、図１Ａ及び図１Ｂに示される上記の方法に従って処理し、合金３及び合金４は、上記のとおり、図１Ｃに示される方法に従い、冷間圧延の前にコイル冷却工程を用いて処理した（「ＣＣ」）。図５では、引張特性は、方向（すなわち、Ｌ、Ｔ、またはＤ）に基づくセットで示される。各セットの第一ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍なしで処理された合金１（「合金１ＢＡなし」）を表し、各セットの第二ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍なしで処理された合金２（「合金２ＢＡなし」）を表し、各セットの第三ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍ありで処理された合金１（「合金１ＢＡ」）を表し、各セットの第四ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍ありで処理された合金２（「合金２ＢＡ」）を表し、各セットの第五ヒストグラムバーは、コイル冷却法により処理された合金３（「合金３ＣＣ」）を表し、各セットの第六ヒストグラムバーは、コイル冷却法により処理された合金４（「合金４ＣＣ」）を表す。図５に示すとおり、Ｔ４調質の合金１及び合金２は両方とも、引張試験方向または処理法に関係なく、全伸びが２６～３２％であり、合金１及び合金２の等方性特性を示した。さらに、合金１は、合金２及び合金４よりも高い成形性を示し、合金３に匹敵する成形性を示した。すなわち、本明細書中調製及び処理されるとおりの合金１は、高成形性の再生可能アルミニウム合金である。
図６は、それぞれ上記のとおり調製及び処理した合金１、合金２、合金３、及び合金４のｎ値（すなわち、変形後の強度の上昇）を示すグラフである。図６では、ｎ値は、方向（すなわち、Ｌ、Ｔ、またはＤ）に基づくセットで示される。各セットの第一ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍なしで処理された合金１（「合金１ＢＡなし」）を表し、各セットの第二ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍なしで処理された合金２（「合金２ＢＡなし」）を表し、各セットの第三ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍ありで処理された合金１（「合金１ＢＡ」）を表し、各セットの第四ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍ありで処理された合金２（「合金２ＢＡ」）を表し、各セットの第五ヒストグラムバーは、コイル冷却法により処理された合金３（「合金３ＣＣ」）を表し、各セットの第六ヒストグラムバーは、コイル冷却法により処理された合金４（「合金４ＣＣ」）を表す。図６に示すとおり、バッチ圧延間焼鈍工程なしの図１Ａの方法に供した合金１及び合金２の試料の方が高いｎ値を示し、したがって、成形能力が改善されていた。さらに、合金１は、試験方向（例えば、Ｌ、Ｔ、及びＤ）に関係なく等価なｎ値を有する等方性を示した。
図７は、それぞれ上記のとおり調製及び処理した合金１、合金２、合金３、及び合金４のｒ値（すなわち、異方性）を示すグラフである。図７では、ｒ値は、方向（すなわち、Ｌ、Ｔ、またはＤ）に基づくセットで示される。各セットの第一ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍なしで処理された合金１（「合金１ＢＡなし」）を表し、各セットの第二ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍なしで処理された合金２（「合金２ＢＡなし」）を表し、各セットの第三ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍ありで処理された合金１（「合金１ＢＡ」）を表し、各セットの第四ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍ありで処理された合金２（「合金２ＢＡ」）を表し、各セットの第五ヒストグラムバーは、コイル冷却法により処理された合金３（「合金３ＣＣ」）を表し、各セットの第六ヒストグラムバーは、コイル冷却法により処理された合金４（「合金４ＣＣ」）を表す。グラフで示すとおり、図１Ｂの方法（バッチ圧延間焼鈍工程を含む）により処理された合金１は、３方向全て（例えば、長軸、横断、及び対角）で０．５超のｒ値を示した。
図８は、合金１、合金２、合金３、及び合金４の平均ｒ値を示すグラフである。第一ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍なしで処理された合金１（「合金１ＢＡなし」）を表し、第二ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍なしで処理された合金２（「合金２ＢＡなし」）を表し、第三ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍ありで処理された合金１（「合金１ＢＡ」）を表し、第四ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍ありで処理された合金２（「合金２ＢＡ」）を表し、第五ヒストグラムバーは、コイル冷却法により処理された合金３（「合金３ＣＣ」）を表し、第六ヒストグラムバーは、コイル冷却法により処理された合金４（「合金４ＣＣ」）を表す。図８に示すとおり、図１Ｂのプロセス（バッチ圧延間焼鈍工程を含む）に従って調製した合金１及び合金２は、図１Ａのプロセス（バッチ圧延間焼鈍工程なし）に従って調製した合金よりも低いｒ値をもたらした。合金１及び合金２は、処理経路に関係なく同様なｒ値を示した。
図９は、図１Ａ及び図１Ｂの実施例で上記された方法に従って調製及び処理された合金１及び合金２、ならびに図１Ｃの実施例で上記された方法に従って調製及び処理された合金３及び合金４の、焼付塗装後の降伏強度の変化を示すグラフである。処理後、２％のひずみを加え、続いて１８５度に加熱し試料を２０分間この温度に維持することによる熱処理により、焼付塗装を行った。図９では、降伏強度値の変化は、方向（すなわち、Ｌ、Ｔ、またはＤ）に基づくセットで示される。各セットの第一ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍なしで処理された合金１（「合金１ＢＡなし」）を表し、各セットの第二ヒストグラムバーは（存在する場合は）、バッチ焼鈍なしで処理された合金２（「合金２ＢＡなし」）を表し、各セットの第三ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍ありで処理された合金１（「合金１ＢＡ」）を表し、各セットの第四ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍ありで処理された合金２（「合金２ＢＡ」）を表し、各セットの第五ヒストグラムバーは、コイル冷却法により処理された合金３（「合金３ＣＣ」）を表し、各セットの第六ヒストグラムバーは、コイル冷却法により処理された合金４（「合金４ＣＣ」）を表す。図９に示すとおり、合金１及び合金２の降伏強度は、追加のひずみ及び熱処理を用いることにより、１９０～２２０ＭＰａに上昇した。さらに、合金１と合金２の間には、Ｆｅ含有量にかかわらず（合金１は０．２６重量％のＦｅを含み、合金２は０．１６重量％のＦｅを含む）、塗料焼き付け反応の明らかな差異は観察されなかった。さらに、アルミニウム合金中のＳｉは、Ｆｅと結合してより多くのＦｅ構成粒子を形成し、塗料焼き付け反応を減少させることが知られているが、これは、合金１では見られない。
図１０は、図１Ａのプロセスに従って調製及び処理され、さらにＶＤＡ ２３８－１００の３点曲げ試験に供された合金１及び合金２の曲げ加工性を示すグラフである。曲げ試験の前に、合金１及び合金２に、横断方向で１０％のひずみを加えた。グラフに示すとおり、合金１及び合金２は、顕著に異なるＦｅ含有量を有するが、同様な曲げ加工性を示した。Ｆｅ含有量の増加は、成形性（例えば、曲げ加工性）に悪影響を及ぼす可能性がある。しかしながら、添加されたＣｒにより、Ｆｅ含有金属間粒子は、アスペクト比が低くなるとともに平均円相当径が低下していたので、優れた成形性をもたらした。
図１１は、図１Ｂのプロセスに従って調製及び処理された合金１及び合金２、ならびに図１Ｃのプロセスに従って調製及び処理された合金４の曲げ加工性を示すグラフであり、合金３種は全て、ＶＤＡ ２３８－１００の３点曲げ試験に供された。曲げ試験の前に、合金１、合金２、及び合金４に、横断方向で１５％のひずみを加えた。第一ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍ありで処理された合金１（「合金１ＢＡ」）を表し、第二ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍ありで処理された合金２（「合金２ＢＡ」）を表し、第三ヒストグラムバーは、コイル冷却法により処理された合金４（「合金４ＣＣ」）を表す。グラフに示すとおり、合金１及び合金２は、顕著に異なるＦｅ含有量を有するが、同様な曲げ加工性を示した。また、合金１及び合金２は、合金４よりも高い曲げ加工性を示した。
図１２は、Ｅｒｉｃｈｓｅｎカッピング試験（ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ２０４８２）に供した合金１及び合金２の深絞り性を示すグラフである。グラフに示すとおり、合金１及び合金２は、顕著に異なるＦｅ含有量を有するが、同様な絞り性を示した。Ｆｅ含有量の増加は、成形性（例えば、曲げ加工性）に悪影響を及ぼす可能性がある。しかしながら、添加されたＣｒにより、Ｆｅ含有金属間粒子は、アスペクト比が低くなるとともに平均円相当径が低下していたので、優れた深絞り性をもたらした。
図１３Ａは、本明細書中記載されるとおり、図１Ａのプロセスに従って処理された合金１が、所望の形状及び分布を有する鉄含有（Ｆｅ含有）金属間粒子をもたらすことを示すＳＥＭ顕微鏡画像である。顕微鏡画像に示すとおり、本明細書中記載されるとおりのアルミニウム合金製品は、β－ＡｌＦｅＳｉ金属間粒子をほとんど含まず、α－ＡｌＦｅ（Ｍｎ，Ｃｒ）Ｓｉ金属間粒子をはじめとする球状Ｆｅ含有金属間粒子を示した。図１３Ｂは、図１Ａのプロセスに従って処理された合金２が、鉄含有（Ｆｅ含有）金属間粒子における針状形のβ－ＡｌＦｅＳｉ金属間粒子の量を増加させる結果となったことを示す顕微鏡画像である。合金２は、アルミニウム合金の成形特性にとって有害な量のβ－ＡｌＦｅＳｉ金属間粒子を含むアルミニウム合金製品をもたらした。
図１３Ｃは、本明細書中記載されるとおり、図１Ｂのプロセスに従って処理された合金１が、図１Ａのプロセスに従って処理された合金１（図１３Ａを参照）よりも小さい鉄含有（Ｆｅ含有）金属間粒子をもたらしたことを示すＳＥＭ顕微鏡画像である。図１３Ｄは、図１Ｂのプロセスに従って処理された合金２もまた、図１Ｂのプロセスに従って処理された合金２（図１３Ｂを参照）よりも小さい鉄含有（Ｆｅ含有）金属間粒子をもたらしたことを示すＳＥＭ顕微鏡画像である。図１３Ｅは、図１Ｃのプロセスに従って処理された合金３が、より多くのそしてより大きなＦｅ含有金属間粒子を示したことを示すＳＥＭ顕微鏡画像である。
図１４及び図１５は、それぞれ、Ｆｅ含有金属間粒子の粒径分布及びアスペクト比を示すグラフである。図１４に示すとおり、合金１及び合金２は、同様なＦｅ含有金属間粒子平均粒径分布及びアスペクト比を示した。図１５では、合金１及び合金２は、同様なＦｅ含有金属間粒子アスペクト比を示した。Ｃｒを添加することにより、Ｆｅ含有金属間粒子は、処理中にα－ＡｌＦｅ（Ｍｎ，Ｃｒ）Ｓｉ金属間粒子を形成することによる、アスペクト比の低下及び平均円相当径の減少を示した。合金３は、合金１及び合金２よりも小さい粒径及びアスペクト比を示したが、これは、Ｓｉ含有量がより低いことに起因した（例えば、０．７９重量％のＳｉ）。
図１６及び図１７は、β－ＡｌＦｅＳｉ金属間粒子（「β」と標識）及びα－ＡｌＦｅ（Ｍｎ，Ｃｒ）Ｓｉ金属間粒子（「α」と標識）のＦｅ含有金属間粒子濃度分布を示すグラフである。図１６及び図１７では、各セットの第一ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍なしで処理された合金１（「合金１ＢＡなし」）を表し、各セットの第二ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍なしで処理された合金２（「合金２ＢＡなし」）を表し、各セットの第三ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍ありで処理された合金１（「合金１ＢＡ」）を表し、各セットの第四ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍ありで処理された合金２（「合金２ＢＡ」）を表し、各セットの第五ヒストグラムバーは、コイル冷却法により処理された合金３（「合金３ＣＣ」）を表す。図１６に示すとおり、合金１は、合金２よりも高いα－ＡｌＦｅ（Ｍｎ，Ｃｒ）Ｓｉ金属間粒子の体積率を示した。同様に、図１７に示すとおり、合金１は、合金２よりも高いα－ＡｌＦｅ（Ｍｎ，Ｃｒ）Ｓｉ金属間粒子の数密度を示した。Ｃｒを添加することにより、Ｆｅ含有金属間粒子は、処理中にα－ＡｌＦｅ（Ｍｎ，Ｃｒ）Ｓｉ金属間粒子がβ－ＡｌＦｅＳｉ金属間粒子より多く形成されることを示した。さらに、合金３は、合金１よりも低い、Ｆｅ含有金属間粒子の面積率及び数密度を示した。
図１８Ａは、本明細書中記載されるとおり、図１Ａのプロセスに従って処理された合金１が、伸長した結晶粒構造をもたらすことを示すＯＭ顕微鏡画像である。図１８Ｂは、図１Ａのプロセスに従って処理された合金２が、伸長した結晶粒構造をもたらすことを示すＯＭ顕微鏡画像である。図１８Ｃは、本明細書中記載されるとおり、図１Ｂのプロセスに従って処理された合金１が、等軸結晶粒構造をもたらすことを示すＯＭ顕微鏡画像である。図１８Ｄは、図１Ｂのプロセスに従って処理された合金２も、等軸結晶粒構造をもたらすことを示すＯＭ顕微鏡画像である。図１８Ｅは、図１Ｃのプロセスに従って処理された合金３が、より細かい等軸結晶粒構造をもたらすことを示すＯＭ顕微鏡画像である。
図１９は、ともにバッチ圧延間焼鈍工程あり（図１Ｂ）及びバッチ圧延間焼鈍工程なし（図１Ａ）で処理された合金１及び合金２、ならびにコイル冷却工程を用いて処理された合金３（図１Ｃ）の結晶粒径分布を示すグラフである。図１９では、第一ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍なしで処理された合金１（「合金１ＢＡなし」）を表し、第二ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍なしで処理された合金２（「合金２ＢＡなし」）を表し、第三ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍ありで処理された合金１（「合金１ＢＡ」）を表し、第四ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍ありで処理された合金（「合金２ＢＡ」）を表し、第五ヒストグラムバーは、コイル冷却法により処理された合金３（「合金３ＣＣ」）を表す。図１９に示すとおり、合金１の平均結晶粒径は、処理経路に関係なく、約２８～３２μｍであった。合金２は、バッチ圧延間焼鈍工程に供した場合により大きな結晶粒径を示した。合金３は、合金１及び合金２よりも小さな粒径を示した。
図２０は、バッチ圧延間焼鈍工程あり及びバッチ圧延間焼鈍工程なしで処理された合金１及び合金２の集合組織成分の分布を示すグラフである。集合組織成分には、Ｂｒａｓｓ（「ｂｓ」）、Ｓ（「ｓ」）、銅（「ｃｕ」）、Ｇｏｓｓ、及びＣｕｂｅが含まれていた。図２０では、各セットの第一ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍なしで処理された合金１（「合金１ＢＡなし」）を表し、各セットの第二ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍なしで処理された合金２（「合金２ＢＡなし」）を表し、各セットの第三ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍ありで処理された合金１（「合金１ＢＡ」）を表し、各セットの第四ヒストグラムバーは、バッチ焼鈍ありで処理された合金（「合金２ＢＡ」）を表す。合金１は、立方体集合組織成分の量が、合金２（例えば、１３～１５％）よりも多い（例えば、１６～１８％）ことを示した。バッチ圧延間焼鈍工程なしで処理された試料は、Ｇｏｓｓ集合組織成分の量が、バッチ圧延間焼鈍工程ありで処理された試料よりも多いことを示した。
上記で引用される全ての特許、刊行物、及び要約は、そのまま全体が本明細書中参照として援用される。本発明の様々な実施形態が、本発明の様々な目的の実現について説明されてきたが、それらの実施形態は、本発明の原理の例示にすぎないことが理解されるべきである。以下の特許請求の範囲に定義されるとおりの本発明の趣旨及び範囲から逸脱しない、それらの数多くの修飾及び適応が、当業者には容易に明らかとなるだろう。

Claims (19)

  1. ０．５～２．０重量％のＳｉ、０．２～０．４重量％のＦｅ、最大０．４重量％のＣｕ、最大０．５重量％のＭｇ、０．０２～０．１重量％のＭｎ、０．０１～０．１重量％のＣｒ、最大０．１５重量％のＳｒ、最大０．１重量％のＴｉ、最大０．１重量％のＺｎ、最大０．１５重量％の不純物、及び残部がＡｌからなり、鉄含有金属間粒子を含み、
    前記鉄含有金属間粒子は、α－ＡｌＦｅ（Ｍｎ，Ｃｒ）Ｓｉ金属間粒子を含む、アルミニウム合金。
  2. ０．７～１．４重量％のＳｉ、０．２～０．３重量％のＦｅ、最大０．２重量％のＣｕ、最大０．４重量％のＭｇ、０．０２～０．０８重量％のＭｎ、０．０２～０．０５重量％のＣｒ、０．０１～０．１２重量％のＳｒ、最大０．１重量％のＴｉ、最大０．１重量％のＺｎ、最大０．１５重量％の不純物、及び残部がＡｌからなり、鉄含有金属間粒子を含み、
    前記鉄含有金属間粒子は、α－ＡｌＦｅ（Ｍｎ，Ｃｒ）Ｓｉ金属間粒子を含む、請求項１に記載のアルミニウム合金。
  3. １．０～１．４重量％のＳｉ、０．２２～０．２８重量％のＦｅ、最大０．１５重量％のＣｕ、最大０．３５重量％のＭｇ、０．０２～０．０６重量％のＭｎ、０．０２～０．０４重量％のＣｒ、０．０２～０．１０重量％のＳｒ、最大０．１重量％のＴｉ、最大０．１重量％のＺｎ、最大０．１５重量％の不純物、及び残部がＡｌからなり、鉄含有金属間粒子を含み、
    前記鉄含有金属間粒子は、α－ＡｌＦｅ（Ｍｎ，Ｃｒ）Ｓｉ金属間粒子を含む、請求項１に記載のアルミニウム合金。
  4. ＦｅとＣｒを組み合わせた含有量は、０．２２重量％～０．５重量％である、請求項１に記載のアルミニウム合金。
  5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のアルミニウム合金を含む、アルミニウム合金製品。
  6. 前記アルミニウム合金製品を構成する結晶粒の平均結晶粒径が最大３５μｍである、請求項５に記載のアルミニウム合金製品。
  7. 前記平均結晶粒径は、２５μｍ～３５μｍである、請求項６に記載のアルミニウム合金製品。
  8. 前記鉄含有金属間粒子の少なくとも３６％は、球形である、請求項７に記載のアルミニウム合金製品。
  9. 前記アルミニウム合金製品中に存在する前記鉄含有金属間粒子の少なくとも３６％は、円相当径が３μｍ以下である、請求項７または８に記載のアルミニウム合金製品。
  10. 前記アルミニウム合金製品中に存在する前記鉄含有金属間粒子の少なくとも５０％は、円相当径が３μｍ以下である、請求項７から９のいずれか１項に記載のアルミニウム合金製品。
  11. 前記アルミニウム合金製品中に存在する前記鉄含有金属間粒子の少なくとも７５％は、円相当径が３μｍ以下である、請求項７から１０のいずれか１項に記載のアルミニウム合金製品。
  12. 前記鉄含有金属間粒子の少なくとも３６％は、α－ＡｌＦｅ（Ｍｎ，Ｃｒ）Ｓｉ金属間粒子で構成される、請求項７から１１のいずれか１項に記載のアルミニウム合金製品。
  13. 前記鉄含有金属間粒子の少なくとも５０％は、α－ＡｌＦｅ（Ｍｎ，Ｃｒ）Ｓｉ金属間粒子で構成される、請求項７から１２のいずれか１項に記載のアルミニウム合金製品。
  14. 前記鉄含有金属間粒子の少なくとも８０％は、α－ＡｌＦｅ（Ｍｎ，Ｃｒ）Ｓｉ金属間粒子で構成される、請求項７から１３のいずれか１項に記載のアルミニウム合金製品。
  15. 前記アルミニウム合金製品中の立方体集合組織成分の体積率は、少なくとも１２％を占める、請求項７から１４のいずれか１項に記載のアルミニウム合金製品。
  16. 前記アルミニウム合金製品は、全伸びが少なくとも３２％である、請求項７から１５のいずれか１項に記載のアルミニウム合金製品。
  17. 前記アルミニウム合金製品は、自動車車体部品を含む、請求項７から１６のいずれか１項に記載のアルミニウム合金製品。
  18. アルミニウム合金製品の製造法であって、以下：
    請求項１から４のいずれか１項に記載のアルミニウム合金を鋳造して、アルミニウム合金鋳造品を製造すること；
    前記アルミニウム合金鋳造品を均質化して、均質化アルミニウム合金鋳造品を製造すること；
    前記均質化アルミニウム合金鋳造品を熱間圧延及び冷間圧延して、最終ゲージのアルミニウム合金製品を製造すること；ならびに
    前記最終ゲージのアルミニウム合金製品を溶体化処理すること
    を含む、製造法。
  19. 前記均質化は、５３０℃～５７０℃の均質化温度で行われる、請求項１８に記載の製造法。
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