KR102253860B1 - 알루미늄 합금 및 그 제조 방법 - Google Patents

알루미늄 합금 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

고강도 알루미늄 합금 및 이 합금의 제조 및 처리 방법이 개시된다. 특히, 개선된 기계적 강도를 갖는 알루미늄 합금이 개시된다. 처리 방법은 균질화, 열간 압연, 용체화, 및 다단계 담금질을 포함한다. 일부의 경우, 처리 단계는 풀림 및/또는 냉간 압연을 더욱 포함할 수 있다.

Description

알루미늄 합금 및 그 제조 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 "Aluminum Alloys and Methods of Making the Same"이라는 발명의 명칭으로 2016년 12월 16일 출원된 미국 가출원 제62/435,437호, 및 "Aluminum Alloys and Methods of Making the Same"이라는 발명의 명칭으로 2017년 7월 7일 출원된 미국 가출원 제62/529,516호에 기초한 우선권을 주장하며, 이들의 내용은 참조에 의해 그 전체로 본원에 포함된다.
기술분야
본 개시는 알루미늄 합금 및 관련 방법에 관한 것이다.
고강도의 재활용가능한 알루미늄 합금이 (예를 들면, 트럭, 트레일러, 기차 및 선박과 같이 제한 없이 포함되는) 운송분야, 전자분야 및 자동차 분야를 포함하는 많은 분야에서 향상된 제품 성능을 위해 바람직할 수 있다. 예를 들면, 트럭 또는 트레일러 내의 고강도 알루미늄 합금은 종래의 강 합금보다 가벼워서 배기가스(emission)에 대한 새로운, 보다 강력한 정부 규제를 충족하는데 요구되는 상당한 배기가스 감축을 제공할 것이다. 이러한 합금은 고강도를 가져야 한다. 그러나, 이러한 합금을 제공하는 합금 조성 및 공정 조건을 알아내는 것이 힘든 일이라는 것은 알려져 있다.
본 발명에 포함되는 실시예들은 본 발명의 내용이 아니라 하기의 청구범위에 의해 정의된다. 본 발명의 내용은 다양한 양태의 개시의 고도의 개관으로 하기 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 부분에서 더 기술되는 개념의 일부를 소개한다. 본 발명의 내용은 청구되는 기술요지의 핵심 또는 필수 특징을 특정하기 위해 또는 청구되는 기술요지의 범위를 결정하기 위해 고립되어 이용되도록 의도된 것이 아니다. 기술요지는 본 개시의 전체 명세서 중 적절한 부분, 도면의 일부 또는 전부 및 각 청구항을 참조하여 이해되어야 한다.
알루미늄 주조품을 주조하는 단계; 상기 알루미늄 주조품을 균질화하는 단계; 제1 규격의 알루미늄 합금 보디로 상기 알루미늄 주조품을 열간 압연하는 단계; 선택적으로 제2 규격의 알루미늄 합금 플레이트(plate), 쉐이트(shate) 또는 시트(sheet)로 제1 규격의 상기 알루미늄 합금 보디를 냉간 압연하는 단계; 상기 알루미늄 합금 플레이트, 쉐이트 또는 시트를 용체화하는 단계; 상기 알루미늄 합금 플레이트, 쉐이트 또는 시트를 담금질하는 단계; 상기 알루미늄 합금 플레이트, 쉐이트 또는 시트를 코일링하는 단계; 상기 코일을 예비 시효하는 단계; 및 선택적으로 상기 코일을 시효하는 단계를 포함하는 알루미늄 합금의 제조 방법이 개시된다.
일부의 비제한적인 실시예에서, 담금질 단계는 제1 온도로의 제1 담금질 및 제2 온도로의 제2 담금질로 구성되는 다단계 담금질 처리로 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 알루미늄 합금은 약 0.45 - 1.5 wt. % Si, 약 0.1 - 0.5 wt. % Fe, 최대 약 1.5 wt. % Cu, 약 0.02 - 0.5 wt. % Mn, 약 0.45 - 1.5 wt. % Mg, 최대 약 0.5 wt. % Cr, 최대 약 0.01 wt. % Ni, 최대 약 0.1 wt. % Zn, 최대 약 0.1 wt. % Ti, 최대 약 0.1 wt. % V, 및 최대 약 0.15 wt. %의 불순물과 잔부 Al을 포함할 수 있다. 일부의 실시예에서, 상기 방법은 제3 온도로의 제3 담금질을 포함할 수 있다.
일부의 실시예에서, 알루미늄 합금의 제조 방법은 알루미늄 주조품을 주조하는 단계; 상기 알루미늄 주조품을 균질화하는 단계; 제1 규격의 알루미늄 합금 보디로 상기 알루미늄 주조품을 열간 압연하는 단계; 제2 규격의 알루미늄 합금 플레이트, 쉐이트 또는 시트로 제1 규격의 상기 알루미늄 합금 보디를 냉간 압연하는 단계; 상기 알루미늄 합금 플레이트, 쉐이트 또는 시트를 용체화하는 단계; 제1 온도로의 제1 담금질, 제2온도로의 제2 담금질 및 제3온도로의 제3 담금질로 구성되는 상기 알루미늄 합금 플레이트, 쉐이트 또는 시트를 담금질하는 단계; 및 상기 알루미늄 합금 플레이트, 쉐이트 또는 시트를 코일링하는 단계를 포함한다.
일부의 비제한적인 실시예에서, 전술한 담금질 단계는 물, 공기, 또는 이들의 조합으로 수행될 수 있다.
일부의 비제한적인 실시예에서, 본원에서 기술된 다단계 담금질 단계 중에, 담금질은 대략 100 내지 대략 300℃ 범위의 제1 온도로의 담금질 및 대략 20 내지 대략 200℃ 범위의 제2 온도로의 후속적인 담금질을 포함할 수 있다. 일부의 실시예에서, 제2 온도는 상온(예를 들면, 약 20 내지 약 25℃)일 수 있다. 일부의 경우에, 다단계 담금질은 몇 개의 처리 단계를 포함할 수 있다. 일부의 경우에, 다단계 담금질처리는 2단계, 3단계, 4단계, 5단계, 6단계, 7단계, 8단계, 9단계, 10단계 또는 10단계 이상의 단계를 포함한다. 또 다른 일부의 실시예에서, 다단계 담금질 단계는 처리의 하위 단계를 포함한다. 다단계 담금질은 처리 단계와 처리의 하위단계의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
일부의 실시예에서, 알루미늄 합금의 제조 방법은 알루미늄 주조품을 주조하는 단계; 상기 알루미늄 주조품을 균질화하는 단계; 제1 규격의 알루미늄 합금 보디로 상기 알루미늄 주조품을 열간 압연하는 단계; 제2 규격의 알루미늄 합금 플레이트, 쉐이트 또는 시트로 제1 규격의 상기 알루미늄 합금 보디를 냉간 압연하는 단계; 상기 알루미늄 합금 플레이트, 쉐이트 또는 시트를 용체화하는 단계; 제1 온도로의 제1 담금질, 제2온도로의 제2 담금질 및 제3온도로의 제3 담금질로 구성되는 상기 알루미늄 합금 플레이트, 쉐이트 또는 시트를 담금질하는 단계; 상기 알루미늄 합금 플레이트, 쉐이트 또는 시트를 플래쉬 열처리(flash heating)하는 단계; 및 상기 알루미늄 합금 플레이트, 쉐이트 또는 시트를 코일링하는 단계를 포함한다. 일부의 실시예에서, 담금질 단계는 상온으로의 담금질을 포함하며 플래쉬 열처리는 약 200℃ 로 약 10 내지 60초 동안 가열하는 것을 포함할 수 있다. 플래쉬 열처리 단계 후에, 알루미늄 합금이 상온까지 냉각될 수 있으며 다음으로, 예를 들면, 예비 시효 또는 예비 변형(pre-straining)과 같은 부가적인 처리 단계를 거칠 수 있다.
일부의 비제한적인 실시예에서, 전술한 플래쉬 열처리는 코일을 특정 온도로 가열하여 그 온도에서 일정한 시간 동안 유지시키는 것을 포함한다. 코일의 플래쉬 열처리 온도는 약 150 내지 약 200℃의 범위일 수 있다. 코일이 유지되는 플래쉬 열처리 시간은 약 5 내지 약 60초의 범위를 포함할 수 있다.
일부의 비제한적인 실시예에서, 전술한 예비 시효는 열처리를 더욱 포함할 수 있다. 일부의 양태에서, 상기 열처리는 알루미늄 합금 플레이트, 쉐이트 또는 시트의 강도를 더 증가시킨다. 상기 열처리는 알루미늄 합금 플레이트, 쉐이트 또는 시트를 약 150 내지 약 225℃의 온도로 약 10 내지 약 60분간 가열하는 것을 포함한다. 일부의 양태에서, 예비 변형은 알루미늄 합금 플레이트, 쉐이트 또는 시트의 강도를 더 증가시킨다. 상기 예비 변형은 알루미늄 합금 플레이트, 쉐이트 또는 시트를 약 0.5 내지 약 5% 변형시키는 것을 포함한다. 상기 열처리는 페인트 베이킹(paint baking)과 유사하다. 상기 예비 변형은 알루미늄 합금부(aluminum alloy part) 성형과 유사할 수 있다.
일부의 비제한적인 실시예에서, 다단계 담금질과 예비 시효 및/또는 예비 변형을 포함하는 전술한 방법은 향상된 항복 강도를 갖는 알루미늄 합금 플레이트, 쉐이트 또는 시트를 제공할 수 있다. 얻어진 알루미늄 합금 플레이트, 쉐이트 또는 시트는 예시적 T8x 뜨임(temper) 상태에 있다.
일부의 비제한적인 실시예에서, 전술한 알루미늄 합금 플레이트, 쉐이트 또는 시트는 T8x 뜨임하면 적어도 270 MPa의 항복 강도를 갖는다.
일부의 비제한적인 실시예에서, 예시적 담금질 및 예비 시효 단계를 포함하는 본원에서 기술된 방법은 비교를 위한 알루미늄 합금 제조 방법에 비해, 예를 들면 적어도 20% 빠른, 향상된 속도를 갖는 알루미늄 합금 제조 라인을 제공할 수 있다.
일부의 비제한적인 실시예에서, 전술한 방법과 조합된 알루미늄 합금 조성은 알루미늄 합금 제품을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 알루미늄 합금 제품은 운송 동체부 또는 전자장비 하우징일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태, 목적 및 장점은 후술될 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 및 도면을 고려하면 명백해 질 것이다.
본 명세서는, 도면의 동일한 도면부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 표시하는, 아래의 첨부 도면을 참고로 한다.
도 1은 본원에서 기술된 방법에 대한 처리 순서의 개략도이다.
도 2는 본원에서 기술된 예시적 합금의 시간에 따른 열 이력을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본원에서 기술된 T8x 뜨임된, 예시적 합금으로부터 얻은 샘플의 항복 강도를 나타낸 막대 그래프이다.
도 4는 본원에서 기술된 예시적 합금으로부터 얻은 샘플의 베이크 경화 응답(즉, 항복 강도 증가)을 나타낸 막대 그래프이다.
도 5는 본원에서 기술된 제1 담금질 단계를 거친, 예시적인 합금의 온도에 따른 베이크 경화 응답을 보여주는 그래프이다.
도 6은 본원에서 기술된 다양한 제조 방법을 거친 본원에서 기술된 합금으로부터 얻은 샘플의 항복 강도를 나타낸 막대 그래프이다.
도 7은 본원에서 기술된 다양한 제조 방법을 거친 본원에서 기술된 합금으로부터 얻은 샘플의 베이크 경화 응답(즉 항복 강도 증가)을 나타낸 막대 그래프이다.
도 8은 본원에서 기술된 베이크 경화 절차 전후의 본원에서 기술된 합금으로부터 얻은 샘플의 항복 강도를 나타낸 막대 그래프이다.
도 9는 본원에서 기술된 다양한 제조 방법을 거친 본원에서 기술된 알루미늄 합금으로부터 얻은 샘플의 항복 강도를 나타낸 막대 그래프이다.
도 10은 본원에서 기술된 다양한 제조 방법을 거친 본원에서 기술된 합금으로부터 얻은 샘플의 베이크 경화 응답(즉, 항복 강도 증가)을 나타낸 막대 그래프이다.
도 11은 본원에서 기술된 다양한 제조 방법을 거친 본원에서 기술된 알루미늄 합금으로부터 얻은 샘플의 항복 강도를 나타낸 그래프이다.
도 12는 본원에서 기술된 다양한 제조 방법을 거친 본원에서 기술된 합금으로부터 얻은 샘플의 베이크 경화 응답(즉, 항복 강도 증가)을 나타낸 그래프이다.
도 13은 본원에서 기술된 다양한 제조 방법을 거친 본원에서 기술된 합금으로부터 얻은 샘플의 베이크 경화 응답을 나타낸 그래프이다.
도 14는 본원에서 기술된 다양한 방법에 따라 여러 라인 속도로 제조된 예시적 알루미늄 합금의 페인트 베이킹 절차 후 얻어진 강도를 나타낸 그래프이다.
도 15는 상이한 방법 및 기술에 따라 제조된 여러 합금의 인장 강도를 나타낸 그래프이다.
도 16은 본원에서 기술된 T8x 뜨임 및 다양한 페인트 베이킹 절차를 거친 예시적 합금으로부터 얻은 샘플의 항복 강도를 나타낸 그래프이다.
도 17은 본원에서 기술된 다양한 페인트 베이킹 절차를 거친 예시적 합금으로부터 얻은 샘플의 베이크 경화 응답(즉, 항복 강도 증가)을 나타낸 그래프이다.
도 18은 본원에서 기술된 T8x 뜨임된 예시적 합금으로부터 얻은 샘플의 항복 강도를 나타낸 막대 그래프이다.
도 19는 본원에서 기술된 예시적 합금으로부터 얻은 샘플의 베이크 경화 응답(즉, 항복 강도 증가)을 나타낸 막대 그래프이다.
본 개시의 특정한 양태 및 특성은 특정한 알루미늄 합금의 페인트 베이킹 응답을 향상시키는 담금질 기술과 관련된다.
본원에서 사용될 때, 용어 "발명", "상기 발명", "이 발명", 및 "본 발명"은 본 특허출원 및 하기의 청구범위의 기술요지 모두를 폭 넓게 언급하기 위한 것이다. 이 용어들을 포함하는 문구는 본원에 기술된 기술요지를 제한하지 않으며 하기의 특허청구범위의 의미 또는 범위를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서, AA 번호 및, "시리즈(series)"와 같이, 다른 지정 명칭으로 식별되는 합금에 대한 참조가 이루어진다. 알루미늄 및 그 합금을 명명하고 식별하는데 가장 일반적으로 사용되는 번호 지정 시스템에 대한 이해를 위해서는, 알루미늄 협회에 의해 모두 발행된 "International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys" 또는 "Registration Record of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical Compositions Limits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot"을 참조한다.
본원에서 사용될 때, "a", "an", 및 "the"의 의미는 문맥에서 명확히 달리 언급되지 않는다면 단수 및 복수를 포함한다.
본원에서 사용될 때, "실온"의 의미는 약 15℃ 내지 약 30℃, 예를 들어 약 15℃, 약 16℃, 약 17℃, 약 18℃, 약 19℃, 약 20℃, 약 21℃, 약 22℃, 약 23℃, 약 24℃, 약 25℃, 약 26℃, 약 27℃, 약 28℃, 약 29℃, 또는 약 30℃의 온도를 포함할 수 있다.
본원에 개시한 모든 범위는 그에 포함되는 어떠한 하위범위 및 모든 하위범위를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"으로 기술되는 범위는 최소값 1과 최대값 10 사이(및 이를 포함)의 어떠한 하위범위 및 모든 하위범위; 즉 최소값 1 이상으로 시작하는 모든 하위범위(예를 들어 1 내지 6.1), 및 최대값 10 이하로 끝나는 모든 하위범위(예를 들어, 5.5 내지 10)를 포함하는 것으로 간주해야 한다.
원소들은 본 출원 전체에서 중량 퍼센트(wt. %)로 표시되었다. 합금 내 불순물의 합은 0.15 wt. %를 초과하지 않는다. 각 합금에서의 잔부는 알루미늄이다.
용어 T4 뜨임 등은 용체화 후 실질적으로 안정한 상태까지 자연적으로 시효된 알루미늄 합금을 의미한다. T4 뜨임은 용체화 후 냉간 압연되지 않거나, 평평하게 또는 곧게 냉간 압연한 효과가 기계적 특성의 한계 내에서 인식되지 않을 수 있는 합금에 적용된다.
용어 T6 뜨임은 용체화 열처리되며 인위적으로 시효된 알루미늄 합금을 말한다.
용어 T8 뜨임은 용체화 열처리되고, 냉간가공 또는 압연된 후, 인위적으로 시효된 알루미늄 합금을 말한다.
용어 F 뜨임은 제조된 상태 그대로의 알루미늄 합금을 말한다.
본원에서 사용될 때, "금속 주조품", "주조품", "알루미늄 주조품" 등과 같은 용어는 호환될 수 있으며, 직냉 주조법(직냉 코-캐스팅을 포함)이나 반연속 주조법, 연속 주조법(예를 들면, 트윈 벨트 캐스터, 트윈 롤 캐스터, 블록 캐스터, 또는 다른 연속 캐스터의 사용에 의한 것을 포함), 전자기 주조법, 압탕 주조법, 또는 다른 주조법으로 제조된 제품을 말한다.
알루미늄 합금 조성
알루미늄 합금이 아래에 기술된다. 특정한 양태에서, 합금은 고강도를 가진다. 기술된 플레이트, 쉐이트, 시트 또는 다른 제품을 제조하기 위해 합금을 처리하는 방법에 따라 합금의 특성이 얻어진다. 일부 실시예에서, 합금은 표 1에 제공된 바와 같은 다음의 원소 조성을 가질 수 있다.
Figure 112019071920395-pct00001
특정 실시예에서, 합금은 합금의 전체 중량을 기준으로 약 0.45% 내지 약 1.5%(예를 들어, 0.5% 내지 1.1%, 0.55% 내지 1.25%, 0.6% 내지 1.0%, 1.0% 내지 1.3%, 또는 1.03 내지 1.24%)의 양으로 규소(Si)를 포함한다. 예를 들어, 합금은 0.45%, 0.46%, 0.47%, 0.48%, 0.49%, 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%, 또는 1.5%의 Si를 포함할 수 있다. 모두 wt. %로 표시된다.
특정 실시예에서, 합금은 합금의 전체 중량을 기준으로 약 0.1% 내지 약 0.5%(예를 들어, 0.15% 내지 0.25%, 0.14% 내지 0.26%, 0.13% 내지 0.27%, 또는 0.12% 내지 0.28%)의 양으로 철(Fe)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 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%, 또는 0.5%의 Fe를 포함할 수 있다. 모두 wt. %로 표시된다.
특정 실시예에서, 합금은 합금의 전체 중량을 기준으로 약 0.0% 내지 약 1.5%(예를 들어, 0.1 내지 0.2%, 0.3 내지 0.4%, 0.05% 내지 0.25%, 0.04% 내지 0.34%, 또는 0.15% 내지 0.35%)의 양으로 구리(Cu)를 포함한다. 예를 들어, 합금은 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%, 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%, 또는 1.5%의 Cu를 포함할 수 있다. 일부의 경우, Cu가 합금 중에 존재하지 않는다(즉, 0%). 모두 wt. %로 표시된다.
Cu는 용체화 및 선택적 시효 후에 강도 및 경도를 증가시키기 위해 알루미늄 합금에 함유될 수 있다. 알루미늄 합금 내 Cu는 함량이 높을수록 용체화 및 선택적 시효 후 성형성을 크게 감소시킬 수 있다. 일부 비제한적인 실시예에서, Cu 함량이 낮은 알루미늄 합금은 본원에서 기술된 예시적 방법을 통해 제조되면 증가된 강도와 양호한 성형성을 가질 수 있다.
특정 실시예에서, 합금은 합금의 전체 중량을 기준으로 약 0.02% 내지 약 0.5%(예를 들어, 0.02% 내지 0.14%, 0.025% 내지 0.175%, 약 0.03%, 0.11% 내지 0.19%, 0.08% 내지 0.12%, 0.12% 내지 0.18%, 0.09% 내지 0.18%, 및 0.02% 내지 0.06%)의 양으로 망간(Mn)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 합금은 0.02%, 0.021%, 0.022%, 0.023%, 0.024%, 0.025%, 0.026%, 0.027%, 0.028%, 0.029%, 0.03%, 0.031%, 0.032%, 0.033%, 0.034%, 0.035%, 0.036%, 0.037%, 0.038%, 0.039%, 0.04%, 0.041%, 0.042%, 0.043%, 0.044%, 0.045%, 0.046%, 0.047%, 0.048%, 0.049%, 0.05%, 0.051%, 0.052%, 0.053%, 0.054%, 0.055%, 0.056%, 0.057%, 0.058%, 0.059%, 0.06%, 0.061%, 0.062%, 0.063%, 0.064%, 0.065%, 0.066%, 0.067%, 0.068%, 0.069%, 0.07%, 0.071%, 0.072%, 0.073%, 0.074%, 0.075%, 0.076%, 0.077%, 0.078%, 0.079%, 0.08%, 0.081%, 0.082%, 0.083%, 0.084%, 0.085%, 0.086%, 0.087%, 0.088%, 0.089%, 0.09%, 0.091%, 0.092%, 0.093%, 0.094%, 0.095%, 0.096%, 0.097%, 0.098%, 0.099%, 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%, 또는 0.5%의 Mn을 포함할 수 있다. 모두 wt. %로 표시된다.
특정 실시예에서, 합금은 합금의 전체 중량을 기준으로 약 0.45% 내지 약 1.5%(예를 들어, 약 0.6% 내지 약 1.3%, 약 0.65% 내지 1.2%, 0.8% 내지 1.2%, 또는 0.9% 내지 1.1%)의 양으로 마그네슘(Mg)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 0.45%, 0.46%, 0.47%, 0.48%, 0.49%, 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%, 또는 1.5%의 Mg를 포함할 수 있다. 모두 wt. %로 표시된다.
특정 실시예에서, 합금은 합금의 전체 중량을 기준으로 최대 약 0.5%(예를 들어, 0.001% 내지 0.15%, 0.001% 내지 0.13%, 0.005% 내지 0.12%, 0.02% 내지 0.04%, 0.08% 내지 0.25%, 0.03% 내지 0.045%, 0.01% 내지 0.06%, 0.035% 내지 0.045%, 0.004% 내지 0.08%, 0.06% 내지 0.13%, 0.06% 내지 0.18%, 0.1% 내지 0.13%, 또는 0.11% 내지 0.12%)의 양으로 크롬(Cr)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 0.001%, 0.002%, 0.003%, 0.004%, 0.005%, 0.006%, 0.007%, 0.008%, 0.009%, 0.01%, 0.011%, 0.012%, 0.013%, 0.014%, 0.015%, 0.02%, 0.025%, 0.03%, 0.035%, 0.04%, 0.045%, 0.05%, 0.055%, 0.06%, 0.065%, 0.07%, 0.075%, 0.08%, 0.085%, 0.09%, 0.095%, 0.1%, 0.105%, 0.11%, 0.115%, 0.12%, 0.125%, 0.13%, 0.135%, 0.14%, 0.145%, 0.15%, 0.155%, 0.16%, 0.165%, 0.17%, 0.175%, 0.18%, 0.185%, 0.19%, 0.195%, 0.2%, 0.205%, 0.21%, 0.215%, 0.22%, 0.225%, 0.23%, 0.235%, 0.24%, 0.245%, 0.25%, 0.255%, 0.26%, 0.265%, 0.27%, 0.275%, 0.28%, 0.285%, 0.29%, 0.295%, 0.3%, 0.305%, 0.31%, 0.315%, 0.32%, 0.325%, 0.33%, 0.335%, 0.34%, 0.345%, 0.35%, 0.355%, 0.36%, 0.365%, 0.37%, 0.375%, 0.38%, 0.385%, 0.39%, 0.395%, 0.4%, 0.405%, 0.41%, 0.415%, 0.42%, 0.425%, 0.43%, 0.435%, 0.44%, 0.445%, 0.45%, 0.455%, 0.46%, 0.465%, 0.47%, 0.475%, 0.48%, 0.485%, 0.49%, 0.495%, 또는 0.5%의 Cr을 포함할 수 있다. 특정 양태에서, Cr이 합금 중에 존재하지 않는다(즉, 0%). 모두 wt. %로 표시된다.
특정 실시예에서, 합금은 합금의 전체 중량을 기준으로 최대 약 0.01%(예를 들어, 0.001% 내지 0.01%)의 양으로 니켈(Ni)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 0.001%, 0.002%, 0.003%, 0.004%, 0.005%, 0.006%, 0.007%, 0.008%, 0.009%, 0.01%, 0.011%, 0.012%, 0.013%, 0.014%, 0.015%, 0.016%, 0.017%, 0.018%, 0.019%, 0.02%, 0.021%, 0.022%, 0.023%, 0.024%, 0.025%, 0.026%, 0.027%, 0.028%, 0.029%, 0.03%, 0.031%, 0.032%, 0.033%, 0.034%, 0.035%, 0.036%, 0.037%, 0.038%, 0.039%, 0.04%, 0.041%, 0.042%, 0.043%, 0.044%, 0.045%, 0.046%, 0.047%, 0.048%, 0.049%, 또는 0.05%의 Ni를 포함할 수 있다. 특정 양태에서, Ni가 합금 중에 존재하지 않는다(즉, 0%). 모두 wt. %로 표시된다.
특정 실시예에서, 합금은 합금의 전체 중량을 기준으로 최대 약 0.1%(예를 들어, 0.001% 내지 0.09%, 0.004% 내지 0.1%, 또는 0.06% 내지 0.1%)의 양으로 아연(Zn)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 0.001%, 0.002%, 0.003%, 0.004%, 0.005%, 0.006%, 0.007%, 0.008%, 0.009%, 0.01%, 0.011%, 0.012%, 0.013%, 0.014%, 0.015%, 0.016%, 0.017%, 0.018%, 0.019%, 0.02%, 0.021%, 0.022%, 0.023%, 0.024%, 0.025%, 0.026%, 0.027%, 0.028%, 0.029%, 0.03%, 0.04%, 0.05%, 0.06%, 0.07%, 0.08%, 0.09%, 또는 0.1%의 Zn을 포함할 수 있다. 특정 경우에, Zn이 합금 중에 존재하지 않는다(즉, 0%). 모두 wt. %로 표시된다.
특정 실시예에서, 합금은 합금의 전체 중량을 기준으로 최대 약 0.1%(예를 들면, 0.01% 내지 0.1%)의 양으로 티타늄(Ti)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 0.001%, 0.002%, 0.003%, 0.004%, 0.005%, 0.006%, 0.007%, 0.008%, 0.009%, 0.01%, 0.011%, 0.012%, 0.013%, 0.014%, 0.015%, 0.016%, 0.017%, 0.018%, 0.019%, 0.02%, 0.021%, 0.022%, 0.023%, 0.024%, 0.025%, 0.026%, 0.027%, 0.028%, 0.029%, 0.03%, 0.031%, 0.032%, 0.033%, 0.034%, 0.035%, 0.036%, 0.037%, 0.038%, 0.039%, 0.04%, 0.05%, 0.051%, 0.052%, 0.053%, 0.054%, 0.055%, 0.056%, 0.057%, 0.058%, 0.059%, 0.06%, 0.07%, 0.08%, 0.09%, 또는 0.1%의 Ti를 포함할 수 있다. 모두 wt. %로 표시된다.
특정 실시예에서, 합금은 합금의 전체 중량을 기준으로 최대 약 0.1%(예를 들어, 0.01% 내지 0.1%)의 양으로 바나듐(V)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 0.001%, 0.002%, 0.003%, 0.004%, 0.005%, 0.006%, 0.007%, 0.008%, 0.009%, 0.01%, 0.011%, 0.012%, 0.013%, 0.014%, 0.015%, 0.016%, 0.017%, 0.018%, 0.019%, 0.02%, 0.021%, 0.022%, 0.023%, 0.024%, 0.025%, 0.026%, 0.027%, 0.028%, 0.029%, 0.03%, 0.031%, 0.032%, 0.033%, 0.034%, 0.035%, 0.036%, 0.037%, 0.038%, 0.039%, 0.04%, 0.05%, 0.051%, 0.052%, 0.053%, 0.054%, 0.055%, 0.056%, 0.057%, 0.058%, 0.059%, 0.06%, 0.07%, 0.08%, 0.09%, 또는 0.1%의 V를 포함할 수 있다. 모두 wt. %로 표시된다.
선택적으로, 본원에 기술된 합금 조성물들은 때로는 불순물로 지칭되는 다른 미량의 원소들을 각각 약 0.05% 이하, 0.04% 이하, 0.03% 이하, 0.02% 이하 또는 0.01% 이하의 양으로 더 포함할 수 있다. 이러한 불순물은 Ga, Ca, Hf, Sr, Sc, Sn, Zr 또는 이들의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, Ga, Ca, Hf, Sr, Sc, Sn 또는 Zr은 0.05% 이하, 0.04% 이하, 0.03% 이하, 0.02% 이하 또는 0.01% 이하의 양으로 합금 내에 존재할 수 있다. 특정 실시예에서, 모든 불순물의 합은 약 0.15%를 초과하지 않는다(예컨대, 0.1%). 모두 wt. %로 표시된다. 특정 실시예에서, 합금의 나머지 퍼센트는 알루미늄이다.
제조 방법
예시적인 열 이력이 도 1에 표시된다. 합금 원소들을 알루미늄 모재(matrix) 전체에 걸쳐 균일하게 분포시키기 위해 냉간 압연된 예시적인 알루미늄 합금(예를 들면, 합금 C1, 표 1 참조)이 용체화 단계를 거친다. 용체화 단계는 냉간 압연된 합금 C1을 알루미늄이 용해되지 않고 연화되기에 충분한 용체화 온도(101) 이상으로 가열하여 용체화 온도(101) 이상에서 유지하는 것을 포함할 수 있다. 용체화 단계는 약 1 내지 약 5분간(범위 A) 수행될 수 있다. 용체화는 합금 원소들이 합금 전체에 걸쳐 확산하여 합금 내에 균일하게 분포하도록 할 수 있다. 일단 용체화되면, 합금 원소들을 위치에 고정하며 합금 원소들이 군집하여 알루미늄 모재 중에 석출하는 것을 방지하기 위해 알루미늄 합금은 신속히 냉각된다(즉, 담금질된다)(102). 도 1에 도시된 실시예에서, 담금질은 비연속적이다.
일부의 실시예에서, 비연속 담금질 단계는 제1 방법을 통해 제1 온도(103)로 담금질하며 뒤이어 제2 방법을 통해 제2 온도(104)로 담금질하는 것을 포함할 수 있다. 일부의 실시예에서, 제3 온도로의 제3 담금질이 포함될 수 있다. 일부의 비제한적인 실시예에서, 제1 담금질 온도(103)는 약 150 내지 약 300℃(예를 들면, 약 250℃)일 수 있다. 일부의 실시예에서, 제1 담금질 단계는 물로 수행될 수 있다. 일부의 비제한적인 실시예에서, 제2 담금질 온도(104)는 상온("RT")(예를 들면, 20℃, 21℃, 22℃, 23℃, 24℃, 또는 25℃를 포함하는, 약 20 내지 약 25℃)일 수 있다. 일부의 실시예에서, 제2 담금질 단계는 공기로 수행될 수 있다.
일부의 실시예에서, 비연속 담금질 단계는 제1 방법을 통해 제1 온도(103)로 담금질하며 뒤이어 제2 방법을 통해 제2 온도(104)로 담금질하는 것을 포함할 수 있다. 일부의 실시예에서, 제1 방법은 염욕(salt bath)에서의 담금질을 포함한다. 일부의 실시예에서, 제2 방법은 공기 또는 물로 담금질하는 것을 포함한다. 일부의 실시예에서, 비연속 담금질 단계는 제3온도로의 제3 담금질을 더욱 포함할 수 있다.
또 다른 일부의 실시예에서, 열처리 단계(즉, 플래쉬 열처리)(130)가 포함된다. 일부의 실시예에서, 플래쉬 열처리(FX) 단계는 약 10 내지 약 60초 동안 제1 온도(103)로 염욕 내에 유지하는 것을 포함한다. FX 단계 후에 합금은 제2 온도로 더욱 담금질될 수 있다. 플래쉬 열처리 단계 및 또 다른 담금질 단계 후, 코일은 상온으로 냉각되어 부가적인 처리 단계, 예를 들면, 예비 시효 또는 다른 단계들을 거칠 수 있다.
또 다른 일부의 실시예에서, 플래쉬 열처리 단계는 담금질 단계와 독립하여 수행된다. 플래쉬 열처리 단계는 알루미늄 합금을 제2 온도(104)로부터 약 180 내지 약 250℃의 FX 온도까지 가열하여 FX 온도에서 약 10 내지 약 60초간 유지하는 것을 포함한다(미도시). 일부의 실시예에서, 담금질 단계는 연속적이다. 또 다른 일부의 실시예에서, 담금질 단계는 공기로 수행될 수 있다. 또 다른 일부의 실시예에서, 담금질 단계는 물로 수행될 수 있다. 일부의 비제한적인 실시예에서, 담금질 단계는 본원에서 기술된 바와 같이 비연속적이다. 플래쉬 열처리 단계 후, 코일은 상온으로 냉각되며, 예를 들면, 예비 시효 단계 또는 다른 단계와 같은 부가적인 처리 단계를 거칠 수 있다.
일부 비제한적인 실시예에서, 용체화 및 담금질된 합금 C1은 담금질 단계 후 시효 절차를 거칠 수 있다. 일부의 실시예에서, 시효 단계는 담금질 단계 후 약 1 내지 약 20분(범위 B) 동안 수행된다. 일부의 비제한적인 실시예에서, 시효 절차는 예비 시효 단계((110)(실험실 세팅) 또는 (111)(제조 세팅)) 및 페인트 베이킹 단계(120)를 포함한다. 예비 시효 단계(110)는 약 1 내지 약 4 시간(범위 C) 동안 수행될 수 있다. 일부의 비제한적인 실시예에서, 예비 시효 단계(110)는 T4 뜨임된 알루미늄 합금을 제공할 수 있다. 예비 시효 단계(110)는 알루미늄 합금의 기계적 성질에 크게 영향을 주지 않는 사전 열처리일 수 있으나, 오히려 예비 시효 단계(110)가 알루미늄 합금을 부분적으로 시효시켜서 또 다른 후속의 열처리가 인위적인 시효 처리를 완성할 수 있다. 예를 들면, 예비 시효 단계, 변형 단계 및 페인트 베이킹 단계의 채용은 냉간 압연된 알루미늄 합금이 T8x 뜨임 상태로 되는 인위적인 시효 처리이다. 일부의 실시예에서, T8x 뜨임은 변형량, 열처리 온도 및 열처리 시간(예를 들면, 2% + 170℃ - 20분)으로 표시된다. 제조 세팅(111)에서의 예비 시효는 예비 시효 온도까지의 가열 및 24시간 이상일 수 있는 시간 동안의 냉각으로 구성된다. 일부의 실시예에서, 합금은 페인트 베이킹 단계를 거치지 않아서 결과적으로 T4 뜨임 상태(115)로 된다. 일부의 실시예에서, 페인트 베이킹 단계는 최종 사용자에 의해 수행된다. 또 다른 일부의 실시예에서, 합금은 전혀 열처리되지 않아서 결과적으로 F 뜨임 상태(116)로 된다. 일부의 실시예에서, 시효 처리는 알루미늄 합금의 강도를 증가(즉, 베이크 경화)시킬 수 있다. 증가된 강도는 알루미늄 합금 경화의 결과일 수 있기 때문에, 통상적으로 시효에 의한 강도 증가는 빈약한 성형성을 갖는 알루미늄 합금을 제공한다. 전체 시효 처리는 약 1주 내지 약 6개월(범위 D) 동안 수행될 수 있다.
일부의 비제한적인 실시예에서, 비연속 담금질 기술은 연속 처리를 통해 용체화 후 상온으로 완전히 담금질된 알루미늄 합금에 비해 더 큰 베이크 경화를 제공한다.
부가적인 일부의 실시예에서, 열처리 단계(즉, 플래쉬 열처리)가 포함될 수 있다. 일부의 실시예에서, 일단 용체화되면, 알루미늄 합금은 상온으로 담금질될 수 있다. 그 다음에 담금질된 합금은 일정한 시간 동안 제2 온도로 재가열될 수 있다. 일부의 실시예에서, 제2 온도는 약 180 내지 약 250℃, 예를 들면, 200℃로 가열되며 제2 온도는 약 10 내지 60초 동안 유지될 수 있다. 다음에 합금은 제2 담금질 단계에 의해 상온으로 냉각될 수 있다. 일부의 실시예에서, 제2 담금질 단계는 공기로 수행될 수 있다. 일부의 실시예에서, 제2 담금질 단계는 물로 수행될 수 있다. 일부의 실시예에서, 합금이 상온으로 담금질되어, 예를 들면, 약 10분, 9분, 8분, 7분, 6분, 5분, 4분, 3분, 2분 또는 1분간 상온에서 유지된 후, 플래쉬 열처리가 약 20분 이하로 수행될 수 있다.
일부의 비제한적인 실시예에서, 시효가 수행될 수 있다. 일부의 실시예에서, 알루미늄 합금 플레이트, 쉐이트 또는 시트가 코팅될 수 있다. 또 다른 일부의 실시예에서, 알루미늄 합금 플레이트, 쉐이트 또는 시트가 열처리될 수 있다. 또 다른 일부의 실시예에서, 열처리가 알루미늄 합금 플레이트, 쉐이트 또는 시트를 더욱 시효시킬 수 있다.
다음의 예시적인 실시예는 본원에서 검토된 일반적인 기술요지를 소개하기 위한 것으로 개시된 개념의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다. 아래에서는 동일한 구성요소를 동일한 도면부호로 표시하는 도면을 참고로 하여 추가적인 다양한 특징 및 예를 기술하며, 제시하는 설명은 예시되는 구현예를 설명하는 데 이용되지만, 상기 예시적인 구현예 역시 본 개시를 제한해서는 안된다. 본원의 도면에 포함되는 구성요소는 축척에 맞지 않게 도시될 수 있다.
실시예
실시예 1
도 2는 예시적 담금질 기술과 비교를 위한 연속 담금질 기술 동안의 합금 C1의 열 이력 그래프이다. 비교를 위해 연속 전체 수 담금질(FWQ) 및 연속 공기만의 담금질(AQ)을 보여준다. 예시적 비연속 방법은 용체화 노로부터 나왔을 때 500℃ 와 450℃를 포함하는 여러 합금 C1코일 온도에서 시작된다. 수 담금질은 6 bar(b) 및 2 bar(b)을 포함한 다양한 물 스프레이 압력에서 수행되었다. 그래프는 FWQ의 급속 냉각과 AQ의 보다 느린 냉각을 상세히 나타낸다. 예시적 비연속 담금질을 통해 담금질된 합금 C1은 용체화 노로부터 나왔을 때 시작하여 공기 담금질을 통해 500℃까지 냉각되었고("500 6b" 및 "500 2b"로 칭함), 제2의 보다 느린 담금질 단계가 없는 합금의 급속 냉각을 보였다. 예시적 비연속 담금질을 통해 담금질된 합금 C1 샘플은 대략 250℃에서 담금질이 물로 수행됨에서 공기로 수행됨으로 변경될 때 불연속을 보였다. 합금 온도는 용체화 노에서 나왔을 때 540℃이었고, 약 450℃의 온도까지 공기로 담금질되었고, 약 250℃의 온도까지 물로 담금질되었고, 다음에는 약 상온까지 공기로 담금질되었다("450 6b" 및 "450 2b"로 칭함).
도 3은 전술한 선택적 인위적 시효 처리가 채용된 후의 전술한 합금 C1 샘플의 항복 강도 시험 결과를 나타낸다. 용체화된 코일이 용체화 노에서 나왔을 때 물로의 제1 담금질로 시작되어 코일이 대략 250℃까지 냉각되었을 때 공기에 의한 제2 담금질로 변경되는 예시적 비연속 담금질을 거친 합금 C1의 항복 강도 증가를 그래프에 나타내었다. 예시적 담금질과 선택적 변형과 시효를 거친 예시적 합금은 결과적으로 예시적 T8x 뜨임된다.
도 4는 예시적 T8x 뜨임된 예시적 합금 C1 샘플과 T4 뜨임된 비교를 위한 합금 C1 샘플의 항복 강도 차이를 나타낸다. 비교를 위한 합금 C1 샘플은 결과적으로 T4 뜨임 상태로 되는 자연 시효된다. y축에 표시된 베이크 경화(BH) 응답은 예시적인 T8x 뜨임된 합금 C1의 항복 강도로부터 비교를 위한 T4 뜨임된 합금 C1의 항복 강도를 뺀 결과이다. 유일한 담금질 절차로 전체 수 담금질처리(FWQ) 또는 공기만의 담금질(AQ)을 거친 합금 C1에 비해 예시적 비연속 담금질된 합금 C1의 더 큰 항복 강도 증가가 그래프에서 명확하다.
도 5는 예시적 비연속 담금질 기술을 거치되 담금질 방법이 다양한 온도로 변경된 예시적 합금 C1의 결과를 나타낸다. 예시적 합금 C1은 선택적 예비 시효 단계를 거치지 않았다. 도 5에 보인 예시적 합금 C1은 선택적 페인트 베이킹 단계를 거쳤다. 대략 250℃의 예시적 담금질 기술에서의 불연속 포인트를 위한 최적 온도(즉, 담금질이 약 250℃에서 물에서 공기로 변경됨)를 그래프로 나타내었다.
실시예 2
도 6은 다양한 Mn 함량을 갖는 예시적 알루미늄 합금의 처리 중 채용된, 예시적 담금질 변형 및 페인트 베이킹 기술의 항복 강도 시험 결과를 보여준다. 이 실시예에서의 예시적 알루미늄 합금 V1과 V2 조성(나머지 성분은 본원에 기술된 실시예와 일치함)이 표 2에 기재되어 있다.
Figure 112019071920395-pct00002
도 6은 용체화된 코일이 용체화 노를 나왔을 때 공기 담금질을 시작하여 약 450℃ 온도에서 수 담금질로 변경된 후 약 250℃까지 코일이 냉각되었을 때 공기 담금질로 변경되는 예시적 비연속 담금질을 거친 예시적 합금 V1과 V2의 항복 강도 증가를 나타낸다. 예시적 담금질, 변형 및 시효(2% 변형된 후 185℃로 가열되어 185℃에서 20분간 유지됨)를 거친 합금은 결과적으로 예시적 T8x 뜨임되는 것이다. 도 6에서 각 막대도표 군의 제1 막대도표는 연속 전체 수 담금질(FWQ)을 거친 샘플의 항복 강도를 나타낸다; 각 군의 제2 막대도표는 합금이 용체화 노를 나와서 온도가 500℃에 도달하면 6 bar의 물 스프레이 압력으로 수행된, 예시적 비연속 담금질을 통해 담금질된 샘플의 항복 강도를 나타낸다; 각 군의 제3 막대도표는 합금이 용체화 노를 나와서 온도가 500℃에 도달하면 2 bar의 물 스프레이 압력으로 수행된, 예시적 비연속 담금질을 통해 담금질된 샘플의 항복 강도를 나타낸다; 각 군의 제4 막대도표는 합금이 용체화처리 노를 나와서 온도가 450℃에 도달하면 6 bar의 물 스프레이 압력으로 수행된, 예시적 비연속 담금질을 통해 담금질된 샘플의 항복 강도를 나타낸다; 각 군의 제5 막대도표(제2군의 제5 막대도표는 도 6에 포함되지 않음)는 합금이 용체화 노를 나와서 온도가 450℃에 도달하면 2 bar의 물 스프레이 압력으로 수행된, 예시적 비연속 담금질을 통해 담금질된 샘플의 항복 강도를 나타낸다; 그리고 각 군의 제6 막대도표는 연속 공기만의 담금질을 거친 샘플의 항복 강도를 나타낸다.
또한, 예시적 합금 V1 조성 내 Mn 함량의 증가효과를 도 6에서 볼 수 있다. 예시적 T8x 뜨임은 예시적 담금질이 합금 V1 코일을 450 또는 500℃까지의 공기 담금질로 시작하여, 250℃까지의 수 담금질로 변경한 후 상온까지의 공기 담금질로 할 때 얻어진다. 도 7은 예시적 T8x 뜨임 및 비교를 위한 T4 뜨임된 예시적 합금 V1과 V2 샘플의 항복 강도 차이를 나타낸다. y축에 표시된 베이크 경화(BH) 응답은 예시적 T8x 뜨임된 합금 V1과 V2의 항복 강도로부터 T4 뜨임된 합금 V1과 V2의 항복 강도를 뺀 결과이다. 용체화된 코일이 용체화 노를 나와서 450 또는 500℃까지 냉각되었을 때 수 담금질을 시작하여 코일이 대략 250℃까지 냉각되었을 때 공기 담금질로 변경되는, 예시적 비연속 담금질을 거친 합금 V1과 V2의 더 큰 항복 강도 증가를 도 7에 나타내었다. 또한, 예시적 합금 V1 조성 내 Mn 함량의 증가 효과는 명백하다. 도 7에서, 각 막대도표 군의 제1 막대도표는 연속 전체 수 담금질(FWQ)을 거친 샘플의 항복 강도를 나타낸다; 각 군의 제2 막대도표는 합금이 용체화 노를 나와서 온도가 500℃에 도달할 때까지 공기로 담금질하고, 250℃까지 물 스프레이(6 bar의 압력)로 담금질한 후, 상온까지 공기로 담금질한 예시적 비연속 담금질을 통해 담금질된 샘플의 항복 강도를 나타낸다; 각 군의 제3 막대도표는 합금이 용체화 노를 나와서 온도가 500℃에 도달할 때까지 공기로 담금질하고, 250℃까지 물 스프레이(2 bar의 압력)로 담금질한 후, 상온까지 공기로 담금질한 예시적 비연속 담금질을 통해 담금질된 샘플의 항복 강도를 나타낸다; 각 군의 제4 막대도표는 합금이 용체화 노를 나와서 온도가 450℃에 도달할 때까지 공기로 담금질하고, 250℃까지 물 스프레이(6 bar의 압력)로 담금질한 후, 상온까지 공기로 담금질한 예시적 비연속 담금질을 통해 담금질된 샘플의 항복 강도를 나타낸다; 각 군의 제5 막대도표(제2 군의 제5 막대도표는 도 7에 포함되지 않음)는 합금이 용체화 노를 나와서 온도가 450℃에 도달할 때까지 공기로 담금질하고, 250℃까지 물 스프레이(2 bar의 압력)로 담금질한 후, 상온까지 공기로 담금질한 예시적 비연속 담금질을 통해 담금질된 샘플의 항복 강도를 나타낸다; 그리고 각 군의 제6 막대도표는 연속 공기만의 담금질을 거친 샘플의 항복 강도를 나타낸다.
도 8은 합금 V1이 T4 뜨임될 때(막대도표의 왼쪽 세트)와 예시적인 T8x 뜨임될 때(막대도표의 오른쪽 세트) 합금 V1의 항복 강도를 나타낸 막대 그래프이다. 각 세트의 제1 막대도표는 전체 수 담금질을 거친 샘플의 항복 강도를 나타낸다; 각 세트의 제2 막대도표는 예시적인 비연속 담금질을 통해 담금질된 샘플의 항복 강도를 나타낸다; 그리고 각 군의 제3 막대도표는 연속 공기만의 담금질로 담금질된 샘플의 항복 강도를 나타낸다.
실시예 3
도 9는 제조 세팅으로 얻어진, 합금 A1 조성(표 1 참조)을 갖는 샘플에 대한 항복 강도 시험 결과를 나타낸다. 합금 A1은 처리공정 동안 다양한 담금질 기술을 거친다. 도 9에 도시된 바와 같이, 전체 수 담금질(막대도표의 제1 군, "표준 수"로 칭함), 공기만의 담금질(막대도표의 제4 군,"표준 공기"로 칭함), 그리고 용체화 노를 나왔을 때부터 시작하여 물로 100℃의 온도(막대도표의 제2 군,"수, 출구 100℃"로 칭함)와 220℃의 온도(막대도표의 제3 군,"수, 출구 220℃"로 칭함)까지 담금질되는 예시적 비연속 담금질이 채용된다. 자연 시효(T4 뜨임), 및 변형과 인위적인 시효(T8x 뜨임, 2% 변형 후 185℃로 가열되어 20분 동안 185℃에 유지됨) 후의 항복 강도가 도시된다. 도 9는 제조 세팅으로 처리된, 보다 높은 Cu 함량을 갖는 알루미늄 합금에 대한 예시적 담금질 기술의 효과를 나타낸다.
도 10은 예시적 T8x 뜨임 및 비교를 위한 T4 뜨임 상태에서의 합금 A1 샘플의 항복 강도 차이를 나타낸다. y축에 표시된 베이크 경화(BH) 응답은 도 9에 나타낸 바와 같은 T8x 뜨임된 합금 A1의 항복 강도로부터 T4 뜨임된 합금 A1의 항복 강도를 뺀 결과이다.
실시예 4
도 11은 결과적으로 예시적 T8x 뜨임(상부 선)이 되는 전술한 바와 같은 선택적 인위적 시효 처리와 결과적으로 T4 뜨임(하부선)이 되는 자연적 시효 처리가 채용된 후의 합금 G1 샘플의 항복 강도 시험 결과를 나타낸다. 도 11은 용체화된 코일의 온도가 대략 100 내지 300℃일 때 수 담금질을 종료하고 공기 담금질을 시작하는, 예시적 비연속 담금질을 거친 합금 G1의 항복 강도의 증가를 나타낸다. 예시적 담금질과 선택적 시효를 거친 합금 G1은 결과적으로 예시적 T8x 뜨임된다. 용체화된 코일의 온도가 대략 200 내지 300℃일 때 수 담금질이 종료되고 공기 담금질을 시작하는, 예시적 비연속 담금질을 거친, 자연적으로 시효된 합금 G1의 항복 강도 증가 역시 명백하다. 담금질을 약 100 내지 200℃ 사이의 알루미늄 합금 온도에서 종료할 필요성이 그래프에서 명백하다. 도 12는 예시적 T8x 뜨임된 합금 G1 샘플과 예시적 비연속 담금질과 선택적 인위적 시효를 거치지 않은(예를 들면, T4 뜨임 상태인) 비교를 위한 합금 G1 샘플의 항복 강도 차이를 나타낸다. y축에 표시된 베이크 경화(BH) 응답은 예시적 T8x 뜨임된 합금 G1의 항복 강도로부터 T4 뜨임된 비교를 위한 합금 G1의 항복 강도를 뺀 결과이다.
실시예 5
예시적 합금 C1이 본원에서 기술된 바와 같은 다양한 과정을 거쳤다. 일 실시예에서, 냉간 압연 후 합금 C1이 용체화되고(SHT), 공기로 담금질되고(AQ) 그리고 예비 시효되었다(PX)(도13 및 표 3에서 "A"로 칭함). 다른 실시예에서, 합금 C1이 용체화되고, 공기로 담금질되고, 다양한 시간동안 플래쉬 열처리되고(FX), 더욱 공기로 담금질 및 예비 시효되었다(도 13 및 표 3에서 "B"로 칭함). 또 다른 실시예에서, 합금 C1이 용체화되고, 다양한 시간동안 플래쉬 열처리되고(FX), 공기로 담금질 및 예비 시효되었다(도 13 및 표 3에서 "C"로 칭함).
도 13은 본원에서 기술된 변경된 처리를 거친, 예시적 합금 C1(표 1 참조)의 베이크 경화 응답을 나타낸다. 예시적인 두번째 처리에서, 담금질 후 상온의 합금은 약 200℃로 재가열되어 약 10초 동안 200℃에서 유지된다. 재가열(즉, 플래쉬 열처리)은 합금의 베이크 경화 응답의 증가를 제공한다. 도 13의 중간 막대도표 B는 약 23 MPa의 항복 강도 증가를 나타낸다. 다른 실시예에서, 비연속 담금질(도 1 참조) 중에, 합금이 불연속 온도(예를 들면, 200℃)에 도달하면, 합금 온도는 제2의 담금질이 시작되기 전에 130초간 유지된다. 도 13의 오른쪽 막대도표 C에서 약 25 MPa의 합금 항복 강도 증가가 명백하다. 표 3에 항복 강도의 결과들이 표시된다.
Figure 112019071920395-pct00003
T8x(2%+170℃-20분) 뜨임에서 플래쉬 열처리 단계와 결합된 예시적 예비 시효를 거쳤을 때, 합금C1의 강도 증가가 표 3에서 명백하다. T4 뜨임은 예비 시효 및 플래쉬 열처리를 거치지 않은 합금 C1을 표시한다. BH는 예시적인 처리가 T8x 뜨임된 합금을 제공할 때 강도 증가를 나타낸다.
실시예 6
일부의 실시예에서, 본원에서 기술된 예시적 방법을 사용하면 지속시간이 긴 열처리(즉, 용체화)의 필요성이 없어지므로 고강도 알루미늄 합금 제품을 제조하는데 필요한 처리시간을 줄일 수 있다. 일부의 실시예에서, 알루미늄 합금, 예를 들면 샘플 합금 B1은 비교를 위한 처리를 거칠 수 있는 바, 이 처리는 긴 용체화 단계, 알루미늄 합금이 물의 캐스케이딩 플러드(cascading flood of water)를 통과하는 것을 포함할 수 있는 후속의 수 담금질을 포함하며, 선택적으로 알루미늄 합금을 인위적으로 시효하여 T8 또는 T8x 뜨임된 알루미늄 합금을 제공하기 위한 부가적인 열처리를 채용할 수 있다. 일부의 비제한적인 실시예에서, (위의 비교를 위한 처리를 거친 합금과 동일한 조성을 갖는) 샘플 합금 B1이 본원에서 기술한 예시적 비연속 담금질 방법에 따라 제조되었다. 예시적 비연속 담금질은 용체화 단계가 단축되는(예를 들면, 용체화가 비교를 위한 처리의 용체화 단계보다 25% 짧은 시간 동안 수행됨) 처리를 제공하였고, 비연속 담금질은 더 적은 물을 필요로 하였다(예를 들면, 캐스케이딩 플러드는 시간당 105 입방 미터(m3/h)를 사용하나 예시적 방법은 약 27 내지 약 40 m3/h(예를 들면, 27 m3/h, 28 m3/h, 29 m3/h, 30 m3/h, 31 m3/h, 32 m3/h, 33 m3/h, 34 m3/h, 35 m3/h, 36 m3/h, 37 m3/h, 38 m3/h, 39 m3/h, 또는 40 m3/h)를 사용함). 부가적으로, 예비 시효는 T4 뜨임된 알루미늄 합금을 제공하였으며, 이 합금은 T8 또는 T8x 뜨임된 알루미늄을 제공하기 위한 부가적인 열처리에 의해 더욱 강도가 증가될 수 있었다(예를 들면, 인위적 시효는 예를 들면, 페인트 베이킹 절차 및/또는 성형 후 열처리 중에 수요자에 의해 수행될 수 있음). 일부의 실시예에서, 이러한 방식의 예비 시효는 알루미늄 합금을 부분적으로 시효하는 역할을 하였다(예를 들면, T8 또는 T8x 뜨임된 알루미늄 합금을 더욱 제공하기 위해 인위적으로 시효될 수 있는 T4 뜨임된 알루미늄 합금을 제공함). 일부의 양태에서, 예비 시효는 알루미늄 합금의 자연적 시효를 저지하였다. 또 다른 일부의 실시예에서, 예시적 비연속 담금질 및 예비 시효 후에 알루미늄 합금이 페인트 베이킹 절차를 거침으로써 알루미늄 합금을 인위적으로 시효하는 것을 종료하였으며 예시적 T8x 뜨임된 합금 B1을 제공하였다. 도 14는 다양한 라인 속도로 제조된 합금에 대한 페인트 베이킹 절차 후 얻어진 강도를 나타내는 그래프이다. 합금 B1은 105 m3/h의 수 담금질로 분당 20미터(m/min)의 라인 속도(각 군의 왼쪽 막대도표), 40 m3/h의 수 담금질로 24.5m/min의 라인 속도(각 군의 중앙 막대도표), 및 27 m3/h의 수 담금질로 24.5m/min의 라인 속도(각 군의 오른쪽 막대도표)로 처리되었다. "DL"(각 군의 중앙 및 오른쪽 막대도표)은 예시적 다단계 담금질 방법이 사용되었음을 나타낸다. T4 뜨임된 합금 B1의 경우, 예시적 방법으로 제조된 샘플은 비교를 위한 종래의 방법(즉, 긴 지속시간의 용체화 단계 및 다량의 수 담금질로 20 m/min)으로 제조된 샘플과 유사한 인장 강도를 나타낸다. 샘플은 2% 예비 변형(pre-straining) 후 185℃의 온도에서 20분간의 열처리를 포함하는 페인트 베이킹 절차를 더욱 거쳤다. 페인트 베이킹 절차 후 모든 샘플의 인장 강도는 상당히 증가하였으나, 예시적 담금질 및 예비 시효에 의해 제조된 샘플이 비교를 위한 종래의 방법에 의해 제조된 샘플보다 더 높은 인장 강도를 나타내었다. 고강도 알루미늄 합금은 비교를 위한 종래의 방법보다 최대 25% 빠른 속도로 얻어질 수 있어서 보다 짧은 열처리에 의해 비용과 시간을 감소시킬 수 있다.
도 15는 본원에서 기술된 예시적인 비연속 담금질 방법에 따라 제조된 합금 B1 샘플의 인장 강도에 대한 다양한 용체화 열처리 기술("Full SHT", 및 "Short SHT"로 칭함), 다양한 담금질 기술, 다양한 예비 변형 기술(예를 들면, 무 예비 변형 또는 2% 예비 변형), 및 다양한 페인트 베이킹 기술(x축)의 효과를 나타내는 그래프이다. 이 실시예에서 분석된 각 합금 B1은 동일한 조성을 갖는다. 각 군에서 왼쪽 막대도표는 비교를 위한 느린 라인 속도(20 m/min), 표준 용체화 열처리("Full SHT"로 칭함), 및 105 m3/h의 표준 수 담금질("Full WQ"로 칭함)을 거친 합금 B1 샘플을 보여준다. 후속의 예비 변형 기술 및 페인트 베이킹 기술은 x축에 나타내었다. 각 군의 중앙 및 오른쪽 막대도표는 빠른 라인 속도(예를 들면, 24.5 m/min), 예시적인 25% 짧은 용체화 열처리("Short SHT"로 칭함), 및 예시적 비연속 담금질 기술의 수 담금질 단계에 비해 더 적은 물을 요구하는 비연속 담금질 기술(예를 들면, 40 m3/h(중앙 막대도표) 및 27 m3/h(오른쪽 막대도표))을 거친 합금 B1 샘플을 나타낸다. 후속의 예비 변형 기술 및 페인트 베이킹 기술은 x축에 나타내었다. 유사한 페인트 베이킹(예를 들면, 약 165 내지 약 185℃의 온도에서 약 10 내지 약 20분 동안 페인트 베이킹)을 거친 모든 샘플의 인장 강도는 페인트 베이킹 후 상당히 증가하였다. 다단계 담금질 절차 및 플래쉬 열처리 단계를 포함한, 예시적인 처리방법은 T4 뜨임된 알루미늄 합금을 제공하기 위해 이용될 수 있으며 이 합금은 부가적인 열처리 기술을 거치면 더욱 경도가 증가될 수 있다. 예를 들면, 본원에서 기술된 알루미늄 합금은 전술한 방법에 따라 제조되어서 수용자에게 T4 뜨임된 합금으로 전달될 수 있다. 수요자는 선택에 따라 알루미늄 합금을 더욱 인위적으로 시효하여 T8 또는 T8x 뜨임된 알루미늄 합금을 얻기 위한 부가적인 열처리(예를 들면, 도장 처리 후의 페인트 베이킹 또는 성형 처리 후의 성형 후 열처리)를 채용할 수 있다.
실시예 7
도 16은 예시적인 알루미늄 합금의 제조 중에 채용된 예시적인 담금질 변형 및 다양한 페인트 베이킹 기술의 항복 강도 시험 결과를 보여준다. 이 실시예의 예시적 알루미늄 합금 V1의 조성은 상기 표 2에 기술되어 있다.
도 16은 용체화된 코일이 용체화 노를 나왔을 때 공기 담금질을 시작하여 수 담금질로 변경되고 담금질의 나머지 동안 공기 담금질로 복귀하는, 예시적 비연속 담금질을 거친 예시적 합금 V1의 항복 강도 증가를 나타낸다. 예시적 담금질, 변형(예를 들면, 항복 강도 시험 샘플에 가해진 2% 변형), 및 다양한 페인트 베이킹을 거친 합금은 결과적으로 예시적 T8x 뜨임된다. 페인트 베이킹 변화는 (i) 165℃로 가열하여 15분간 165℃를 유지함(사각형으로 표시됨), (ii) 175℃로 가열하여 20분간 175℃를 유지함(원형으로 표시됨), (iii) 180℃로 가열하여 20분간 180℃를 유지함(삼각형으로 표시됨), (iv) 185℃로 가열하여 20분간 185℃를 유지함(다이아몬드로 표시됨)을 포함한다. 도 16에서, 각 연결선의 왼쪽 포인트는 연속 공기 담금질을 거친 샘플의 항복 강도를 나타낸다; 각 연결선의 왼쪽으로부터 두번째 포인트는 본원에서 기술된 예시적 비연속 담금질("Super T8x quench 1"로 칭함)을 통해 담금질된 샘플의 항복 강도를 나타낸다; 각 연결선의 왼쪽으로부터 세번째 포인트는 본원에서 기술된 예시적 비연속 담금질("Super T8x quench 2"로 칭함)을 통해 담금질된 샘플의 항복 강도를 나타낸다; 각 연결선의 오른쪽 포인트는 연속적인 전체 수 담금질을 거친 샘플의 항복 강도를 나타낸다.
도 17은 예시적 T8x 뜨임 및 비교를 위한 T4 뜨임된 예시적 합금 V1 샘플의 항복 강도 차이를 나타낸다. y축에 표시된 베이크 경화(BH) 응답은 예시적인 T8x 뜨임된 합금 V1의 항복 강도로부터 T4 뜨임된 합금 V1의 항복 강도를 뺀 결과이다. 도 17은 합금 V1이 예시적 비연속 담금질, 변형(예를 들면 항복 강도 시험 샘플에 가해진 2% 변형), 및 다양한 페인트 베이킹을 거쳐서 결과적으로 예시적 T8x 뜨임되었음을 나타낸다. 페인트 베이킹 변화는 (i) 165℃로 가열하여 15분간 165℃를 유지함(사각형으로 표시됨), (ii) 175℃로 가열하여 20분간 175℃를 유지함(원형으로 표시됨), (iii) 180℃로 가열하여 20분간 180℃를 유지함(삼각형으로 표시됨), (iv) 185℃로 가열하여 20분간 185℃를 유지함(다이아몬드로 표시됨)을 포함한다. 도 17에서, 각 연결선의 왼쪽 포인트는 연속 공기 담금질을 거친 샘플의 항복 강도를 나타낸다; 각 연결선의 왼쪽으로부터 두번째 포인트는 본원에서 기술된 예시적인 비연속 담금질("Super T8x quench 1"이로 칭함)을 통해 담금질된 샘플의 항복 강도를 나타낸다; 각 연결선의 왼쪽으로부터 세번째 포인트는 본원에서 기술된 예시적인 비연속 담금질("Super T8x quench 2"로 칭함)을 통해 담금질된 샘플의 항복 강도를 나타낸다; 각 연결선의 오른쪽 포인트는 연속적인 전체 수 담금질을 거친 샘플의 항복 강도를 나타낸다.
도 16 및 17에서, 예시적 비연속 담금질 기술은 합금에 적용된 페인트 베이킹 절차와 관계없이 항복 강도가 증가된 합금을 제공하였다. 또한, 전술한 Super T8x quench 2를 채용한 후에는 더 큰 베이크 경화 응답이 관찰되었다.
도 18은 샘플 X, 샘플 Y, 및 샘플 Z의 세 알루미늄 합금 샘플의 처리 중에 채용된 예시적 담금질, 변형 및 다양한 페인트 베이킹 기술의 항복 강도 시험 결과를 나타낸다.
도 18은 용체화된 코일이 용체화 노로부터 나왔을 때 공기 담금질을 시작하여 수 담금질로 변경되고 비연속 담금질의 나머지 동안 공기 담금질로 복귀하는, 예시적 비연속 담금질을 거친 알루미늄 합금 샘플 X, Y, 및 Z 의 항복 강도 증가를 나타낸다. 합금은 예시적 담금질, 변형(예를 들면, 항복 강도 시험 샘플에 가해진 2% 변형), 및 예시적 T8x 뜨임을 제공하는 페인트 베이킹을 거쳤다. 페인트 베이킹은 185℃로의 가열 및 20분간 185℃의 유지를 포함하였다. 도 18에서, 각군의 왼쪽 막대도표는 연속 전체 수 담금질을 거친 샘플의 항복 강도를 나타낸다; 각군의 왼쪽에서 두번째 막대도표는 제1 시도의 예시적 비연속 담금질("Super T8x quench 1"이로 칭함)을 통해 담금질된 샘플의 항복 강도를 나타낸다; 각군의 오른쪽 막대도표는 제2 시도의 예시적 비연속 담금질("Super T8x quench 2"로 칭함)을 통해 담금질된 샘플의 항복 강도를 나타낸다.
도 19는 예시적 T8x 뜨임과 비교를 위한 T4 뜨임된 알루미늄 합금 샘플 X, Y 및 Z의 항복 강도 차이를 나타낸다. y축에 표시된 베이크 경화(BH) 응답은 예시적 T8x 뜨임된 알루미늄 합금 샘플 X, Y 및 Z의 항복 강도로부터 T4 뜨임된 알루미늄 합금 샘플 X, Y 및 Z의 항복 강도를 뺀 결과이다. 알루미늄 합금 샘플 X, Y 및 Z가 예시적 비연속 담금질, 변형(예를 들면, 항복 강도 시험 샘플에 가해진 2% 변형), 및 예시적인 T8x 뜨임을 제공하는 페인트 베이킹을 거쳤음을 도 19에서 볼 수 있다. 페인트 베이킹은 185℃로의 가열 및 20분간 185℃의 유지를 포함하였다. 도 19에서, 각 군의 왼쪽 막대도표는 연속 전체 수 담금질을 거친 샘플의 항복 강도를 나타낸다; 각 군의 왼쪽으로부터 두번째 막대도표는 본원에서 기술된 예시적 비연속 담금질("Super T8x quench 1"이로 칭함)을 통해 담금질된 샘플의 항복 강도를 나타낸다; 합금 A1에 대한 오른쪽 막대도표는 본원에서 기술된 예시적 비연속 담금질("Super T8x quench 2"로 칭함)을 통해 담금질된 합금 A1 샘플의 항복 강도를 나타낸다.
예시적 비연속 담금질 기술이 항복 강도가 증가된 합금을 제공하였음이 도 18 및 19에서 명백하다. 또한, 전술한 바와 같은 예시적 비연속 담금질 기술을 채용한 후에는 더 큰 베이크 경화 응답이 관찰되었으나, 알루미늄 합금 샘플 X는 예외로 약간의 베이크 경화 응답 감소를 나타내었다.
도시된 구현예를 포함하는 구현예에 대한 상기 설명은 예시 및 설명의 목적으로만 주어진 것이며 포괄적이거나 혹은 개시된 정확한 형태로 제한하기 위한 것이 아니다. 이에 대한 많은 수정, 변경, 및 사용이 당업자에게는 자명할 것이다.

Claims (20)

  1. 알루미늄 합금의 제조 방법으로서,
    알루미늄 주조품을 얻기 위해 0.45 - 1.5 wt. % Si, 0.1 - 0.5 wt. % Fe, 최대 1.5 wt. % Cu, 0.02 - 0.5 wt. % Mn, 0.45 - 1.5 wt. % Mg, 최대 0.5 wt. % Cr, 최대 0.01 wt. % Ni, 최대 0.1 wt. % Zn, 최대 0.1 wt. % Ti, 최대 0.1 wt. % V, 및 최대 0.15 wt. %의 불순물과 잔부 Al으로 구성된 알루미늄 합금을 주조하는 단계;
    상기 알루미늄 주조품을 균질화하는 단계;
    제1 규격의 알루미늄 합금 보디로 상기 알루미늄 주조품을 열간 압연하는 단계;
    최종 규격의 알루미늄 합금 플레이트, 쉐이트 또는 시트를 제조하기 위해 상기 알루미늄 합금 보디를 냉간 압연하는 단계;
    상기 알루미늄 합금 플레이트, 쉐이트 또는 시트를 용체화하는 단계;
    상기 알루미늄 합금 플레이트, 쉐이트 또는 시트를 담금질하는 단계;
    상기 알루미늄 합금 플레이트, 쉐이트 또는 시트를 코일로 코일링하는 단계; 및
    상기 코일을 시효하는 단계를 포함하고,
    상기 담금질하는 단계는,
    제1 온도로의 제1 담금질;
    제2 온도로의 제2 담금질; 및
    제3 온도로의 제3 담금질을 포함하는 다단계로 구성되고,
    상기 제1 담금질은 공기로 수행되고, 상기 제1 온도는 400 내지 550℃의 범위에 있고,
    상기 제2 담금질은 물로 수행되고, 상기 제2 온도는 200 내지 300℃의 범위에 있고,
    상기 제3 담금질은 공기로 수행되고, 상기 제3 온도는 20 내지 25℃의 범위에 있는 알루미늄 합금의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 코일을 180 내지 250℃의 온도에서 5 내지 60초간 가열하는 플래쉬 열처리를 더욱 포함하는 알루미늄 합금의 제조 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 방법이 향상된 속도의 알루미늄 합금 제조 라인을 제공하되, 상기 알루미늄 합금 제조 시간이 적어도 20% 감소되는 알루미늄 합금의 제조 방법.
  11. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 코일의 예비 시효를 더욱 포함하는 알루미늄 합금의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 담금질 및 예비 시효가 항복 강도를 향상시키는 알루미늄 합금의 제조 방법.
  13. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 코일의 예비 변형을 더욱 포함하는 알루미늄 합금의 제조 방법.
  14. 제1항 또는 제3항에 있어서, 페인트 베이킹 단계를 더욱 포함하는 알루미늄 합금의 제조 방법.
  15. 제1항 또는 제3항에 의한 방법으로 제조된 알루미늄 합금 제품.
  16. 알루미늄 합금의 제조 방법으로서,
    알루미늄 주조품을 얻기 위해 0.45 - 1.5 wt. % Si, 0.1 - 0.5 wt. % Fe, 최대 1.5 wt. % Cu, 0.02 - 0.5 wt. % Mn, 0.45 - 1.5 wt. % Mg, 최대 0.5 wt. % Cr, 최대 0.01 wt. % Ni, 최대 0.1 wt. % Zn, 최대 0.1 wt. % Ti, 최대 0.1 wt. % V, 및 최대 0.15 wt. %의 불순물과 잔부 Al으로 구성된 알루미늄 합금을 주조하는 단계;
    상기 알루미늄 주조품을 균질화하는 단계;
    제1 규격의 알루미늄 합금 보디로 상기 알루미늄 주조품을 열간 압연하는 단계;
    최종 규격의 알루미늄 합금 플레이트, 쉐이트 또는 시트를 제조하기 위해 상기 알루미늄 합금 보디를 냉간 압연하는 단계;
    상기 알루미늄 합금 플레이트, 쉐이트 또는 시트를 코일로 코일링하는 단계;
    상기 코일을 용체화하는 단계;
    상온으로 상기 코일을 담금질하는 단계;
    상기 코일을 플래쉬 열처리하는 단계; 및
    상기 코일을 예비 시효하는 단계를 포함하고,
    상기 플래쉬 열처리 단계는 코일을 180 내지 250℃의 온도에서 5 내지 60초간 가열하는 것으로 구성되는 알루미늄 합금의 제조 방법.
  17. 삭제
  18. 제16항에 있어서, 페인트 베이킹 단계를 더욱 포함하는 알루미늄 합금의 제조 방법.
  19. 제16항 또는 제18항에 있어서, 상기 플래쉬 열처리 및 페인트 베이킹이 항복 강도를 향상시키는 알루미늄 합금의 제조 방법.
  20. 제16항 또는 제18항에 의한 방법으로 제조된 알루미늄 합금 제품.
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