(57)【要約】  新規な高強度６ｘｘｘアルミニウム合金及びそのアルミニウムシートを作製する方法が提供される。これらのアルミニウムシートは、輸送産業を含む様々な用途において鋼を置き換え得る部品を製作するために使用され得る。いくつかの例では、開示された高強度６ｘｘｘ合金は、高強度鋼をアルミニウムで置き換え得る。一例では、３４０ＭＰａ未満の降伏強度を有する鋼は、大きな設計変更を必要とすることなく、開示された６ｘｘｘアルミニウム合金で置き換えられ得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．００１〜０．２５重量％のＣｒ、０．４〜２．０重量％のＣｕ、０．１０〜０．３０重量％のＦｅ、０．５〜２．０重量％のＭｇ、０．００５〜０．４０重量％のＭｎ、０．５〜１．５重量％のＳｉ、最大で０．１５重量％のＴｉ、最大で４．０重量％のＺｎ、最大で０．２重量％のＺｒ、最大で０．２重量％のＳｃ、最大で０．２５重量％のＳｎ、最大で０．１重量％のＮｉ、最大で０．１５重量％の不純物を含み、残りがアルミニウムである６ｘｘｘアルミニウム合金。
【請求項２】
０．０３重量％のＣｒ、０．８重量％のＣｕ、０．１５重量％のＦｅ、１．０重量％のＭｇ、０．２重量％のＭｎ、１．２重量％のＳｉ、０．０４重量％のＴｉ、０．０１重量％のＺｎ、及び最大で０．１５重量％の不純物を含み、残りがアルミニウムである、請求項１に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金。
【請求項３】
０．０３重量％のＣｒ、０．４重量％のＣｕ、０．１５重量％のＦｅ、１．３重量％のＭｇ、０．２重量％のＭｎ、１．３重量％のＳｉ、０．０４重量％のＴｉ、０．０１重量％のＺｎ、及び最大で０．１５重量％の不純物を含み、残りがアルミニウムである、請求項１に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金。
【請求項４】
０．１重量％のＣｒ、０．４重量％のＣｕ、０．１５重量％のＦｅ、１．３重量％のＭｇ、０．２重量％のＭｎ、１．３重量％のＳｉ、０．０４重量％のＴｉ、０．０１重量％のＺｎ、及び最大で０．１５重量％の不純物を含み、残りがアルミニウムである、請求項１に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金。
【請求項５】
０．０５〜０．１５重量％のＳｎを更に含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金。
【請求項６】
前記Ｃｒが０．０２〜０．０８重量％の量で存在する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金。
【請求項７】
前記Ｃｒが０．０８〜０．１５重量％の量で存在する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金。
【請求項８】
前記Ｆｅ及び前記Ｍｎの前記重量％の合計が０．３５重量％未満である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金。
【請求項９】
前記Ｚｎが０．０５〜２．５重量％、０．０５〜２重量％、０．０５〜１．５重量％、０．０５〜１重量％、または０．０５〜０．５重量％の範囲で存在する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金。
【請求項１０】
前記Ｃｕが０．４〜０．８重量％、０．４〜０．６重量％、０．６〜１．０重量％、０．５〜０．８重量％、または０．８〜１．０重量％の範囲で存在する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金。
【請求項１１】
アルミニウム合金シートを作製する方法であって、
６ｘｘｘアルミニウム合金を鋳造することと、
前記鋳造されたアルミニウム合金を５１０℃〜５９０℃の温度に加熱することと、
前記鋳造されたアルミニウム合金を５１０℃〜５９０℃の温度で０．５〜４時間維持することと、
前記温度を４２０℃〜４８０℃に低下させることと、
前記鋳造されたアルミニウム合金を前記アルミニウム合金シートに熱間圧延することであって、前記圧延されたアルミニウム合金シートが、３３０℃〜３９０℃の熱間圧延出口温度で最大で１８ｍｍの厚さを有する、熱間圧延することと、
前記アルミニウム合金シートを５１０℃〜５４０℃の温度で０．５〜１時間熱処理することと、
前記アルミニウム合金シートを周囲温度に急冷することと、を含む、方法。
【請求項１２】
前記アルミニウム合金シートを１６０〜２４０℃で０．５〜６時間維持することを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記アルミニウム合金シートを冷間圧延することと、
前記アルミニウム合金シートを２００℃で０．５〜６時間維持することと、を更に含む、請求項１１または１２の１項に記載の方法。
【請求項１４】
ＣＷ％が、１０％〜４５％、１０％〜４０％、１０％〜３５％、１０％〜３０％、１０％〜２５％、または１０％〜２０％である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記６ｘｘｘアルミニウム合金が、０．０２〜０．１５重量％のＣｒ、０．４〜１．０重量％のＣｕ、０．１０〜０．３０重量％のＦｅ、０．８〜２．０重量％のＭｇ、０．１０〜０．３０重量％のＭｎ、０．８〜１．４重量％のＳｉ、０．００５〜０．１５重量％のＴｉ、０．０１〜３重量％のＺｎ、及び最大で０．１５重量％の不純物を含み、残りがアルミニウムである、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記６ｘｘｘアルミニウム合金が、０．０５〜０．１５重量％のＳｎを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記アルミニウム合金シートの降伏強度及び伸びを測定して、前記シートが所望の降伏強度及び伸びを達成するかどうかを決定することを更に含む、請求項１１〜１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記６ｘｘｘアルミニウム合金を鋳造することが、インゴットを直接冷却鋳造することを含む、請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記６ｘｘｘアルミニウム合金を鋳造することが、スラブ、シェート、プレート、またはシートを連続的に鋳造することを含む、請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記６ｘｘｘアルミニウム合金を鋳造することが、押出物を押出すことを含む、請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
請求項１１〜２０のいずれか１項に記載の方法によって生成された６ｘｘｘアルミニウム合金シート。
【請求項２２】
前記シートが、Ｔ６、Ｔ８ｘ、Ｔ４、またはＦ質別にある、請求項２１に記載のアルミニウム合金シート。
【請求項２３】
前記シートが、少なくとも３００ＭＰａの降伏強度を有する、請求項２１または２２のいずれか１項に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金シート。
【請求項２４】
前記シートが、３００ＭＰａ〜４５０ＭＰａの降伏強度を有する、請求項２１〜２３のいずれか１項に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金シート。
【請求項２５】
前記シートが、少なくとも１０％の伸びを有する、請求項２１〜２４のいずれか１項に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金シート。
【請求項２６】
前記アルミニウム合金シートの最小ｒ／ｔ比が、亀裂を伴わずに約１．２である、請求項２１〜２５のいずれか１項に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金シート。
【請求項２７】
前記シートが、２〜１４ｍｍの最終ゲージを有する、請求項２１〜２６のいずれか１項に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金シート。
【請求項２８】
前記シートが、１ｍｍ未満の最終ゲージを有する、請求項２１〜２６のいずれか１項に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金シート。
【請求項２９】
アルミニウム合金シートを作製する方法であって、
６ｘｘｘアルミニウム合金を連続的に鋳造することと、
前記連続的に鋳造されたアルミニウム合金を５１０℃〜５９０℃の温度に加熱することと、
５１０℃〜５９０℃の前記温度を０．５〜４時間維持することと、
前記温度を４２０℃〜４８０℃に低下させることと、
前記連続的に鋳造されたアルミニウム合金を熱間圧延して前記アルミニウム合金シートを作ることであって、前記アルミニウム合金シートが、３３０℃〜３９０℃の熱間圧延出口温度で１ｍｍ未満の厚さを有する、作ることと、
前記アルミニウム合金シートを５１０℃〜５４０℃の温度で０．５〜１時間熱処理することと、
前記アルミニウム合金シートを周囲温度に急冷することと、を含む、方法。
【請求項３０】
前記アルミニウム合金シートを１６０〜２４０℃で０．５〜６時間維持することを更に含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記アルミニウム合金シートを冷間圧延することと、
前記アルミニウム合金シートを２００℃で０．５〜６時間維持することと、を更に含む、請求項２９または３０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２】
前記ＣＷ％が、１０％〜４５％、１０％〜４０％、１０％〜３５％、１０％〜３０％、１０％〜２５％、または１０％〜２０％である、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記アルミニウム合金シートの降伏強度及び伸びを測定して、前記アルミニウム合金シートが所望の降伏強度及び伸びを達成するかどうかを決定することを更に含む、請求項２９〜３２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３４】
前記６ｘｘｘアルミニウム合金を連続的に鋳造することが、二重ベルト鋳造機、二重ロール鋳造機、またはブロック鋳造機を使用することを含む、請求項２９〜３３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３５】
前記６ｘｘｘアルミニウム合金が、０．０２〜０．１５重量％のＣｒ、０．４〜１．０重量％のＣｕ、０．１０〜０．３０重量％のＦｅ、０．８〜２．０重量％のＭｇ、０．１０〜０．３０重量％のＭｎ、０．８〜１．４重量％のＳｉ、０．００５〜０．１５重量％のＴｉ、０．０１〜３重量％のＺｎ、及び最大で０．１５重量％の不純物を含み、残りがアルミニウムである、請求項２９〜３４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３６】
前記６ｘｘｘアルミニウム合金が、０．０５〜０．１５重量％のＳｎを更に含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
請求項２９〜３６のいずれか１項に記載の方法によって生成された６ｘｘｘアルミニウム合金シート。
【請求項３８】
前記連続的に鋳造されたアルミニウム合金が、Ｔ６、Ｔ８ｘ、Ｔ４、またはＦ質別にある、請求項３７に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金シート。
【請求項３９】
前記シートが、少なくとも３００ＭＰａの降伏強度を有する、請求項３７または３８のいずれか１項に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金シート。
【請求項４０】
前記シートが、３００ＭＰａ〜４５０ＭＰａの降伏強度を有する、請求項３７〜３９のいずれか１項に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金シート。
【請求項４１】
前記シートが、少なくとも１０％の伸びを含む、請求項３７〜４０のいずれか１項に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる２０１５年１２月１８日に出願された米国仮特許出願第６２／２６９，１８０号に対する優先権及びその出願の利益を請求する。
【０００２】
本発明は、新規な高強度６ｘｘｘアルミニウム合金及びこれらの合金を製造する方法を提供する。これらの合金は、改善された機械的特性を示す。
【背景技術】
【０００３】
乗り物における鋼製部品は、乗り物の重量を増大させ、燃料効率を低下させる。鋼部品を高強度アルミニウム部品に置き換えることは、乗り物の重量を減少させ、燃料効率を高める可能性があるので望ましい。高い降伏強度及び低い伸びを有する新規な６ｘｘｘアルミニウム合金、及びこれらの合金を作製する方法が必要とされている。
【発明の概要】
【０００４】
網羅される本発明の実施形態は、この概要ではなく、特許請求の範囲によって定義される。この概要は、本発明の様々な態様の高レベルな概説であり、図面及び以下の詳細な説明のセクションで更に記載するコンセプトの一部を紹介している。この概要は、特許請求された主題の肝要なまたは本質的な特徴を特定することを意図したものではなく、特許請求された主題の範囲を決定するために分離して使用されることも意図していない。主題は、明細書全体の適切な部分、任意のまたは全ての図面、及び各請求項を参照することによって理解されるべきである。
【０００５】
新規な高強度６ｘｘｘアルミニウム合金組成物が開示されている。本明細書に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金の元素組成は、０．００１〜０．２５重量％のＣｒ、０．４〜２．０重量％のＣｕ、０．１０〜０．３０重量％のＦｅ、０．５〜２．０重量％のＭｇ、０．００５〜０．４０重量％のＭｎ、０．５〜１．５重量％のＳｉ、最大で０．１５重量％のＴｉ、最大で４．０重量％のＺｎ、最大で０．２重量％のＺｒ、最大で０．２重量％のＳｃ、最大で０．２５重量％のＳｎ、最大で０．１重量％のＮｉ、最大で０．１５重量％の総不純物を含み得、残りの重量％はＡｌである。いくつかの非限定的な例では、本明細書に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．０３重量％のＣｒ、０．８重量％のＣｕ、０．１５重量％のＦｅ、１．０重量％のＭｇ、０．２重量％のＭｎ、１．２重量％のＳｉ、０．０４重量％のＴｉ、０．０１重量％のＺｎ、及び最大で０．１５重量％の不純物を含み得、残りの重量％はＡｌである。いくつかの更なる非限定的な例では、本明細書に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．０３重量％のＣｒ、０．４重量％のＣｕ、０．１５重量％のＦｅ、１．３重量％のＭｇ、０．２重量％のＭｎ、１．３重量％のＳｉ、０．０４重量％のＴｉ、０．０１重量％のＺｎ、及び最大で０．１５重量％の不純物を含み得、残りの重量％はＡｌである。また更なる非限定的な例では、本明細書に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．１重量％のＣｒ、０．４重量％のＣｕ、０．１５重量％のＦｅ、１．３重量％のＭｇ、０．２重量％のＭｎ、１．３重量％のＳｉ、０．０４重量％のＴｉ、０．０１重量％のＺｎ、及び最大で０．１５重量％の不純物を含み得、残りの重量％はＡｌである。
【０００６】
また、これらの新規な高強度６ｘｘｘ合金組成物を製造する方法が開示されている。アルミニウム合金シートを作製する方法は、６ｘｘｘアルミニウム合金を鋳造することと、鋳造されたアルミニウム合金を５１０℃〜５９０℃の温度に急速に加熱することと、鋳造されたアルミニウム合金を５１０℃〜５９０℃の温度で０．５〜４時間維持することと、温度をおよそ４２０℃〜４８０℃に低下させることと、鋳造されたアルミニウム合金をアルミニウム合金シートに熱間圧延することと、を含み得る。圧延されたアルミニウム合金シートは、最大でおよそ１８ｍｍの厚さ及び３３０℃〜３９０℃の熱間圧延出口温度を有し得る。アルミニウム合金シートは、５１０℃〜５４０℃の温度での０．５〜１時間の熱処理及びその後の周囲温度への急冷に供され得る。アルミニウム合金シートは、任意に最終ゲージに冷間圧延され得、その冷間圧延は１０％〜４５％の厚さ減少をもたらす。アルミニウム合金シートを２００℃で０．５〜６時間維持することによって、アルミニウム合金シートは任意に時効され得る。
【０００７】
上記の方法で生成された６ｘｘｘアルミニウム合金シートは、少なくとも３００ＭＰａの降伏強度及び／または少なくとも１０％の伸びを達成し得る。その６ｘｘｘアルミニウム合金シートはまた、亀裂を伴わずに約１．２の最小ｒ／ｔ比（ｒは使用される工具（ダイ）の半径であり、ｔは材料の厚さである）を示し得る。
【０００８】
いくつかの例では、アルミニウム合金シートを作製する方法は、６ｘｘｘアルミニウム合金を連続的に鋳造することと、連続的に鋳造されたアルミニウム合金を５１０℃〜５９０℃の温度に急速に加熱することと、５１０℃〜５９０℃の温度を０．５〜４時間維持することと、温度を４２０℃〜４８０℃に低下させることと、連続的に鋳造されたアルミニウム合金を熱間圧延して、３３０℃〜３９０℃の熱間圧延出口温度で１ｍｍ未満の厚さにすることと、アルミニウム合金シートを５１０℃〜５４０℃の温度で０．５〜１時間熱処理することと、アルミニウム合金シートを周囲温度に急冷することと、を含み得る。アルミニウム合金シートを２００℃で０．５〜６時間維持することによって、アルミニウム合金シートは冷間圧延及び時効に供され得る。アルミニウム合金シートは、任意に最終ゲージに冷間圧延され得、その冷間圧延は１０％〜４５％の厚さ減少をもたらす。
【０００９】
上記の方法で生成された６ｘｘｘアルミニウム合金シートは、少なくとも３００ＭＰａの降伏強度及び／または少なくとも１０％の伸びを達成し得る。６ｘｘｘアルミニウム合金シートはまた、亀裂を伴わずに約１．２の最小ｒ／ｔ比を示し得る。
【００１０】
これらの新規な高強度６ｘｘｘ合金は、輸送産業で多くの用途を有し、より軽い重量の乗り物を生成するために鋼部品を置き換え得る。そのような乗り物には、限定されないが、自動車、バン、キャンピングカー、移動住宅、トラック、ホワイトボディ、トラックのキャブ、トレーラー、バス、オートバイ、スクーター、自転車、ボート、船舶、輸送コンテナ、列車、列車のエンジン、鉄道旅客車、鉄道貨物車、飛行機、ドローン、及び宇宙船が含まれる。
【００１１】
新規な高強度６ｘｘｘ合金は、シャーシまたはシャーシの部品部分などにおける鋼部品を置き換えるために使用され得る。これらの新規な高強度６ｘｘｘ合金はまた、限定されないが、乗り物の部品において、例えば、列車部品、船舶部品、トラック部品、バス部品、航空宇宙機部品、乗り物のホワイトボディ、及び自動車部品において使用され得る。
【００１２】
開示された高強度６ｘｘｘ合金は、高強度鋼をアルミニウムで置き換え得る。一例では、３４０ＭＰａ未満の降伏強度を有する鋼は、必要とされる場合に補強剤を添加することを除き、主要な設計変更を必要とせずに開示された６ｘｘｘアルミニウム合金で置き換えられ得る。ここで、補強剤は、設計によって必要とされる場合に追加的に添加される金属プレートまたはロッドを指す。
【００１３】
これらの新規な高強度６ｘｘｘ合金は、延性を大幅に低下させることなく（少なくとも８％の全伸びを維持する）高強度を必要とする他の用途で使用され得る。例えば、これらの高強度６ｘｘｘ合金は、エレクトロニクス用途ならびに電池の極板、電子部品、及び電子デバイスの部品を含むがこれらに限定されない特別な製品に使用され得る。
【００１４】
本発明の他の目的及び利点は、以下の本発明の非限定的な例の詳細な説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一例による高強度６ｘｘｘアルミニウム合金を製造する方法の概略図である。
【図２】４０％の冷間加工（ＣＷ）後に２００℃で様々な時間（ｘ軸、分）時効させた選択された例について、左のｙ軸ではＭＰａでの降伏強度（「ＹＳ」）及び右のｙ軸では全伸び率（ＴＥ％）の要約を示している。実施形態１、実施形態２−１、及び実施形態２−２は、表１に示されている例である。
【図３】左のＹ軸の４０％のＣＷでの実施形態１のＭＰａでの降伏強度（ひし形）の２００℃で様々な時効時間（分）での関数としての概略図である。シートの最終ゲージは３ｍｍである。右のｙ軸は、実施形態１の伸び率を、四角で示された４０％のＣＷでの様々な時効時間（分）の関数として示している。
【図４Ａ】＜００１＞ゾーン軸に沿って検査されたβ’’／β’析出物（２５〜１００ｎｍ）（長さバー＝５０ｎｍ）を示すＴ６人工時効させた状態の実施形態１の透過型電子顕微鏡法（ＴＥＭ）の顕微鏡写真である。
【図４Ｂ】＜００１＞ゾーン軸に沿って検査されたＬ／Ｑ’相析出物（２〜５ｎｍ）（長さバー＝２０ｎｍ）を含有するＣｕを示すＴ６人工時効させた状態の実施形態１の透過型電子顕微鏡法（ＴＥＭ）の顕微鏡写真である。
【図５Ａ】冷却圧延の間に発生した転位に沿ったβ’’／β’析出物を示すＴ８ｘ状態（溶体化熱処理後の４０％のＣＷに続く２００℃で１時間の人工時効）の実施形態１のＴＥＭの顕微鏡写真である。
【図５Ｂ】冷却圧延の間に発生した転位に沿ったＬ／Ｑ’相析出物を示すＴ８ｘ状態（溶体化熱処理後の４０％のＣＷに続く２００℃で１時間の人工時効）の実施形態１のＴＥＭの顕微鏡写真である。析出物はＴ６質別と比較してわずかに粗く見える。冷間加工による更なるひずみ硬化が観察され、析出及び転位の強化の組み合わせがもたらされる。図５Ａは、長さバー＝５０ｎｍを含み、図５Ｂは長さバー＝２０ｎｍを含む。
【図６】ＡＡ６０６１基準合金及び実施形態１（それぞれ４０％のＣＷ）の使用中の引張強度（左のＹ軸のＭＰａでの降伏強度）及び右のｙ軸の伸び率（Ｅｌ％）に対する疲労なし（左の４つのヒストグラムバー）または疲労（右の４つのヒストグラムバー）の影響を示す棒チャートである。初期の結果は、使用中の強度条件が維持されることを示している。円形の記号は、４０％のＣＷ後の実施形態１の全伸びを表す。四角の記号は、４０％のＣＷでの参照材料ＡＡ６０６１の全伸びを示している。４つのヒストグラムバーの各グループにおける左の２つのヒストグラムバーは、ＡＡ６０６１（左のバー）及び実施形態１（右のバー）の降伏強度を表している。４つのヒストグラムバーの各グループにおける右の２つのヒストグラムバーは、ＡＡ６０６１（左のバー）及び実施形態１（右のバー）の極限引張強度を表している。データは、疲労に供されていても供されていなくても、強度または伸び率に有意な影響を示さない。
【図７Ａ−７Ｂ】ＡＡ６０６１のＴ８ｘ（図７Ａ）及び実施形態１のＴ８ｘ（図７Ｂ）の腐食挙動を示すＡＳＴＭ  Ｇ１１０腐食試験後のサンプルの横断面の画像である。同等の腐食挙動が両方のサンプル間で観察された。図７Ａ及び７Ｂのスケールバーは１００ミクロンである。
【図８】３０％のＣＷ後の時効曲線を示すチャートである。左のｙ軸は強度（ＭＰａ）を示し、ｘ軸には１４０℃での時間（時）が示されており、右のｙ軸には伸び率（Ａ８０）が示されている。これらのデータは、３０％の冷間加工（ＣＷ）でのＡＡ６４５１を使用して得られた。Ｒｐ０．２＝降伏強度、Ｒｍ＝引張強度、Ａｇ＝均一伸び（最高Ｒｍでの伸び）、Ａ８０＝全体の伸び。このグラフは、１０時間後に強度が増加するかまたは一定にとどまり、伸びが減少することを示している。図８及び図９では、サンプルを２ｍｍゲージで実行した。
【図９】２３％のＣＷ後の時効曲線を示すチャートである。左のｙ軸は強度（ＭＰａ）を示し、ｘ軸には１７０℃での時間（時）が示されており、右のｙ軸には伸び率（Ａ８０）が示されている。これらのデータは、２３％の冷間加工でのＡＡ６４５１を使用して得られた。降伏強度（Ｒｐ）は５〜１０時間でピークに達する。引張強度（Ｒｍ）は２．５時間後に低下する。伸びは時効後に低下する。図８と同様に、記号Ｒｐ、Ｒｍ、Ａ８０、及びＡｇが使用されている。
【図１０】１８０℃で３０分間の塗装焼付け中のＭＰａでの強度安定性を示すチャートである。５０％の冷間加工を適用した。時効は、１４０℃で５時間であったＸ記号を除き、１４０℃で１０時間行った。このグラフは、高強度６ｘｘｘクラッド／コア合金組成物の強度が、塗装焼付けで本質的に安定であることを示している。実際に、強度はわずかに増加する。Ｘ＝合金８９３１高強度６ｘｘｘクラッド／コア合金組成物（コア：Ｓｉ−１．２５％、Ｆｅ−０．２％、Ｃｕ−１．２５％、Ｍｎ−０．２５％、Ｍｇ−１．２５％、Ｃｒ−０．０４％、Ｚｎ−０．０２％、及びＴｉ−０．０３％、クラッド：Ｓｉ−０．９％、Ｆｅ−０．１６％、Ｃｕ−０．０５％、Ｍｎ−０．０６％、Ｍｇ−０．７５％、Ｃｒ−０．０１％、及びＺｎ−０．０１％）、ひし形＝ＡＡ６４５１、四角＝ＡＡ６４５１＋０．３％のＣｕ、星＝合金０６５７。
【図１１】伸び（ｙ軸Ａ８０）及びｘ軸におけるＭＰａでの強度（Ｒｐ０．２）に対する３０％または５０％の冷間圧延（ＣＲ）及び様々な温度での時効の影響を示すチャートである。時効の温度は図において次のように記号によって表されている：丸＝１００℃、ひし形＝１２０℃、四角＝１３０℃、三角＝１４０℃。試験した合金は、ＡＡ６４５１＋０．３％のＣｕであった。Ｘは完全Ｔ６状態の合金ＡＡ６４５１を表す。その図は、ＣＲの増加が強度を増加させ、伸びを減少させたことを示している。そのデータは、冷間加工の変化が強度と伸びとの間の妥協点を得るために使用され得ることを実証している。３０％のＣＷの場合の伸び値の範囲は約７％〜約１４％であった一方で、対応する強度レベルは約３１０ＭＰａ〜約３７５ＭＰａの範囲であった。５０％のＣＲの場合の伸び値の範囲は約３．５％〜約１２％であった一方で、対応する強度レベルは約３４５ＭＰａ〜約４００ＭＰａの範囲であった。５０％のＣＲは、３０％のＣＲよりも高い強度であるが、低い伸びをもたらした。
【図１２】伸び（ｙ軸Ａ８０）及びｘ軸におけるＭＰａでの強度（Ｒｐ０．２）に対する３０％または５０％のＣＲ及び様々な温度での時効の影響を示すチャートである。時効の温度は図において次のように記号によって表されている：丸＝１００℃、ひし形＝１２０℃、四角＝１３０℃、三角＝１４０℃、Ｘ＝１６０℃、及び星＝１８０℃。試験された合金である合金８９３１は高強度６ｘｘｘである。Ｘは、完全Ｔ６状態の合金８９３１を表す（高強度６ｘｘｘクラッド／コア合金組成物（コア：Ｓｉ−１．２５％、Ｆｅ−０．２％、Ｃｕ−１．２５％、Ｍｎ−０．２５％、Ｍｇ−１．２５％、Ｃｒ−０．０４％、Ｚｎ−０．０２％、及びＴｉ−０．０３％、クラッド：Ｓｉ−０．９％、Ｆｅ−０．１６％、Ｃｕ−０．０５％、Ｍｎ−０．０６％、Ｍｇ−０．７５％、Ｃｒ−０．０１％、及びＺｎ−０．０１％））。その図は、冷間加工の増大が強度を増大させ、伸びを減少させたことを示している。３０％のＣＲの場合の伸び値の範囲は約６％〜約１２％であった一方で、対応する強度レベルは約３７０ＭＰａ〜約４２５ＭＰａの範囲であった。５０％のＣＲの場合の伸び値の範囲は約３％〜約１０％であった一方で、対応する強度レベルは約３９０ＭＰａ〜約４５０ＭＰａの範囲であった。５０％のＣＲは、３０％のＣＲよりも高い強度であるが、低い伸びをもたらした。そのデータは、ＣＲの変化が強度と伸びとの間の妥協点を得るために使用され得ることを実証している。
【図１３】圧延方向に対して９０°での表面組織の変化（ｒ値）に対するＣＲの影響を示すチャートである。試験した合金は、Ｔ４状態のＡＡ６４５１＋０．３％のＣｕであった。三角はＴ４状態＋５０％のＣＲを表し、四角はＴ４状態＋２３％のＣＲを表し、ひし形は１４０℃での２、１０、または３６時間の人工時効のＴ４状態を示している。そのデータは、冷間加工の増大が、圧延方向に対して９０°のｒ値を増大させることを実証している。そのデータはまた、冷間圧延後の時効がｒ値を大幅に変化させないことを実証している。
【図１４】表面組織の変化（ｒ値）に対するＣＲの影響を示すチャートである。試験した合金は、Ｔ４状態でのＡＡ６４５１＋０．３％のＣｕであった。ＸはＴ４状態を示し、三角はＴ４状態＋２３％のＣＲ＋１７０°での１０時間の人工時効を表し、四角はＴ４状態＋５０％のＣＲ＋１４０℃での１０時間の人工時効を表し、ひし形はＴ４状態＋５０％のＣＲを示している。そのデータは、冷間加工の増大が、圧延方向に対して９０°のｒ値を増大させることを実証している。そのデータはまた、冷間圧延後の時効がｒ値を大幅に変化させないことを実証している。
【図１５】２０％〜５０％のＣＲ及び１２０℃〜１８０℃での時効の後の様々な合金の強度及び伸びの表である。強度の測定結果は、圧延方向に対して９０°で得られた。試験した合金は、ＡＡ６０１４、ＡＡ６４５１、ＡＡ６４５１＋０．３％のＣｕ、合金０６５７（Ｓｉ−１．１％、Ｆｅ−０．２４％、Ｃｕ−０．３％、Ｍｎ−０．２％、Ｍｇ−０．７％、Ｃｒ−０．０１％、Ｚｎ−０．０２％、及びＴｉ−０．０２％の組成を有する合金）、ＡＡ６１１１、合金８９３１（高強度６ｘｘｘクラッド／コア合金組成物（コア：Ｓｉ−１．２５％、Ｆｅ−０．２％、Ｃｕ−１．２５％、Ｍｎ−０．２５％、Ｍｇ−１．２５％、Ｃｒ−０．０４％、Ｚｎ−０．０２％、及びＴｉ−０．０３％、クラッド：Ｓｉ−０．９％、Ｆｅ−０．１６％、Ｃｕ−０．０５％、Ｍｎ−０．０６％、Ｍｇ−０．７５％、Ｃｒ−０．０１％、及びＺｎ−０．０１％））であった。
【図１６】０．３％のＣｕを有するＡＡ６４５１合金及び０．１％のＣｕを有するＡＡ６４５１合金の降伏強度（Ｒｐ０．２（ＭＰａ））に対する、３０％のＣＲに続く１４０℃で１０時間の時効の影響を示す表である。結果は、０．３％のＣｕを含有する合金の場合、降伏強度が３０％のＣＲ及び１４０℃での１０時間の時効で増大することを実証している。０．１％のＣｕを含有する合金の場合でも増加するが、０．３％のＣｕを有する合金ほど大幅ではない。
【図１７】０．３％のＣｕを有するＡＡ６４５１合金及び０．１％のＣｕを有するＡＡ６４５１合金の伸び（Ａ８０（％））に対する、３０％のＣＲに続く１４０℃で１０時間の時効の影響を示す表である。結果は、ＣＲ及び時効が、０．３％のＣｕ及び０．１％のＣｕを含有する合金の伸びに対して同様の影響を有することを実証している。
【図１８】Ｔ８状態のそれぞれ３ｍｍの厚さの実施形態１（左）、実施形態２−２（中央）、及び典型的なＡＡ６０６１（右）の曲げ性の結果（ｒ／ｔ  ｙ軸）を示すチャートである。ひし形＝合格、Ｘ＝不合格。
【図１９】ＭＰａでの降伏強度（四角）（左のｙ軸）及び右のｙ軸のＴＥ％での伸び率（ひし形）を時効時間（ｘ軸、分間（分））の関数として示す２０％のＣＲに供された実施形態１（パネル）の代表図である。
【図２０Ａ】実施形態２を示すチャートであり、図２０Ｂは、ＭＰａでの降伏強度（四角）（左のｙ軸）及び右のｙ軸のＴＥ％での伸び率（ひし形）を時効時間（ｘ軸、分間（分））の関数として示す２０％のＣＲに供された実施形態２−２を示すチャートである。
【図２１】は、実施形態１の降伏強度（左のＹ軸）（ＭＰａでのＹＳ、各ヒストグラムバーの下側部分）及び極限引張強度（ＭＰａでのＵＴＳ、各ヒストグラムバーの上側部分）、及び黒丸としての全伸び％（右のｙ軸）（ＥＬ％）を示す棒チャートである。左から右へ、ヒストグラムバーは、ａ）Ｔ６質別、５ｍｍのシートの実施形態１、ｂ）Ｔ８ｘ質別、７ｍｍのシートの２０％のＣＷでの実施形態１、ｃ）Ｔ８ｘ質別、７ｍｍのシートの４０％のＣＷでの実施形態１、及びｄ）Ｔ８ｘ質別、３ｍｍのシートの４０％のＣＷでの実施形態１を表している。
【図２２】３０％のＣＷ後の時効曲線を示すチャートである。左のｙ軸は強度（ＭＰａ）を示し、ｘ軸には２００℃での時効時間（時）が示されており、右のｙ軸には伸び率が示されている。これらのデータは、３０％のＣＷでアルミニウム合金の実施形態３を使用して得られた。ＹＳ＝降伏強度、ＵＴＳ＝引張強度、ＵＥ＝均一伸び（最高ＵＴＳでの伸び）、及びＴＥ＝全伸び。この表は、４時間後に強度が増加するかまたは一定にとどまり、伸びが減少するか一定にとどまることを示している。
【図２３】２６％のＣＷ後の時効曲線を示すチャートである。左のｙ軸は強度（ＭＰａ）を示し、ｘ軸には２００℃での時効時間（時）が示されており、右のｙ軸には伸び率が示されている。これらのデータは、２６％のＣＷでアルミニウム合金の実施形態３を使用して得られた。この表は、４時間後に強度が増加するかまたは一定にとどまり、伸びが減少するか一定にとどまることを示している。
【図２４】４６％のＣＷ後の時効曲線を示すチャートである。左のｙ軸は強度（ＭＰａ）を示し、ｘ軸には２００℃での時効時間（時）が示されており、右のｙ軸には伸び率が示されている。これらのデータは、４６％のＣＷでのアルミニウム合金の実施形態３を使用して得られた。この表は、４時間後に強度が増加するかまたは一定にとどまり、伸びが減少するか一定にとどまることを示している。
【図２５】６５％のＣＷ後の時効曲線を示すチャートである。左のｙ軸は強度（ＭＰａ）を示し、ｘ軸には２００℃での時効時間（時）が示されており、右のｙ軸には伸び率が示されている。これらのデータは、６５％のＣＷでのアルミニウム合金の実施形態３を使用して得られた。この表は、４時間後に強度が増加するかまたは一定にとどまり、伸びが減少するか一定にとどまることを示している。
【図２６】３２％のＣＷ後の時効曲線を示すチャートである。左のｙ軸は強度（ＭＰａ）を示し、ｘ軸には２００℃での時効時間（時）が示されており、右のｙ軸には伸び率が示されている。これらのデータは、３２％のＣＷでのアルミニウム合金の実施形態４を使用して得られた。この表は、４時間後に強度が増加するかまたは一定にとどまり、伸びが一定にとどまることを示している。
【図２７】２４％のＣＷ後の時効曲線を示すチャートである。左のｙ軸は強度（ＭＰａ）を示し、ｘ軸には２００℃での時効時間（時）が示されており、右のｙ軸には伸び率が示されている。これらのデータは、２４％のＣＷでのアルミニウム合金の実施形態４を使用して得られた。この表は、４時間後に強度が増加するかまたは一定にとどまり、伸びが一定にとどまることを示している。
【図２８】４５％のＣＷ後の時効曲線を示すチャートである。左のｙ軸は強度（ＭＰａ）を示し、ｘ軸には２００℃での時効時間（時）が示されており、右のｙ軸には伸び率が示されている。これらのデータは、４５％のＣＷでのアルミニウム合金の実施形態４を使用して得られた。この表は、４時間後に強度が増加するかまたは一定にとどまり、伸びが一定にとどまることを示している。
【図２９】６６％のＣＷ後の時効曲線を示すチャートである。左のｙ軸は強度（ＭＰａ）を示し、ｘ軸には２００℃での時効時間（時）が示されており、右のｙ軸には伸び率が示されている。これらのデータは、６６％のＣＷでアルミニウム合金の実施形態４を使用して得られた。この表は、４時間後に強度が増加するかまたは一定にとどまり、伸びが減少するか一定にとどまることを示している。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
定義及び説明
本明細書で使用される場合、「発明」、「その発明」、「この発明」、及び「本発明」という用語は、本特許出願及び以下の特許請求の範囲の主題の全てを広く指すことを意図している。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限定するものではなく、または以下の特許請求の範囲の意味または範囲を限定するものではないと理解すべきである。
【００１７】
本明細書では、「シリーズ」などのＡＡ番号及び他の関連名称によって特定される合金について記述する。アルミニウム及びその合金の命名及び特定に最も一般的に使用される番号名称システムの理解については、いずれもＴｈｅ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎにより発行された「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，」を参照。
【００１８】
本明細書で使用される場合、「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」の意味は、文脈が他に明確に指示していない限り、単数及び複数の言及を含む。
【００１９】
元素は、本出願を通して重量パーセント（重量％）で表される。合金中の不純物の合計は、０．１５重量％を超えない場合がある。各合金の残りはアルミニウムである。
【００２０】
「Ｔ４質別」などの用語は、溶体化され、次いで実質的に安定な状態に自然時効させたアルミニウム合金体を意味する。Ｔ４質別は、溶体化後に冷間加工されないか、または平坦化または直線化における冷間加工の影響が機械的特性の限度では認識されない場合がある本体（ｂｏｄｉｅｓ）に適用する。
【００２１】
「Ｔ６質別」などの用語は、溶体化され、次いで最大強度状態（１ｋｓｉ以内のピーク強度）に人工的に時効させたアルミニウム合金体を意味する。Ｔ６質別は、溶体化後に冷間加工されていないか、または平坦化または直線化における冷間加工の影響が機械的特性の限界では認識されない場合がある。
【００２２】
Ｔ８質別という用語は、溶体化熱処理、冷間加工、次いで人工時効がされたアルミニウム合金を指す。
【００２３】
Ｆ質別という用語は、製作されたままのアルミニウム合金を指す。
【００２４】
合金：
一例では、６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．００１〜０．２５重量％のＣｒ、０．４〜２．０重量％のＣｕ、０．１０〜０．３０重量％のＦｅ、０．５〜２．０重量％のＭｇ、０．００５〜０．４０重量％のＭｎ、０．５〜１．５重量％のＳｉ、最大で０．１５重量％のＴｉ、最大で４．０重量％のＺｎ、最大で０．２重量％のＺｒ、最大で０．２重量％のＳｃ、最大で０．２５重量％のＳｎ、最大で０．１重量％のＮｉ、最大で０．１５重量％の不純物を含み、残りがアルミニウムである。
【００２５】
別の例では、６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．００１〜０．１８重量％のＣｒ、０．５〜２．０重量％のＣｕ、０．１０〜０．３０重量％のＦｅ、０．６〜１．５重量％のＭｇ、０．００５〜０．４０重量％のＭｎ、０．５〜１．３５重量％のＳｉ、最大で０．１５重量％のＴｉ、最大で０．９重量％のＺｎ、最大で０．２重量％のＺｒ、最大で０．２重量％のＳｃ、最大で０．２５重量％のＳｎ、最大で０．１重量％のＮｉ、最大で０．１５重量％の不純物を含み、残りがアルミニウムである。
【００２６】
別の例では、６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．０６〜０．１５重量％のＣｒ、０．９〜１．５重量％のＣｕ、０．１０〜０．３０重量％のＦｅ、０．７〜１．２重量％のＭｇ、０．０５〜０．３０重量％のＭｎ、０．７〜１．１重量％のＳｉ、最大で０．１５重量％のＴｉ、最大で０．２重量％のＺｎ、最大で０．２重量％のＺｒ、最大で０．２重量％のＳｃ、最大で０．２５重量％のＳｎ、最大で０．０７重量％のＮｉ、最大で０．１５重量％の不純物を含み、残りがアルミニウムである。
【００２７】
別の例では、６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．０６〜０．１５重量％のＣｒ、０．６〜０．９重量％のＣｕ、０．１０〜０．３０重量％のＦｅ、０．９〜１．５重量％のＭｇ、０．０５〜０．３０重量％のＭｎ、０．７〜１．１重量％のＳｉ、最大で０．１５重量％のＴｉ、最大で０．２重量％のＺｎ、最大で０．２重量％のＺｒ、最大で０．２重量％のＳｃ、最大で０．２５重量％のＳｎ、最大で０．０７重量％のＮｉ、最大で０．１５重量％の不純物を含み、残りがアルミニウムである。
【００２８】
別の例では、６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．０２〜０．１５重量％のＣｒ、０．４〜１．０重量％のＣｕ、０．１０〜０．３０重量％のＦｅ、０．８〜２．０重量％のＭｇ、０．１０〜０．３０重量％のＭｎ、０．８〜１．４重量％のＳｉ、０．００５〜０．１５重量％のＴｉ、０．０１〜３．０重量％のＺｎ、最大で０．２重量％のＺｒ、最大で０．２重量％のＳｃ、最大で０．２５重量％のＳｎ、最大で０．１重量％のＮｉ、最大で０．１５重量％の不純物を含み、残りがアルミニウムである。
【００２９】
別の例では、６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．０２〜０．１５重量％のＣｒ、０．４〜１．０重量％のＣｕ、０．１５〜０．２５重量％のＦｅ、０．８〜１．３重量％のＭｇ、０．１０〜０．３０重量％のＭｎ、０．８〜１．４重量％のＳｉ、０．００５〜０．１５重量％のＴｉ、０．０１〜３重量％のＺｎ、最大で０．２重量％のＺｒ、最大で０．２重量％のＳｃ、最大で０．２５重量％のＳｎ、最大で０．１重量％のＮｉ、最大で０．１５重量％の不純物を含み、残りがアルミニウムである。
【００３０】
別の例では、６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．０２〜０．１５重量％のＣｒ、０．４〜１．０重量％のＣｕ、０．１５〜０．２５重量％のＦｅ、０．８〜１．３重量％のＭｇ、０．１０〜０．３０重量％のＭｎ、０．８〜１．４重量％のＳｉ、０．００５〜０．１５重量％のＴｉ、０．０５〜３重量％のＺｎ、最大で０．２重量％のＺｒ、最大で０．２重量％のＳｃ、最大で０．２５重量％のＳｎ、最大で０．１重量％のＮｉ、最大で０．１５重量％の不純物を含み、残りがアルミニウムである。
【００３１】
別の例では、６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．０２〜０．０８重量％のＣｒ、０．４〜１．０重量％のＣｕ、０．１５〜０．２５重量％のＦｅ、０．８〜１．３重量％のＭｇ、０．１０〜０．３０重量％のＭｎ、０．８〜１．４重量％のＳｉ、０．００５〜０．１５重量％のＴｉ、０．０５〜３重量％のＺｎ、最大で０．２重量％のＺｒ、最大で０．２重量％のＳｃ、最大で０．２５重量％のＳｎ、最大で０．１重量％のＮｉ、最大で０．１５重量％の不純物を含み、残りがアルミニウムである。
【００３２】
更に別の例では、６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．０８〜０．１５重量％のＣｒ、０．４〜１．０重量％のＣｕ、０．１５〜０．２５重量％のＦｅ、０．８〜１．３重量％のＭｇ、０．１０〜０．３０重量％のＭｎ、０．８〜１．４重量％のＳｉ、０．００５〜０．１５重量％のＴｉ、０．０５〜３重量％のＺｎ、最大で０．２重量％のＺｒ、最大で０．２重量％のＳｃ、最大で０．２５重量％のＳｎ、最大で０．１重量％のＮｉ、最大で０．１５重量％の不純物を含み、残りがアルミニウムである。
【００３３】
別の例では、６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．０２〜０．１５重量％のＣｒ、０．４〜１．０重量％のＣｕ、０．１０〜０．３０重量％のＦｅ、０．８〜１．３重量％のＭｇ、０．１０〜０．３０重量％のＭｎ、０．８〜１．４重量％のＳｉ、０．００５〜０．１５重量％のＴｉ、０．０５〜２．５重量％のＺｎ、最大で０．２重量％のＺｒ、最大で０．２重量％のＳｃ、最大で０．２５重量％のＳｎ、最大で０．１重量％のＮｉ、最大で０．１５重量％の不純物を含み、残りがアルミニウムである。
【００３４】
更に別の例では、６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．０２〜０．１５重量％のＣｒ、０．４〜１．０重量％のＣｕ、０．１０〜０．３０重量％のＦｅ、０．８〜１．３重量％のＭｇ、０．１０〜０．３０重量％のＭｎ、０．８〜１．４重量％のＳｉ、０．００５〜０．１５重量％のＴｉ、０．０５〜２重量％のＺｎ、最大で０．２重量％のＺｒ、最大で０．２重量％のＳｃ、最大で０．２５重量％のＳｎ、最大で０．１重量％のＮｉ、最大で０．１５重量％の不純物を含み、残りがアルミニウムである。
【００３５】
更に別の例では、６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．０２〜０．１５重量％のＣｒ、０．４〜１．０重量％のＣｕ、０．１０〜０．３０重量％のＦｅ、０．８〜１．３重量％のＭｇ、０．１０〜０．３０重量％のＭｎ、０．６〜１．５重量％のＳｉ、０．００５〜０．１５重量％のＴｉ、０．０５〜１．５重量％のＺｎ、最大で０．２重量％のＺｒ、最大で０．２重量％のＳｃ、最大で０．２５重量％のＳｎ、最大で０．１重量％のＮｉ、最大で０．１５重量％の不純物を含み、残りがアルミニウムである。
【００３６】
別の例では、６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．０２〜０．１５重量％のＣｒ、０．４〜１．０重量％のＣｕ、０．１０〜０．３０重量％のＦｅ、０．８〜１．３重量％のＭｇ、０．１０〜０．３０重量％のＭｎ、０．６〜１．５重量％のＳｉ、０．００５〜０．１５重量％のＴｉ、０．０５〜１重量％のＺｎ、最大で０．２重量％のＺｒ、最大で０．２重量％のＳｃ、最大で０．２５重量％のＳｎ、最大で０．１重量％のＮｉ、最大で０．１５重量％の不純物を含み、残りがアルミニウムである。
【００３７】
更に別の例では、６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．０２〜０．１５重量％のＣｒ、０．４〜１．０重量％のＣｕ、０．１０〜０．３０重量％のＦｅ、０．８〜１．３重量％のＭｇ、０．１０〜０．３０重量％のＭｎ、０．６〜１．５重量％のＳｉ、０．００５〜０．１５重量％のＴｉ、０．０５〜０．５重量％のＺｎ、最大で０．２重量％のＺｒ、最大で０．２重量％のＳｃ、最大で０．２５重量％のＳｎ、最大で０．１重量％のＮｉ、最大で０．１５重量％の不純物を含み、残りがアルミニウムである。
【００３８】
更に別の例では、６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．０１〜０．１５重量％のＣｒ、０．１〜１．３重量％のＣｕ、０．１５〜０．３０重量％のＦｅ、０．５〜１．３重量％のＭｇ、０．０５〜０．２０重量％のＭｎ、０．５〜１．３重量％のＳｉ、最大で０．１重量％のＴｉ、最大で４．０重量％のＺｎ、最大で０．２重量％のＺｒ、最大で０．２重量％のＳｃ、最大で０．２５重量％のＳｎ、最大で０．１重量％のＮｉ、最大で０．１５重量％の不純物を含み、残りがアルミニウムである。
【００３９】
別の例では、前述の合金のいずれかにおけるＦｅ及びＭｎの重量％の合計が０．３５重量％未満である。
【００４０】
更に別の例では、前述の合金のいずれかにおけるＴｉは、０．０〜０．１０重量％、０．０３〜０．０８重量％、０．０３〜０．０７重量％、０．０３〜０．０６重量％、または０．０３〜０．０５重量％で存在する。
【００４１】
別の例では、６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．０４〜０．１３重量％のＣｒ、０．４〜１．０重量％のＣｕ、０．１５〜０．２５重量％のＦｅ、０．８〜１．３重量％のＭｇ、０．１５〜０．２５重量％のＭｎ、０．６〜１．５重量％のＳｉ、０．００５〜０．１５重量％のＴｉ、０．０５〜３重量％のＺｎ、最大で０．２重量％のＺｒ、最大で０．２重量％のＳｃ、最大で０．２５重量％のＳｎ、最大で０．１重量％のＮｉ、最大で０．１５重量％の不純物を含み、残りがアルミニウムである。
【００４２】
クロム
様々な例では、開示された合金は、最大で０．２５重量％、０．０２〜０．２５重量％、０．０３〜０．２４重量％、０．０４〜０．２３重量％、０．０５〜０．２２重量％、０．０６〜０．２１重量％、０．０７〜０．２０重量％、０．０２〜０．０８重量％、０．０４〜０．０７重量％、０．０８〜０．１５重量％、０．０９〜０．２４重量％、または０．１〜０．２３重量％の量でＣｒを含み得る。例えば、合金は、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％、または０．２５％のＣｒを含み得る。全て重量％で表示されている。
【００４３】
銅
様々な例では、開示された合金は、０．４〜２．０重量％、０．５〜１．０重量％、０．６〜１．０重量％、０．４〜０．９重量％、０．４〜０．８重量％、０．４〜０．７重量％、０．４〜０．６重量％、０．５〜０．８重量％、または０．８〜１．０重量％の量でＣｕを含み得る。例えば、合金は、０．４％、０．４５％、０．５％、０．５５％、０．６％、０．６５％、０．７％、０．７５％、０．８％、０．８５％、０．９％、０．９５％、１．０％、１．０５％、１．１０％、１．１５％、１．２０％、１．２５％、１．３０％、１．３５％、１．４％、１．４５％、１．５０％、１．５５％、１．６０％、１．６５％、１．７０％、１．７５％、１．８０％、１．８５％、１．９０％、１．９５％、または２．０％のＣｕを含み得る。全て重量％で表示されている。
【００４４】
マグネシウム
様々な例では、開示された合金は、０．５〜２．０重量％、０．８〜１．５重量％、０．８〜１．３重量％、０．８〜１．１重量％、または０．８〜１．０重量％の量でＭｇを含み得る。例えば、合金は、０．５％、０．５５％、０．６％、０．６５％、０．７％、０．７５％、０．８％、０．８５％、０．９％、０．９５％、１．０％、１．１％、１．２％、１．３％、１．４％、１．５％、１．６％、１．７％、１．８％、１．９％、または２．０％のＭｇを含み得る。全て重量％で表示されている。
【００４５】
ケイ素
様々な例では、開示された合金は、０．５〜１．５重量％、０．６〜１．３重量％、０．７〜１．１重量％、０．８〜１．０重量％、または０．９〜１．４重量％の量でＳｉを含み得る。例えば、合金は、０．５％、０．５５％、０．６％、０．６５％、０．７％、０．７５％、０．８％、０．８５％、０．９％、０．９５％、１．０％、１．１％、１．２％、１．３％、１．４％、または１．５％のＳｉを含み得る。全て重量％で表示されている。
【００４６】
マンガン
様々な例では、開示された合金は、０．００５〜０．４重量％、０．１〜０．２５重量％、０．１５〜０．２０重量％、または０．０５〜０．１５重量％の量でＭｎを含み得る。例えば、合金は、０．００５％、０．０１％、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％、０．１０％、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％、または０．４０％のＭｎを含み得る。全て重量％で表示されている。
【００４７】
鉄
様々な例では、開示された合金は、０．１〜０．３重量％、０．１〜０．２５重量％、０．１〜０．２０重量％、または０．１〜０．１５重量％の量でＦｅを含み得る。例えば、合金は、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％、または０．３０％のＦｅを含み得る。全て重量％で表示されている。
【００４８】
亜鉛
様々な例では、開示された合金は、最大で４．０重量％のＺｎ、０．０１〜０．０５重量％のＺｎ、０．１〜２．５重量％のＺｎ、０．００１〜１．５重量％のＺｎ、０．０〜１．０重量％のＺｎ、０．０１〜０．５重量％のＺｎ、０．５〜１．０重量％のＺｎ、１．０〜１．９重量％のＺｎ、１．５〜２．０重量％のＺｎ、２．０〜３．０重量％のＺｎ、０．０５〜０．５重量％のＺｎ、０．０５〜１．０重量％のＺｎ、０．０５〜１．５重量％のＺｎ、０．０５〜２．０重量％のＺｎ、０．０５〜２．５重量％のＺｎ、または０．０５〜３重量％のＺｎを含み得る。例えば、合金は、０．０％、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％、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％、０．４０％、０．４１％、０．４２％、０．４３％、０．４４％、０．４５％、０．４６％、０．４７％、０．４８％、０．４９％、０．５０％、０．５５％、０．６０％、０．６５％、０．７０％、０．７５％、０．８０％、０．８５％、０．９０％、０．９５％、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％、または４．０％のＺｎを含み得る。いくつかの場合では、Ｚｎは合金中に存在しない（すなわち、０％）。全て重量％で表示されている。
【００４９】
チタン
様々な例では、開示された合金は、最大で０．１５重量％、０．００５〜０．１５重量％、０．００５〜０．１重量％、０．０１〜０．１５重量％、０．０５〜０．１５重量％、または０．０５〜０．１重量％の量でＴｉを含み得る。例えば、合金は、０．００１％、０．００２％、０．００３％、０．００４％、０．００５％、０．００６％、０．００７％、０．００８％、０．００９％、０．０１０％、０．０１１％、０．０１２％、０．０１３％、０．０１４％、０．０１５％、０．０１６％、０．０１７％、０．０１８％、０．０１９％、０．０２０％、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％、０．０５５％、０．０６％、０．０６５％、０．０７％、０．０７５％、０．０８％、０．０８５％、０．０９％、０．０９５％、０．１％、０．１１％、０．１２％、０．１３％、０．１４％、または０．１５％のＴｉを含み得る。いくつかの場合では、Ｔｉは合金中に存在しない（すなわち、０％）。全て重量％で表示されている。
【００５０】
スズ
様々な例では、上記の例に記載の開示された合金は、最大で０．２５重量％、０．０５〜０．１５重量％、０．０６〜０．１５重量％、０．０７〜０．１５重量％、０．０８〜０．１５重量％、０．０９〜０．１５重量％、０．１〜０．１５重量％、０．０５〜０．１４重量％、０．０５〜０．１３重量％、０．０５〜０．１２重量％、または０．０５〜０．１１重量％の量でＳｎを更に含み得る。例えば、合金は、０．００１％、０．００２％、０．００３％、０．００４％、０．００５％、０．００６％、０．００７％、０．００８％、０．００９％、０．０１０％、０．０１１％、０．０１２％、０．０１３％、０．０１４％、０．０１５％、０．０１６％、０．０１７％、０．０１８％、０．０１９％、０．０２０％、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％、０．０５５％、０．０６％、０．０６５％、０．０７％、０．０７５％、０．０８％、０．０８５％、０．０９％、０．０９５％、０．１％、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％、または０．２５％のＳｎを含み得る。いくつかの場合では、Ｓｎは合金中に存在しない（すなわち、０％）。全て重量％で表示されている。
【００５１】
ジルコニウム
様々な例では、合金は、合金の総重量を基準として最大で約０．２％（例えば、０％〜０．２％、０．０１％〜０．２％、０．０１％〜０．１５％、０．０１％〜０．１％、または０．０２％〜０．０９％）の量でジルコニウム（Ｚｒ）を含む。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％、０．１％、０．１１％、０．１２％、０．１３％、０．１４％、０．１５％、０．１６％、０．１７％、０．１８％、０．１９％、または０．２％のＺｒを含み得る。所定の態様では、Ｚｒは合金中に存在しない（すなわち、０％）。全て重量％で表示されている。
【００５２】
スカンジウム
所定の態様では、合金は、合金の総重量を基準として、最大で約０．２％（例えば、０％〜０．２％、０．０１％〜０．２％、０．０５％〜０．１５％、または０．０５％〜０．２％）の量でスカンジウム（Ｓｃ）を含む。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％、０．１％、０．１１％、０．１２％、０．１３％、０．１４％、０．１５％、０．１６％、０．１７％、０．１８％、０．１９％、または０．２％のＳｃを含み得る。所定の態様では、Ｓｃは合金中に存在しない（すなわち、０％）。全て重量％で表示されている。
【００５３】
ニッケル
所定の態様では、合金は、合金の総重量を基準として、最大で約０．０７％（例えば、０％〜０．０５％、０．０１％〜０．０７％、０．０３％〜０．０３４％、０．０２％〜０．０３％、０．０３４〜０．０５４％、０．０３％〜０．０６％、または０．００１％〜０．０６％）の量でニッケル（Ｎｉ）を含む。例えば、合金は、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％、０．０５％、０．０５２１％、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％、または０．０７％のＮｉを含み得る。所定の態様では、Ｎｉは合金中に存在しない（すなわち、０％）。全て重量％で表示されている。
【００５４】
その他
上記の例に加えて、開示された合金は以下を含有し得る：最大で０．５重量％のＧａ（例えば、０．０１％〜０．４０％または０．０５％〜０．２５％）、最大で０．５重量％のＨｆ（例えば、０．０１％〜０．４０％または０．０５％〜０．２５％）、最大で３重量％のＡｇ（例えば、０．１％〜２．５％または０．５％〜２．０％）、最大で２重量％の合金元素Ｌｉ、Ｐｂ、またはＢｉのうちの少なくとも１種（例えば、０．１％〜２．０％または０．５％〜１．５％）、または最大で０．５重量％の次の元素Ｎｉ、Ｖ、Ｓｃ、Ｍｏ、Ｃｏもしくは他の希土類元素のうちの少なくとも１種（例えば、０．０１％〜０．４０％または０．０５％〜０．２５％）。全ての百分率は重量％で表示されており、合金の総重量を基準とする。例えば、合金は、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％、または０．２０％の、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｂｅ、Ｂ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｓｒ、Ｖ、Ｉｎ、Ｈｆ、Ａｇ、及びＮｉのうちの１種以上を含み得る。全て重量％で表示されている。
【００５５】
表１は、比較目的のための参照合金（ＡＡ６０６１）及び合金のいくつかの例を示している。全ての数字は（重量％）であり、残りはアルミニウムである。例の合金において、各合金は最大で約０．１５重量％の不純物を含有し得る。
【表１】
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【００５６】
実施形態１及び２などのいくつかの例では、改善された曲げ性のために、ＦｅとＭｎの合計が０．３５重量％以下で維持されることを確実にするように合金を設計した。
【００５７】
プロセス：
本明細書に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金は、当業者に知られている任意の好適な鋳造方法を使用して、例えば、これらに限定されないが、インゴット、ビレット、スラブ、プレート、シェート、またはシートに鋳造され得る。いくつかの非限定的な例として、鋳造プロセスには、直接冷却（ＤＣ）鋳造プロセス及び連続鋳造（ＣＣ）プロセスを含まれ得る。ＣＣプロセスには、二重ベルト鋳造機、二重ロール鋳造機、またはブロック鋳造機の使用が含まれ得るがこれらに限定されない。また、本明細書に記載の６ｘｘｘアルミニウム合金は、当業者に知られている任意の好適な方法を使用して押出物に形成され得る。ＤＣ鋳造プロセス、ＣＣプロセス、及び押出プロセスは、当業者に知られているようなアルミニウム工業で一般的に使用されている規格に従って実施され得る。次いで合金は、鋳造インゴット、ビレット、スラブ、プレート、シェート、シート、または押出物として、更なる処理工程に供され得る。
【００５８】
図１は、１つの例示的なプロセスの概略図を示している。いくつかの例では、６ｘｘｘアルミニウム合金は、合金を約５２０℃〜約５９０℃の温度で溶体化することによって調製される。溶体化後、急冷及び冷間加工（ＣＷ）、及びそれに次ぐ熱処理（人工時効）が続く。溶体化後のＣＷの百分率は、少なくとも５％〜８０％、例えば、１０％〜７０％、１０％〜４５％、１０％〜４０％、１０％〜３５％、１０％〜３０％、１０％〜２５％、または１０％〜２０％、２０％〜６０％、または２０〜２５％のＣＷで変動し得る。まず溶体化し、次いで冷間加工に続いて人工時効することにより、全伸び％を犠牲にすることなく、降伏強度及び極限引張強度に関して改善された特性が得られた。この文脈において、ＣＷ％は、冷間圧延による厚さの変化を冷間圧延前の初期ストリップ厚さで除したものとして言及される。別の例示的なプロセスでは、６ｘｘｘアルミニウム合金は、合金を溶体化し、続いてＣＷなしで熱処理（人工時効）することによって調製される。冷間加工は、本出願では冷間圧延（ＣＲ）とも称される。
【００５９】
溶体化熱処理に続く急冷の後、過飽和の固溶体が得られる。冷間圧延の間、形成動作中に更に転位が発生する。以下の記述によって縛られることを望むものではないが、これにより増大した強度がもたらされ、元素拡散が助長され、その後の人工時効中に析出物形成のためのより高い密度の核生成部位がもたらされると考えられる。以下の記述によって縛られることを望むものではないが、これは、転位による空孔における急冷の消滅に起因し得るクラスターまたはＧｕｉｎｉｅｒ−Ｐｒｅｓｔｏｎ（ＧＰ）ゾーンの形成を抑制すると考えられる。その後の人工時効の間、最大強度は、β’’／β’針状析出物及びＬ相を含有するＣｕの析出を介して達成される。冷間加工は、増大した反応速度論ならびにより高い塗装焼付け強度及び加速した人工時効反応をもたらすと考えられる。以下の記述によって縛られることを望むものではないが、溶体化熱処理後の冷間圧延は、β’’／β’針状析出物及びβ相の抑制をもたらすと考えられる。材料の最終強度は、冷間加工中に発生する転位密度の増加による析出強化及びひずみ硬化に起因する。
【００６０】
いくつかの例では、以下の処理条件が適用された。サンプルを５１０〜５９０℃で０．５〜４時間均質化した後、熱間圧延した。例えば、均質化温度は、５１５℃、５２０℃、５２５℃、５３０℃、５３５℃、５４０℃、５４５℃、５５０℃、５５５℃、５６０℃、５６５℃、５７０℃、５７５℃、５８０℃、または５８５℃であり得る。均質化時間は、１時間、１．５時間、２時間、２．５時間、３時間、または３．５時間であり得る。目標レイダウン温度は４２０〜４８０℃であった。例えば、レイダウン温度は、４２５℃、４３０℃、４３５℃、４４０℃、４４５℃、４５０℃、４５５℃、４６０℃、４６５℃、４７０℃、または４７５℃であり得る。目標レイダウン温度は、熱間圧延前のインゴット、スラブ、ビレット、プレート、シェート、またはシートの温度を示す。サンプルを５ｍｍ〜１８ｍｍに熱間圧延した。例えば、ゲージは、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１１ｍｍ、１２ｍｍ、１３ｍｍ、１４ｍｍ、１５ｍｍ、１６ｍｍ、または１７ｍｍであり得る。好ましくは、ゲージは約１１．７ｍｍ及び９．４ｍｍである。
【００６１】
目標出口熱間圧延温度は、３００〜４００℃であり得る。目標出口熱間圧延温度は、３００℃、３０５℃、３１０℃、３１５℃、３２０℃、３２５℃、３３０℃、３３５℃、３４０℃、３４５℃、３５０℃、３５５℃、３６０℃、３６５℃、３７０℃、３７５℃、３８０℃、３８５℃、３９０℃、３９５℃、または４００℃であり得る。その後、サンプルを５１０〜５４０℃で０．５〜１時間溶体化熱処理した後、直ちに周囲温度まで氷水急冷して最大飽和を確保した。溶体化熱処理温度は、５１５℃、５２０℃、５２５℃、５３０℃、または５３５℃であり得る。周囲温度に達するまでの継続時間は、材料の厚さに基づいて変動し、平均で１．５〜５秒と推定されることが推定される。好ましくは、周囲温度に達するまでの時間は、２秒、２．５秒、３秒、３．５秒、４秒、または４．５秒であり得る。周囲温度は、約−１０℃〜約６０℃であり得る。周囲温度はまた、０℃、１０℃、２０℃、３０℃、４０℃、または５０℃であり得る。
【００６２】
いくつかの例では、アルミニウム合金シートを作製する方法は、次の工程：６ｘｘｘアルミニウム合金を鋳造することと、鋳造されたアルミニウム合金を５１０℃〜５９０℃の温度に急速に加熱することと、鋳造されたアルミニウム合金を５１０℃〜５９０℃の温度で０．５〜４時間維持することと、温度を４２０℃〜４８０℃に低下させることと、鋳造されたアルミニウム合金をアルミニウム合金シートに熱間圧延することであって、圧延されたアルミニウム合金シートが、３３０℃〜３９０℃の熱間圧延出口温度で最大で１８ｍｍの厚さを有する、熱間圧延することと、アルミニウム合金シートを５１０℃〜５４０℃の温度で０．５〜１時間熱処理することと、アルミニウム合金シートを周囲温度に急冷することと、を含み得る。
【００６３】
いくつかの例では、アルミニウム合金シートを作製する方法は、次の工程：６ｘｘｘアルミニウム合金を連続的に鋳造することと、連続的に鋳造されたアルミニウム合金を５１０℃〜５９０℃の温度に急速に加熱することと、５１０℃〜５９０℃の温度を０．５〜４時間維持することと、温度を４２０℃〜４８０℃に低下させることと、連続的に鋳造されたアルミニウム合金を熱間圧延してアルミニウム合金シートを作ることであって、そのアルミニウム合金シートが、３３０℃〜３９０℃の熱間圧延出口温度で１ｍｍ未満の厚さを有する、作ることと、アルミニウム合金シートを５１０℃〜５４０℃の温度で０．５〜１時間熱処理することと、アルミニウム合金シートを周囲温度に急冷することと、を含み得る。
【００６４】
その後、２つの追加の処理方法を検査した。
【００６５】
方法１
溶体化処理後の急冷に続いて、サンプルを２００℃で０．５〜６時間、可能な限り速やかに、しかし常に２４時間以内に人工時効させた。溶体化熱処理及び急冷の完了と人工時効（熱処理）の開始との間の時間間隔は、自然時効の影響を避けるために、２４時間未満であった。人工時効は、約１６０℃〜約２４０℃、約１７０℃〜約２１０℃、または約１８０℃〜約２００℃の範囲の温度で行われ得る。
【００６６】
方法２
溶体化熱処理後の急冷の後、サンプルを、人工時効（熱処理）の前に、約１１ｍｍ及び約９ｍｍの初期ゲージからそれぞれ約７ｍｍ及び約３ｍｍに冷間圧延した。これは約２０％及び４０〜４５％のＣＷと定義され得る。溶体化熱処理及び急冷の完了と人工時効の開始との間の時間間隔は、自然時効の影響を避けるために、２４時間未満であった。試行の目的で適用されたＣＷ％は４０％であり、７ｍｍ（１１．７ｍｍの初期厚さから圧延した）及び３ｍｍ（５ｍｍの初期厚さから圧延した）の最終ゲージをもたらした。これに２００℃で１〜６時間の時効が続いた。いくつかの場合では、その後の時効は２００℃で０．５〜６時間行われ得る。
【００６７】
要約すると、そのプロセスの初期段階は、順次、鋳造、均質化、熱間圧延、溶体化熱処理、及び急冷を含む。次に、方法１または方法２のいずれかまたは両方が続く。方法１は、時効させる工程を含む。方法２は、冷間圧延及びその後の時効を含む。
【００６８】
記載された方法で生成されたアルミニウムシートのゲージは、最大で１５ｍｍの厚さであり得る。例えば、開示された方法を用いて生成されたアルミニウムシートのゲージは、１５ｍｍ、１４ｍｍ、１３ｍｍ、１２ｍｍ、１１ｍｍ、１０ｍｍ、９ｍｍ、８ｍｍ、７ｍｍ、６ｍｍ、５ｍｍ、４ｍｍ、３．５ｍｍ、３ｍｍ、２ｍｍ、１ｍｍ、または１ｍｍ未満の厚さの任意のゲージ、例えば、０．９ｍｍ、０．８ｍｍ、０．７ｍｍ、０．６ｍｍ、０．５ｍｍ、０．４ｍｍ、０．３ｍｍ、０．２ｍｍ、もしくは０．１ｍｍであり得る。開始厚さは最大で２０ｍｍであり得る。いくつかの例では、開示された方法を用いて生成されたアルミニウム合金シートは、約２ｍｍ〜約１４ｍｍの最終ゲージを有し得る。
【００６９】
合金の機械的特性
商業的に生成された材料の分析に基づいて、工業的組成物を模倣する実験室鋳造ＡＡ６０６１と比較して、新しい例は、（組成の変化によるＴ６状態ならびに製造方法（冷間加工）及び組成の変化の組み合わせによるＴ８ｘ状態の両方において）強度の大幅な改善を示した。また、開示された合金は、限定されるものではないが、Ｔ４及びＦ質別で生成され得る。この新規な製造方法及び組成の変更は、ＡＡ６０６１などの現在の合金に対する改善である。前述のセクションで説明したように、新規な態様は、（ｉ）製造方法（溶体化熱処理及び急冷後の冷間圧延を介する）と（ｉｉ）様々なＣｕ、Ｓｉ、Ｍｇ、及びＣｒの重量％での組成の変更との組み合わせに関する。
【００７０】
表２は、ＡＡ６０６１と比較した２つの例示的な合金の改善された機械的特性を要約している。図２及び３は、例示的な合金の特性に関する追加のデータを示している。降伏強度（ＹＳ）（ＭＰａ）及び伸び率（ＥＬ％）が示されている。
【表２】
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【００７１】
これらの合金をＴ６及びＴ８ｘ状態での強度値及び伸び％について試験した。透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）検査を実施して、析出タイプ及び強化メカニズムを確認した（図４及び５参照）。いくつかの例では、本明細書に記載の方法に従って作製された６ｘｘｘアルミニウム合金シートは、少なくとも３００ＭＰａ、例えば約３００ＭＰａ〜４５０ＭＰａの降伏強度を有し得る。いくつかの例では、本明細書に記載の方法に従って作製された６ｘｘｘアルミニウム合金シートは、少なくとも１０％の伸びを有し得る。
【００７２】
いくつかの例では、本明細書に記載の方法に従って作製された６ｘｘｘアルミニウム合金シートは、亀裂を伴わずに約１．２のアルミニウム合金シートの最小ｒ／ｔ比を有し得る。ｒ／ｔ比は、材料の曲げ性の評価を提供し得る。以下に説明するように、曲げ性はｒ／ｔ比に基づいて評価され、ｒは使用される工具（ダイ）の半径であり、ｔは材料の厚さである。より低いｒ／ｔ比は、材料のより良好な曲げ性を示す。
【００７３】
また、合金を使用中負荷特性を評価するために試験した。具体的には、６０℃の温度で、適用の観点から厳しい条件とみなされる−１のＲ値で７０ＭＰａの疲労負荷が適用された類型を試験した。１００，０００サイクル後、次いでサンプルを引張強度値を決定するために試験した。初期データは、疲労条件に供されていない基準金属と比較して、疲労負荷後に強度が維持されることを示唆している（図６参照）。
【００７４】
最後に、開示された合金をＡＳＴＭ  Ｇ１１０に基づいて腐食条件で試験した。実施形態１の腐食挙動は、初期の知見に基づいて優れた耐腐食性であると考えられるＡＡ６０６１の現在の基準に匹敵することが観察された（図７参照）。
【００７５】
図２〜６に示された知見の要約を以下に要約しており、２００℃での人工時効中の強度値を示しており、ＴＥＭ画像は強化メカニズムを要約しており、強度値は疲労負荷が適用され１００，０００サイクル試験された後に維持されることを確認している。
【００７６】
以下の実施例は本発明を更に解説する役割を果たすが、それと同時にそのいかなる限定も構成しない。それどころか、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様々な実施形態、変更、及びその等価物に対して手段が与えられ得ることが明確に理解されるべきである。他に述べない限り、以下の実施例に記載の研究の間は従来の手順に従った。手順の一部を解説の目的のために以下に記載する。
【００７７】
実施例１
表１に列挙された組成を有する例示的な合金を以下の例示的な方法に従って生成した：鋳造されたままの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、均質化したインゴットを次いで熱間圧延ミルを介して熱間圧延して１６個の通路（ｐａｓｓ）を含む中間ゲージとし、その場合、インゴットは、約５００℃〜約５４０℃の温度で熱間圧延ミルに入り、約３００〜４００℃の温度で熱間圧延ミルを出て、中間ゲージアルミニウム合金を次いで任意に冷間圧延して、約２ｍｍ〜約４ｍｍの最終ゲージを有するアルミニウム合金シートとし、アルミニウム合金シートを約５２０℃〜５９０℃の温度で溶体化し、シートを水及び／または空気のいずれかで急冷し、シートを任意に冷間圧延して約１〜約３ｍｍの最終ゲージとし（すなわち、シートを約２０％〜約７０％（例えば、２５％または５０％）の冷間圧延に供し）、シートを約１２０℃〜約１８０℃の温度で約３０分〜約４８時間の期間（例えば、１４０℃〜１６０℃で５時間〜１５時間）熱処理する。
【００７８】
例示的な合金を引張強度及び伸びに対する影響を評価するために人工時効に更に供した。図８は、３０％のＣＷ後の時効曲線の概略図である。左の垂直軸は強度（ＭＰａ）を示し、水平軸には１４０℃での時間（時）が示されており、右の垂直軸には伸び率（Ａ８０）が示されている。これらのデータは、３０％のＣＷでのＡＡ６４５１を使用して得られた。Ｒｐ０．２は降伏強度を指し、Ｒｍは引張強度を指し、Ａｇは均一な伸び（最高Ｒｍでの伸び）を指し、Ａ８０は全体の伸びを指す。この表は、１０時間後に強度が増加するかまたは一定にとどまり、伸びが減少することを示している。図８及び図９では、サンプルを２ｍｍゲージで実行した。
【００７９】
図９は、２３％のＣＷ後の時効曲線の概略図である。左のｙ軸は強度（ＭＰａ）を示し、ｘ軸には１７０℃での時間（時）が示されており、右のｙ軸には伸び率（Ａ８０）が示されている。これらのデータは、２３％の冷間加工でのＡＡ６４５１を使用して得られた。降伏強度（Ｒｐ）は５〜１０時間でピークに達する。引張強度（Ｒｍ）は２．５時間後に低下する。伸びは時効後に低下する。Ｒｐ０．２は降伏強度を指し、Ｒｍは引張強度を指し、Ａｇは均一な伸び（最高Ｒｍでの伸び）を指し、Ａ８０は全体の伸びを指す。
【００８０】
例示的合金を、引張強度に対する影響を評価するためにシミュレートされた塗装焼付けプロセスに供した。図１０は、１８０℃で３分間の塗装焼付けの間の強度安定性（ＭＰａ）の概略図である。５０％の冷間加工を適用した。時効は、１４０℃で５時間であったＸ記号を除き、１４０℃で１０時間行った。このグラフは、高強度６ｘｘｘクラッド／コア合金組成物の強度が、塗装焼付けで本質的に安定であることを示している。実際に、強度はわずかに増加する。凡例は図１０に示されており、「Ｘ」標識は合金８９３１を表す。合金８９３１は、本明細書に記載の例示的合金であり、高強度６ｘｘｘクラッド／コア合金組成物（コア：Ｓｉ−１．２５％、Ｆｅ−０．２％、Ｃｕ−１．２５％、Ｍｎ−０．２５％、Ｍｇ−１．２５％、Ｃｒ−０．０４％、Ｚｎ−０．０２％、及びＴｉ−０．０３％、クラッド：Ｓｉ−０．９％、Ｆｅ−０．１６％、Ｃｕ−０．０５％、Ｍｎ−０．０６％、Ｍｇ−０．７５％、Ｃｒ−０．０１％、及びＺｎ−０．０１％）、「ひし形」標識はＡＡ６４５１合金を表し、「四角」標識はＡＡ６４５１＋０．３％のＣｕを表し、「四角」標識はＡＡ６４５１＋０．３％のＣｕを表し、「星」標識は合金０６５７（Ｓｉ−１．１％、Ｆｅ−０．２４％、Ｃｕ−０．３％、Ｍｎ−０．２％、Ｍｇ−０．７％、Ｃｒ−０．０１％、Ｚｎ−０．０２％、及びＴｉ−０．０２％を有し、残りがＡｌである合金）を表している。
【００８１】
図１１は、伸び（ｙ軸  Ａ８０）及びｘ軸におけるＭＰａでの強度（Ｒｐ０．２）に対する３０％または５０％の冷間圧延（ＣＲ）及び様々な温度での時効の影響を示すチャートである。時効の温度は図において次のように記号によって表されている：丸＝１００℃、ひし形＝１２０℃、四角＝１３０℃、三角＝１４０℃。試験した合金は、完全Ｔ６状態でＡＡ６４５１＋０．３％のＣｕであった。その図は、ＣＲの増加が強度を増加させ、伸びを減少させたことを示している。そのデータは、冷間加工の変化が強度と伸びとの間の妥協点を得るために使用され得ることを実証している。３０％のＣＷの場合の伸び値の範囲は約７％〜約１４％であった一方で、対応する強度レベルは約３１０ＭＰａ〜約３７５ＭＰａの範囲であった。５０％のＣＲの場合の伸び値の範囲は約３．５％〜約１２％であった一方で、対応する強度レベルは約３４５ＭＰａ〜約４００ＭＰａの範囲であった。５０％のＣＲは、３０％のＣＲよりも高い強度であるが、低い伸びをもたらした。時効プロセス中の時間及び温度を変化させることは、ＣＲの変化の影響と比較して、伸び及び強度に小さな影響を及ぼした。
【００８２】
図１２は、伸び（ｙ軸  Ａ８０）及びｘ軸のＭＰａでの強度（Ｒｐ０．２）に対する３０％または５０％のＣＲ及び様々な温度での時効の影響を示すチャートである。時効の温度は図において次のように記号によって表されている：丸＝１００℃、ひし形＝１２０℃、四角＝１３０℃、三角＝１４０℃、Ｘ＝１６０℃、及び星＝１８０℃。試験された合金である合金８９３１は高強度６ｘｘｘ合金である。Ｘは、完全Ｔ６状態の合金８９３１を表す（高強度６ｘｘｘクラッド／コア合金組成物（コア：Ｓｉ−１．２５％、Ｆｅ−０．２％、Ｃｕ−１．２５％、Ｍｎ−０．２５％、Ｍｇ−１．２５％、Ｃｒ−０．０４％、Ｚｎ−０．０２％、及びＴｉ−０．０３％、クラッド：Ｓｉ−０．９％、Ｆｅ−０．１６％、Ｃｕ−０．０５％、Ｍｎ−０．０６％、Ｍｇ−０．７５％、Ｃｒ−０．０１％、及びＺｎ−０．０１％））。その図は、冷間加工の増大が強度を増大させ、伸びを減少させたことを示している。３０％のＣＲの場合の伸び値の範囲は約６％〜約１２％であった一方で、対応する強度レベルは約３７０ＭＰａ〜約４２５ＭＰａの範囲であった。５０％のＣＲの場合の伸び値の範囲は約３％〜約１０％であった一方で、対応する強度レベルは約３９０ＭＰａ〜約４５０ＭＰａの範囲であった。５０％のＣＲは、３０％のＣＲよりも高い強度であるが、低い伸びをもたらした。そのデータは、ＣＲの変化が強度と伸びとの間の妥協点を得るために使用され得ることを実証している。時効プロセス中の時間及び温度を変化させることは、ＣＲの変化の影響と比較して、伸び及び強度に小さな影響を及ぼした。
【００８３】
図１３は、圧延方向に対して９０°での例示的合金の表面組織の変化（ｒ値）に対するＣＲの影響を示すチャートである。試験した合金は、Ｔ４状態のＡＡ６４５１＋０．３％のＣｕであった。三角はＴ４状態＋５０％のＣＲを表し、四角はＴ４状態＋２３％のＣＲを表し、ひし形は１４０℃での２、１０、または３６時間の人工時効のＴ４状態を示している。そのデータは、冷間加工の増大が、圧延方向に対して９０°のｒ値を増大させることを実証している。そのデータはまた、冷間圧延後の時効がｒ値を大幅に変化させないことを実証している。
【００８４】
図１４は、例示的合金の表面組織の変化（ｒ値）に対するＣＲの影響を示すチャートである。試験した合金は、Ｔ４状態のＡＡ６４５１＋０．３％のＣｕであった。ＸはＴ４状態を示し、三角はＴ４状態＋２３％のＣＲ＋１７０°での１０時間の人工時効を表し、四角はＴ４状態＋５０％のＣＲ＋１４０℃での１０時間の人工時効を表し、ひし形はＴ４状態＋５０％のＣＲを示している。そのデータは、冷間加工の増大が、圧延方向に対して９０°のｒ値を増大させることを実証している。そのデータはまた、冷間圧延後の時効がｒ値を大幅に変化させないことを実証している。
【００８５】
図１５は、２０％〜５０％のＣＲ及び１２０℃〜１８０℃での時効の後の様々な合金の強度及び伸びを示す表である。強度の測定結果は、圧延方向に対して９０°で得られた。試験した合金は、ＡＡ６０１４、ＡＡ６４５１、ＡＡ６４５１＋０．３％のＣｕ、合金０６５７（Ｓｉ−１．１％、Ｆｅ−０．２４％、Ｃｕ−０．３％、Ｍｎ−０．２％、Ｍｇ−０．７％、Ｃｒ−０．０１％、Ｚｎ−０．０２％、及びＴｉ−０．０２％の組成を有する合金）、ＡＡ６１１１、合金８９３１（高強度６ｘｘｘクラッド／コア合金組成物（コア：Ｓｉ−１．２５％、Ｆｅ−０．２％、Ｃｕ−１．２５％、Ｍｎ−０．２５％、Ｍｇ−１．２５％、Ｃｒ−０．０４％、Ｚｎ−０．０２％、及びＴｉ−０．０３％、クラッド：Ｓｉ−０．９％、Ｆｅ−０．１６％、Ｃｕ−０．０５％、Ｍｎ−０．０６％、Ｍｇ−０．７５％、Ｃｒ−０．０１％、及びＺｎ−０．０１％））であった。
【００８６】
図１６は、０．３％のＣｕを有するＡＡ６４５１合金及び０．１％のＣｕを有するＡＡ６４５１合金の降伏強度（Ｒｐ０．２（ＭＰａ））に対する、３０％のＣＲに続く１４０℃で１０時間の時効の影響を示す表である。結果は、０．３％のＣｕを含有する合金の場合、降伏強度が３０％のＣＲ及び１４０℃での１０時間の時効で増大することを実証している。０．１％のＣｕを含有する合金の場合でも増加するが、０．３％のＣｕを有する合金ほど大幅ではない。
【００８７】
図１７は、０．３％のＣｕを有するＡＡ６４５１合金及び０．１％のＣｕを有するＡＡ６４５１合金の伸び（Ａ８０（％））に対する、３０％のＣＲに続く１４０℃で１０時間の時効の影響を示す表である。結果は、ＣＲ及び時効が、０．３％のＣｕ及び０．１％のＣｕを含有する合金の伸びに対して同様の影響を有することを実証している。
【００８８】
実施形態１、２−１、及び２−２のサンプルを、それらの形成性を評価するために９０°曲げ試験に供した。次第により小さくなる半径を有するダイを使用して曲げ試験を行った。曲げ性は、（ｒ／ｔ比）（ｒは使用される工具（ダイ）の半径であり、ｔは材料の厚さである）に基づいて評価した。より低いｒ／ｔ比は、材料のより良好な曲げ性を示す。実施形態１、２−１、及び２−２のサンプルを高強度状態としても知られているＴ８ｘで試験した。結果を図１８に要約する。
【００８９】
同等の曲げ性（ｒ／ｔ）比が実施形態１と２−２の間で観察され、不合格は１．５と２．５のｒ／ｔの間で生じたことが分かる。これは、Ｃｒの有害な影響が、減少したβ’’／β’析出物をもたらすマグネシウム含有量を低下させることによって相殺されたという事実に起因し得る。様々な場合において、開示された合金は、約１．６以上２．５未満のｒ／ｔ比よりも低い曲げ性を有する（向上した曲げ性はより低いｒ／ｔ比によって表される）。
【００９０】
実施例２
実施形態１、２−１、及び２−２を前述のように溶体化熱処理した。これに約２０％のＣＷが続き、約７ｍｍの最終ゲージとした。その後、サンプルを２００℃で様々な時間人工的に時効させた。結果を図１９に要約する。２０％のＣＷの適用に続いて時効処理をした後の開示された合金は、３６０ＭＰａの最小降伏強度及び２０％以上の最小全ＥＬ％を有する。図１９、２０Ａ、及び２０Ｂを参照。
【００９１】
実施例３
実施形態１、２−１、及び２−２を従来の人工時効処理に続いて約２０％〜約４０％のＣＷに供した。冷間加工を約１１ｍｍ及び約９ｍｍの初期厚さを有するサンプルに適用して、７ｍｍ及び３ｍｍの最終ゲージをもたらした。図２１において実施形態１についての結果を要約する。
【００９２】
この例で実証されているように、実施形態１は、２０％の最小全伸びを有し、Ｔ６状態で３３０ＭＰａの最小降伏強度を有する。組成物及び製造方法（溶体化熱処理及び急冷後で時効の前に約２０％以上のＣＷから２５％未満のＣＷを適用する）を組み合わせることにより、約２０％の最小全伸びを有し、最小降伏強度は約３６０ＭＰａである。その類型は、１５％の最小全伸びを有し、４０％〜４５％のＣＷ後に３９０ＭＰａの最小降伏強度を示した。
【００９３】
実施例４
実施形態３及び４を従来の人工時効処理に続いて約２４％〜約６６％のＣＷに供した。冷間加工を約１０ｍｍ及び約５ｍｍの初期厚さを有するサンプルに適用して、約７．５ｍｍ、約５．５ｍｍ、約３．５ｍｍ、及び約３．３ｍｍの最終ゲージをもたらした。人工時効処理時間を変化させた。サンプルを降伏強度、極限引張強度、全伸び、及び均一伸びについて試験した。図２２、２３、２４、及び２５において実施形態３についての結果を要約する。図２６、２７、２８、及び２９において実施形態４についての結果を要約する。
【００９４】
上記で引用した全ての特許、刊行物、及び要約は、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。本発明の様々な実施形態は、本発明の様々な目的の実現において記載されている。これらの実施形態は、本発明の原理の単なる例示であることを認識すべきである。以下の特許請求の範囲に定義される本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、数多くの変更及びその適合が当業者には容易に明らかであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【国際調査報告】
2019501288.tif 000038
2019501288.tif 000039
2019501288.tif 000040