(57)【要約】本発明は、下記元素を重量百分率で、Ｓｉ  ０．８〜１．３、Ｃｕ  ０．２〜１．０、Ｍｎ  ０．５〜１．１、Ｍｇ  ０．４５〜１．０、好ましくはミッシュメタルとして加えられたＣｅ  ０．０１〜０．２５、Ｆｅ  ０．０１〜０．３、Ｚｒ＜０．２５、Ｃｒ＜０．２５、Ｚｎ＜１．４、Ｔｉ＜０．２５、Ｖ＜０．２５、他の各々＜０．０５で総計＜０．１５、残りはアルミニウム、を含有する圧延、押出又は鍛造製品の形態にあることができる溶接可能な高強度アルミニウム合金鍛錬製品に関する。本発明はこのようなアルミニウム合金製品を製造する方法にも関する。
2005526901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量百分率で下記の元素、
Ｓｉ    ０．８〜１．３、
Ｃｕ    ０．２〜１．０、
Ｍｎ    ０．５〜１．１、
Ｍｇ    ０．４５〜１．０、
好ましくはミッシュメタルとして加えられた
Ｃｅ    ０．０１〜０．２５、
Ｆｅ    ０．０１〜０．３、
Ｚｒ    ＜０．２５、
Ｃｒ    ＜０．２５、
Ｚｎ    ＜１．４、
Ｔｉ    ＜０．２５
Ｖ      ＜０．２５、
他の各々＜０．０５、総計＜０．１５、
残りはアルミニウム、
を含有する好ましくは圧延製品の形態にある溶接可能な高強度アルミニウム合金鍛錬製品。
【請求項２】
Ｓｉレベルが１．０〜１．１５％の範囲にある請求項１に記載の製品。
【請求項３】
Ｃｕレベルが０．２５〜０．５％の範囲にある請求項１又は２に記載の製品。
【請求項４】
Ｃｕレベルが０．５〜１．０％の範囲にある請求項１又は２に記載の製品。
【請求項５】
Ｍｎレベルが０．６〜０．８％、好ましくは０．６５〜０．７８％の範囲にある請求項１〜４のいずれか１つに記載の製品。
【請求項６】
Ｍｇレベルが０．６〜０．８５％、好ましくは０．６〜０．７５％の範囲にある請求項１〜５のいずれか１つに記載の製品。
【請求項７】
Ｔｉレベルが０．０６〜０．２％、好ましくは０．０７〜０．２％の範囲にある請求項１〜６のいずれか１つに記載の製品。
【請求項８】
Ｚｎレベルが０．４％未満の範囲にある請求項１〜７のいずれか１つに記載の製品。  
【請求項９】
Ｆｅレベルが０．０１〜０．２５％、好ましくは０．０１〜０．２％の範囲にある請求項１〜８のいずれか１つに記載の製品。
【請求項１０】
Ｃｅレベルが０．０１〜０．１５％の範囲にある請求項１〜９のいずれか１つに記載の製品。
【請求項１１】
製品が８０％より多くの再結晶された微細構造を有する請求項１〜１０のいずれか１つに記載の製品。
【請求項１２】
合金が、１５０〜２１０℃の温度に０．５〜３０時間の期間暴露することを含んでなる時効サイクルにおいてＴ６焼き戻しに時効されており、それにより２００μｍ未満の深さまでに存在するＭＩＬ−Ｈ−６０８８試験の後の粒間腐食により特徴付けられるアルミニウム合金製品を製造する請求項１〜１１のいずれか１つに記載の製品。
【請求項１３】
該製品がその上に下記の１つ又は複数のクラッド：
（ｉ）それが該製品より高い純度のアルミニウム合金である；
（ｉｉ）クラッドがアルミニウム工業会ＡＡ１０００シリーズである；
（ｉｉｉ）クラッドがアルミニウム工業会ＡＡ４０００シリーズである；
（ｉｖ）クラッドがアルミニウム工業会ＡＡ６０００シリーズである、
（ｖ）クラッドがアルミニウム工業会ＡＡ７０００シリーズである、
を有する請求項１〜１２のいずれか１つに記載の製品。
【請求項１４】
合金製品は、その一方の側にアルミニウム工業会ＡＡ１０００シリーズのクラッドを有しそしてその他方の側にアルミニウム工業会ＡＡ４０００シリーズのクラッドを有する請求項１３に記載の製品。
【請求項１５】
（ａ）請求項１〜８のいずれか１つに記載の化学的組成を有するストックを用意し、
（ｂ）該ストックを予熱もしくは均一化し、
（ｃ）該ストックを好ましくは熱間圧延により熱間加工し、
（ｄ）場合により該ストックを好ましくは冷間圧延により冷間加工し、
（ｅ）該ストックを溶体化処理し、
（ｆ）該ストックを急冷して二次相の制御されていない沈殿を最小にし、そして
（ｇ）急冷されたストックを時効させてＴ４焼き戻し又はＴ６焼き戻しにおける合金製品を得る、
逐次のプロセス段階を含んでなる請求項１〜１０のいずれか１つに記載の溶接可能な高強度合金鍛錬製品を製造する方法。
【請求項１６】
製品が航空機の構造部品である請求項１〜１４のいずれか１つに記載の又は請求項１５に従って製造された製品。
【請求項１７】
製品が航空機外皮材料である請求項１〜１４のいずれか１つに記載の又は請求項１５に従って製造された製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機、自動車及び他の用途に使用するのに適当なアルミニウム合金、及びこのような合金を製造する方法に関する。更に特定的には、本発明は改良された耐腐食性、成形性、破壊靭性及び増加した強度特性を包含する高い耐損傷特性を有する特に航空機用途に有用な改良された溶接可能なアルミニウム製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機胴体、車両部材及び他の用途の如き相対的に高い強度を伴う多数の用途において熱処理可能なアルミニウム合金を使用することは当該技術分野で知られている。アルミニウム合金６０６１及び６０６３は周知の熱処理可能なアルミニウム合金である。これらの合金はＴ４及びＴ６焼き戻し（Ｔ４  ａｎｄ  Ｔ６  ｔｅｍｐｅｒｓ）の両方において有用な強度及び靭性を有する。知られているとおり、Ｔ４条件は実質的に安定な性質のレベルに自然に時効される（ａｇｅｄ）溶体化処理（ｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｈｅａｔ  ｔｒｅａｔｅｄ）及び急冷される（ｑｕｅｎｃｈｅｄ）条件を指し、これに対してＴ６焼き戻しは人工的に時効させること（ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｌｙ  ａｇｅｉｎｇ）により生じるより強い条件を指す。しかしながら、これらの既知の合金は最も構造的な航空機用途のための十分な強度を欠いている。いくつかの他のアルミニウム工業会（Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）（“ＡＡ”）６０００シリーズ合金は、異なるタイプの構造には異なる組の性質を要求する市販の航空機の設計には一般に不適当である。特定の航空機部品の設計基準に依存して、強度、破壊靭性及び耐疲労性の改良は航空機の耐用期間にわたる燃料経済性に転換される重量節約及び／又はより高いレベルの安全性をもたらす。これらの要求を適えるために、いくつかの６０００シリーズ合金が開発された。
【０００３】
特許文献１は重量百分率で下記の合金化元素：
Ｓｉ    ０．９〜１．３、好ましくは１．０〜１．１５
Ｍｇ    ０．７〜１．１、好ましくは０．８〜１．０
Ｃｕ    ０．３〜１．１、好ましくは０．８〜１．０
Ｍｎ    ０．５〜０．７
Ｚｒ    ０．０７〜０．２、好ましくは０．０８〜０．１２
Ｆｅ    ＜０．３０
Ｚｎ    ０．１〜０．７、好ましくは０．３〜０．６
残りはアルミニウム及び不可避的の不純物（各々＜０．０５、総計＜０．１５）
からなる合金の押出又は鍛造製品に関する。
【０００４】
この製品は非再結晶化微細構造（ｎｏｎ−ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚｅｄ  ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有する。この合金はＡＡ名称６０５６の下に登録されている。
【０００５】
この既知のＡＡ６０５６合金はＴ６焼き戻し条件（Ｔ６  ｔｅｍｐｅｒ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）において粒間腐食（ｉｎｔｅｒｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ）を受けやすい。この問題を克服するために、特許文献２は重量百分率で下記の組成：
Ｓｉ    ０．７〜１．３
Ｍｇ    ０．６〜１．１
Ｃｕ    ０．５〜１．１
Ｍｎ    ０．３〜０．８
Ｚｒ    ＜０．２０
Ｆｅ    ＜０．３０
Ｚｎ    ＜１
Ａｇ    ＜１
Ｃｒ    ＜０．２５
他の元素＜０．０５、総計＜０．１５
残りはアルミニウム
を有する圧延又は押出製品の製造方法を提供し、そしてそれにより製品は過時効焼き戻し条件（ｏｖｅｒ−ａｇｅｄ  ｔｅｍｐｅｒ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）において生じる。しかしながら、過時効は航空宇宙産業部品の製造者の末端において時間及びお金のかかる加工時間を必要とする。改良された耐粒間腐食性を得るために、アルミニウム合金においてＭｇ／Ｓｉ比が１より小さいことがこの方法にとって必須である。
【０００６】
特許文献３は、重量百分率で下記の組成：
Ｓｉ    ０．４〜１．２、好ましくは０．６〜１．０
Ｍｇ    ０．５〜１．３、好ましくは０．７〜１．２
Ｃｕ    ０．６〜１．１
Ｍｎ    ０．１〜１．０、好ましくは０．２〜０．８
Ｆｅ    ＜０．６
Ｃｒ    ＜０．１０
Ｔｉ    ＜０．１０
残りはアルミニウム及び不可避的な不純物
を有する、以後ＡＡ名称６０１３の下に登録された、例えば、自動車及び航空宇宙産業構造物のためのアルミニウム鍛錬合金製品を開示している。
【０００７】
このアルミニウム合金は［Ｓｉ＋０．１］＜Ｍｇ＜［Ｓｉ＋０．４］という必須の条件を有し、そしてこの合金の固相線温度（ｓｏｌｉｄｕｓ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）に近い５４９〜５８２℃の範囲の温度で溶体化処理された。この特許を説明する実施例では、Ｍｇ／Ｓｉ比は常に１より大きい。
【０００８】
特許文献４はアルミニウム合金製品を製造する方法を開示している。この製品は重量百分率で：
Ｓｉ    ０．６〜１．４、好ましくは０．７〜１．０、
Ｆｅ    ＜０．５、好ましくは＜０．３、
Ｃｕ    ＜０．６、好ましくは＜０．５、
Ｍｇ    ０．６〜１．４、好ましくは０．８〜１．１、
Ｚｎ    ０．４〜１．４、好ましくは０．５〜０．８、
下記の群：Ｍｎ    ０．２〜０．８、好ましくは０．３〜０．５
Ｃｒ    ０．０５〜０．３、好ましくは０．１〜０．２
から選ばれる少なくとも１種の元素、
残りはアルミニウム及び不可避的な不純物、
の組成を有する。
【０００９】
この開示されたアルミニウム合金は既知の高い銅含有６０１３合金に替わるものを与え、それにより、低レベルの銅が合金中に存在しそして亜鉛レベルは０．４重量％以上に増加しており、そして好ましくは０．５〜０．８重量％の範囲にある。銅の損失を補償するのにより高い亜鉛含有率が必要である。
【００１０】
これらの参考文献にもかかわらず、強度、破壊靭性及び耐腐食性の改良された釣り合いを有する改良されたアルミニウムベース合金製品に対する大きな要求が依然としてある。  
【特許文献１】ヨーロッパ特許第０１７３６３２号明細書
【特許文献２】米国特許第５，８５８，１３４号明細書
【特許文献３】米国特許第４，５８９，９３２号明細書
【特許文献４】米国特許第５，８８８，３２０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、降伏強度及び破壊靭性の改良された釣り合いを有する溶接可能な６０００シリーズアルミニウム合金鍛錬製品（ａｌｕｍｉｎｉｕｍ  ａｌｌｏｙ  ｗｒｏｕｇｈｔ  ｐｒｏｄｕｃｔ）を提供することである。
【００１２】
本発明の他の目的は、同じ形態及び焼き戻しにおける標準ＡＡ６０１３合金製品に少なくとも等しいか又はそれより良好な耐腐食性、特に耐粒間腐食性を有すると共に、降伏強度及び破壊靭性の改良された釣り合いを有する溶接可能な６０００シリーズアルミニウム合金鍛錬製品を提供することである。
【００１３】
本発明の他の目的は、同じ形態及び焼き戻しにおける標準ＡＡ６０１３合金製品に少なくとも等しいか又はそれより良好な耐腐食性、特に耐粒間腐食性を有すると共に、降伏強度及び破壊靭性の改良された釣り合いを有する溶接可能な６０００シリーズアルミニウム合金圧延製品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に従えば、重量百分率で下記の元素、Ｓｉ  ０．８〜１．３、Ｃｕ  ０．２〜１．０、Ｍｎ  ０．５〜１．１、Ｍｇ  ０．４５〜１．０、好ましくはミッシュメタルの形態で加えられたＣｅ  ０．０１〜０．２５、Ｆｅ  ０．０１〜０．３、Ｚｒ＜０．２５、Ｃｒ＜０．２５、Ｚｎ＜１．４、Ｔｉ＜０．２５、Ｖ＜０．２５、他の各々＜０．０５、総計＜０．１５、残りはアルミニウムを含有する圧延、押出又は鍛造された形態にあることができる溶接可能な高強度アルミニウム合金鍛錬製品が提供される。
【００１５】
本発明により、我々は、強度、破壊靭性及び耐腐食性、特に耐粒間腐食性において改良された釣り合いを有する好ましくは圧延製品の形態にある改良された溶接可能なＡＡ６０００シリーズアルミニウム合金鍛錬製品を提供することができる。本発明に従う合金製品によって、我々は同じ形態及び焼き戻しにおいて試験される場合に標準ＡＡ６０１３合金及び／又はＡＡ６０５６合金と比較して、改良された粒間腐食性能と組合わさった３４０ＭＰａ又はそれより大きい降伏強度及び３５５ＭＰａ又はそれより大きい極限引張強度を有する好ましくは圧延製品の形態にある鍛錬製品（ｗｒｏｕｇｈｔ  ｐｒｏｄｕｃｔ）を提供することができる。この合金製品は例えば、レーザービーム溶接、摩擦撹拌溶接及びＴＩＧ溶接のような技術を使用して都合よく溶接することができる。
【００１６】
製品は、Ｔ４焼き戻しにおいて良好な成形性を有する改良された合金製品を生じるように自然に時効させるか又は良好な耐腐食性と共に高い強度及び破壊靭性を有する改良された合金を生成するようにＴ６焼き戻しに人工的に時効させることができる。製品を過時効焼き戻しする必要なしに、しかしＣｅ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｉ及びＭｎ含有率の狭い範囲の注意深い選択により、強度、破壊靭性及び腐食性能の良好な釣り合いが得られる。
【００１７】
本発明の溶接可能なアルミニウム合金の高い成形性、改良された破壊靭性、高い強度及び良好な耐腐食性の釣り合いは、特に下記するとおりより詳細に特定の限界内に緊密に制御される化学的組成に依存する。すべての組成百分率は重量百分率である。
【００１８】
マグネシウムと組み合わせて合金の強度を最適化するためのケイ素含有率の好ましい範囲は１．０〜１．１５％である。あまりにも高いＳｉ含有率はＴ６焼き戻しにおける伸び及び合金の腐食性能に不利な影響を有する。
【００１９】
ケイ素と組合わせたマグネシウムは、合金に強度を与える。マグネシウムの好ましい範囲は０．６〜０．８５％、更に好ましくは０．６〜０．７５％である。少なくとも０．４５％マグネシウムが十分な強度を与えるのに必要であるが、１．０％の過剰の量は高いＴ６強度を与えるのに十分な時効硬化析出を得るのに十分な溶質を溶解することを困難にする。
【００２０】
銅は合金に強度を加えるための重要な元素である。しかしながら、Ｍｇと組み合わせたあまりにも高い銅レベルは、合金の腐食性能及び溶接性に不利な影響を有する。用途に依存して、好ましい銅含有率は、強度、破壊靭性、成形性及び腐食性能の妥協として０．２５〜０．５％の範囲にある。この範囲では、合金製品はＩＧＣに対する良好な抵抗を有することが見いだされた。他の態様では、好ましい銅含有率は、合金製品のより高い強度レベル及び改良された溶接性をもたらす０．５〜１．０％の範囲にある。
【００２１】
マンガンの好ましい範囲は０．６〜０．８％、更に好ましくは０．６５〜０．７８％である。Ｍｎは合金を再結晶させることができる操作期間中粒度制御に寄与するか又は粒度制御を助け、そして強度及び破壊靭性を増加させるのに寄与する。
【００２２】
本発明に従う非常に重要な合金化元素は０．０１〜０．２５％の範囲、好ましくは０．０１〜０．１５％の範囲のＣｅの添加である。本発明に従えば、セリウムの添加は、特にＫａｈｎ引き裂き試験により測定するとき合金製品の破壊靭性の顕著な改良をもたらし、それにより破壊靭性と耐強度（ｐｒｏｏｆ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ）との関係を改良し、そして特に航空機外皮材料としての合金製品の用途の可能性を増加させることが見いだされた。セリウム添加は好ましくはミッシュメタル（Ｍｉｓｃｈ  Ｍｅｔａｌ）（“ＭＭ”）（セリウム５０〜６０％を有する希土類）の形態での添加によりなされうる。大抵はＭＭの形態にあるセリウムの添加は、流動性を増加させそしてアルミニウム−ケイ素鋳造合金におけるダイ粘着性（ｄｉｅ  ｓｔｉｃｋｉｎｇ）を減少させることが当該技術分野で知られている。０．７％より多くの鉄を含有するアルミニウム鋳造合金において、針状ＦｅＡｌ３を非針状化合物に転換することが報告される。
【００２３】
本発明に従う合金における亜鉛含有率は１．４％より少なくするべきである。亜鉛の添加はアルミニウム合金製品の強度を増加させることができることがＵＳ５，８８８，３２０に報告されているが、あまりにも高い亜鉛含有率は製品の粒間腐食性能の不利な効果を有することも見いだされた。更に、亜鉛の添加は航空宇宙産業用途のために合金が適用される場合に、特に不利な望ましくないより高い密度を有する合金製品を生成する傾向がある。本発明に従う合金製品における亜鉛の好ましいレベルは０．４％より小さく、更に好ましくは０．２５％より小さい。
【００２４】
鉄は合金製品の成形性及び破壊靭性に対する強い影響を有する元素である。鉄含有率は０．０１〜０．３％、好ましくは０．０１〜０．２５％、更に好ましくは０．０１〜０．２％の範囲にあるべきである。
【００２５】
チタンは圧延インゴットの凝固期間中結晶微細化剤として重要な元素でありそして好ましくは０．２５％より少なくするべきである。本発明に従えば、特に粒間腐食に対する腐食性能は０．０６〜０．２０％、好ましくは０．０７〜０．１６％の範囲内のＴｉ含有率を有することにより顕著に改良されうる。Ｔｉは部分的に又は全体的にバナジウムにより置き換えることができることが見いだされた。
【００２６】
ジルコニウム及びクロムは各々０．２５％未満の量で合金に加えて合金製品の再結晶挙動を改良することができる。あまりにも高すぎるレベルでは、存在するＣｒは合金製品中のＭｇと共に望ましくない大きな粒子を形成することがある。
【００２７】
残りはアルミニウム及び不可避的な不純物である。典型的には、各不純物元素は各々最大０．０５％で存在しそして不純物の総計は最大０．１５％である。
【００２８】
合金圧延製品が、Ｔ４又はＴ６焼き戻しにおいて粒子の８０％又はそれより多く、好ましくは９０％又はそれより多くが再結晶されることを意味する、再結晶された微細構造を有する場合に、最善の結果が達成される。
【００２９】
本発明に従う製品は好ましくは、合金が１〜２０時間の期間１５０〜２１０℃の温度に暴露することを含む時効サイクルにおいてＴ６焼き戻しに時効されており、それにより３４０ＭＰａ又はそれより高い、好ましくは３５０ＭＰａ又はそれより高い降伏強度及び３５５ＭＰａ又はそれより高い、好ましくは３６５ＭＰａ又はそれより高い極限引張強度を有するアルミニウム合金製品を製造することを特徴とする。
【００３０】
更に、本発明に従う製品は、好ましくは、合金が１〜２０時間の期間１５０〜２１０℃の温度に暴露することを含む時効サイクルにおいてＴ６焼き戻しに時効されており、それにより２００μｍ未満の深さ、好ましくは１８０μｍ未満の深さまでに存在するＭＩＬ−Ｈ−６０８８に従う試験の後の粒間腐食を有するアルミニウム合金製品を製造することを特徴とする。
【００３１】
ある態様では、本発明はまた本発明の製品が少なくとも１つのクラッドを備えることができることに存する。このようなクラッド製品は本発明のアルミニウムベース合金製品のコア及び特にコアを腐食から保護する通常より高い純度のクラッドを利用する。クラッドは本質的に非合金アルミニウム又はすべての他の元素０．１％又は１％より多くを含まないアルミニウムを包含するが、それらに限定はされない。本明細書で１ｘｘｘ型シリーズと呼ばれるアルミニウム合金は、１０００型、１１００型、１２００型及び１３００型のサブクラスを包含するすべてのアルミニウム工業会（ＡＡ）合金を包含する。かくして、コア上のクラッドは１０６０、１０４５、１１００、１２００、１２３０、１１３５、１２３５、１４３５、１１４５、１３４５、１２５０、１３５０、１１７０、１１７５、１１８０、１１８５、１２８５、１１８８又は１１９９の如き種々のアルミニウム工業会合金から選ぶことができる。更に、例えば、亜鉛（０．８〜１．３％）を含有する７０７２の如きＡＡ７０００シリーズ合金の合金はクラッドとして役立つことができ、そして典型的には１％より多くの合金化添加物を含有する６００３又は６２５３の如きＡＡ６０００シリーズ合金の合金はクラッドとして役立つことができる。他の合金も、それらがコア合金に対する特に十分な全体の腐食保護を与える限り、クラッドとして有用であることができる。更にＡＡ４０００シリーズ合金のクラッドはクラッドとして役立つことができる。ＡＡ４０００シリーズ合金は主合金化元素として典型的には６〜１４％の範囲のケイ素を有する。この態様では、クラッド層は、例えば、レーザービーム溶接による溶接操作における溶接充填剤材料を与え、それにより溶接操作において追加の充填剤ワイヤ材料の使用の必要性を克服する。この態様では、ケイ素含有率は好ましくは１０〜１２％の範囲にある。
【００３２】
クラッド層（１つ又は複数）は通常コアよりもはるかに薄く、各々は全複合体厚さの２〜１５もしくは２０％又は場合により２５％を構成する。クラッド層は更に典型的には全複合体厚さの約２〜１２％を構成する。
【００３３】
好ましい態様では、本発明に従う合金製品は、その一側にＡＡ１０００シリーズのクラッドを備えそしてその他方の側にＡＡ４０００シリーズのクラッドを備えている。この態様では、腐食保護及び溶接能力が組合わさっている。この態様では、製品は、例えば予め曲げられたパネルのために都合良く使用することができる。非対称性サンドイッチ製品（１０００シリーズ合金＋コア＋４０００シリーズ合金）の圧延実施がある問題、例えばバナリング（ｂａｎａｒｉｎｇ）を引き起こす場合には、下記の順々に続く層１０００シリーズ合金＋４０００シリーズ合金＋コア合金＋４０００シリーズ合金＋１０００シリーズ合金を有する対称的なサンドイッチ製品を最初に圧延し、その後１つ又はそれより多くの外側層を例えばケミカルミリングにより除去する可能性もある。
【００３４】
本発明は本発明に従うアルミニウム合金製品を製造する方法にもある。合金製品を製造する方法は、（ａ）上記した化学的組成を有するストックを用意し、（ｂ）該ストックを予熱もしくは均一化し、（ｃ）該ストックを好ましくは熱間圧延により熱間加工し、（ｄ）場合により該ストックを好ましくは冷間圧延により冷間加工し、（ｅ）該ストックを溶体化処理しそして（ｆ）該ストックを急冷して二次相（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  ｐｈａｓｅ）の制御されていない沈殿を最小にする逐次のプロセス段階を含んでなる。しかる後、合金製品を自然に時効させて良好な成形性を有する改良された合金製品を製造することによりＴ４焼き戻しにおける合金製品を与えることができ、又は人口的時効によりＴ６焼き戻しにおける合金製品を与えることができる。人口的時効するために、製品は０．５〜３０時間の期間にわたり１５０〜２１０℃の温度に暴露することを含んでなる時効サイクルに付される。
【００３５】
本明細書に記載のアルミニウム合金は、鋳造製品において当該技術分野で最近使用されている鋳造技術、例えば、ＤＣ鋳造、ＥＭＣ鋳造、ＥＭＳ鋳造により適当な鍛錬製品に製造するためのインゴット又はスラブとしてプロセス段階（ａ）において提供されうる。連続的鋳造、例えば、ベルト鋳造装置（ｂｅｌｔ  ｃａｓｔｅｒｓ）もしくはロール鋳造装置（ｒｏｌｌ  ｃａｓｔｅｒｓ）から得られるスラブも使用することができる。
【００３６】
典型的には、熱間圧延の前に、クラッド及び非クラッド製品の両方の圧延面を、インゴットの鋳造表面の付近の編析ゾーンを除去するために皮剥をする（ｓｃａｌｐｅｄ）。
【００３７】
鋳造インゴット又はスラブは、熱間加工の前に好ましくは圧延によって均一化することができ、及び／又はそれは予熱し、続いて直接熱間加工することができる。熱間加工前の合金の均一化及び／又は予熱は、一段階又は多段階で４９０〜５８０℃の範囲の温度で行われるべきである。いずれにせよ、鋳造されたままの材料中の合金化元素の偏析は減少しそして可溶性元素は溶解する。処理が４９０℃以下で行われるならば、得られる均一化効果は不十分である。温度が５８０℃より高ければ、共融（ｅｕｔｅｃｔｉｃ  ｍｅｌｔｉｎｇ）が起こって望ましくない細孔形成をもたらすことがある。上記熱処理の好ましい時間は２〜３０時間である。より長い時間は普通は不利である。均一化は通常５４０℃より高い温度で行われる。典型的な予熱温度は、４〜１６時間の範囲の均熱時間（ｓｏａｋｉｎｇ  ｔｉｍｅ）で５３５〜５６０℃の範囲にある。
【００３８】
合金製品が冷間加工された後、好ましくは冷間圧延された後、又は製品が冷間加工されない場合には熱間加工の後、合金製品は１０秒〜１２０分の範囲の典型的な均熱時間で溶体化効果が平衡に達するのに十分な時間、４８０〜５９０℃、好ましくは５３０〜５７０℃の範囲の温度で溶体化処理される。クラッド製品では、該クラッドにより与えられた腐食保護に不利に影響を与えるコアからクラッドへの合金化元素の拡散を防止するのにあまりにも長すぎる均熱時間に対しては十分注意を払うべきである。
【００３９】
溶体化処理の後、合金製品を１７５℃またはそれより低い温度、好ましくは室温に冷却して二次相、例えば、Ｍｇ２Ｓｉの制御されていない析出を防止又は最小にすることは重要である。他方、冷却速度は合金製品における十分な平坦性及び低いレベルの残留応力を許容するためにあまりにも高くするベきではない。適当な冷却速度は、水の使用、例えば、水浸漬又はウオータージェットにより達成することができる。
【００４０】
本発明に従う製品は航空機の構造部品として、特に航空機胴体外皮材料としての用途に極めて適していることが見いだされた。
【実施例】
【００４１】
５種類の異なる合金をインゴットにＤＣ鋳造し、次いで皮むきし、５５０℃で６時間予熱し（加熱速度約３０℃／ｈ）、８ｍｍのゲージに熱間圧延し、２．０ｍｍの最終ゲージに冷間圧延し、５５０℃で１５分間溶体化処理し、水で急冷し、１９０℃で４時間保持することによって（加熱速度約３５℃／ｈ）Ｔ６焼き戻しに時効させ、次いで室温に空気冷却した。表１は合金鋳造物の化学的組成を与え、残りは不可避的不純物及びアルミニウムであり、その際合金３は本発明に従う合金でありそして他の合金は比較用のものである。セリウム５０％を有するＭＭ０．０６重量％の添加により０．０３重量％のセリウムが溶融物に加えられている。
【００４２】
引っ張り試験は完全に再結晶した微細構造を有するＴ６焼き戻しにおける裸のシート材料に関して行われた。Ｌ方向の引張試験では、小さなユーロノルム（ｅｕｒｏ−ｎｏｒｍ）試験片を使用し、３つの試験片の平均結果が与えられ、その際Ｒｐは降伏強度を表し、Ｒｍは極限引張強度を表しそしてＡ５０は伸びを表す。引張試験の結果は表２に列挙されている。ＴＳは引裂強度を表しそしてＡＳＴＭ−Ｂ８７１−９６に従ってＬ−Ｔ方向において測定された。「ＵＰＥ」は単位伝播エネルギーを表しそしてＡＳＴＭ−Ｂ８７１−９６に従って測定されておりそして特に亀裂成長に対する靭性の目安であり、これに対してＴＳは特に亀裂開始の目安である。粒間腐食（ＩＣＧ）は、ＭＩＬ−Ｈ−６０８８を特定するＡＩＭＳ０３−０４−０００において与えられた方法及びいくらかの追加の段階に従って５０×６０ｍｍの２つの試験片に関して試験された。ミクロンでの最大深さが表４に報告されている。
【００４３】
図１は降伏強度に対するＴＳ／Ｒｐの比を略図で示す。
【００４４】
表２の結果から、本発明に従ってセリウムを添加することは強度レベル、特に合金製品の降伏強度（合金１及び３参照）の有意な増加をもたらすことがわかる。表３の結果から、セリウムを加えることは、Ｌ−Ｔ方向で試験したときの合金製品の破壊靭性の有意な増加をもたらす（合金１及び３参照）ことがわかる。セリウムの代わりにジルコニウムを合金に加える場合には破壊靭性の非常に僅かな増加しか見いだすことはできなかった。示された強度の増加は０．１１％のジルコニウムの添加について予測された。合金１、２及び３は標準６０５６及び６０１３合金より幾分低い強度及び破壊靭性を有し、これは大きな程度に、試験されたアルミニウム合金の有意により低い銅含有率によるものである。ＴＳ／Ｒｐ比が降伏強度に対してプロットされるとき、少量でさえのセリウムの添加は、種々の用途、特に航空宇宙産業構造物のための望ましい性質である破壊靭性と降伏強度の釣り合いの有意な増加をもたらすことがわかる。図１参照。
【００４５】
表４の結果から、本発明に従うセリウムの添加は同じ焼き戻しされるがセリウム添加は別として殆ど同様な化学的組成を有するアルミニウム合金製品に比較して粒間腐食に対する性能に対する有意な影響を及ぼさないことがわかる。しかしながら、粒間腐食に対する合金３の性能は標準６０５６及び６０１３合金製品に比べて有意により良好であり、これに対して合金３は同じ焼き戻しにおいて標準６０５６及び６０１３の結果に近い降伏強度及びＴＳ／Ｒｐ比を有する。本発明に従うアルミニウム合金製品における例えば０．１重量％へのＴｉ含有率の増加は最大粒間腐食深さの減少をもたらすであろうと考えられる。更に、Ｔ６焼き戻し時効処理を最適化することは粒間腐食に対する改良された抵抗ももたらすであろうと考えられる。
【００４６】
本発明を説明してきたが、本明細書の記載の本発明の精神又は範囲から逸脱することなく多くの変更及び修正がなされうることは当業者には明らかであろう。
【００４７】
【表１】
2005526901.tif 000003
【００４８】
【表２】
2005526901.tif 000004
【００４９】
【表３】
2005526901.tif 000005
【００５０】
【表４】
2005526901.tif 000006
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】降伏強度に対するＴＳ／Ｒｐの比を略図で示す。
【図１】
2005526901.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成15年11月10日(2003.11.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量百分率で下記の元素、
Ｓｉ    ０．８〜１．３、
Ｃｕ    ０．２〜１．０、
Ｍｎ    ０．６〜１．１、
Ｍｇ    ０．４５〜１．０、
好ましくはミッシュメタルとして加えられた
Ｃｅ    ０．０１〜０．２５、
Ｆｅ    ０．０１〜０．３、
Ｚｒ    ＜０．２５、
Ｃｒ    ＜０．２５、
Ｚｎ    ＜１．４、
Ｔｉ    ＜０．２５
Ｖ      ＜０．２５、
他の各々＜０．０５、総計＜０．１５、
残りはアルミニウム、
を含有する好ましくは圧延製品の形態にある溶接可能な高強度アルミニウム合金鍛錬製品。
【請求項２】
Ｓｉレベルが１．０〜１．１５％の範囲にある請求項１に記載の製品。
【請求項３】
Ｃｕレベルが０．２５〜０．５％の範囲にある請求項１又は２に記載の製品。
【請求項４】
Ｃｕレベルが０．５〜１．０％の範囲にある請求項１又は２に記載の製品。
【請求項５】
Ｍｎレベルが０．６〜０．８％、好ましくは０．６５〜０．７８％の範囲にある請求項１〜４のいずれか１つに記載の製品。
【請求項６】
Ｍｇレベルが０．６〜０．８５％、好ましくは０．６〜０．７５％の範囲にある請求項１〜５のいずれか１つに記載の製品。
【請求項７】
Ｔｉレベルが０．０６〜０．２％、好ましくは０．０７〜０．２％の範囲にある請求項１〜６のいずれか１つに記載の製品。
【請求項８】
Ｚｎレベルが０．４％未満の範囲にある請求項１〜７のいずれか１つに記載の製品。  
【請求項９】
Ｆｅレベルが０．０１〜０．２５％、好ましくは０．０１〜０．２％の範囲にある請求項１〜８のいずれか１つに記載の製品。
【請求項１０】
Ｃｅレベルが０．０１〜０．１５％の範囲にある請求項１〜９のいずれか１つに記載の製品。
【請求項１１】
製品が８０％より多くの再結晶された微細構造を有する請求項１〜１０のいずれか１つに記載の製品。
【請求項１２】
合金が、１５０〜２１０℃の温度に０．５〜３０時間の期間暴露することを含んでなる時効サイクルにおいてＴ６焼き戻しに時効されており、それにより２００μｍ未満の深さまでに存在するＭＩＬ−Ｈ−６０８８試験の後の粒間腐食により特徴付けられるアルミニウム合金製品を製造する請求項１〜１１のいずれか１つに記載の製品。
【請求項１３】
該製品がその上に下記の１つ又は複数のクラッド：
（ｉ）それが該製品より高い純度のアルミニウム合金である；
（ｉｉ）クラッドがアルミニウム工業会ＡＡ１０００シリーズである；
（ｉｉｉ）クラッドがアルミニウム工業会ＡＡ４０００シリーズである；
（ｉｖ）クラッドがアルミニウム工業会ＡＡ６０００シリーズである、
（ｖ）クラッドがアルミニウム工業会ＡＡ７０００シリーズである、
を有する請求項１〜１２のいずれか１つに記載の製品。
【請求項１４】
合金製品は、その一方の側にアルミニウム工業会ＡＡ１０００シリーズのクラッドを有しそしてその他方の側にアルミニウム工業会ＡＡ４０００シリーズのクラッドを有する請求項１３に記載の製品。
【請求項１５】
（ａ）請求項１〜８のいずれか１つに記載の化学的組成を有するストックを用意し、
（ｂ）該ストックを予熱もしくは均一化し、
（ｃ）該ストックを好ましくは熱間圧延により熱間加工し、
（ｄ）場合により該ストックを好ましくは冷間圧延により冷間加工し、
（ｅ）該ストックを溶体化処理し、
（ｆ）該ストックを急冷して二次相の制御されていない沈殿を最小にし、そして
（ｇ）急冷されたストックを時効させてＴ４焼き戻し又はＴ６焼き戻しにおける合金製品を得る、
逐次のプロセス段階を含んでなる請求項１〜１０のいずれか１つに記載の溶接可能な高強度合金鍛錬製品を製造する方法。
【請求項１６】
航空機の構造部品としての請求項１〜１４のいずれか１つに記載の又は請求項１５に従って製造された製品の使用。
【請求項１７】
航空機外皮材料としての請求項１〜１４のいずれか１つに記載の又は請求項１５に従って製造された製品の使用。
【国際調査報告】
2005526901.tif 000008
2005526901.tif 000009