(57)【要約】【課題】従来のアルミニウム材料と比較して改善された析出硬化を持つ、軽量コンポーネント製造用のアルミニウム材料を提供する。さらに、そのようなアルミニウム材料の製造方法を提供する。【解決手段】本発明は、軽量コンポーネントを製造するためのアルミニウム材料、そのようなアルミニウム材料の製造方法、そのようなアルミニウム材料を旅客輸送機関の構造コンポーネント又は内部空間コンポーネントとして使用することに関する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軽量コンポーネントを製造するためのアルミニウム材料であって、そのアルミニウム材料がアルミニウム（Ａｌ）、スカンジウム（Ｓｃ）、ジルコニウム（Ｚｒ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）を含むアルミニウム材料において、スカンジウム（Ｓｃ）とジルコニウム（Ｚｒ）とイッテルビウム（Ｙｂ）との重量比〔Ｓｃ／Ｚｒ／Ｙｂ〕が、１０／５／２．５〜１０／２．５／１．２５の範囲にあることを特徴とする、アルミニウム材料。
【請求項２】
前記材料がスカンジウム（Ｓｃ）をアルミニウム材料の総重量に対して０．３〜１．５重量％の量で含むことを特徴とする、請求項１に記載のアルミニウム材料。
【請求項３】
前記材料がジルコニウム（Ｚｒ）をアルミニウム材料の総重量に対して０．０７５〜０．７５重量％の量で含み、及び／又は、前記材料がイッテルビウム（Ｙｂ）をアルミニウム材料の総重量に対して０．０３７５〜０．３７５重量％の量で含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載のアルミニウム材料。
【請求項４】
ａ）前記材料の室温における引張強度及び／又は弾性限界が３５０〜８００ＭＰａの範囲にあること、及び／又は、
ｂ）温度範囲３００〜４００℃において前記材料にさらなる熱処理を行った後の室温における引張強度及び／又は弾性限界は、さらなる熱処理を行わずに製造された同じ材料の引張強度及び／又は弾性限界を上回ることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のアルミニウム材料。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のアルミニウム材料を製造する方法であって、その方法は以下のステップ；
ａ）アルミニウム（Ａｌ）−スカンジウム（Ｓｃ）−ジルコニウム（Ｚｒ）基合金を提供するステップ、
ｂ）融解されたアルミニウム（Ａｌ）−スカンジウム（Ｓｃ）ジルコニウム（Ｚｒ）−イッテルビウム（Ｙｂ）合金を製造するために、ステップａ）からのＡｌＳｃＺｒ基合金にイッテルビウム（Ｙｂ）を添加するステップ、
ｃ）凝固したＡｌＳｃＺｒＹｂ合金を製造するために、ステップｂ）で得られた、融解されたＡｌＳｃＺｒＹｂ合金を温度間隔Ｔliquidus-Ｔ３５０℃において冷却速度≧１００Ｋ／秒で冷却するステップ、
ｄ）凝固したＡｌＳｃＺｒＹｂ合金を温度範囲２５０〜５００℃で熱処理するステップ、
を有することを特徴とする、方法。
【請求項６】
前記ＡｌＳｃＺｒ基合金が、あらかじめジルコニウム（Ｚｒ）をアルミニウム（Ａｌ）−スカンジウム（Ｓｃ）基合金に添加することにより得られることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
ＡｌＳｃＺｒ基合金又はＡｌＳｃ基合金であって、そのＡｌＳｃＺｒ基合金又はＡｌＳｃ基合金の総重量に対して一元素あたり、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｌｉ、Ａｇを含むグループから選ばれた少なくとも一つのさらなる合金元素を０．５〜１０．０重量％の量で、Ｔｉ、Ｎｂ  Ｔａ、Ｈｆ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｖ、及び／又は、Ｙ、Ｌａ、Ｅｕ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｐｒ、Ｃｅを含むランタニドのグループから選ばれた少なくとも一つのさらなる合金元素を０．０５〜２．０重量％の量で含む、ＡｌＳｃＺｒ基合金又はＡｌＳｃ基合金が使用されることを特徴とする、請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
前記ＡｌＳｃＺｒ基合金及び／又はＡｌＳｃ基合金が、
ａ）粉材又は線材の形で、又は、
ｂ）焼結、鋳造、圧延、又は押出された成形品として
存在することを特徴とする、請求項５から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
ステップｂ）におけるＡｌＳｃＺｒＹｂ合金の融解が
ａ）レーザービーム、電子ビーム又はアークにより、及び／又は、
ｂ）発熱化学反応により、及び／又は、
ｃ）容量的、導電的又は誘導的に
行われることを特徴とする、請求項５から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記融解されたＡｌＳｃＺｒＹｂ合金の冷却が温度間隔Ｔliquidus‐Ｔ３５０℃において冷却速度≧１５０Ｋ／秒で行われることを特徴とする、請求項５から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記融解されたＡｌＳｃＺｒＹｂ合金が室温に冷却されることを特徴とする、請求項５から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記凝固したＡｌＳｃＺｒＹｂ合金の熱処理が継続時間１０分〜１００時間で、及び／又は、複数の段階及び／又はステップで行われることを特徴とする、請求項５から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記熱処理されたＡｌＳｃＺｒＹｂ合金が室温に冷却され、冷却速度が≧１０Ｋ／秒であることを特徴とする、請求項５から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
ステップｄ）の最初の熱処理の後、少なくとも一つのさらなる熱処理が、
ａ）空気中、保護ガス中又は真空において温度範囲３００〜４００℃、継続時間１０分〜１００時間、及び／又は、複数の段階及び／又はステップで、又は、
ｂ）熱間等方圧加圧により温度範囲３００〜４００℃、圧力範囲１００〜１００００ｂａｒ、及び／又は、複数の段階及び／又はステップで、
行われることを特徴とする、請求項５から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のアルミニウム材料を構造コンポーネント又は内部空間コンポーネントとして、旅客輸送機関、とりわけ旅客機などの飛行機、列車などのレール使用車両、又は旅客船などの船舶において使用することを特徴とする、用途。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽量コンポーネント製造用のアルミニウム材料、そのようなアルミニウム材料の製造方法、及び、そのようなアルミニウム材料の、旅客輸送機関の構造コンポーネント又は内部空間コンポーネントへの用途に関する。
【背景技術】
【０００２】
飛行機、レール使用車両又は船舶などの旅客輸送機関の構造コンポーネント又は内部空間コンポーネントといった軽量コンポーネントの製造にはしばしばアルミニウム合金が使用される。その適用においてアルミニウム合金は、通常、融解され、次に、とりわけ、例えばダイカスト法、砂型鋳造法、金型鋳造法、又は、チクソキャスト又はレオキャストなどの鋳造法といった最新の一次成形法を用いて、また、適切な半製品の機械加工による昔ながらの方法(サブストラクティブ法）、又は、増えつつある製品直接生成法（アディティブ法）を用いて目的コンポーネントに作製される。製品直接生成法とは、「回り道」、つまり、さらなる熱機械加工的な加工ステップを行わずに直接的に、また、所望の最終輪郭で製造され、「通常通り」つまり標準的に製造されたコンポーネントの機械技術的機能を持たせられるコンポーネントにする方法を指す。そのように直接的に生成されたアルミニウム材料の凝固後、その目的コンポーネントは、とりわけ合金化学及び冷却条件により定義される、特有の強度特性及びコンポーネント内部応力を持つ鋳造組織を有する。得られたコンポーネントの強度及びコンポーネント内部応力は、材料が十分高速に凝固した場合、しばしばその直後に、時効とも呼ばれる析出硬化を行うことにより改善され得る。しかしながら、そのような急速な冷却は、長所をもたらすため努力に値するものの、多くの場合、経済的に運用される加工パラメータにより回避又は妨げられる。
【０００３】
アルミニウム合金、とりわけスカンジウムを含むアルミニウム合金は、例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６より知られている。スカンジウム（Ｓｃ）及びジルコニウム（Ｚｒ）を同時にアルミニウム合金に添加することは基本的に特に強度を高めるものとされているが、しかしながら、この添加は通常は、凝固条件の遅れにより、＞５０ｎｍというその大きさのために、もはやコヒーレントではないＡｌ３Ｘ型(金属物理学的にはその化学量論によりL１２、D０２２又はD０２３相とも呼ばれる）の金属間分散質が形成される。室温におけるＳｃ及びＺｒのアルミニウム材料への可溶度が低いため、このＡｌＳｃ合金又はＡｌＳｃＺｒ合金の硬化がゆっくりすぎると、早すぎる、上述のような不所望の相形成に、ひいては、達成可能な材料特性の悪化、とりわけ強度低下につながる。それによりもたらされる不利な基礎材料特性は、これまで例えば容体化熱処理や析出硬化といった従来の熱後処理ではもはや修正することができなかった。
【０００４】
そのため、改質され、スカンジウム及びジルコニウムが合金されたアルミニウム材料を提供することが望ましく、そのアルミニウム材料は、結晶化する上述の分散質相をまったく有しないか、又は、有する量が従来のアルミニウム材料と比較して少ないため、逆の推論により、及びその結果として、このＡｌ３Ｘ相の不所望の早すぎる形成が抑制又は少なくとも最小限に抑えられる、コンポーネントの直接的な生成中に必要な「臨界」冷却速度が十分に小さくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許第１０２００７０１８１２３号明細書
【特許文献２】独国特許第１０３５２９３２号明細書
【特許文献３】米国特許第３６１９１８１号明細書
【特許文献４】欧州特許第０２３８５５０号明細書
【特許文献５】欧州特許第１１１１０７８号明細書
【特許文献６】独国特許第１００２４８５９４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって本発明の課題は、従来のアルミニウム材料と比較して、残留するコンポーネント内部応力が低く、基礎材料強度は高い、軽量コンポーネント製造用のアルミニウム材料を提供することである。本発明の課題はさらに、そのアルミニウム材料の組織硬度が高く、また、従来のアルミニウム材料と比較して、同じ温度においてより長い間焼き戻しを行えること、つまり、改善された、技術的に使用可能な析出硬化を示すことである。本発明のさらなる課題は、そのようなアルミニウム材料の製造方法を提供することである。その方法はとりわけ製造の複雑度が低く、また、コンポーネント内部応力の発生を最小に抑え、同時に強度及び析出硬化を最大にする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題は、請求項に定義された事項により解決される。好適な実施形態は、従属請求項に記載されている。
【０００８】
したがって本発明の第１の事項は軽量コンポーネントを製造するためのアルミニウム材料であり、そのアルミニウム材料はアルミニウム（Ａｌ）、スカンジウム（Ｓｃ）、ジルコニウム（Ｚｒ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）を含み、スカンジウム（Ｓｃ）とジルコニウム（Ｚｒ）とイッテルビウム（Ｙｂ）との間の重量比〔Ｓｃ／Ｚｒ／Ｙｂ〕が１０／５／２．５から１０／２．５／１．２５の範囲にある。
【０００９】
本発明のアルミニウム材料は軽量コンポーネントの製造に適している。さらなる長所は、そのアルミニウム材料の組織硬度が高く、及び、改善された析出硬化を示すことである。さらなる長所は、このアルミニウム材料から製造されたコンポーネントが、所与の熱処理を実施された後に示すコンポーネント内部応力が低く、及び、強度が高いことである。
【００１０】
例えばこの材料は、アルミニウム材料の総重量に対して０．３〜１．５重量％の量のスカンジウム（Ｓｃ）を含む。
【００１１】
例えばこの材料は、アルミニウム材料の総重量に対して、０．０７５〜０．７５重量％の量のジルコニウム（Ｚｒ）を含み、及び／又は、この材料は、アルミニウム材料の総重量に対して０．０３７５〜０．３７５重量％の量のイッテルビウム（Ｙｂ）を含む。
【００１２】
例えばａ）この材料は室温において３５０〜８００ＭＰａの範囲の引張強度及び／又は弾性限界を有し、及び／又は、ｂ）この材料を温度範囲３００〜４００℃においてさらに熱処理した後の、室温における引張強度及び／又は弾性限界は、さらなる熱処理を行わずに製造された同じ材料の引張強度及び／又は弾性限界を上回る。
【００１３】
本発明はさらに、アルミニウム材料の製造方法を提供しており、その方法は以下のステップ；
ａ）アルミニウム（Ａｌ）−スカンジウム（Ｓｃ）−ジルコニウム（Ｚｒ）基合金を提供するステップ、
ｂ）ステップａ）のＡｌＳｃＺｒ基合金にイッテルビウム（Ｙｂ）を添加して、融解されたアルミニウム（Ａｌ）−スカンジウム（Ｓｃ）−ジルコニウム（Ｚｒ）−イッテルビウム（Ｙｂ）合金を製造するステップ、
ｃ）ステップｂ）で得られた、融解されたＡｌＳｃＺｒＹｂ合金を温度間隔Ｔliquidus−Ｔ３５０℃において冷却速度≧１００Ｋ／秒で冷却し、凝固したＡｌＳｃＺｒＹｂ合金を製造するステップ、
ｄ）凝固したＡｌＳｃＺｒＹｂ合金を２５０〜５００℃の温度範囲において熱処理するステップ、
を有する。
【００１４】
例えばＡｌＳｃＺｒ基合金は、あらかじめジルコニウム（Ｚｒ）をアルミニウム（Ａｌ）−スカンジウム（Ｓｃ）基合金に添加することにより得られる。
【００１５】
例えばＡｌＳｃＺｒ基合金又はＡｌＳｃ基合金が使用され、それは、一元素あたり、ＡｌＳｃＺｒ基合金又はＡｌＳｃ基合金の総重量に対して、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｌｉ、Ａｇからなるグループの中から選ばれた少なくともさらなる一つの合金元素を０．５〜１０．０重量％の量、Ｔｉ、Ｎｂ  Ｔａ、Ｈｆ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｖ、及び／又は、Ｙ、Ｌａ、Ｅｕ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｐｒ、Ｃｅを含むランタニドのグループの中から選ばれた少なくともさらなる一つの合金元素を０．０５〜２．０重量％の量含む。
【００１６】
例えばＡｌＳｃＺｒ基合金及び／又はＡｌＳｃ基合金は、
ａ）粉材又は線材の形、又は、
ｂ）焼結、鋳造、圧延又は押出された成形品として存在する。
【００１７】
例えばステップｂ）におけるＡｌＳｃＺｒＹｂ合金の融解は、
ａ）レーザービーム、電子ビーム、又はアークにより、及び／又は、
ｂ）発熱化学反応により、及び／又は、
ｃ）容量的、導電的又は誘導的に
行われる。
【００１８】
例えば融解されたＡｌＳｃＺｒＹｂ合金は、温度間隔Ｔliquidus〜Ｔ３５０℃において冷却速度≧１５０Ｋ／秒で冷却される。
【００１９】
例えば融解されたＡｌＳｃＺｒＹｂ合金は室温に冷却される。
【００２０】
例えば凝固したＡｌＳｃＺｒＹｂ合金の熱処理は、１０分〜１００時間にわたって、及び／又は、複数の段階及び／又はステップで実施される。
【００２１】
例えば熱処理されたＡｌＳｃＺｒＹｂ合金は冷却速度≧１０Ｋ／秒で室温に冷却される。
【００２２】
例えばステップｄ）の第１の熱処理の後に少なくとも一つのさらなる熱処理が、ａ）空気中、保護ガス中又は真空において温度範囲３００〜４００℃で１０分〜１００時間にわたって、及び／又は複数の段階及び／又はステップで、又は、ｂ）温度範囲３００〜４００℃及び圧力範囲１００〜１００００ｂａｒにおいて、及び／又は複数の段階及び／又はステップで行われる熱間等方圧加圧により、実施される。
【００２３】
本発明はまた、アルミニウム材料を、例えば、旅客機などの飛行機、列車などのレール使用車両、又は旅客船などの船舶といった旅客輸送機関における構造コンポーネント又は内部空間コンポーネントとして使用することに関する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】引張試験の結果（追加的熱処理なし）を示したグラフである。
【図２】引張試験の結果（追加的熱処理あり）を示したグラフである。
【図３】引張試験の結果（追加的熱処理あり・なし）をまとめて示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明は、軽量コンポーネントを製造するためのアルミニウム材料に関するものであり、そのアルミニウム材料は、アルミニウム（Ａｌ）、スカンジウム（Ｓｃ）、ジルコニウム（Ｚｒ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）を含み、スカンジウム（Ｓｃ）とジルコニウム（Ｚｒ）とイッテルビウム（Ｙｂ）との間の重量比〔Ｓｃ／Ｚｒ／Ｙｂ〕は１０／５／２．５〜１０／２．５／１．２５の範囲にある。
【００２６】
したがって本発明の要件は、アルミニウム材料が、アルミニウム（Ａｌ）、スカンジウム（Ｓｃ）、ジルコニウム（Ｚｒ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）を含むことである。例えばアルミニウム材料は、アルミニウム（Ａｌ）、スカンジウム（Ｓｃ）、ジルコニウム（Ｚｒ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）から成る。
【００２７】
したがって本発明のアルミニウム材料はＡｌＳｃＺｒＹｂ合金である。
【００２８】
本発明の一つの実施形態においてアルミニウム材料は、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｌｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｎｂ  Ｔａ、Ｈｆ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｖを含むグループから選ばれた少なくとも一つのさらなる合金元素、及び／又は、Ｙ、Ｌａ、Ｅｕ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｐｒ及びＣｅを含むランタニドのグループから選ばれた少なくとも一つのさらなる合金元素を含む。例えばアルミニウム材料は、アルミニウム（Ａｌ）、スカンジウム（Ｓｃ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、及び、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｌｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｎｂ  Ｔａ、Ｈｆ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｖを含むグループから選ばれた少なくとも一つのさらなる合金元素、及び／又は、Ｙ、Ｌａ、Ｅｕ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｐｒ及びＣｅを含むランタニドのグループから選ばれた少なくとも一つのさらなる合金元素を含む。
【００２９】
望ましくは本発明のアルミニウム材料に含まれるアルミニウム（Ａｌ）、スカンジウム（Ｓｃ）、ジルコニウム（Ｚｒ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）の量は、アルミニウム材料の総重量に対して、合わせて少なくとも８８．０重量％である。例えばアルミニウム材料はアルミニウム材料の総重量に対してアルミニウム（Ａｌ）、スカンジウム（Ｓｃ）、ジルコニウム（Ｚｒ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）を、望ましくは合わせて少なくとも８９．０重量％の量、より望ましくは合わせて少なくとも９０．０重量％の量、最も望ましくは合わせて少なくとも９１．０重量％の量を含む。本発明の一つの実施形態においてアルミニウム材料は、アルミニウム材料の総重量に対して、アルミニウム（Ａｌ）、スカンジウム（Ｓｃ）、ジルコニウム（Ｚｒ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）を、望ましくは合わせて少なくとも９２．０重量％の量、より望ましくは合わせて少なくとも９４．０重量％の量、さらに望ましくは合わせて少なくとも９６．０重量％の量、最も望ましくは合わせて少なくとも９８．０重量％の量を含む。
【００３０】
本発明の一つの実施形態においてアルミニウム材料は、アルミニウム材料の総重量に対して、アルミニウム（Ａｌ）、スカンジウム（Ｓｃ）、ジルコニウム（Ｚｒ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）を、望ましくは合わせて８８．０〜１００．０重量％の量、又は、合わせて８８．０〜９９．９９重量％の量で含んでいる。例えばアルミニウム材料は、アルミニウム（Ａｌ）、スカンジウム（Ｓｃ）、ジルコニウム（Ｚｒ）及びイッテルビウム(Ｙｂ）を、アルミニウム材料の総重量に対して、望ましくは合わせて８８．０〜９９．９５重量％の量、より望ましくは８８．０〜９９．５重量％の量、最も望ましくは８８．０〜９９．４５重量％の量で含んでいる。本発明の一つの実施形態においてアルミニウム材料は、アルミニウム材料の総重量に対して、アルミニウム（Ａｌ）、スカンジウム（Ｓｃ）、ジルコニウム（Ｚｒ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）を、望ましくは合わせて９０．０〜９９．５重量％の量で含んでいる。代替的にアルミニウム材料は、アルミニウム材料の総重量に対して、アルミニウム（Ａｌ）、スカンジウム（Ｓｃ）、ジルコニウム（Ｚｒ）及びイッテルビウム(Ｙｂ）を、望ましくは合わせて９８．０〜９９．９５重量％の量で含んでいる。
【００３１】
本発明の一つの実施形態においてアルミニウム材料は、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｌｉ及びＡｇを含むグループから選ばれた少なくとも一つのさらなる合金元素を、アルミニウム材料の総重量に対して一元素あたり０．５〜１０．０重量％の量で含む。追加的に又は代替的にアルミニウム材料は、Ｔｉ、Ｎｂ  Ｔａ、Ｈｆ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ及びＶを含むグループから選ばれた、及び／又は、Ｙ、Ｌａ、Ｅｕ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｐｒ及びＣｅを含むランタニドのグループから選ばれた、少なくとも一つのさらなる合金元素を、アルミニウム材料の総重量に対して一元素あたり、０．０５〜２．０重量％の量で含む。
【００３２】
本発明の一つの実施形態においてアルミニウム材料は、アルミニウム（Ａｌ）を、アルミニウム材料の総重量に対して９７．３７５〜９９．５８７５重量％の量で含む。例えばアルミニウム材料は、アルミニウム（Ａｌ）を、アルミニウム材料の総重量に対して、９７．６〜９９．５重量％の量、望ましくは９８．０〜９９．２重量％の量、さらに望ましくは９８．４〜９９．０重量％の量で含む。
【００３３】
組織硬度が高く、また、析出硬化性が改善されたアルミニウム材料を得るために好適であるのは、アルミニウム材料が、スカンジウム（Ｓｃ）、ジルコニウム（Ｚｒ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）を所与の量で含むことである。例えばアルミニウム材料は、スカンジウム（Ｓｃ）、ジルコニウム（Ｚｒ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）を、アルミニウム材料の総重量に対して２．６２５重量％より少ない量で含む。本発明の一つの実施形態においてアルミニウム材料は、スカンジウム（Ｓｃ）、ジルコニウム（Ｚｒ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）を、アルミニウム材料の総重量に対して、０．４１２５〜２．６２５重量％の量、望ましくは０．６５〜２．１重量％の量、さらに望ましくは０．８〜１．８重量％の量、最も望ましくは１．０〜１．６重量％の量で含む。
【００３４】
本発明の一つの実施形態においてアルミニウム材料は、アルミニウム材料の総重量に対してスカンジウム（Ｓｃ）を０．３〜１．５重量％の量で含む。例えばアルミニウム材料は、アルミニウム材料の総重量に対して、スカンジウム（Ｓｃ）を０．５〜１．２重量％の量で、望ましくは０．５〜１．０重量％の量で含む。スカンジウム（Ｓｃ）の添加にはとりわけ、室温強度の改善に寄与するという長所がある。
【００３５】
これに加えて又は代替的に、アルミニウム材料は、アルミニウム材料の総重量に対して、ジルコニウム（Ｚｒ）を０．０７５〜０．７５重量％の量で含む。例えばアルミニウム材料は、アルミニウム材料の総重量に対して、ジルコニウム（Ｚｒ）を０．１〜０．６重量％の量、望ましくは０．２〜０．５重量％の量で含む。ジルコニウム（Ｚｒ）の添加にはとりわけ、室温強度の改善、冶金学的な熱抵抗の改善、つまり、組織ミクロ構造の安定に寄与するという長所がある。
【００３６】
本発明の一つの実施形態においてアルミニウム材料は、アルミニウム材料の総重量に対してイッテルビウム（Ｙｂ）を０．０３７５〜０．３７５重量％の量で含む。例えばアルミニウム材料は、アルミニウム材料の総重量に対してイッテルビウム（Ｙｂ）を０．０５〜０．３重量％の量で、望ましくは０．１〜０．３重量％の量で含む。イッテルビウム（Ｙｂ）の添加にはとりわけ、材料凝固中に、コヒーレントでない金属間分散質が析出する傾向が低下し、そのため、得られた材料が、冷却条件に関してより臨界的ではなくなるという長所がある。
【００３７】
本発明のさらなる一つの要件はとりわけ、スカンジウム（Ｓｃ）とジルコニウム（Ｚｒ）とイッテルビウム（Ｙｂ）との重量比〔Ｓｃ／Ｚｒ／Ｙｂ〕が所与の範囲にあることである。
【００３８】
組織硬度が高く、また、析出硬化が改善されたアルミニウム材料を得るためには、アルミニウム材料においてスカンジウム（Ｓｃ）とジルコニウム（Ｚｒ）とイッテルビウム（Ｙｂ）との重量比〔Ｓｃ／Ｚｒ／Ｙｂ〕が、１０／５／２．５〜１０／２．５／１．２５の範囲にあることが必要である。例えば、スカンジウム（Ｓｃ）とジルコニウム（Ｚｒ）とイッテルビウム（Ｙｂ）との重量比〔Ｓｃ／Ｚｒ／Ｙｂ〕は、１０／５／２．５〜１０／３／２の範囲、望ましくは１０／５／２．５〜１０／４／２の範囲にある。本発明の一つの実施形態においてスカンジウム（Ｓｃ）とジルコニウム（Ｚｒ）とイッテルビウム（Ｙｂ）との重量比〔Ｓｃ／Ｚｒ／Ｙｂ〕は、およそ１０／５／２．５である。スカンジウム（Ｓｃ）とジルコニウム（Ｚｒ）とイッテルビウム（Ｙｂ）との間のこの重量比には、所与の熱処理により得られたそのアルミニウム材料から製造されたコンポーネントが、低いコンポーネント内部応力及び高い強度を示すというさらなる長所がある。
【００３９】
本発明の一つの実施形態によると、所与の熱処理によりアルミニウム材料の引張強度は室温において３５０〜８００ＭＰａの範囲にある。これに追加的に又は代替的にそのアルミニウム材料の弾性限界は室温において３５０〜８００ＭＰａの範囲にある。
【００４０】
本発明の一つの実施形態においてアルミニウム材料の引張強度又は弾性限界は室温において３５０〜８００ＭＰａの範囲にある。本発明のさらなる一つの実施形態においてアルミニウム材料の引張強度及び弾性限界は室温において３５０〜８００ＭＰａの範囲にある。
【００４１】
これに追加的に又は代替的に、温度範囲３００〜４００℃において材料にさらなる熱処理を行った後の室温における引張強度及び／又は弾性限界は、さらなる熱処理を行わずに製造された同じ材料の引張強度及び／又は弾性限界を上回る。本発明の一つの実施形態において、温度範囲３００〜４００℃において材料にさらなる熱処理を行った後の室温における引張強度又は弾性限界は、さらなる熱処理を行わずに製造された同じ材料の引張強度又は弾性限界を上回る。本発明のさらなる一つの実施形態において、温度範囲３００〜４００℃においてさらなる熱処理を行った後の材料の室温における引張強度及び弾性限界は、さらなる熱処理を行わずに製造された同じ材料の引張強度及び弾性限界を上回る。
【００４２】
本発明は、そのようなアルミニウム材料の製造方法にも関する。前述のアルミニウム材料を製造するための本発明の方法は、少なくとも以下のステップ；
ａ）アルミニウム（Ａｌ）−スカンジウム（Ｓｃ）−ジルコニウム（Ｚｒ）基合金を提供するステップ、
ｂ）ステップａ）のＡｌＳｃＺｒ基合金にイッテルビウム（Ｙｂ）を添加し、融解されたアルミニウム（Ａｌ）−スカンジウム（Ｓｃ）−ジルコニウム（Ｚｒ）−イッテルビウム（Ｙｂ）合金を製造するステップ、
ｃ）ステップｂ）で得られた、融解されたＡｌＳｃＺｒＹｂ合金を、温度間隔Ｔliquidus−T３５０℃において冷却速度≧１００Ｋ／秒で冷却し、凝固したＡｌＳｃＺｒＹｂ合金を製造するステップ、
ｄ）凝固したＡｌＳｃＺｒＹｂ合金を温度範囲２５０〜５００℃で熱処理するステップ、
を有する。
【００４３】
本発明の方法は、上述のアルミニウム材料、つまり、ＡｌＳｃＺｒＹｂ合金の製造に適しており、製造の複雑度が低く、コンポーネント内部応力の発生を最小限にし、同時に強度及び析出硬化を最大にする。
【００４４】
したがって、本発明の方法の一つの要件は、アルミニウム(Ａｌ）−スカンジウム（Ｓｃ）−ジルコニウム（Ｚｒ）基合金が提供されることである。ＡｌＳｃＺｒ基合金は望ましくは、ジルコニウム（Ｚｒ）を、アルミニウム（Ａｌ）−スカンジウム（Ｓｃ）基合金に添加することにより得られる。
【００４５】
ＡｌＳｃ基合金へのジルコニウム（Ｚｒ）の添加は、従来技術で知られた方法で行われる。例えばＡｌＳｃ基合金へのジルコニウム（Ｚｒ）の添加は溶湯内で行われる。このステップによりジルコニウム（Ｚｒ）は均一にＡｌＳｃ基合金内に分散する。
【００４６】
本発明のさらなる一つの実施形態においてＡｌＳｃ基合金は望ましくはスカンジウム（Ｓｃ）がアルミニウム(Ａｌ)に添加されることにより得られる。スカンジウム（Ｓｃ）のアルミニウム（Ａｌ）への添加は従来技術で知られた方法により行われる。例えばスカンジウム（Ｓｃ）のアルミニウム（Ａｌ）への添加は溶湯内で行われる。
【００４７】
製造上の理由から、アルミニウム（Ａｌ）−スカンジウム（Ｓｃ）基合金又はアルミニウム（Ａｌ）−スカンジウム（Ｓｃ）−ジルコニウム（Ｚｒ）基合金は、他の元素の不純物を有する可能性がある。
【００４８】
本発明の一つの実施形態においてＡｌＳｃ基合金又はＡｌＳｃＺｒ基合金は、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｌｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｎｂ  Ｔａ、Ｈｆ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｖを含むグループから選ばれた少なくとも一つのさらなる合金元素、及び／又は、Ｙ、Ｌａ、Ｅｕ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｐｒ及びＣｅを含むランタニドのグループから選ばれた少なくとも一つのさらなる合金元素を含む。
【００４９】
例えばＡｌＳｃ基合金又はＡｌＳｃＺｒ基合金は、ＡｌＳｃ基合金又はＡｌＳｃＺｒ基合金の総重量に対して、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｌｉ、Ａｇを含むグループから選ばれた少なくとも一つのさらなる合金元素を一元素あたり０．５〜１０．０重量％の量で含む。これに追加的に又は代替的にＡｌＳｃ基合金又はＡｌＳｃＺｒ基合金は、Ｔｉ、Ｎｂ  Ｔａ、Ｈｆ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｖを含むグループから選ばれた、及び／又は、Ｙ、Ｌａ、Ｅｕ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｐｒ、Ｃｅを含むランタニドのグループから選ばれた少なくとも一つのさらなる合金元素を、ＡｌＳｃ基合金又はＡｌＳｃＺｒ基合金の総重量に対して一元素あたり０．０５〜２．０重量％の量で含む。
【００５０】
ＡｌＳｃ基合金又はＡｌＳｃＺｒ基合金が少なくとも一つのさらなる合金元素を含む場合、ＡｌＳｃ基合金又はＡｌＳｃＺｒ基合金が含む少なくとも一つのさらなる合金元素の合計の量は、ＡｌＳｃＺｒ合金又はＡｌＳｃＺｒ基合金の総重量に対して、最大で１２．０重量％である。
【００５１】
ＡｌＳｃＺｒ基合金及び／又はＡｌＳｃ基合金は代表的には粉材又は線材の形で提供される。代替的に、ＡｌＳｃＺｒ基合金及び／又はＡｌＳｃ基合金は、焼結、鋳造、圧延、又は押出された成形品として提供される。
【００５２】
ステップｂ）においてアルミニウム（Ａｌ）−スカンジウム（Ｓｃ）−ジルコニウム（Ｚｒ）−イッテルビウム（Ｙｂ）合金を製造するために行われるＡｌＳｃＺｒ基合金へのイッテルビウム（Ｙｂ）の添加は、従来技術で知られた方法で行われる。例えば、ＡｌＳｃＺｒ基合金へのイッテルビウム（Ｙｂ）の添加は溶湯内で行うことができる。このステップによりイッテルビウム(Ｙｂ）は均一にＡｌＳｃＺｒ基合金内に分散することができる。
【００５３】
ステップｂ）での融解されたＡｌＳｃＺｒＹｂ合金の製造は、異なる複数の熱源を用いて行うことができる。融解されたＡｌＳｃＺｒＹｂ合金の製造は通常、レーザービーム、電子ビーム又はアークにより行われる。しかし、発熱化学反応を用いることもでき、又は、融解されたＡｌＳｃＺｒＹｂ合金の製造は容量的、導電的又は誘導的に行うこともできる。融解されたＡｌＳｃＺｒＹｂ合金を製造するためにこれらの熱源を任意に組み合わせて使用することもできる。
【００５４】
本発明の方法の一つの要件は、凝固したＡｌＳｃＺｒＹｂ合金を製造するために、融解されたＡｌＳｃＺｒＹｂ合金に対して所与の高速冷却が行われることである。とりわけ、本発明の一つの要件は、融解されたＡｌＳｃＺｒＹｂ合金が、温度間隔Ｔliquidus〜Ｔ３５０℃において冷却速度≧１００Ｋ／秒で冷却されることである。例えば融解されたＡｌＳｃＺｒＹｂ合金は、温度間隔Ｔliquidus〜Ｔ３５０℃において冷却速度≧１５０Ｋ／秒の領域において行われる。
【００５５】
融解された合金の高速冷却方法は従来技術で知られている。例えばＡｌＳｃＺｒＹｂ合金の冷却は、直接冷却された金属鋳型内において行われるか、いわゆる融解紡糸法又は、例えば溶湯の微粒化又は噴霧など、粉末微粒化法で行われる。このステップにより、多量のスカンジウム（Ｓｃ）、ジルコニウム（Ｚｒ）及びイッテルビウム(Ｙｂ）をアルミニウム（Ａｌ）内に溶けた状態で保持することができ、またその際もはやコヒーレントではない金属間分散質が形成されることはない。
【００５６】
本発明の一つの実施形態において、融解されたＡｌＳｃＺｒＹｂ合金は室温に冷却される。
【００５７】
本発明の方法のさらなる一つの要件は、凝固したＡｌＳｃＺｒＹｂ合金が温度範囲２５０〜５００℃において熱処理されることである（ステップｄ））。温度範囲２５０〜５００℃においてアルミニウム合金を熱処理する方法は従来技術で知られている。材料内の内部応力が減少し、並行して、析出硬化により組織硬度が高まるため、この熱処理によりアルミニウム材料の材料特性が改善される。
【００５８】
本発明の一つの実施形態において、本発明の方法のステップｄ）の熱処理は、ステップｃ）の直後に行われ、つまり、本発明の方法のステップｄ）の熱処理は、ステップｃ）で得られた、凝固したＡｌＳｃＺｒＹｂ合金を直接用いて実施される。換言すると、本発明の方法は、方法ステップｃ）とｄ）との間に、一つの又は複数のさらなる方法ステップを設けずに実施される。
【００５９】
代替的に本発明の方法は、方法ステップｃ）とｄ）との間に一つの又は複数のさらなる方法ステップを設けて実施される。本発明の一つの実施形態においては、ステップｃ）の直後に、ステップｃ）で得られた凝固したＡｌＳｃＺｒＹｂ合金から、例えば押出された成形品など、熱機械加工された成形品の製造が行われる。つまりこの場合、本発明の方法のステップｄ）の熱処理は、例えば押出された成形品など、ステップｃ）で得られた、凝固したＡｌＳｃＺｒＹｂ合金から製造された、熱機械加工された成形品に対して実施される。
【００６０】
熱機械加工された成形品は例えば、ステップｃ）で得られた、凝固したＡｌＳｃＺｒＹｂ合金を押出すことにより得られる。ステップｃ）で得られた、凝固したＡｌＳｃＺｒＹｂ合金の押出しは、従来技術で知られた方法により行われる。例えば押出しは、３００〜４００℃の温度において、又は３１０〜３８０℃の温度において行われる。これに追加的に又は代替的に押出しは、圧縮率２０：１〜５０：１、望ましくは２０：１〜４０：１、さらに望ましくは２０：１〜３０：１の範囲で行われる。例えば押出しは圧縮率２０：１〜２５：１で行われる。本発明の一つの実施形態において押出しは、温度３００〜４００℃、圧縮率２０：１〜５０：１で行われ、例えば押出しは、温度３１０〜３８０℃、圧縮率２０：１〜４０：１又は２０：１〜３０：１で行われる。
【００６１】
本発明のさらなる一つの実施形態においては、ステップｃ）で得られた、凝固したＡｌＳｃＺｒＹｂ合金は、押出される前に温度２５０〜４００℃でガス抜きが行われる。そのために例えばステップｃ）で得られた、凝固したＡｌＳｃＺｒＹｂ合金はまず機械的に顆粒又は粉末に粉砕される。したがってガス抜きは望ましくは、ステップｃ）で得られた、凝固した、粉末状で存在するＡｌＳｃＺｒＹｂ合金で行われる。ステップｃ）で得られた、凝固したＡｌＳｃＺｒＹｂ合金の機械的な粉砕は、従来技術で知られた方法により行われる。機械的に粉砕されたＡｌＳｃＺｒＹｂ合金は次に、温度２５０〜４００℃でガス抜きすることができる。例えばガス抜きは、温度２５０〜４００℃、継続時間１０分〜５時間で、又は温度２８０〜３５０℃、継続時間３０分〜３時間で行われる。例えばガス抜きは真空において、例えば圧力およそ１０−３ｂａｒで行われる。
【００６２】
本発明の一つの実施形態において、本発明の方法のステップｄ）の熱処理は、温度範囲２５０〜５００℃、継続時間１０分〜１００時間で行われる。熱処理は代表的には温度２５０〜４５０℃、継続時間１０分〜１０時間で行われる。熱処理は例えば、温度３００〜４５０℃、継続時間１０分〜５時間で、又は、温度３００〜４００℃、継続時間３０分〜３時間で行われる。熱処理は例えば空気中、保護ガス中、又は真空において行うことができ、例えば真空において行うことができる。本発明の方法のステップｄ）の熱処理はまた、複数の段階及び／又はステップで実施することができる。例えば本発明の方法のステップｄ）の熱処理は、空気中において温度３００〜４００℃で、継続時間３０分〜３時間で行われる。
【００６３】
材料特性を改善するためにＡｌＳｃＺｒＹｂ合金は、ステップｄ）の熱処理後に、さらなる一つの所与の冷却を行うことができる。例えば熱処理されたＡｌＳｃＺｒＹｂ合金は室温に冷却される。本発明の一つの実施形態において、熱処理されたＡｌＳｃＺｒＹｂ合金の室温への冷却の冷却速度は≧１０Ｋ／秒、望ましくは≧１０〜２０Ｋ／秒である。例えば熱処理されたＡｌＳｃＺｒＹｂ合金の室温への冷却は冷却速度≧２０Ｋ／秒の領域又は２０Ｋ／秒〜１０，０００Ｋ／秒の範囲で行われる。
【００６４】
熱処理された合金を冷却するためのそのような方法は従来技術で知られている。例えば熱処理されたＡｌＳｃＺｒＹｂ合金の室温への所与の高速冷却は、移動する空気を用いた冷却又は水中で急冷することにより行うことができる。
【００６５】
通常では必要ではないが、本発明の方法のステップｄ）の熱処理の後に行われる、人工時効とも呼ばれるさらなる熱処理により、製造されたアルミニウム材料の材料特性をさらに改善すること、とりわけその強度及び靱性を高めることができる。そのため本発明の一つの実施形態において、ステップｄ）の熱処理の後に少なくとも一つのさらなる熱処理が実施される。例えばステップｄ）の熱処理の後、さらなる一つの熱処理が実施される。
【００６６】
人工時効とも呼ばれる、後から行われるこのさらなる熱処理は、代表的には空気中、保護ガス中又は真空において、温度範囲３００〜４００℃、継続時間１０分〜１００時間で実施することができる。特に望ましくは、後から行われるこのさらなる熱処理は空気中、保護ガス中又は真空において、温度範囲３２０〜３８０℃、継続時間１０分〜１０時間、例えば３０分〜５時間で行われる。代替的に、後から行われるこのさらなる熱処理は、熱間等方圧加圧により温度範囲３００〜４００℃、圧力範囲１００〜１００００ｂａｒで行われる。後から行われるこのさらなる熱処理は、一つの又は複数の段階及び／又はステップで実施することができる。本発明の一つの実施形態において、後から行われるこのさらなる熱処理は空気中で、温度範囲３００〜４００℃、継続時間１０分〜１０時間で、又は、空気中で、温度範囲３２０〜３８０℃、継続時間３０分〜５時間で行われる。
【００６７】
また、製造されたアルミニウム材料は、後から行われるさらなる熱処理の後、つまり、人工時効の後、さらなる冷却（例えば水中での急冷など）を行うことができる。例えば、後からの熱処理を行ったＡｌＳｃＺｒＹｂ合金は室温に冷却される。本発明の一つの実施形態において後からの熱処理を行ったＡｌＳｃＺｒＹｂ合金の室温への冷却の冷却速度は≧１０Ｋ／秒である。例えば後からの熱処理を行ったＡｌＳｃＺｒＹｂ合金の室温への冷却は、冷却速度≧２０Ｋ／の領域で又は２０Ｋ／秒〜１０，０００Ｋ／秒の範囲で行われる。
【００６８】
本発明のアルミニウム材料が提供する長所に基づいて、本発明はまた旅客輸送機関における構造コンポーネント又は内部空間コンポーネントとしてのアルミニウム材料の利用にも関する。例えばアルミニウム材料は、旅客機などの飛行機、列車などのレール使用車両、又は旅客船などの船舶において構造コンポーネント又は内部空間コンポーネントとして使用される。先述したように、本発明のアルミニウム材料により、コンポーネント内部応力が低く、強度が高い軽量コンポーネントを得ることができる。本発明のアルミニウム材料はとりわけ、改善された析出硬化を有する。
【００６９】
実施例
ＡｌＳｃ０．８、ＡｌＳｃ０．８Ｚｒ０．４及びＡｌＳｃ０．８Ｚｒ０．４Ｙｂ０．２の組成式（重量％）を持つ３つの溶融物が、工業的に９９．８%純粋なＡｌ、ＡｌＳｃ２、ＡｌＺｒ５及びＡｌＹｂ２のマスター合金から溶融して得られ、８５０℃で６０分間保持され、それから融解紡糸法により温度間隔Ｔliguidus-Ｔ３５０℃において冷却速度＜０．０００１秒で室温に冷却される。その際生成される、薄く（＜１００μｍ）、幅およそ５ｍｍの無限帯が次に機械的に粉砕されて顆粒としてさらに加工される。
【００７０】
得られた顆粒は次に真空室内でおよそ２８０〜３００℃において６０分間ガス抜きされ（真空条件はおよそ１０−３ｍｂａｒ）、その直後にガス抜き熱をもったままこの温度において水圧プレスを用いて、ＡｌＳｃＺｒＹｂ材料密度に対して少なくとも９５〜９８%の粗密度に機械的に圧縮される。これら前段階のビレットは最終的には丸められ、それから押出加工機内で３２０〜３２５℃又は３６０℃に加熱され、最終的には圧縮比２３：１で押出されて直径６mmのロッドとなる。必ずしも真っ直ぐというわけではないこれらのロッドは次に引張り試験機内で制御下において伸ばされる（残留（塑性）変形は取り付けられたロッド長さに対しておよそ０．３〜０．５%）。
【００７１】
３つの実験合金のロッドから、いわゆる標準丸棒引張試験片(ＤＩＮ  ＤＩＮ  ５０１２５によるＢ４ｘ２０）が作成され（ロッドごとに３つの引張試験片）、ＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ６８９２−１による室温において破断伸び率、断面減少率、引張強度、及び弾性限界が測定された。これは、３つの実験合金の析出硬化挙動を検査するために、圧縮された状態において、及び、所与の熱処理（本発明の方法の方法ステップｄ）の熱処理）を３５０℃で２時間行い、その後、移動しない空気で室温に冷却した後にも行われた。
【００７２】
３つの合金の組成をＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ１１８８５：２００９−０９によるＩＣＰ／ＯＥＳ法で検査したところ、これらの合金のＳｃ、Ｚｒ、Ｙｂの含有量は以下の通りであった。
【００７３】
【表１】
2015025202.tif 000003
【００７４】
重量％は、アルミニウム合金の総重量に対してのものである。アルミニウム合金に含まれる、さらなる合金元素はすべて、アルミニウム合金の総重量に対して一元素あたり≦０．１重量％、望ましくは≦０．０１重量％であるため、大きな意味はない。
【００７５】
図１からわかるように、本発明の方法のステップｄ）の追加的な所与の熱処理を行わずに、３２０〜３２５℃で実施された押出し後に測定された固有値（それぞれ３つの引張試験片の平均値）から、Ｚｒで改質されたＡｌＳｃ合金の強度が最も高いことが示される。ここで分かることは、熱的材料コンディショニング（つまり３２０〜３２５℃における押出し）の後、ＡｌＳｃ合金が達成可能な最大強度をすでに超えている（ＡｌＳｃ合金はすでに軽い「過時効」になっている）のに対し、追加的にＺｒで改質されたＡｌＳｃ合金の達成可能な強度は明らかに最大になっており、また、追加的にＺｒ及びＹｂで改質されたＡｌＳｃ合金の強度はまだいくらか低い（ＡｌＳｃＺｒＹｂ合金はまだ最大にしっかりと「不足時効」されていない）。しかし、追加的にＺｒ及びＹｂで改質されたＡｌＳｃ合金は最も良い靱性挙動（破断伸び率＆断面減少率）を有しており、これは、組織ミクロ構造と引張強度との間の最良の妥協と同義である。
【００７６】
図２に示されたように、温度３２０〜３２５℃において押出された材料に追加的な熱処理（３５０℃で２時間：本発明の方法のステップｄ）の熱処理に対応）を行うと、Ｙｂの所与の添加によりＡｌＳｃＺｒ合金を改質することが好適であることが明らかである。このときＡｌＳｃ合金（熱処理なし：Ｒｍ=３７５Ｎ／ｍｍ２、熱処理あり：Ｒｍ=３４５Ｎ／ｍｍ２）もＡｌＳｃＺｒ合金（熱処理なし：Ｒｍ=３８２Ｎ／ｍｍ２、熱処理あり：Ｒｍ=３６０Ｎ／ｍｍ２）も「過時効」である。ＡｌＳｃＺｒＹｂ合金だけが引き続き、非常に良好で高い、しかも少し改善された室温強度（熱処理なし：Ｒｍ=３７２Ｎ／ｍｍ２、熱処理あり：Ｒｍ=３８１Ｎ／ｍｍ２）を示している。使用された加工温度が従来技術のそれよりおよそ１０〜１５%高いにもかかわらず、ＡｌＳｃＺｒＹｂ合金の室温強度はＡｌＳｃＺｒ合金のそれより６%、及び、ＡｌＳｃ合金のそれよりおよそ１２%良くなっている。
【００７７】
冶金学的に説明するとこれは、ＡｌＳｃＺｒＹｂ合金が、急冷に対する影響の受けやすさが低下したため改善されたこと、及び、析出挙動が遅れたことによるものであり、その際Ｙｂ添加が本発明のように作用し、達成可能な最大強度がより高い加工温度の方に移動している。このことが特によく分かるのは、押出された材料に前段落に記載されたようにさらなる熱処理を行った場合である。本発明の方法のステップｄ）によるこの熱処理は、一つの段階において温度３５０℃で２時間にわたって実施された（試験片はあらかじめ熱せられた炉内で空気中に置かれた）。２時間にわたって３５０℃で時効化された後、試験片は炉から取り出され、移動しない空気で冷却され、この冷却は特に制御はされないが、冷却速度はおよそ１０〜２０Ｋ／分であった。
【００７８】
図３には、測定された固有値がすべてまとめて示されており、請求されているアルミニウム材料が、その処理において、成形及び強度設定のために熱処理された場合の長所が明確に示されている。
【図１】
2015025202.tif 000004
【図２】
2015025202.tif 000005
【図３】
2015025202.tif 000006
【外国語明細書】
2015025202000001.pdf