(57)【要約】  超高強度及び優れた溶接性を呈するアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−ジルコニウム基合金及びアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅−ジルコニウム基合金、並びにそれらの造形方法。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
約４〜約１２重量％の亜鉛と、
約１〜約４重量％のマグネシウムと、
約０．３〜約２重量％の遷移金属又は希土類金属と、
残部としてアルミニウムと、
を含むアルミニウム合金であって、
前記合金が、従来の７０００シリーズアルミニウム合金のものと少なくとも同程度以上の強度対重量比を室温で有し、且つ
前記合金が、意図的に添加されたスカンジウムを含まない、
アルミニウム合金。
【請求項２】
約４〜約１２重量％の亜鉛と、
約１〜約４重量％のマグネシウムと、
約０．３〜約２重量％の遷移金属と、
残部としてアルミニウムと、
を含むアルミニウム合金であって、
前記合金が、従来の７０００シリーズアルミニウム合金のものと少なくとも同程度以上の強度対重量比を室温で有し、且つ
前記合金が、意図的に添加されたスカンジウムを含まない、
アルミニウム合金。
【請求項３】
存在する亜鉛の量が約７〜約１２重量％の亜鉛である、請求項１又は２に記載のアルミニウム合金。
【請求項４】
存在する亜鉛の量が約５〜約７重量％の亜鉛である、請求項１又は２に記載のアルミニウム合金。
【請求項５】
前記希土類金属が、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、及びルテチウムからなる群又はそれらの組合せから選択される、請求項１に記載のアルミニウム合金。
【請求項６】
前記遷移金属が、チタン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、及びイットリウムからなる群又はそれらの組合せから選択される、請求項１又は２に記載のアルミニウム合金。
【請求項７】
前記遷移金属がジルコニウムである、請求項１又は２に記載のアルミニウム合金。
【請求項８】
前記合金が、溶接プロセスで従来の７０００シリーズアルミニウム合金を用いることにより生じるおそれのある液化割れ及び熱間割れを実質的に起こすことなく、溶接プロセスに使用可能である、請求項１〜７のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
【請求項９】
約３重量％までの銅をさらに含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
【請求項１０】
約０．１〜約１重量％のチタン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、若しくはルテチウム又はそれらの組合せをさらに含む、請求項７に記載のアルミニウム合金。
【請求項１１】
前記合金が、Ｚｎ２Ｍｇ析出物とＡｌ３Ｚｒ主析出物とＡｌ３Ｚｒナノスケール析出物とが同時分散したアルミニウムマトリックスを含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
【請求項１２】
前記Ａｌ３Ｚｒ主析出物が約０．０５〜約１．５μｍの範囲内の平均直径を有し、且つ前記Ａｌ３Ｚｒナノスケール析出物がＬ１２結晶構造を有し、約１〜約１００ｎｍの範囲内の平均直径を有する、請求項１１に記載のアルミニウム合金。
【請求項１３】
スカンジウムが約０．０５重量％未満のスカンジウムで存在する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
【請求項１４】
約０．５重量％を超えないケイ素及び鉄不純物をさらに含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
【請求項１５】
溶体化熱処理後の平均粒子サイズが１００μｍ未満である、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
【請求項１６】
ロッド、ワイヤー、リボン、粉末、又はチップに造形される、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
【請求項１７】
リボン、チップ、又は粉末に造形される、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
【請求項１８】
粉末に造形される、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
【請求項１９】
リボンに造形される、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
【請求項２０】
チップに造形される、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
【請求項２１】
ワイヤー又はロッドに造形される、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
【請求項２２】
ワイヤーに造形される、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
【請求項２３】
ロッドに造形される、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
【請求項２４】
コンポーネントに造形され、前記コンポーネントが、５８０ＭＰａ超の降伏強度と、６００ＭＰａ超の極限引張強度と、２％超の破断点伸びと、を有する、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
【請求項２５】
前記粉末が、ガス粉末化、プラズマ粉末化、回転電極処理、又は機械的合金化からなる群から選択されるプロセスにより造形される、請求項１６〜１８のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
【請求項２６】
前記プロセスがプラズマ球状化ををさらに含む、請求項２５に記載のアルミニウム合金。
【請求項２７】
溶接可能な７０００シリーズアルミニウム合金の製造方法であって、
ａ）約７００℃〜約１０００℃の温度でアルミニウムマスター合金又は純元素を添加しながらリサイクル又はバージンアルミニウムを溶融して、成分の液状混合物を形成することであって、前記成分の液状混合物が、約４〜約１２重量％の亜鉛と、約１〜約４重量％のマグネシウムと、約０．３〜約２重量％のジルコニウムと、任意選択的に約３重量％までの銅と、残部としてアルミニウムと、を含み、且つ前記成分の液状混合物が、意図的に添加されたスカンジウムを含まない、形成することと、
ｂ）前記溶融された成分をアンビエント又はチル鋳造型で鋳造して鋳造インゴットを形成することと、
ｃ）約０．２５時間〜約６時間の時間にわたり約４００℃〜約４８０℃の温度で前記鋳造インゴットを熱処理して、Ｌ１２構造のＡｌ３Ｚｒナノスケール析出物が分散したＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ固溶体を含む溶体化インゴットを形成することと、
ｄ）前記溶体化インゴットをシート、フォイル、ロッド、ワイヤー、押出成形物、又は鍛造物に熱間形成及び／又は冷間形成することと、
を含む方法。
【請求項２８】
溶接可能な７０００シリーズアルミニウム合金の製造方法であって、
ａ）約７００℃〜約１０００℃の温度でアルミニウムマスター合金又は純元素を添加しながらリサイクル又はバージンアルミニウムを溶融して、成分の液状混合物を形成することであって、前記成分の液状混合物が、約４〜約１２重量％の亜鉛と、約１〜約４重量％のマグネシウムと、約０．３〜約２重量％のチタン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、ガドリニウム、ジスプロシウム、エルビウム、若しくはイッテルビウム又はそれらの組合せと、任意選択的に約３重量％までの銅と、残部としてアルミニウムと、を含み、且つ前記成分が、意図的に添加されたスカンジウムを含まない、形成することと、
ｂ）前記溶融された成分をアンビエント又はチル鋳造型で鋳造して鋳造インゴットを形成することと、
ｃ）約０．２５時間〜約６時間の時間にわたり約４００℃〜約４８０℃の温度で前記鋳造インゴットを熱処理して、Ｌ１２構造のＡｌ３Ｚｒナノスケール析出物が分散したＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ固溶体を含む溶体化インゴットを形成することと、
ｄ）前記溶体化インゴットをシート、フォイル、ロッド、ワイヤー、押出成形物、又は鍛造物に熱間形成及び／又は冷間形成することと、
を含む方法。
【請求項２９】
前記溶体化インゴットが、Ｌ１２構造のＡｌ３Ｚｒナノスケール析出物が分散したＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ固溶体を含む、請求項２７又は２８に記載の溶接可能な７０００シリーズアルミニウム合金の製造方法。
【請求項３０】
前記方法が、ｅ）前記形成されたシート、フォイル、ロッド、ワイヤー、押出成形物、又は鍛造物を約１時間〜約４８時間の時間にわたり約１００℃〜約１８０℃の温度で熱エージングすること、をさらに含む、請求項２７〜２９のいずれか一項に記載の溶接可能な７０００シリーズアルミニウム合金の製造方法。
【請求項３１】
溶接された金属組立品の作製方法であって、
２つのアルミニウム合金コンポーネントを溶接プロセスでフィラー材料により接合すること、
を含み、
前記コンポーネントを接合する前記フィラー材料が、請求項１６に記載のワイヤー又はロッドであり、且つ
前記２つのアルミニウム合金コンポーネントが、各々独立して、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｚｒ合金、及びＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ−Ｚｒ合金からなる群から選択される、
方法。
【請求項３２】
前記フィラー材料及び前記２つのアルミニウム合金コンポーネントが同一組成を有する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｚｒ合金、及びＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ−Ｚｒ合金からなる群から選択される前記フィラー材料及び前記２つのアルミニウム合金コンポーネントが、約４〜約１２重量％の亜鉛と、約１〜約４重量％のマグネシウムと、存在するとき約０．３〜約２％のジルコニウムと、存在するとき約３％までの銅と、を含む、請求項３１又は３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記溶接された金属組立品に液化割れ及び熱間割れがない、請求項２８〜３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
前記溶接プロセスが、アーク溶接、トーチ溶接、レーザービーム溶接、及び電子ビーム溶接からなる群から選択される、請求項３１〜３４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３６】
請求項１〜２０のいずれか一項に記載のアルミニウム合金の造形方法であって、前記アルミニウム合金に溶融紡糸、溶融抽出、ビームグレージング、スプレー堆積、ガス粉末化、プラズマ粉末化、及びプラズマ球状化からなる群から選択された急速固化プロセスを受けさせることを含む方法。
【請求項３７】
ネットシェイプコンポーネント又はニアネットシェイプコンポーネントの製造方法であって、
請求項１〜２６のいずれか一項に記載のアルミニウム合金に付加製造プロセスを適用してネットシェイプコンポーネント又はニアネットシェイプコンポーネントを製造すること、
を含む方法。
【請求項３８】
前記アルミニウム合金が、ロッド、ワイヤー、リボン、粉末、又はチップである、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記アルミニウム合金がワイヤーである、請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
前記アルミニウム合金が粉末である、請求項３７に記載の方法。
【請求項４１】
前記粉末が球状アルミニウム合金粉末である、請求項３７に記載の方法。
【請求項４２】
前記付加製造プロセスが、粉末床融合、選択的レーザー溶融、又は粉末指向性エネルギー堆積である、請求項３７〜４１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４３】
前記粉末床融合、前記選択的レーザー溶融、又は前記粉末指向性エネルギー堆積プロセスが、前記アルミニウム合金にフォーカスされたエネルギー源を受けさせることを含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記フォーカスされたエネルギー源が、レーザービーム及び電子ビームからなる群から選択される、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記フォーカスされたエネルギー源が、前記アルミニウム合金を完全溶融するために使用される、請求項４３又は４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記完全溶融されたアルミニウム合金が、既存基材又は前記アルミニウム合金が既に堆積された層に、層として融合される、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記融合された層が、急速固化を起こしてネットシェイプ又はニアネットシェイプコンポーネントを提供する、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記急速固化が、約１０２〜約１０７Ｋｓ−１の冷却速度で行われる、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記付加製造プロセスが粉末床融合又は選択的レーザー溶融であり、レーザーを使用して前記粉末を溶融させ、ネットシェイプ又はニアネットシェイプコンポーネントとして融合一体化する、請求項３７〜４１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５０】
前記付加製造プロセスが粉末指向性エネルギー堆積であり、レーザーを使用して粉末をメルトブローし、ネットシェイプ又はニアネットシェイプコンポーネント上に融合する、請求項３７〜４１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５１】
約０．２５時間〜約６時間の時間にわたり約４００℃〜約４８０℃の温度で前記ネットシェイプ又はニアネットシェイプコンポーネントを熱処理すること、
をさらに含む、請求項３７〜５０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５２】
加熱処理後、前記ネットシェイプ又はニアネットシェイプコンポーネントが、約１時間〜約４８時間の時間にわたり約１００℃〜約１８０℃の温度で熱エージングされて、微細スケールＺｎ２Ｍｇ析出物と主析出物とＡｌ−Ｘナノスケール析出物との同時分散を達成し、従来の７０００シリーズアルミニウム合金から従来法で製造されたネットシェイプ又はニアネットシェイプコンポーネントのものと少なくとも同程度以上の強度を有するコンポーネントをもたらす、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記主析出物が約０．１〜約１０μｍの範囲内の平均直径を有する、請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記Ａｌ−Ｘナノスケール析出物が約１〜約１００ｎｍの範囲内の平均直径を有する、請求項５２に記載の方法。
【請求項５５】
Ｘが、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、及びＬｕからなる群から選択される、請求項５２又は５４に記載の方法。
【請求項５６】
ネットシェイプコンポーネント、ニアネットシェイプコンポーネント、又はビレットから押し出されたコンポーネントの製造方法であって、
請求項１７に記載のリボン、チップ、又は粉末に粉末冶金プロセスを受けさせて、ネットシェイプコンポーネント、ニアネットシェイプコンポーネント、又はビレットから押し出されたコンポーネントを製造すること、
を含む方法。
【請求項５７】
前記粉末冶金プロセスが、熱間加圧、熱間等方圧加圧、粉末成形、又は押出しである、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記リボン、チップ、又は粉末が、急速固化プロセスにより作製され、且つ合金化元素の固溶体を含む、請求項５６又は５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記リボン、チップ、又は粉末が、１つ以上の二次金属間相をさらに含む、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
約０．２５時間〜約６時間の時間にわたり、約４００℃〜約４８０℃の温度で、前記ネットシェイプコンポーネント、前記ニアネットシェイプコンポーネント、又は前記ビレットから押し出されたコンポーネントを熱処理することと、
約１時間〜約４８時間の時間にわたり、約１００℃〜約１８０℃の温度で、前記コンポーネントを熱エージングして、微細スケールＺｎ２Ｍｇ析出物と主析出物とＡｌ−Ｘナノスケール析出物との同時分散を達成し、従来の７０００シリーズアルミニウム合金から従来法で製造されたコンポーネントのものと少なくとも同程度以上の強度を有するコンポーネントをもたらすことと、
をさらに含む、請求項５６〜５９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６１】
前記主析出物が約０．１０〜約１０μｍの範囲内の平均直径を有する、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記Ａｌ−Ｘナノスケール析出物が約１〜約１００ｎｍの範囲内の平均直径を有する、請求項６０に記載の方法。
【請求項６３】
Ｘが、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、及びＬｕからなる群から選択される、請求項６０又は６２に記載の方法。
【請求項６４】
前記主析出物がＡｌ３Ｚｎ主析出物である、請求項５２、５３、６０、又は６１に記載の方法。
【請求項６５】
アルミニウム合金又はマグネシウム合金から作製されたコンポーネント上に保護コーティングを修復又は形成する方法であって、
請求項１８に記載の粉末にコールドスプレープロセス、溶射プロセス、レーザーアシストコールドスプレープロセス、又はレーザークラッディングプロセスを適用することと、
アルミニウム合金から作製されたコンポーネントの表面上に処理された粉末を配置することと、
それにより前記コンポーネント上に保護コーティングを修復又は形成することと、
を含む方法。
【請求項６６】
前記アルミニウム合金から作製されたコンポーネントを約０．２５時間〜約６時間の時間にわたり約４００℃〜約４８０℃の温度で熱処理することをさらに含む、請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】
熱処理後、前記アルミニウム合金から作製されたコンポーネントが、約１時間〜約４８時間の時間にわたり約１００℃〜約１８０℃の温度で熱エージングされる、請求項６６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
[1001]  本願は、２０１８年６月２０日出願の「High-performance Al-Zn-Mg-Zr Base Aluminum Alloys for Welding and Additive Manufacturing」という名称の米国仮特許出願第６２／６８７，４１８号（その開示はその全体が参照により本明細書に組み込まれる）に基づく優先権及び利益を主張する。
【０００２】
［分野］
[1002]  本願は、（ｉ）従来の製造技術（たとえばシート鋳造）、（ｉｉ）粉末冶金プロセス、又は（ｉｉｉ）溶融プロセスを利用する付加製造技術により処理したとき、他の市販の７０００シリーズアルミニウム合金と比較して、超高強度、向上した熱安定性及び溶接性を備えたコンポーネントを造形可能な一群のＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ及びＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ合金又は７０００シリーズアルミニウム合金（7000-series aluminum alloys）に関する。
【背景技術】
【０００３】
[1003]  ７０００シリーズアルミニウム合金は、入手可能な最高強度合金の１つである。この性質及び他の性質に起因して、それらは、自動車産業、航空機産業、及び航空宇宙産業で利用されることが多い。しかしながら、７０００シリーズアルミニウム合金は、溶接が不可能に近く、多くの用途でそれらの使用が制限されると一般に当業者に認識されている。それゆえ、溶接可能な７０００シリーズアルミニウム合金を提供できることがきわめて望ましい。かかる材料はまた、アルミニウム合金コンポーネント及び製品を製造するために、付加製造（すなわち３Ｄプリンティング）などの製造プロセスに使用するのに好適であろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
[1004]  本明細書に記載の実施形態は、１種以上の追加の遷移金属又は希土類金属と任意選択的に銅とを含む７０００シリーズのアルミニウム−亜鉛−マグネシウム基合金に関する。上記のアルミニウム合金は、接種剤（Ｓｎ、Ｉｎ、又はＳｂ）をさらに含みうるが、溶接を利用しうる製造方法、フィードストックとしてワイヤー若しくは粉末を利用する付加製造法、又は粉末冶金法に使用するのに好適なフィードストック（すなわち、シート、ワイヤー、粉末など）に造形可能である。各種態様において、本開示は、約４〜約１２重量％の亜鉛と、約１〜約４重量％のマグネシウムと、約０．３〜約２重量％のジルコニウムと、残部としてアルミニウムと、を含むアルミニウム合金を提供する。合金は、従来の７０００シリーズアルミニウム合金のものと少なくとも同程度以上の強度対重量比を室温で有することが見いだされる。この有益な性質の結果として、本開示のアルミニウム合金は、溶接プロセスで従来の７０００シリーズアルミニウム合金を用いることにより生じるおそれのある液化割れ及び／又は熱間割れを実質的に起こすことなく、溶接プロセスに使用可能である。さらに、本開示のアルミニウム合金は、意図的に添加されたスカンジウムを含まない。
【０００５】
[1005]  本開示はまた、溶接可能なアルミニウム合金の製造方法を提供する。本方法は、約７００℃〜約１０００℃の温度でアルミニウムマスター合金又は純元素を添加しながらリサイクル又はバージンアルミニウムを溶融して、成分の液状混合物を形成することを含む。成分の液状混合物は、約４〜約１２重量％の亜鉛と、約１〜約４重量％のマグネシウムと、約０．３〜約２重量％のジルコニウム又は代替的に約０．３〜約２重量％のチタン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、ガドリニウム、ジスプロシウム、エルビウム、若しくはイッテルビウム又はそれらの組合せと、任意選択的に約３重量％までの銅と、残部としてアルミニウムと、を含み、成分の液状混合物は、意図的に添加されたスカンジウムを含まない。溶融成分は、アンビエント又はチル鋳造型で鋳造して鋳造インゴットを形成すると共に、約０．２５時間〜約６時間の時間にわたり約４００℃〜約４８０℃の温度で熱処理してＬ１２構造のＡｌ３Ｚｒナノスケール析出物が分散したＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ固溶体を含む溶体化インゴットを形成可能である。溶体化インゴットは、熱間形成及び／又は冷間形成して、シート、フォイル、ロッド、ワイヤー、押出成形物、又は鍛造物にすることが可能である。
【０００６】
[1006]  さらなる方法は、ネットシェイプコンポーネント、ニアネットシェイプコンポーネント、又はビレットから押し出されたコンポーネントの製造に関する。これらの方法は、本開示の７０００シリーズアルミニウム合金に付加製造プロセス又は粉末冶金プロセスを受けさせて、ネットシェイプコンポーネント、ニアネットシェイプコンポーネント、及び粉末冶金の場合にはビレットから押し出されたコンポーネントを製造することを含む。コンポーネントは、約１時間〜約４８時間の時間にわたり約１００℃〜約１８０℃の温度で熱エージングして、微細スケールＺｎ２Ｍｇ析出物と主析出物（たとえばＡｌ３Ｚｒ）とＡｌ３Ｚｒナノスケール析出物との同時分散を達成し、従来の７０００シリーズアルミニウム合金から従来法で製造されたネットシェイプコンポーネント、ニアネットシェイプコンポーネント、又はビレットから押し出されたコンポーネントのものと少なくとも同程度以上の強度を有するコンポーネントをもたらす。
【０００７】
[1007]  本開示のアルミニウム合金はまた、アルミニウム合金から作製されたコンポーネント上で保護コーティングを修復又は形成するために使用可能である。これは、アルミニウム合金粉末にコールドスプレープロセス、溶射プロセス、レーザーアシストコールドスプレープロセス、又はレーザークラッディングプロセスを適用し、コンポーネント上で保護コーティングを修復又は形成することを含む。アルミニウム合金から作製されたコンポーネントは、約０．２５時間〜約６時間の時間にわたり約４００℃〜約４８０℃の温度で加熱処理可能である。いくつかの場合には、アルミニウム合金から作製されたコンポーネントは、コンポーネントの熱処理後、約１時間〜約４８時間の時間にわたり約１００℃〜約１８０℃の温度で熱エージング可能である。
【０００８】
[1008]  本明細書に開示される７０００シリーズアルミニウム合金の利点は、その溶接能である。それゆえ、溶接された金属組立品の作製方法が提供される。本方法は、２つ以上のアルミニウム合金コンポーネントを溶接プロセスでフィラー材料に接合することを含む。コンポーネントを接合するフィラー材料は、７０００シリーズアルミニウム合金から造形されるワイヤー又はロッドでありうる。２つ以上のアルミニウム合金コンポーネントは、各々独立して、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｚｒ合金、及びＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ−Ｚｒ合金からなる群から選択される。記載の通り、これらの合金は、約４〜約１２重量％の亜鉛と、約１〜約４重量％のマグネシウムと、約０．３〜約２重量％のジルコニウムと、存在するときは約３％までの銅と、を含む。アルミニウムは、意図的に添加されたスカンジウムがない組成の残部を構成する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
[1009]  本明細書に含まれる図面は、本明細書に記載の金属合金のミクロ構造の例であると共に、本明細書に記載のある特定の実施形態により達成されうる材料の性質の例であり、なんら限定されるものではない。
【００１０】
【図１】[1010]Ａｌ−１１Ｚｎ−２．５Ｍｇ−１Ｃｕ（ｗｔ．％）の溶融紡糸リボンの走査電子顕微鏡写真である。粒子は大きく、リボンの幅にまたがる。
【図２】[1011]Ａｌ−１１Ｚｎ−２．５Ｍｇ−１Ｃｕ−１．５Ｚｒ（ｗｔ．％）の溶融紡糸リボンの走査電子顕微鏡写真である。粒子は高度に微細化され、多くの粒子がリボンに含まれる。
【図３】[1012]熱間圧密化及び押出し、溶体化熱処理及び人工的エージングを行ったＡｌ−１１Ｚｎ−２．５Ｍｇ−１Ｃｕ（ｗｔ．％）溶融紡糸リボンの光学顕微鏡写真である。粒子は、何百マイクロメートルものサイズに成長した。
【図４】[1013]熱間圧密化及び押出し、溶体化熱処理及び人工的エージングを行ったＡｌ−１１Ｚｎ−２．５Ｍｇ−１Ｃｕ−１．５Ｚｒ（ｗｔ．％）溶融紡糸リボンの光学顕微鏡写真である。高度に微細化された粒子ミクロ構造が保存された。
【図５】[1014]従来法で鋳造されたＡｌ−１０Ｚｎ−３Ｍｇ合金は、４５０℃の従来の溶体化熱処理時に軟化するが、Ａｌ−１０Ｚｎ−３Ｍｇ−１．２Ｚｒは、Ａｌ３Ｚｒナノ析出物の析出に起因して同一溶体化工程で硬化応答を示すことが示される。
【図６】[1015]従来法で鋳造されたＡｌ−１０Ｚｎ−３Ｍｇ合金は、４５０℃の従来の溶体化熱処理時に粒子成長を起こすが、Ａｌ−１０Ｚｎ−３Ｍｇ−（０．６〜１．２）Ｚｒは、向上した熱安定性を呈し、高温で粒子成長に抵抗することが示される。
【図７】[1016]限定されるものではないが、ある実施形態にかかる付加製造（ＡＭ）プロセスの例を示す。
【図８】[1017]ある実施形態にかかる圧密化及び焼結又は熱処理の工程を含む一般的粉末冶金プロセスを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［詳細な説明］
[1018]  従来の７０００シリーズ合金金属粉末は、主に亜鉛及びマグネシウムと任意選択的に銅とからなり、残部はアルミニウムである。元素を合金化するこの組合せは、７０００シリーズのアルミニウム合金を構成する。こうした合金は、ポストプロセスエージング処理（post-process aging treatment）時に固体合金中に生じるＺｎ２Ｍｇ析出物の形成により強化される。Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ基系に銅を添加すると合金の強度が向上することが知られているが、耐食性及び合金溶接能の劣化ももたらす。溶接能は、付加製造法に用いられる合金に不可欠な前提条件である。
【００１２】
[1019]  溶接を利用する従来の製造プロセス（たとえばシート鋳造）では、２つの固体金属コンポーネントは、互いに接触して配置され、２つのコンポーネントの表面は、エネルギー源を用いて局所溶融され、２つのコンポーネントの液相は、対流混合される。固化後、２つのコンポーネントは、冶金接合され、溶接部全体にわたる化学組成は、多くの場合、ベース材料と区別できない。かかるプロセスでは、エネルギー源は、電流、レーザービーム、又は電子ビームでありうる。ある特定のプロセスでは、溶融溶接部にワイヤー又はロッドを供給することにより追加の金属が溶接部に添加され、添加された材料は、エネルギー源により溶融され、２つのコンポーネントの液相と対流混合される。固化後、２つコンポーネントは冶金接合され、溶接部の化学組成は、多くの場合、ベース材料のものとは異なる。これらのプロセスにおいて、エネルギー源からの熱入力は、ベース材料の化学的性質及びミクロ構造を変化させて、ベース材料から溶接部を分離する材料の領域（熱影響ゾーン（ＨＡＺ）として知られる）をもたらしうる。そのため、溶接部は、多くの場合、ミクロ構造及び機械的性質に有意差を有して、溶接又は融合ゾーン（ＦＺ）とＨＡＺとベース材料とを含む３つの識別可能なゾーンにより特徴付け可能である。最も注目すべきこととして、ＦＺのミクロ構造及び機械的性質は、鋳造合金のものに類似しているであろうが、多くの場合、ベース材料よりもかなり低い強度を有するであろう。溶接部への熱の付与は、ＨＡＺで近接粒子を粗大化又は再結晶化させるのに十分であるので、この領域の特性をベース材料よりも低く減少させる。ベース材料は、溶接部の影響を受けず、出発材料の性質を維持する。
【００１３】
[1020]  従来の７０００シリーズアルミニウム合金、とくに合金化元素として銅を有するものを溶接するとき、粒子成長は抑制されず、相分離により固相と液相との間に液化割れを生じ、非微細化粒子構造が溶接プロセス時に発生する極端な内部応力に耐えられないことに起因して熱間割れが起こる。そのため、ＡＡ７０５０及びＡＡ７０７５などの７０００シリーズアルミニウム合金は、溶接が不可能であるとして一般に当業者に認識されている。
【００１４】
[1021]  付加製造（通常は３Ｄプリンティングという）とは、一般的には、ネットシェイプ又はニアネットシェイプのコンポーネントを付加的に形成する方法を記述するものであり、この場合、材料は、所望の３次元形状が達成されるまで１度に１層ずつ堆積されるので、こうした方法から生じる廃棄材料又はスクラップはごくわずかである。これは従来の「除去製造」とは対照的であり、除去製造では、たとえばミリングの場合、最終３次元形状が達成されるまでに、より大きなプレフォームから材料が除去されるので、こうした方法では一般に多くの廃棄材料及びスクラップが見られる。
【００１５】
[1022]  金属の付加製造では、典型的には、球状金属合金粉末が利用され、特定の位置で金属粉末を融合して高い空間分解能でニアネットシェイプコンポーネントを造形するために、レーザービーム又は電子ビームなどのフォーカスされたエネルギー源が使用される。球状金属粉末は、典型的には、球状粉末を自然に生成するガス粉末化若しくはプラズマ粉末化により、又は不規則粒子を球状粉末に変換するプラズマ球状化（plasma spherization）により作製される。典型的には、こうした付加製造技術の実施時、金属粉末は、エネルギー源により十分に溶融され、且つ迅速に固化され、その結果、既存基材又は粉末材料が既に堆積された層でありうる下側の材料に融合される。望ましい相対密度、すなわち＞９９％を有する部品を達成するために、複数の堆積材料層は、各堆積材料層間に完全融合が存在するように典型的には２回以上再溶融される。こうしたプロセス時、溶融合金は迅速に、１０３℃／ｓｅｃの冷却速度をはるかに超えて、及び１０６℃／ｓｅｃ程度の高速で固化される。この冷却速度は、典型的には１００〜１０２℃／ｓｅｃ程度である従来の溶融合金鋳造時に見られる速度を大幅に上回る。付加製造技術に固有の非常に速い冷却速度が理由で、それらは平衡からかけ離れていると考えられ、平衡処理に対して最適化された従来の合金は、かかる方法に容易に用いることができない。
【００１６】
[1023]  従来の７０００シリーズアルミニウム合金を付加製造法により処理するとき、粒子成長は抑制されず、相分離により固相と液相との間に液化割れを生じ、非微細化粒子構造が付加製造法時に発生する極端な内部応力に耐えられないことに起因して熱間割れが起こる。そのため、ＡＡ７０５０及びＡＡ７０７５などの従来の７０００シリーズアルミニウム合金は、付加製造がほぼ不可能であるとして一般に当業者に認識されている。両方の取組みの解決策は、固化材料中の粒子のサイズを微細化することである。
【００１７】
[1024]  この課題に対処する試みは、ナノ粒子の使用により行われる。ナノ粒子は、金属合金粉末の表面を被覆するのに使用され得て、付加製造時に溶融合金に組み込まれる。こうしたナノ粒子は、樹枝状晶成長を鈍化させ、ひいては粒子成長を阻害するので、造形固体における粒子サイズを効果的に微細化し、その結果、液化割れ及び熱間割れが回避されると共に、他の方法では処理困難な合金から緻密で欠陥のないコンポーネントが造形可能になる。しかしながら、金属合金粉末をナノ粒子で被覆するプロセスは、付加製造用の金属合金粉末の生産のコスト及び複雑性を増すため、付加製造法に使用される金属合金粉末を大規模かつ経済的に生産するための理想的な技術とは考えられない。
【００１８】
[1025]  任意選択的な他の元素のほかにスカンジウム（Ｓｃ）を必要とする７０００シリーズアルミニウム合金粉末は、付加製造プロセスにおいて調製され利用されてきた。たとえば、Lenczowski（米国特許出願公開第２０１７／０２３３８５７Ａ１号）を参照されたい。しかしながら、スカンジウムは、非常に高価であることが知られており（銀の約１０倍の価格）、その入手可能性も制限される。そのため、スカンジウムの使用は、粉末合金のコストを劇的に増加させるので、大量適用での使用が制限される。
【００１９】
[1026]  一般的には、望ましい性質を備えたアルミニウム合金、とくに７０００シリーズアルミニウム合金から造形される溶接又は付加製造コンポーネントの粒子サイズ（ＡＳＴＭ  Ｅ１１２に準拠して測定される）を微細化する改善された方法が必要とされる。好ましくは、本方法は、合金化学により達成可能であり、溶接又は付加製造コンポーネントにナノ粒子を組み込む二次的工程を必要としないであろう。そのほか、本方法は、添加される金属元素として高価なスカンジウムの使用を回避するべきである。
【００２０】
[1027]  そのほか、こうした方法により７０００シリーズアルミニウム合金を処理するだけでなく、既存の合金の性能を超える合金を有することが望ましい。言い換えると、溶接及び付加製造に伴う難題を克服するように、ＡＡ７０７５などの既知の７０００シリーズアルミニウム合金を適合させることが望ましいであろうが、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系又はＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系に基づく合金からさらにより高い性能を達成することがより望ましい。
【００２１】
[1028]  高強度の従来の７０００シリーズアルミニウム合金は、典型的には、溶接不能であることが知られている。これとは対照的に、本開示の合金は、限定されるものではないが、フィラー材料（すなわち、溶接供給材料又は溶接ワイヤー）を用いて又は用いずに同一合金組成を有するコンポーネントに溶接可能である超高強度且つ溶接可能なアルミニウム合金を形成するのに有利である。フィラー材料はまた、母材と同一の合金組成を有しうる。また、本開示の合金は、限定されるものではないが、粉末ベース付加製造技術、たとえば、レーザー粉末床融合、指向性エネルギー堆積、レーザー操作ネットシェイピング、及びレーザークラッディング、並びにワイヤーベース付加製造技術、たとえば、ワイヤーアーク付加製造にとりわけ有利である。こうした方法により７０００シリーズアルミニウム合金を処理することは、こうした合金が溶接不能であることから生じる液化割れ及び熱間割れに起因して失敗する傾向があるので、困難なことで有名である。本開示の合金は、こうした難題を克服して、迅速な溶融及び固化が処理に固有であるそのような方法により容易に処理されるようにとくに設計された。そのほか、本開示の合金は従来の合金では形成されない二次析出強化相を高温で形成するので、本開示の合金は、粉末形態又は加工品形態で、従来の７０００シリーズから造形される構造コンポーネントのＡＳＴＭ  Ｅ８／Ｅ８Ｍに準拠して測定される強度及び熱安定性（粒子サイズの安定性としてとくに定義される）を改善するのに有利である。この新たな相は、強度の増加に関与し、高温における合金の再結晶化に抵抗可能である。最後に、本開示の合金は、熱間等方圧加圧、粉末成形、及び押出しなどの従来の粉末冶金技術に有利である。こうした技術の実施時、本開示の合金は、従来にない強化相（たとえばＡｌ３Ｚｒ）を高温で再析出することにより、合金の強度を増加させると共に、再結晶化に抵抗して熱安定性を向上させる。こうした従来にない析出物は、７０００シリーズアルミニウム合金を強化する従来の析出物（たとえばＺｎ２Ｍｇ）に加えて存在する。そのため、本開示の合金は、たとえば、航空宇宙及び自動車用途、スポーツ及びレジャー用品、並びに消費者用品における構造コンポーネントの性能を向上させるのに有利である。
【００２２】
定義
[1029]  本明細書で用いられる場合、「従来の７０００シリーズアルミニウム合金」とは、亜鉛（Ｚｎ）が主合金化元素であり且つマグネシウムがより少量で存在するアルミニウム合金を意味する。銅、ケイ素、及び鉄などの他の元素も少量で添加されていてもよい。従来の７０００シリーズアルミニウム合金は、熱処理可能な高強度材料であるとして特徴付けられる。一般に知られる７０００シリーズアルミニウム合金の例としては、ＡＡ７０７０及びＡＡ７０７５が挙げられる。
【００２３】
[1030]  本明細書で用いられる場合、「粒子成長」とは、固体アルミニウム中の粒子のサイズの増加を意味する。
【００２４】
[1031]  本明細書で用いられる場合、「液化割れ」又は「熱間割れ」とは、溶接金属の固化時の収縮割れの形成を意味する。
【００２５】
[1032]  本明細書で用いられる場合、「固溶体」とは、主成分の結晶格子内に均一に分布する副成分を含有する固体混合物を意味する。これは、固体状態で完全又は部分的な溶解度ギャップを有する２種以上の固体の機械的混合物とは区別される。
【００２６】
[1033]  本明細書で用いられる場合、「コンポーネント」とは、アルミニウム合金又はアルミニウム合金粉末から造形されるネットシェイプ又はニアネットシェイプの金属構造を意味する。
【００２７】
[1034]  本明細書で用いられる場合、「付加製造」（ＡＭ）とは、３次元物体をもたらし、且つ１度に１層ずつ物体の形状を逐次形成する工程を含む任意のプロセスを意味する。たとえば、ＡＭプロセスとしては、３次元プリンティング（３ＤＰ）プロセス、レーザーネットシェイプ製造、直接金属レーザー焼結（ＤＭＬＳ）、直接金属レーザー溶融（ＤＭＬＭ）、プラズマトランスファーアーク、自由形状造形などが挙げられる。特定のタイプに限定されるものではないが、ＡＭプロセスでは、粉末材料を焼結又は溶融するために、エネルギービーム、たとえば電子ビーム、又はレーザービームなどの電磁線が使用される。ＡＭプロセスでは、原料として金属粉末材料又はワイヤーを利用可能である。
【００２８】
[1035]  本明細書に記載の実施形態は、合金が高強度と向上した熱安定性と優れた溶接性とを有するするように、遷移金属若しくは希土類金属の元素でさらに合金化され、且つ銅及び／又は接種剤（Ｓｎ、Ｉｎ、若しくはＳｂ）を含んでいてもよいＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ基アルミニウム合金に関する。それゆえ、いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金は、熱処理可能アルミニウム合金である。
【００２９】
合金組成
[1036]  本開示のいくつかの実施形態では、約４〜約１２重量％の亜鉛と、約１〜約４重量％のマグネシウムと、約０．３〜約２重量％の遷移金属元素又は希土類元素と、残部としてアルミニウムと、を含むアルミニウム合金が提供される。ただし、合金は、意図的に添加されたスカンジウムを含まない。いくつかの実施形態では、合金は、従来の７０００シリーズアルミニウム合金のものと少なくとも同程度以上の強度対重量比を室温で有する。いくつかの実施形態では、合金は、溶接プロセスで従来の７０００シリーズアルミニウム合金を用いることから生じるおそれのある液化割れ及び熱間割れを実質的に起こすことなく、溶接プロセスに使用可能である。いくつかの実施形態では、遷移金属又は希土類金属は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、及びＬｕからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、遷移金属は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、及びＹからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、遷移金属は、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、及びＹからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金中の遷移金属元素は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＶからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、希土類金属は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、及びＬｕからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、希土類金属は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｅｒ、及びＹｂからなる群から選択される。
【００３０】
[1037]  本開示のいくつかの実施形態では、本質的に、約４〜約１２重量％の亜鉛と、約１〜約４重量％のマグネシウムと、約０．３〜約２重量％の遷移金属元素又は希土類元素と、残部としてアルミニウムと、からなるアルミニウム合金が提供される。ただし、合金は、意図的に添加されたスカンジウムを含まない。いくつかの実施形態では、合金は、従来の７０００シリーズアルミニウム合金のものと少なくとも同程度以上の強度対重量比を室温で有する。いくつかの実施形態では、合金は、溶接プロセスで従来の７０００シリーズアルミニウム合金を用いることから生じるおそれのある液化割れ及び熱間割れを実質的に起こすことなく、溶接プロセスに使用可能である。いくつかの実施形態では、遷移金属又は希土類金属は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、及びＬｕからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、アルミニウム合金は、約０．３〜約２重量％の遷移金属元素を含む。いくつかの実施形態では、遷移金属は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、及びＹからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、遷移金属は、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、及びＹからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金中の遷移金属元素は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＶからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、希土類金属は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、及びＬｕからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、希土類金属は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｅｒ、及びＹｂからなる群から選択される。
【００３１】
[1038]  本開示のいくつかの実施形態では、本質的に、約４〜約１２重量％の亜鉛と、約１〜約４重量％のマグネシウムと、約０．３〜約２重量％の遷移金属元素又は希土類元素と、残部としてアルミニウムと、からなるアルミニウム合金（ただし、合金は、意図的に添加されたスカンジウムを含まない）は、金属又はメタロイド不純物をさらに含む。この文脈において、不純物とは、他の意図された強化機構に影響を及ぼしたり又はアルミニウム合金の材料の特性を有意に劣化させたりしない金属又はメタロイド添加物を意味する。いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金中の不純物は、ケイ素及び／又は鉄である。いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金中のケイ素及び／又は鉄不純物は、約０．５重量％を超えない量で存在する。いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金中のケイ素及び／又は鉄不純物は、約０．３重量％を超えない量で存在する。いくつかの実施形態では、ケイ素及び／又は鉄不純物は、約０．１重量％を超えない量で本開示のアルミニウム合金中に存在する。なんら特定の理論により拘束されるものではないが、高濃度（すなわち、約０．５重量％を超える濃度）の不純物又は不純物の組合せ（すなわち、ケイ素及び／又は鉄）は、本明細書に開示されるアルミニウム合金の機械的性質に悪影響を及ぼす有害な金属間相をアルミニウムマトリックス中に形成することが見いだされた。
【００３２】
[1039]  本開示のいくつかの実施形態では、約４〜約１２重量％の亜鉛と、約１〜約４重量％のマグネシウムと、約０．３〜約２重量％の遷移金属元素と、残部としてアルミニウムと、を含むアルミニウム合金が提供される。ただし、合金は、意図的に添加されたスカンジウムを含まない。いくつかの実施形態では、合金は、従来の７０００シリーズアルミニウム合金のものと少なくとも同程度以上の強度対重量比を室温で有する。いくつかの実施形態では、合金は、溶接プロセスで従来の７０００シリーズアルミニウム合金を用いることから生じるおそれのある液化割れ及び熱間割れを実質的に起こすことなく、溶接プロセスに使用可能である。いくつかの実施形態では、遷移金属は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、及びＹからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、遷移金属は、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、及びＹからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金中の遷移金属元素は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、及びＶからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、遷移金属はＺｒである。
【００３３】
[1040]  本開示のいくつかの実施形態では、約４〜約１２重量％の亜鉛と、約１〜約４重量％のマグネシウムと、約０．３〜約２重量％の希土類元素と、残部としてアルミニウムと、を含むアルミニウム合金が提供される。ただし、合金は、意図的に添加されたスカンジウムを含まない。いくつかの実施形態では、合金は、従来の７０００シリーズアルミニウム合金のものと少なくとも同程度以上の強度対重量比を室温で有する。いくつかの実施形態では、合金は、溶接プロセスで従来の７０００シリーズアルミニウム合金を用いることから生じるおそれのある液化割れ及び熱間割れを実質的に起こすことなく、溶接プロセスに使用可能である。いくつかの実施形態では、希土類金属は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、及びＬｕからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、希土類金属は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｅｒ、及びＹｂからなる群から選択される。
【００３４】
[1041]  いくつかの実施形態では、本開示の合金中の亜鉛の量は、約４〜約１２重量％の亜鉛、たとえば、約４％、約４．５％、約５％、約５．５％、約６％、約６．５％、約７％、約７．５％、約８％、約８．５％、約９％、約９．５％、約１０％、約１０．５％、約１１％、約１１．５％、又は約１２重量％である（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、本開示の合金は、約５〜約１２重量％の亜鉛、約６〜約１２重量％の亜鉛、約７〜約１２％、約８〜約１２％、約９〜約１２％、約１０〜約１２％、約５〜約１１％、約６〜約１１％、約７〜約１１％、約８〜約１１％、約４〜約１０％、約５〜約１０％、約６〜約１０％、約７〜約１０％、約８〜約１０％、約４〜約９％、約５〜約９％、約６〜約９％、約７〜約９％、約４〜約８％、約５〜約８％、約６〜約８％、約４〜約７％、約５〜約７％、約４〜約６重量％を含む（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、本開示の合金中の亜鉛の量は、約７〜約１２重量％の亜鉛である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中の亜鉛の量は、約７〜約１１重量％の亜鉛である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中の亜鉛の量は、約７〜約１０重量％の亜鉛である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中の亜鉛の量は、約７〜約９重量％の亜鉛である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中の亜鉛の量は、約８〜約１２重量％の亜鉛である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中の亜鉛の量は、約８〜約１１重量％の亜鉛である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中の亜鉛の量は、約８〜約１０重量％の亜鉛である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中の亜鉛の量は、約５〜約１１重量％の亜鉛である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中の亜鉛の量は、約５〜約１０重量％の亜鉛である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中の亜鉛の量は、約５〜約９重量％の亜鉛である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中の亜鉛の量は、約５〜約８重量％の亜鉛である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中の亜鉛の量は、約５〜約７重量％の亜鉛である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中の亜鉛の量は、約６〜約１２重量％の亜鉛である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中の亜鉛の量は、約６〜約１１重量％の亜鉛である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中の亜鉛の量は、約６〜約１０重量％の亜鉛である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中の亜鉛の量は、約６〜約９重量％の亜鉛である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中の亜鉛の量は、約６〜約８重量％の亜鉛である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中の亜鉛の量は、約５〜約１０重量％の亜鉛である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中の亜鉛の量は、約５〜約９重量％の亜鉛である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中の亜鉛の量は、約５〜約８重量％の亜鉛である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中の亜鉛の量は、約１０重量％の亜鉛である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中の亜鉛の量は、約１１重量％の亜鉛である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中の亜鉛の量は、約１２重量％の亜鉛である。
【００３５】
[1042]  いくつかの実施形態では、本開示の合金中のマグネシウムの量は、約１〜約４重量％のマグネシウム、たとえば、約１％、約１．２５％、約１．５％、約１．７５％、約２％、約２．２５％、約２．５％、約２．７５％、約３％、約３．２５％、約３．５％、約３．７５％、又は約４重量％である（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、本開示の合金中のマグネシウムの量は、約１〜約３重量％のマグネシウムである。いくつかの実施形態では、本開示の合金中のマグネシウムの量は、約２〜約４重量％のマグネシウムである。いくつかの実施形態では、本開示の合金中のマグネシウムの量は、約１．５重量％のマグネシウムである。いくつかの実施形態では、本開示の合金中のマグネシウムの量は、約２重量％のマグネシウムである。いくつかの実施形態では、本開示の合金中のマグネシウムの量は、約２．５重量％のマグネシウムである。いくつかの実施形態では、本開示の合金中のマグネシウムの量は、約３重量％のマグネシウムである。いくつかの実施形態では、本開示の合金中のマグネシウムの量は、約３．５重量％のマグネシウムである。いくつかの実施形態では、本開示の合金中のマグネシウムの量は、約４重量％のマグネシウムである。
【００３６】
[1043]  いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金中の遷移金属元素又は希土類金属元素は、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、マンガン（Ｍｎ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、及びルテチウム（Ｌｕ）からなる群又はそれらの組合せから選択される。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在する遷移金属元素又は希土類元素の量は、約０．３〜約２重量％の金属、たとえば、約０．３％、約０．４％、約０．５％、約０．６％、約０．７％、約０．８％、約０．９％、約１．０％、約１．１％、約１．２％、約１．３％、約１．４％、約１．５％、約１．６％、約１．７％、約１．８％、約１．９％、又は約２重量％の金属である（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在する遷移金属元素又は希土類元素の量は、約０．３〜約１重量％の金属である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在する遷移金属元素又は希土類元素の量は、約０．３〜約０．７重量％の金属である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在する遷移金属元素又は希土類元素の量は、約１〜約２重量％の金属である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在する遷移金属元素又は希土類元素の量は、約１〜約１．５重量％の金属である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在する遷移金属元素又は希土類元素の量は、約１．２５〜約１．７５重量％の金属である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在する遷移金属元素又は希土類元素の量は、約１．４〜約１．６重量％の金属である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在する遷移金属元素又は希土類元素の量は、約１．５〜約２重量％の金属である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在する遷移金属元素又は希土類元素の量は、約０．１〜約１重量％の金属、たとえば、約０．１％、約０．１５％、約０．２％、約０．２５％、約０．３％、約０．３５％、約０．４％、約０．４５％、約０．５％、約０．５５％、約０．６％、約０．６５％、約０．７％、約０．７５％、約０．８％、約０．８５％、約０．９％、約０．９５％、又は約１重量％の金属である（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在する遷移金属元素又は希土類元素の量は、約０．１〜約０．５重量％の金属である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在する遷移金属元素又は希土類元素の量は、約０．６〜約１重量％の金属である。いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金中に存在する遷移金属元素又は希土類元素の量は、約０．５重量％超の金属である。いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金中に存在する遷移金属元素又は希土類元素の量は、約１．０重量％の金属である。いく���かの実施形態では、本開示のアルミニウム合金中に存在する遷移金属元素又は希土類元素の量は、約１．５重量％の金属である。いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金中に存在する遷移金属元素又は希土類元素の量は、約２．０重量％の金属である。
【００３７】
[1044]  いくつかの実施形態では、希土類金属は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、及びＬｕからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、希土類金属は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｅｒ、及びＹｂからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在する希土類金属の量は、約０．３〜約２重量％、たとえば、約０．３％、約０．４％、約０．５％、約０．６％、約０．７％、約０．８％、約０．９％、約１．０％、約１．１％、約１．２％、約１．３％、約１．４％、約１．５％、約１．６％、約１．７％、約１．８％、約１．９％、又は約２重量％の希土類金属である（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在する希土類金属の量は、約１〜約２重量％である（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在する希土類元素の量は、約０．３〜約１重量％の金属である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在する希土類元素の量は、約０．３〜約０．７重量％の金属である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在する希土類元素の量は、約１〜約２重量％の金属である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在する希土類元素の量は、約１〜約１．５重量％の金属である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在する希土類元素の量は、約１．２５〜約１．７５重量％の金属である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在する希土類元素の量は、約１．４〜約１．６重量％の金属である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在する希土類元素の量は、約１．５〜約２重量％の金属である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在する希土類金属の量は、約１．０重量％である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在する希土類金属の量は、約１．５重量％である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在する希土類金属の量は、約２．０重量％である。
【００３８】
[1045]  いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金中の遷移金属元素は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、及びＹからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金中の遷移金属元素は、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、及びＹからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金中の遷移金属元素は、Ｔｉ、Ｈｆ、及びＶからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在する遷移金属の量は、約０．３〜約２重量％、たとえば、約０．３％、約０．４％、約０．５％、約０．６％、約０．７％、約０．８％、約０．９％、約１．０％、約１．１％、約１．２％、約１．３％、約１．４％、約１．５％、約１．６％、約１．７％、約１．８％、約１．９％、又は約２重量％の遷移金属である（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在する遷移金属の量は、約１〜約２重量％である（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在する遷移金属元素の量は、約０．３〜約１重量％の金属である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中の遷移金属元素の量は、約０．３〜約０．７重量％の金属である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中の遷移金属元素の量は、約１〜約２重量％の金属である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中の遷移金属元素の量は、約１〜約１．５重量％の金属である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中の遷移金属元素の量は、約１．２５〜約１．７５重量％の金属である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中の遷移金属元素の量は、約１．４〜約１．６重量％の金属である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中の遷移金属元素の量は、約１．５〜約２重量％の金属である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在する遷移金属の量は、約１．０重量％である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在する遷移金属の量は、約１．５重量％である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在する遷移金属の量は、約２．０重量％である。
【００３９】
[1046]  いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金中の遷移金属元素は、ジルコニウム（Ｚｒ）である。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在するジルコニウムの量は、約０．３〜約２重量％のジルコニウム、たとえば、約０．３％、約０．４％、約０．５％、約０．６％、約０．７％、約０．８％、約０．９％、約１．０％、約１．１％、約１．２％、約１．３％、約１．４％、約１．５％、約１．６％、約１．７％、約１．８％、約１．９％、又は約２重量％のＺｒである（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在するジルコニウムの量は、約１〜約２重量％のジルコニウムである（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在するジルコニウムの量は、約０．３〜約１重量％のジルコニウムである。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在するジルコニウムの量は、約０．３〜約０．７重量％のジルコニウムである。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在するジルコニウムの量は、約１〜約２重量％のジルコニウムである。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在するジルコニウムの量は、約１〜約１．５重量％のジルコニウムである。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在するジルコニウムの量は、約１．２５〜約１．７５重量％のジルコニウムである。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在するジルコニウムの量は、約１．４〜約１．６重量％のジルコニウムである。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在するジルコニウムの量は、約１．５〜約２重量％のジルコニウムである。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在するジルコニウムの量は、約１．０重量％のＺｒである。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在するジルコニウムの量は、約１．５重量％のＺｒである。いくつかの実施形態では、本開示の合金中に存在するジルコニウムの量は、約２．０重量％のＺｒである。
【００４０】
[1047]  いくつかの実施形態では、合金は、遷移金属元素、希土類元素、又はランタニド（Ｓｃを除く）のさらなる添加により、従来の７０００シリーズ合金と区別される。いくつかの実施形態では、合金へのＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、又はそれらの組合せの合計添加量は、約０．０５〜約０．８原子パーセント（ａｔ．％）である。いくつかの実施形態では、合金へのＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、又はそれらの組合せの合計添加量は、約０．３〜約０．５ａｔ．％である。表１に示されるように、これらの濃度は、固体アルミニウム中のこれらの元素の最大平衡溶解度限界（これらの元素のほとんどでは約０．１ａｔ．％未満である）を大幅に上回る。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
それゆえ、いくつかの実施形態では、本開示は、約４〜約１２重量％の亜鉛と、約１〜約４重量％のマグネシウムと、約０．３〜約２重量％のジルコニウムと、残部としてアルミニウムと、を含むアルミニウム合金を提供する。ただし、合金は、意図的に添加されたスカンジウム（Ｓｃ）を含まない。いくつかの実施形態では、合金は、従来の７０００シリーズアルミニウム合金のものと少なくとも同程度以上の強度対重量比を室温で有する。いくつかの実施形態では、合金は、溶接プロセスで従来の７０００シリーズアルミニウム合金を用いることにより生じるおそれのある液化割れ及び熱間割れを実質的に生じることなく、溶接プロセスに使用可能である。
【００４３】
[1049]  いくつかの実施形態では、本開示は、約４〜約１２重量％の亜鉛と、約１〜約４重量％のマグネシウムと、約０．３〜約２重量％のチタン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、若しくはルテチウム又はそれらの組合せと、残部としてアルミニウムと、を含むアルミニウム合金を提供する。ただし、合金は、意図的に添加されたスカンジウム（Ｓｃ）を含まない。いくつかの実施形態では、合金は、従来の７０００シリーズアルミニウム合金のものと少なくとも同程度以上の強度対重量比を室温で有する。いくつかの実施形態では、合金は、溶接プロセスで従来の７０００シリーズアルミニウム合金を用いることにより生じるおそれのある液化割れ及び熱間割れを実質的に生じることなく、溶接プロセスに使用可能である。
【００４４】
[1050]  いくつかの実施形態では、約４〜約１２重量％の亜鉛と、約１〜約４重量％のマグネシウムと、約０．３〜約２重量％のジルコニウム（約０．１〜約１重量％のチタン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、若しくはルテチウム又はそれらの組合せをさらに含む）と、残部としてアルミニウムと、を含むアルミニウム合金であって、合金は、従来の７０００シリーズアルミニウム合金のものと少なくとも同程度以上の強度対重量比を室温で有し、合金は、溶接プロセスで従来の７０００シリーズアルミニウム合金を用いることにより生じるおそれのある液化割れ及び熱間割れを実質的に起こすことなく、溶接プロセスに使用可能であり、且つ合金は、意図的に添加されたスカンジウムを含まない。いくつかの実施形態では、チタン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、若しくはルテチウム又はそれらの組合せの量は、約０．１％、約０．１５％、約０．２％、約０．２５％、約０．３％、約０．３５％、約０．４％、約０．４５％、約０．５％、約０．５５％、約０．６％、約０．６５％、約０．７％、約０．７５％、約０．８％、約０．８５％、約０．９％、約０．９５％、又は約１重量％の金属である（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。
【００４５】
[1051]  本明細書に記載のように、本開示の合金はスカンジウムフリーである。いくつかの実施形態では、スカンジウムは、本明細書に開示されるアルミニウム合金に意図的に添加されない。そのため、いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金中のスカンジウムの量は、全組成の約０．０５％未満、約０．０４％未満、約０．０３％未満、約０．０２％未満、約０．０１％未満、約０．００５％未満、又は約０．００１重量％未満である。いくつかの実施形態では、アルミニウム合金中のスカンジウムの量は、合金組成の約０．１重量％未満である。いくつかの実施形態では、アルミニウム合金中のスカンジウムの量は、合金組成の約０．０５重量％未満である。いくつかの実施形態では、アルミニウム合金中のスカンジウムの量は、合金組成の約０．０２重量％未満である。いくつかの実施形態では、アルミニウム合金中のスカンジウムの量は、合金組成の約０．０１重量％未満である。
【００４６】
[1052]  いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金は、合金をさらに強化すると考えられる主析出物、たとえばＡｌ３Ｚｒを含む。いくつかの実施形態では、主析出物は、約０．０５〜約１．５μｍ、たとえば、約０．０５μｍ、約０．１μｍ、約０．１５μｍ、約０．２μｍ、約０．２５μｍ、約０．３μｍ、約０．３５μｍ、約０．４μｍ、約０．４５μｍ、約０．５μｍ、約０．５５μｍ、約０．６μｍ、約０．６５μｍ、約０．７μｍ、約０．７５μｍ、約０．８μｍ、約０．８５μｍ、約０．９μｍ、約０．９５μｍ、約１．００μｍ、約１．０５μｍ、約１．１μｍ、約１．１５μｍ、約１．２μｍ、約１．２５μｍ、約１．３μｍ、約１．３５μｍ、約１．４μｍ、約１．４５μｍ、又は約１．５μｍ（それらの間のすべての範囲及び値を含む）の平均直径を有する。いくつかの実施形態では、主析出物は、約０．１〜約１．５μｍの範囲内の平均直径を有する。いくつかの実施形態では、主析出物はＡｌ−Ｘ主析出物である。いくつかの実施形態では、Ｘは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、又はＬｕである。いくつかの実施形態では、主析出物はＡｌ３Ｚｒである。いくつかの実施形態では、アルミニウム合金中に複数の遷移金属又は希土類金属が存在するとき、Ａｌ−Ｘ主析出物は、Ａｌ−Ｘ１−Ｘ２、Ａｌ−Ｘ１−Ｘ２−Ｘ３などの主析出物である。式中、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３などは、各々、異なる遷移金属又は希土類金属を表す。
【００４７】
[1053]  いくつかの実施形態では、主析出物は、約１〜約１００ｎｍ、たとえば、約１ｎｍ、約２ｎｍ、約４ｎｍ、約６ｎｍ、約８ｎｍ、約１０ｎｍ、約１２ｎｍ、約１４ｎｍ、約１６ｎｍ、約１８ｎｍ、約２０ｎｍ、約２２ｎｍ、約２４ｎｍ、約２６ｎｍ、約２８ｎｍ、約３０ｎｍ、約３２ｎｍ、約３４ｎｍ、約３６ｎｍ、約３８ｎｍ、約４０ｎｍ、約４２ｎｍ、約４４ｎｍ、約４６ｎｍ、約４８ｎｍ、約５０ｎｍ、約５２ｎｍ、約５４ｎｍ、約５６ｎｍ、約５８ｎｍ、約６０ｎｍ、約６２ｎｍ、約６４ｎｍ、約６６ｎｍ、約６８ｎｍ、約７０ｎｍ、約７２ｎｍ、約７４ｎｍ、約７６ｎｍ、約７８ｎｍ、約８０ｎｍ、約８２ｎｍ、約８４ｎｍ、約８６ｎｍ、約８８ｎｍ、約９０ｎｍ、約９２ｎｍ、約９４ｎｍ、約９６ｎｍ、約９８ｎｍ、又は約１００ｎｍ（それらの間のすべての範囲及び値を含む）の平均直径を有するナノスケール析出物である。いくつかの実施形態では、ナノスケール析出物は、約３〜約５０ｎｍの平均直径を有する。いくつかの実施形態では、ナノスケール析出物は、約３〜約２０ｎｍの平均直径を有する。いくつかの実施形態では、ナノスケール析出物はＡｌ−Ｘナノスケール析出物である。いくつかの実施形態では、Ｘは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、又はＬｕである。いくつかの実施形態では、ナノスケール析出物はＡｌ３Ｚｒである。いくつかの実施形態では、アルミニウム合金中に複数の遷移金属又は希土類金属が存在するときに、Ａｌ−Ｘナノスケール析出物は、Ａｌ−Ｘ１−Ｘ２、Ａｌ−Ｘ１−Ｘ２−Ｘ３などのナノスケール析出物である。式中、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３などは、各々、異なる遷移金属又は希土類金属を表す。
【００４８】
[1054]  いくつかの実施形態では、Ｌ１２結晶構造を有するナノスケール析出物Ａｌ−Ｘ（又はＡｌ−Ｘ１−Ｘ２、Ａｌ−Ｘ１−Ｘ２−Ｘ３など）は、約１〜約１００ｎｍの範囲内、たとえば、約１ｎｍ、約２ｎｍ、約４ｎｍ、約６ｎｍ、約８ｎｍ、約１０ｎｍ、約１２ｎｍ、約１４ｎｍ、約１６ｎｍ、約１８ｎｍ、約２０ｎｍ、約２２ｎｍ、約２４ｎｍ、約２６ｎｍ、約２８ｎｍ、約３０ｎｍ、約３２ｎｍ、約３４ｎｍ、約３６ｎｍ、約３８ｎｍ、約４０ｎｍ、約４２ｎｍ、約４４ｎｍ、約４６ｎｍ、約４８ｎｍ、約５０ｎｍ、約５２ｎｍ、約５４ｎｍ、約５６ｎｍ、約５８ｎｍ、約６０ｎｍ、約６２ｎｍ、約６４ｎｍ、約６６ｎｍ、約６８ｎｍ、約７０ｎｍ、約７２ｎｍ、約７４ｎｍ、約７６ｎｍ、約７８ｎｍ、約８０ｎｍ、約８２ｎｍ、約８４ｎｍ、約８６ｎｍ、約８８ｎｍ、約９０ｎｍ、約９２ｎｍ、約９４ｎｍ、約９６ｎｍ、約９８ｎｍ、又は約１００ｎｍ（それらの間のすべての範囲及び値を含む）の平均直径を有する。いくつかの実施形態では、Ｌ１２結晶構造を有するナノスケール析出物は、約３〜約５０ｎｍの範囲内の平均直径を有する。いくつかの実施形態では、Ｌ１２結晶構造を有するナノスケール析出物は、約３〜約２０ｎｍの範囲内の平均直径を有する。なんら特定の理論により拘束されるものではないが、これらのナノスケール析出物の形成は、従来の７０００シリーズ合金から予想されうる強度を上回る強度の増加を提供すると考えられる。いくつかの実施形態では、Ｘは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、又はＬｕである。いくつかの実施形態では、Ｌ１２結晶構造を有するナノスケール析出物はＡｌ３Ｚｎナノスケール析出物である。
【００４９】
[1055]  いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金は、Ａｌ−Ｘ主析出物とＺｎ２Ｍｇ析出物とが同時分散しているアルミニウムマトリックスを含む。いくつかの実施形態では、同時分散は、ナノスケール析出物Ａｌ−Ｘをさらに含む。いくつかの実施形態では、Ｘは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、又はＬｕである。
【００５０】
[1056]  以上に明記された元素Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、又はＬｕ（Ｘ）の添加は、金属合金中に熱安定性アルミナイド金属間相、すなわちＡｌ−Ｘを形成すると予想され、複数の元素が添加される場合、混合アルミナイド相、すなわちＡｌ−（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３など）が形成されるであろう。なんら特定の理論により拘束されるものではないが、これらの追加の元素の目的及び得られる金属間相は、以下の３通りであると考えられる。
１．  これらの固体金属間相は、溶融合金から析出して主析出物を形成するであろう。主析出物は、約０．１〜数十マイクロメートル、好ましくは０．１〜１．５μｍのサイズであり、固化時にｆｃｃ−Ａｌ粒子の核形成部位を提供し、その結果、固化合金は、微細化粒子サイズを有する。いくつかの実施形態では、主析出物は約０．１〜約１．５μｍである。これは、付加製造に伴う一般的難題のいくつかを克服する。
２．  ポストプロセス熱処理時、これらの元素は、固体合金中にナノスケールのアルミナイド析出物を形成するであろう。析出物は、約１〜約１００ｎｍ又は約３〜約２０ｎｍのサイズである。こうした析出物は、従来の７０００シリーズ合金から予想されうる強度を上回る強度の増加をもたらす。そのほか、こうしたアルミナイド析出物は、一般に、合金中に存在する亜鉛及びマグネシウムと相互作用しないので、これらは、固体合金中で微細スケールのＺｎ２Ｍｇ析出物（従来の７０００シリーズ合金において強化作用に関与するものである）を形成し、その結果、熱処理後、合金は、従来方式で熱処理して従来の７０００シリーズ合金から予想されうる強度を得るようになる。
３．  微細スケール主析出物及びナノスケールアルミナイド析出物は両方とも、固体アルミニウム中のこれらの元素の遅い拡散性に起因して優れた熱安定性を有する。これらの析出物は、再結晶化への障壁を提供することにより合金の熱安定性を向上させる。
【００５１】
[1057]  いくつかの実施形態では、本開示の合金は、従来の７０００シリーズ合金に存在しない非従来型の強化相（たとえば、Ａｌ３Ｚｒなどの金属間相）を高温で形成する。こうした非従来型の析出物は、７０００シリーズアルミニウム合金を強化する従来の析出物（たとえばＺｎ２Ｍｇ）に加えて存在する。なんら特定の理論により拘束されるものではないが、この新たな相は、強度の増加に関与し、再結晶化に抵抗することにより熱安定性を向上させる。
【００５２】
[1058]  いくつかの実施形態では、本開示の７０００シリーズアルミニウム合金に銅がさらに添加される。いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金中の銅の量は、約３重量％までの銅である。いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金中の銅の量は、約１〜約４重量％の銅、たとえば、約１％、約１．２５％、約１．５％、約１．７５％、約２％、約２．２５％、約２．５％、約２．７５％、約３％、約３．２５％、約３．５％、約３．７５％、又は約４％である（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金中の銅の量は、約０〜約３重量％の銅である。いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金は、３重量％以下の銅を含む。いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金は、２重量％以下の銅を含む。いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金は、１重量％以下の銅を含む。いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金は、約１重量％の銅を含む。
【００５３】
[1059]  いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金は、約０．００１〜約０．１ａｔ．％の範囲内、たとえば、約０．００１％の、約０．００５％、約０．０１０％、約０．０１５％、約０．０２％、約０．０２５、約０．０３０％、約０．０３５％、約０．０４０％、約０．０４５％、約０．０５０％、約０．０５５％、約０．０６０％、約０．０６５％、約０．０７０％、約０．０７５％、約０．０８０％、約０．０８５％、約０．０９０％、又は約０．１０％、約０．１５％（それらの間のすべての範囲及び値を含む）のＳｎ、Ｉｎ、又はＳｂをさらに含む。なんら特定の理論により拘束されるものではないが、これらの副次的添加物は、遷移金属の析出速度を加速することが見いだされる。
【００５４】
[1060]  いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金は、ケイ素（Ｓｉ）及び鉄（Ｆｅ）不純物の１つ以上をさらに含む。いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金中のケイ素及び／又は鉄不純物は、単独又は組合せで、約１重量％、約０．９重量％、約０．８重量％、約０．７重量％、約０．６重量％、約０．５重量％、約０．４重量％、約０．３重量％、約０．２重量％、又は約０．１重量％（それらの間のすべての範囲及び値を含む）を超えない量で存在する。いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金中のケイ素及び／又は鉄不純物は、約０．５重量％を超えない量で存在する。いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金中のケイ素及び／又は鉄不純物は、約０．３重量％を超えない量で存在する。いくつかの実施形態では、ケイ素及び／又は鉄不純物は、約０．１重量％を超えない量で本開示のアルミニウム合金中に存在する。なんら特定の理論により拘束されるものではないが、高濃度（すなわち、約０．５重量％を超える濃度）の不純物又は不純物の組合せ（すなわち、ケイ素及び／又は鉄）は、本明細書に開示されるアルミニウム合金の機械的性質に悪影響を及ぼす有害な金属間相をアルミニウムマトリックス中に形成することが見いだされた。
【００５５】
[1061]  いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金は、４〜１２重量％の亜鉛と、１〜４重量％のマグネシウムと、任意選択的に約３重量％までの銅と、０．３〜２重量％のジルコニウムと、残部としてアルミニウムと、を含む。いくつかの実施形態では、合金は、意図的に添加されたスカンジウムを含まない。それゆえ、スカンジウムの量は、約０．０５％未満又は約０．０２重量％未満である。
【００５６】
[1062]  いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金は、７〜１２重量％の亜鉛と、２〜４重量％のマグネシウムと、任意選択的に約３重量％までの銅と、０．３〜２重量％のジルコニウムと、残部としてアルミニウムと、を含む。いくつかの実施形態では、合金は、意図的に添加されたスカンジウムを含まない。それゆえ、スカンジウムの量は、約０．０５％未満又は約０．０２重量％未満である。
【００５７】
[1063]  いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金は、５〜７重量％の亜鉛と、１〜４重量％のマグネシウムと、任意選択的に約３重量％までの銅と、０．３〜２重量％のジルコニウムと、残部としてアルミニウムと、を含む。いくつかの実施形態では、合金は、意図的に添加されたスカンジウムを含まない。それゆえ、スカンジウムの量は、約０．０５％未満又は約０．０２重量％未満である。
【００５８】
[1064]  いくつかの実施形態では、本開示の合金は、約４〜約１２重量％の亜鉛と、１〜４重量％のマグネシウムと、任意選択的に約３重量％までの銅と、０．３〜２重量％のジルコニウムと、約０．５重量％を超えないマンガン、クロム、ケイ素、及び鉄の不純物と、残部としてアルミニウムと、を含む。いくつかの実施形態では、合金は、意図的に添加されたスカンジウムを含まない。それゆえ、スカンジウムの量は、約０．０５％未満又は約０．０２重量％未満である。
【００５９】
[1065]  いくつかの実施形態では、本開示の合金は、約７〜約１２重量％の亜鉛と、１〜４重量％のマグネシウムと、任意選択的に約３重量％までの銅と、０．３〜２重量％のジルコニウムと、約０．５重量％を超えないマンガン、クロム、ケイ素、及び鉄の不純物と、残部としてアルミニウムと、を含む。いくつかの実施形態では、合金は、意図的に添加されたスカンジウムを含まない。それゆえ、スカンジウムの量は、約０．０５％未満又は約０．０２重量％未満である。
【００６０】
[1066]  いくつかの実施形態では、本開示の合金は、約５〜約７重量％の亜鉛と、１〜４重量％のマグネシウムと、任意選択的に約３重量％までの銅と、０．３〜２重量％のジルコニウムと、約０．５重量％を超えないマンガン、クロム、ケイ素、及び鉄の不純物と、残部としてアルミニウムと、を含む。いくつかの実施形態では、合金は、意図的に添加されたスカンジウムを含まない。それゆえ、スカンジウムの量は、約０．０５％未満又は約０．０２重量％未満である。
【００６１】
[1067]  いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金は、約４〜約１２重量％の亜鉛と、１〜４重量％のマグネシウムと、任意選択的に約３重量％までの銅と、０．３〜２重量％のチタン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、若しくはルテチウム又はそれらの組合せと、約０．５重量％を超えないマンガン、クロム、ケイ素、及び鉄の不純物と、残部としてアルミニウムと、を含む。いくつかの実施形態では、合金は、意図的に添加されたスカンジウムを含まない。それゆえ、スカンジウムの量は、約０．０５％未満又は約０．０２重量％未満である。
【００６２】
[1068]  いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金は、は約７〜約１２重量％の亜鉛と、１〜４重量％のマグネシウムと、任意選択的に約３重量％までの銅と、０．３〜２重量％のチタン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、若しくはルテチウム又はそれらの組合せと、約０．５重量％を超えないマンガン、クロム、ケイ素、及び鉄の不純物と、残部としてアルミニウムと、を含む。いくつかの実施形態では、合金は、意図的に添加されたスカンジウムを含まない。それゆえ、スカンジウムの量は、約０．０５％未満又は約０．０２重量％未満である。
【００６３】
[1069]  いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金は、約５〜約７重量％の亜鉛と、１〜４重量％のマグネシウムと、任意選択的に約３重量％までの銅と、０．３〜２重量％のチタン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、若しくはルテチウム又はそれらの組合せと、約０．５重量％を超えないマンガン、クロム、ケイ素、及び鉄の不純物と、残部としてアルミニウムと、を含む。いくつかの実施形態では、合金は、意図的に添加されたスカンジウムを含まない。それゆえ、スカンジウムの量は、約０．０５％未満又は約０．０２重量％未満である。
【００６４】
[1070]  いくつかの実施形態では、本開示の７０００シリーズアルミニウム合金は、１種以上の接種剤をさらに含む。いくつかの実施形態では、１種以上の接種剤は、Ｓｎ、Ｉｎ、及びＳｂからなる群から選択される。
【００６５】
[1071]  いくつかの実施形態では、残部としてのアルミニウムは、約７７〜約８２％、たとえば、約７７．２％、約７７．４％、約７７．６％、約７７．８％、約７８％、約７８．２％、約７８．４％、約７８．６％、約、約７８．８％、約７９％、約７９．２％、約７９．４％、７９．６％、約７９．８％、約８０％、約８０．２％、約８０．４％、約８０．６％、約８０．８％、約８１％、約８１．２％、約８１．４％、約８１．６％、約８１．８％、又は約８２重量％（それらの間のすべての範囲及び値を含む）の量のアルミニウムである。いくつかの実施形態では、残部としてのアルミニウムは、約７８〜約８２％の量のアルミニウムである。いくつかの実施形態では、残部としてのアルミニウムは、約７９〜約８２％の量のアルミニウムである。いくつかの実施形態では、残部としてのアルミニウムは、約８０〜約８２％の量のアルミニウムである。いくつかの実施形態では、残部としてのアルミニウムは、約８０．５〜約８２％の量のアルミニウムである。いくつかの実施形態では、残部としてのアルミニウムは、約８１〜約８２％の量のアルミニウムである。いくつかの実施形態では、残部としてのアルミニウムは、約８０〜約８１％の量のアルミニウムである。いくつかの実施形態では、残部としてのアルミニウムは、約８１．５〜約８２％の量のアルミニウムである。いくつかの実施形態では、残部としてのアルミニウムは、約８０．５〜約８１．０％の量のアルミニウムである。
【００６６】
[1072]  本開示の７０００シリーズアルミニウム合金は、溶融相から処理される際のin situ相反応を経て最終コンポーネント中に微細化粒子サイズを生成することにより、溶接及び付加製造の難題、たとえば、液化割れ及び熱間割れを克服するように設計されたが、かかる液相プロセスは、電気アーク、レーザービーム、又は電子ビームをエネルギー源として利用するほとんどの溶接及び付加製造プロセスに固有である。本アルミニウム合金は、コンポーネントに造形するとき、従来の７０００シリーズアルミニウム合金（たとえばＡＡ７０５０）から典型的に得られるものと比較して、コンポーネントの強度が１０％超、いくつかの場合には２０％改善されるように、熱処理可能である。いくつかの実施形態では、コンポーネントの強度は、従来の７０００シリーズアルミニウム合金の強度と比較して、約１０％、約１２％、約１４％、約１６％、約１８％、又は約２０％増加される。いくつかの実施形態では、強度は、従来の７０００シリーズアルミニウム合金の強度と比較して、約１０％〜約２５％増加される。そのほか、このプレ合金化金属粉末は、製造プロセス時に液相を形成させない熱間等方圧加圧、粉末成形、押出しなどの粉末冶金プロセスにより処理可能である。かかる方法により処理したときに、合金は、従来の７０００シリーズ合金から予想されるものを上回る機械的性質及び熱安定性を有する。
【００６７】
[1073]  いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金は、ロッド、ワイヤー、リボン、チップ、粉末、又は当技術分野で公知のいずれかの他の形態に造形される。いくつかの実施形態では、インゴット又は溶体化インゴットの形態の本開示のアルミニウム合金から、ロッド、ワイヤー、リボン、チップ、粉末が造形される。いくつかの実施形態では、アルミニウム合金は、リボン、チップ、又は粉末に造形される。いくつかの実施形態では、アルミニウム合金は、チップに造形される。いくつかの実施形態では、アルミニウム合金は、ロッド又はワイヤーに造形される。いくつかの実施形態では、アルミニウム合金は、ロッドに造形される。いくつかの実施形態では、アルミニウム合金は、ワイヤーに造形される。いくつかの実施形態では、本開示のワイヤーは、約０．８ｍｍ〜約５．２ｍｍ、たとえば、約０．８ｍｍ、約１．２ｍｍ、約１．６ｍｍ、約２．０ｍｍ、約２．４ｍｍ、約２．８ｍｍ、約３．２ｍｍ、約３．６ｍｍ、約４．０ｍｍ、約４．４ｍｍ、約４．８ｍｍ、又は約５．２ｍｍ（それらの間のすべての範囲及び値を含む）の平均直径を有する。いくつかの実施形態では、アルミニウム合金は、リボンに造形される。いくつかの実施形態では、合金は、溶融紡糸リボンとして造形され、熱間圧密化され、そして構造体として押し出されうる。いくつかの実施形態では、アルミニウム合金は、粉末に造形される。いくつかの実施形態では、粉末は、ガス粉末化、プラズマ粉末化、回転電極処理、又は機械的合金化からなる群から選択されるプロセスにより造形される。いくつかの実施形態では、プロセスは、プラズマ球状化をさらに含む。いくつかの実施形態では、粉末は、球状造形される。いくつかの実施形態では、粉末床法で良好に展延され、粉末スプレー法で良好に流動することから、球状粒子が望ましい。ガス粉末化は、一般に、直径の広範な分布を有する球状粒子を与える。いくつかの実施形態では、粉末は不規則形状である。空気又は水粉末化などの方法は、一般に、不規則形状（限定されるものではないが、靱帯状及び／又は球状を含む）を提供する。
【００６８】
[1074]  いくつかの実施形態では、本開示の粉末は、約１〜約５００μｍの範囲内、たとえば、約１μｍ、約２５μｍ、約５０μｍ、約７５μｍ、約１００μｍ、約１２５μｍ、約１５０μｍ、約１７５μｍ、約２００μｍの、約２２５μｍ、約２５０μｍ、約２７５μｍ、約３００μｍ、約３２５μｍ、約３５０μｍ、約３７５μｍ、約４００μｍ、約４２５μｍ、約４５０μｍ、約４７５μｍ、又は約５００μｍ（それらの間のすべての範囲及び値を含む）の粒子サイズを有する。いくつかの実施形態では、粉末は、約１５〜約７５μｍの範囲内の粒子サイズを有する。いくつかの実施形態では、約１５〜約７５μｍの範囲内の粒子サイズを有する粉末は、付加製造プロセスに有用である。いくつかの実施形態では、粉末は、約１００μｍ未満の平均粒子サイズｄ５０を有する粒子を含む。いくつかの実施形態では、粉末は、約５〜約１００μｍ、たとえば、約５μｍ、約１０μｍ、約１５μｍ、約２０μｍ、約２５μｍ、約３０μｍ、約３５μｍ、約４０μｍ、約４５μｍ、約５０μｍ、約５５μｍ、約６０μｍ、約６５μｍ、約７０μｍ、約７５μｍ、約８０μｍ、約８５μｍ、約９０μｍ、約９５μｍ、又は約１００μｍ（それらの間のすべての範囲及び値を含む）の平均粒子サイズｄ５０を有する粒子を含む。いくつかの実施形態では、粉末は、約１０〜約７０μｍの平均粒子サイズｄ５０を有する粒子を含む。いくつかの実施形態では、本開示の粉末アルミニウム合金は、ワイヤー、チップ、リボンなどを提供するために、当技術分野で公知のいずれかの好適な方法に従ってさらに処理される。
【００６９】
[1075]  いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金は、５８０ＭＰａ超の降伏強度と、極限引張強度６００ＭＰａ超と、２％超の破断点伸びと、を有するコンポーネントであるコンポーネントに造形される。いくつかの実施形態では、コンポーネントの降伏強度は、約５００ＭＰａ〜約７５０ＭＰａ、たとえば、約５００ＭＰａ、約５５０ＭＰａ、約６００ＭＰａ、約６５０ＭＰａ、約７００ＭＰａ、又は約７５０ＭＰａである（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、コンポーネントの極限引張強度は、約５００ＭＰａ〜約７５０ＭＰａ、たとえば、約５００ＭＰａ、約５５０ＭＰａ、約６００ＭＰａ、約６５０ＭＰａ、約７００ＭＰａ、又は約７５０ＭＰａである（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、コンポーネントは、１％超、２％超、３％超、４％超、５％超、６％超、７％超、８％超、９％超、又は１０％超の破断点伸びを有する（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。
【００７０】
[1076]  いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金は、シート、鍛造物、又は押出成形物へと形成される。いくつかの実施形態では、シート、鍛造物、又は押出成形物は、コンポーネントを組み立てるために溶接される。
【００７１】
[1077]  いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金は、ロッド又はワイヤーに形成される。いくつかの実施形態では、ロッド又はワイヤーは、従来のアルミニウム合金を接合するために又は本開示の合金から造形されたコンポーネントを接合するために、融合プロセス時にフィラー材料として使用される。いくつかの実施形態では、フィラー材料の組成は、接合されているアルミニウム合金コンポーネントと同一である。
【００７２】
[1078]  本開示のアルミニウム合金は、従来の７０００シリーズアルミニウム合金よりも優れた多くの利点を有する。いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金は、向上した熱安定性、たとえば、従来の７０００シリーズアルミニウム合金のものよりも高い熱安定性を有する。いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金は、高強度で溶接可能なアルミニウム合金である。いくつかの実施形態では、本開示の合金は、従来の７０００シリーズアルミニウム合金のものと少なくとも同程度以上の強度対重量比を室温で有する。いくつかの実施形態では、強度対重量比は、ＡＳＴＭ−Ｅ８／Ｅ８Ｍ強度試験及び密度決定法（たとえばＡＳＴＭ  Ｂ９６２）により測定したときに、約１９０ＭＰａ・ｃｍ３／ｇ〜約３７０ＭＰａ・ｃｍ３／ｇ、たとえば、約１９０ＭＰａ・ｃｍ３／ｇ、約２００ＭＰａ・ｃｍ３／ｇ、約２１０ＭＰａ・ｃｍ３／ｇ、約２２０ＭＰａ・ｃｍ３／ｇ、約２３０ＭＰａ・ｃｍ３／ｇ、約２４０ＭＰａ・ｃｍ３／ｇ、約２５０ＭＰａ・ｃｍ３／ｇ、約２６０ＭＰａ・ｃｍ３／ｇ、約２７０ＭＰａ・ｃｍ３／ｇ、約２８０ＭＰａ・ｃｍ３／ｇ、約２９０ＭＰａ・ｃｍ３／ｇ、約３００ＭＰａ・ｃｍ３／ｇ、約３１０ＭＰａ・ｃｍ３／ｇ、約３２０ＭＰａ・ｃｍ３／ｇ、約３３０ＭＰａ・ｃｍ３／ｇ、約３４０ＭＰａ・ｃｍ３／ｇ、約３５０ＭＰａ・ｃｍ３／ｇ、約３６０ＭＰａ・ｃｍ３／ｇ、又は約３７０ＭＰａ・ｃｍ３／ｇである（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、上述した性質は、溶接可能な又は付加製造に使用するのに好適な本開示のアルミニウム合金をもたらす。
【００７３】
[1079]  本開示のいくつかの実施形態では、溶体化熱処理後の平均粒子サイズは１００μｍ未満である。いくつかの実施形態では、溶体化熱処理後の平均粒子サイズは９５μｍ未満である。いくつかの実施形態では、溶体化熱処理後の平均粒子サイズは９０μｍ未満である。いくつかの実施形態では、溶体化熱処理後の平均粒子サイズは８５μｍ未満である。いくつかの実施形態では、溶体化熱処理後の平均粒子サイズは８０μｍ未満である。いくつかの実施形態では、溶体化熱処理後の平均粒子サイズは７５μｍ未満である。いくつかの実施形態では、溶体化熱処理後の平均粒子サイズは７０μｍ未満である。いくつかの実施形態では、溶体化熱処理後の平均粒子サイズは６５μｍ未満である。いくつかの実施形態では、溶体化熱処理後の平均粒子サイズは６０μｍ未満である。いくつかの実施形態では、溶体化熱処理後の平均粒子サイズは５５μｍ未満である。いくつかの実施形態では、溶体化熱処理後の平均粒子サイズは５０μｍ未満である。いくつかの実施形態では、溶体化熱処理後の平均粒子サイズは４５μｍ未満である。いくつかの実施形態では、溶体化熱処理後の平均粒子サイズは４０μｍ未満である。本開示のいくつかの実施形態では、溶体化熱処理後の平均粒子サイズは、約４０〜約１００μｍ、たとえば、約４０μｍ、約４５μｍ、約５０μｍ、約５５μｍ、約６０μｍ、約６５μｍ、約７０μｍ、約７５μｍ、約８０μｍ、約８５μｍ、約９０μｍ、約９５μｍ、又は約１００μｍである（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、こうして粒子サイズを微細化することにより、溶接プロセス時又は付加製造プロセス時に液化割れ及び熱間割れがない本開示のアルミニウム合金がもたらされる。
【００７４】
[1080]  いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金又は本開示のアルミニウム合金から造形されたコンポーネントは、従来の７０００シリーズアルミニウム合金のものと少なくとも同程度以上の引張り強度を有する。いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金の引張り強度は、約５０〜約７５０ＭＰａの範囲内、たとえば、約５０ＭＰａ、約１００ＭＰａ、約１５０ＭＰａ、約２００ＭＰａ、約２５０ＭＰａ、約３００ＭＰａ、約３５０ＭＰａ、約４００ＭＰａ、約４５０ＭＰａ、約５００ＭＰａ、約５５０ＭＰａ、約６００ＭＰａ、約６５０ＭＰａ、約７００ＭＰａ、又は約７５０ＭＰａである（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、引張り強度は約３５０ＭＰａ超である。いくつかの実施形態では、引張り強度は約４５０ＭＰａ超である。いくつかの実施形態では、引張り強度は約５００ＭＰａ超である。いくつかの実施形態では、引張り強度は約５５０ＭＰａ超である。いくつかの実施形態では、引張り強度は約６００ＭＰａ超である。いくつかの実施形態では、引張り強度は約６５０ＭＰａ超である。いくつかの実施形態では、引張り強度は約７００ＭＰａ超である。いくつかの実施形態では、引張り強度は約７５０ＭＰａ超である。
【００７５】
[1081]  いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金又は本開示のアルミニウム合金から造形されたコンポーネントは、従来の７０００シリーズアルミニウム合金のものと少なくとも同程度以上の剪断強度を有する。いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金の剪断強度は、約５０〜約４００ＭＰａの範囲内、たとえば、約５０ＭＰａ、約７５ＭＰａ、約１００ＭＰａ、約１２５ＭＰａ、約１５０ＭＰａ、約１７５ＭＰａ、約２００ＭＰａ、約２２５ＭＰａ、約２５０ＭＰａ、約２７５ＭＰａ、約３００ＭＰａ、約３２５ＭＰａ、約３５０ＭＰａ、約３７５ＭＰａ、又は約４００ＭＰａである（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、剪断強度は約２５０ＭＰａである。いくつかの実施形態では、剪断強度は約３００ＭＰａである。いくつかの実施形態では、剪断強度は、約２００ＭＰａ超である。
【００７６】
[1082]  いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金又は本開示のアルミニウム合金から造形されたコンポーネントは、従来の７０００シリーズアルミニウム合金のものと少なくとも同程度以上の降伏強度を有する。いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金の降伏強度は、約１５０〜約６００ＭＰａの範囲内、たとえば、約１５０ＭＰａ、約１７５ＭＰａ、約２００ＭＰａ、約２２５ＭＰａ、約２５０ＭＰａ、約２７５ＭＰａ、約３００ＭＰａ、約３２５ＭＰａ、約３５０ＭＰａ、約３７５ＭＰａ、約４００ＭＰａ、約４２５ＭＰａ、約４５０ＭＰａ、約４７５ＭＰａ、約５００ＭＰａ、約５２５ＭＰａ、約５５０ＭＰａ、約５７５ＭＰａ又は約６００ＭＰａである（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、降伏強度は約４５０ＭＰａ超である。いくつかの実施形態では、降伏強度は約５００ＭＰａ超である。いくつかの実施形態では、降伏強度は約５５０ＭＰａ超である。いくつかの実施形態では、降伏強度は約５８０ＭＰａ超である。
【００７７】
[1083]  いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金又は本開示のアルミニウム合金から造形されたコンポーネントは、従来の７０００シリーズアルミニウム合金のものと少なくとも同程度以上の弾性率を有する。いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金の弾性率は、約５０〜約８０ＧＰａの範囲内、たとえば、約５０ＧＰａ、約５２．５ＧＰａ、約５５ＧＰａ、約５７．５ＧＰａ、約６０ＧＰａ、約６２．５ＧＰａ、約６５ＧＰａ、約６７．５ＧＰａ、約７０ＧＰａ、約７２．５ＧＰａ、約７５ＧＰａ、約７７．５ＧＰａ、又は約８０ＧＰａである（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、弾性率は約６５ＧＰａである。いくつかの実施形態では、弾性率は約７０ＧＰａである。いくつかの実施形態では、弾性率は約７５ＧＰａである。いくつかの実施形態では、弾性率は約８０ＧＰａである。いくつかの実施形態では、弾性率は約７５ＧＰａ超である。
【００７８】
[1084]  いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金又は本開示のアルミニウム合金から造形されたコンポーネントは、約１〜約１５％の破断点伸びを有する。いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金又は本開示のアルミニウム合金から造形されたコンポーネントは、約２〜約１０％の破断点伸びを有する。破断点伸びは、約２％超、約３％超、約４％超、約５％超、約６％超、約７％超、約８％超、約９％超、又は約１０％超である。いくつかの実施形態では、破断点伸びは約２％超である。いくつかの実施形態では、破断点伸びは約３％超である。いくつかの実施形態では、破断点伸びは約４％超である。いくつかの実施形態では、破断点伸びは約５％超である。
【００７９】
[1085]  いくつかの実施形態では、本開示の７０００シリーズアルミニウム合金から造形された（たとえば、付加製造又は粉末冶金などのプロセスにより）アルミニウム合金コンポーネント（たとえば、ネットシェイプ又はニアネットシェイプ）コンポーネントは、以上に定義された引張り強度、剪断強度、降伏強度、及び／又は弾性率を有する。
【００８０】
[1086]  いくつかの実施形態では、以上の特性に基づいて、いずれかの形態で合金から造形された構造物は、航空宇宙コンポーネント、衛星コンポーネント、自動車コンポーネント、輸送用途、スポーツ用品若しくはレジャー用品、又は消費者製品に見られるように極高強度且つ低密度が望まれる用途に使用されうる。
【００８１】
[1087]  上に述べたように、いくつかの実施形態では、本開示のアルミニウム合金は粉末の形態である。いくつかの実施形態では、本明細書に開示されるアルミニウム合金粉末は、付加製造プロセスに有用である。いくつかの実施形態では、付加製造プロセスに有用なアルミニウム合金粉末は、球状金属合金粉末である。いくつかの実施形態では、球状金属粉末は、ガス粉末化、プラズマ粉末化、又はプラズマ球状化を用いて形成される。
【００８２】
[1088]  いくつかの実施形態では、本明細書に開示されるアルミニウム合金は、限定されるものではないが、溶接をはじめとする接合技術に有用である。なんら特定の理論により拘束されるものではないが、本開示のアルミニウム合金の有用性は、以上のプロセスを受けさせたときに熱間割れ又は液化割れを起こす傾向が低減又は排除された結果でありうる。
【００８３】
方法
[1089]  いくつかの実施形態では、溶接可能な７０００シリーズアルミニウム合金の製造方法が提供される。本方法は、ａ）約７００℃〜約１０００℃の温度でアルミニウムマスター合金又は純元素を添加しながらリサイクル又はバージンアルミニウムを溶融して、成分の液状混合物を形成することであって、成分の液状混合物が、約４〜約１２重量％の亜鉛と、約１〜約４重量％のマグネシウムと、約０．３〜約２重量％の遷移金属又は希土類金属と、残部としてアルミニウムと、を含み、且つ成分が、意図的に添加されたスカンジウムを含まない、形成することと、ｂ）溶融成分をアンビエント又はチル鋳造型で鋳造して鋳造インゴットを形成することと、ｃ）約０．２５時間〜約６時間の時間にわたり約４００℃〜約４８０℃の温度で鋳造インゴットを熱処理して、Ｌ１２構造のＡｌ３Ｚｒナノスケール析出物が分散したＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ固溶体を含む溶体化インゴットを形成することと、ｄ）溶体化インゴットをシート、フォイル、ロッド、ワイヤー、押出成形物、又は鍛造物に熱間形成及び／又は冷間形成することと、を含む。
【００８４】
[1090]  いくつかの実施形態では、溶接可能な７０００シリーズアルミニウム合金の製造方法が提供される。本方法は、ａ）約７００℃〜約１０００℃の温度でアルミニウムマスター合金又は純元素を添加しながらリサイクル又はバージンアルミニウムを溶融して、成分の液状混合物を形成することであって、成分の液状混合物が、約４〜約１２重量％の亜鉛と、約１〜約４重量％のマグネシウムと、約０．３〜約２重量％の遷移金属と、残部としてアルミニウムと、を含み、且つ成分が、意図的に添加されたスカンジウムを含まない、形成することと、ｂ）溶融成分をアンビエント又はチル鋳造型で鋳造して鋳造インゴットを形成することと、ｃ）約０．２５時間〜約６時間の時間にわたり約４００℃〜約４８０℃の温度で鋳造インゴットを熱処理して、Ｌ１２構造のＡｌ３Ｚｒナノスケール析出物が分散したＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ固溶体を含む溶体化インゴットを形成することと、ｄ）溶体化インゴットをシート、フォイル、ロッド、ワイヤー、押出成形物、又は鍛造物に熱間形成及び／又は冷間形成することと、を含む。
【００８５】
[1091]  いくつかの実施形態では、成分の液状混合物中の遷移金属は、チタン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、及びイットリウムからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、成分の液状混合物中の遷移金属はジルコニウムである。
【００８６】
[1092]  いくつかの実施形態では、希土類金属は、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、ガドリニウム、ジスプロシウム、エルビウム、イッテルビウム、又はそれらの組合せからなる群から選択される。
【００８７】
[1093]  いくつかの実施形態では、成分の液状混合物中の亜鉛の量は、約４〜約１２重量％の亜鉛、たとえば、約４％、約４．５％、約５％、約５．５％、約６％、約６．５％、約７％、約７．５％、約８％、約８．５％、約９％、約９．５％、約１０％、約１０．５％、約１１％、約１１．５％、又は約１２％である（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、本開示の合金は、約５〜約１２重量％の亜鉛、約６〜約１２重量％の亜鉛、約７〜約１２％、約８〜約１２％、約９〜約１２％、約１０〜約１２％、約５〜約１１％、約６〜約１１％、約７〜約１１％、約８〜約１１％、約４〜約１０％、約５〜約１０％、約６〜約１０％、約７〜約１０％、約８〜約１０％、約４〜約９％、約５〜約９％、約６〜約９％、約７〜約９％、約４〜約８％、約５〜約８％、約６〜約８％、約４〜約７％、約５〜約７％、約４〜約６％を含む（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、成分の液状混合物中の亜鉛の量は約１０重量％の亜鉛である。いくつかの実施形態では、成分の液状混合物中の亜鉛の量は約１１重量％の亜鉛である。いくつかの実施形態では、成分の液状混合物中の亜鉛の量は約１２重量％の亜鉛である。
【００８８】
[1094]  いくつかの実施形態では、成分の液状混合物中のマグネシウムの量は、約１〜約４重量％のマグネシウム、たとえば、約１％、約１．２５％、約１．５％、約１．７５％、約２％、約２．２５％、約２．５％、約２．７５％、約３％、約３．２５％、約３．５％、約３．７５％、又は約４％である（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、成分の液状混合物中のマグネシウムの量は、約１．５重量％のマグネシウムである。いくつかの実施形態では、成分の液状混合物中のマグネシウムの量は、約２重量％のマグネシウムである。いくつかの実施形態では、成分の液状混合物中のマグネシウムの量は、約２．５重量％のマグネシウムである。いくつかの実施形態では、成分の液状混合物中のマグネシウムの量は、約３重量％のマグネシウムである。
【００８９】
[1095]  いくつかの実施形態では、工程ａ）の温度は、約７００℃、約７２５℃、約７５０℃、約７７５℃、約８００℃、約８２５℃、約８５０℃、約８７５℃、９００℃、約９２５℃、約９５０℃、約９７５℃、又は約１０００℃である（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、工程ａ）の温度は約７５０℃〜約１０００℃である。いくつかの実施形態では、工程ａ）の温度は約８００℃〜約１０００℃である。いくつかの実施形態では、工程ａ）の温度は約８５０℃〜約１０００℃である。いくつかの実施形態では、工程ａ）の温度は約９００℃〜約１０００℃である。
【００９０】
[1096]  いくつかの実施形態では、工程ａ）は、本開示のアルミニウム合金に対して以上に記載されるいずれかの量又は範囲で、成分の亜鉛（Ｚｎ）とマグネシウム（Ｍｇ）とジルコニウム（Ｚｒ）とを含む。
【００９１】
[1097]  いくつかの実施形態では、工程ａ）の成分は、約０．０〜約４重量％の銅、たとえば、約０％、約０．２５％、約０．５０％、約０．７５％、約１％、約１．２５％、約１．５０％、約１．７５％、約２％、約２．２５％、約２．５０％、約２．７５％、約３％、約３．２５％、約３．５０％、約３．７５％、又は約４重量％の銅をさらに含む（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、銅の量は、約４重量％未満の銅、約３重量％未満の銅、約２重量％未満の銅、又は約１重量％未満の銅である。いくつかの実施形態では、銅の量は約３重量％までである。いくつかの実施形態では、銅が存在するとき、溶体化インゴットは、Ｌ１２構造のＡｌ３Ｚｒナノスケール析出物が分散したＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ固溶体を含む。
【００９２】
[1098]  記載されたように、工程ａ）の液状混合物の成分は、意図的に添加されたスカンジウムを含まない。それゆえ、いくつかの実施形態では、工程ａ）の成分の液状混合物は、約０．５％未満のスカンジウム、約０．５％未満のスカンジウム、約０．３％未満のスカンジウム、約０．２％未満のスカンジウム、約０．１％未満のスカンジウム、又は約０．０５重量％未満のスカンジウムを含み、いずれも本開示のアルミニウム合金に意図的に添加されたものではない。
【００９３】
[1099]  いくつかの実施形態では、溶接可能な７０００シリーズアルミニウム合金の製造方法の工程ｂ）は、溶融成分をアンビエント鋳造型で鋳造して鋳造インゴットを形成することを含む。いくつかの実施形態では、溶接可能な７０００シリーズアルミニウム合金の製造方法の工程ｂ）は、溶融成分をチル鋳造型で鋳造して鋳造インゴットを形成することを含む。いくつかの実施形態では、チル鋳造型は、約２０℃未満、約１５℃未満、約１０℃未満、約５℃未満、又は約０℃未満の温度である。いくつかの実施形態では、チル鋳造型は、約０℃〜約１５℃、たとえば、約０℃、約３℃、約６℃、約９℃、約１２℃、又は約１５℃である（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、チル鋳造型は約５℃〜約１０℃である。いくつかの実施形態では、チル鋳造型は約０℃〜約１０℃である。
【００９４】
[1100]  いくつかの実施形態では、工程ｃ）の鋳造インゴットの熱処理は、約４００℃、約４１０℃、約４２０℃、約４３０℃、約４４０℃、約４５０℃、約４６０℃、約４７０℃、又は約℃の温度で行われる（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、工程ｃ）の鋳造インゴットの熱処理は、Ｌ１２構造のＡｌ３Ｚｒナノスケール析出物が分散したＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ固溶体を含む溶体化インゴットを形成するために、約０．２５ｈ、約０．５ｈ、約０．７５ｈ、約１ｈ、約１．２５ｈ、約１．５ｈ、約１．７５ｈ、約２ｈ、約２．２５ｈ、約２．５ｈ、約２．７５ｈ、約３ｈ、約３．２５ｈ、約３．５ｈ、約３．７５ｈ、約４ｈ、約４．２５ｈ、約４．５ｈ、約４．７５ｈ、約５ｈ、約５．２５ｈ、約５．５ｈ、約５．７５ｈ、又は約６時間の時間にわたり行われる（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。
【００９５】
[1101]  いくつかの実施形態では、工程ｄ）の溶体化インゴットの熱間形成及び／又は冷間形成は、シートを提供する。いくつかの実施形態では、工程ｄ）の溶体化インゴットの熱間形成及び／又は冷間形成は、フォイルを提供する。いくつかの実施形態では、工程ｄ）の溶体化インゴットの熱間形成及び／又は冷間形成は、ロッドを提供する。いくつかの実施形態では、工程ｄ）の溶体化インゴットの熱間形成及び／又は冷間形成は、ワイヤーを提供する。いくつかの実施形態では、工程ｄ）の溶体化インゴットの熱間形成及び／又は冷間形成は、押出成形物を提供する。いくつかの実施形態では、工程ｄ）の溶体化インゴットの熱間形成及び／又は冷間形成は、鍛造物を提供する。
【００９６】
[1102]  いくつかの実施形態では、溶接可能な７０００シリーズアルミニウム合金の製造方法は、形成されたシート、フォイル、ロッド、ワイヤー、押出成形物、又は鍛造物を約１時間〜約４８時間の時間にわたり約１００℃〜約１８０℃の温度で熱エージングする工程ｅ）をさらに含む。
【００９７】
[1103]  いくつかの実施形態では、工程ｅ）の熱エージングは、約１００℃、約１０５℃、約１００℃、約１０５℃、約１００℃、約１０５℃、約１００℃、約１０５℃、約１００℃、約１０５℃、約１００℃、約１０５℃、約１００℃、約１０５℃、約１００℃、約１０５℃、又は約１８０℃で行われる（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。
【００９８】
[1104]  いくつかの実施形態では、工程ｅ）の熱エージングは、約１ｈ、約２ｈ、約３ｈ、約４ｈ、約５ｈ、約６ｈ、約７ｈ、約８ｈ、約９ｈ、約１０ｈ、約１１ｈ、約１２ｈ、約１３ｈ、約１４ｈ、約１５ｈ、約１６ｈ、約１７ｈ、約１８ｈ、約１９ｈ、約２０ｈ、約２１ｈ、約２２ｈ、約２３ｈ、約２４ｈ、約２５ｈ、約２６ｈ、約２７ｈ、約２８ｈ、約２９ｈ、約３０ｈ、約３１ｈ、約３２ｈ、約３３ｈ、約３４ｈ、約３５ｈ、約３６ｈ、約３７ｈ、約３８ｈ、約３９ｈ、約４０ｈ、約４１ｈ、約４２ｈ、約４３ｈ、約４４ｈ、約４５ｈ、約４６ｈ、約４７ｈ、又は約４８ｈの時間にわたる（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、工程ｅ）の熱エージングは、約１ｈ〜約１０ｈの時間にわたる。いくつかの実施形態では、工程ｅ）の熱エージングは、約１ｈ〜約５ｈの時間にわたる。いくつかの実施形態では、工程ｅ）の熱エージングは、約１ｈ〜約３ｈの時間にわたる。いくつかの実施形態では、工程ｅ）の熱エージングは、約５ｈ〜約２０ｈの時間にわたる。いくつかの実施形態では、工程ｅ）の熱エージングは、約５ｈ〜約１５ｈの時間にわたる。いくつかの実施形態では、工程ｅ）の熱エージングは、約５ｈ〜約１０ｈの時間にわたる。
【００９９】
[1105]  いくつかの実施形態では、本明細書に開示されるアルミニウム合金は、E.J. Lavernia et al. Journal of Material Science 2010, 45, 287-325（その開示はその全体が本出願をもって参照により組み込まれる）に記載のように急速固化プロセスにより製造される。いくつかの実施形態では、急速固化プロセスは、溶融紡糸、溶融抽出、ビームグレージング、スプレー堆積、ガス粉末化、プラズマ粉末化、及びプラズマ球状化からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、急速固化プロセスは、約１０２〜約１０７Ｋｓ−１、たとえば、約１０２Ｋｓ−１、約１０３Ｋｓ−１、約１０４Ｋｓ−１、約１０５Ｋｓ−１、約１０６Ｋｓ−１、又は約１０７Ｋｓ−１の冷却速度により定義される（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。
【０１００】
[1106]  溶融紡糸は、工業スケールで金属リボンを作製する便利で経済的な方法である。溶融紡糸のいくつかの用途では、物質（たとえばアルミニウム合金）は、スピナレットを介した押出しのために溶融され、次いで冷却により直接固化される。いくつかの実施形態では、溶融紡糸は、ナノ結晶相、準結晶相、及び過飽和固溶体などの非平衡相をさらに生成する。いくつかの実施形態では、溶融紡糸から製造されるアルミニウム合金は、リボン（すなわち薄いストリップ）の形態である。いくつかの実施形態では、溶融紡糸は、アモルファスアルミニウム合金及び／又はガラス状アルミニウム合金を含むリボンを製造する。
【０１０１】
[1107]  スプレー鋳造、スプレー成形、及びin-situ圧密化としても知られるスプレー堆積は、造形基材上への半固体スプレードロップレットの堆積を介した均一ミクロ構造のニアネットシェイプ金属コンポーネントの鋳造方法である。いくつかの実施形態では、スプレー堆積法は、コールドガススプレーイング、プラズマスプレーイング（真空、大気圧など）、高速度オキシフューエルスプレーイング（ＨＶＯＦ）、ガスアシストスプレー成形、又は燃焼フレームスプレーイングからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、スプレー堆積は、溶融金属の粉末化を含むが、粉末として固化させる代わりに、スプレーは、基材上に捕集されて続く鍛造のためにビレットを形成する。いくつかの実施形態では、スプレー堆積は、７０００シリーズアルミニウム合金のチューブ、ストリップ、シート、又はニアネットシェイププレフォームを形成するために使用される。
【０１０２】
[1108]  プラズマ球状化では、球状粒子を形成するために非球状粉末がプラズマビームで溶融される。いくつかの実施形態では、粉末を輸送するためにガス（たとえば、Ｎ２、Ａｒ）が使用される。いくつかの実施形態では、本方法は、高融点を有する本開示のアルミニウム合金の製造に有用である。いくつかの実施形態では、プラズマ球状化は、不規則形状の７０００シリーズアルミニウム合金粒子を７０００シリーズアルミニウム合金の球状粉末に変換するために使用される。いくつかの実施形態では、こうして製造された球状粉末は均一組成を有する。
【０１０３】
[1109]  プラズマ粉末化もまた、７０００シリーズアルミニウム合金の球状粉末の作製に有用である。いくつかの実施形態では、プラズマ粉末化は、フィードストック７０００シリーズアルミニウム合金を７０００シリーズアルミニウム合金の球状粉末に変換するために使用される。いくつかの実施形態では、こうして製造された球状粉末は均一組成を有する。いくつかの実施形態では、７０００シリーズアルミニウム合金ワイヤーフィードストックがプラズマトーチに供給され、ガスを利用してワイヤーを球状金属粉末に粒子化する。いくつかの実施形態では、粉末粒子のサイズは、約１〜約２００μｍの範囲内である（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。
【０１０４】
[1110]  金属粉末の他の製造方法はガス粉末化である。いくつかの実施形態では、空気若しくは不活性ガスのブランケット下又は真空下でアルミニウム合金フィードストックが溶融される。次いで、チャンバーにガスをバック充填し、溶融合金をノズルに通して押圧可能であり、高速の空気、窒素、ヘリウム、又はアルゴンガスは、流動溶融物上に衝突して破壊する。得られる粉末は主に球状である。いくつかの実施形態では、少量の非対称粒子及びサテライト（すなわち、より大きな粒子に接着する小さな粒子）が存在する。
【０１０５】
[1111]  いくつかの実施形態では、急速固化プロセスは、直径が約１０μｍ以下の主結晶子の形成をもたらす。いくつかの実施形態では、主結晶子は、約１０μｍ未満、約９μｍ未満、約８μｍ未満、約７μｍ未満、約６μｍ未満、約５μｍ未満、約４μｍ未満、約３μｍ未満、約２μｍ未満、又は約１未満μｍである（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、急速固化プロセスは、固溶体範囲の拡張をもたらす。
【０１０６】
[1112]  一般に、粉末化プロセス時の金属合金の急速固化が理由で、粉末は、主に合金化元素の固溶体からなりうるが、金属間相（たとえばＡｌ３Ｚｒ）も含有しうる。溶融合金を固体に急冷することを含まないソリッドステートプロセスである機械的合金化プロセスにより金属合金粉末を合成する場合、十分な機械的エネルギーを入力すると、金属合金粉末は依然として主に合金化元素の固溶体からなるが、二次金属間相も含有しうる。合金中に液相を形成する付加製造プロセスに使用される場合には、二次金属間相の存在は、金属合金粉末の有害な属性でも有益な属性でもないと考えられるが、液相を形成しない粉末冶金プロセスに使用される場合には、かかる金属間相は、金属合金粉末に有益と考えられうると共に、金属合金粉末中の二次金属間相の形成を促進するために、粉末の造形方法を調整しうる。
【０１０７】
[1113]  本明細書に開示される方法は、溶接を利用する製造技術を用いてコンポーネントを造形することを含みうる。この場合、本開示の合金は、ベース材料又はフィラー材料として利用される。いくつかの実施形態では、以上に記載の７０００シリーズアルミニウム合金のロッド及びワイヤーは、溶接プロセスで２つのアルミニウム合金コンポーネントを接合するためにフィラー材料として使用される。それゆえ、溶接された金属組立品の作製方法が提供される。本方法は、溶接プロセスで２つのアルミニウム合金コンポーネントをフィラー材料で接合することを含み、コンポーネントを接合するフィラー材料は、本開示の７０００シリーズアルミニウム合金から造形されたワイヤー又はロッドであり、２つのアルミニウム合金コンポーネントは、それぞれ独立して、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｚｒ合金、及びＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ−Ｚｒ合金からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、フィラー材料は、本開示の７０００シリーズアルミニウム合金から造形されたロッドである。いくつかの実施形態では、フィラー材料は、本開示の７０００シリーズアルミニウム合金から造形されたワイヤーである。いくつかの実施形態では、フィラー材料は、本開示の７０００シリーズアルミニウム合金から造形されたシートである。
【０１０８】
[1114]  いくつかの実施形態では、溶接プロセスは、アーク溶接、トーチ溶接、レーザービーム溶接、及び電子ビーム溶接からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、溶接プロセスは、溶接された金属組立品の液化割れ及び／又は熱間割れをもたらさない。そのため、いくつかの実施形態では、溶接された金属組立品は、液化割れ及び熱間割れがない。
【０１０９】
[1115]  いくつかの実施形態では、フィラー材料及び２つのアルミニウム合金コンポーネントは、同一組成を有する。それゆえ、いくつかの実施形態では、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｚｒ合金、及びＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ−Ｚｒ合金からなる群から各々独立して選択されるフィラー材料及び２つのアルミニウム合金コンポーネントは、約４〜約１２重量％の亜鉛と、約１〜約４重量％のマグネシウムと、存在するときは約０．３〜約２％のジルコニウムと、存在するときは約３％までの銅と、を含む。以上に述べたように、フィラー材料もアルミニウム合金コンポーネントも、意図的に添加されたスカンジウムを有していない。
【０１１０】
[1116]  本明細書に開示される７０００シリーズアルミニウム合金は、限定されるものではないが、溶接性及び高い強度対重量比をはじめとするその有益な性質に起因して、各種付加製造プロセスに使用するのに好適である。付加製造プロセスの例は、米国特許第１０，１２４，４０８号（その全体が参照により本明細書に組み込まれる）に開示されている。図７は、限定されるものではないが、アルミニウム合金に適用可能ないくつかの付加製造プロセスの概観を提供する。
【０１１１】
[1117]  いくつかの実施形態では、本開示は、ネットシェイプコンポーネント又はニアネットシェイプコンポーネントの製造方法を提供する。本方法は、本開示のアルミニウム合金に付加製造プロセス（たとえば付加層状化製造プロセス）を適用してネットシェイプコンポーネント又はニアネットシェイプコンポーネントを製造することを含む。いくつかの実施形態では、アルミニウム合金は、ロッド、ワイヤー、リボン、粉末、又はチップである。いくつかの実施形態では、アルミニウム合金はワイヤーである。いくつかの実施形態では、アルミニウム合金は粉末である。いくつかの実施形態では、粉末は球状アルミニウム合金粉末である。本方法は、付加製造（又は粉末冶金）プロセスを用いて構造物を造形するために、プレ合金化金属粉末を使用することを含みうる。この場合、本方法は、液相の形成を含みうる。
【０１１２】
[1118]  いくつかの実施形態では、付加製造プロセスは、粉末床融合又は選択的レーザー溶融である。いくつかの実施形態では、付加製造プロセスは粉末床融合である。いくつかの実施形態では、付加製造プロセスは選択的レーザー溶融である。粉末床融合又は選択的レーザー溶融プロセスのいくつかの実施形態では、レーザーを用いて粉末を溶融し、それを融合一体化してネットシェイプ又はニアネットシェイプコンポーネントにする。
【０１１３】
[1119]  いくつかの実施形態では、付加製造プロセスは粉末指向性エネルギー堆積である。粉末指向性エネルギー堆積プロセスのいくつかの実施形態では、レーザーを用いて粉末をメルトブローし、それを融合してネットシェイプ又はニアネットシェイプコンポーネントにする。
【０１１４】
[1120]  いくつかの実施形態では、付加製造プロセスは、アルミニウム合金をフォーカスされたエネルギー源に付すことを含む。いくつかの実施形態では、フォーカスされたエネルギー源は、レーザービーム及び電子ビームからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、フォーカスされたエネルギー源はレーザービームである。いくつかの実施形態では、レーザービームはパルスエネルギーレーザービームである。いくつかの実施形態では、フォーカスされたエネルギー源は電子ビームである。
【０１１５】
[1121]  付加製造プロセスのいくつかの実施形態では、フォーカスされたエネルギー源は、アルミニウム合金を完全溶融するために使用される。いくつかの実施形態では、完全溶融アルミニウム合金は、既存基材又はアルミニウム合金が既に堆積された層に層として堆積される。いくつかの実施形態では、アルミニウム合金の堆積層は、既存基材又はアルミニウム合金が既に堆積された層に材料を融合するために急速固化を行う。いくつかの実施形態では、急速固化は、約１０２〜約１０８Ｋｓ−１、たとえば、約１０２Ｋｓ−１、約１０３Ｋｓ−１、約１０４Ｋｓ−１、約１０５Ｋｓ−１、約１０６Ｋｓ−１、約１０７Ｋｓ−１、又は約１０８Ｋｓ−１の冷却速度で行われる（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、急速固化は、少なくとも約１０７Ｋｓ−１の冷却速度で行われる。いくつかの実施形態では、急速固化は、約１０７Ｋｓ−１超の冷却速度で行われる。本明細書に記載のように、本開示の７０００シリーズアルミニウム合金を用いて作製されたネットシェイプコンポーネント又はニアネットシェイプコンポーネントは、本開示のアルミニウム合金材料の有益な性質の結果として液化割れ及び熱間割れを回避する。
【０１１６】
[1122]  いくつかの実施形態では、本明細書に開示される付加製造プロセスは、約１時間〜約４８時間の時間にわたり約１００℃〜約１８０℃の温度でネットシェイプ又はニアネットシェイプコンポーネントを熱エージングして、微細スケールＺｎ２Ｍｇ析出物と主析出物とＡｌ−Ｘナノスケール析出物との同時分散を達成し、従来の７０００シリーズアルミニウム合金から従来法で製造されたネットシェイプ又はニアネットシェイプコンポーネントのものと少なくとも同程度以上の強度を有するコンポーネントをもたらすことをさらに含む。いくつかの実施形態では、主析出物は、約０．１〜約１０μｍの範囲内、たとえば、約０．１μｍ、約０．５μｍ、約１μｍ、約１．５μｍ、約２μｍ、約２．５μｍ、約３μｍ、約３．５μｍ、約４μｍ、約４．５μｍ、約５μｍ、約５．５μｍ、約６μｍ、約６．５μｍ、約７μｍ、約７．５μｍ、約８μｍ、約８．５μｍ、約９μｍ、約９．５μｍ、又は約１０μｍの平均直径を有する（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、主析出物は、約０．５〜約１．５μｍの範囲内の平均直径を有する。いくつかの実施形態では、主析出物は、約０．１〜約１．５μｍの範囲内の平均直径を有する。いくつかの実施形態では、主析出物はＡｌ−Ｘ主析出物である。いくつかの実施形態では、Ｘは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、又はＬｕである。いくつかの実施形態では、ＸはＺｒである。いくつかの実施形態では、主析出物はＡｌ３Ｚｒ主析出物である。いくつかの実施形態では、Ａｌ−Ｘナノスケール析出物は、約１〜約１００ｎｍの範囲内、たとえば、約１ｎｍ、約２ｎｍ、約４ｎｍ、約６ｎｍ、約８ｎｍ、約１０ｎｍ、約１２ｎｍ、約１４ｎｍ、約１６ｎｍ、約１８ｎｍ、約２０ｎｍ、約２２ｎｍ、約２４ｎｍ、約２６ｎｍ、約２８ｎｍ、約３０ｎｍ、約３２ｎｍ、約３４ｎｍ、約３６ｎｍ、約３８ｎｍ、約４０ｎｍ、約４２ｎｍ、約４４ｎｍ、約４６ｎｍ、約４８ｎｍ、約５０ｎｍ、約５２ｎｍ、約５４ｎｍ、約５６ｎｍ、約５８ｎｍ、約６０ｎｍ、約６２ｎｍ、約６４ｎｍ、約６６ｎｍ、約６８ｎｍ、約７０ｎｍ、約７２ｎｍ、約７４ｎｍ、約７６ｎｍ、約７８ｎｍ、約８０ｎｍ、約８２ｎｍ、約８４ｎｍ、約８６ｎｍ、約８８ｎｍ、約９０ｎｍ、約９２ｎｍ、約９４ｎｍ、約９６ｎｍ、約９８ｎｍ、又は約１００ｎｍの平均直径を有する（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、Ａｌ−Ｘナノスケール析出物は、約３〜約５０ｎｍの範囲内の平均直径を有する。いくつかの実施形態では、Ａｌ３Ｚｒナノスケール析出物は、約３〜約２０ｎｍの範囲内の平均直径を有する。いくつかの実施形態では、Ａｌ−Ｘナノスケール析出物は、約３〜約１０ｎｍの範囲内の平均直径を有する。いくつかの実施形態では、Ｘは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、又はＬｕである。いくつかの実施形態では、ナノスケール析出物はＡｌ３Ｚｒナノスケール析出物である。
【０１１７】
[1123]  いくつかの実施形態では、ネットシェイプコンポーネント又はニアネットシェイプコンポーネントの熱エージングは、約１００℃、約１１０℃、約１２０℃、約１３０℃、約１４０℃、約１５０℃、約１６０℃、約１７０℃、又は約１８０℃の温度で行われる（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。
【０１１８】
[1124]  いくつかの実施形態では、ネットシェイプコンポーネント又はニアネットシェイプコンポーネントの熱エージングは、約１ｈ、約２ｈ、約３ｈ、約４ｈ、約５ｈ、約６ｈ、約７ｈ、約８ｈ、約９ｈ、約１０ｈ、約１１ｈ、約１２ｈ、約１３ｈ、約１４ｈ、約１５ｈ、約１６ｈ、約１７ｈ、約１８ｈ、約１９ｈ、約２０ｈ、約２１ｈ、約２２ｈ、約２３ｈ、約２４ｈ、約２５ｈ、約２６ｈ、約２７ｈ、約２８ｈ、約２９ｈ、約３０ｈ、約３１ｈ、約３２ｈ、約３３ｈ、約３４ｈ、約３５ｈ、約３６ｈ、約３７ｈ、約３８ｈ、約３９ｈ、約４０ｈ、約４１ｈ、約４２ｈ、約４３ｈ、約４４ｈ、約４５ｈ、約４６ｈ、約４７ｈ、又は約４８ｈの時間にわたる（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、熱エージングの工程は、約１ｈ〜約１０ｈの時間にわたる。いくつかの実施形態では、熱エージングの工程は、約１ｈ〜約５ｈの時間にわたる。いくつかの実施形態では、熱エージングの工程は、約１ｈ〜約３ｈの時間にわたる。いくつかの実施形態では、熱エージングの工程は、約５ｈ〜約２０ｈの時間にわたる。いくつかの実施形態では、熱エージングの工程は、約５ｈ〜約１５ｈの時間にわたる。いくつかの実施形態では、熱エージングの工程は、約５ｈ〜約１０ｈの時間にわたる。
【０１１９】
[1125]  付加製造プロセスのいくつかの実施形態では、熱エージング工程前、ネットシェイプコンポーネント又はニアネットシェイプコンポーネントは、約０．２５時間〜約６時間の時間にわたり約４００℃〜約４８０℃の温度で熱処理される。いくつかの実施形態では、熱処理温度は、約４００℃、約４１０℃、約４２０℃、約４３０℃、約４４０℃、約４５０℃、約４６０℃、約４７０℃、又は約４８０℃である（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、熱エージングは、約０．２５ｈ、約０．５ｈ、約０．７５ｈ、約１ｈ、約１．２５ｈ、約１．５ｈ、約１．７５ｈ、約２ｈ、約２．２５ｈ、約２．５ｈ、約２．７５ｈ、約３ｈ、約３．２５ｈ、約３．５ｈ、約３．７５ｈ、約４ｈ、約４．２５ｈ、約４．５ｈ、約４．７５ｈ、約５ｈ、約５．２５ｈ、約５．５ｈ、約５．７５ｈ、又は約６時間の時間にわたる（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。
【０１２０】
[1126]  いくつかの実施形態では、アルミニウム合金コンポーネントの製造方法は、本明細書に開示される方法により製造されたワイヤーを付加製造プロセスで使用して、ネットシェイプ又はニアネットシェイプコンポーネントを製造することを含む。いくつかの実施形態では、本方法は、ワイヤー使用工程後且つ熱エージング工程前、約０．２５時間〜約６時間の時間にわたり約４００℃〜約４８０℃の温度でネットシェイプ又はニアネットシェイプコンポーネントを熱処理することを含む。いくつかの実施形態では、本方法は、加熱処理工程後、約１時間〜約４８時間の時間にわたり約１００℃〜約１８０℃の温度でネットシェイプ又はニアネットシェイプコンポーネントを熱エージングして、微細スケールＺｎ２Ｍｇ析出物と、約０．１〜約１０μｍの平均直径を有する主析出物と、約１〜約１００ｎｍの平均直径を有するＡｌ−Ｘナノスケール析出物と、の同時分散を達成し、従来の７０００シリーズアルミニウム合金から従来法で製造されたコンポーネントのものと少なくとも同程度以上の強度を有するコンポーネントをもたらすことをさらに含む。いくつかの実施形態では、Ｘは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、又はＬｕである。いくつかの実施形態では、ＸはＺｒである。
【０１２１】
[1127]  本開示はまた、ネットシェイプコンポーネント、ニアネットシェイプコンポーネント、又はビレットから押し出されたコンポーネントの製造方法を提供する。本方法は、本明細書に開示される７０００シリーズアルミニウム合金から造形されたリボン、チップ、又は粉末に粉末冶金プロセスを受けさせて、ネットシェイプコンポーネント、ニアネットシェイプコンポーネント、又はビレットから押し出されたコンポーネントを製造することを含む。いくつかの実施形態では、粉末冶金プロセスは、熱間加圧、熱間等方圧加圧、冷間等方圧加圧、粉末成形、熱間押出し、又は押出しを含む。
【０１２２】
[1128]  図８は、一般的粉末冶金プロセスの工程のいくつかの概要を示す。いくつかの実施形態では、粉末冶金は、本開示の７０００シリーズアルミニウム合金から造形された粉末をブレンドして、粒子サイズ及び組成の均一分布を有する均一集団を形成することを含む。いくつかの実施形態では、粉末冶金プロセスは、本開示の７０００シリーズアルミニウム合金から造形された粉末（たとえば粉末粒子）をダイで加圧又は圧密化することと、粉末を焼結して粒子を融合（又は結合）一体化することと、をさらに含む。いくつかの実施形態では、加圧は高圧で行われる。いくつかの実施形態では、焼結は、約３００℃〜約６５０℃、たとえば、約３００℃、約３２５℃、約３５０℃、約３７５℃、約４００℃、約４２５℃、約４５０℃、約４７５℃、約５００℃、約５２５℃、約５５０℃、約５７５℃、約６００℃、約６２５℃、又は約６５０℃の温度で行われる（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、焼結温度は、アルミニウム合金中の主成分の融解温度未満である。いくつかの実施形態では、融解未満とは、金属の融点の約７０〜９０％の温度で焼結プロセスを行うことを意味する。いくつかの実施形態では、焼結は、アルゴン又は窒素などの不活性雰囲気条件下で行われる。冷却及び任意選択的な二次処理の後、完成製品が得られる。
【０１２３】
[1129]  いくつかの実施形態では、粉末冶金プロセスに使用される本開示のアルミニウム合金粉末は、急速固化プロセスにより作製される。いくつかの実施形態では、プロセスは、合金化元素（Ｍｇ、Ｚｎ、Ｚｒなど）の固溶体を含む粉末の形成をもたらす。いくつかの実施形態では、粉末は、１種以上の二次金属間相をさらに含む。いくつかの実施形態では、本開示の粉末冶金プロセスは、金属間相の形成を促進するための任意の好適な方法により修正される。
【０１２４】
[1130]  いくつかの実施形態では、本明細書に開示される粉末冶金プロセスは、約０．２５時間〜約６時間（たとえば、０．２５ｈ、約０．５ｈ、約０．７５ｈ、約１ｈ、約１．２５ｈ、約１．５ｈ、約１．７５ｈ、約２ｈ、約２．２５ｈ、約２．５ｈ、約２．７５ｈ、約３ｈ、約３．２５ｈ、約３．５ｈ、約３．７５ｈ、約４ｈ、約４．２５ｈ、約４．５ｈ、約４．７５ｈ、約５ｈ、約５．２５ｈ、約５．５ｈ、約５．７５ｈ、又は約６時間（それらの間のすべての範囲及び値を含む））の時間にわたり、約４００℃の〜約４８０℃（たとえば、約４００℃、約４１０℃、約４２０℃、約４３０℃、約４４０℃、約４５０℃、約４６０℃、約４７０℃、又は約４８０℃（それらの間のすべての範囲及び値を含む））の温度で、ネットシェイプコンポーネント、ニアネットシェイプコンポーネント、又はビレットから押し出されたコンポーネントを加熱処理することを含む。
【０１２５】
[1131]  いくつかの実施形態では、本明細書に開示される粉末冶金プロセスは、約１時間〜約４８時間の時間にわたり、約１００℃〜約１８０℃の温度で、ネットシェイプコンポーネント、ニアネットシェイプコンポーネント、又はビレットから押し出されたコンポーネントを熱エージングして、微細スケールＺｎ２Ｍｇ析出物と主析出物とＡｌ３Ｚｒナノスケール析出物との同時分散を達成し、従来の７０００シリーズアルミニウム合金から従来法で製造されたネットシェイプ又はニアネットシェイプコンポーネントのものと少なくとも同程度以上の強度を有するコンポーネントをもたらすことをさらに含む。いくつかの実施形態では、主析出物は、約０．１〜約１０μｍの範囲内、たとえば、約０．１μｍ、約０．５μｍ、約１μｍ、約１．５μｍ、約２μｍ、約２．５μｍ、約３μｍ、約３．５μｍ、約４μｍ、約４．５μｍ、約５μｍ、約５．５μｍ、約６μｍ、約６．５μｍ、約７μｍ、約７．５μｍ、約８μｍ、約８．５μｍ、約９μｍ、約９．５μｍ、又は約１０μｍの平均直径を有する（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、主析出物は、約０．５〜約１．５μｍの範囲内の平均直径を有する。いくつかの実施形態では、主析出物は、約０．１〜約１．５μｍの範囲内の平均直径を有する。いくつかの実施形態では、主析出物はＡｌ−Ｘ主析出物である。いくつかの実施形態では、Ｘは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、又はＬｕである。いくつかの実施形態では、ＸはＺｒである。いくつかの実施形態では、主析出物はＡｌ３Ｚｒ主析出物である。いくつかの実施形態では、Ａｌ−Ｘナノスケール析出物は、約１〜約１００ｎｍの範囲内、たとえば、約１ｎｍ、約２ｎｍ、約４ｎｍ、約６ｎｍ、約８ｎｍ、約１０ｎｍ、約１２ｎｍ、約１４ｎｍ、約１６ｎｍ、約１８ｎｍ、約２０ｎｍ、約２２ｎｍ、約２４ｎｍ、約２６ｎｍ、約２８ｎｍ、約３０ｎｍ、約３２ｎｍ、約３４ｎｍ、約３６ｎｍ、約３８ｎｍ、約４０ｎｍ、約４２ｎｍ、約４４ｎｍ、約４６ｎｍ、約４８ｎｍ、約５０ｎｍ、約５２ｎｍ、約５４ｎｍ、約５６ｎｍ、約５８ｎｍ、約６０ｎｍ、約６２ｎｍ、約６４ｎｍ、約６６ｎｍ、約６８ｎｍ、約７０ｎｍ、約７２ｎｍ、約７４ｎｍ、約７６ｎｍ、約７８ｎｍ、約８０ｎｍ、約８２ｎｍ、約８４ｎｍ、約８６ｎｍ、約８８ｎｍ、約９０ｎｍ、約９２ｎｍ、約９４ｎｍ、約９６ｎｍ、約９８ｎｍ、又は約１００ｎｍの平均直径を有する（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、Ａｌ−Ｘナノスケール析出物は、約３〜約５０ｎｍの範囲内の平均直径を有する。いくつかの実施形態では、Ａｌ３Ｚｒナノスケール析出物は、約３〜約２０ｎｍの範囲内の平均直径を有する。いくつかの実施形態では、Ａｌ−Ｘナノスケール析出物は、約３〜約１０ｎｍの範囲内の平均直径を有する。いくつかの実施形態では、Ｘは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、又はＬｕである。いくつかの実施形態では、ナノスケール析出物はＡｌ３Ｚ���ナノスケール析出物である。
【０１２６】
[1132]  いくつかの実施形態では、ネットシェイプコンポーネント、ニアネットシェイプコンポーネント、又はビレットから押し出されたコンポーネントの熱エージングは、約１ｈ、約２ｈ、約３ｈ、約４ｈ、約５ｈ、約６ｈ、約７ｈ、約８ｈ、約９ｈ、約１０ｈ、約１１ｈ、約１２ｈ、約１３ｈ、約１４ｈ、約１５ｈ、約１６ｈ、約１７ｈ、約１８ｈ、約１９ｈ、約２０ｈ、約２１ｈ、約２２ｈ、約２３ｈ、約２４ｈ、約２５ｈ、約２６ｈ、約２７ｈ、約２８ｈ、約２９ｈ、約３０ｈ、約３１ｈ、約３２ｈ、約３３ｈ、約３４ｈ、約３５ｈ、約３６ｈ、約３７ｈ、約３８ｈ、約３９ｈ、約４０ｈ、約４１ｈ、約４２ｈ、約４３ｈ、約４４ｈ、約４５ｈ、約４６ｈ、約４７ｈ、又は約４８ｈの時間にわたる（それらの間のすべての範囲及び値を含む）。いくつかの実施形態では、熱エージングの工程は、約１ｈ〜約１０ｈの時間にわたる。いくつかの実施形態では、熱エージングの工程は、約１ｈ〜約５ｈの時間にわたる。いくつかの実施形態では、熱エージングの工程は、約１ｈ〜約３ｈの時間にわたる。いくつかの実施形態では、熱エージングの工程は、約５ｈ〜約２０ｈの時間にわたる。いくつかの実施形態では、熱エージングの工程は、約５ｈ〜約１５ｈの時間にわたる。いくつかの実施形態では、熱エージングの工程は、約５ｈ〜約１０ｈの時間にわたる。
【０１２７】
[1133]  いくつかの実施形態では、アルミニウム合金コンポーネントは、急速固化プロセスを用いて７０００シリーズアルミニウム合金のいずれかからリボン、チップ、又は粉末を造形することと、次いで、粉末冶金プロセスでリボン、チップ、又は粉末を用いてネットシェイプコンポーネント、ニアネットシェイプコンポーネント、又はビレットから押し出されたコンポーネントを製造することと、により製造される。いくつかの実施形態では、本方法は、約０．２５時間〜約６時間の時間にわたり、約４００℃〜約４８０℃の温度で、ネットシェイプコンポーネント、ニアネットシェイプコンポーネント、又はビレットから押し出されたコンポーネントを熱処理することと、約１時間〜約４８時間の時間にわたり、約１００℃〜約１８０℃の温度で、コンポーネントを熱エージングして、微細スケールＺｎ２Ｍｇ析出物と、約０．１〜約１０μｍの平均直径を有する主析出物と、約１〜約１００ｎｍの平均直径を有するＡｌ−Ｘナノスケール析出物と、の同時分散を達成し、従来の７０００シリーズアルミニウム合金から従来法で製造されたコンポーネントのものと少なくとも同程度以上の強度を有するコンポーネントをもたらすことと、をさらに含む。いくつかの実施形態では、Ｘは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、又はＬｕである。いくつかの実施形態では、ＸはＺｒである。
【０１２８】
[1134]  いくつかの実施形態では、アルミニウム合金コンポーネントは、急速固化プロセスを用いて７０００シリーズアルミニウム合金のいずれかから粉末を造形することと、次いで、付加製造プロセスで粉末を用いてネットシェイプコンポーネント又はニアネットシェイプコンポーネントを製造することと、により製造される。いくつかの実施形態では、本方法は、約０．２５時間〜約６時間の時間にわたり、約４００℃〜約４８０℃の温度で、ネットシェイプコンポーネント又はニアネットシェイプコンポーネントを熱処理することと、次いで、約１時間〜約４８時間の時間にわたり、約１００℃〜約１８０℃の温度で、コンポーネントを熱エージングして、微細スケールＺｎ２Ｍｇ析出物と、約０．１〜約１０μｍの平均直径を有する主析出物と、約１〜約１００ｎｍの平均直径を有するＡｌ−Ｘナノスケール析出物と、の同時分散を達成し、従来の７０００シリーズアルミニウム合金から従来法で製造されたコンポーネントのものと少なくとも同程度以上の強度を有するコンポーネントをもたらすことと、をさらに含む。いくつかの実施形態では、Ｘは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、又はＬｕである。いくつかの実施形態では、ＸはＺｒである。
【０１２９】
[1135]  いくつかの実施形態では、アルミニウム合金又はマグネシウム合金から作製されたコンポーネント上に保護コーティングを修復又は形成する方法が提供される。本方法は、本明細書に開示されるアルミニウム合金粉末にコールドスプレープロセス、溶射プロセス、レーザーアシストコールドスプレープロセス、又はレーザークラッディングプロセスを適用することと、アルミニウム合金から作製されたコンポーネントの表面上に処理された粉末を配置することと、それによりコンポーネント上に保護コーティングを修復又は形成することと、を含む。
【０１３０】
[1136]  いくつかの実施形態では、アルミニウム合金から作製されたコンポーネント上に保護コーティングの修復又は形成を行う方法が提供される。本方法は、本明細書に開示されるアルミニウム合金粉末にコールドスプレープロセス、溶射プロセス、レーザーアシストコールドスプレープロセス、又はレーザークラッディングプロセスを適用することと、アルミニウム合金から作製されたコンポーネントの表面上に処理された粉末を配置することと、それによりコンポーネント上に保護コーティングの修復又は形成を行うことと、含む。
【０１３１】
[1137]  いくつかの実施形態では、保護コーティングの修復又は形成を行う方法は、約１時間〜約４８時間の時間にわたり、約１００℃〜約１８０℃の温度で、アルミニウム合金から作製されたコンポーネントを熱エージングすることをさらに含む。いくつかの実施形態では、熱エージング工程前、本開示のアルミニウム合金コンポーネントから作製されたコンポーネントは、約０．２５時間〜約６時間の時間にわたり約４００℃〜約４８０℃の温度で熱処理される。
【０１３２】
[1138]  以上のことから、本開示の新規な概念の真の趣旨及び範囲から逸脱することなく、多くの修正及び変更を行いうることが理解されよう。例示及び記載された具体的実施形態に対する限定は意図されておらず、推測すべきでもないことが理解されるべきである。
【実施例】
【０１３３】
実施例１
[1139]  合金例１（Ｚｒフリー）及びＺｒを含む新合金の化学組成及び物理的性質は、表２で比較される。２種の合金は両方とも、溶融紡糸、続く熱間加圧によるビレットへの固結、次いで形材への押出しにより造形された。溶融紡糸後は両組成とも類似の硬度を有するが、本合金は熱処理時に時効硬化応答を呈し、一方、合金例は応答しない（図５）。なんら特定の理論により拘束されるものではないが、これはこの熱プロセス時に形成されるＡｌ−Ｘ析出物の効果であると考えられる。両合金とも、従来のＺｎ２Ｍｇ析出物が形成される第２の熱エージングに応答し、本合金は、合金例に対して同一の硬度増加分を保持する。
【０１３４】
[1140]  Ｚｒを添加すると合金はより高い最大強度に達するようになり、図３（合金例１）、図４、及び図６に示されるように、高温熱処理時に微粒子を維持することによりその熱安定性を向上させる。
【０１３５】
[1141]  合金例１の溶融紡糸リボンの走査電子顕微鏡写真は、以上の知見を支持し、粒子が大きいことを示す（図１）。これとは対照的に、表２に基づく本合金の走査電子顕微鏡写真は、粒子が高度に微細化され多数の粒子がリボンに含まれることを示す（図２）。そのため、従来の合金は、粒子成長が抑制されず、材料が溶接されるか又は付加製造の対象とされるとき最終的に液化割れ及び熱間割れをもたらすが、本アルミニウム合金は、かかる特性がない。そのため、本合金はより強く、より熱安定性である。
【０１３６】
【表２】
2021527758.tif 000004
【０１３７】
実施例２
[1142]  付加製造プロセス、すなわち選択的レーザー溶融（ＳＬＭ）により従来の７０００シリーズアルミニウム合金を造形することを試みた。熱間割れの問題があるため、こうした試みは、ほとんどうまくいかなかった（合金例１）［HRL, Sistiaga刊行物を参照されたい］。この目的のために、ＡＭプロセスに合うように調整されたカスタム７０００シリーズ合金の開発に向けて、研究が行われてきた。一例は、Ｓｃを多量に添加したＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ合金である（合金例３）［Zhou］。
【０１３８】
[1143]  他の解決策は、アルミニウム合金粉末と接種剤として機能する第２の粉末とを混合して固化時に微粒子を核形成することである（合金例２）［HRL］。技術的には実現可能であるが、このアプローチは複雑さ及びコストを増す。
【０１３９】
[1144]  本合金は、スカンジウムのような高価な元素を用いることなくプリント時の熱間割れの問題を解決すると同時に、３Ｄプリント７０００シリーズアルミニウムの他の例よりも強度を改善した。
【０１４０】
[1145]  表３には、ガス粉末化された粉末の選択的レーザー溶融により造形された７０００シリーズアルミニウム合金の性質が列挙されている。すべての場合に、３Ｄプリント材料は、約４５０〜４８０℃での溶体化工程とそれに続く約１２０℃での人工エージング工程とを含むＴ６熱処理を受けた。
【０１４１】
【表３】
2021527758.tif 000005
【０１４２】
実施例３：
[1146]  ７０００シリーズ合金は、急速固化プロセスによる造形及び従来の粉末プロセスによる固結が可能である。かかる合金の１つは、溶融紡糸リボンがチップに切られ、熱間加圧によりビレットに固結され、そして形材に押し出された市販のＡＡ７０３４である。この例では、ガス粉末化（急速固化プロセス）によりＣｕフリー７０００シリーズ合金が粉末状に作製され、熱間加圧によりビレットに固結され、そして形材に押し出される（プロセス１）。この例ではまた、ガス粉末化により粉末状に作製されたＣｕフリー７０００シリーズ合金は、中間固結工程を経ずに形材に直接押し出される（プロセス２）。
【０１４３】
[1147]  機械的性質は市販の合金に類似しているが、合金組成の銅を排除して溶接性及び耐食性を向上させることが有利である。また、ジルコニウムの添加は、溶接性及び熱安定性を向上させるのに有利である。
【０１４４】
[1148]  急速固化及び押出しの７０００シリーズ合金の機械的性質は、表４に提供される。すべての場合に、押出し材料は、約４５０〜４８０℃での溶体化工程とそれに続く約１２０℃での人工エージング工程とを含むＴ６熱処理を受けた。
【０１４５】
【表４】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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