(57)【要約】空間的に不均一な強度及び成形性プロファイルを有する金属製造物が記載されている。これらの特性の空間的不均一性は、金属製造物の異なる部分が異なる強度及び成形性の特性を示すように、空間的に不均一な方法でこの金属製造物を熱処理することによって達成され得る。この金属製造物は、プレス加工中に適切な延伸を可能にするようにカスタマイズされた強度及び成形性の特性を備えた、プレス加工製造物に成形され得る。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
方法であって、
金属製造物を空間的に不均一な熱処理プロセスにかけ、カスタムの空間的に不均一な強度プロファイル及びカスタムの空間的に不均一な成形性プロファイルを有する、熱処理された金属製造物を生成することを含み、ここで、前記空間的に不均一な熱処理プロセスは、一連の加熱要素、冷却要素、焼入れ要素、またはこれらの任意の組み合わせを使用して、前記金属製造物の異なる領域を加熱または冷却することを含む、前記方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記空間的に不均一な熱処理プロセスが、前記金属製造物の第１の領域を加熱して、前記金属製造物の前記第１の領域における第１の温度プロファイルを達成すること、及び前記金属製造物の第２の領域を加熱して、前記第１の温度プロファイルとは異なる前記金属製造物の前記第２の領域における第２の温度プロファイルを達成すること、を含む、前記方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記空間的に不均一な熱処理プロセスが、前記金属製造物の第１の領域を冷却して、前記金属製造物の前記第１の領域における第１の温度プロファイルを達成すること、及び前記金属製造物の第２の領域を冷却して、前記第１の温度プロファイルとは異なる前記金属製造物の前記第２の領域における第２の温度プロファイルを達成すること、を含む、前記方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、前記空間的に不均一な熱処理プロセスが、前記金属製造物の第１の領域を加熱して、前記金属製造物の前記第１の領域における第１の温度プロファイルを達成すること、及び前記金属製造物の第２の領域を冷却して、前記金属製造物の前記第２の領域における第２の温度プロファイルを達成すること、を含む、前記方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、前記空間的に不均一な熱処理プロセスが、第１の焼入れプロファイルに従って前記金属製造物の第１の領域を焼入れすること、及び第２の焼入れプロファイルに従って前記金属製造物の第２の領域を焼入れすること、を含む、前記方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、前記空間的に不均一な熱処理プロセスが、直接熱衝撃プロセス、磁気もしくは電磁誘導プロセス、スプレー冷却もしくはスプレー焼入れプロセス、熱電加熱プロセス、熱電冷却プロセス、またはこれらの任意の組み合わせを用いる、前記金属製造物の加熱、冷却、または焼入れのうち少なくとも１つを含む、前記方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、前記空間的に不均一な熱処理プロセスが、少なくとも一次元アレイもしくは二次元アレイの加熱要素、冷却要素、焼入れ要素またはこれらの任意の組み合わせを用いて前記金属製造物の異なる領域を加熱または冷却することを含む、前記方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、前記金属製造物が、金属層及び第２層を含む複合製造物を含み、ここで、前記第２の層が、第２の金属層、布層、繊維層、炭素繊維層、ポリマー層、プレポリマー層、または熱硬化性プラスチック層のうちの１つ以上を含む、前記方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、金型を用いて前記熱処理された金属製造物をプレス加工することをさらに含む、前記方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、前記カスタムの空間的に不均一な強度プロファイル及び前記カスタムの空間的に不均一な成形性プロファイルが、プレス加工または延伸加工を前記金属製造物に施す際に、前記金属製造物に付与された欠陥を低減するように選択される、前記方法。
【請求項１１】
以下を含む金属製造物：
金属製造物を空間的に不均一な熱処理で処理することによって生成された、空間的に不均一な強度プロファイル及び空間的に不均一な成形性プロファイルを有する、熱処理された金属製造物であって、ここで、この空間的に不均一な熱処理は、少なくとも一連の加熱要素、冷却要素、焼入れ要素、またはこれらの任意の組み合わせを使用して、前記金属製造物の異なる領域を加熱または冷却することを含む、前記金属製造物。
【請求項１２】
請求項１１に記載の金属製造物であって、ここで、空間的に不均一な熱処理によって前記金属製造物を処理することが、前記金属製造物の第１の領域を加熱して、前記金属製造物の前記第１の領域における第１の温度プロファイルを達成すること、及び前記金属製造物の第２の領域を加熱して、前記第１の温度プロファイルとは異なる前記金属製造物の前記第２の領域における第２の温度プロファイルを達成することを含む、前記金属製造物。
【請求項１３】
請求項１１に記載の金属製造物であって、ここで、空間的に不均一な熱処理によって前記金属製造物を処理することが、前記金属製造物の第１の領域を冷却して、前記金属製造物の前記第１の領域における第１の温度プロファイルを達成すること、及び前記金属製造物の第２の領域を冷却して、前記第１の温度プロファイルとは異なる前記金属製造物の前記第２の領域における第２の温度プロファイルを達成することを含む、前記金属製造物。
【請求項１４】
請求項１１に記載の金属製造物であって、ここで、空間的に不均一な熱処理によって前記金属製造物を処理することが、前記金属製造物の第１の領域を加熱して、前記金属製造物の前記第１の領域における第１の温度プロファイルを達成すること、及び前記金属製造物の第２の領域を冷却して、前記金属製造物の前記第２の領域における第２の温度プロファイルを達成することを含む、前記金属製造物。
【請求項１５】
請求項１１に記載の金属製造物であって、ここで、空間的に不均一な熱処理によって前記金属製造物を処理することが、第１の焼入れプロファイルに従って前記金属造物の第１の領域を焼入れすること、及び第２の焼入れプロファイルに従って前記金属造物の第２の領域を焼入れすることを含む、前記金属製造物。
【請求項１６】
請求項１１に記載の金属製造物であって、ここで、空間的に不均一な熱処理によって前記金属製造物を処理することが、直接熱衝撃プロセス、磁気もしくは電磁誘導プロセス、スプレー冷却もしくはスプレー焼入れプロセス、熱電加熱プロセス、熱電冷却プロセス、またはこれらの任意の組み合わせを用いる前記金属製造物の加熱、冷却、または焼入れのうち少なくとも１つを含む、前記金属製造物。
【請求項１７】
請求項１１に記載の金属製造物であって、前記空間的に不均一な熱処理プロセスが、少なくとも一次元アレイもしくは二次元アレイの加熱要素、冷却要素、焼入れ要素またはこれらの任意の組み合わせを用いて、前記金属製造物の異なる領域を加熱または冷却することを含む、前記金属製造物。
【請求項１８】
請求項１１に記載の金属製造物であって、前記金属製造物が、金属層及び第２層を含む複合製造物を含み、ここで、前記第２の層が、第２の金属層、布層、繊維層、炭素繊維層、ポリマー層、プレポリマー層、または熱硬化性プラスチック層のうちの１つ以上を含む、前記金属製造物。
【請求項１９】
請求項１１に記載の金属製造物であって、金型を用いて前記熱処理された金属製造物をプレス加工することによって形成されたプレス加工された金属製造物に相当する、前記金属製造物。
【請求項２０】
請求項１１に記載の金属製造物であって、前記空間的に不均一な強度プロファイル及び前記空間的に不均一な成形性プロファイルが、プレス加工または延伸加工を前記金属製造物に施す際に、前記金属製造物に付与された欠陥を低減するように選択される、前記金属製造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年７月６日出願の米国仮出願第６２／６９４，５０７号の利益及び優先権を主張するものであり、この仮出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
分野
本開示は、冶金学に一般に、より具体的には、不均一な強度及び成形性の特性を示す金属製造物、成形金属製造物、不均一な強度及び成形性を示す金属製造物の製造及び使用の方法、ならびに成形金属製造物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
金属の強度及び成形性は、金属を加工すること、及び金属を熱処理することによって変更され得る。例えば、アルミニウム合金製造物は、強度を高めるために冷間加工される場合があるが、この強度の増大は、成形性の特性の低下を犠牲にしてもたらされる場合がある。特定の合金は成形性を高めるために焼戻しされる場合があるが、この成形性の向上は強度の低下を犠牲にしてもたらされる場合がある。ただし、他の合金では、熱処理によって強度が向上する場合がある。
【発明の概要】
【０００４】
実施形態という用語及び同様の用語は広義には、本開示の主題の全て及び以下の特許請求の範囲を指すものとする。これらの用語を含む記述は、本明細書に記載された主題を限定するものでもなく、以下の特許請求の範囲の意味または範囲を限定するものでもないと理解されるべきである。本明細書で網羅される本開示の実施形態は、この発明の概要ではなく、以下の特許請求の範囲によって定義される。この発明の概要は、開示の様々な態様の大まかな概要であり、以下の発明を実施するための形態の節でさらに説明される概念のいくつかを紹介する。この発明の概要は、特許請求される主題の重要なまたは本質的な特徴を特定することを意図しておらず、特許請求される主題の範囲を決定するために単独で使用されることも意図していない。この主題は、本開示の明細書全体、任意または全ての図面、及び各請求項の適切な部分を参照することによって理解されるべきである。
【０００５】
一態様では、不均一な強度及び成形性の特性を有する金属製造物などの金属製造物が記載されている。強度及び成形性の特性は、特定の目的の用途に合わせて空間的に調整され得る。これらの空間的に調整された特性は、金属製造物への熱処理及び／または焼入れの不均一な適用によって生成され得る。例えば、部品にプレス加工されるシートメタルなどの金属製造物は、その製造物の特定の位置での成形性特性の向上から恩恵を受ける場合があり、一方で、他の位置での強度が有利であるか、及び／または望ましい場合がある。熱処理の方法も本明細書に記載されている。有利には、一連の加熱、冷却、及び／または焼入れ源を、金属製造物の熱処理に使用してもよい。
【０００６】
一般に、開示された金属製造物は、その金属の空間領域または容積にわたって変化する、強度及び成形性の特性を呈する。例えば、金属製造物のいくつかの領域は、高強度かつ低成形性の特性を示す場合があるが、他の領域は、低強度かつ高成形性の特性を示す場合がある。このようにして、空間的にカスタマイズされた金属製造物を入手して、最終製造物または中間製造物の特定の要件または所望の特性を満たしてもよい。
【０００７】
非熱処理合金などの特定の金属合金は、熱処理（すなわち焼戻し）を適用することにより、成形性の特性を向上し得る。強度及び成形性の特性は、他のプロセスによっても変更され得る。例えば、３ｘｘｘシリーズ、４ｘｘｘシリーズ、及び５ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金は、冷間加工によって強化してもよいが、一方、改善された成形性特性及び強度の低下は、金属を焼戻しさせる熱処理の適用によって達成され得る。
【０００８】
熱処理可能な合金などの他の金属合金は、適切な熱処理（すなわち、溶体化処理及び焼入れ）及び他のプロセスによって強化してもよい。例えば、２ｘｘｘシリーズ、６ｘｘｘシリーズ、及び７ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金は、冷間加工、溶体化熱処理、及び焼入れ、ならびに必要に応じて人工的時効によって強化され得る。熱処理可能な合金の成形性特性は、特定の熱処理を適用することによっても向上され得る。
【０００９】
空間的に不均一な熱処理は、加熱、冷却、及び／または焼入れ要素の１次元または２次元アレイを使用することなどによって、様々な技術を使用して金属製造物に適用し得る。いくつかの例では、磁気（または電磁）誘導加熱技術を、空間的に不均一な方法で金属製造物に適用して、一連の磁気源（または対のもしくは複数の磁気源）からの回転磁場への曝露によって、渦電流を金属内に誘導し、所望の空間構成に従って金属の一部を誘導加熱してもよい。金属製造物と回転磁場源（永久磁石であっても、電磁石であってもよい）との間の距離は、加熱が行われる速度に影響を与え得る。同様に、磁場の回転速度は、加熱速度に影響を与え得る。磁場の強さも加熱速度に影響を与え得る。隣接する磁気源間のギャップ間隔も加熱速度に影響を与え得る。場合によっては、複数の一連の回転磁場を金属製造物に適用してもよく、これは必要に応じて動いて、特定の加熱速度を達成するか、または金属製造物の一部を、特定の時間、特定の温度に推進して、その金属製造物内の望ましい空間的に不均一な温度分布を達成し得る。
【００１０】
必要に応じて、熱衝撃技術を適用して、空間的に不均一な方法で金属製造物の部分を熱処理してもよく、例えば、一連の個別に作動可能な燃料バーナーを使用してその金属製造物の部分を加熱し、特定の温度分布を達成する。例として、バーナーと金属製造物との間の距離を変化させて、特定の加熱速度及び／または温度を達成してもよく、バーナーへの燃料供給量を変化させて特定の加熱速度及び／または温度を達成してもよい。動いている金属製造物の場合、バーナーには、間隔を空け、配置されるか、及び／または適切な量の燃料を供給される複数のシリーズのバーナーを含んで、金属製造物内で所望の加熱速度及び／または温度分布を達成し得る。
【００１１】
多くの金属は、空間的に不均一な方法で加えられた熱が金属製造物全体に迅速に分布し、かつその金属製造物全体の温度を均一にすることを可能にするのに十分な値の熱伝導率を示すことが理解されよう。空間的に不均一な熱の導入または空間的に不均一な温度制御の際に、金属製造物内で温度が等しくなる速度を最小にするために、冷却及び／または焼入れを金属製造物に同時に及び／または連続して適用してもよい。例えば、焼入れまたは冷却を、空間的に不均一な方法で加えて、熱が金属製造物の他の領域に加えられると同時に、熱が金属製造物の特定の領域に広がるのを制限してもよい。
【００１２】
第１の例として、スプレーノズルを使用して、空間的に不均一な方法で冷却（すなわち、熱の除去）を適用してもよく、例えば、一連の個別に作動可能な液体スプレーノズルを使用して、冷却液体（例えば、水）を、金属製造物に適用して、特定の温度分布及び／または冷却／焼入れ速度を達成する。いくつかの実施形態では、冷却液の適用を使用して、熱源によって適用される熱の拡散または分布を最小限に抑えてもよく、これによって、特定の不均一な熱処理適用を達成するために、より小さな領域での熱処理適用が可能になり得る。いくつかの実施形態では、冷却液の塗布を使用して、金属製造物に不均一な焼入れを生じさせてもよい。金属製造物を冷却液にさらすことによって不均一な熱処理で加えられる熱の分布を制御する場合、及びこの金属製造物を加熱部分でさらに冷却液にさらして、焼入れ速度の制御も可能にする場合など、これらの態様を組み合わせてもよい。
【００１３】
空間的に不均一な冷却または焼入れは、さまざまな技術及び制御パラメータを使用して金属製造物に適用され得る。例えば、焼入れ／冷却速度は、スプレーノズルによって提供される冷却液の体積または流量、スプレーノズルによって提供される冷却液の温度、スプレーノズルによって提供される冷却液の組成、金属製造物に対するスプレーノズルの位置、スプレーノズルの数などの制御パラメータによって制御してもよい。実施形態では、これらの制御パラメータのそれぞれを、金属製造物の特定の位置で、さらに金属製造物の空間領域にわたって独立して、特定の冷却／焼入れプロファイルを達成できるように、連続的かつ独立して変化させ、連続的かつ独立して可変の空間的に不均一な冷却／焼入れを可能にしてもよい。冷却速度の例としては、約５０℃／秒〜約１０００℃／秒の間の速度が挙げられるがこれらに限定されない。空間的に不均一な焼入れ及び冷却は、場合によっては加熱用途とは異なると呼ばれる場合があるが、空間的に不均一な焼入れ、冷却、及び加熱技術はまた、本明細書では、包括的な句として広義には、空間的に不均一な加熱または空間的に不均一な熱処理とも呼ばれ得ることが理解されよう。
【００１４】
いくつかの実施形態では、熱電冷却技術を、同時及び／または別々の加熱または冷却のために使用してもよい。例えば、一連の熱電冷却モジュールを使用して、金属製造物の異なる部分を独立して加熱／冷却してもよく、これにより、正確な空間温度制御が可能になる場合がある。
【００１５】
空間的に不均一な熱処理技術を、印刷（プリント）プロセスと同様に、金属製造物のセクションに個別に適用してもよく、特定の空間熱処理プロファイルを、シートメタルブランクなどの金属製造物に、例えば、プレス加工プロセスでその金属製造物を形成する前に、適用する。空間的に不均一な熱処理技術を、圧延加工技術と同様に、移動する金属製造物のセクションに連続的に適用してもよく、特定の空間熱処理プロファイルを、金属製造物がシステムを介して輸送される場合、例えば、コイルからのシートメタルが、そのシートメタルのセクションを熱処理にさらすことによって圧延加工される場合、金属製造物に適用する。必要に応じて、位置合わせを、ステンシルなどの圧延シートメタルに適用して、例えば、圧延方向の長さに沿って、または圧延方向に垂直に適用される異なる熱処理の識別を可能にしてもよい。
【００１６】
いくつかの例では、金属は、金属層と、第２の層、例えば、第２の金属層、布層（または布地層）、繊維層、炭素繊維層、ポリマー層、プレポリマー層、または熱硬化性プラスチック層のうちの１つ以上を含む第２の層などの第２の層とを含むような複合構造を含んでもよい。本明細書に記載の方法及び目的は、複合製造物に空間的に不均一な熱処理を採用して、その複合製造物の追加材料の強度の利点などの他の利点を保持しながら、その複合製造物の金属成分の成形性特性を向上し得る。
【００１７】
他の目的及び利点は、非限定例の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００１８】
本明細書は、以下の添付の図を参照しており、異なる図中での同様の参照番号の使用は、同様のまたは類似の構成要素を例示することを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】金属製造物の概略図、ならびに均一な金属製造物の強度及び成形性プロファイルの例を示すプロットを示す。
【図２】空間的に不均一に熱処理された金属製造物の概略図、ならびに金属製造物の強度及び成形性プロファイルの例を示すプロットを示す。
【図３】空間的に不均一に熱処理された金属製造物の概略図、ならびに金属製造物の強度及び成形性プロファイルの例を示すプロットを示す。
【図４】図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃは、金属製造物の空間的に不均一な熱処理の概略図を示し、３つの異なる例示的な熱処理プロファイルを示している。
【図５Ａ】金属製造物を空間的に不均一に熱処理するための熱衝撃加熱技術の概略図を示す。
【図５Ｂ】金属製造物を空間的に不均一に熱処理するための磁気誘導加熱技術の概略図を示す。
【図５Ｃ】金属製造物を空間的に不均一に熱処理するためのスプレー焼入れ技術の概略図を示す。
【図５Ｄ】金属製造物を空間的に不均一に熱処理するための熱電冷却／加熱技術の概略図を示す。
【図６】移動する金属製造物を空間的に不均一に熱処理するための連続的な熱電冷却／加熱技術の概略図を示す。
【図７】空間的に不均一な熱処理プロセスを受けた金属製造物の概略図を示す。
【図８】空間的に不均一な熱処理を受けた金属シートの延伸の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本明細書に記載されるのは、金属を空間的に不均一に熱処理するための方法、空間的に不均一な熱処理を受けた金属、空間的に不均一な熱処理を使用して金属製造物を形成するための方法、及び得られた金属製造物である。空間的に不均一な熱処理は、金属製造物を、溶体化処理、焼戻し、焼なまし、均質化、時効などを含む任意の様々な処理に供するのに有用であり得る。開示された方法は、金属製造物の強度と成形性の特性を変更するための溶体化処理、焼戻し、または焼なましに特に有用であり得る。例えば、空間的に不均一に熱処理された金属製造物は、空間的に不均一な強度及び／または成形特性を示し得、これは、改善されたプレス加工技術を可能にし得る。例えば、いくつかの成形またはプレス加工された金属製造物は、深絞りを受ける金属製造物の領域を含み得る。そのような領域は、高い成形性特性及び低下した強度から利益を得る可能性があり、一方、金属製造物の他の領域は、高強度及び低下した成形性特性から利益を得る可能性がある。空間的に不均一な熱処理、及び結果として生じる空間的に不均一な成形性特性及び空間的に不均一な強度特性は、金属製造物の全部または一部に広がり、金属の異なる部分が成形中に異なる挙動をすることを可能にする場合がある。いくつかの実施形態では、金属製造物に適用される空間的に不均一な熱処理は、プレス加工プロセスまたは別のプロセス、必要に応じて、その後の塗料焼き付けプロセスなどのプレス加工プロセスに対する金属製造物の特定の応答を可能にするように設計してもよい。
【００２１】
アルミニウム合金製造物などの特定の金属製造物は、金属製造物の処理に応じて異なる強度及び成形性の特性を示す場合がある。例えば、特定の合金では加工硬化が発生する可能性があり、その結果、強度は高くなるが、延性及び成形性の特性が低下する。特定の合金では、強度を犠牲にして、加熱により延性及び成形性の特性が回復する場合がある。他の合金の場合、注意深く制御された加熱及び焼入れまたは冷却プロファイルにより、金属製造物の強化が可能になる場合があり、これは成形性の特性の低下を犠牲にしてもたらされる場合がある。しかしながら、例えば、プレス加工プロセス中に深絞りを受ける可能性がある別のセクションまたは領域で、強度または成形性の特性の低下を生じさせながら、金属製造物のあるセクションまたは領域では高強度を維持することが有益である場合がある。空間的に不均一な熱処理を適用することにより、金属製造物の強度及び成形性の特性を空間的に設計して、所望される場合、高強度を、及び所望される場合、高成形性特性を同時に達成してもよい。
【００２２】
定義及び説明
本明細書で使用される場合、「発明」、「本発明（ｔｈｅ  ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」、「本発明（ｔｈｉｓ  ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」、及び「本発明（ｔｈｅ  ｐｒｅｓｅｎｔ  ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」という用語は、本特許出願の主題及び以下の特許請求の範囲の全てを広く指すことが意図される。これらの用語を含む明細書は、本明細書に記載された主題を限定することも、以下の特許請求の範囲の意味または範囲を限定したりすることもないと理解されるべきである。
【００２３】
本明細書において、「シリーズ」または「７ｘｘｘ」などの、ＡＡ番号及び他の関連する記号によって識別される合金に対する言及がなされる。アルミニウム及びその合金の命名及び識別に最も一般に使用される番号名称体系の理解については、「Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ａｌｌｏｙ  Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｌｉｍｉｔｓ  ｆｏｒ  Ｗｒｏｕｇｈｔ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  ａｎｄ  Ｗｒｏｕｇｈｔ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ａｌｌｏｙｓ」または「Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ  Ｒｅｃｏｒｄ  ｏｆ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  Ａｌｌｏｙ  Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ  Ｌｉｍｉｔｓ  ｆｏｒ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ａｌｌｏｙｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  Ｆｏｒｍ  ｏｆ  Ｃａｓｔｉｎｇｓ  ａｎｄ  Ｉｎｇｏｔ」（両方ともアルミニウム協会により発行された）を参照のこと。
【００２４】
本明細書で使用される場合、プレートは一般に、約１５ｍｍを超える厚みを有する。例えば、プレートは、約１５ｍｍを超える、約２０ｍｍを超える、約２５ｍｍを超える、約３０ｍｍを超える、約３５ｍｍを超える、約４０ｍｍを超える、約４５ｍｍを超える、約５０ｍｍを超える、または約１００ｍｍを超える厚みを有するアルミニウム合金製造物を指し得る。
【００２５】
本明細書で使用される場合、シェット（シートプレートとも称される）は一般に、約４ｍｍ〜約１５ｍｍの厚さを有する。例えば、シェットは、約４ｍｍ、約５ｍｍ、約６ｍｍ、約７ｍｍ、約８ｍｍ、約９ｍｍ、約１０ｍｍ、約１１ｍｍ、約１２ｍｍ、約１３ｍｍ、約１４ｍｍ、または約１５ｍｍの厚みを有し得る。
【００２６】
本明細書で使用される場合、シートは一般に、約４ｍｍ未満の厚みを有するアルミニウム合金製造物を指す。例えば、シートは、約４ｍｍ未満、約３ｍｍ未満、約２ｍｍ未満、約１ｍｍ未満、約０．５ｍｍ、または約０．３ｍｍ未満（例えば、約０．２ｍｍ）の厚さを有し得る。
【００２７】
本出願では、合金の焼戻しまたは調質への言及がなされてもよい。最も一般に使用される合金焼戻しの説明の理解については、「Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  （ＡＮＳＩ）  Ｈ３５  ｏｎ  Ａｌｌｏｙ  ａｎｄ  Ｔｅｍｐｅｒ  Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ．」を参照のこと。Ｆ調質または焼戻しとは、製造されるアルミニウム合金を指す。Ｏ調質または焼戻しとは、焼なまし後のアルミニウム合金を指す。本明細書でＨ質別とも称されるＨｘｘ状態または質別は、熱処理（例えば、焼なまし）の有無にかかわらず、冷間圧延後の熱処理可能ではないアルミニウム合金を指す。好適なＨ質別には、ＨＸ１、ＨＸ２、ＨＸ３、ＨＸ４、ＨＸ５、ＨＸ６、ＨＸ７、ＨＸ８、またはＨＸ９質別が含まれる。Ｔ１調質または質別とは、熱間処置から冷却され、（例えば、室温で）自然時効させたアルミニウム合金を指す。Ｔ２調質または質別とは、熱間処置から冷却され、冷間処置され、自然時効させたアルミニウム合金を指す。Ｔ３調質または焼戻しとは、溶体化熱処理され、冷間加工され、自然時効されたアルミニウム合金を指す。Ｔ４調質または焼戻しとは、溶体化熱処理され、自然時効されたアルミニウム合金を指す。Ｔ５調質または質別とは、熱間処置から冷却され、（高温で）人工時効させたアルミニウム合金を指す。Ｔ６調質または質別とは、溶体化熱処理され、人工時効させたアルミニウム合金を指す。Ｔ７調質または質別とは、溶体化熱処理され、人工過時効させたアルミニウム合金を指す。Ｔ８ｘ調質または質別とは、溶体化熱処理され、冷間処置され、人工時効させたアルミニウム合金を指す。Ｔ９調質または質別とは、溶体化熱処理され、人工時効させ、冷間処置されたアルミニウム合金を指す。Ｗ調質または質別とは、溶体化熱処理後のアルミニウム合金を指す。
【００２８】
本明細書で使用される場合、「鋳造金属製造物」、「鋳造製造物」、「鋳造アルミニウム合金製造物」などのような用語は、互換性があり、直接チル鋳造（直接チル同時鋳造を含む）または半連続鋳造、連続鋳造（例えば、双ベルト鋳造機、双ロール鋳造機、ブロック鋳造機、もしくは他の任意の鋳造機の使用によるものを含む）、電磁鋳造、熱間トップ鋳造、または他の任意の鋳造法により作成された製造物を指す場合がある。
【００２９】
本明細書で使用される場合、「室温」の意味は、約１５℃〜約３０℃の温度、例えば、約１５℃、約１６℃、約１７℃、約１８℃、約１９℃、約２０℃、約２１℃、約２２℃、約２３℃、約２４℃、約２５℃、約２６℃、約２７℃、約２８℃、約２９℃、または約３０℃を含み得る。本明細書で使用される場合、「周囲（環境）条件」の意味には、ほぼ室温の温度、約２０％〜約１００％の相対湿度、及び約９７５ミリバール（ｍｂａｒ）〜約１０５０ｍｂａｒという大気圧を含み得る。例えば、相対湿度は、約２０％、約２１％、約２２％、約２３％、約２４％、約２５％、約２６％、約２７％、約２８％、約２９％、約３０％、約３１％、約３２％、約３３％、約３４％、約３５％、約３６％、約３７％、約３８％、約３９％、約４０％、約４１％、約４２％、約４３％、約４４％、約４５％、約４６％、約４７％、約４８％、約４９％、約５０％、約５１％、約５２％、約５３％、約５４％、約５５％、約５６％、約５７％、約５８％、約５９％、約６０％、約６１％、約６２％、約６３％、約６４％、約６５％、約６６％、約６７％、約６８％、約６９％、約７０％、約７１％、約７２％、約７３％、約７４％、約７５％、約７６％、約７７％、約７８％、約７９％、約８０％、約８１％、約８２％、約８３％、約８４％、約８５％、約８６％、約８７％、約８８％、約８９％、約９０％、約９１％、約９２％、約９３％、約９４％、約９５％、約９６％、約９７％、約９８％、約９９％、約１００％、またはその間のいずれであってもよい。例えば、大気圧は、約９７５ｍｂａｒ、約９８０ｍｂａｒ、約９８５ｍｂａｒ、約９９０ｍｂａｒ、約９９５ｍｂａｒ、約１０００ｍｂａｒ、約１００５ｍｂａｒ、約１０１０ｍｂａｒ、約１０１５ｍｂａｒ、約１０２０ｍｂａｒ、約１０２５ｍｂａｒ、約１０３０ｍｂａｒ、約１０３５ｍｂａｒ、約１０４０ｍｂａｒ、約１０４５ｍｂａｒ、約１０５０ｍｂａｒ、またはその間のいずれであってもよい。
【００３０】
本明細書に開示の範囲は全て、それらに包含されるありとあらゆる部分範囲を包含すると理解されるべきである。例えば、記載された範囲「１〜１０」は、最小値１及び最大値１０間の（且つこれらを含む）ありとあらゆる部分範囲を含むと考えられるべきであり、すなわち、全ての部分範囲は、１以上の最小値、例えば、１〜６．１、から始まり、かつ、１０以下の最大値、例えば、５．５〜１０で終わる。特に明記しない限り、元素の組成量を指す場合の「最大」という表現は、その元素が任意であり、その特定の元素のゼロパーセント組成を含むことを意味する。特に明記されていない限り、全ての組成パーセンテージは重量パーセント（ｗｔ．％）である。
【００３１】
本明細書に記載の金属合金製造物は、「金属基板」または「金属製造物」と呼ばれる場合もある。金属製造物の例としては、金属シート、金属板、金属シェット、及び本明細書に記載の態様に従って不均一な熱処理を適用し得る他の金属物体などの圧延金属製造物が挙げられ得る。処理された金属基板は、１つ以上のブランキング、プレス加工、延伸、ロール成形、または他の機械的プロセスなどによって、他の製造物に成形してもよい。
【００３２】
本明細書で使用される場合、「ａ（不定冠詞）」、「ａｎ（不定冠詞）」、及び「ｔｈｅ（定冠詞）」の意味は、文脈に別途明示のない限り、単数及び複数の言及を含む。
【００３３】
本明細書で使用される場合、「及び／または」とは、「及び／または」で区切られたリスト内の項目の１つ、全て、または任意の組み合わせがそのリストに含まれることを意味する。例えば、「Ａ、Ｂ、及び／またはＣ」とは、「’Ａ’もしくは‘Ｂ’もしくは‘Ｃ’、または‘Ａ及びＢ’、または‘Ａ及びＣ’、または‘Ｂ及びＣ’、または‘Ａ、Ｂ、及びＣ’」と同等である。
【００３４】
材料または元素を含む避けられない不純物が、金属の固有の特性または加工装置との接触からの浸出に起因して、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの金属または金属合金中に少量存在する場合がある。アルミニウムに通常見られるいくつかの不純物としては、鉄及びケイ素が挙げられる。記載されているように、この合金は、この合金の元素、付随の元素、及び避けられない不純物以外に約０．２５重量％未満の任意の元素を含み得る。
【００３５】
金属及び金属合金製造物の製造方法
本明細書に記載の金属、金属合金、及び金属合金製造物（例えば、金属基板）は、当業者に公知の任意の適切な鋳造方法を使用して鋳造してもよい。いくつかの非限定的な例として、鋳造プロセスは、直接冷却（ＤＣ）鋳造プロセスまたは連続鋳造（ＣＣ）プロセスを含んでもよい。連続鋳造システムは、一対の可動対向鋳造面（例えば、可動対向ベルト、ロールまたはブロック）、一対の可動対向鋳造面間の鋳造キャビティ、及び溶融金属インジェクタを備え得る。溶融金属インジェクタは、溶融金属が溶融金属インジェクタを出て鋳造キャビティに注入され得る、端部開口部を有してもよい。
【００３６】
鋳造インゴットまたは他の鋳造製造物は、任意の適切な手段によって加工してもよい。必要に応じて、この加工ステップを使用してシートを準備してもよい。そのような加工ステップとしては、当業者に公知であるように、均質化、熱間圧延、冷間圧延、溶体化熱処理、及び任意の予備時効ステップが挙げられるが、これらに限定されない。
【００３７】
均質化ステップにおいて、鋳造金属製造物などの本明細書に記載の製造物は、約４００℃〜約５００℃の範囲の温度に加熱される。例えば、この製造物は、約４００℃、約４１０℃、約４２０℃、約４３０℃、約４４０℃、約４５０℃、約４６０℃、約４７０℃、約４８０℃、約４９０℃、または約５００℃の温度に加熱してもよい。次いでこの製造物は、所定期間浸漬される（すなわち、指示された温度で保持される）。いくつかの例では、加熱及び浸漬段階を含む均質化ステップの合計時間は、最大２４時間であり得る。例えば、この製造物を、均質化ステップのために最大１８時間の合計時間、最大５００℃まで加熱して浸漬してもよい。必要に応じて、均質化ステップのために合計１８時間をこえて、製造物を４９０℃未満に加熱して浸漬してもよい。場合によっては、均質化ステップは複数のプロセスを含む。いくつかの非限定的な例において、均質化ステップは、生成物を第１の期間の間第１の温度に加熱し、続いて第２の期間の間第２の温度に加熱することを含む。例えば、この製造物を、約４６５℃に約３．５時間加熱し、次いで約４８０℃に約６時間加熱してもよい。
【００３８】
均質化ステップに続いて、熱間圧延ステップを実施してもよい。熱間圧延を開始する前に、均質化された製造物を３００℃〜４５０℃の間の温度に冷却させてもよい。例えば、均質化された製造物は、３２５℃〜４２５℃の間または３５０℃〜４００℃の間の温度に冷却させてもよい。次に、その製造物を３００℃から４５０℃の温度で熱間圧延して、熱間圧延プレート、熱間圧延されたシェット、またはゲージが３ｍｍから２００ｍｍ（例えば、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、３５ｍｍ、４０ｍｍ、４５ｍｍ、５０ｍｍ、５５ｍｍ、６０ｍｍ、６５ｍｍ、７０ｍｍ、７５ｍｍ、８０ｍｍ、８５ｍｍ、９０ｍｍ、９５ｍｍ、１００ｍｍ、１１０ｍｍ、１２０ｍｍ、１３０ｍｍ、１４０ｍｍ、１５０ｍｍ、１６０ｍｍ、１７０ｍｍ、１８０ｍｍ、１９０ｍｍ、２００ｍｍ、またはその間のいずれか）の熱間圧延シートを生成してもよい。
【００３９】
次に、プレート、シェット、またはシートを、従来の冷間圧延機及び技術を使用して冷間圧延してシートにしてもよい。冷間圧延されたシートは、約０．５〜１０ｍｍの間、例えば、約０．７〜６．５ｍｍの間のゲージを有してもよい。必要に応じて、冷間圧延シートは、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍ、２．５ｍｍ、３．０ｍｍ、３．５ｍｍ、４．０ｍｍ、４．５ｍｍ、５．０ｍｍ、５．５ｍｍ、６．０ｍｍ、６．５ｍｍ、７．０ｍｍ、７．５ｍｍ、８．０ｍｍ、８．５ｍｍ、９．０ｍｍ、９．５ｍｍ、または１０．０ｍｍのゲージを有してもよい。冷間圧延を実行して、最大８５％（例えば、最大１０％、最大２０％、最大３０％、最大４０％、最大５０％、最大６０％、最大７０％、最大８０％、または最大８５％の削減）というゲージ削減を表す最終ゲージ厚を得てもよい。必要に応じて、冷間圧延ステップ中に中間焼なましステップを実行してもよい。中間焼なましステップは、約３００℃〜約４５０℃（例えば、約３１０℃、約３２０℃、約３３０℃、約３４０℃、約３５０℃、約３６０℃、約３７０℃、約３８０℃、約３９０℃、約４００℃、約４１０℃、約４２０℃、約４３０℃、約４４０℃、または約４５０℃）の温度で実施してもよい。場合によっては、中間焼なましステップは複数のプロセスを含む。いくつかの非限定的な例では、中間焼なましステップは、プレート、シェット、またはシートを第１の期間で第１の温度に加熱すること、続いて第２の期間で第２の温度に加熱することを含む。例えば、そのプレート、シェット、またはシートは、約４１０℃に約１時間加熱され、次に約３３０℃に約２時間加熱され得る。
【００４０】
続いて、そのプレート、シェット、またはシートは、溶体化熱処理ステップを受けてもよい。溶体化処理ステップは、可溶性粒子の溶解をもたらすシートの任意の従来の処理であり得る。そのプレート、シェット、またはシートは、最大５９０℃（例えば、４００℃から５９０℃）のピーク金属温度（ＰＭＴ）まで加熱し、その温度で一定時間浸漬してもよい。例えば、そのプレート、シェット、またはシートを４８０℃で最大３０分の浸漬時間（例えば、０秒、６０秒、７５秒、９０秒、５分、１０分、２０分、２５分または３０分）浸漬してもよい。加熱及び浸漬後、そのプレート、シェット、またはシートを、２００℃／秒を超える速度で５００〜２００℃の温度に急速に冷却する。一例では、このプレート、シェット、またはシートは、４５０℃から２００℃の間の温度で２００℃／秒を超える焼入れ速度を有する。必要に応じて、冷却速度を速くしてもよい。
【００４１】
焼入れ後、プレート、シェット、またはシートは、冷却前にそのプレート、シェット、またはシートを再加熱することにより、必要に応じて、予備時効処理を受けてもよい。その予備時効処理は、約７０℃〜約１２５℃の温度で最大約６時間実施してもよい。例えば、予備時効処理は、約７０℃、約７５℃、約８０℃、約８５℃、約９０℃、約９５℃、約１００℃、約１０５℃、約１１０℃、約１１５℃、約１２０℃、または約１２５℃の温度で実施してもよい。必要に応じて、予備時効処理は、約３０分間、約１時間、約２時間、約３時間、約４時間、約５時間、または約６時間実施してもよい。予備時効処理は、プレート、シェット、またはシートを、加熱装置、例えば、放射熱、対流熱、誘導熱、赤外線熱などを放出する装置、に通過させることにより実施してもよい。
【００４２】
開示された金属及び金属合金製造物の使用方法
本明細書に記載されている金属及び金属合金製造物は、自動車の用途、ならびに他の航空機、及び鉄道用途などの輸送用途、または任意の他の所望の用途に使用され得る。例えば、開示されたアルミニウム合金製造物を使用して、バンパー、サイドビーム、ルーフビーム、クロスビーム、ピラー補強材（例えば、Ａピラー、Ｂピラー、及びＣピラー）、インナーパネル、アウターパネル（外板）、サイドパネル（横板）、インナーフード、アウターフード、またはトランクリッドパネルなどの自動車構造部品を作ってもよい。本明細書に記載のアルミニウム合金製造物及び方法は、航空機または鉄道車両の用途にも、例えば、外部及び内部パネルを作るためにも使用され得る。
【００４３】
開示された金属及び金属合金製造物、ならびに本明細書に記載されている関連の方法は、電子機器の用途にも使用され得る。例えば、本明細書に記載されているアルミニウム合金製造物及び方法は、携帯電話及びタブレットコンピュータを含む電子装置用のハウジングを作るために使用され得る。いくつかの例では、アルミニウム合金製造物は、携帯電話（例えば、スマートフォン）のアウターケーシング用のハウジング、タブレットボトムシャーシ、及び他の携帯電子機器を作るために使用してもよい。本明細書に記載の開示された金属及び金属合金製造物及び基板、ならびに関連する方法は、他の用途にも使用してもよい。
【００４４】
金属及び金属合金の処理方法
本明細書に記載されているのは、とりわけアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、マグネシウム複合材料、及び鋼を含む金属及び金属合金製造物を処理する方法、ならびに結果として処理される金属及び金属合金製造物である。いくつかの例では、本明細書に記載の方法での使用のための金属としては、アルミニウム合金、例えば、１ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、２ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、３ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、４ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、５ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、６ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、７ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、または８ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金が挙げられる。いくつかの例では、本明細書に記載の方法で使用するための材料及び製造物としては、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウムベースの材料、マグネシウム合金、マグネシウム複合材料、チタン、チタンベースの材料、チタン合金、銅、銅ベースの材料、複合材料、複合材料で使用されるシートもしくは層、またはその他の適切な金属、非金属、または材料の組み合わせを含む非鉄材料が挙げられる。モノリシック材料、ならびに非モノリシック材料、例えば、ロールボンド材料、クラッド合金、クラッド層、複合材料（例えば、限定されないが、炭素繊維含有材料など）、または他の様々な材料もまた、本明細書に記載の方法で有用である。いくつかの例では、鉄を含むアルミニウム合金は、本明細書に記載の方法で有用である。
【００４５】
非限定的な例として、本明細書に記載される方法での使用のための例示的なＡＡ１ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金としては、ＡＡ１１００、ＡＡ１１００Ａ、ＡＡ１２００、ＡＡ１２００Ａ、ＡＡ１３００、ＡＡ１１１０、ＡＡ１１２０、ＡＡ１２３０、ＡＡ１２３０Ａ、ＡＡ１２３５、ＡＡ１４３５、ＡＡ１１４５、ＡＡ１３４５、ＡＡ１４４５、ＡＡ１１５０、ＡＡ１３５０、ＡＡ１３５０Ａ、ＡＡ１４５０、ＡＡ１３７０、ＡＡ１２７５、ＡＡ１１８５、ＡＡ１２８５、ＡＡ１３８５、ＡＡ１１８８、ＡＡ１１９０、ＡＡ１２９０、ＡＡ１１９３、ＡＡ１１９８、またはＡＡ１１９９が挙げられる。
【００４６】
本明細書に記載の方法で使用するための非限定的な例示的なＡＡ２ｘｘｘシリーズアルミニウム合金としては、ＡＡ２００１、Ａ２００２、ＡＡ２００４、ＡＡ２００５、ＡＡ２００６、ＡＡ２００７、ＡＡ２００７Ａ、ＡＡ２００７Ｂ、ＡＡ２００８、ＡＡ２００９、ＡＡ２０１０、ＡＡ２０１１、ＡＡ２０１１Ａ、ＡＡ２１１１、ＡＡ２１１１Ａ、ＡＡ２１１１Ｂ、ＡＡ２０１２、ＡＡ２０１３、ＡＡ２０１４、ＡＡ２０１４Ａ、ＡＡ２２１４、ＡＡ２０１５、ＡＡ２０１６、ＡＡ２０１７、ＡＡ２０１７Ａ、ＡＡ２１１７、ＡＡ２０１８、ＡＡ２２１８、ＡＡ２６１８、ＡＡ２６１８Ａ、ＡＡ２２１９、ＡＡ２３１９、ＡＡ２４１９、ＡＡ２５１９、ＡＡ２０２１、ＡＡ２０２２、ＡＡ２０２３、ＡＡ２０２４、ＡＡ２０２４Ａ、ＡＡ２１２４、ＡＡ２２２４、ＡＡ２２２４Ａ、ＡＡ２３２４、ＡＡ２４２４、ＡＡ２５２４、ＡＡ２６２４、ＡＡ２７２４、ＡＡ２８２４、ＡＡ２０２５、ＡＡ２０２６、ＡＡ２０２７、ＡＡ２０２８、ＡＡ２０２８Ａ、ＡＡ２０２８Ｂ、ＡＡ２０２８Ｃ、ＡＡ２０２９、ＡＡ２０３０、ＡＡ２０３１、ＡＡ２０３２、ＡＡ２０３４、ＡＡ２０３６、ＡＡ２０３７、ＡＡ２０３８、ＡＡ２０３９、ＡＡ２１３９、ＡＡ２０４０、ＡＡ２０４１、ＡＡ２０４４、ＡＡ２０４５、ＡＡ２０５０、ＡＡ２０５５、ＡＡ２０５６、ＡＡ２０６０、ＡＡ２０６５、ＡＡ２０７０、ＡＡ２０７６、ＡＡ２０９０、ＡＡ２０９１、ＡＡ２０９４、ＡＡ２０９５、ＡＡ２１９５、ＡＡ２２９５、ＡＡ２１９６、ＡＡ２２９６、ＡＡ２０９７、ＡＡ２１９７、ＡＡ２２９７、ＡＡ２３９７、ＡＡ２０９８、ＡＡ２１９８、ＡＡ２０９９，またはＡＡ２１９９が挙げられる。
【００４７】
本明細書に記載される方法での使用のための非限定的な例示的なＡＡ３ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金としては、ＡＡ３００２、ＡＡ３１０２、ＡＡ３００３、ＡＡ３１０３、ＡＡ３１０３Ａ、ＡＡ３１０３Ｂ、ＡＡ３２０３、ＡＡ３４０３、ＡＡ３００４、ＡＡ３００４Ａ、ＡＡ３１０４、ＡＡ３２０４、ＡＡ３３０４、ＡＡ３００５、ＡＡ３００５Ａ、ＡＡ３１０５、ＡＡ３１０５Ａ、ＡＡ３１０５Ｂ、ＡＡ３００７、ＡＡ３１０７、ＡＡ３２０７、ＡＡ３２０７Ａ、ＡＡ３３０７、ＡＡ３００９、ＡＡ３０１０、ＡＡ３１１０、ＡＡ３０１１、ＡＡ３０１２、ＡＡ３０１２Ａ、ＡＡ３０１３、ＡＡ３０１４、ＡＡ３０１５、ＡＡ３０１６、ＡＡ３０１７、ＡＡ３０１９、ＡＡ３０２０、ＡＡ３０２１、ＡＡ３０２５、ＡＡ３０２６、ＡＡ３０３０、ＡＡ３１３０、またはＡＡ３０６５が挙げられる。
【００４８】
本明細書に記載される方法での使用のための非限定的な例示的なＡＡ４ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金としては、ＡＡ４００４、ＡＡ４１０４、ＡＡ４００６、ＡＡ４００７、ＡＡ４００８、ＡＡ４００９、ＡＡ４０１０、ＡＡ４０１３、ＡＡ４０１４、ＡＡ４０１５、ＡＡ４０１５Ａ、ＡＡ４１１５、ＡＡ４０１６、ＡＡ４０１７、ＡＡ４０１８、ＡＡ４０１９、ＡＡ４０２０、ＡＡ４０２１、ＡＡ４０２６、ＡＡ４０３２、ＡＡ４０４３、ＡＡ４０４３Ａ、ＡＡ４１４３、ＡＡ４３４３、ＡＡ４６４３、ＡＡ４９４３、ＡＡ４０４４、ＡＡ４０４５、ＡＡ４１４５、ＡＡ４１４５Ａ、ＡＡ４０４６、ＡＡ４０４７、ＡＡ４０４７Ａ、またはＡＡ４１４７が挙げられる。
【００４９】
本明細書に記載される方法での使用のための非限定的な例示的なＡＡ５ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金としては、ＡＡ５１８２、ＡＡ５１８３、ＡＡ５００５、ＡＡ５００５Ａ、ＡＡ５２０５、ＡＡ５３０５、ＡＡ５５０５、ＡＡ５６０５、ＡＡ５００６、ＡＡ５１０６、ＡＡ５０１０、ＡＡ５１１０、ＡＡ５１１０Ａ、ＡＡ５２１０、ＡＡ５３１０、ＡＡ５０１６、ＡＡ５０１７、ＡＡ５０１８、ＡＡ５０１８Ａ、ＡＡ５０１９、ＡＡ５０１９Ａ、ＡＡ５１１９、ＡＡ５１１９Ａ、ＡＡ５０２１、ＡＡ５０２２、ＡＡ５０２３、ＡＡ５０２４、ＡＡ５０２６、ＡＡ５０２７、ＡＡ５０２８、ＡＡ５０４０、ＡＡ５１４０、ＡＡ５０４１、ＡＡ５０４２、ＡＡ５０４３、ＡＡ５０４９、ＡＡ５１４９、ＡＡ５２４９、ＡＡ５３４９、ＡＡ５４４９、ＡＡ５４４９Ａ、ＡＡ５０５０、ＡＡ５０５０Ａ、ＡＡ５０５０Ｃ、ＡＡ５１５０、ＡＡ５０５１、ＡＡ５０５１Ａ、ＡＡ５１５１、ＡＡ５２５１、ＡＡ５２５１Ａ、ＡＡ５３５１、ＡＡ５４５１、ＡＡ５０５２、ＡＡ５２５２、ＡＡ５３５２、ＡＡ５１５４、ＡＡ５１５４Ａ、ＡＡ５１５４Ｂ、ＡＡ５１５４Ｃ、ＡＡ５２５４、ＡＡ５３５４、ＡＡ５４５４、ＡＡ５５５４、ＡＡ５６５４、ＡＡ５６５４Ａ、ＡＡ５７５４、ＡＡ５８５４、ＡＡ５９５４、ＡＡ５０５６、ＡＡ５３５６、ＡＡ５３５６Ａ、ＡＡ５４５６、ＡＡ５４５６Ａ、ＡＡ５４５６Ｂ、ＡＡ５５５６、ＡＡ５５５６Ａ、ＡＡ５５５６Ｂ、ＡＡ５５５６Ｃ、ＡＡ５２５７、ＡＡ５４５７、ＡＡ５５５７、ＡＡ５６５７、ＡＡ５０５８、ＡＡ５０５９、ＡＡ５０７０、ＡＡ５１８０、ＡＡ５１８０Ａ、ＡＡ５０８２、ＡＡ５１８２、ＡＡ５０８３、ＡＡ５１８３、ＡＡ５１８３Ａ、ＡＡ５２８３、ＡＡ５２８３Ａ、ＡＡ５２８３Ｂ、ＡＡ５３８３、ＡＡ５４８３、ＡＡ５０８６、ＡＡ５１８６、ＡＡ５０８７、ＡＡ５１８７、またはＡＡ５０８８が挙げられる。
【００５０】
本明細書に記載の方法で使用するための非限定的な例示的なＡＡ６ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金としては、ＡＡ６１０１、ＡＡ６１０１Ａ、ＡＡ６１０１Ｂ、ＡＡ６２０１、ＡＡ６２０１Ａ、ＡＡ６４０１、ＡＡ６５０１、ＡＡ６００２、ＡＡ６００３、ＡＡ６１０３、ＡＡ６００５、ＡＡ６００５Ａ、ＡＡ６００５Ｂ、ＡＡ６００５Ｃ、ＡＡ６１０５、ＡＡ６２０５、ＡＡ６３０５、ＡＡ６００６、ＡＡ６１０６、ＡＡ６２０６、ＡＡ６３０６、ＡＡ６００８、ＡＡ６００９、ＡＡ６０１０、ＡＡ６１１０、ＡＡ６１１０Ａ、ＡＡ６０１１、ＡＡ６１１１、ＡＡ６０１２、ＡＡ６０１２Ａ、ＡＡ６０１３、ＡＡ６１１３、ＡＡ６０１４、ＡＡ６０１５、ＡＡ６０１６、ＡＡ６０１６Ａ、ＡＡ６１１６、ＡＡ６０１８、ＡＡ６０１９、ＡＡ６０２０、ＡＡ６０２１、ＡＡ６０２２、ＡＡ６０２３、ＡＡ６０２４、ＡＡ６０２５、ＡＡ６０２６、ＡＡ６０２７、ＡＡ６０２８、ＡＡ６０３１、ＡＡ６０３２、ＡＡ６０３３、ＡＡ６０４０、ＡＡ６０４１、ＡＡ６０４２、ＡＡ６０４３、ＡＡ６１５１、ＡＡ６３５１、ＡＡ６３５１Ａ、ＡＡ６４５１、ＡＡ６９５１、ＡＡ６０５３、ＡＡ６０５５、ＡＡ６０５６、ＡＡ６１５６、ＡＡ６０６０、ＡＡ６１６０、ＡＡ６２６０、ＡＡ６３６０、ＡＡ６４６０、ＡＡ６４６０Ｂ、ＡＡ６５６０、ＡＡ６６６０、ＡＡ６０６１、ＡＡ６０６１Ａ、ＡＡ６２６１、ＡＡ６３６１、ＡＡ６１６２、ＡＡ６２６２、ＡＡ６２６２Ａ、ＡＡ６０６３、ＡＡ６０６３Ａ、ＡＡ６４６３、ＡＡ６４６３Ａ、ＡＡ６７６３、ＡＡ６９６３、ＡＡ６０６４、ＡＡ６０６４Ａ、ＡＡ６０６５、ＡＡ６０６６、ＡＡ６０６８、ＡＡ６０６９、ＡＡ６０７０、ＡＡ６０８１、ＡＡ６１８１、ＡＡ６１８１Ａ、ＡＡ６０８２、ＡＡ６０８２Ａ、ＡＡ６１８２、ＡＡ６０９１、またはＡＡ６０９２が挙げられる。
【００５１】
本明細書に記載の方法で使用するための非限定的な例示的なＡＡ７ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金としては、ＡＡ７０１１、ＡＡ７０１９、ＡＡ７０２０、ＡＡ７０２１、ＡＡ７０３９、ＡＡ７０７２、ＡＡ７０７５、ＡＡ７０８５、ＡＡ７１０８、ＡＡ７１０８Ａ、ＡＡ７０１５、ＡＡ７０１７、ＡＡ７０１８、ＡＡ７０１９Ａ、ＡＡ７０２４、ＡＡ７０２５、ＡＡ７０２８、ＡＡ７０３０、ＡＡ７０３１、ＡＡ７０３３、ＡＡ７０３５、ＡＡ７０３５Ａ、ＡＡ７０４６、ＡＡ７０４６Ａ、ＡＡ７００３、ＡＡ７００４、ＡＡ７００５、ＡＡ７００９、ＡＡ７０１０、ＡＡ７０１１、ＡＡ７０１２、ＡＡ７０１４、ＡＡ７０１６、ＡＡ７１１６、ＡＡ７１２２、ＡＡ７０２３、ＡＡ７０２６、ＡＡ７０２９、ＡＡ７１２９、ＡＡ７２２９、ＡＡ７０３２、ＡＡ７０３３、ＡＡ７０３４、ＡＡ７０３６、ＡＡ７１３６、ＡＡ７０３７、ＡＡ７０４０、ＡＡ７１４０、ＡＡ７０４１、ＡＡ７０４９、ＡＡ７０４９Ａ、ＡＡ７１４９，７２０４、ＡＡ７２４９、ＡＡ７３４９、ＡＡ７４４９、ＡＡ７０５０、ＡＡ７０５０Ａ、ＡＡ７１５０、ＡＡ７２５０、ＡＡ７０５５、ＡＡ７１５５、ＡＡ７２５５、ＡＡ７０５６、ＡＡ７０６０、ＡＡ７０６４、ＡＡ７０６５、ＡＡ７０６８、ＡＡ７１６８、ＡＡ７１７５、ＡＡ７４７５、ＡＡ７０７６、ＡＡ７１７８、ＡＡ７２７８、ＡＡ７２７８Ａ、ＡＡ７０８１、ＡＡ７１８１、ＡＡ７１８５、ＡＡ７０９０、ＡＡ７０９３、ＡＡ７０９５、またはＡＡ７０９９が挙げられる。
【００５２】
特定の金属及び金属合金では、強度及び成形性は互いに反比例の関係にあり得、一方の特性を上げると他方の特性が低下する場合がある。板金業界では、均一または実質的に均一な特性を備えた製造物を提供することが一般的である。そのような構成によって、プレス加工または延伸加工などでのシートメタルの使用の信頼性が可能になり得る。いくつかの金属または金属合金は、それらの強度特性のために望ましい場合があり、一方で他の金属または金属合金は、それらの成形性特性のために望ましい場合がある。金属の加熱及び／または加工がこれらの特性を変更し得ることが理解されよう。
【００５３】
図１は、シートメタル製造物などの金属製造物１００の概略図を示しており、その強度及び成形性の特性が金属製造物の領域全体にわたってどのように均一であるかを示すプロットを伴う。金属製造物を加熱するにつれ、成形性が向上し、その一方で強度が低下する場合がある。図２は、金属製造物２００の中間領域２０５で加熱されたシートメタル製造物などの金属製造物２００の概略図を示す。多くの金属は高い熱伝導率を示すため、金属製造物に熱を加えると、必ずしも正確に局所的に加熱されるとは限らない。熱拡散により、熱が金属製造物全体に急速に拡散することが可能になる場合がある。プロットを図２に示しており、図２は、熱がどのように中間領域２０５を超えて広がり、中間領域２０５を超えて金属製造物の強度及び成形性の特性に影響を与え得るかを、図１からの変化を反映して、図示している。
【００５４】
本開示は、金属製造物の領域にわたって、より複雑な成形性特性及び強度分布の制御及び作成を可能にする。例えば、金属製造物のさまざまな部分を熱処理すること、及び温度分布を注意深く制御することにより、強度及び成形性の特性を制御して、空間的に変化する製造物を提供してもよい。例えば、図３は、異なる部分が異なる熱処理を受け、図３のプロットによって示されるように、強度及び成形性の特性の変更をもたらす金属製造物３００の概略図を示す。例えば、領域３０５は、加熱される部分に対応し得るが、領域３１０は、冷却される領域に対応し得る。
【００５５】
図１〜３に示される金属製造物１００、２００、及び３００は、例えば、シートメタルブランクまたはシートメタルコイルのセクションに対応し得る。他の厚さの金属製造物（例えば、シェットまたはプレート）は、図１〜図３のシートメタルと同じ方法で考慮され得、これらの製造物は、金属シートよりも第３の寸法（例えば、厚さ寸法）に沿ってさらに容易に不均一性を示す場合があり、金属シートの厚さ寸法に沿った熱伝導率に起因して、厚さ方向の不均一性が制限される場合がある。
【００５６】
しかしながら、一般に、金属製造物の強度及び／または成形性の特徴は、任意の望ましい分布を示し得る。圧延金属製造物では、これは、少なくとも、圧延方向及び／または横方向（すなわち、圧延方向に垂直）の変動性に対応し得る。いくつかの実施形態では、不均一な熱処理は、横方向にのみ適用され得る。図４Ａは、例えば、ロールツーロール加工方法または圧延加工の一部として、圧延方向４２５に沿って均一に、及び横方向４３０に沿って不均一に圧延金属製造物４００Ａを熱処理する概略図を示す。ここで、例えば、シートメタルに対応し得る圧延金属製造物４００Ａは、加熱システム４０５で不均一な熱処理を受ける。加熱システム４０５は、加熱、焼入れ、及び／または冷却を含む任意の適切な熱処理を圧延金属製造物４００Ａに適用して、熱処理された圧延金属製造物４１０Ａを生成し得る。図示のように、熱処理された圧延金属製造物４１０Ａは、２つの異なる熱処理領域４１５Ａ及び４２０Ａを示し、これらは、熱処理された圧延金属製造物４１０Ａのエッジ及び中央にそれぞれ対応する。
【００５７】
いくつかの実施形態では、熱処理は、圧延方向に沿ってのみ不均一に適用されてもよいが、熱処理は、横方向に沿って均一に適用されてもよい。図４Ｂは、圧延方向４２５に沿ってのみ圧延金属製造物４００Ｂを不均一に熱処理することの概略図を示す。ここで、圧延金属製造物４００Ｂは、加熱システム４０５で不均一な熱処理にかけられる。図示のように、熱処理された圧延金属製造物４１０Ｂは、２つの異なる熱処理領域４１５Ｂ及び４２０Ｂを示しており、これらは、熱処理された圧延金属製造物４１０Ｂの圧延方向に沿った異なるセクションに対応している。圧延方向に沿った異なる領域（例えば、領域４１５Ｂ及び４２０Ｂ）の識別を可能にするために、熱処理された圧延金属製造物（例えば、熱処理された圧延金属製造物４１０Ｂ）は、必要に応じて、ステンシル加工を受けてもよく、例えば、位置合わせ表記が、熱処理された圧延金属製造物の表面にインク付けされ、これは、例えば、領域４１５Ｂと４２０Ｂの繰り返される対の間など、異なる熱処理領域間の破損または遷移を識別し得る。
【００５８】
いくつかの実施形態では、不均一な熱処理は、圧延４２５方向と横方向４３０方向の両方に沿って適用され得る。図４Ｃは、圧延金属製造物４００Ｃを不均一に熱処理することの概略図を示す。ここで、圧延金属製造物４００Ｃは、加熱システム４０５で不均一な熱処理にかけられる。図示のとおり、熱処理された圧延金属製造物４１０Ｃは、２つの異なる熱処理領域、４１５Ｃ及び４２０Ｃを示す。熱処理領域４２０Ｃは、例えば、熱処理領域４１５Ｃによって囲まれた領域の中央に相当し得、これは、熱処理された圧延金属製造物４１０Ａ領域４２０Ｃのエッジ及び間隔セクションに相当し得る。この場合も、ステンシルを必要に応じて使用して、目的の関連領域の位置合わせ及び表記を提供してもよい。
【００５９】
図４Ａ〜図４Ｃには、２つの別個の熱処理領域のみが示されているが、別々に熱処理されたセクションの任意の適切な数または空間的変動性が実施され得ること、及び横方向４３０及び圧延方向４２５に沿った熱処理が離散的または連続的に不均一であり得ることが理解される。本明細書で使用される場合、離散的に不均一な熱処理は、図３に示されるように、特定の距離（例えば、ｍｍまたはｃｍ）にわたって急激に変化する熱処理を指し得る。本明細書で使用される場合、連続的に不均一な熱処理とは、図２に示されるように、特定の距離にわたって滑らかに変化する熱処理を指し得る。加熱システム４０５によって適用される例示的な熱処理技術は、図５Ａ〜図５Ｄを参照して以下に説明される。
【００６０】
図５Ａは、熱衝撃を使用する空間的に不均一な熱処理のための技術の概略図を示す。図５Ａでは、一連の燃料バーナー５０５は、金属基板５１０の領域全体に分散されている。各燃料バーナー５０５は、制御可能な量の燃料を独立して燃焼してもよいし、及び／または金属製造物５１０の上の距離に独立して配置して金属製造物５１０内に所望の不均一な温度プロファイルを確立してもよい。いくつかの実施形態では、金属製造物５１０は、４Ａ〜４Ｃに示される構成と同様に、動いている場合があり、この金属は圧延方向４２５に沿って輸送される。これによって、特定の期間の熱の適用が可能になり得る。なぜなら金属製造物のあるセクションは、その金属製造物が特定のバーナー５０５を通過するのに必要な時間だけ特定のバーナー５０５にさらされ得るからである。他の実施形態では、金属製造物５１０は静止していてもよく（例えば、シートメタルブランクの加工またはある長さのシートメタルのバッチ加工）、したがって、燃料の燃焼期間は、特定の期間の熱の適用に有用であり得る。金属製造物の速度、燃料の燃焼時間、金属製造物上のバーナーの位置、バーナーに提供される燃料の量／速度などを制御することは、それぞれ独立して、金属製造物の５１０の温度及び／または熱処理プロファイルを制御するための有用な方法を提供し得る。７つのバーナー５０５の３列のみが図５Ａに示されているが、バーナーの任意の望ましい数、グループ、及び配置が、金属製造物の空間的に不均一な熱処理のための熱衝撃技術に適用され得、これにはバーナーが一部の場所に存在しないか、または一部の場所で作動も活性化もされない配置を含む。さらに、熱衝撃技術を単独で、または別の熱処理技術と組み合わせて使用して、所望の空間的に不均一な熱処理を達成してもよい。例えば、互いに散在する異なる加熱及び／または冷却装置を含むアレイを使用してもよい。
【００６１】
図５Ｂは、磁気（電磁）誘導を使用する空間的に不均一な熱処理のための技術の概略図を示す。図５Ｂでは、一連の電磁コイル５１５は、金属基板５１０の領域全体に分散されている。各電磁コイル５１５は、印加される高周波交流電流を使用して独立してエネルギーを与えられて、回転磁場を生成し、金属製造物５１０及び熱金属製造物５１０に渦電流を誘導し得る。図５Ｂはまた、金属製造物５１０の領域全体に分散された一連の回転可能な永久磁石５２０を示している。各回転可能な永久磁石５２０は、異なる速度で独立して回転されて、回転磁場を生成し、金属製造物５１０に渦電流を誘導し及び金属製造物５１０を加熱し得る。いくつかの実施形態では、金属製造物５１０は、図４Ａ〜４Ｃに示される構成と同様に、動いてもよく、ここで、金属製造物は圧延方向４２５に沿って移送される。金属製造物のセクションは、特定の電磁コイル５１５及び／または回転可能な永久磁石５２０からの回転磁場にのみ、その金属製造物が通過するのに必要な時間さらされ得るので、これによって、特定の時間にわたる熱の適用が可能になり得る。他の実施形態では、金属製造物５１０は静止していてもよく（例えば、シートメタルブランクの加工またはある長さのシートメタルのバッチ加工）、したがって、回転磁場の印加期間は、電磁コイル５１５へのＡＣ電圧の印加期間によって制御されてもよく、または回転可能な永久磁石５２０の回転の持続時間は、特定の持続時間の熱の適用に有用であり得る。金属製造物の速度、回転磁場の印加時間、磁場の回転速度（電磁コイル５１５に印加されるＡＣ電圧の周波数または回転可能な永久磁石の物理的回転のいずれかによる）、金属基板５１０上の電磁コイル５１５または回転可能な永久磁石５２０の位置、隣接する磁気源（電磁コイル５１５及び／または回転可能な永久磁石５２０）間のギャップ間隔、電磁コイル５１５に印加されるＡＣ電圧の大きさなどを制御することで、それぞれ独立して、金属製造物５１０の温度及び／または熱処理プロファイルを制御するための有用な方法が提供され得る。一例として、磁気源の対の間のギャップが小さいほど、加熱速度が高くなる場合がある。図５Ｂには、３列の６つの電磁コイル５１５及び３列の４つの回転可能な磁石５２０のみが示されているが、金属製造物の空間的に不均一な熱処理のための磁気誘導技術において、任意の望ましい数またはグループの電磁コイル及び／または回転可能な永久磁石が適用され得、これには、電磁コイル及び／または回転可能な永久磁石が一部の場所に存在しないか、または一部の場所で作動も活性化もされていない配置を含むことが理解されよう。さらに、磁気誘導技術を単独で、または別の熱処理技術と組み合わせて使用して、所望の空間的に不均一な熱処理を達成してもよい。
【００６２】
図５Ｃは、流体（例えば、水、水溶液もしくは油などの液体、または空気、窒素もしくはアルゴンなどのガス、など）への曝露を使用する空間的に不均一な熱処理のための技術の概略図を示す。図５Ｃでは、一連のノズル５２５は、金属製造物５１０の領域全体に分散されている。各ノズル５２５は、金属製造物５１０を流体に暴露するために独立して作動されてもよい。各ノズル５２５からの流体の組成は、独立していてもよい。各ノズル５２５からの流体の温度は独立していてもよい。各ノズル５２５からの流体の流量は独立していてもよい。金属製造物５１０が加熱される場合、金属製造物５１０を液体にさらすプロセスは、焼入れと呼ばれる場合があり、これにより、金属製造物５１０の全部または一部の温度を急速に下げることが可能になり得る。焼入れ中の焼入れ速度及び温度プロファイルの制御は、金属製造物５１０の成形性特性及び／または強度を制御するのに有用であり得る。いくつかの実施形態では、金属製造物５１０は、図４Ａ〜４Ｃに示される構成と同様に、動いている場合があり、ここで、この金属製造物は圧延方向４２５に沿って輸送される。金属製造物の一部は、その金属製造物がノズルを通過するのに必要な時間だけ特定のノズル５２５からの流体にさらされ得るので、これによって、特定の期間の流体の適用が可能になり得る。他の実施形態では、金属製造物５１０は静止していてもよく（例えば、シートメタルブランクの加工またはある長さのシートメタルのバッチ加工）、したがって、流体適用の持続時間は、暴露の持続時間によって制御されてもよいし、または異なるノズル５２５からの流体の暴露の順序は、特定の期間にわたって特定の熱処理を達成するのに有用であり得る。金属製造物の速度、流体への曝露時間、流体の組成、流体の温度、流体の流量、ノズル５２５の位置などを制御することは、それぞれ、金属製造物５１０の温度及び／または熱処理プロファイルを制御するための有用な方法を提供し得る。図５Ｃには、７個のノズル５２５の３列のみが示されているが、金属製造物の空間的に不均一な熱処理のための流体処理技術に任意の望ましい数またはグループのノズルを適用してもよく、これにはノズルが一部の場所に存在しないか、または一部の場所で作動も活性化もされない配置を含むことが理解されよう。さらに、流体処理技術を単独で、または別の熱処理技術と組み合わせて使用して、所望の空間的に不均一な熱処理を達成してもよい。
【００６３】
いくつかの実施形態では、熱が金属製造物の別の部分から除去されると同時に、熱がその金属製造物の一部に加えられてもよい。そのような組み合わされた熱付加／熱除去技術は、特定の熱処理プロファイルの局所化を有利に提供し、熱拡散の影響を最小限に抑え得る。金属は一般に大きな熱伝導率（例えば、約１０Ｗ／ｍ・Ｋを超える）を有するので、多くの金属の熱拡散速度は非常に高い場合があることが理解されよう。金属製造物のある領域に加えられた熱が金属製造物の別の領域に迅速に移動するのを防ぐために、熱の少なくとも一部を隣接する位置で取り除いてもよい。金属製造物は、例えば、上記に開示された技術を使用して加熱してもよく、油、水、またはガスなどの流体にさらすことによって熱を取り除いてもよい。
【００６４】
他の加熱または冷却要素を使用して、制限するものではなく、金属製造物からの熱の導入または熱の除去を制御してもよい。いくつかの実施形態では、熱電ヒートポンプは、金属製造物の空間的に不均一な熱処理のために使用され得る。熱電ヒートポンプは、熱電ヒートポンプの２つの金属間の接合部を横切って熱を輸送するためにペルチェ効果を採用したソリッドステート装置に相当する。熱電ヒートポンプの電流の方向次第で、熱が反対方向に輸送され、同じ装置が熱を追加または除去するように機能することが可能になる。単一の装置が加熱と冷却の両方の目的で使用できるので、このような装置は熱処理に可塑性をもたらす。図５Ｄは、金属製造物５１０の熱処理に使用されている熱電ヒートポンプ５３０のアレイの概略図を示す。図５Ｄの各々の個々の熱電ヒートポンプ５３０は、金属製造物５１０に熱を提供したり、金属製造物５１０から熱を放散したりするために、個々のヒートシンクを含むものとして示されている。いくつかの実施形態では、個々の熱電ヒートポンプ５３０との間の熱が共通のヒートシンクとの間で提供されるように、共通のヒートシンクが提供され得る。このような構成は、冷却用の熱電ヒートポンプが加熱用の熱電ヒートポンプに隣接している状況に利益をもたらし得る。熱電ヒートポンプ５３０への電流の方向及び大きさ、熱電ヒートポンプ５３０と金属製造物５１０との間の接触の持続時間（例えば、金属製造物５１０に対して熱電ヒートポンプ５３０を上下させることによる）などを制御することで、金属製造物５１０の温度及び／または熱処理プロファイルを制御するための有用な方法がそれぞれ得られ得る。６列の６つの熱電ヒートポンプ５３０のみが図５Ｄには描かれているが、熱電ヒートポンプが一部の場所に存在しないか、または一部の場所で作動も活性化もされない配置を含む、任意の望ましい数またはグループの熱電ヒートポンプを、金属製造物の空間的に不均一な熱処理に使用してもよいことが理解されよう。さらに、熱電ヒートポンプベースの技術を単独で、または別の熱処理技術と組み合わせて使用して、所望の空間的に不均一な熱処理を達成してもよい。
【００６５】
図６は、金属製造物６００の熱処理のために熱電ヒートポンプを使用するための別の構成を示す。ここで、熱電ヒートポンプ６０５のアレイがコンベヤ６１０の一部として提供され、これは、金属製造物６００と熱電ヒートポンプ６０５との間の接触に十分な時間を与えて、金属製造物６００が方向６１５に沿って動いているときに適切な熱処理を可能にするのに有用であり得る。有利には、そのような構成によって、他の圧延加工装置とインラインのコンベヤーシステムを使用して、金属製造物６００上に直接所望の熱処理を「印刷（プリント）」することが可能になり得る。熱電ヒートポンプ６０５は、図６のコンベヤ６１０の一部として提供されるが、この構成は限定する意図はないが、熱電ヒートポンプのアレイを含むローラー及び熱電ヒートポンプのアレイを含む可動プラットフォームなど、他の構成が企図され、コンベヤ６００の代わりに使用され得る。しかしながら、各構成において、接触持続時間は、適切な熱処理を可能にするのに十分な時間であり得る。図６では、熱電ヒートポンプ６０５によって金属製造物６００に適用される熱処理は、３つの異なるレベルの熱処理（例えば、金属基板６００の端部）、ならびに、熱処理なし（例えば、金属基板６００の中央部）、例えば、図４Ｃに示される構成と同様に、圧延方向６１５及び横方向６２０に沿って空間的に不均一な熱処理を生成するため、として示されている。金属製造物のエッジと中央とが異なる熱処理を受けるこのような構成は、金属シートのエッジが縁取りされ、金属シートの他の部分と比較して成形性の特性が向上するという利点がある場合など、さまざまな実施形態に有用であり得る。
【００６６】
図７は、図４Ａ〜４Ｃ、図５Ａ〜５Ｄ、または図６に示される任意の熱処理技術を使用することによるなど、熱処理後の例示的な金属製造物７００の概略図を示す。金属製造物７００は、３つの異なるレベルの熱処理（７０５、７１０、及び７１５）で表される金属の個々の部分を有するものとして示されている。熱処理７０５、７１０、及び７１５は、任意の特定の手段を使用する熱の適用または熱の除去を表し得、一般に、異なる加熱、冷却、または焼入れ技術の組み合わせを含む、異なる熱処理を表すことを意図している。例えば、熱処理７０５は、加熱または冷却／焼入れを表し得、熱処理７１０は、同じまたは異なる加熱または冷却／焼入れを表し得、熱処理７１５は、さらに同じまたは異なる加熱または冷却／焼入れを表し得る。図７の熱処理７０５、７１０、及び７１５は、それらの間に金属製造物７００の非熱処理領域を隔てて間隔を置いて示され、異なる熱処理領域は、いくつかの実施形態では、必要に応じて互いに隣接してもよいし、または互いに重なってもよい。金属製造物７００の熱処理された領域は、長方形または正方形の形状として示されているが、任意の適切な形状を使用してもよく、加熱／冷却／焼入れ源の形状、位置、間隔など、金属製造物７００の熱伝導率、熱処理プロセス中の加熱／冷却／焼入れ適用の持続時間などによって決定され得ることも理解されよう。
【００６７】
以下の実施例は、本発明をさらに説明するのに役立つが、しかしながら同時に、そのいかなる限定も構成しない。これに対して、本明細書の説明を読んだ後に、本発明の趣旨から逸脱することなく当業者らにそれ自体を示唆し得る、種々の実施形態、それらの修正及び均等物が用いられ得ると明らかに理解されるべきである。以下の例に記載される研究中、別途記載のない限り、従来の手順に従った。手順の一部は、例証の目的のために以下に記載される。
【実施例】
【００６８】
実施例Ａ
図８は、金型を使用してプレス加工された製造物を形成するためにシートメタルブランクを延伸している概要を示す。図示のように、シートメタルブランク８００は、空間的に不均一な熱処理が施されたシートメタルブランクに対応する。図８の矢印によって示されるように、金型８０５の構成要素が一緒になると、シートメタルブランク８００は、プレス加工された金属製造物８１０を形成するように延伸される。
【００６９】
ここで、金型８０５は非平面プロファイルを示し、異なるひずみレベルがいくつかの異なる領域でシートメタルブランク８００に与えられることになっている。したがって、シートメタルブランク８００は、異なる領域で異なる強度及び／または成形性の特性を有することから利益を得る場合があり、したがって、それに応じて熱処理されてもよい。例えば、シートメタルブランクは、中間領域８１５で比較的高い強度及び低い成形性特性を有し、側面領域８２０及びコーナー領域８２５で、より高い成形性を有するように熱処理（または未処理）されてもよい。プレス加工中に与えられるひずみに応じて、コーナー領域８２５は、サイド領域８２０よりも高い成形性特性を有することから利益を得る場合がある。さらに、エッジ領域８３０は、ヘミングを受ける場合があり、さらに異なる最適または望ましい強度／成形性特性を必要とする場合がある。プレス加工時に、金型８０５のプロファイルは、延伸加工においてシートメタルブランク８００に形成される。シートメタルブランク８００に空間的に不均一な熱処理を提供することにより、正確な成形性特性及び強度配置がシートメタルブランク８００に提供され得る。これによって、プレス加工プロセスが有利に改善され、欠陥または不適切なプレス加工された金属製造物８１０がより少なくなり得る。
【００７０】
実例
以下で使用されている場合、一連の実例へのいずれかの参照は、選言的に、それらの各実施例を参照するものとして理解されたい（例えば、「実例１〜４」は「実例１、２、３、または４」として理解されたい）。
【００７１】
実例１は、金属基板を空間的に不均一な熱処理プロセスに供して、カスタムの空間的に不均一な強度プロファイル及びカスタムの空間的に不均一な成形性プロファイルを有する熱処理された金属製造物を生成することを含む方法であり、この空間的に不均一な熱処理プロセスには、一連の加熱、冷却、及び／または焼入れ要素を使用して、金属製造物の異なる領域を加熱または冷却することが含まれる。
【００７２】
実例２は、先行または後続の実例のいずれかの方法であり、ここで、この空間的に不均一な熱処理プロセスは、金属製造物の第１の領域を加熱してその金属製造物の第１の領域で第１の温度プロファイルを達成すること、及びその金属製造物の第２の領域を加熱して、その金属製造物の第２の領域における第２の温度プロファイルを達成することを含む。
【００７３】
実例３は、先行または後続の実例のいずれかの方法であり、ここで、この空間的に不均一な熱処理プロセスは、金属製造物の第１の領域を冷却してその金属製造物の第１の領域で第１の温度プロファイルを達成すること、及びその金属製造物の第２の領域を冷却して、その金属製造物の第２の領域における第２の温度プロファイルを達成することを含む。
【００７４】
実例４は、先行または後続の実例３のいずれかの方法であり、ここで、この空間的に不均一な熱処理プロセスは、金属製造物の第１の領域を加熱してこの金属製造物の第１の領域で第１の温度プロファイルを達成すること、及びその金属製造物の第２の領域を冷却して、その金属製造物の第２の領域における第２の温度プロファイルを達成することを含む。
【００７５】
実例５は、先行または後続の実例のいずれかの方法であり、ここで、この空間的に不均一な熱処理プロセスは、第１の焼入れプロファイルに従って金属製造物の第１の領域を焼入れすること、及び第２の焼入れプロファイルに従ってこの金属製造物の第２の領域を焼入れすることを含む。
【００７６】
実例６は、先行または後続の実例のいずれかの方法であり、ここで、この空間的に不均一な熱処理プロセスは、直接熱衝撃プロセス、磁気もしくは電磁誘導プロセス、スプレー冷却もしくはスプレー焼入れプロセス、熱電加熱プロセス、熱電冷却プロセス、またはこれらの任意の組み合わせを使用して金属製造物を加熱、冷却、及び／または焼入れすることを含む。
【００７７】
実例７は、先行または後続の実例のいずれかの方法であり、ここで、この空間的に不均一な熱処理プロセスは、加熱、冷却、及び／または焼入れ要素の１次元アレイを使用して、金属製造物の異なる領域を加熱または冷却することを含む。
【００７８】
実例８は、先行または後続の実例のいずれかの方法であり、ここで、この空間的に不均一な熱処理プロセスは、加熱、冷却、及び／または焼入れ要素の２次元アレイを使用して金属製造物の異なる領域を加熱または冷却することを含む。
【００７９】
実例９は、先行または後続の実例のいずれかの方法であり、ここで、この金属製造物は、シートメタルブランクを含む。
【００８０】
実例１０は、先行または後続の実例のいずれかの方法であり、ここで、この金属製造物は、金属コイルの少なくとも一部を含む。
【００８１】
実例１１は、金属製造物が動いている、先行または後続の実例のいずれかの方法である。
【００８２】
実例１２は、先行または後続の実例のいずれかの方法であり、ここでは、この金属製造物は、金属層及び第２の層を含む複合製造物を含み、この第２の層は、第２の金属層、布層、繊維層、炭素繊維層、ポリマー層、プレポリマー層、または熱硬化性プラスチック層のうちの１つ以上を含む。
【００８３】
実例１３は、先行または後続の実例のいずれかの方法であり、金型を使用して熱処理された金属製造物をプレス加工することをさらに含む。
【００８４】
実例１４は、先行または後続の実例のいずれかの方法であり、ここで、カスタムの空間的に不均一な強度プロファイル及びカスタムの空間的に不均一な成形性プロファイルを、金属製造物をプレス加工または延伸加工に供する際に、この金属製造物に与えられる欠陥を低減するように選択する。
【００８５】
実例１５は、金属製造物であって、これは、金属製造物を空間的に不均一な熱処理で処理することによって作製された、空間的に不均一な強度プロファイル及び空間的に不均一な成形性プロファイルを有する熱処理された金属製造物を含み、ここで、この空間的に不均一な熱処理プロセスには、一連の加熱、冷却、及び／または焼入れ要素を使用して、金属製造物の異なる領域を加熱または冷却することを含む。
【００８６】
実例１６は、先行または後続の実例のいずれかの金属製造物であり、ここで、空間的に不均一な熱処理でこの金属製造物を処理することは、金属製造物の第１の領域を加熱して、この金属製造物の第１の領域で第１の温度プロファイルを達成すること、及びその金属製造物の第２の領域を加熱して、この金属製造物の第２の領域で第２の温度プロファイルを達成することを含む。
【００８７】
実例１７は、先行または後続の実例のいずれかの金属製造物であり、ここで、空間的に不均一な熱処理でこの金属製造物を処理することは、その金属製造物の第１の領域を冷却して、その金属製造物の第１の領域で第１の温度プロファイルを達成すること、及びその金属製造物の第２の領域を冷却して、その金属製造物の第２の領域で第２の温度プロファイルを達成することを含む。
【００８８】
実例１８は、先行または後続の実例のいずれかの金属製造物であり、ここで、空間的に不均一な熱処理でこの金属製造物を処理することは、この金属製造物の第１の領域を加熱して、その金属製造物の第１の領域で第１の温度プロファイルを達成すること、及びこの金属製造物の第２の領域を冷却して、この金属製造物の第２の領域で第２の温度プロファイルを達成することを含む。
【００８９】
実例１９は、先行または後続の実例のいずれかの金属製造物であり、ここで、空間的に不均一な熱処理でこの金属製造物を処理することは、第１の焼入れプロファイルに従ってその金属製造物の第１の領域を焼入れすること、及び第２の焼入れプロファイルに従ってその金属製造物の第２の領域を焼入れすることを含む。
【００９０】
実例２０は、先行または後続の実例のいずれかの金属製造物であり、ここで、空間的に不均一な熱処理でこの金属製造物を処理することは、直接熱衝撃プロセス、磁気もしくは電磁誘導プロセス、スプレー冷却もしくはスプレー焼入れプロセス、熱電加熱プロセス、熱電冷却プロセス、またはこれらの任意の組み合わせを使用して金属製造物を加熱、冷却、及び／または焼入れすることを含む。
【００９１】
実例２１は、先行または後続の実例のいずれかの金属製造物であり、ここで、空間的に不均一な熱処理プロセスは、加熱、冷却、及び／または焼入れ要素の１次元アレイを使用して金属製造物の異なる領域を加熱または冷却することを含む。
【００９２】
実例２２は、先行または後続の実例のいずれかの金属製造物であり、ここで、空間的に不均一な熱処理プロセスは、加熱、冷却、及び／または焼入れ要素の２次元アレイを使用して金属製造物の異なる領域を加熱または冷却することを含む。
【００９３】
実例２３は、先行または後続の実例のいずれかの金属製造物であり、ここで、この金属製造物は、シートメタルブランクを含む。
【００９４】
実例２４は、先行または後続の実例のいずれかの金属製造物であり、ここで、この金属製造物は、金属コイルの少なくとも一部を含む。
【００９５】
実例２５は、先行または後続の実例のいずれかの金属製造物であり、ここで、この金属製造物は、金属層及び第２の層を含む複合製造物を含み、この第２の層は、第２の金属層、布地層、繊維層、炭素繊維層、ポリマー層、プレポリマー層、または熱硬化性プラスチック層のうちの１つ以上を含む。
【００９６】
実例２６は、先行または後続の実例のいずれかの金属製造物であり、空間的に不均一な熱処理でこの金属製造物を処理することは、運動中にこの金属製造物を処理することを含む。
【００９７】
実例２７は、先行または後続の実例のいずれかの金属製造物であり、金型を使用して熱処理された金属製造物をプレス加工することによって形成されたプレス加工された金属製造物に対応している。
【００９８】
実例２８は、先行または後続の実例のいずれかの金属製造物であり、ここで、カスタムの空間的に不均一な強度プロファイル及びカスタムの空間的に不均一な成形性プロファイルは、この金属製造物をプレス加工または延伸加工に供した際にその金属製造物に与えられる欠陥を低減するように選択される。
【００９９】
実例２９は、先行または後続の実例のいずれかの金属製造物または方法であり、ここで、この金属製造物はアルミニウム合金製造物である。
【０１００】
実例３０は、先行または後続の実例のいずれかの金属製造物または方法であり、ここで、この金属製造物は圧延金属製造物である。
【０１０１】
実例３１は、先行の実例のいずれかの金属製造物または方法であり、ここで、この金属製造物はシートメタルである。
【０１０２】
上記で引用された全ての特許、刊行物、及び要約は、全体が参照により本明細書に組み込まれる。例示された実施形態を含む実施形態の前述の説明は、例示及び説明の目的のためにのみ提示されており、網羅的であること、または開示された正確な形態に限定することを意図するものではない。多数の修正、適合、及びそれらの使用は、当業者には明らかであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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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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