(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２．８〜３．２重量％のＣｕ、
０．５〜０．８重量％のＬｉ、
０．１〜０．３重量％のＡｇ、
０．２〜０．７重量％のＭｇ、
０．２〜０．６重量％のＭｎ、
０．０１〜０．１５重量％のＴｉ、
０．２重量％未満の量のＺｎ、各々０．１重量％以下の量のＦｅおよびＳｉ、ならびに各々０．０５重量％以下で合わせて０．１５重量％以下の含有量の不可避不純物を含む、アルミニウムを主成分とする合金製の、１／２の厚さでの再結晶化率が７０％より高いような粒状構造を有し、再結晶化率は再結晶化した粒が占める面積の割合として定義される、厚さ０．５〜９ｍｍのシートメタルであって、
Ｌ／ＴＣ平面内での切断法によって、ＡＳＴＭ  Ｅ１１２規格にしたがって、半分の厚さで測定した粒の異方性指数が２０未満であることを特徴とし、
質別Ｔ８で下記の：
‐方向Ｌ‐Ｔにおいて、および方向Ｔ‐Ｌにおいて、ＣＣＴ７６０（２ａｏ＝２５３ｍｍ）タイプのサンプルについて測定した平面応力での靭性Ｋａｐｐは、少なくとも１４０ＭＰａ√ｍであり、方向ＬおよびＴＬでの限界Ｒｐ０．２は、少なくとも３６０ＭＰａである、
‐方向Ｌ‐Ｔにおいて、および方向Ｔ‐Ｌにおいて、ＣＣＴ７６０（２ａｏ＝２５３ｍｍ）タイプのサンプルについて測定した平面応力での靭性Ｋｒ６０は、１９０ＭＰａ√ｍより大きく、方向ＬおよびＴＬでの破断強度Ｒｍは、少なくとも４１０ＭＰａである、
という一対の特性の少なくとも一つを示し、
また、下記の：
‐方向Ｔ‐ＬおよびＬ‐ＴにおいてＣＣＴ７６０（２ａｏ＝２５３ｍｍ）タイプのサンプルについて測定した平面応力での靭性Ｋａｐｐ間の比Ｋａｐｐ（Ｔ‐Ｌ）／Ｋａｐｐ（Ｌ‐Ｔ）は、０．８５〜１．１５である、
‐方向ＬおよびＴＬにおける破断強度Ｒｍ間の比Ｒｍ（Ｌ）／Ｒｍ（ＴＬ）は、１．０６未満である、
という特性の少なくとも一つを示すことを特徴とする、シートメタル。
【請求項２】
銅含有量が２．９〜３．１重量％である、請求項１に記載のシートメタル。
【請求項３】
リチウム含有量が０．５５〜０．７５重量％である、請求項１または２に記載のシートメタル。
【請求項４】
銀含有量が０．１５〜０．２８重量％である、請求項１〜３のいずれか一つに記載のシートメタル。
【請求項５】
マグネシウム含有量が０．３〜０．５重量％である、請求項１〜４のいずれか一つに記載のシートメタル。
【請求項６】
ジルコニウム含有量が０．０４重量％以下である、請求項１〜５のいずれか一つに記載のシートメタル。
【請求項７】
マンガン含有量が０．２〜０．４５重量％である、請求項１〜６のいずれか一つに記載のシートメタル。
【請求項８】
Ｌ／ＴＣ平面内での切断法によって、ＡＳＴＭ  Ｅ１１２規格にしたがって、半分の厚さで測定した粒の異方性指数が１５未満であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載のシートメタル。
【請求項９】
厚さが０．５〜９ｍｍ、特に１．５〜６ｍｍであるシートメタルであり、質別Ｔ８で下記の：
‐方向Ｌ‐Ｔにおいて、および方向Ｔ‐Ｌにおいて、ＣＣＴ７６０（２ａｏ＝２５３ｍｍ）タイプのサンプルについて測定した平面応力での靭性Ｋａｐｐは、少なくとも１５０ＭＰａ√ｍであり、方向ＬおよびＴＬでの限界Ｒｐ０．２は、少なくとも３６５ＭＰａである、
‐方向Ｌ‐Ｔにおいて、および方向Ｔ‐Ｌにおいて、ＣＣＴ７６０（２ａｏ＝２５３ｍｍ）タイプのサンプルについて測定した平面応力での靭性Ｋｒ６０は、２００ＭＰａ√ｍより大きく、方向ＬおよびＴＬでの破断強度Ｒｍは、少なくとも４１５ＭＰａである、
という一対の特性の少なくとも一つを示し、
また、下記の：
‐方向Ｔ‐ＬおよびＬ‐ＴにおいてＣＣＴ７６０（２ａｏ＝２５３ｍｍ）タイプのサンプルについて測定した平面応力での靭性Ｋａｐｐ間の比Ｋａｐｐ（Ｔ‐Ｌ）／Ｋａｐｐ（Ｌ‐Ｔ）は、０．９０〜１．１０である、
‐方向ＬおよびＴＬにおける破断強度Ｒｍ間の比Ｒｍ（Ｌ）／Ｒｍ（ＴＬ）は、１．０５未満である、
という特性の少なくとも一つを示す、請求項１〜８のいずれか一つに記載のシートメタル。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか一つに記載の、厚さ０．５〜９ｍｍのシートメタルの製造方法であって、その方法では、連続して、
ａ）２．８〜３．２重量％のＣｕ、
０．５〜０．８重量％のＬｉ、
０．１〜０．３重量％のＡｇ、
０．２〜０．７重量％のＭｇ、
０．２〜０．６重量％のＭｎ、
０．０１〜０．１５重量％のＴｉ、
０．２重量％未満の量のＺｎ、各々０．１重量％以下の量のＦｅおよびＳｉ、ならびに各々０．０５重量％以下で合わせて０．１５重量％以下の含有量の不可避不純物を含むアルミニウム合金を得るために溶融金属浴を調製し、
ｂ）前記溶融金属浴からプレートを鋳造し、
ｃ）前記プレートを４８０〜５３５℃の温度で均質化し、
ｄ）前記プレートを熱間圧延によって、および任意に冷間圧延によって、厚さが０．５〜９ｍｍであるシートメタルに圧延し、
ｅ）前記シートメタルを４５０〜５３５℃の温度で溶体化処理し、焼き入れし、
ｈ）溶体化処理および焼き入れ後の全体の冷間変形は１５％未満であって、前記シートメタルを永久変形が０．５〜５％になるように制御して引張り、
ｉ）１３０〜１７０℃の温度で、５〜１００時間、加熱を含む焼き戻しを実施する、
シートメタルの製造方法。
【請求項１１】
均質化温度が４９０〜５３０℃である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
熱間圧延の際に、厚さ２０ｍｍまで４００℃より高い温度を維持する、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
航空機用胴体パネルへの、請求項１〜９のいずれか一つに記載のシートメタルの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム‐銅‐リチウム合金製の圧延製品、より詳細には特に航空および航空宇宙構造物用のこのような製品、それらの製造方法、および使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム合金製圧延製品は、特に航空産業および航空宇宙産業用の胴体部品を製造するために開発されている。
【０００３】
アルミニウム‐銅‐リチウム合金は、このタイプの製品を製造するのに特に有望である。
【０００４】
米国特許第５０３２３５９号明細書には、マグネシウムおよび銀を特に０．３〜０．５重量％添加することによって機械抵抗を大きくすることが可能な、アルミニウム‐銅‐リチウム合金の多数の族が開示されている。
【０００５】
米国特許第５４５５００３号明細書には、特に適切な冷間加工および焼き戻しによって、極低温において改良された機械抵抗および靭性を示すＡｌ‐Ｃｕ‐Ｌｉ合金の製造方法が開示されている。この特許は特に、重量％でＣｕ＝３．０〜４．５、Ｌｉ＝０．７〜１．１、Ａｇ＝０〜０．６、Ｍｇ＝０．３〜０．６、およびＺｎ＝０〜０．７５の組成を推奨している。
【０００６】
米国特許第７４３８７７２号明細書には、重量％でＣｕ：３〜５、Ｍｇ：０．５〜２、Ｌｉ：０．０１〜０．９を含む合金が開示されているが、靭性と機械抵抗との間のバランスによる質の低下を理由として、リチウムをより高い含有量で使用することに反対している。
【０００７】
米国特許第７２２９５０９号明細書には、重量％でＣｕ：２．５〜５．５、Ｌｉ：０．１〜２．５、Ｍｇ：０．２〜１．０、Ａｇ：０．２〜０．８、Ｍｎ：０．２〜０．８、Ｚｒ、またはＣｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｓｃ、Ｖのような粒を細かくする他の化学物質を最大０．４含む合金が開示されている。
【０００８】
米国特許出願公開第２００９／１４２２２２号明細書には、重量％でＣｕ：３．４〜４．２％、Ｌｉ：０．９〜１．４％、Ａｇ：０．３〜０．７％、Ｍｇ：０．１〜０．６％、Ｚｎ：０．２〜０．８％、Ｍｎ：０．１〜０．６％および、粒状構造を制御するための少なくとも一つの元素：０．０１〜０．６％を含む合金が開示されている。この出願にはまた、押出製品の製造方法が開示されている。
【０００９】
米国特許出願公開第２０１１／０２４７７３０号明細書には、重量％でＣｕ：２．７５〜５．０％、Ｌｉ：０．１〜１．１％、Ａｇ：０．３〜２．０％、Ｍｇ：０．２〜０．８％、Ｚｎ：０．５０〜１．５％、Ｍｎ：１．０％以下を含み、Ｃｕ／Ｍｇ比が６．１〜１７である合金が開示されており、この合金は加工しづらい。
【００１０】
中国特許第１０１９６７５８８号明細書には、重量％でＣｕ：２．８〜４．０、Ｌｉ：０．８〜１．９、Ｍｎ：０．２〜０．６、Ｚｎ：０．２０〜０．８０、Ｚｒ：０．０４〜０．２０、Ｍｇ：０．２０〜０．８０、Ａｇ：０．１〜０．７、Ｓｉ≦０．１０、Ｆｅ≦０．１０、Ｔｉ≦０．１２の組成の合金が開示されており、この出願はジルコニウムおよびマンガンを組み合わせて添加することを教示している。
【００１１】
米国特許出願公開第２０１１／２０９８０１号明細書は、重量％でＣｕ：３．０〜３．９、Ｌｉ：０．８〜１．３、Ｍｇ：０．６〜１．０、Ｚｒ：０．０５〜０．１８、Ａｇ：０．０〜０．５、Ｍｎ：０．０〜０．５、Ｆｅ＋Ｓｉ≦０．２０、およびＴｉ：０．０１〜０．１５；Ｓｃ：０．０５〜０．３；Ｃｒ：０．０５〜０．３；Ｈｆ：０．０５〜０．５の中から少なくとも一つの元素、および各々が≦０．０５で合計が≦０．１５の他の元素を含み、残余がアルミニウムである、アルミニウムを主成分とする合金製の押出製品、圧延製品および／または鍛造製品のような展伸製品に関するものであり、それらの製品は特に、航空産業用の構造部品を製造するためのアルミニウム製の厚肉製品の製造に有用である。
【００１２】
胴体に適用されるためのアルミニウムシートメタルに必要な特性は、例えば欧州特許第１８９１２４７号明細書に記載されている。シートメタルは、高い弾性限界（耐燃性のため）、ならびに特に高い破断における明らかな応力強度因子（Ｋapp）の高い値と長いＲ曲線を顕著な特徴とする高い平坦応力下靭性を有することが特に好ましい。
【００１３】
欧州特許第１９６６４０２号明細書には、Ｃｕ：２．１〜２．８重量％、Ｌｉ：１．１〜１．７重量％、Ａｇ：０．１〜０．８重量％、Ｍｇ：０．２〜０．６重量％、Ｍｎ：０．２〜０．６重量％、各々０．１重量％以下の量のＦｅおよびＳｉ、ならびに各々０．０５重量％以下で合わせて０．１５重量％以下の含有量の不可避的不純物を含む合金が記載されており、その合金はジルコニウムをほとんど含まず、特に薄い再結晶化シートメタルの製造に適している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第５０３２３５９号明細書
【特許文献２】米国特許第５４５５００３号明細書
【特許文献３】米国特許第７４３８７７２号明細書
【特許文献４】米国特許第７２２９５０９号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００９／１４２２２２号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２０１１／０２４７７３０号明細書
【特許文献７】中国特許第１０１９６７５８８号明細書
【特許文献８】米国特許出願公開第２０１１／２０９８０１号明細書
【特許文献９】欧州特許第１８９１２４７号明細書
【特許文献１０】欧州特許第１９６６４０２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
胴体用シートメタルは複数の方向に外力を加えることが可能であり、方向ＬおよびＴＬにおける高く均等な機械抵抗特性、ならびに方向Ｌ‐ＴおよびＴ‐Ｌでの高く均等な靭性特性を有する薄い等方性シートメタルの研究が盛んである。さらに、ある厚さ、例えば４ｍｍで高い特性を示す、いくつかの合金によって得られた薄いシートメタルが、他の厚さ、例えば２．５ｍｍではあまり高い特性を示さないこと、または異方性である場合があることが確かめられた。異なる厚さごとに異なる合金を使用することは、多くの場合産業的に有利ではなく、厚さに関係なく、高い特性および等方性に達することが可能な合金が特に有利であろう。
【００１６】
特に、方向ＬおよびＴＬでの機械抵抗、ならびに方向Ｌ‐ＴおよびＴ‐Ｌについての靭性に関して、公知の製品の特性と比較して、改善された特性および等方性を示すアルミニウム‐銅‐リチウム合金製の、特に厚さ０．５〜９ｍｍの薄いシートメタルへの要望が存在し、これは厚さのこの範囲全体にわたっている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の目的は、
２．８〜３．２重量％のＣｕ、
０．５〜０．８重量％のＬｉ、
０．１〜０．３重量％のＡｇ、
０．２〜０．７重量％のＭｇ、
０．２〜０．６重量％のＭｎ、
０．０１〜０．１５重量％のＴｉ、
０．２重量％未満の量のＺｎ、各々０．１重量％以下の量のＦｅおよびＳｉ、ならびに各々０．０５重量％以下で合わせて０．１５重量％以下の含有量の不可避不純物を含む、アルミニウムを主成分とする合金製の、実質的に再結晶化された粒状構造の、厚さ０．５〜９ｍｍのシートメタルであり、
前記シートメタルは鋳造、均質化、熱間圧延、および任意に冷間圧延、溶体化処理、焼き入れおよび焼き戻しを含む方法によって得られる。
【００１８】
本発明の別の目的は、アルミニウムを主成分とする合金製の、厚さ０．５〜９ｍｍの本発明によるシートメタルの製造方法であって、その方法では、連続して、
ａ）２．８〜３．２重量％のＣｕ、
０．５〜０．８重量％のＬｉ、
０．１〜０．３重量％のＡｇ、
０．２〜０．７重量％のＭｇ、
０．２〜０．６重量％のＭｎ、
０．０１〜０．１５重量％のＴｉ、
０．２重量％未満の量のＺｎ、各々０．１重量％以下の量のＦｅおよびＳｉ、ならびに各々０．０５重量％以下で合わせて０．１５重量％以下の含有量の不可避不純物を含む溶融金属浴を調製し、
ｂ）前記溶融金属浴からプレートを鋳造し、
ｃ）前記プレートを４８０〜５３５℃の温度で均質化し、
ｄ）前記プレートを熱間圧延、および任意に冷間圧延によって、厚さが０．５〜９ｍｍのシートメタルに圧延し、
ｅ）前記シートメタルを４５０〜５３５℃の温度で溶体化処理し、焼き入れし、
ｈ）溶体化処理および焼き入れ後の全体の冷間変形は１５％未満であって、前記シートメタルを永久変形が０．５〜５％になるように制御して引張り、
ｉ）１３０〜１７０℃、好ましくは１５０〜１６０℃の温度で、５〜１００時間、好ましくは１０〜４０時間、加熱を含む焼き戻しを実施する。
【００１９】
本発明のさらに別の目的は、航空機用胴体パネルにおける、本発明によるシートメタルの使用である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】幅７６０ｍｍ、厚さ４〜５ｍｍのサンプル用のシートメタルについて、方向Ｌ‐Ｔで得られたＲ曲線を示している。
【図２】幅７６０ｍｍ、厚さ１．５〜２．５ｍｍのサンプル用のシートメタルについて、方向Ｌ‐Ｔで得られたＲ曲線を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
異なる記載がなければ、合金の化学組成に関する全ての表記は、合金の総重量に基づく重量パーセンテージで示されている。１．４Ｃｕという表記は、重量％で表示された銅の含有量に１．４乗じることを意味する。合金の名称は、当業者には公知のアルミニウム協会の規則にしたがったものとなっている。異なる記載がなければ、欧州規格ＥＮ  ５１５において示される冶金状態の定義が適用される。
【００２２】
引張りにおける静的機械的特性、言い換えると破断強度Ｒm、０．２％伸びの慣例の弾性限界Ｒp0.2、および破断伸びＡ％は、ＮＦ  ＥＮ  ＩＳＯ  ６８９２‐１規格による引張り試験によって測定され、試験のサンプリングおよび試験の趣旨は、ＥＮ  ４８５‐１規格によって定義されている。
【００２３】
本明細書において、１／２の厚さでの再結晶化率が３０％未満、好ましくは１０％未満であるような粒状構造を、実質的に再結晶化しない粒状構造と呼び、１／２の厚さでの再結晶化率が７０％より高く、好ましくは９０％より高いような粒状構造を、実質的に再結晶化粒状構造と呼ぶ。再結晶化率は、再結晶化した粒が占める金属組織断面上の面積の割合として定義される。
【００２４】
粒度は、ＡＳＴＭ  Ｅ１１２規格によって測定される。
【００２５】
Ｒ曲線として公知の、有効亀裂拡大の関数として有効応力強度因子を示す曲線は、ＡＳＴＭ  Ｅ５６１規格によって決定される。臨界応力強度因子ＫC、言い換えれば、亀裂を不安定にする強度因子は、Ｒ曲線から計算される。応力強度因子ＫCOはまた、単調な負荷の始まりの初期亀裂長さを臨界負荷に割り当てて計算される。これらの二つの値は、求められる形状のサンプルについて計算される。Ｋappは、Ｒ曲線の試験を実施するために使用されたサンプルに対応する因子ＫCOを示す。Ｋeffは、Ｒ曲線の試験を実施するために使用されたサンプルに対応する因子ＫCを示す。Ｋｒ６０は、有効亀裂拡大Δａｅｆｆが６０ｍｍでの有効応力強度因子を示す。異なる記載がなければ、疲労による前亀裂段階の最後における亀裂のサイズは、Ｍ（Ｔ）型サンプルでＷ／３であり、ＷはＡＳＴＭ  Ｅ５６１規格で定義されたようなサンプルの幅である。
【００２６】
異なる記載がなければ、ＥＮ  １２２５８規格の定義が適用される。
【００２７】
本発明による製品の銅含有量は、２．８〜３．２重量％である。本発明の有利な実施態様では、銅含有量は、２．９〜３．１重量％である。
【００２８】
本発明による製品のリチウム含有量は、０．５〜０．８重量％であり、好ましくは０．５５〜０．７５重量％である。有利には、リチウム含有量は少なくとも０．６重量％である。本発明の一実施形態において、リチウム含有量は０．６４〜０．７３重量％である。リチウム添加は、機械抵抗および靭性の増大に寄与することが可能であり、過度に高い含有量または過度に低い含有量では、高い靭性の値および／または十分な弾性限界を得ることができない。
【００２９】
本発明による製品のマグネシウム含有量は、０．２〜０．７重量％であり、好ましくは０．３〜０．５重量％、また好ましくは０．３５〜０．４５重量％である。
【００３０】
マンガン含有量は、０．２〜０．６重量％、好ましくは０．２５〜０．３５重量％である。本発明の一実施形態において、マンガン含有量は最大で０．４５重量％である。ここで主張されている量のマンガン添加によって、含有量が高すぎると生じる恐れのある靭性への有害な作用を防止しながら、粒状構造を制御することが可能である。
【００３１】
銀含有量は、０．１〜０．３重量％である。本発明の有利な一実施形態においては、銀含有量は、０．１５〜０．２８重量％である。
【００３２】
チタン含有量は、０．０１〜０．１５重量％である。有利には、チタン含有量は少なくとも０．０２重量％であり、好ましくは少なくとも０．０３重量％である。本発明の有利な一実施形態において、チタン含有量は最大で０．１重量％であり、好ましくは最大で０．０５重量％である。チタンの添加は、特に鋳造の際に粒状構造を制御することに寄与する。
【００３３】
鉄含有量およびケイ素含有量は、各々最大で０．１重量％である。本発明の有利な一実施形態において、鉄含有量およびケイ素含有量は最大で０．０８重量％であり、好ましくは最大で０．０４重量％である。鉄含有量およびケイ素の含有量を制御し制限することは、機械抵抗と耐損傷性との間の妥協を改善することに寄与する。
【００３４】
亜鉛含有量は、０．２重量％未満であり、好ましくは０．１重量％未満である。亜鉛含有量は、有利には０．０４重量％未満である。
【００３５】
不可避不純物の含有量は、各々では０．０５重量％以下、合わせて０．１５重量％以下に保たれる。
【００３６】
特にジルコニウム含有量は、０．０５重量％以下であり、有利には０．０４重量％以下であり、好ましくは０．０３重量％以下である。
【００３７】
本発明によるシートメタルの製造方法は、調製、鋳造、圧延、溶体化処理、焼き入れ、制御された引張り、および焼き戻しの工程を含む。
【００３８】
第一の工程では、本発明による組成のアルミニウム合金が得られるように溶融金属浴を調製する。
【００３９】
次に、溶融金属浴を圧延プレートの形態に鋳造する。
【００４０】
続いて圧延プレートを４８０〜５３５℃、好ましくは４９０〜５３０℃、また好ましくは５００〜５２０℃の温度で均質化する。均質化時間は、好ましくは５〜６０時間である。
【００４１】
本明細書では、均質化温度が低すぎると、あるいは均質化が存在しないと、特にＬおよびＴＬ方向での機械抵抗、ならびにＬ‐ＴおよびＴ‐Ｌ方向での靭性に関して、公知の製品の性質と比較して改善された特性および等方性の特性に達することが不可能であり、これはこの厚さの範囲全体に当てはまる。
【００４２】
均質化後、圧延プレートは通常は周囲温度まで冷却され、その後、熱間変形されるために予備加熱される。予備加熱は、熱間圧延による変形を可能にする、好ましくは４００〜５００℃の温度に到達することを目的とする。
【００４３】
熱間圧延、および任意に冷間圧延を実施して、厚さ０．５〜９ｍｍのシートメタルを得る。
【００４４】
有利には、熱間圧延の際に、厚さ２０ｍｍまで４００℃より高い温度を維持し、好ましくは厚さ２０ｍｍまで４５０℃より高い温度を維持する。圧延中および／または圧延後の中間熱処理を実行することが可能な場合もある。しかしながら本方法は、好ましくは圧延中および／または圧延後の中間熱処理を含まない。次に、そのようにして得られたシートメタルを、４５０〜５３５℃、好ましくは４９０〜５３０℃、また好ましくは５００〜５２０℃の熱処理によって、好ましくは５分から２時間の間溶体化処理し、続いて焼き入れする。有利には溶体化処理時間は、表面の酸化を最小にするために、最大で１時間である。
【００４５】
溶体化処理の正確な条件は、硬化元素を固溶化するために、厚さおよび組成に応じて選択される必要があることが当業者には公知である。
【００４６】
次にシートメタルは、０．５〜５％、好ましくは１〜３％の永久変形で、制御された引張りによって冷間変形を受ける。圧延、平坦化、しわ伸ばし、ひずみ取り、成型のような公知の工程は、任意に、溶体化処理および焼き入れ後、ならびに制御された引張りの前および／または後で実施することが可能であるが、しかしながら溶体化処理および焼き入れ後の全体の冷間変形は１５％未満、好ましくは１０％未満である必要がある。実際、溶体化処理および焼き入れ後の高い冷間変形は、複数の粒を横断する多数のせん断帯が出現する原因となり、これらのせん断帯は望ましくない。
【００４７】
通常、焼き入れされたシートメタルは、制御された引張りの前または後に、しわ伸ばしまたは平坦化工程に付される。ここで「しわ伸ばし／平坦化」とは、永久変形のない、または永久変形が１％以下の、平坦性を向上させることが可能な冷間変形工程を意味する。
【００４８】
焼き戻しは、１３０〜１７０℃、好ましくは１５０〜１６０℃の温度での、５〜１００時間、好ましくは１０〜４０時間の加熱を含めて実施される。好ましくは最終的な冶金状態は、質別Ｔ８である。
【００４９】
本発明の一実施形態において、制御された引張り後および焼き戻し前に短い熱処理を実施して、それによってシートメタルの成形性を向上させる。したがって、焼き戻しされる前の延伸‐成形のような方法によって、シートメタルを成形することが可能である。
【００５０】
本発明によるシートメタルの粒状構造は、実質的に再結晶化されている。本発明による組成および変形のパラメータの組み合わせによって、再結晶化した粒の異方性指数を制御することが可能である。そのように、本発明によるシートメタルは、平面Ｌ／ＴＣ内での切断法によって、ＡＳＴＭ  Ｅ１１２規格にしたがって、半分の厚さで測定した粒の異方性指数が２０未満、好ましくは１５未満、また好ましくは１０未満であるようなものである。有利には、厚さが３ｍｍ以下のシートメタルでは、平面Ｌ／ＴＣ内での切断法によって、ＡＳＴＭ  Ｅ１１２規格にしたがって、半分の厚さで測定された粒の異方性指数が８以下、好ましくは６以下、また好ましくは４以下である。
【００５１】
本発明によるシートメタルは、製品の厚さには関係なく有利な特性を有する。
【００５２】
厚さが０．５〜９ｍｍ、詳細には１．５〜６ｍｍである本発明によるシートメタルは、有利には質別Ｔ８で、下記の一対の特性の少なくとも一つを示す：
‐方向Ｌ‐Ｔにおいて、および方向Ｔ‐Ｌにおいて、ＣＣＴ７６０（２ａｏ＝２５３ｍｍ）タイプのサンプルについて測定した平面応力での靭性Ｋａｐｐは、少なくとも１４０ＭＰａ√ｍ、また好ましくは少なくとも１５０ＭＰａ√ｍであり、方向ＬおよびＴＬでの限界Ｒp0.2は、少なくとも３６０ＭＰａ、また好ましくは少なくとも３６５ＭＰａである、
‐方向Ｌ‐Ｔにおいて、および方向Ｔ‐Ｌにおいて、ＣＣＴ７６０（２ａｏ＝２５３ｍｍ）タイプのサンプルについて測定した平面応力での靭性Ｋｒ６０は、１９０ＭＰａ√ｍより大きく、好ましくは２００ＭＰａ√ｍより大きく、方向ＬおよびＴＬでの破断強度Ｒｍは、少なくとも４１０ＭＰａ、好ましくは少なくとも４１５ＭＰａである、
また、下記の特性の少なくとも一つを示す：
‐方向Ｔ‐ＬおよびＬ‐ＴにおいてＣＣＴ７６０（２ａｏ＝２５３ｍｍ）タイプのサンプルについて測定した平面応力での靭性Ｋａｐｐ間の比Ｋａｐｐ（Ｔ‐Ｌ）／Ｋａｐｐ（Ｌ‐Ｔ）は、０．８５〜１．１５、好ましくは０．９０〜１．１０である、
‐方向ＬおよびＴＬにおける破断強度Ｒｍ間の比Ｒｍ（Ｌ）／Ｒｍ（ＴＬ）は、１．０６未満、好ましくは１．０５未満である。
【００５３】
本発明者らは、特定の理論に関連させることなく、特にジルコニウム含有量の制限、マンガンの添加、およびマグネシウムの量の選択といった組成と、特に均質化温度および熱間圧延温度といった変形方法との組み合わせによって、主張する有利な特性を得ることが可能であることを示す。
【００５４】
本発明によるシートメタルの耐食性、特に粒間腐食、剥離腐食、および応力腐食に対する耐性は高い。本発明の好ましい一実施形態において、本発明によるシートメタルは、クラッディングなしで使用することが可能である。
【００５５】
航空機用胴体パネルに、本発明によるシートメタルを使用することは有利である。同様に本発明によるシートメタルは、ロケット製造のような航空宇宙用途でも有利である。
【実施例】
【００５６】
この実施例において、Ａｌ‐Ｃｕ‐Ｌｉ合金製シートメタルを作製した。
【００５７】
下記表１に組成を示した、７つのプレートを鋳造した。
【００５８】
【表１】
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【００５９】
プレートは、５０５℃で１２時間均質化された。プレートを熱間圧延して、厚さが４．２〜６．３ｍｍの範囲のシートメタルを作製した。次にいくつかのシートメタルを、厚さが１．５〜２．５ｍｍになるまで冷間圧延した。得られたシートメタル、および焼き戻しの条件の詳細を下記表２に示した。
【００６０】
【表２】
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【００６１】
熱間圧延、および場合によっては冷間圧延後、シートメタルを５０５℃で溶体化処理し、次にしわを伸ばし、永久伸び２％で引張り、焼き戻した。焼き戻し時間による弾性限界の増大は合金毎に異なるので、焼き戻し条件は全て同じというわけではない。焼き戻し時間を制限して、「ピーク」の弾性限界が得られるよう努めた。焼き戻し条件は、表２に示されている。
【００６２】
サンプルの粒状構造は、偏光下での陽極酸化後の横断面の顕微鏡観察から特徴付けられた。シートメタルの粒状構造は、粒状構造が実質的に再結晶化されたシートメタル？＃２、Ｅ＃２、Ｆ＃１、Ｆ＃２、Ｇ＃１およびＧ＃２を除いたすべてのシートメタルについて、実質的に再結晶化されなかった。
【００６３】
粒状構造が実質的に再結晶化されているシートメタルについて、偏光下での陽極酸化後の横断面の顕微鏡観察から、切断法によって、ＡＳＴＭ  Ｅ１１２規格にしたがって、平面Ｌ／ＴＣ内で、半分の厚さで、粒度を測定した。異方性指数は、方向ＴＣで測定した粒度によって除算した、方向Ｌで測定した粒度の比である。結果は下記表３に示されている。
【００６４】
【表３】
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【００６５】
サンプルを機械的に試験して、それらの静的機械的特性およびそれらの靭性を測定した。機械的特性は、厚さ全体で測定された。
【００６６】
引張り弾性限界、極限抵抗、および破断伸びを下記表４に示した。
【００６７】
【表４】
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【００６８】
下記表５は、これらのサンプルについて、幅７６０ｍｍのサンプルＣＣＴでの靭性試験の結果をまとめて示している。
【００６９】
【表５】
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【００７０】
図１および図２は、本発明による例ＦおよびＧの、特に方向Ｌ−Ｔでの顕著な靭性を示している。
【００７１】
例ＦおよびＧは、他の例Ａ〜Ｅから得られたシートメタル、特に例Ｃから得られたシートメタルと比較して、改善した特性および等方性を示す本発明による薄いシートメタルを得ることが可能であることを示しており、これは前記の薄いシートメタルの通常の厚さの広い範囲にわたっている。
【図１】
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【図２】
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