(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
展伸６ｘｘｘアルミニウム合金製品であって、
(ａ)  Ｍｇを１．１５〜１．４０重量％、
(ｂ)  Ｓｉを０．７０〜０．９５重量％、但しＭｇ／Ｓｉは重量％比で１．４０〜１．９０であり、
(ｃ)  Ｃｕを０．３５〜０．５０重量％、
(ｄ)  Ｖを０．０５重量％未満、
(ｅ)  Ｚｒを０．０５重量％未満、Ｆｅを０．０５〜０．３０重量％、Ｍｎを０．０５〜０．１５重量％、Ｃｒを０．３０重量％以下、Ｔｉを０．０１〜０．１０重量％含み、
(ｆ)  残部がアルミニウム及び他の元素であって、前記他の元素は、各元素の含有量が０．０５重量％以下、合計量が０．１５重量％以下であり、
合金製品が、シート、プレート、押出品又は鍛造品の形態である、展伸６ｘｘｘアルミニウム合金製品。
【請求項２】
ＣｒとＭｎは合計量で０．１５重量％〜０．４５重量％である、請求項１の展伸６ｘｘｘアルミニウム合金製品。
【請求項３】
Ｔｉを０．０１〜０．０５重量％含む、請求項２の展伸６ｘｘｘアルミニウム合金製品。
【請求項４】
Ｓｉを０．７０〜０．９０重量％含む、請求項３の展伸６ｘｘｘアルミニウム合金製品。
【請求項５】
Ｓｉを０．７０〜０．８０重量％含む、請求項３の展伸６ｘｘｘアルミニウム合金製品。
【請求項６】
Ｍｇを１．１５〜１．３５重量％含む、請求項４の展伸６ｘｘｘアルミニウム合金製品。
【請求項７】
Ｍｇを１．１５〜１．３０重量％含む、請求項５の展伸６ｘｘｘアルミニウム合金製品。
【請求項８】
Ｃｕを０．３７５〜０．５０重量％含む、請求項６の展伸６ｘｘｘアルミニウム合金製品。
【請求項９】
Ｃｕを０．４０〜０．５０重量％含む、請求項７の展伸６ｘｘｘアルミニウム合金製品。
【請求項１０】
Ｍｇ／Ｓｉは重量％比で１．８５以下である、請求項８の展伸６ｘｘｘアルミニウム合金製品。
【請求項１１】
Ｍｇ／Ｓｉは重量％比で１．７５以下である、請求項９の展伸６ｘｘｘアルミニウム合金製品。
【請求項１２】
Ｍｇ／Ｓｉは重量％比で１．７０以下である、請求項９の展伸６ｘｘｘアルミニウム合金製品。
【請求項１３】
Ｍｇ／Ｓｉは重量％比で少なくとも１．４５である、請求項１２の展伸６ｘｘｘアルミニウム合金製品。
【請求項１４】
Ｃｒ、Ｍｎ及びＺｒの合計量は０．２０〜０．４５重量％である、請求項１３の展伸６ｘｘｘアルミニウム合金製品。
【請求項１５】
６ｘｘｘアルミニウム合金であって、
(ａ)  Ｍｇを１．０５〜１．５０重量％、
(ｂ)  Ｓｉを０．６０〜０．９５重量％、但しＭｇ／Ｓｉは重量％比で１．３０〜１．９０であり、
(ｃ)  Ｃｕを０．２７５〜０．５０重量％、及び
(ｄ)  二次元素として、Ｖを０．０５重量％〜０．２５重量％含み、
(ｅ) 残部がアルミニウム及び他の元素であって、前記他の元素は、各元素の含有量が０．１０重量％以下、合計量が０．３５重量％以下である、６ｘｘｘアルミニウム合金。
【請求項１６】
前記二次元素は、０．８０重量％以下のＦｅと、０．５０重量％以下のＭｎと、０．４０重量％以下のＣｒと、０．２５重量％以下のＺｒと、０．１０重量％以下のＴｉとからなる群から選択される少なくとも一種をさらに含み、二次元素の合計量が最大１．０重量％である、請求項１５の６ｘｘｘアルミニウム合金。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
アルミニウム合金は、様々な用途において有用である。
【背景技術】
【０００２】
しかしながら、アルミニウム合金の１つの特性を改良するのに、別の特性を損なうことなく行うことは困難である。例えば、合金の靱性を低下させることなく、合金の強度を高めることは難しい。アルミニウム合金に関係する他の特性を２つ挙げると、耐食性と耐疲労性である。
【発明の概要】
【０００３】
広義において、本特許出願は、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金、及び該合金を製造する方法に関する。一般的に、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、例えば、後記する合金元素の特定した含有量により特性の組合せの改良が得られる。例えば、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は、以下の実施例に示されるように、特に、強度、靱性、疲労強度及び耐食性のうちの２又はそれより多くの特性の改良が達成される。新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は、展伸形態(wrought form)、とりわけ圧延形態(例えば、シート又はプレート)、押出、鍛造等の形態で製造されることができる。一実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は、鍛造ホイール製品の形態である。一実施態様において、６ｘｘｘアルミニウム合金の鍛造ホイール製品は、ダイ鍛造によるホイール製品である。
新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は、概して、一次合金元素(primary alloying elements)として、マグネシウム(Ｍｇ)、ケイ素(Ｓｉ)及び銅(Ｃｕ)を含み、二次元素(secondary elements)として、バナジウム(Ｖ)、マンガン(Ｍｎ)、鉄(Ｆｅ)、クロム(Ｃｒ)、ジルコニウム(Ｚｒ)及びチタン(Ｔｉ)からなる群から選択される少なくとも一種の合金を含み(comprise)、残部アルミニウム及び他の不純物である。なお、実質的にこれら元素から構成される(consist essentially of)実施例があり、これら元素のみから構成される(consist of)実施例もある。
【０００４】
マグネシウムに関しては、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は、一般的に、１．０５重量％〜１．５０ 重量％の Ｍｇを含んでいる。一実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも１．１０重量％のＭｇを含んでいる。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも１．１５重量％のＭｇを含んでいる。さらに他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも１．２０重量％のＭｇを含んでいる。一実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は、１．４５重量％以下のＭｇを含んでいる。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は、１．４０重量％以下のＭｇを含んでいる。さらに他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は、１．３５重量％以下のＭｇを含んでいる。
【０００５】
新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は、一般的に、０．６０重量％〜０．９５重量％のＳｉを含んでいる。一実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも０．６５重量％のＳｉを含んでいる。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも０．７０重量％のＳｉを含んでいる。一実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．９０重量％以下のＳｉを含んでいる。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．８５重量％以下のＳｉを含んでいる。さらに他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．８０重量％以下のＳｉを含んでいる。
【０００６】
新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は、一般的に、ＭｇとＳｉを、１．３０乃至１．９０(Ｍｇ／Ｓｉ)の比で含んでいる。一実施態様において、Ｍｇ／Ｓｉ比は、１．３５以上である。他の実施態様において、Ｍｇ／Ｓｉ比は、１．４０以上である。さらに実施態様において、Ｍｇ／Ｓｉ比は、１．４５以上である。一実施態様において、Ｍｇ／Ｓｉ比は、１．８５以下である。他の実施態様において、Ｍｇ／Ｓｉ比は、１．８０以下である。さらに他の実施態様において、Ｍｇ／Ｓｉ比は、１．７５以下である。さらに他の実施態様において、Ｍｇ／Ｓｉ比は、１．７０以下である。さらに他の実施態様において、Ｍｇ／Ｓｉ比は、１．６５以下である。幾つかの実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金のＭｇ／Ｓｉ比は、１．３５乃至１．８５である。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金のＭｇ／Ｓｉ比は、１．３５乃至１．８０である。さらに他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金のＭｇ／Ｓｉ比は、１．４０乃至１．７５である。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金のＭｇ／Ｓｉ比は、１．４０乃至１．７０である。更に他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金のＭｇ／Ｓｉ比は、１．４５乃至１．６５である。なお、上記の成分限定については、他の組合せを用いることもできる。上記した量のＭｇとＳｉを用いることにより、とりわけ、強度及び／又は耐疲労性の向上が促進される。
【０００７】
新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は、一般的に、０．２７５重量％〜０．５０重量％のＣｕを含んでいる。一実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも０．３０重量％のＣｕを含んでいる。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも０．３２５重量％のＣｕを含んでいる。さらに他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも０．３５重量％のＣｕを含んでいる。一実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．４５重量％以下のＣｕを含んでいる。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．４２５重量％以下のＣｕを含んでいる。さらに他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は、０．４０重量％以下のＣｕを含んでいる。上記した量のＣｕを用いることにより、とりわけ、強度と耐疲労性の向上が促進される。以下にさらに詳しく説明するが、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金がバナジウムを実質的に含まないとき(即ち、Ｖの含有量が０．０５重量％よりも少ないとき)、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は、Ｃｕを０．３５重量％以上含有すべきである。
【０００８】
新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は、一般的に、０．０５重量％〜１．０重量％の二次元素を含んでいる。二次元素は、バナジウム、マンガン、クロム、鉄、ジルコニウム、チタン及びそれらの組合せからなる群から選択される。一実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は二次元素を０．１０〜０．８０重量％含んでいる。一実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は、二次元素を０．１５重量％〜０．６０重量％含んでいる。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は、二次元素を０．２０重量％〜０．４５重量％含んでいる。
【０００９】
一実施態様において、二次元素は少なくもバナジウムを含んでおり、これらの実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は少なくとも０．０５重量％のＶを含んでいる。他の実施態様において、二次元素は少なくもバナジウムと鉄を含んでいる。さらに他の実施態様において、二次元素は少なくもバナジウム、鉄及びチタンを含んでいる。他の実施態様において、二次元素は少なくもバナジウム、鉄、チタン及びクロムを含んでいる。他の実施態様において、二次元素は少なくもバナジウム、鉄、チタン及びマンガンを含んでいる。さらに他の実施態様において、二次元素は、バナジウム、鉄、チタン、マンガン及びクロムを全て含んでいる。
【００１０】
他の実施態様において、二次元素はバナジウムを実質的に含まず(即ち、Ｖの含有量が０．０５重量％よりも少ない)、これらの実施態様では、二次元素は、バナジウム、マンガン、クロム、鉄、ジルコニウム、チタン及びこれらの組合せからなる群から選択され、マンガン、クロム及びジルコニウムの少なくとも一種が存在する。一実施態様において、少なくともクロムが存在する。一実施態様において、少なくともクロムとジルコニウムが存在する。一実施態様において、少なくともジルコニウムが存在する。一実施態様において、少なくともジルコニウムとマンガンが存在する。一実施態様において、少なくともマンガンが存在する。
【００１１】
以下のデータに示されるように、バナジウムは有用な二次元素であるが、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金には必ずしも含まれる必要はない。バナジウムが含まれる実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金に含まれるＶの含有量は０．０５〜０．２５重量％である。一実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．２０重量％以下のＶを含んでいる。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．１８重量％以下のＶを含んでいる。さらに他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．１６重量％以下のＶを含んでいる。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．１４重量％以下のＶを含んでいる。さらに他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．１３重量％以下のＶを含んでいる。一実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は少なくとも０．０６重量％のＶを含んでいる。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は少なくとも０．０７重量％のＶを含んでいる。幾つかの実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．０５〜０．１６重量％のＶを含んでいる。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．０６〜０．１４重量％のＶを含んでいる。さらに他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．０７〜０．１３重量％のＶを含んでいる。なお、上記した限定とは異なる組合せを用いることもできる。
【００１２】
他の実施態様において、二次元素はバナジウムを実質的に含まず、これらの実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金に含まれるＶの量は０．０５重量％より少ない。これらの実施態様では、バナジウムに代えて、クロム、マンガン及び／又はジルコニウムを用いることができる。一実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は、Ｖの含有量は０．０５重量％よりも少ないが、クロム、マンガン及び／又はジルコニウムを合計量で０．１５〜０．６０重量％含んでいる(即ち、Ｃｒ＋Ｍｎ＋Ｚｒが０．１５重量％〜０．６０重量％である)。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は、Ｖの含有量は０．０５重量％よりも少ないが、クロム、マンガン及び／又はジルコニウムを合計量で０．２０〜０．４５重量％含んでいる。新規な６ｘｘｘアルミニウム合金がバナジウムを実質的に含まない(即ち、アルミニウム合金のＶ含有量が０．０５重量％よりも少ない)実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は、少なくとも０．３５重量％のＣｕを含有すべきである。Ｖを含有しないこれらの実施態様のうち幾つかの実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は少なくとも０．３７５重量％のＣｕを含んでいる。Ｖを含有しないこれらの実施態様のうち幾つかの実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は少なくとも０．４０重量％のＣｕを含んでいる。
【００１３】
クロムが存在する実施態様(バナジウムを含む場合又は含まない場合)において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．０５〜０．４０重量％のＣｒを含んでいる。一実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．３５重量％以下のＣｒを含んでいる。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．３０重量％以下のＣｒを含んでいる。さらに他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．２５重量％以下のＣｒを含んでいる。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．２０重量％以下のＣｒ含んでいる。一実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は少なくとも０．０８重量％のＣｒを含んでいる。幾つかの実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．０５〜０．２５重量％のＣｒを含んでいる。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．０８〜０．２０重量％のＣｒを含んでいる。なお、上記した限定とは異なる組合せを用いることもできる。幾つかの実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金はクロムを実質的に含まず、これらの実施態様で含まれるＣｒの量は０．０５重量％より少ない。
【００１４】
マンガンが存在する実施態様(バナジウムを含む場合又は含まない場合)において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．０５〜０．５０重量％のＭｎを含んでいる。幾つかの実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．２５重量％以下のＭｎを含んでいる。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．２０重量％以下のＭｎを含んでいる。さらに他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．１５重量％以下のＭｎを含んでいる。幾つかの実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．０５〜０．２５重量％のＭｎを含んでいる。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．０５〜０．２５重量％のＭｎを含んでいる。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．０５〜０．２０重量％のＭｎを含んでいる。さらに他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．０５〜０．１５重量％のＭｎを含んでいる。なお、上記した限定とは異なる組合せを用いることもできる。幾つかの実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金はマンガンを実質的に含まず、これらの実施態様で含まれるＭｎの量は０．０５重量％より少ない。
【００１５】
ジルコニウムが存在する実施態様(バナジウムを含む場合又は含まない場合)において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．０５〜０．２５重量％のＺｒを含んでいる。幾つかの実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．２０重量％以下のＺｒを含んでいる。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．１８重量％以下のＺｒを含んでいる。さらに他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．１５重量％以下のＺｒを含んでいる。一実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は少なくとも０．０６重量％のＺｒを含んでいる。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は少なくとも０．０７重量％のＺｒを含んでいる。幾つかの実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．０５〜０．２０重量％のＺｒを含んでいる。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．０６〜０．１８重量％のＺｒを含んでいる。さらに他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．０７〜０．１５重量％のＺｒを含んでいる。なお、上記した限定とは異なる組合せを用いることもできる。幾つかの実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金はジルコニウムを実質的に含まず、これらの実施態様に含まれるＺｒの量は０．０５重量％より少ない。
【００１６】
鉄は、一般的に、合金中に存在し、０．０１〜０．８０重量％の範囲で存在してもよい。幾つかの実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．５０重量％以下のＦｅを含んでいる。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．４０重量％以下のＦｅを含んでいる。さらに他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．３０重量％以下のＦｅを含んでいる。一実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は少なくとも０．０８重量％のＦｅを含んでいる。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は少なくとも０．１０重量％のＦｅを含んでいる。幾つかの実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．０５〜０．５０重量％のＦｅを含んでいる。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．０８〜０．４０重量％のＦｅを含んでいる。さらに他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．１０〜０．３０重量％のＦｅを含んでいる。さらに他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．１０〜０．２５重量％のＦｅを含んでいる。なお、上記した限定とは異なる組合せを用いることもできる。低い耐疲労性が許容されるとき、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金中のＦｅ含有量は多くても構わない。幾つかの実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は鉄を実質的に含まず、これらの実施態様に含まれるＦｅの量は０．０１重量％より少ない。
【００１７】
チタンが存在する実施態様(バナジウムを含む場合又は含まない場合)において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．００１〜０．１０重量％のＴｉを含んでいる。幾つかの実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．０５重量％以下のＴｉを含んでいる。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．０４重量％以下のＴｉを含んでいる。さらに他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．０３重量％以下のＴｉを含んでいる。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は少なくとも０．００５重量％のＴｉを含んでいる。さらに他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は少なくとも０．０１重量％のＴｉを含んでいる。幾つかの実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．００５〜０．０５重量％のＴｉを含んでいる。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．０１〜０．０４重量％のＴｉを含んでいる。さらに他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は０．０１〜０．０３重量％のＴｉを含んでいる。なお、上記した限定とは異なる組合せを用いることもできる。幾つかの実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金はチタンを実質的に含まず、これらの実施態様に含まれるＴｉの量は０．００１重量％より少ない。
【００１８】
新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は他の元素を実質的に含まない。この明細書で用いる「他の元素(other elements)」という語は、周期表に含まれる元素のうち、上記したケイ素、バナジウム、鉄、クロム、チタン、ジルコニウム及び鉄以外のあらゆる他の元素を意味する。この段落での「実質的に含まない(substantially free)」という語は、６ｘｘｘアルミニウム合金の中に含まれる量が、他の元素のうちのどの元素も０．１０重量％以下であって、合計量で０．３５重量％を超えないことを意味する。他の実施態様において、６ｘｘｘアルミニウム合金に含まれる量が、これら他の元素のうちのどの元素も０．０５重量％を超えず、合計量で０．１５重量％を超えない量である。他の実施態様において、６ｘｘｘアルミニウム合金に含まれる量が、これら他の元素のうちのどの元素も０．０３重量％を超えず、合計量で０．１０重量％を超えない量である。
【００１９】
新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は高い強度を達成することができる。一実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金から作られた展伸製品(新規な展伸６ｘｘｘアルミニウム合金製品)は、Ｌ方向(長手方向)の引張降伏強度で少なくとも４５ｋｓｉの強度を実現する。他の実施態様において、新規な展伸６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、Ｌ方向の引張降伏強度で少なくとも４６ｋｓｉの強度を実現する。他の実施態様において、新規な展伸６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、Ｌ方向の引張降伏強度で少なくとも４７ｋｓｉ、又は少なくとも４８ｋｓｉ、又は少なくとも４９ｋｓｉ、又は少なくとも５０ｋｓｉ、又は少なくとも５１ｋｓｉ、又は少なくとも５２ｋｓｉ、又は少なくとも５３ｋｓｉ、又は少なくとも５４ｋｓｉ、又は少なくとも５５ｋｓｉ又はそれらよりも大きな強度を実現する。
【００２０】
新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は良好な伸びを達成することができる。一実施態様において、新規な展伸６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、Ｌ方向の伸びで少なくとも６％の伸びを実現する。他の実施態様において、新規な展伸６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、Ｌ方向の伸びで少なくとも８％の伸びを実現する。他の実施態様において、新規な展伸６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、Ｌ方向の伸びで少なくとも１０％，又は少なくとも１２％、又は少なくとも１４％又はそれ以上の伸びを実現する。強度と伸びの特性は、ＡＳＴＭ  Ｅ８及びＢ５５７に準拠して測定される。
【００２１】
新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は良好な靱性を達成することができる。一実施態様において、新規な展伸６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、シャルピー衝撃試験による試験結果で、少なくとも３５ｆｔ．−ｌｂｓ．の靱性を実現する。なお、シャルピー衝撃試験はＡＳＴＭ  Ｅ２３−０７ａに準拠して実施される。他の実施態様において、新規な展伸６ｘｘｘアルミニウム合金は、シャルピー衝撃試験による試験結果で、少なくとも４０ｆｔ．−ｌｂｓ．の靱性を実現する。他の実施態様において、新規な展伸６ｘｘｘアルミニウム合金は、シャルピー衝撃試験による試験結果で、少なくとも４５ｆｔ．−ｌｂｓ．、又は少なくとも５０ｆｔ．−ｌｂｓ．、又は少なくとも５５ｆｔ．−ｌｂｓ．、又は少なくとも６０ｆｔ．−ｌｂｓ．、又は少なくとも６５ｆｔ．−ｌｂｓ．、又は少なくとも７０ｆｔ．−ｌｂｓ．、又は少なくとも７５ｆｔ．−ｌｂｓ．、又は少なくとも８０ｆｔ．−ｌｂｓ．、又は少なくとも８５ｆｔ．−ｌｂｓ．又はそれらよりも高い靱性を実現する。
【００２２】
新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は良好な耐疲労性を達成することができる。一実施態様において、新規な展伸６ｘｘｘアルミニウム合金は、公知の６０６１合金から作られた同じ展伸製品(例えば、製品の形態、寸法、形状、質別(temper)が同じ)の平均回転疲労寿命と比較して１０％以上優れた平均回転疲労寿命を実現する。なお、平均回転疲労寿命とは、少なくとも５個の展伸６ｘｘｘアルミニウム合金試料を、ＩＳＯ  １１４３(２０１０)(金属材料−−回転棒曲げ疲労試験)に準拠して測定した回転疲労寿命の平均、即ち回転ビーム疲労である。他の実施態様において、新規な展伸６ｘｘｘアルミニウム合金は、公知の６０６１合金から作られた同じ展伸製品の平均回転疲労寿命と比較して２０％以上優れた平均回転疲労寿命を実現する。他の実施態様において、新規な展伸６ｘｘｘアルミニウム合金は、公知の６０６１合金から作られた同じ展伸製品の平均回転疲労寿命と比較して２５％以上、又は３０％以上、又は４０％以上、又は４５％以上、又はそれらよりも優れた平均回転疲労寿命を実現する。
【００２３】
一実施態様において、新規な展伸６ｘｘｘアルミニウム合金製品は鍛造されたホイール製品であり、鍛造６ｘｘｘアルミニウム合金ホイール製品は、ＳＡＥ  Ｊ２６７(２００７)に準拠した試験で２．８Ｘ荷重ファクターを印加したとき、１００００００サイクル以上の平均ラジアル疲労寿命を実現する。他の実施態様において、鍛造６ｘｘｘアルミニウム合金ホイール製品は、１０５００００サイクル以上の平均ラジアル疲労寿命を実現する。他の実施態様において、鍛造６ｘｘｘアルミニウム合金ホイール製品は、１１０００００サイクル以上、又は１１５００００サイクル以上、又は１２０００００サイクル以上、又は１２５００００サイクル以上、又は１３０００００サイクル以上、又は１３５００００サイクル以上、又はそれらを超える平均ラジアル疲労寿命を実現する。
【００２４】
一実施態様において、新規な展伸６ｘｘｘアルミニウム合金製品について、ＳＡＥ  Ｊ２６７(２００７)に準拠した平均ラジアル寿命試験で２．８Ｘ荷重ファクターを印加したとき、公知の６０６１合金から作られた同じ展伸製品(例えば、製品の形態、寸法、形状、質別が同じ)の平均ラジアル疲労寿命と比較して１０％以上優れた平均ラジアル疲労寿命を実現する。他の実施態様において、新規な展伸６ｘｘｘアルミニウム合金は、公知の６０６１合金から作られた同じ展伸製品の平均ラジアル疲労寿命と比較して２０％以上優れた平均ラジアル疲労寿命を実現する。他の実施態様において、新規な展伸６ｘｘｘアルミニウム合金は、公知の６０６１合金から作られた同じ展伸製品の平均ラジアル疲労寿命と比較して２５％以上、又は３０％以上、又は４０％以上、又は４５％以上、又はそれらを超える平均ラジアル疲労寿命を実現する。
【００２５】
新規な６ｘｘｘアルミニウム合金は良好な耐食性を達成することができる。一実施態様において、新規な展伸６ｘｘｘアルミニウム合金製品の平均腐食深さ(average depth of attack)は、ＡＳＴＭ  Ｇ１１０(曝露時間２４Ｈ、最少試料数５)に準拠した試験でＴ／１０位置での測定結果は０．００８インチ以下を実現する。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金製品のＴ／１０位置での平均腐食深さは０．００６インチ以下である。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金製品のＴ／１０位置での平均腐食深さは０．００４インチ以下、又は０．００２インチ以下、又は０．００１インチ以下、又はそれらよりも小さい。
【００２６】
一実施態様において、新規な展伸６ｘｘｘアルミニウム合金製品の最大腐食深さ(maximu depth of attack)は、ＡＳＴＭ  Ｇ１１０(曝露時間２４Ｈ、最少試料数５)に準拠した試験でＴ／１０位置での測定結果は０．０１１ンチ以下を実現する。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金製品のＴ／１０位置での最大腐食深さは０．００９インチ以下である。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金製品のＴ／１０位置での最大腐食深さは０．００７インチ以下、又は０．００５インチ以下、又は０．００３インチ以下、又はそれらよりも小さい。
【００２７】
一実施態様において、新規な展伸６ｘｘｘアルミニウム合金製品の平均腐食深さは、ＡＳＴＭ  Ｇ１１０(曝露時間２４Ｈ、最少試料数５)に準拠した試験で表面位置での測定結果は０．００８インチ以下を実現する。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金製品の表面位置での平均腐食深さは０．００７インチ以下である。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金製品の表面位置での平均腐食深さは０．００６インチ以下、又は０．００５インチ以下、又は０．００４インチ以下、又はそれらよりも小さい。
【００２８】
一実施態様において、新規な展伸６ｘｘｘアルミニウム合金製品の最大腐食深さは、ＡＳＴＭ  Ｇ１１０(曝露時間２４Ｈ、最少試料数５)に準拠した試験で表面位置での測定結果は０．０１０ンチ以下を実現する。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金製品の表面位置での最大腐食深さは０．００９インチ以下である。他の実施態様において、新規な６ｘｘｘアルミニウム合金製品の表面位置での最大腐食深さは０．００８インチ以下、又は０．００７インチ以下、又は０．００６インチ以下、又はそれらよりも小さい。
【００２９】
上記特性についは、以下の実施例に示されるように、複数の特性を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１ａ】図１ａは実施例１の結果を示すグラフである。
【図１ｂ】図１ｂは実施例１の結果を示すグラフである。
【図１ｃ】図１ｃは実施例１の結果を示すグラフである。
【図１ｄ】図１ｄは実施例１の結果を示すグラフである。
【図１ｅ】図１ｅは実施例１の結果を示すグラフである。
【図１ｆ】図１ｆは実施例１の結果を示すグラフである。
【００３１】
【図１ｇ】図１ｇ−１乃至図１ｇ−４は、実施例１の顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００３２】
＜ブックモールドの考察＞
【００３３】
ブックモールドインゴットを９個作製した。それらの成分組成を次の表１に示す(値は全て重量％である)。
【表１】
0006445432.tif 000002
６０６１合金及び６０６９合金は、公知の６ｘｘｘｘアルミニウム合金である。表１中の全ての合金はアルミニウム及び他の不純物である。不純物は、各元素の含有量が０．０５重量％以下であり、合計量で０．１５重量％以下である。本発明合金のＭｇ／Ｓｉ比は１．４６乃至１．５９である。
【００３４】
合金は、２．８７５インチ(ＳＴ)×４．７５インチ(ＬＴ)×１７インチ(Ｌ)のインゴットとして鋳造し、厚さ２インチに加工した後、均質化処理した(homogenized)。インゴットは、次に、約０．５インチに熱間圧延した。これは圧延率(reduction)が７５％に相当する。プレートは、次に溶体化熱処理が行われた後，冷水(１００°Ｆ)にクエンチした。プレートは次に３８５°Ｆ及び３５０°Ｆの温度で異なる時間で時効させて、時効曲線を作成した。時効曲線結果に基づいて、２種類の時効条件(３８５°Ｆで２時間と３５０°Ｆで８時間)により様々な特性を調べた。３８５°Ｆで２時間の時効条件では、全体的に、略ピーク強度を示し、３５０°Ｆで８時間の時効条件では、全体的に、不完全時効状態(underaged condition)を示している。試験結果は、図１ａ〜図１ｆに示され、表２〜表７に記載されている。強度特性と伸び特性の測定は、ＡＳＴＭ  Ｅ８及びＢ５５７に準拠して行なった。シャルピー衝撃試験の測定は、ＡＳＴＭ  Ｅ２３−０７ａに準拠して行なった。回転疲労寿命試験はＩＳＯ１１４３(２０１０)に準拠し、１５ｋｓｉの応力、Ｒ＝−１及びＫｔ＝３の条件で行なった。耐食性の試験は、ＡＳＴＭ  Ｇ１１０に準拠して２４時間行なった。
【表２】
0006445432.tif 000003
【表３】
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【表４】
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【表５】
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【００３５】
図１ａ〜図１ｃは、合金の引張特性を示している。試験した全ての合金は、公知の６０６１合金よりも高いニアピーク強度(near peak strength)を有している。
【００３６】
図１ｄは、合金の回転疲労寿命を示している。Ｆｅが０．７重量％よりも多い合金(６ｘｘｘ−８及び６ｘｘｘ−９)は疲労寿命が短い。６ｘｘｘ−８合金及び６ｘｘｘ−９合金は、１．０重量％超の二次元素を含む。二次元素は、バナジウム(Ｖ)、マンガン(Ｍｎ)、鉄(Ｆｅ)、クロム(Ｃｒ)、ジルコニウム(Ｚｒ)及びチタン(Ｔｉ)であり、疲労性能を低下させる。さらに、合金６及び合金８は、Ｃｕを約０．７重量％含み、疲労性能をさらに低下させる結果となっており、Ｃｕを約０．５５重量％よりも少なく維持することが重要であることを示している。
【００３７】
図１ｅは、合金のシャルピー衝撃エネルギー(ノッチなし)を示している。シャルピー衝撃靱性は、破壊靱性の指標である。なお、シャルピー衝撃エネルギーは、合金形成元素(例えば、Ｆｅ、Ｃｒ及びＶ)の増加と共に増大することは予期し得なかったことである。図１ｆに、これら元素との相関関係が示されている。この傾向は、シャルピー衝撃エネルギーがアルミニウム合金中における構成粒子濃度(constituent particle concentration)が増加すると低下するという一般的傾向と相反するものである。
【００３８】
表４及び表５は、ＡＳＴＭ  Ｇ１１０(２４時間試験)に準拠した腐食深さ試験に関する腐食データを示している。全ての合金は、公知の６０６１合金よりも同等か又は優れた耐食性を示している。
【００３９】
合金の色と光沢についても調べた。本発明合金の色と光沢は、公知の６０６１合金と比べて、ＤＵＲＡ−ＢＲＩＧＨＴ法(米国特許第６４４０２９０号参照)の処理の前後両方とも良好であった。
【００４０】
幾つかの合金について顕微鏡写真を撮影し、その幾つかを図１ｇ−１乃１ｇ−４に示している。分散粒子(dispersoids)の数と分散粒子の分散の一様性は両方とも、ＶとＣｒの両元素の含有によって向上した。さらに、ＶとＣｒを含有した合金の顕微鏡組織は、図１ｇ−３及び１ｇ−４に示されるように、より多くの部分が結晶化されていない。
【実施例２】
【００４１】
＜追加のブックモールドの考察＞
【００４２】
さらに７個のブックモールドインゴットを、実施例１と同じ要領にて作製した。但し、合金の時効条件は全て３８５°Ｆの温度にて２時間である点が異なる。実施例２の合金の成分組成を次の表６に示す(値は全て重量％である)。
【表６】
0006445432.tif 000007
表６中の全ての合金は残部アルミニウム及び他の不純物である。不純物は、各元素の含有量が０．０５重量％以下であり、合計量で０．１５重量％以下である。合金のＭｇ／Ｓｉ比は１．６４乃至１．７５である。
【００４３】
これら合金の機械的特性を調べた。その結果を以下の表７に示している。強度と伸びの測定は、夫々、ＡＳＴＭ  Ｅ８及びＢ５５７に準拠して行なった。回転疲労寿命試験はＩＳＯ１１４３(２０１０)に準拠し、１５ｋｓｉの応力、Ｒ＝−１及びＫｔ＝３の条件で行なった。表７を参照すると、Ｓｉ、Ｍｇの含有量が適量で、Ｓｉ／Ｍｇ比が適当である合金は、耐疲労性及び強度が向上したことを示している。合金のＳｉとＭｇの過剰量は無視できる程度であり、全ての合金は、Ｍｎ、Ｃｒ及びＶの含有量とは関係なく、少なくとも一部はＳｉ、Ｍｇの含有量及びＳｉ／Ｍｇ比により、６０６１合金(実施例１の６ｘｘｘ−１)と比べて特性の向上を示した。しかしながら、マンガン及びクロムの少なくとも一種とバナジウムとを含む合金は、強度と耐疲労性の両方が向上したことが観察される。
【表７】
0006445432.tif 000008
【実施例３】
【００４４】
＜ホイールの考察＞
【００４５】
本発明の組成物(２種類)と比較例の組成物(７種類)をホイールとして作製した。具体的には、９個のインゴットの組成は以下の表８に示されるとおりであり、直接チル鋳造で作製し、均質化処理を施した後、型鍛造によりホイールを製作した。ホイールは、溶体化処理し、クエンチングした後、３８５°Ｆで２時間人工時効した。
【表８】
0006445432.tif 000009
表８の全ての合金は、記載した合金と約０．０２重量％のＴｉを含み、残部アルミニウム及び他の不純物である。不純物は、各元素の含有量が０．０５重量％以下であり、合計量で０．１５重量％以下である。発明合金のＭｇ／Ｓｉ比は１．４３乃至１．６３である。
【００４６】
ホイール製品の機械的特性を調べた。その結果を次の表９に示している。
【００４７】
強度と伸びの測定は、夫々、ＡＳＴＭ  Ｅ８及びＢ５５７に準拠して行なった。ラジアル疲労寿命試験は、ＳＡＥ  Ｊ２６７(２００７)に準拠し、２．８Ｘ荷重ファクターを印加して行なった。表９を参照すると、本発明の合金は、公知合金、及び本発明合金ではない比較合金と比べて、強度及び疲労寿命の向上を示している。
【表９】
0006445432.tif 000010
【実施例４】
【００４８】
＜追加ブックモールドの考察＞
【００４９】
さらに１０個のブックモールドインゴットを、実施例１と同じ要領にて作製した。但し、合金の時効条件は全て３８５°Ｆの温度にて２時間である点が異なる。実施例４の合金の成分組成を次の表１０に示す(値は全て重量％である)。
【表１０】
0006445432.tif 000011
表１０中の全ての合金は、記載された元素及び約０．０２重量％のＴｉを含み、残部アルミニウム及び他の不純物である。不純物は、各元素の含有量が０．０５重量％以下であり、合計量で０．１５重量％以下である。発明合金のＭｇ／Ｓｉ比は１．５２乃至１．６２である。
【００５０】
合金は、２．８７５インチ(ＳＴ)×４．７５インチ(ＬＴ)×１７インチ(Ｌ)のインゴットとして鋳造し、厚さ２インチに加工した後、均質化処理した。インゴットは、次に、直径約１．５インチの円柱体(高さ３インチ)に機械加工した後、最終厚さ約０．５２インチのディスクに変形させた。ディスクは、次に溶体化熱処理が行われた後，冷水(１００°Ｆ)にクエンチし、次に３８５°Ｆ及び３５０°Ｆの温度で２時間時効させた。強度特性と伸び特性を、ＡＳＴＭ  Ｅ８及びＢ５５７に準拠して測定した。回転疲労寿命試験を、ＩＳＯ１１４３(２０１０)に準拠した方法で、１５ｋｓｉの応力、Ｒ＝−１及びＫｔ＝３の条件で行なった。試験結果を次の表１１に示している。
【表１１】
0006445432.tif 000012
【００５１】
表１１を参照すると、発明合金は、非発明合金３３(６０６１型)よりも特性の向上が認められる。バナジウムを含有する合金２４〜２６、２８、２９及び３１は、非発明合金３３(６０６１型)と比べて、強度は同等以上であり、回転疲労寿命は向上し、伸びは良好であった。合金２７、３０は、バナジウムを含んでいないが、クロム及びマンガンを含んでおり、非発明合金３３(６０６１型)と比べて、回転疲労寿命は向上し、伸びは良好であった。非発明合金３２は、１．１４Ｓｉ、Ｍｇ／Ｓｉ比は１．０７であり、伸びが低かった。
【実施例５】
【００５２】
＜追加ブックモールドの考察＞
【００５３】
さらに７個のブックモールドインゴットを作製した。合金の成分組成を次の表１３に示す(値は全て重量％である)。
【表１３】
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表１３中の全ての合金は、記載された元素及び約０．０１〜０．０２重量％のＴｉを含み、残部アルミニウム及び他の不純物である。不純物は、各元素の含有量が０．０５重量％以下であり、合計量で０．１５重量％以下である。発明合金のＭｇ／Ｓｉ比は１．５５乃至１．５８である。合金は実施例１と同じ要領にて処理した。但し、合金の時効条件は全て３８５°Ｆの温度にて２時間である点が異なる。強度と伸びの測定は、夫々、ＡＳＴＭ  Ｅ８及びＢ５５７に準拠して行なった。結果を以下の表１４に示す。
【表１４】
0006445432.tif 000014
【００５４】
表１４を参照すると、発明合金は、非発明合金４０(６０６１型)よりも特性の向上が認められる。具体的には、合金３４、３５は、非発明合金４０(６０６１型)に比べて引張降伏強度(ＴＹＳ)は向上し、伸びは良好であった。なお、バナジウムを含む合金３４は、より高い強度を示した。非発明合金３６は、０．６２重量％のＳｉ、０．９６重量％のＭｇ、０．２８重量％のＣｕを含み、バナジウムを含んでおらず、引張降伏強度及び伸びは、非発明合金４０(６０６１型)とほぼ同じであった。非発明合金３７は、０．９２重量％のＳｉを含み、Ｍｇ／Ｓｉ比は１．２４であり、伸びが低かった。非発明合金３８は、０．３０重量％のＣｕを含み、Ｍｇ／Ｓｉ比は１．６１であり、バナジウムを含んでおらず、降伏強度は、非発明合金４０(６０６１型)よりも低かった。非発明合金３９は、Ｃｕが０．１９重量％であり、降伏強度は、非発明合金４０(６０６１型)よりも低かった。
【００５５】
上記結果のとおり、バナジウムを少なくとも０．０５重量％含む合金は、特に、Ｃｕを少なくとも０．２７５重量％含み、上記のとおりＳｉとＭｇを含むことにより、特性が向上する。上記結果はまた、バナジウムを少なくとも０．０５重量％含まなくても、Ｖに代えてＣｒ、Ｍｎ及び／又はＺｒを含み、Ｃｕを少なくとも０．３５重量％含み、上記のとおりＳｉとＭｇを含もことにより、特性の向上を達成することができる。
【００５６】
本開示の様々な実施形態を詳細に記載したが、当業者であれば、それらの実施形態の変更及び改変をなし得ることは明らかである。しかしながら、そのような変更及び改変は本開示の精神及び範囲内にあること理解されるべきである。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図１ｅ】
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【図１ｆ】
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【図１ｇ】
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