(57)【要約】ハイブリッド金属押出結合プロセスで使用されるアルミニウム押出材が提供される。該押出材の組成は、鉄０〜０．２５重量％；分散質形成元素０．０５重量％以上、ただし該分散質形成元素はマンガン０〜１．２重量％、クロム０〜０．２５重量％、ジルコニウム０〜０．２５重量％、及びスカンジウム０〜０．２５重量％を含有する；並びに、前記アルミニウム押出材のアルミニウム合金が２ｘｘｘ系列のものである場合を除いて銅０〜０．０５重量％を含有する。前記押出材のマイクロ構造が変形マイクロ構造であり、前記押出材のナノ構造が、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にある。さらに、該押出材を製造するためのアルミニウムロッド、該押出材からなる押出物を含むジョイント、押出材とアルミニウムロッドの製造方法、及び、該押出材を用いて２つのアルミニウム部材を接合する方法も提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリッド金属押出結合プロセスで使用されるアルミニウム押出材であって、
該押出材の組成は、
鉄０〜０．２５重量％；
分散質形成元素０．０５重量％以上、ただし該分散質形成元素はマンガン０〜１．２重量％、クロム０〜０．２５重量％、ジルコニウム０〜０．２５重量％、及びスカンジウム０〜０．２５重量％を含有する；並びに、
前記アルミニウム押出材のアルミニウム合金が２ｘｘｘ系列のものである場合を除いて銅０〜０．０５重量％を含有し、
前記押出材のマイクロ構造が変形マイクロ構造であり、
前記押出材のナノ構造が、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にある、アルミニウム押出材。
【請求項２】
前記押出材のナノ構造は、鉄の小粒子を含む、請求項１に記載のアルミニウム押出材。
【請求項３】
前記ナノ構造は、溶質リッチな準安定析出物、鉄の大粒子、及び、粗大な溶質リッチ平衡相を有しない、請求項１又は２に記載のアルミニウム押出材。
【請求項４】
前記マイクロ構造は、再結晶化したマイクロ構造ではない、請求項１、２又は３に記載のアルミニウム押出材。
【請求項５】
前記マイクロ構造の結晶粒の幅に対する長さの比率は、５以上：１である、先行する請求項のいずれかに記載のアルミニウム押出材。
【請求項６】
前記押出材は結晶成長抑制剤を含有する、先行する請求項のいずれかに記載のアルミニウム押出材。
【請求項７】
前記押出材はフィラーワイヤである、先行する請求項のいずれかに記載のアルミニウム押出材。
【請求項８】
前記ハイブリッド金属押出結合プロセスは、２つの部材を接合するハイブリッド金属押出結合プロセスである、先行する請求項のいずれかに記載のアルミニウム押出材。
【請求項９】
前記部材の少なくとも１つはアルミニウム部材であり、前記押出材の組成は、前記アルミニウム部材の少なくとも１つの組成と同じアルミニウム合金系列のものである、請求項８に記載のアルミニウム押出材。
【請求項１０】
前記ハイブリッド金属押出結合プロセスは、押し出された押出材を基材上に堆積させ、結合させるためのものである、先行する請求項のいずれかに記載のアルミニウム押出材。
【請求項１１】
前記基材はアルミニウム部材であり、前記押出材の組成は、前記アルミニウム部材の組成と同じアルミニウム合金系列のものである、先行する請求項のいずれかに記載のアルミニウム押出材。
【請求項１２】
ハイブリッド金属押出結合プロセスによって２つのアルミニウム部材を接合するシステムであって、
接合対象の２つの部材、及び、
先行する請求項のいずれかに記載のアルミニウム押出材、を含有するシステム。
【請求項１３】
前記部材の少なくとも１つはアルミニウム部材である、請求項１２に記載の２つのアルミニウム部材を接合するシステム。
【請求項１４】
押出材を部材に結合するシステムであって、
押出材を堆積させ、結合させることになる部材、及び、
請求項１〜１１のいずれかに記載の押出材、を含有するシステム。
【請求項１５】
ハイブリッド金属押出結合プロセスで使用されるアルミニウム押出材を製造するためのアルミニウムロッドであって、
前記アルミニウムロッドの組成は、
鉄０〜０．２５重量％；
分散質形成元素０．０５重量％以上、ただし該分散質形成元素はマンガン０〜１．２重量％、クロム０〜０．２５重量％、ジルコニウム０〜０．２５重量％、及びスカンジウム０〜０．２５重量％を含有する；並びに、
前記アルミニウムロッドのアルミニウム合金が２ｘｘｘ系列のものである場合を除いて銅０〜０．０５重量％を含有し、
前記アルミニウムロッドのマイクロ構造が変形マイクロ構造であり、
前記アルミニウムロッドのナノ構造が、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にある、アルミニウムロッド。
【請求項１６】
前記アルミニウムロッドのナノ構造は、鉄の小粒子を含む、請求項１５に記載のアルミニウムロッド。
【請求項１７】
前記ナノ構造は、溶質リッチな準安定析出物、鉄の大粒子、及び、粗大な溶質リッチ平衡相を有しない、請求項１５又は１６に記載のアルミニウムロッド。
【請求項１８】
前記マイクロ構造は、再結晶化したマイクロ構造ではない、請求項１５、１６又は１７に記載のアルミニウムロッド。
【請求項１９】
前記マイクロ構造の結晶粒の幅に対する長さの比率は、５以上：１である、請求項１５〜１８のいずれかに記載のアルミニウムロッド。
【請求項２０】
前記アルミニウムロッドは結晶成長抑制剤を含有する、請求項１５〜１９のいずれかに記載のアルミニウムロッド。
【請求項２１】
前記押出材はフィラーワイヤである、請求項１５〜２０のいずれかに記載のアルミニウムロッド。
【請求項２２】
前記ハイブリッド金属押出結合プロセスは、２つの部材を接合するハイブリッド金属押出結合プロセスである、請求項１５〜２１のいずれかに記載のアルミニウムロッド。
【請求項２３】
前記部材の少なくとも１つはアルミニウム部材であり、前記押出材の組成は、前記アルミニウム部材の少なくとも１つの組成と同じアルミニウム合金系列のものである、請求項１５〜２２のいずれかに記載のアルミニウムロッド。
【請求項２４】
前記ハイブリッド金属押出結合プロセスは、押し出された押出材を基材上に堆積させ、結合させるためのものである、請求項１５〜２３のいずれかに記載のアルミニウムロッド。
【請求項２５】
前記基材はアルミニウム部材であり、前記押出材の組成は、前記アルミニウム部材の組成と同じアルミニウム合金系列のものである、請求項２４に記載のアルミニウムロッド。
【請求項２６】
ジョイントであって、
該ジョイントは、２つのアルミニウム部材、及び、
その間に配置されたアルミニウムフィラー材を含有し、
前記アルミニウム部材は、ハイブリッド金属押出結合プロセスを用いて前記フィラー材によって接合されており、
前記フィラー材の組成は、前記アルミニウム部材の少なくとも１つの組成と同じアルミニウム合金系列のものであり、
前記フィラー材の組成は、
鉄０〜０．２５重量％；
分散質形成元素０．０５重量％以上、ただし該分散質形成元素はマンガン０〜１．２重量％、クロム０〜０．２５重量％、ジルコニウム０〜０．２５重量％、及びスカンジウム０〜０．２５重量％を含有する；並びに、
前記アルミニウムフィラー材のアルミニウム合金が２ｘｘｘ系列のものである場合を除いて銅０〜０．０５重量％を含有し、
前記フィラー材のマイクロ構造が変形マイクロ構造であり、
前記フィラー材のナノ構造が、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にある、ジョイント。
【請求項２７】
前記フィラー材は、請求項１〜１１のいずれかに記載の押出材を押し出して形成されたものである、請求項２６に記載のジョイント。
【請求項２８】
ハイブリッド金属押出結合プロセスで使用される押出材の製造に使用されるアルミニウムロッドを製造する方法であって、前記方法は、
アルミニウム溶融物を準備し、該アルミニウム溶融物の組成は、
鉄０〜０．２５重量％；
分散質形成元素０．０５重量％以上、ただし該分散質形成元素はマンガン０〜１．２重量％、クロム０〜０．２５重量％、ジルコニウム０〜０．２５重量％、及びスカンジウム０〜０．２５重量％を含有する；並びに、
前記アルミニウムロッドのアルミニウム合金が２ｘｘｘ系列のものである場合を除いて銅０〜０．０５重量％を含有し、
前記アルミニウム溶融物を鋳造してアルミニウムビレットを製造し、
前記アルミニウムビレットを均質化し、
前記ビレットを熱間変形してアルミニウムロッドを形成し、そして
前記アルミニウムロッドを焼入れすることを含み、
焼入れしたアルミニウムロッドのマイクロ構造は変形マイクロ構造であり、
焼入れしたアルミニウムロッドのナノ構造が、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にある、方法。
【請求項２９】
前記アルミニウム溶融物は、バージンアルミニウムから製造される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記鋳造は、直接チル鋳造である、請求項２８又は２９に記載の方法。
【請求項３１】
均質化温度は、平衡相図によって示される、ビレットのアルミニウム合金の固相線温度とソルバス温度の間にあり、固相線温度よりソルバス温度に近い、請求項２８、２９又は３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記ビレットは、熱間変形前に誘導加熱により予備加熱される、請求項２８〜３１のいずれかに記載の方法。
【請求項３３】
前記熱間変形中のビレットの温度は、平衡相図によって示される、合金の平衡ソルバスより上に維持されるように制御される、請求項２８〜３２のいずれかに記載の方法。
【請求項３４】
前記熱間変形は熱間押出であり、最小面積縮小値は１０以上：１である、請求項２８〜３３のいずれかに記載の方法。
【請求項３５】
前記熱間変形は熱間圧延であり、面積縮小値は５以上：１である、請求項２８〜３３のいずれかに記載の方法。
【請求項３６】
熱間変形したアルミニウムロッドの径は、所望の押出材の径の約１．５〜２倍である、請求項２８〜３５のいずれかに記載の方法。
【請求項３７】
前記押出材はフィラーワイヤである、請求項２８〜３６のいずれかに記載の方法。
【請求項３８】
前記ハイブリッド金属押出結合プロセスは、２つの部材を接合するハイブリッド金属押出結合プロセスである、請求項２８〜３７のいずれかに記載の方法。
【請求項３９】
前記部材の少なくとも１つはアルミニウム部材であり、前記アルミニウムロッドの組成は、前記アルミニウム部材の少なくとも１つの組成と同じアルミニウム合金系列のものである、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記ハイブリッド金属押出結合プロセスは、押し出された押出材を基材上に堆積させ、結合させるためのものである、請求項２８〜３９のいずれかに記載の方法。
【請求項４１】
前記基材はアルミニウム部材であり、前記アルミニウムロッドの組成は、前記アルミニウム部材の組成と同じアルミニウム合金系列のものである、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
ハイブリッド金属押出結合プロセスで使用される押出材を製造する方法であって、前記方法は、
アルミニウムロッドを準備し、
該アルミニウムロッドの組成は、
鉄０〜０．２５重量％；
分散質形成元素０．０５重量％以上、ただし該分散質形成元素はマンガン０〜１．２重量％、クロム０〜０．２５重量％、ジルコニウム０〜０．２５重量％、及びスカンジウム０〜０．２５重量％を含有する；並びに、
前記アルミニウムロッドのアルミニウム合金が２ｘｘｘ系列のものである場合を除いて銅０〜０．０５重量％を含有し、
前記アルミニウムロッドのマイクロ構造は変形マイクロ構造であり、
前記アルミニウムロッドのナノ構造が、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にあり、
前記アルミニウムロッドを変形して押出材を形成することを含み、前記押出材のマイクロ構造は変形マイクロ構造であり、前記押出材のナノ構造が、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にある、方法。
【請求項４３】
前記アルミニウムロッドを変形する工程は、
前記アルミニウムロッドを冷間切削し、
前記アルミニウムロッドを延伸することを含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記アルミニウムロッドの冷間切削および延伸は、中間の熱処理工程を用いることなく、一工程で行なわれる、請求項４２又は４３に記載の押出材を製造する方法。
【請求項４５】
延伸比率は約２：１〜１．２：１である、請求項４２、４３又は４４に記載の押出材を製造する方法。
【請求項４６】
ワイヤ洗浄が延伸後に行なわれる、請求項４２〜４５のいずれかに記載の押出材を製造する方法。
【請求項４７】
前記押出材はフィラーワイヤである、請求項４２〜４６のいずれかに記載の方法。
【請求項４８】
前記ハイブリッド金属押出結合プロセスは、２つの部材を接合するハイブリッド金属押出結合プロセスである、請求項４２〜４７のいずれかに記載の方法。
【請求項４９】
前記部材の少なくとも１つはアルミニウム部材であり、前記押出材の組成は、前記アルミニウム部材の少なくとも１つの組成と同じアルミニウム合金系列のものである、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記ハイブリッド金属押出結合プロセスは、押し出された押出材を基材上に堆積させ、結合させるためのものである、請求項４２〜４９のいずれかに記載の方法。
【請求項５１】
前記基材はアルミニウム部材であり、前記押出の組成は、前記アルミニウム部材の組成と同じアルミニウム合金系列のものである、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記アルミニウムロッドは、請求項２８〜４１のいずれかの方法に従って製造される、請求項４２〜５１のいずれかに記載の押出材を製造する方法。
【請求項５３】
前記材が熱間押出される時、押出比率は延伸比率より５倍以上大きく、前記材が熱間圧延される時、圧延比率は延伸比率より２倍以上大きい、請求項５２に記載の押出材を製造する方法。
【請求項５４】
２つのアルミニウム部材を接合する方法であって、該方法は、
それぞれが他方のアルミニウム部材に接合されることになる接合面を有する２つのアルミニウム部材を準備し、
請求項１〜１１に記載の押出材を準備し、
前記２つのアルミニウム部材の接合面から酸化物を除去し、
前記２つのアルミニウムの接合面の間に押出材を押し出すことを含む、方法。
【請求項５５】
前記方法は、請求項４２〜５３のいずれかに記載の押出材を製造することを含む、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
押出物を部材に結合する方法であって、該方法は、
押出物が堆積され結合することになる表面を有する部材を準備し、
請求項１〜１１に記載の押出材を準備し、
前記部材の前記表面から酸化物を除去し、
前記部材の前記表面に押出材を押し出すことを含む、方法。
【請求項５７】
２つのアルミニウム部材を接合するハイブリッド金属押出結合プロセスで使用されるアルミニウムフィラーワイヤであって、
前記フィラーワイヤの組成は、前記アルミニウム部材の少なくとも１つの組成と同じアルミニウム合金系列のものであり、
前記フィラーワイヤの組成は、
鉄０〜０．２５重量％；
分散質形成元素０．０５重量％以上、ただし該分散質形成元素はマンガン０〜１．２重量％、クロム０〜０．２５重量％、ジルコニウム０〜０．２５重量％、及びスカンジウム０〜０．２５重量％を含有する；並びに、
前記アルミニウムフィラーワイヤのアルミニウム合金が２ｘｘｘ系列のものである場合を除いて銅０〜０．０５重量％を含有し、
前記フィラーワイヤのマイクロ構造は変形マイクロ構造であり、
前記フィラーワイヤのナノ構造が、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にある、アルミニウムフィラーワイヤ。
【請求項５８】
ハイブリッド金属押出結合プロセスによって２つのアルミニウム部材を接合するシステムであって、
接合対象の２つのアルミニウム部材、及び、
請求項５６に記載のアルミニウムフィラーワイヤ、を含有するシステム。
【請求項５９】
２つのアルミニウム部材を接合するハイブリッド金属押出結合プロセスで使用されるアルミニウムフィラーワイヤを製造するためのアルミニウムロッドであって、
前記アルミニウムロッドの組成は、前記アルミニウム部材の少なくとも１つの組成と同じアルミニウム合金系列のものであり、
前記アルミニウムロッドの組成は、
鉄０〜０．２５重量％；
分散質形成元素０．０５重量％以上、ただし該分散質形成元素はマンガン０〜１．２重量％、クロム０〜０．２５重量％、ジルコニウム０〜０．２５重量％、及びスカンジウム０〜０．２５重量％を含有する；並びに、
前記アルミニウムロッドのアルミニウム合金が２ｘｘｘ系列のものである場合を除いて銅０〜０．０５重量％を含有し、
前記アルミニウムロッドのマイクロ構造が変形マイクロ構造であり、
前記アルミニウムロッドのナノ構造が、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にある、アルミニウムロッド。
【請求項６０】
２つのアルミニウム部材を接合するハイブリッド金属押出結合プロセスで使用されるフィラーワイヤの製造に使用されるアルミニウムロッドを製造する方法であって、該方法は、
アルミニウム溶融物を準備し、該アルミニウム溶融物の組成は、前記アルミニウム部材の少なくとも１つの組成と同じアルミニウム合金系列のものであり、前記アルミニウム溶融物の組成は、
鉄０〜０．２５重量％；
分散質形成元素０．０５重量％以上、ただし該分散質形成元素はマンガン０〜１．２重量％、クロム０〜０．２５重量％、ジルコニウム０〜０．２５重量％、及びスカンジウム０〜０．２５重量％を含有する；並びに、
前記アルミニウムロッドのアルミニウム合金が２ｘｘｘ系列のものである場合を除いて銅０〜０．０５重量％を含有し、
前記アルミニウム溶融物を鋳造してアルミニウムビレットを製造し、
前記アルミニウムビレットを均質化し、
前記ビレットを熱間変形してアルミニウムロッドを形成し、そして
前記アルミニウムロッドを焼入れすることを含み、
焼入れしたアルミニウムロッドのマイクロ構造は変形マイクロ構造であり、
焼入れしたアルミニウムロッドのナノ構造が、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にある、方法。
【請求項６１】
２つのアルミニウム部材を接合するハイブリッド金属押出結合プロセスで使用されるフィラーワイヤを製造する方法であって、該方法は、
アルミニウムロッドを準備し、
前記アルミニウムロッドの組成は、前記アルミニウム部材の少なくとも１つの組成と同じアルミニウム合金系列のものであり、前記アルミニウムロッドの組成は、
鉄０〜０．２５重量％；
分散質形成元素０．０５重量％以上、ただし該分散質形成元素はマンガン０〜１．２重量％、クロム０〜０．２５重量％、ジルコニウム０〜０．２５重量％、及びスカンジウム０〜０．２５重量％を含有する；並びに、
前記アルミニウムロッドのアルミニウム合金が２ｘｘｘ系列のものである場合を除いて銅０〜０．０５重量％を含有し、
前記アルミニウムロッドのマイクロ構造は変形マイクロ構造であり、
前記アルミニウムロッドのナノ構造が、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にあり、
前記アルミニウムロッドを冷間切削し、
前記アルミニウムロッドを延伸してフィラーワイヤを形成することを含み、前記フィラーワイヤのマイクロ構造は変形マイクロ構造であり、前記フィラーワイヤのナノ構造が、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にある、方法。
【請求項６２】
２つのアルミニウム部材を接合する方法であって、該方法は、
それぞれが他方のアルミニウム部材に接合されることになる接合面を有する２つのアルミニウム部材を準備し、
請求項５６に記載のフィラーワイヤを準備し、
前記２つのアルミニウム部材の接合面から酸化物を除去し、
前記２つのアルミニウムの接合面の間にフィラーワイヤを押し出すことを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば２つのアルミニウム部材を接合するために使用し得るハイブリッド金属押出結合プロセスで使用される押出材、例えばフィラーワイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの素材、特にアルミニウム等の軽金属を接合するのに使用できる技術は数多く知られている。
このような技術の１つが融接である。融接では、基材金属及び使用可能なフィラー金属の両方を、電気アーク、電子ビーム又はレーザービームによって融解し、溶融物溜まりの縁部において結晶化中に金属−金属結合を達成させる。融接では、供給されるエネルギーの一部分のみが溶融とそれによる結合に寄与する。供給されるエネルギーのほとんどは、基材金属の局所加熱と、溶融接合部の周囲でのいわゆる熱影響ゾーン（文献では一般にＨＡＺと呼ばれる）の形成をもたらす。このゾーンは、結果として生じるマイクロ構造の変化が母材金属の恒久的な機械的劣化をもたらすため、問題を呈している。このように、溶接ゾーンの特性は工学的設計での制限要因となり、実際に、部材の耐荷重能力を決定することになる。また、供給される過剰なエネルギー（すなわち熱）は、溶接領域における高い残留応力だけでなく、全体的な変形及び歪みをもたらす。これらの問題は鋼鉄の溶接よりもアルミニウム等の軽金属の溶接において重大になる。なぜなら、軽金属の場合には、基材金属の化学組成を調整してＨＡＺのマイクロ構造を修正することなどの、必要な予防措置をとれる可能性がより難しいからである。
【０００３】
このような問題に鑑み、はるかに狭いＨＡＺを与える、レーザー溶接及び電子ビーム溶接のようなより効果的な溶接プロセスが使用されてきた。しかしながら、これらの技術は、高温割れ抵抗性、及び、融合部での細孔形成に関連した他の問題を引き起こす。また、それらには、高コストで汎用性が低い装置を使用するという不利な点もある。更に、通常はフィラー金属が加えられないために、公差要求がより一層厳しくなる。
【０００４】
従来、複数の軽金属を接合するための代替技術を開発するいくつかの試みがなされている。その例として、摩擦溶接、または、摩擦攪拌溶接（ＦＳＷ：Ｆｒｉｃｔｉｏｎ  Ｓｔｉｒ  Ｗｅｌｄｉｎｇ）として知られる変形法が挙げられる。
ＦＳＷでは、接合対象の２枚のプレートが互いに対して強く加圧され、その間、回転具がそれらの境界面（縁部）に沿って移動し、少なくともアルミニウムでは表面上に常に存在するだろう酸化物層を除去する。
【０００５】
回転具と母材である複数のアルミニウムプレートとの境界面ではかなりの摩擦熱が発生するが、供給されるエネルギー、そしてそれにより発生する熱は、融接の場合よりも少ないため、接合部近傍の基材金属は融解せず、液体状態にはならない。したがって、摩擦攪拌溶接は、融接と比較して改善を示す固相接合技術の一例であり、これにより、高い残留応力と高温割れの発生、細孔形成、および低い耐蝕性といったいくつかの共通する問題が軽減される。一方、この技術はいくつかの不都合を有しており、その１つが、フィラー金属を使用しないために、接合する表面を互いに正確に一致させる必要性が要求されることである。別の不具合は、接合する部材がかなりの力で互いに対して加圧される必要があることであり、これは、この方法が重くて剛性のある装置を必要とすることを意味する。最後に、この種の摩擦溶接であっても、広範なＨＡＺの形成を招き、そこでは、結果として生じるマイクロ構造の変化によって、析出が増加した金属の恒久的な軟化がもたらされる。
【０００６】
他の接合方法の中では、ろう付け、鋲着及び接着結合を言及すべきであろう。これらの方法の１つ以上は、いくつかの用途では便利な場合があるが、一般に、不具合に対する安全性が低いため、荷重又は重量を担う構造物における溶接の現実的な代替法にはならない。
【０００７】
構造用途においてアルミニウム（又は他の軽金属）部材を接合するのに適切な、部材接合用の固相方法の代替法は、例えば特許文献１で記載されているように公知である。この方法は、２つの表面を互いに結合するために、接合する表面の間にある間隙にフィラー材を押し出す直前に、接合する表面から酸化物を除去することを含む。この方法は、ハイブリッド金属押出結合（ＨＹＢ:ｈｙｂｒｉｄ  ｍｅｔａｌ  ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ  ａｎｄ  ｂｏｎｄｉｎｇ）プロセスと言及し得る。この方法はフィラー／結合材の連続押出の原理に基づいたものであり、その目的は、ＦＳＷ法や他の従来法に関わる過度の加熱という不利な点を軽減又は除去することである。
【０００８】
ＨＹＢプロセスを支える基本的な考え方は、従来の融接及びＦＳＷにおいて発生するような弱い／軟らかい溶接ゾーンを形成せずに、アルミニウム部材の固相接合を実現することである。
このＨＹＢプロセスには押出／フィラー材が必要である。これは、金属結合を達成するために、接合する２枚のプレート間の溝に、押出機からでてきたフィラー金属（ＦＭ）を高圧下で詰め込む技術として、連続押出を利用するためである。
【０００９】
融接においてフィラー金属は広く使用されている。例えば、アルミニウム合金のＭＩＧ溶接では、異なる３種類のフィラー金属が市販されており、すなわち、純アルミニウム、約５重量％のＳｉを含むアルミニウム−珪素合金、及び、約５重量％のＭｇを含むアルミニウム−マグネシウム合金（Ｍｎを１重量％以下含むものもあり得る）が市販されている。後者の２つは、溶接中の凝固割れのリスクを低減するために、Ｓｉ又はＭｇで過度に合金化されている。フィラー金属の組成が、接合する部材の少なくとも１つの基材金属の組成と類似している場合には、凝固割れは融合部で必ず生じることになる。
【００１０】
上述したように、アルミニウム合金の固相溶接（ＦＳＷを含む）では、フィラー金属は使用しない。従って、特定の固相接合用途に対する専用のフィラー金属は市販されていない。代わりに、もし需要が生じれば開発する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第２００３／０４３７７５号
【発明の概要】
【００１２】
融接で使用するフィラー材はＨＹＢプロセスでの使用に適していないことが判明した。その結果、強力で信頼性のあるジョイントを提供するためにＨＹＢプロセスで使用可能なフィラー材の必要性がある。
【００１３】
第一の態様において、本発明は、ハイブリッド金属押出結合プロセスで使用されるアルミニウム押出材であって、該押出材の組成は、鉄０〜０．２５重量％；分散質形成元素０．０５重量％以上、ただし該分散質形成元素はマンガン０〜１．２重量％、クロム０〜０．２５重量％、ジルコニウム０〜０．２５重量％、及びスカンジウム０〜０．２５重量％を含有する；並びに、前記アルミニウム押出材のアルミニウム合金が２ｘｘｘ系列のものである場合を除いて銅０〜０．０５重量％を含有し、前記押出材のマイクロ構造が変形マイクロ構造であり、前記押出材のナノ構造が、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にある、アルミニウム押出材を提供する。
【００１４】
前記押出材は、使用時に押し出される材料であり、すなわち、押し出されることになる材料である。
前記押出材はワイヤであってよい。
特にハイブリッド金属押出結合プロセスが２つの部材の接合に使用される時には、前記押出材は、フィラーワイヤとして言及し得る。
前記ハイブリッド金属押出結合プロセスは２つのアルミニウム部材を接合するものであってよく、すなわち、フィラーワイヤは、２つのアルミニウム部材を接合するハイブリッド金属押出結合プロセスで使用されるものであってよい。
フィラーワイヤの組成は、接合するアルミニウム部材の少なくとも１つの組成と同じアルミニウム合金系列のものであってよい。
【００１５】
第二の態様において、本発明は、ハイブリッド金属押出結合プロセスで使用されるアルミニウム押出材を製造するためのアルミニウムロッドであって、前記アルミニウムロッドの組成は、鉄０〜０．２５重量％；分散質形成元素０．０５重量％以上、ただし該分散質形成元素はマンガン０〜１．２重量％、クロム０〜０．２５重量％、ジルコニウム０〜０．２５重量％、及びスカンジウム０〜０．２５重量％を含有する；並びに、前記アルミニウムロッドのアルミニウム合金が２ｘｘｘ系列のものである場合を除いて銅０〜０．０５重量％を含有し、前記アルミニウムロッドのマイクロ構造が変形マイクロ構造であり、前記アルミニウムロッドのナノ構造が、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にある、アルミニウムロッドを提供する。
ハイブリッド金属押出結合プロセスは２つのアルミニウム部材を接合するものであってよい。
アルミニウムロッドの組成は、アルミニウム部材の少なくとも１つの組成と同じアルミニウム合金系列のものであってよい。
【００１６】
第三の態様において、本発明は、ハイブリッド金属押出結合プロセスによって２つのアルミニウム部材を接合するシステムであって、該システムは、接合対象の２つのアルミニウム部材、及び、アルミニウムフィラーワイヤ、を含有し、該フィラーワイヤの組成は、前記アルミニウム部材の少なくとも１つの組成と同じアルミニウム合金系列のものであり、前記フィラーワイヤの組成は、鉄０〜０．２５重量％；分散質形成元素０．０５重量％以上、ただし該分散質形成元素はマンガン０〜１．２重量％、クロム０〜０．２５重量％、ジルコニウム０〜０．２５重量％、及びスカンジウム０〜０．２５重量％を含有する；並びに、前記アルミニウムフィラーワイヤのアルミニウム合金が２ｘｘｘ系列のものである場合を除いて銅０〜０．０５重量％を含有し、前記フィラーワイヤのマイクロ構造は変形マイクロ構造であり、前記フィラーワイヤのナノ構造が、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にある、システムを提供する。
【００１７】
別の態様において、本発明は、ハイブリッド金属押出結合プロセスによって押出材を部材に結合するシステムであって、該システムは、押出材を堆積させ、結合させることになる部材、及び、アルミニウム押出材、を含有し、該押出材の組成は、鉄０〜０．２５重量％；分散質形成元素０．０５重量％以上、ただし該分散質形成元素はマンガン０〜１．２重量％、クロム０〜０．２５重量％、ジルコニウム０〜０．２５重量％、及びスカンジウム０〜０．２５重量％を含有する；並びに、前記アルミニウム押出材のアルミニウム合金が２ｘｘｘ系列のものである場合を除いて銅０〜０．０５重量％を含有し、前記押出材のマイクロ構造が変形マイクロ構造であり、前記押出材のナノ構造が、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にある、システムを提供してよい。
部材がアルミニウムから形成された部材である時には、押出材の組成は、アルミニウム部材の組成と同じアルミニウム合金系列のものであってよい。
【００１８】
第四の態様において、本発明は、ジョイントであって、該ジョイントは、２つのアルミニウム部材、及び、その間に配置されたアルミニウムフィラー材を含有し、前記アルミニウム部材は、ハイブリッド金属押出結合プロセスを用いて前記フィラー材によって接合されており、前記フィラー材の組成は、前記アルミニウム部材の少なくとも１つの組成と同じアルミニウム合金系列のものであり、前記フィラー材の組成は、鉄０〜０．２５重量％；分散質形成元素０．０５重量％以上、ただし該分散質形成元素はマンガン０〜１．２重量％、クロム０〜０．２５重量％、ジルコニウム０〜０．２５重量％、及びスカンジウム０〜０．２５重量％を含有する；並びに、前記アルミニウムフィラー材のアルミニウム合金が２ｘｘｘ系列のものである場合を除いて銅０〜０．０５重量％を含有し、前記フィラー材のマイクロ構造が変形マイクロ構造であり、前記フィラー材のナノ構造が、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にある、ジョイントを提供する。
【００１９】
別の態様において、本発明は、ジョイントであって、該ジョイントは、部材、及び、アルミニウム押出物を含有し、該アルミニウム押出物は、ハイブリッド金属押出結合プロセスを用いて前記部材に結合されており、前記押出物の組成は、鉄０〜０．２５重量％；分散質形成元素０．０５重量％以上、ただし該分散質形成元素はマンガン０〜１．２重量％、クロム０〜０．２５重量％、ジルコニウム０〜０．２５重量％、及びスカンジウム０〜０．２５重量％を含有する；並びに、前記アルミニウム押出物のアルミニウム合金が２ｘｘｘ系列のものである場合を除いて銅０〜０．０５重量％を含有し、前記押出物のマイクロ構造が変形マイクロ構造であり、前記押出物のナノ構造が、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にある、ジョイントを提供する。
部材はアルミニウム部材であってよく、押出材の組成は、アルミニウム部材の組成と同じアルミニウム合金系列のものであってよい。
【００２０】
第五の態様において、本発明は、ハイブリッド金属押出結合プロセスで使用される押出材／フィラーワイヤの製造に使用されるアルミニウムロッドを製造する方法であって、前記方法は、アルミニウム溶融物を準備し、該アルミニウム溶融物の組成は、鉄０〜０．２５重量％；分散質形成元素０．０５重量％以上、ただし該分散質形成元素はマンガン０〜１．２重量％、クロム０〜０．２５重量％、ジルコニウム０〜０．２５重量％、及びスカンジウム０〜０．２５重量％を含有する；並びに、前記アルミニウムロッドのアルミニウム合金が２ｘｘｘ系列のものである場合を除いて銅０〜０．０５重量％を含有し、前記アルミニウム溶融物を鋳造してアルミニウムビレットを製造し、前記アルミニウムビレットを均質化し、前記ビレットを熱間変形（例えば熱間押出または熱間圧延）してアルミニウムロッドを形成し、そして前記アルミニウムロッドを焼入れすることを含み、焼入れしたアルミニウムロッドのマイクロ構造は変形マイクロ構造であり、焼入れしたアルミニウムロッドのナノ構造が、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にある、方法を提供する。
【００２１】
ハイブリッド金属押出結合プロセスは２つのアルミニウム部材を接合するものであってよい。この場合、アルミニウム溶融物の組成は、アルミニウム部材の少なくとも１つの組成と同じアルミニウム合金系列のものであってよい。
ビレットの熱間変形は、押出材／フィラーワイヤの最終の目的径となるまで実施されてよい。この場合、形成されたアルミニウムロッドを、押出材／フィラーワイヤを形成するために更に加工する必要がなく、すなわち、形成されたアルミニウムロッドが、ハイブリッド押出結合法で使用される押出材／フィラーワイヤであってよい。
【００２２】
すなわち、本発明は、ハイブリッド金属押出結合プロセスで使用される押出材の製造に使用されるアルミニウム押出材を製造する方法であって、前記方法は、アルミニウム溶融物を準備し、該アルミニウム溶融物の組成は、鉄０〜０．２５重量％；分散質形成元素０．０５重量％以上、ただし該分散質形成元素はマンガン０〜１．２重量％、クロム０〜０．２５重量％、ジルコニウム０〜０．２５重量％、及びスカンジウム０〜０．２５重量％を含有する；並びに、前記アルミニウムロッドのアルミニウム合金が２ｘｘｘ系列のものである場合を除いて銅０〜０．０５重量％を含有し、前記アルミニウム溶融物を鋳造してアルミニウムビレットを製造し、前記アルミニウムビレットを均質化し、前記ビレットを熱間変形（例えば熱間押出または熱間圧延）してアルミニウム押出材を形成し、そして前記アルミニウム押出材を焼入れすることを含み、焼入れしたアルミニウム押出材のマイクロ構造は変形マイクロ構造であり、焼入れしたアルミニウムロッドのナノ構造が、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にある、方法を提供してよい。
ハイブリッド金属押出結合プロセスは２つのアルミニウム部材を接合するものであってよい。この場合、アルミニウム溶融物の組成は、アルミニウム部材の少なくとも１つの組成と同じアルミニウム合金系列のものであってよい。
【００２３】
第六の態様において、本発明は、ハイブリッド金属押出結合プロセスで使用される押出材／フィラーワイヤを製造する方法であって、前記方法は、アルミニウムロッドを準備し、該アルミニウムロッドの組成は、鉄０〜０．２５重量％；分散質形成元素０．０５重量％以上、ただし該分散質形成元素はマンガン０〜１．２重量％、クロム０〜０．２５重量％、ジルコニウム０〜０．２５重量％、及びスカンジウム０〜０．２５重量％を含有する；並びに、前記アルミニウムロッドのアルミニウム合金が２ｘｘｘ系列のものである場合を除いて銅０〜０．０５重量％を含有し、前記アルミニウムロッドのマイクロ構造は変形マイクロ構造であり、前記アルミニウムロッドのナノ構造が、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にあり、前記アルミニウムロッドを加工して押出材／フィラーワイヤを形成することを含み、前記押出材／フィラーワイヤのマイクロ構造は変形マイクロ構造であり、前記押出材／フィラーワイヤのナノ構造が、分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にある、方法を提供する。
【００２４】
ハイブリッド金属押出結合プロセスは２つのアルミニウム部材を接合するものであってよい。この場合、アルミニウムロッドの組成は、アルミニウム部材の少なくとも１つの組成と同じアルミニウム合金系列のものであってよい。
アルミニウムロッドを加工して押出材／フィラーワイヤを形成することは、アルミニウムロッドを冷間切削すること、及び／又は、アルミニウムロッドを延伸することを含んでよい。
例えば、アルミニウムロッドは押出材／フィラーワイヤの最終の目的径になるまで切削されてよく、あるいは、アルミニウムロッドは押出材の最終の目的径になるまで延伸されてもよい。あるいは、押出材／フィラーワイヤを形成するために、アルミニウムロッドは切削され、その後、延伸されてもよい。
【００２５】
第七の態様において、本発明は、２つのアルミニウム部材を接合する方法であって、該方法は、それぞれが他方のアルミニウム部材に接合されることになる接合面を有する２つのアルミニウム部材を準備し；フィラーワイヤを準備し、該フィラーワイヤの組成は、鉄０〜０．２５重量％；分散質形成元素０．０５重量％以上、ただし該分散質形成元素はマンガン０〜１．２重量％、クロム０〜０．２５重量％、ジルコニウム０〜０．２５重量％、及びスカンジウム０〜０．２５重量％を含有する；並びに、前記アルミニウムフィラーワイヤのアルミニウム合金が２ｘｘｘ系列のものである場合を除いて銅０〜０．０５重量％を含有し、前記フィラーワイヤのマイクロ構造が変形マイクロ構造であり、前記フィラーワイヤのナノ構造が、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にあり；前記２つのアルミニウム部材の接合面から酸化物を除去し、そして、前記２つのアルミニウムの接合面の間にフィラーワイヤを押し出すことを含む、方法を提供する。
【００２６】
別の態様において、本発明は、押出物を部材に結合する方法であって、該方法は、押出物に結合することになる接合面を有する部材を準備し；押出材を準備し、該押出材の組成は、鉄０〜０．２５重量％；分散質形成元素０．０５重量％以上、ただし該分散質形成元素はマンガン０〜１．２重量％、クロム０〜０．２５重量％、ジルコニウム０〜０．２５重量％、及びスカンジウム０〜０．２５重量％を含有する；並びに、前記アルミニウム押出材のアルミニウム合金が２ｘｘｘ系列のものである場合を除いて銅０〜０．０５重量％を含有し、前記押出材のマイクロ構造が変形マイクロ構造であり、前記押出材のナノ構造が、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを含有し、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にあり；前記部材の前記接合面から酸化物を除去し、そして、前記部材の前記接合面に押出材を押し出して前記部材に結合する押出物を形成することを含む、方法を提供してよい。
【００２７】
部材はアルミニウム部材であってよい。押出材の組成は、アルミニウム部材の組成と同じアルミニウム合金系列のものであってよい。
あるいは、部材は、鋼鉄部材など非アルミニウム部材であってもよく、前記方法は、アルミニウム押出物を非アルミニウム部材に結合する方法であってもよい。
【００２８】
ハイブリッド金属押出結合プロセスは、ＷＯ０３／０４３７７５に記載されたようなプロセスであってよい。ハイブリッド金属押出結合プロセスで使用する装置は、ＷＯ２０１３／０９５１６０に記載されたような装置であってよいし、また、ＷＯ２０１３／０９５１６０に記載された装置を改変した装置であってもよい。
【００２９】
ハイブリッド金属押出結合（ＨＹＢ）プロセスにおいて、フィラーワイヤは、接合する２つの部材間のジョイントに押し出されて、その間でフィラー材を形成することができる。該方法は、フィラーワイヤを押し出すことで提供されるフィラー材で、部材間の溝を接合し充填する直前に、接合する表面から酸化物を除去することを含んでよい。該押出結合プロセス中、溝への酸素の供給は、所望の程度まで同時に制限されてよい。２つの部材はともにアルミニウム部材であってよい。あるいは、一方の部材のみがアルミニウム部材で、他方の部材は非アルミニウム部材であってよい。例えば、１つの部材がアルミニウム部材で、１つの部材が鋼鉄部材であってよい。すなわち、該方法は、２つの部材のうち少なくとも１つがアルミニウム部材である場合の、２つの部材を接合することを含み得る。
いずれの部材も、アルミニウム部材でなくてもよい。
【００３０】
ハイブリッド金属押出結合（ＨＹＢ）プロセスにおいて、フィラーワイヤ（すなわち押出材）は、ある部材の上に押し出されて、それに結合してもよい。
押出材を押し出すことは、押出物として言及されるものを形成し得る。
フィラー材／押出材は、２つの部材を接合するために使用されるのではなく、部材の上に層を形成するために使用されてよい。
従って、押出材が部材の表面に押し出され結合する場合のハイブリッド金属押出結合プロセスにおいて、フィラーワイヤ／押出材は使用されてよい。押出材は部材の上に押し出され結合して、該部材の上にビーズを形成してもよいし、及び／又は、該部材を被覆／覆ってもよい。
【００３１】
すでに押し出され堆積した押出材の表面に、押出材が押し出され結合する場合のハイブリッド金属押出結合プロセスにおいて、押出材は使用されてよい（つまり、押出物を堆積させる部材が、すでに押し出され結合した材料であってよい）。従って、押出材は、結果として押出結合積層造形（または、積層造形、追加造形、もしくは３Ｄプリンティング）になるハイブリッド金属押出結合プロセスにおいて使用されてよい。
【００３２】
該プロセスで使用される押出材／フィラーワイヤ、及び、生産品（例えばジョイント）のフィラー材（すなわち押出物）は、同じ組成を有することになる。押出材が押出機内部を通って、固まってフィラー材（すなわち押出物）を形成する地点（例えば、接合部）に至るまでの経路において押出材が受ける摩擦熱と厳しい塑性変形が原因となって、押出材と押出物の形状、並びに、ある程度は、フィラーワイヤとフィラー金属のマイクロ構造、ナノ構造及び原子構造は、いずれも異なることになる。しかしながら、押出物のマイクロ構造、ナノ構造、及び、原子構造は、元の押出材のマイクロ構造、ナノ構造、及び、原子構造に依存する。
【００３３】
融接では、フィラーワイヤは再融解のために、その構造的同一性を完全に喪失する。従って、フィラーワイヤのマイクロ構造を制御することは重要ではない。これに対し、ＨＹＢプロセスでは、押出材／フィラーワイヤは接合プロセス中に融解して再固化するわけではないため、フィラー材（すなわち押出物）は、該プロセスで使用する押出材のマイクロ構造に依存したマイクロ構造を有することになることが判明した。従って、押出材は、ＨＹＢプロセスで使用された後に強力で信頼性のある結合（すなわちジョイント）を確実に形成するのに適切なマイクロ構造とナノ構造を有することが重要である。
このＨＹＢプロセスに関しては、適切なマイクロ構造は変形マイクロ構造であり、適切なナノ構造は、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスであり、合金化元素の大部分は、前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にあることが判明した。
【００３４】
使用前の押出材を製造し保管する方法は、合金化元素の大部分が前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中に保持されるようにするものであってよい。これは、押出材が使用されている時点で、合金化元素の大部分が前記アルミニウムマトリックス中の固溶体中にあるようにするためである。
所望の押出材（例えばフィラー材）を製造するのに適切なフィラーワイヤ／押出材を選択する時には、押出物を形成する押出結合プロセス中に該材（例えばワイヤ）に与えられる条件が考慮され、補正されなければならない。
【００３５】
接合部のフィラー材は、ジョイントのアルミニウム部材の少なくとも１つよりも良好な強度、延性／靭性、および／または、耐蝕性を有してよい。また押出材は、それが堆積する部材と同等以上の強度となる界面結合強度を有してもよいし、あるいは、２つの部材間のジョイントの場合には、該ジョイントのアルミニウム部材の少なくとも１つと同等以上の強度となる界面結合強度を有してもよい。これは、不純物と、結合界面での変形モードを制御することで達成され得る。
【００３６】
アルミニウム合金押出材が押し出されて押出物を形成する際には、該アルミニウム合金は摩擦熱と厳しい塑性変形を受ける。しかし、これは、押出材の外表面での表面膨張と、これに続く酸化物層の分離を引き起こすことなく通常進行する、すなわち進行し得る。従って、表面洗浄が何らかの他の手段によって（例えば、使用前の押出材の切削および適切な洗浄によって）実施されない場合、この汚染物質がすべて、接合する２つのアルミニウム部材間の溝に集まって、押出材と単数または複数の部材間の接触面に蓄積する場合がある。これが今度は界面結合強度を低下させ得る。
従って、本発明は、使用前に押出材を切削し、洗浄することを含んでよい。しかし、これは不可欠のことではない。
【００３７】
ジョイントの所望の品質および物性は、押出機を通過した後、溶接時の条件において押出物に設定された要件に合致するような特別設計の押出材を使用することで初めて達成されることが判明した。
押出物の物性から押出材の所望の物性を予測するには、押出接合中の温度、歪み、及び歪み速度の瞬時値を詳細に知る必要がある。
押出接合中の温度、歪み、及び歪み速度の急速な変化の知識は、押出材が押し出されて押出物を形成する際に押出材のマイクロ構造状態およびナノ／原子状態がどのように変わるのかを予測するために使用してよい。
【００３８】
ＨＹＢ法は、ジョイントの耐荷重能力が特に重要な構造用途における中強度および高強度のアルミニウム合金を接合する際に特に有用であることが判明した。従って、接合するアルミニウム部材は、中強度および高強度のアルミニウム合金を含むものであってよい。
ここでのアルミニウムへの言及は、必ずしも純アルミニウムに言及しているのではなく、必要に応じアルミニウム合金と純アルミニウムの双方に言及している場合があると理解されるだろう。例えば、アルミニウム押出材またはアルミニウムフィラーワイヤは、アルミニウム合金から形成された押出材またはフィラーワイヤであってよい。
接合した部材（２つの部材を接合した場合）は構造用途で使用し得る。
ジョイント（もしジョイントが形成される場合）は、耐荷重ジョイントであってよい。
【００３９】
アルミニウム部材のアルミニウム合金は、アルミニウム合金について制定された国際分類法において定義されたアルミニウム合金系列の１つであってよい。例えば、アルミニウム部材は、（ｉ）２ｘｘｘ系列（Ａｌ−Ｃｕ合金）、（ｉｉ）５ｘｘｘ系列（Ａｌ−Ｍｇ合金）、（ｉｉｉ）６ｘｘｘ系列（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ合金）、（ｉｖ）７ｘｘｘ系列（Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ合金）、または、（ｖ）８ｘｘｘ系列（例えば、Ａｌ−Ｌｉ合金や、他の系列のいずれにもない別の元素で合金化したアルミニウム）にある合金から形成されてよい。従って、アルミニウム部材は、２ｘｘｘ系列、５ｘｘｘ系列、６ｘｘｘ系列、７ｘｘｘ系列、または８ｘｘｘ系列のアルミニウム合金から形成されてよく、よって、アルミニウムロッド、押出材（すなわちフィラーワイヤ）、又は、押出物（すなわちフィラー材）は、以上で示したアルミニウム系列の１つの中にあるものであってよい。
【００４０】
各系列での主要合金化元素は、（ｉ）２ｘｘｘ系列でのＣｕ、（ｉｉ）５ｘｘｘ系列でのＭｇ、（ｉｉｉ）６ｘｘｘ系列でのＳｉ及びＭｇ、（ｉｖ）７ｘｘｘ系列でのＺｎ及びＭｇ、並びに、（ｖ）８ｘｘｘ系列での、他の系列ではカバーされていない別の元素（例えばリチウム）である。押出材の合金における各系列特有の元素の上限値および下限値は、アルミニウム合金について制定された国際分類法により定義されている。よって、一例としてＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ合金を用いると、この合金のカテゴリー／系列に属する押出材に適切な表記はＡＡ６ｘｘｘ−グレードＡとなろう。ここで、グレードＡは、特定量の主要合金化元素ＳｉおよびＭｇを意味する。
【００４１】
以上の各系列のなかで、各々がアルミニウム合金の組成範囲をカバーする多数のアルミニウム合金グレードが存在する。
該押出材は、ＨＹＢ法を用いて、以上の５系列の１つに属するものでもよい全種類の構造アルミニウム合金を固相接合するのに、または該合金に結合するのに適切であり得る。
【００４２】
押出材を、加工熱処理と、次のＨＹＢプロセスを用いた押出結合に適したものとするには、アルミニウムロッド／押出材／押出物の組成における他元素の含量に以下の制限が課せられるべきことが判明した。
１）アルミニウム部材の系列に関して国際卑金属標準で示されていることに関わらず、鉄含量は０．２５重量％以下の値に制限されるべきである。鉄は、押し出された後のフィラー材のマイクロ構造および物性に有害な作用を与え得るからである。
２）（２ｘｘｘ系列のように）Ｃｕが主要合金化元素であるアルミニウムロッド／押出材／押出物の合金を除いて、銅は不純物元素とみなされる場合がある。従って、アルミニウム部材の系列に関して国際卑金属標準で示されていることに関わらず、５ｘｘｘ系列、６ｘｘｘ系列、７ｘｘｘ系列および８ｘｘｘ系列の押出材合金など他の合金のＣｕ含量は０．０５重量％以下の値に制限されるべきである。銅は、押出物の耐蝕性に有害な場合があるためである。
３）０．０５重量％以上の分散質形成元素、マンガン、クロム、ジルコニウム、及びスカンジウム。これらの元素は、微量合金化元素とみなされてよい。微量合金化元素の群に属することは、これらが、制御下で、個々に又は組み合わせて意図的に押出材合金に添加されてよいことを意味する。合金中のこれら微量元素の含量は、アルミニウム合金部材の系列に関して国際卑金属標準で示されていることに関わらず、以下の範囲内とすべきである。すなわち、Ｍｎは０〜１．２重量％、Ｃｒは０〜０．２５重量％、Ｚｒは０〜０．２５重量％、及びＳｃは０〜０．２５重量％。これら元素は、フィラー材の再結晶を防止するのに役立ち得る分散質形成元素であるため添加されるべきである。
４）アルミニウムロッド／押出材／押出物の合金組成の他元素の含量は、単数もしくは複数の部材またはそのうちの少なくとも１つがアルミニウムから形成されているとした場合、接合する部材の少なくとも１つが属するアルミニウム合金系列の組成範囲内にあるべきである。
【００４３】
また、アルミニウムロッド／押出材／押出物の組成は、マグネシウム、亜鉛、珪素、チタン、ホウ素など周知の他の合金化元素を含んでもよい。ただし、これらは、接合する部材の少なくとも１つまたは押出物が結合する部材と同じ合金系列の範囲内に収まるような量で含まれる。
【００４４】
アルミニウムロッド／押出材／押出物材料の正確な組成は、接合する部材や、目的のジョイント／堆積押出物の特定用途／環境など多数の因子に依存するだろう。
一例として、接合する部材の少なくとも１つ、また、押出物（すなわちフィラー材）が堆積されている部材が６ｘｘｘ系列の合金である場合、アルミニウムロッド／フィラーワイヤ／フィラー材は、詳述した組成に対して更なる制約を有するＡＡ６０８２アルミニウム合金であり得る。具体的に述べると、この合金は、０．７〜１．３重量％のＳｉ、０．０〜０．２５重量％のＦｅ、０．０〜０．０５重量％のＣｕ、０．０〜１．２重量％のＭｎ、０．６〜１．２重量％のＭｇ、０．０〜０．２重量％のＺｎ、０．０〜０．１重量％のＴｉ、０．０〜０．２５重量％のＣｒ、０．０〜０．２５重量％のＺｒ、０．０〜０．２５重量％のＳｃ（ただし、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ及びＳｃの合計含量は少なくとも０．０５重量％である）、及び、残量のアルミニウムと、不可避の不純物からなるものであってよい。
【００４５】
アルミニウムロッド／押出材／押出物材料の組成は、結晶成長抑制剤（ｇｒａｉｎ  ｒｅｆｉｎｅｒ）をさらに含有してもよい。この結晶成長抑制剤は、鋳造時のマイクロ構造を微細化するために、鋳造工程の直前に溶融物に添加することができる。結晶成長抑制剤は、例えば、ＡｌＢ２又はＴｉＢ２であってよい。
押出材組成がすでにＺｒ及び／又はＳｃを含有している場合、追加して結晶成長抑制剤を使用することは余分な場合があるので、この場合、押出材は結晶成長抑制剤を含有しなくてもよい。これら２種類の微量合金化元素は、固化中にＡｌ３Ｚｒ及びＡｌ３Ｓｃ化合物を形成するため、結晶成長抑制剤としても作用し得るためである。両相は、進行しつつうる固体／液体界面より前に、新しいアルミニウム結晶粒の不均一核形成に、有利な場所を提供することが知られている。
【００４６】
アルミニウムロッド／押出材／押出物材料は、接合するアルミニウム部材の少なくとも１つの組成と類似する組成、または、押出物が堆積されるアルミニウム部材の組成と類似する組成を持ち得るが、該組成に課される更なる制約のために同一でなくともよい（しかし同一でもあり得る）。該組成に課される制約のために、アルミニウムロッド／押出材／押出物材料は、単数または複数のアルミニウム部材とは異なるアルミニウム合金グレードである組成を有してもよい。
２つのアルミニウム部材を接合する場合、接合する２つのアルミニウム部材は、同じアルミニウム系列のものである組成を有してもよい。この場合、アルミニウムロッド／フィラーワイヤ／フィラー材は、接合するアルミニウム部材双方の組成と同じ系列にある組成を有する。
【００４７】
２つのアルミニウム部材を接合する場合、接合する２つのアルミニウム部材が異なる系列にある組成を有するのであれば、アルミニウムロッド／フィラーワイヤ／フィラー材は、２つのアルミニウム部材のうち強度の高いほうと同じ系列にある組成を有してよい。
接合する２つのアルミニウム部材は、互いに同じアルミニウムグレードの組成を有してよい。
接合する２つのアルミニウム部材は、同一の合金組成を有してよい。
【００４８】
ある所定のケースにおいて、アルミニウム溶融物、アルミニウムロッド、押出材（すなわちフィラーワイヤ）、及び、押出物（すなわちフィラー材）はすべて同じ組成を有することになる（組成は加工工程によって影響を受けないため）と理解されるだろう。従って、アルミニウム材料の各段階における組成及びその任意の特徴に関してここで行なう議論は、溶融物中で組成が調製された後のあらゆる形態の押出材（つまり、最初の溶融物、アルミニウムロッド、アルミニウム押出材、または、ＨＹＢプロセス後の押出物に関わらず）に適用可能である。
【００４９】
アルミニウムロッド／押出材／押出物のマイクロ構造は、変形マイクロ構造であってよい。これを、繊維状マイクロ構造という場合もある。このマイクロ構造は、再結晶が生じていない時のマイクロ構造、すなわち非再結晶マイクロ構造であってよい。
再結晶化した粒状構造は極めて望ましくなく、避けるべきである。これは次の押出接合中にも残存する場合があり、溶接すなわち結合時の条件において押出材の強度、靱性および耐蝕性の低下につながり得るからである。
マイクロ構造は、変形した（細長い）結晶粒を有してよい。マイクロ構造は再結晶化した（等軸の）結晶粒を有していなくてよい。
マイクロ構造の結晶粒は、比較的球形のものではなく、比較的細長いものでよい。
【００５０】
変形した結晶粒の幅に対する長さの比率は、５以上：１であってよい。この長さ：幅の比率は、例えば光学または走査式電子顕微鏡法を利用して測定して、マイクロ構造中の結晶粒の幅に対する長さの平均比率であってよいし、あるいは、マイクロ構造の結晶粒５０％以上の幅に対する長さの比率であってもよい。
ナノ／原子スケールにおいて、アルミニウムロッド／押出材／押出物材料は、アルミニウムマトリックスと、その中の分散質、及び、該アルミニウムマトリックス中の固溶体中にある大部分の合金化元素とを含有するべきである。
ナノ／原子スケールのアルミニウムロッド／押出材／押出物材料は、鉄の小粒子をさらに含んでもよい。
【００５１】
ナノ／原子スケールのアルミニウムロッド／押出材／押出物材料は、アルミニウムマトリックス中に、分散質、鉄の小粒子、および、転位からなるものでよく、ここで、分散質中または鉄粒子中にはない実質的にすべての合金化元素はアルミニウムマトリックス中の固溶体中にある。
鉄の小粒子の大きさは、大きさ４μｍ以下であってよく、例えば０．１〜４μｍの範囲にあってよい。転位の数密度は、例えば高分解能透過型電子顕微鏡法を用いて測定して１ｍ２あたり１０１３個より多くてよい。
【００５２】
合金化元素の大部分が固溶体中にあるとは、分散質形成元素および鉄以外の、合金化元素の実質的にすべてが、アルミニウムマトリックス中の固溶体中にあってよいことを意味し得る。例えば、分散質形成元素および鉄以外の、合金化元素の５０％以上が、例えば専用の導電率測定法を用いて測定して、アルミニウムマトリックス中の固溶体中にあってよい。これは、押出材／押出物材料の最高加工硬化ポテンシャルが、次のＨＹＢプロセスを用いた押出接合中に達成され得ることを意味する。
もしアルミニウムロッド／押出材の製造中に適切なプロセス制御が実施されなければ、溶質リッチな準安定析出物が、鉄の大粒子および粗大な溶質リッチ平衡相と共に、冷却後に室温でアルミニウムマトリックス内部に生じ得る。この種の構造は、押出結合後の押出材の加工硬化ポテンシャル、引張降伏強度および延性、衝撃靱性および耐蝕性を低下させるため、極めて望ましくなく、避けるべきである。
【００５３】
従って、ナノ構造は、例えば光学または走査式電子顕微鏡法を用いて測定して、溶質リッチな準安定析出物、鉄の大粒子（例えば、径が４μｍより大きい鉄粒子）、及び／又は、粗大な溶質リッチ平衡相を有しないべきである。
押出材のナノ／原子構造は、例えば高分解能透過型電子顕微鏡法を用いて測定して、クラスター及びＧＰゾーンをさらに含有してもよい。これらは、溶質原子の近距離拡散によって室温で生じる自然時効が原因となって存在し得る。クラスター／ＧＰゾーンは熱安定性が低いため、ＨＹＢプロセスの再加熱時に押出チャンバ内で容易に溶解するので、押出材の物性に関する限りＨＹＢプロセスにおいて問題を起こさない。しかし、これらは、ＦＷ合金の延伸性に影響を与える関連の降伏強度を増大させるため、製造中に任意で行なってよいワイヤ切削及び／又は冷間延伸中には考慮されてよい。
【００５４】
押出材（すなわちフィラーワイヤ）の製造経路および加工要件に関して述べると、該製造は、所望の物性を有する押出物を形成するのに適切なマイクロ構造と物理的性質を確実に押出材が有するように、厳密に制御された多数の工程を有し得る。
理解されるように、押出材の要件は、押出物が堆積されている部材の物性（例えば、接合する合金の種類や用いる操作条件等）に応じて変動するだろう。これにも関わらず、製造経路および加工要件に関して数多くの重要な特徴が存在しており、それらは全般的に適用可能で、つまり化学組成に関わらず全ての押出材に適用される。アルミニウムロッド及び／又はアルミニウム押出材の製造方法は、確実に、マイクロ構造が変形（繊維状）マイクロ構造となり、該材がナノスケールで、転位と分散質を有するアルミニウムマトリックスを含み、合金化元素の大部分がアルミニウムマトリックス中の固溶体中にあるように制御されてよい。
【００５５】
押出材の製造方法は、以下の工程のうち１以上を含んでよい：溶融処理、鋳造、均質化、ビレット予備加熱、熱間変形（例えば熱間押出／熱間圧延）、制御冷却／焼入れ、初期巻取り、切削、最終冷間延伸、洗浄、並びに、最終巻取り、及び梱包。これらの工程はこの順序で行ってよい（しかしこれらの工程の１以上は実施しなくともよい）。例えば、本方法は、冷却工程と切削工程の間に初期巻取り工程を含まなくともよい。さらに、本方法は切削または最終冷間延伸を含まなくともよく、すなわち、押出材は最終径になるまで熱間変形されてもよい。あるいは、本方法は最終冷間延伸を含まなくともよく、すなわち、押出材は最終径になるまで切削されてもよい。
【００５６】
各工程は異なる者によって実施されてもよい。例えば、溶融処理、鋳造、均質化、ビレット予備加熱、押出、冷却、及び／又は、初期巻取りのうち１以上の工程（もしこれらが実施される場合）は、アルミニウム金属の生産者等の第一者によって実施されてよい。これらの工程は、例えば２つのアルミニウム部材を接合するため、または部材上に押出物を堆積させるためのものであり得るハイブリッド金属押出結合プロセスで使用されるアルミニウム押出材（例えばフィラーワイヤ）を製造するためのアルミニウムロッドを形成するために実施され得る。切削、最終冷間延伸、洗浄、並びに、巻取り、及び梱包のうち１以上の工程（もしそれらが実施される場合）は、例えば２つのアルミニウム部材を接合するため、または部材上に押出物を堆積させるためのものであり得るハイブリッド金属押出結合プロセスで使用されるアルミニウムワイヤを製造するために、アルミニウムワイヤのメーカー等の第二者によって実施されてよい。
【００５７】
アルミニウムロッドの製造には、溶融処理、鋳造、均質化、ビレット予備加熱、熱間変性、及び／又は、冷却／焼入れが含まれ得る。これらの工程はアルミニウム金属の生産者によって実施され得る。これらの工程の後、アルミニウムロッドは巻取られ、アルミニウムロッドからＨＢＹプロセス用のワイヤ（すなわち押出材）を形成するため、第二者に輸送されてよい。
ビレットは押出材の最終径になるまで熱間変形されてよい。従って、ロッドが巻取られて更なる加工のために第二者に輸送される必要がないように、ビレットから直接、押出材が形成されてよい。
【００５８】
アルミニウム押出材の製造は、アルミニウムロッドを受け取り、（もしロッドがまだ適切な径でない場合には）該アルミニウムロッドを切削し、冷間延伸して、押出用のワイヤを形成することを含んでよい。押出材（例えばフィラーワイヤ）は、冷間延伸後、洗浄された後、巻取られ、梱包されてよい。次いで押出材は、ＨＹＢプロセスで使用するため、第三者に輸送されてよい。
「ビレット」という用語は、インゴット、ブルーム、スラブ、ビレット等の、あらゆる半完成鋳造物を含み得る。
【００５９】
各工程に関して述べると、溶融処理は、工業的なベストプラクティスに沿って実施してよい。溶融物は、溶鉱炉から直接でてきたバージンアルミニウムから製造してよい。最終品における少量の包有物および不純物元素を保証できるためである。リサイクルされた金属くずからではなく、バージンアルミニウムから溶融物を形成することが好ましい。これは、金属くずに由来する過剰量の鉄が、押出物材料の物性に有害となり得るからである。また、金属くずに由来する過剰量の銅も、物性（特に押出物材料の耐蝕性）に有害となり得る。従って、２ｘｘｘ系列に属するＡｌ−Ｃｕ合金以外の、押出材製造で使用される他の合金はすべて、銅が少なく、銅含量が０．０５重量％未満であるべきである。
アルミニウム溶融物は、特に、低量の鉄及び銅を含有することが重要である。これら元素を除去するために溶融物を精製することは不可能なためである。
【００６０】
正確な組成とするために、押出材合金の仕様で述べた様々な合金化元素を、正確な量および順序で、ベースとなる清浄な溶融物に添加してよい。まず、主要合金化元素をバージン溶融物に添加してよく、次いで、微量合金化元素を添加し、さらに、結晶成長抑制剤を（使用する場合には）添加してよい。
工業的なベストプラクティスに沿って、押出材合金の仕様で述べた合金化元素を、正確な量および順序で添加してよい。
次の加工熱処理中に再結晶が生じるのを防止するために使用し得る分散質形成元素Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ及びＳｃは、この工程で添加される。上述したように、合金中のこれら微量合金化元素の望ましい量は、押出材の仕様に従って以下の範囲内にあるべきである：０〜１．２重量％のＭｎ、０〜０．２５重量％のＣｒ、０〜０．２５重量％のＺｒ、及び、０〜０．２５重量％のＳｃ。
【００６１】
また、鋳造時のマイクロ構造を微細化するために、結晶成長抑制剤を鋳造工程の直前の溶融物に添加することができる（例えばＡｌＢ２又はＴｉＢ２）。これら結晶成長抑制剤は、構成要素である結晶成長抑制粒子が最終品の物性（例えば、押出材の表面品質、並びに、押出物の引張延性及び衝撃靱性）に悪影響を及ぼさないことが確認された場合に添加されるだけであってよい。これらが実生産または接合状況下で実際に有害であるか否かは、適用された微細化のプラクティスに依存し得る。溶融物がすでにＺｒ及び／又はＳｃを含有する時には、追加して結晶成長抑制剤を使用することは余分と考えられる可能性がある。これら２種類の微量合金化元素は、固化中にＡｌ３Ｚｒ及びＡｌ３Ｓｃ化合物を形成するため、結晶成長抑制剤としても作用し得るためである。両相は、進行しつつうる固体／液体界面より前に、新しいアルミニウム結晶粒の不均一核形成に、有利な場所を提供することが知られている。
【００６２】
溶融処理後に鋳造操作を行なって、アルミニウムビレットまたはインゴットを形成してよい。鋳造操作は、工業的なベストプラクティスに沿って実施してよい。
鋳造方法は、連続的または、半連続的な鋳造方法であってよい。鋳造方法は、直接チル（ＤＣ）鋳造であってよい。この鋳造操作は、押出材の製造で使用される押出ビレット及び／又は圧延用インゴットを製造してよい。
鋳造アルミニウムは、高品質のビレット又はインゴットであってよく、すなわち、偏析、多孔性および熱間亀裂など鋳造時の欠陥に関して工業的に最も厳しい公差要求（例えば、ＨｙｄｒｏまたはＡｌｃｏａ標準）を満足するべきである。
これら鋳造品の径は、次の加工熱処理での必要縮小比率を得るのに十分な大きさである必要がある、あるいは、十分な大きさであってよい。望ましい径は、押出材の所望の最終径と、実施する加工工程に依存するだろう。該径は、熱間圧延されるビレットと比較すると、熱間押出されるビレットのほうが大きくなる必要があり得る。
例えば、アルミニウムロッド製造のための熱間押出において、最小面積縮小は、１０以上：１であってよい。熱間圧延では、面積縮小は５以上：１であってよい。
熱間形成での高い縮小比率の採用は、通常、最終品の物性に有益と考えられるので、面積縮小に関する上限値は特定する必要がない。
【００６３】
鋳造したアルミニウムビレットは均質化されてよい。鋳造後のビレットまたはインゴットの均質化は工業的なベストプラクティスに従って実施してよい。
均質化処理の主要目的は、（ｉ）微細な偏析を除去又は最小化すること、（ｉｉ）固化中に形成された、合金中の有害なＦｅ含有成分を修正すること、（ｉｉｉ）溶質と結合してアルミニウムマトリックスから合金化元素を奪う全ての平衡相を溶解すること、及び、（ｉｖ）分散質形成元素Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ及びＳｃによる分散質の形成を促進すること、によって鋳造物のマイクロ構造を微細化することである。
熱処理中、局部的な溶融、または、拡散によるマイクロ構造の不十分な微細化を回避するために、均質化温度の厳密な制御が実施されてよい。
均質化温度はアルミニウムビレット又はインゴットの合金組成に依存するだろう。均質化時間はビレット又はインゴットの径に依存するだろう。
【００６４】
均質化温度は、平衡相図によって示されるように、ビレット／インゴットのアルミニウム合金の固相線温度とソルバス温度の間にあってよい。均質化温度は、平衡相図によって示されるように、ビレットのアルミニウム合金の固相線温度とソルバス温度の間にあり、固相線温度よりソルバス温度に近くてよい。これは合金中の分散質のより微細な分散につながり得る。
例えば、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ合金の場合、均質化は、制御加熱及び冷却条件下で、５３０〜５８０℃の温度範囲において２〜４時間実施されてよい。押出材の製造で使用されるＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ合金の次の加工熱処理中における再結晶が問題となる場合、予防措置は、５７０〜５８０℃ではなく、５３０〜５４０℃で分散質形成元素Ｍｎ及びＣｒを含有する合金を均質化することであり得る。これは合金中の分散質のより微細な分布につながり得る。
合金がすでに分散質形成元素を含有している場合には、要求が厳しい熱間変形条件下でも、均質化の実施におけるわずかな調節で十分に再結晶の発生を防止することができる。
【００６５】
アルミニウムロッドを生産するため、ビレット又はインゴットは熱間押出又は熱間圧延等の熱間変形されてよい。
熱間変形される前にビレット又はインゴットは予備加熱されてよい。
熱間変形前のビレット又はインゴットの予備加熱は、工業的なベストプラクティスに従って実施してよい。
予備加熱は気体加熱または誘導加熱を用いて行なってよい。
誘導加熱は高い加熱速度（気体加熱より高い）を示し、熱間変形前の予備加熱をできるだけ短い時間で完了させるため、有利であり得る。
均質化中に一旦溶解した相の再析出を防止することができるよう、加熱は可能な限り短時間であることが好適である。もし再析出が生じれば、熱間変形工程中に局所的な融解を惹起する場合がある。これは、押出し品で破れや剥離を原因とする表面欠陥や亀裂の形成につながり得る。このような表面欠陥および亀裂は、ワイヤ切削および延伸等の次の加工を難しくする場合がある。
再度Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ合金を例にすると、ビレットの熱間押出の予備加熱温度は通常４４０〜４９０℃であってよい。予備加熱時間は、ビレットの径および用いる加熱方法によるが、５〜４５分間であってよい。
ＨＹＢプロセス用の押出材の製造で使用されるアルミニウムビレット又はインゴットに関しては、可能な限り短い予備加熱時間が目標とされてよい。
【００６６】
ビレット／インゴットは押し出され又は熱間圧延されてよい。
熱間圧延または押出は、次の切削およびワイヤ延伸に適した好適な長さおよび径を持つアルミニウムロッドを生産するのに使用してよい。あるいは、熱間圧延または押出は、最終の押出材について望まれる径を持つアルミニウムロッドを生産するのに使用してよく、すなわち、ビレットは、最終の押出材、または、少なくとも押出材の妥当な態様を直接生産するのに熱間変形されてよい。従って、ここでアルミニウムロッドの形成に言及する際には、押出材の態様であるアルミニウムロッドの形成を含み得る。
ロッドの所望の品質を達成できる限り、押出は熱間圧延よりも好ましいものであり得るが、いずれの方法もアルミニウムロッドの形成に使用できる。
【００６７】
好ましい製造方法、及び、特に、用いる熱間変形方法は組成に依存し得る。例えば、熱間押出はＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ及びＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ合金に対して好ましく、一方、Ａｌ−Ｃｕ及びＡｌ−Ｍｇ合金については熱間圧延のほうがよい場合がある。これは、ある種のアルミニウム合金は低い成形性を有する場合があり、これが押出を難しくする可能性があるためである。
熱間変形（例えば押出及び／又は熱間圧延）は、生産するアルミニウムロッドに確実に、ワイヤ切削および延伸等の次の加工にふさわしい径を持たせるために実施してよい。
特定の種類の合金および押出材の所望の径によるが、熱間変形後のロッドの径は１〜３ｍｍであり得る。
熱間変形後のアルミニウムロッドの径は、所望のフィラーワイヤの径の約１．５〜２倍、あるいは、２倍超であり得る。
【００６８】
しかし、もしワイヤ延伸が数工程で行なわれる場合には、より大きい径も許容され得る。ワイヤ延伸が複数の工程で実施される場合、ソフトアニールと組み合わせてもよい。
本書面では、ソフトアニールは、相図によって示される、合金の平衡ソルバス境界線より下での高温熱処理を意味し得る。この熱処理は、それより前の冷間延伸工程の後、次の延伸工程を続ける前に、合金の延性を増大させる目的を持つものであり得る。ソフトアニールが適用される場合、すべての合金化元素を確実に固溶体中に戻すために、最終工程として、押出材合金の全溶体化熱処理を実施してもよい。
ビレットが熱間押出される時には、工業的なベストプラクティスに従って、ダイス領域でのアルミニウムの過熱が防止されるように、合金組成と縮小比率の選択した組合せに妥当な押出（すなわちラム又はホイール）速度が選択されてよい。これは、過熱が局所的な融解を引き起し、押出し品で破れや剥離を原因とする表面欠陥や亀裂の形成を惹起し得るためである。本書面では、工業的なベストプラクティスは、ビレットの組成、ビレットの温度および／または、熱間押出で採用される縮小比率の知識から、ラム又はホイール速度を注意深く選択することを意味する。この選択は、いわゆる押出限界線図として利用される経験値に基づいたものであってもよい。
【００６９】
局所的な温度が約６００℃まで上昇する場合がある熱間押出では、全ての合金化元素（巨大なＦｅ含有成分や顕微鏡検出以下の小さな分散質に結合しているものを除く）は固溶体中にあり得る。
押出で採用される縮小比率（すなわち元の断面積：最終の断面積）が十分に高い（すなわち約１０：１より大きい）場合には、関与する変形力が、均質化後の合金中に依然として存在しているＦｅ含有成分を分解して、アルミニウムマトリックス中に均一に分散させるのに十分なほど大きいものとなり得る。
このことはＦｅ粒子が物性に与える悪影響を抑え、最終押出物の延性、靱性および耐蝕性を増大させ得る。一方、分散質はサイズがはるかに小さく（通常０．１マイクロメートルのオーダー、例えば、例えば０．０１〜０．５μｍ）、塑性変形によって実質的な影響を受けないものであり得る。
【００７０】
合金が分散質の微細分布を含むものでない限り、熱間押出に関わる高温および塑性歪みのために、合金が再結晶するリスクがある。この再結晶は、押出物材料の強度および耐蝕性双方の観点から望ましくなく、避けるべきである。従って、ＨＹＢプロセス用の押出材の製造で使用される全ての合金は、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ又はＳｃ等の分散質形成元素を０．０５重量％以上含有し、同時に、分散質形成元素の可能性を析出によって引き出すために、該合金は工業的なベストプラクティスに従って均質化されるべきである。
熱間圧延が実施される場合、熱間押出について上述したのと同じ理由によって、温度、圧延スケジュール及びマイクロ構造の発達に関する厳密な制御を実施してよい。
繰り返しになるが、成形操作中に再結晶が生じるのを防止するために、ＨＹＢプロセス用の押出材の製造で使用される圧延用インゴットは、分散質形成元素Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ又はＳｃを０．０５重量％以上含有するべきである。同時に、その可能性を析出によって引き出すために、工業的なベストプラクティスに従ってインゴットは均質化されるべきである。
【００７１】
熱間圧延は、連続的により小さな開口部を有する複数のロールを用いて数段階で実施してよい。
熱間変形中、ビレット／アルミニウムロッドの温度は、相図によって示される、合金の平衡ソルバスより上に維持されるように制御されてよい。
もしビレット／アルミニウムロッドの温度がソルバス温度より下になれば、溶質と結合してアルミニウムマトリックスから合金化元素を奪う平衡相と準安定相双方の形成が始まる場合がある。このような析出は、加工硬化ポテンシャルを低下させ、押出物材料の強度及び耐蝕性も低下させ得るため、押出材の最終品の物性に有害なものとなり得る。
【００７２】
熱間変形の次に、アルミニウムロッドは、焼入れ、すなわち急速な冷却をされてよい。
この焼入れは、主要合金化元素が室温（ＲＴ）まで固溶体中に残留することを実現するものであってよい。これは、合金が、焼入れの影響を受けやすくする分散質を含有するためである。
分散質は、温度があるレベル（例えば５００℃）未満まで降下する冷却中、溶質リッチな様々な種類の準安定相のための、効果的な不均一核形成サイトとして作用し得る。このような準安定相が形成されると、周囲のアルミニウムマトリックスから溶質を奪うことで、押出材の加工硬化ポテンシャルを低下させ、押出物材料の強度を低下させ得る。
一旦このような準安定相がアルミニウム合金中に形成されると、次のＨＹＢプロセスの押出結合中にも、溶質の喪失が加速的に続行し得ることが判明した。これは、準安定相が拡散によって成長することができ、それが押出物材料の強度および加工硬化ポテンシャルの更なる損失につながり得るからである。
【００７３】
これを防止しようとするため、ロッドが変形装置（例えば押出金型又はロール開口部）を出た直後に、熱間変形したロッドの制御冷却を実施してよい。この冷却は強制空冷、散水、又は、両者の組合せを用いて達成してよい。これら溶質リッチな安定相および準安定相の、冷却中の析出を避けるため、冷却速度は７〜５０Ｋ／ｓの範囲内にあってよい。
焼入れされた後、アルミニウムロッドは、変形タイプのマイクロ構造を有し、ナノ／原子スケールでは、転位および分散質を有するアルミニウムマトリックスを有し、合金化元素の大部分は、マトリックス中の固溶体中にあるべきである。また、ナノ構造は、鉄含有の小粒子（径が約４μｍ未満）を含んでよいが、上述した有害な安定相および準安定相は含有しなくてよい。
もしアルミニウムロッド／押出材の製造中に適切な加工制御が実施されなければ、溶質リッチな準安定析出物が、鉄の大粒子（径が約４μｍより大きい）および粗大な溶質リッチ平衡相と共に、冷却後に室温でアルミニウムマトリックス内部に生じ得る。この種の構造は、後のＨＹＢプロセスを用いた押出結合後の押出物の加工硬化ポテンシャル、引張降伏強度および延性、衝撃靱性および耐蝕性を低下させ得るため、極めて望ましくない。
【００７４】
制御冷却の後、アルミニウムロッドは巻取られてよい。巻取られた後、アルミニウムロッドは、押出材を形成する更なる加工の前に、保管及び／又は輸送することができる。アルミニウムロッドは更なる加工のため、ワイヤメーカーに送られてよい。
ワイヤ切削や延伸など更なる加工を行なう場合、それ以前の長期にわたる室温保管中に、合金のナノ及び原子構造がクラスター及びＧＰゾーン形成のために変わり得る。この現象は自然時効（ＮＡ：ｎａｔｕｒａｌ  ａｇｅｉｎｇ）として知られ、例えばＡｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ及びＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ合金で生じ得る。このプロセスは溶質原子の近距離拡散によって、室温で合金中に生じる。クラスター／ＧＰゾーンは熱安定性が低いために、再加熱時に押出チャンバ内で容易に溶解し得るので、ＨＹＢプロセスで問題を起こさない。しかし、これらのナノ構造は、ワイヤ切削及び／又は冷間延伸を行なう場合には考慮されるべきである。これらナノ構造は、押出材合金の延伸性に影響を与え得る降伏強度を増大させるためである。
【００７５】
ＷＯ２０１３／０９５１６０で述べたように、押出材ワイヤの径は、ＨＹＢプロセスで使用される押出チャンバの線寸法に基づいて選択されるべきである。例えば、ワイヤの径は押出チャンバの幅よりも約７％大きいものであってよい。同時に、アルミニウムが押出チャンバを詰まらせるのを防止するために、押出チャンバの断面積はワイヤの断面積よりも約１０％大きいものであってよい。
従って、ワイヤは、その長さ方向に沿っておよそ一定の断面形状／径を有することが望ましい。
径は、許容誤差が±０．０２ｍｍを持つものであってよい。
これは、ロッドを延伸して押出材を形成するか、ロッドを切削して押出材を形成するか、又は、ビレットを熱間変形して押出材を形成することで達成してよい。
ワイヤ延伸は押出や圧延よりも均一性の高い製品形状および径を提供することが判明している。例えば、延伸によるΦ１．６ｍｍのアルミニウムワイヤの製造では、工業的なベストプラクティスは１．６ｍｍ（＋０．０／−０．０２）の幾何学的許容限度を示唆している。
【００７６】
上述したように、ＨＹＢプロセスの押出結合中に、表面膨張と、これに続く材周囲の酸化物層の分離は発生しなくてよい。従って、押出材合金を通じて持ち込まれた全ての汚染物質は、接合する２つのアルミニウム部材間の結合界面（例えば溝）に不可避的に集まって、界面結合強度を低下させる場合がある。
これの発生を防止するために、使用前に押出材の切削および／または洗浄を実施してよい。押出材を押し出すのに使用する工具などある種の環境に左右されるため、該切削および／または洗浄工程は不可欠のものではない。
ワイヤ切削は延伸操作の前に行なってよい。例えば、ワイヤ切削は、０．０５〜０．５ｍｍ、または０．５ｍｍ超の表面層を除去してよい。この表面層は汚染された表面層であってよい。
ワイヤ切削および／またはワイヤ延伸（これらの工程が行なわれる場合）は、複数の工程で行なわれてよい。これはアニールなど中間熱処理とあわせてもよく、あわせなくともよい。
ワイヤ洗浄は延伸後に実施されてよい。洗浄は、押出材が巻取られ梱包される前の最終行程であってよい。
押出材（例えばフィラーワイヤ）の表面は、滑らかで、実質的に割れや汚染物質がないものであってよい。
【００７７】
最終の延伸工程後、巻取り及び梱包前に、すべての潤滑剤は、例えば洗浄操作によって、表面から適切に除去されてよい。
梱包は、巻取られた押出材を真空包装中に梱包することを含んでよい。これにより、ワイヤの表面への汚染物質の吸収を回避できる。
ワイヤ切削および延伸は、実施される場合、ソフトアニールなど中間熱処理を行なうことなく、冷却下、一工程で行なってよい。
【００７８】
本方法は、延伸工程を１工程のみ含むものでよい。その結果、全体の延伸比率（すなわち元の断面積を最終の断面積に割った値）は、融接で使用される典型的なフィラーワイヤよりも低くてよい。例えば延伸比率は約２：１〜１．２：１であってよい。より高い延伸比率が使用されれば、ワイヤの亀裂や破砕が起こり得る。固溶体中の高レベルの合金化元素によって支持された、ワイヤの高い加工硬化ポテンシャルは、次のワイヤ延伸工程（もし実施される場合）での亀裂や破砕のリスクを低減し得る。
特に延伸が複数工程で実施される場合、延伸比率は約２：１より高くてよい。
従って、ＨＹＢ押出材の製造で使用されるアルミニウムロッドの初期径は、一工程での切削および延伸を容易にするために、より小さいもの、例えば１〜３ｍｍであってよい。ＨＹＢ押出材の製造で使用されるアルミニウムロッドは３ｍｍより大きいものであってよい。
【００７９】
押出機の大きさ、フィラー材で充填するジョイントの大きさ、又は、堆積する材の所望の体積に左右されるが、押出材ワイヤは径が約０．６〜２ｍｍであってよく、例えばワイヤ径は約１ｍｍまたは約１．６ｍｍであってよい。これは、ＷＯ２０１３／０９５１６０で記載した押出装置を改変した装置に用いるワイヤ径であってよい。
押出または圧延比率（元の断面積を最終の断面積で割った値）は延伸比率より実質的に大きいものであってよい。例えば、押出比率は延伸比率より５倍以上大きくてよく、圧延比率は延伸比率より２倍以上大きくてよい。これは、ＨＹＢプロセス用の押出材の場合、押出または圧延比率は、アルミニウムマトリックス中の大きな析出物を分解するために比較的高くなることが望まれるからである。これに対し、合金のマイクロ又はナノ構造に有害なものとなり得る中間ソフトアニールの必要性を回避するため、延伸を単一パスで実施できるように、延伸比率は比較的低いことが望まれる。
【００８０】
通常、融接用のフィラーワイヤの製造では、ワイヤには何回もの延伸工程と、その間のソフトアニールが行なわれる。再融解後に構造的同一性は損なわれるため、ソフトアニールの使用は、融接用に使用される場合のフィラーワイヤの物性には重要なものではない。従って、おそらく、これがこのような融接用フィラーワイヤの最も効率的な製造方法である。
しかし、ソフトアニールは通常、合金の平衡ソルバス温度未満で行なわれるため、不可避的に、該材の内部で様々な溶質リッチ安定相および準安定相が再析出することにつながり得る。上述したように、これは、ＨＹＢプロセスの場合において、押出材（すなわちフィラーワイヤ）／押出物（すなわちフィラー材）の物性に破壊的なこととなり得、避けるべきである。
【００８１】
従って、本発明は、第八の態様において、（例えば２つのアルミニウム部材を接合するための）ハイブリッド金属押出結合プロセスで使用される押出ワイヤを製造する方法であって、該方法は、アルミニウムロッドを準備し、中間のソフトアニールを実施せず、一工程でアルミニウムロッドを冷間切削および延伸して押出ワイヤを製造することを含む、方法を提供してよい。
【００８２】
本発明は、第九の態様において、（例えば２つのアルミニウム部材を接合するための）ハイブリッド金属押出結合プロセスで使用される押出ワイヤを製造する方法であって、該方法は、アルミニウムビレットを熱間押出してアルミニウムロッドを提供し、該アルミニウムロッドを延伸して押出ワイヤを形成する工程を含み、押出比率が、延伸比率より５倍以上、例えば５〜１０倍大きい、方法を提供してよい。
【００８３】
本発明は、第十の態様において、（例えば２つのアルミニウム部材を接合するための）ハイブリッド金属押出結合プロセスで使用される押出ワイヤを製造する方法であって、該方法は、アルミニウムビレットを熱間圧延してアルミニウムロッドを提供し、アルミニウムロッドを延伸して押出ワイヤを形成する工程を含み、圧延比率が、延伸比率より２倍以上、例えば２〜５倍大きい、方法を提供してよい。
【００８４】
以上の態様は、製造方法が冷間切削および延伸、熱間押出および延伸、並びに／又は、熱間圧延および延伸を含む場合のみ適用可能である。
以上の第八、第九、及び第十の態様に係る発明は、それぞれ、１以上の任意の特徴を含んだ、上述した態様のいずれかの特徴の１以上を含んでよい。
例えばアルミニウムロッドが本発明の第二の態様に係るアルミニウムロッドであってよく、これが本発明の第六の態様に従って製造されてよい。
また、上記態様のいずれかで言及したアルミニウム押出材／フィラーワイヤは、本発明の第八、第九、及び／又は第十の態様に係る方法に従って製造されてよい。
【００８５】
もし本発明の第八の態様に従ってワイヤ切削および延伸を一工程で実施できない場合には、上述したような押出合金の構造および物性を取り戻すために、最終のソフトアニール工程（もし実施される場合）の後に、代わりに全溶体化熱処理を実施してもよい。
融接に使用されるフィラーワイヤは再融解のためにその構造的同一性を完全に喪失することになるため、その製造は、最終溶接金属の物性に重要な特定の構造を得るために最適化されるものではない。融接（例えばミグ溶接（ＭＩＧ）又はレーザー溶接）においてフィラーワイヤと溶接金属間で維持される唯一の重要な「物性」は、化学／組成である。これに対し、ＨＹＢプロセスでは、押出ワイヤもＡｌマトリックス内部に過去の製造工程すべての強力な構造的記憶を留めており、これが、後の押出結合中に押出物材料に伝えられる。過去の製造工程の「構造的記憶」とは、製造経路および、組成／化学が、融接用フィラーワイヤの製造で使用されるものとは異なることを意味する。
添付の図面を参照しつつ、以下に本発明の好ましい実施形態を、例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】図１はＨＹＢプロセスにより形成されるジョイントの概略図である。
【図２】図２ａ及びｂは実験室の試験で使用した２種の実験用ＡＡ６ｘｘｘ押出ワイヤのマイクロ構造の顕微鏡写真である。
【図３】図３はナノ構造の概略図である。
【図４】図４は別のナノ構造の概略図である。
【図５】図５ａはさらに別のナノ構造の概略図である。図５ｂはＦＷ合金強度と、ＲＴ保存時間、ｌｏｇ  ｔを示すグラフである。
【図６】図６は製造経路を示す概略図である。
【図７】図７ａ、ｂ及びｃは、可能な熱間変形方法を図示している。
【図８】図８ａ〜ｅは、ジョイント例とその強度レベルの概略図を示す。
【図９】図９は、同じ６ｘｘｘ系列に属する異なるアルミニウムグレード間でのＳｉ及びＭｇ含量の重複を示すグラフ表示である。
【発明を実施するための形態】
【００８７】
図１では、ハイブリッド金属押出結合（ＨＹＢ）プロセスによって形成されるジョイント１が示される。ジョイント１は、ＷＯ２００３／０４７７５に記載されるように、２つのアルミニウム部材２間にフィラーワイヤを押し出してフィラー材４を形成することにより形成される。
フィラーワイヤは以下で詳述するように、アルミニウムを切削及び延伸することで製造されてよい。
【００８８】
フィラーワイヤは、得られる押出物を、基材（すなわち部材）の表面に結合させるために使用することもできる。従って、フィラーワイヤは必ずしも２つの部材間の空隙を充填する必要はなく、部材の表面に堆積してもよい。従ってフィラーワイヤは、より一般的に、押出材として言及する場合もある。押出材をフィラーワイヤと言及することはそれが２つの部材間に押し出される必要があることを示唆するのではなく、部材の表面に堆積した押出材も同様に、フィラー材として言及する場合がある。
フィラーワイヤが２つのアルミニウム部材を結合するのに使用される場合、ＨＹＢプロセスで使用されるフィラーワイヤは、アルミニウム部材２のアルミニウム合金の少なくとも１つと同じ系列にあるアルミニウム合金であるべきである。
フィラーワイヤがアルミニウム部材を非アルミニウム部材と接合するのに使用される場合、あるいは、アルミニウム部材に層を堆積させるために使用される場合、ＨＹＢプロセスで使用されるフィラーワイヤは、アルミニウム部材のアルミニウム合金と同じ系列にあるアルミニウム合金であってよい。
【００８９】
フィラーワイヤの組成は、鉄０〜０．２５重量％；分散質形成元素０．０５重量％以上（ただし該分散質形成元素はマンガン０〜１．２重量％、クロム０〜０．２５重量％、ジルコニウム０〜０．２５重量％、及びスカンジウム０〜０．２５重量％を含有する）；並びに、前記アルミニウムフィラーワイヤのアルミニウム合金が２ｘｘｘ系列のものである場合を除いて銅０〜０．０５重量％を含有するべきである。
該組成の他の成分は、接合されるジョイント１（又は、押出物で被覆される部材）及び最終品の目的の用途に鑑みて、最終フィラー材４に適切な物性を付与できるように選択されてよい。
フィラーワイヤは図２ａで示されるような変形（繊維状）マイクロ構造を持つべきである。マイクロ構造は、図２ｂで示されるような再結晶化したマイクロ構造であるべきではない。図２ａ及び２ｂは２種の実験用ＡＡ６ｘｘｘフィラーワイヤのマイクロ構造の顕微鏡写真である。顕微鏡写真の右下隅のスケールは、長さ５００μｍを示している。
フィラーワイヤの組成および製造は、図２ｂの再結晶化したマイクロ構造ではなく、図２ａの変形マイクロ構造が達成されるように制御されるべきである。このことは、アルミニウムフィラーワイヤを作るのに使用されるアルミニウムロッド、及び、ジョイント１の最終フィラー材４にも当てはまる。
【００９０】
ナノスケールでは、フィラーワイヤ／アルミニウムロッド／フィラー材のアルミニウム合金は、図３で概略的に示したように、アルミニウムマトリックス６と、その中に、分散質８、鉄の小粒子１０（例えば４μｍ未満）、及び、転位１２を含有するべきである。合金化元素の大部分は、アルミニウムマトリックス６中の固溶体中にあるべきである。
ナノ構造は、準安定相１４、鉄の大粒子１６（例えば４μｍ超）、及び、平衡相１８を有しないべきである。これらの点は、固溶体中の合金化元素の量を減らして、アルミニウム合金の物理的性質をひどく低下させるためである。図４は望ましくないナノ構造を概略的に示している。
フィラーワイヤはＨＹＢプロセス中に融解しないため、アルミニウムフィラーワイヤのマイクロ及びナノ構造は、フィラー材のマイクロ及びナノ構造に影響を与えることになるので重要である。これは、さらに、ＨＹＢプロセスによって製造された最終のジョイント１の物性に大きく影響することになる。
【００９１】
アルミニウム合金が室温で放置された場合（これはアルミニウムロッドとフィラーワイヤの製造の間に起こり得る）、該合金は自然に時効し、図５ａで概略的に示したようにクラスター及びＧＰゾーン２０を形成することになる。
図５ｂはｘ軸にフィラーワイヤの合金強度を示し、ｙ軸に室温保存時間をｌｏｇ  ｔで示したグラフであるが、ここで示すように、これらクラスターとＧＰゾーンが形成されるにつれ、合金の強度は増すことになる。次工程であるフィラーワイヤの押出中の高温のため、クラスターとＧＰゾーン２０はアルミニウムマトリックス６中に再び溶解することになるので、このことがＨＹＢプロセスで問題を起こすはずはないが、アルミニウムフィラーワイヤを形成するためのアルミニウム合金の更なる加工においては考慮されるべきである。
【００９２】
図６は、熱間押出を用いてフィラーワイヤを製造する製造方法を概略的に示している。しかし、熱間押出の代わりに、熱間圧延など他の熱間変形プロセスを実施することもできる。
該方法は融解処理２２を含んでよい。バージンアルミニウムは溶鉱炉から直接提供されてよい。このことは、鉄や銅などの不純物量を許容可能なレベルとすることに役立つだろう。分散質形成元素など合金化元素は溶融物に添加されて所望の組成を形成する。ＡｌＢ２又はＴｉＢ２などの結晶成長抑制剤も溶融物に添加されてよい。これらは鋳造の直前に添加されてよい。
次いでアルミニウム溶融物は鋳造２４されてアルミニウムビレット又はインゴットを形成し得る。これは直接チル鋳造によって行なわれてよい。
次いでビレットは均質化２６されてよい。均質化温度はビレットの組成に依存するが、合金のソルバス温度と固相線温度のあいだにあってよい。分散質のより微細な分散を作製し得るため、均質化温度は固相線温度よりもソルバス温度に近くてよい。
次いでビレットは予備加熱２８されてよく、これは誘導加熱によるものでよい。ビレットが予備加熱される温度はアルミニウム合金の組成に依存する。
次いでビレットは熱間変形３０されてよく、これによりアルミニウムロッドが形成され、該ロッドはフィラーワイヤを形成するのに使用され得る。この熱間変形工程３０は、（図７ａ又は７ｂに図示されるように）熱間押出、または（図７ｃに図示されるように）熱間圧延によって達成されてよい。
【００９３】
図７ａはコンテナー１０２中のビレット１００を示す。ビレット１００は、ラム１０６の作動によってダイス１０４を強制通過させられ、アルミニウムロッド１０８が形成される。
図７ｂは、ビレット／原料１１０がホイール１１２を利用して、支持台１１４とシュー１１６間のダイスを強制通過させられ、アルミニウムロッド１０８が形成されているのを示す。
図７ｃは、アルミニウムロッド１２２が２つのローラ１２０間で圧延されるのを示す。
押出比率（元の面積／最終面積）は１０以上：１であってよく、圧延比率（元の面積／最終面積）は５以上：１であってよい。変形によってアルミニウムロッドが形成された後は、アルミニウム合金は焼入れ３２されてよい。焼入れされたロッドは次に、フィラーワイヤを形成する更なる加工の前に、保管および輸送のため、巻取り３４がされてよい。（実線の矢印で示した）以上の工程２２〜３４はアルミニウム金属の生産者によって実施されてよい。
フィラーワイヤを形成するため、アルミニウムロッドは切削３６及び延伸３８されてよい。切削３６及び延伸３８は、ソフトアニールなど中間の熱処理を使用せず、冷却下、一工程で行なわれてよい。これは、有害なソフトアニール、及び／又は、該ソフトアニールが引き起こした構造的なダメージを修復するためのコストと時間がかかる熱処理を実施せずに、最終のフィラーワイヤが適切なマイクロ構造を確実に持つようにするためである。延伸比率（元の面積／最終面積）は、約２：１〜１．２：１、又はそれ以上であってよい。
押出比率は延伸比率よりも約５〜１０倍大きくてよく、圧延比率は延伸比率よりも約２〜５倍大きくてよい。
フィラーワイヤの表面は滑らかで、割れがないべきである。これは、最終のジョイント１の品質（特に界面結合強度）に悪影響を及ぼしかねない汚染物質がフィラーワイヤの表面に捕捉されるリスクを最小限にするためである。
【００９４】
延伸３８後、ワイヤは洗浄４０された後、巻き取られて梱包４２されてよい。ワイヤは密封された真空包装の環境下で梱包されてよい。これは、フィラーワイヤをＨＹＢプロセスでの使用に適切な条件（例えば、表面に汚染物質がない）に維持しようとするためである。工程３６〜４２（破線の矢印で示した）はアルミニウムフィラーワイヤのメーカーによって実施されてよい。
フィラーワイヤの設計者はＨＹＢプロセスのために必要な組成又はマイクロ／ナノ構造を知り得る。この情報を用いて、所望のフィラーワイヤが生産されるように加工工程が調節されてよい。
【実施例】
【００９５】
ジョイント１の例を図８ａ〜ｅに示す。これらの例は、本発明による特定組成を有するオーダーメードのフィラーワイヤが、どのように、同じ合金系列に属する様々なＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉプレートの突き合わせ接合に反応するかを図示している。
各ジョイント概略図の上のグラフは、接合される部材と比較した接合部の相対強度を図示している。
図８ａ、８ｂ及び８ｃの各例では、フィラーワイヤの組成は、図９で示したＡＡ６０８２の組成枠の右上隅にあること、すなわち、該組成はマグネシウムと珪素の含量が比較的多いことを想定している。さらに、フィラーワイヤのナノ構造は図５ａで示したものである。適切なフィラーワイヤ合金の表記はＡＡ６ｘｘｘ−グレードＡとなろう。ここでグレードＡはフィラーワイヤにＳｉおよびＭｇが多いことを意味する。
図８ａの例は、フィラーワイヤとしてＡＡ６ｘｘｘ−グレードＡを用いた、２枚のＡＡ６０８２−Ｔ６基板の突き合わせ接合を示している。
調質度の表示Ｔ６は、接合するアルミニウム部材の材料を、接合前にピーク強度になるように人工的に時効したことを意味している。従って、適合したフィラーワイヤが接合操作で使用された時、図８ａで図示するように、ジョイント全体で「均一強度レベル」が得られるはずである。
【００９６】
図８ｂの例は、フィラーワイヤとしてＡＡ６ｘｘｘ−グレードＡを用いた、ＡＡ６０８２−Ｔ７基板の突き合わせ接合を示している。
調質度の表示Ｔ７は、接合するアルミニウム部材の同じ材料が過剰時効した条件で使用されることを意味している。よって、その強度は、図８ａの例におけるＴ６の熱処理済み基板よりも低い。従って、図８ｂで図示するように、接合後、フィラー材の強度はベース金属よりも高くなり、フィラー材の過剰適合と呼ばれる状態である。
図８ｃの例は、フィラーワイヤとしてＡＡ６ｘｘｘ−グレードＡを用いた、ＡＡ６０６０−Ｔ６基板の突き合わせ接合を示している。
ＡＡ６０６０という合金表示は、アルミニウム部材のこの基材が、ＡＡ６０８２と比較すると主要合金化元素Ｓｉ及びＭｇの含量が少ないことを意味している（図９を参照）。よって、そのピーク強度は、図８ａの例におけるＴ６の熱処理済み基板よりも低くなる。従って、このケースでは、フィラーワイヤの合金組成は図８ａ及び８ｂで示した他の二例と同じであるが、図８ｃで示したように、フィラー材の過剰適合が所望の程度で達成される。
【００９７】
図８ｄ及びｅは、異種のアルミニウム合金を接合するための特定のフィラーワイヤの使用可能性に関する例を示している。
これらの例ではいずれも、フィラーワイヤ組成が図９のＡＡ６０６０に関する組成枠の中央のなかにあると想定される。さらに、フィラーワイヤの構造は図５ａで示したものと類似すると想定される。適切なフィラーワイヤ合金の表記はＡＡ６ｘｘｘ−グレードＢとなろう。ここでグレードＢはフィラーワイヤにＳｉおよびＭｇが少ないことを意味する。
図８ｄは、フィラーワイヤとしてＡＡ６ｘｘｘ−グレードＢを用いた、異種のＡＡ６０８２基板（左側はＡＡ６０８２−Ｔ６で、右側はＡＡ６０８２−Ｔ７）の突き合わせ接合の例を示している。
調質度の表示Ｔ６は、図８ｄにおける異種ジョイントの左側の基材が、接合前にピーク強度になるように人工的に時効したものを意味し、一方、調質度の表示Ｔ７は、もう一方の基板が過剰時効した状態で使用されていることを意味する。従って、最も軟らかいベース金属に適合した強度のフィラーワイヤが接合操作で使用されるとき、図８ｄで示すように、接合強度は初期のＴ６の値から、より低いＴ７の基材強度まで低下することになる。
図８ｅに関しては、左側のＡＡ６０８２−Ｔ６を右側のＡＡ６０６０−Ｔ６に接合したことを示しており、ＡＡ６０８２という合金表示は、この基材が、ＡＡ６０６０と比較すると主要合金化元素Ｓｉ及びＭｇの含量が多いことを意味している（図９を参照）。よって、そのピーク強度は、Ｔ６の熱処理済みＡ６０６０基板よりも高くなる。従って、接合後、先の例と同じフィラーワイヤを用いて、フィラー材の強度は、図８ｅで示すように２枚の基板強度の中間値となる。
【図１】
2018520268.tif 000003
【図２（ａ）】
2018520268.tif 000004
【図２（ｂ）】
2018520268.tif 000005
【図３】
2018520268.tif 000006
【図４】
2018520268.tif 000007
【図５ａ】
2018520268.tif 000008
【図５ｂ】
2018520268.tif 000009
【図６】
2018520268.tif 000010
【図７（ａ）】
2018520268.tif 000011
【図７（ｂ）】
2018520268.tif 000012
【図７（ｃ）】
2018520268.tif 000013
【図８（ａ）】
2018520268.tif 000014
【図８（ｂ）】
2018520268.tif 000015
【図８（ｃ）】
2018520268.tif 000016
【図８（ｄ）】
2018520268.tif 000017
【図８（ｅ）】
2018520268.tif 000018
【図９】
2018520268.tif 000019
【国際調査報告】
2018520268.tif 000020
2018520268.tif 000021
2018520268.tif 000022