(57)【要約】  硬化した熱処理可能な時効硬化性アルミニウム合金、例えば、硬化した２ＸＸＸ、６ＸＸＸ、及び７ＸＸＸアルミニウム合金、またはそのような合金から作製されたアルミニウム合金シートを含む物品を成形するためのプロセスが記載される。本プロセスは、成型ステップ前及び／またはそれと同時に、シートまたはブランクの形態であり得る物品を加熱することを含む。いくつかの例において、合金は、約３〜２００℃／秒、例えば、３〜９０℃／秒または９０〜１５０℃／秒の範囲内の指定された加熱速度で、１２５〜４２５℃の範囲内の指定された温度に加熱される。温度と加熱速度のそのような組み合わせは、物品特性の有利な組み合わせをもたらし得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬化した時効硬化性の熱処理可能アルミニウム合金から作製された物品を成形するプロセスであって、
前記物品を、約３℃／秒〜約２００℃／秒の速度で約１２５℃〜約４２５℃の温度に加熱することと、
前記物品を成形することと、を含む、プロセス。
【請求項２】
前記物品は、シートまたはブランクである、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記硬化した時効硬化性の熱処理可能アルミニウム合金は、２ＸＸＸ、６ＸＸＸまたは７ＸＸＸシリーズ合金である、請求項１または２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記硬化した時効硬化性の熱処理可能アルミニウム合金は、６ＸＸＸシリーズ合金である、請求項１または２に記載のプロセス。
【請求項５】
前記物品は、約１２５℃〜約３２５℃の温度に加熱される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項６】
前記物品は、約１５０℃〜約２５０℃の温度に加熱される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項７】
前記物品は、約１５０℃〜約２００℃の温度に加熱される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項８】
前記物品は、約９０℃／秒〜約１５０℃／秒の速度で加熱される、請求項１〜７のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項９】
前記物品は、約３℃／秒〜約９０℃／秒の速度で加熱される、請求項１〜７のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記物品は、前記加熱ステップ前にＴ６またはＴ６１調質度である、請求項１〜９のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記物品は、前記加熱ステップ後にＴ６１調質度である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記物品は、前記加熱ステップ後にＴ６調質度である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記物品は、前記加熱ステップ前及び後にＴ６またはＴ６１調質度である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１４】
前記成形された物品を冷却するステップをさらに含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１５】
前記物品の前記成形は、第１の成形ステップであり、前記冷却ステップ後に第２の成形ステップをさらに含む、請求項１４に記載のプロセス。
【請求項１６】
前記第２の成形ステップから生じた前記物品の伸びは、前記第１の成形ステップから生じた前記加熱された物品の伸びの約７５％〜約１２５％である、請求項１５に記載のプロセス。
【請求項１７】
前記加熱された物品の工学ひずみは、約５０〜２００ＭＰａである、請求項１または２に記載のプロセス。
【請求項１８】
前記加熱された物品の伸びは、加熱前の前記物品と比較して最大約３％〜約２０％増加する、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１９】
前記物品の成形は、前記物品の型打ち、プレス、またはプレス成型を含む、請求項１〜１８のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項２０】
前記物品の前記加熱は、誘導加熱を含む、請求項１〜１９のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項２１】
前記プロセスは、動力車パネルを生産する、請求項１〜２０のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項２２】
請求項１〜２１のいずれか一項に記載のプロセスにより作製される、成形された物品。
【請求項２３】
前記成形された物品は、動力車パネルである、請求項２２に記載の成形された物品。
【請求項２４】
前記成形された物品は、少なくとも約２００ＭＰａの最終引張強度を有する、請求項２２に記載の成形された物品。
【請求項２５】
前記成形された物品は、約２００ＭＰａ〜約２７５ＭＰａの最終引張強度を有する、請求項２２に記載の成形された物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金の分野及び関連分野に関する。
【０００２】
関連出願の相互参照
本特許出願は、参照により全体が本明細書に組み込まれる、２０１５年１０月８日に出願された米国仮特許出願第６２／２３９，００８号に対する優先権及びその出願の利益を主張するものである。
【背景技術】
【０００３】
アルミニウム合金は、低い密度を構造上の強度及び衝突耐性と組み合わせており、これによってアルミニウム合金は、動力車産業における構造部品及び車体部品の生産に魅力的となっている。しかしながら、アルミニウム合金は、同等の品質の鋼と比較して成型性がより低い。いくつかの場合において、アルミニウム合金の比較的低い成型性は、良好な部品デザインを得ることの難しさへとつながり、破断または皺形成に起因する破砕の問題をもたらし得る。アルミニウム合金は、高い温度で成型性の増加を示すため、動力車産業において、これらの課題を克服するためにアルミニウム合金シートの温間成型が使用される。一般に、温間成型は、高い温度で金属を変形させるプロセスである。温間成型は、金属の展性を最大化し得るが、独自の課題をもたらし得る。いくつかの場合において、加熱は、アルミニウム合金シートの機械的特性に悪影響を与える可能性がある。加熱されたアルミニウム合金シートは、型打ち操作中に強度の減少を示す可能性があり、低下した強度特性は、合金シートの冷却後にも持続し得る。また、アルミニウム合金シートの加熱は、型打ち操作中のアルミニウム合金部品の細線化の増加をもたらし得る。例えば、アルミニウム合金の加熱は、合金中での析出及び固溶プロセスを促進し、これは、合金の構造を変化させ、その機械的特性に悪影響を与える可能性のある再結晶化及び粒成長をもたらし得る。上記プロセスは、硬化したアルミニウム合金、例えばＴ６またはＴ６１調質度の６ＸＸＸシリーズ合金において生じ、強度特性の減少をもたらすことが知られている。
【０００４】
熱処理可能な時効硬化性アルミニウム合金、例えば、２ＸＸＸ、６ＸＸＸ、及び７ＸＸＸアルミニウム合金は、多くの場合、動力車におけるパネルの生産に使用されるが、典型的には、製造者が型打ちまたはプレスにより所望の自動車パネルを生産することができるように、延性Ｔ４調質度のアルミニウムシートの形態で製造者に提供される。必要な強度仕様に適合する機能的動力車部品を生産するために、Ｔ４調質度のアルミニウム合金から生産された部品は、典型的には、その強度を増加させるために、生産後に熱処理され、その後自然または人工的に時効硬化される。例えば、６ＸＸＸアルミニウム合金は、アルミニウム合金をＴ６またはＴ６１調質度に変換するために、高い温度で人工的に時効処理され得る。硬化したアルミニウム合金は減少した成型性を有し、これは、それらを成形する製造者の能力に悪影響を与える。例えば、その構造及び機械的特性に悪影響を与えることなく、その温度を上昇させることによって、これらの合金の成型性を改善することが望ましい。
【０００５】
したがって、アルミニウム合金部品の製造者は、部品を作製するために使用されるアルミニウムを生産するために、硬化したアルミニウム合金、例えばＴ６またはＴ６１調質度の合金に対する改善された温間成型プロセスを必要としている。
【発明の概要】
【０００６】
包含される本発明の実施形態は、この概要ではなく、特許請求の範囲により定義される。この概要は、本発明の様々な態様の高水準の概説であり、以下の発明を実施するための形態の項でさらに説明される概念のいくつかを紹介する。この概要は、請求される主題の主要または必須の特徴を特定することを意図せず、また請求される主題の範囲を決定するために切り離して使用されることを意図しない。主題は、明細書全体の適切な部分、いずれかまたは全ての図面及び各請求項を参照することにより理解されるべきである。
【０００７】
時効硬化性アルミニウム合金を成形するためのプロセスが開示される。開示されるプロセスは、合金の適切な強度特性を維持しながらアルミニウム合金の成型性を向上させるために、開示される加熱パラメータ下での熱処理を可能にし得る。本明細書に記載のプロセスはまた、成形中のアルミニウム合金部品の細線化を制限し得る。
【０００８】
いくつかの例において、時効硬化性の熱処理可能アルミニウム合金の物品を成形するためのプロセスは、物品を、約３℃／秒〜約６００℃／秒、例えば約３℃／秒〜約２００℃／秒、または約３℃／秒〜約９０℃／秒の範囲内の指定された加熱速度で、約１２５℃〜約４２５℃の範囲内の温度に加熱することと、第２に物品を成形することとを含む。アルミニウム合金の加熱は、成型ステップ前及び／またはそれと同時であってもよい。いくつかの場合において、ある温度への物品の加熱は、約１２５℃〜約３２５℃、約１５０℃〜約２５０℃、または約１５０℃〜約２００℃の温度への加熱を含んでもよい。温度及び加熱速度のそのような組み合わせは、アルミニウム合金シートまたはブランクの特性の有利な組み合わせ、例えば加熱された状態における成型性及び引張強度の組み合わせをもたらし得る。
【０００９】
いくつかの場合において、物品は、シートである。物品は、いくつかの場合において、２ＸＸＸ、６ＸＸＸ及び７ＸＸＸアルミニウム合金であってもよい。いくつかの場合において、物品は、加熱ステップ前にＴ６調質度またはＴ６１調質度であってもよい。いくつかの場合において、物品は、加熱ステップ後にＴ６１調質度である。他の場合において、物品は、加熱ステップ後にＴ６調質度である。
【００１０】
いくつかの場合において、本明細書に記載の加熱パラメータで行われる熱処理は、型打ち中にアルミニウム合金の強度を許容され得る限度内に維持しながら、及びアルミニウム合金部品の細線化を制限しながら、アルミニウム合金の成型性を向上させることができる。いくつかの場合において、伸びは、成型性の指標として機能し得、より高い伸びを有するシート及び物品は、良好な成型性を有し得る。いくつかの場合において、加熱された物品の工学応力は、５０〜３００  ２００ＭＰａ、または約５０〜２５０ＭＰａ、または約５０〜約２００ＭＰａである。いくつかの場合において、本明細書に記載のプロセスによれば、物品の伸びは、加熱前の物品と比較して最大約３％〜約２０％増加され得る。いくつかの場合において、加熱されたアルミニウム合金シートまたは物品の強度特性及び時効能力は、加熱処理後も保たれ得る。
【００１１】
いくつかの例において、物品を成形するためのプロセスは、任意選択で、成形された物品を冷却するステップを含んでもよい。いくつかの例において、物品を成形するためのプロセスは、任意選択で、冷却ステップ後に第２の成形ステップを含んでもよい。いくつかのそのような例において、第２の成形ステップから生じた物品の伸びは、第１の成形ステップから生じた加熱された物品の伸びの約７５％〜約１２５％（例えばさらなる１００％）である。いくつかの例において、第２の成形ステップを含むプロセスから生じた物品の伸びは、単一温間成型ステップから生じた加熱された物品の伸びと比較してより大きくてもよい。
【００１２】
いくつかの例において、加熱処理は、誘導加熱により達成されるが、さらにより詳細に議論されるように、他の加熱プロセスが使用されてもよい。開示されるプロセスは、輸送及び動力車産業、例えば、自動車車体パネル、または列車、飛行機、船舶、ボート及び宇宙船の部品等のアルミニウム部品の製造のための輸送産業において使用される生産ライン及びプロセスに組み込むことができる。開示されるプロセスは、自動車産業、またはより一般的には動力車産業に限定されず、アルミニウム物品の製造を含む他の領域においても有利に使用され得る。
【００１３】
本発明の他の目的及び利点は、以下の発明を実施するための形態から明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】以下のように処理された異なる調質度のＡＡ６０１６合金試料の応力ひずみ曲線を示す線プロットである：Ｔ４試料は、室温で１ヶ月時効処理され；Ｔ６１試料は、１４０℃で１４時間の熱処理によりＴ４調質度試料から得られ；Ｔ６試料は、１８０℃で１４時間の熱処理によりＴ４試料から得られた。工学ひずみ（％）は、Ｘ軸上にプロットされている。工学応力（ＭＰａ）は、Ｙ軸上にプロットされている。
【図２】引張試験に使用された試料アルミニウム合金試験片の写真である。
【図３】９０℃／秒の速度での誘導加熱により様々な温度（示される通り）に加熱されたＴ４調質度のＡＡ６０１６合金試料の加熱曲線を示す線プロットである。矢印は、引張試験の開始を示す。時間（秒）は、Ｘ軸上にプロットされている。温度（℃）は、Ｙ軸上にプロットされている。
【図４】９０℃／秒の速度での誘導加熱により様々な温度（示される通り）に加熱されたＴ６１調質度のＡＡ６０１６合金試料の応力−ひずみ曲線を示す線プロットである。室温（「ＲＴ」）におけるＡＡ６０１６合金試料の応力−ひずみ曲線もまた示されている。垂直の実線は、室温（ＲＴ）試料の全伸びを表す。垂直の点線は、室温試料の全伸びと比較した３％の全伸びの増加を表す。各温度における伸びのパーセンテージが示されている。工学ひずみ（％）は、Ｘ軸上にプロットされている。工学応力（ＭＰａ）は、Ｙ軸上にプロットされている。
【図５】９０℃／秒の速度での誘導加熱により様々な温度（示される通り）に加熱されたＴ６調質度のＡＡ６０１６合金試料の応力−ひずみ曲線を示す線プロットである。室温（「ＲＴ」）におけるＡＡ６０１６合金試料の応力−ひずみ曲線もまた示されている。垂直の実線は、室温（ＲＴ）試料の全伸びを表す。垂直の点線は、室温試料の全伸びと比較した５％の全伸びの増加を表す。各温度における伸びのパーセンテージが示されている。工学ひずみ（％）は、Ｘ軸上にプロットされている。工学応力（ＭＰａ）は、Ｙ軸上にプロットされている。
【図６】９０℃／秒の速度での誘導加熱により様々な温度（示される通り）に加熱され、水焼き入れされ、水焼き入れ後に室温で１週間時効処理されたＴ６１調質度のＡＡ６０１６合金試料の応力−ひずみ曲線を示す線プロットである。引張試験は室温で行われた。室温（「ＲＴ」）に維持されたＡＡ６０１６合金試料の応力−ひずみ曲線もまた示されている。工学ひずみ（％）は、Ｘ軸上にプロットされている。工学応力（ＭＰａ）は、Ｙ軸上にプロットされている。
【図７】９０℃／秒の速度での誘導加熱により様々な温度（示される通り）に加熱され、水焼き入れされ、水焼き入れ後に室温で１週間時効処理されたＴ６調質度のＡＡ６０１６合金試料の応力−ひずみ曲線を示す線プロットである。引張試験は室温で行われた。比較のために、室温（「ＲＴ」）に維持されたＡＡ６０１６合金試料の応力−ひずみ曲線もまた示されている。工学ひずみ（％）は、Ｘ軸上にプロットされている。工学応力（ＭＰａ）は、Ｙ軸上にプロットされている。
【図８】９０℃／秒または３℃／秒の速度での誘導加熱により様々な温度（示される通り）に加熱され、水焼き入れされ、水焼き入れ後に室温で１週間時効処理されたＴ６調質度のＡＡ６０１６合金試料の応力−ひずみ曲線を示す線プロットである。引張試験は室温で行われた。室温（「ＲＴ」）に維持されたＡＡ６０１６合金試料、及びＴ４調質度のＡＡ６０１６合金試料（「基準Ｔ４」）の応力−ひずみ曲線もまた示されている。工学ひずみ（％）は、Ｘ軸上にプロットされている。工学応力（ＭＰａ）は、Ｙ軸上にプロットされている。
【図９】温間成型加熱処理後のＡＡ６０１６合金試料の比較電気伝導率測定の結果を示す棒グラフである。伝導率測定前に、Ｔ６調質度の試料を、９０℃／秒（各対の右のヒストグラムバー）及び３℃／秒（各対の左のヒストグラムバー）の速度での誘導加熱により様々な温度（示される通り）に加熱し、水焼き入れし、その後室温で１週間時効処理した。水平の線は、Ｔ４調質度のＡＡ６０１６試料から予測される伝導率レベルを示す。温度（℃）は、Ｘ軸上にプロットされている。伝導率（ＭＳ／ｍ）は、Ｙ軸上にプロットされている。
【図１０】温間成型加熱処理後のＡＡ６０１６合金試料の比較電気伝導率測定の結果を示す棒グラフである。伝導率測定前に、Ｔ６１調質度（各対の左のヒストグラムバー）及びＴ６調質度（各対の右のヒストグラムバー）の試料を、９０℃／秒の速度での誘導加熱により様々な温度（示される通り）に加熱し、水焼き入れし、その後室温で１週間時効処理した。水平の線は、Ｔ４調質度のＡＡ６０１６試料から予測される伝導率レベルを示す。温度（℃）は、Ｘ軸上にプロットされている。伝導率（ＭＳ／ｍ）は、Ｙ軸上にプロットされている。
【図１１】３℃／秒の速度での誘導加熱により様々な温度（示される通り）に加熱されたＴ６調質度の加熱されたＡＡ６０１６合金試料の応力−ひずみ曲線を示す線グラフである。引張試験は示された温度で行われた。室温（「ＲＴ」）におけるＡＡ６０１６合金試料の応力−ひずみ曲線もまた示されている。工学ひずみ（％）は、Ｘ軸上にプロットされている。工学応力（ＭＰａ）は、Ｙ軸上にプロットされている。
【図１２】試験に使用された型打ちされた合金の写真である。図１２に示される合金は、室温で型打ちされ、成形中に破砕した。
【図１３】試験に使用された型打ちされた合金の写真である。図１３に示される合金は２００℃に予熱され、成形中破砕しなかった。
【図１４】試験に使用された型打ちされた合金の写真である。図１４に示される合金は２５０℃に予熱され、成形中破砕しなかった。
【図１５】試験に使用された型打ちされた合金の写真である。図１５に示される合金は３５０℃に予熱され、成形中破砕しなかった。
【図１６】試験に使用された型打ちされた合金の写真である。図１６に示される合金は２００℃に予熱され、成形中破砕しなかった。
【図１７】試験に使用された型打ちされた合金の写真である。図１７に示される合金は２５０℃に予熱され、成形中破砕しなかった。
【図１８】試験に使用された型打ちされた合金の写真である。図１８に示される合金は３５０℃に予熱され、成形中破砕しなかった。
【図１９】実施例５及び６に記載される予熱及び成型された合金試料の引張強度試験結果を示す線プロットである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本明細書で使用される、「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、本特許出願及び以下の特許請求の範囲の主題の全てを幅広く示すことを意図する。これらの用語を含む記述は、本明細書に記載の主題を限定しないように、または以下の特許請求の意味もしくは範囲を限定しないように理解されるべきである。
【００１６】
この説明において、ＡＡ番号及び他の関連記号表示、例えば「シリーズ」または「７ｘｘｘ」で特定される合金が参照される。アルミニウム及びその合金を命名及び特定する上で最も一般的に使用される数字記号表示システムを理解するには、共にＴｈｅ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎにより出版されている、「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」を参照されたい。
【００１７】
本明細書で使用される場合、文脈上異なる定義が明示されていない限り、「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」の意味は、単数形及び複数形の呼称を含む。
【００１８】
以下の例において、アルミニウム合金は、それらの元素組成に関して重量パーセント（重量％）で説明される。各合金において、残りはアルミニウムであり、全ての不純物の合計の最大重量％は０．１５％である。
【００１９】
本明細書で他のものが指定されない限り、室温は、２０℃、２１℃、２２℃、２３℃、２４℃、または２５℃を含む、約２０℃〜約２５℃の温度を指す。
【００２０】
別段に指定されない限り、熱処理は、一般に、合金シートまたは物品を、合金シートまたは物品を温間成型するのに十分な温度に加熱することを指す。温間成型のための熱処理は、加熱されたアルミニウム合金シートまたは物品に対して成型が行われるように、成型ステップ前及び／またはそれと同時に行われてもよい。
【００２１】
アルミニウム合金及び物品
開示されるプロセスは、任意のアルミニウム合金または析出硬化性アルミニウム合金、例えば、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、及び任意選択でＣｕを含有し、時効硬化反応を示し得るアルミニウム合金を用いて実行され得る。開示されるプロセスに供され得るアルミニウム合金は、硬化された熱処理可能な時効硬化性アルミニウム合金（例えば、熱処理及び／または時効により強化され得る合金）、例えば、２ＸＸＸ、６ＸＸＸ、及び７ＸＸＸシリーズ合金を含む。非限定的な例は、ＡＡ６０１０、ＡＡ６０１３、ＡＡ６０５６、ＡＡ６１１１、ＡＡ６０１６、ＡＡ６０１４、ＡＡ６００８、ＡＡ６００５、ＡＡ６００５Ａ、ＡＡ６１２０、ＡＡ６１７０、ＡＡ７０７５、ＡＡ７０８５、ＡＡ７０１９、ＡＡ７０２２、ＡＡ７０２０、ＡＡ２０１３、ＡＡ２０１４、ＡＡ２００８、ＡＡ２０１４、及びＡＡ２０１７、及びＡＡ２０２４を含む。
【００２２】
例示的なアルミニウム合金は、アルミニウム以外に以下の構成物質を含み得る（全て重量パーセント（重量％）で表される）：Ｓｉ：０．４〜１．５重量％、Ｍｇ：０．３〜１．５重量％、Ｃｕ：０〜１．５重量％、Ｍｎ：０〜０．４０重量％、及びＣｒ：０〜０．３０重量％。別の例において、アルミニウム合金は、アルミニウム以外に以下の構成物質を含み得る：Ｓｉ：０．５〜１．４重量％、Ｍｇ：０．４〜１．４重量％、Ｃｕ：０〜１．４重量％、Ｍｎ：０〜０．３５重量％、及びＣｒ：０〜０．２５重量％。さらに別の例において、アルミニウム合金は、アルミニウム以外に以下の構成物質を含み得る：Ｓｉ：０．６〜１．３重量％、Ｍｇ：０．５〜１．３重量％、Ｃｕ：０〜１．３重量％、Ｍｎ：０〜０．３０重量％、及びＣｒ：０〜０．２重量％。さらに別の例において、アルミニウム合金は、アルミニウム以外に以下の構成物質を含み得る：Ｓｉ：０．７〜１．２重量％、Ｍｇ：０．６〜１．２重量％、Ｃｕ：０〜１．２重量％、Ｍｎ：０〜０．２５重量％、及びＣｒ：０〜０．１５重量％。アルミニウム合金の組成は、熱処理に対するその反応に影響し得る。例えば、熱処理中または熱処理後の強度は、合金中に存在するＭｇまたはＣｕ−Ｓｉ−Ｍｇ析出物の量によって影響され得る。
【００２３】
開示される方法における使用に好適なアルミニウム合金は、硬化された状態で提供され得る。いくつかの場合において、アルミニウム合金の強度を増加させるための硬化は、少なくとも以下のステップを含む：ほぼ均質な固溶体を達成するのに十分高い温度及び十分長い時間合金を浸漬することにより合金が熱処理された際に生じる、可溶相の固溶を達成するための溶体熱処理；ならびに、室温（自然時効）または高温（人工的時効もしくは析出熱処理）のいずれかにおける溶質原子の析出を達成するための時効硬化。「人工的時効」または「人工的時効硬化」（これらは「析出熱処理」とも称され得る）は、アルミニウム合金の強度及び硬度特性の改善を達成するための、１１５〜１９０℃で５〜４８時間の処理を指し得る。「自然時効」または「自然時効硬化」は、室温での時効であり、その間、析出及び実質的に安定な状態は、典型的には、数日の期間内で達成される。
【００２４】
好適なアルミニウム合金は、Ｔ６、Ｔ６１、またはＴ５調質度で提供され得る。記号表示「Ｔ６」は、合金が溶体熱処理され、次いで人工的に時効処理される、アルミニウム合金の調質度の記号表示である。それと比較して、記号表示「Ｔ４調質度」は、アルミニウム合金が溶体熱処理され、実質的に安定な状態まで自然に時効処理された（但し人工的には時効処理されなかった）ことを意味する。Ｔ６調質度のアルミニウム合金は、Ｔ４調質度の同じ合金よりも低い伸びを有し得るが、より高い降伏強度を有し得る。「Ｔ６１調質度」という用語は、本明細書で、Ｔ４調質度の合金よりも降伏強度は高いが伸びはより低く、またＴ６調質度よりも降伏強度は低いが伸びはより高い、Ｔ４〜Ｔ６の中間的調質度を指すように使用される。「Ｔ５」は、高温成形プロセスから冷却され、次いで人工的に時効処理されたアルミニウム合金に対する調質度の記号表示である。本明細書に記載のプロセスのうちのいくつかの例において、アルミニウム合金は、熱処理ステップ後に、熱処理ステップ前と同じ調質度（例えば、Ｔ６、Ｔ６１、またはＴ５）を維持する。
【００２５】
開示される温間成型プロセスに供され得るアルミニウム合金物品は、「出発物品」または「出発材料」と呼ぶことができ、また、加熱速度が達成される限り、シート、プレート、管、パイプ、プロファイル、及び他のものを含む。「物品」、「材料」、及び「部品」という用語は、本明細書で同義的に使用され得る。開示される温間成型プロセスは、時効硬化処理及び熱処理され得る任意のアルミニウム物品に対して使用され得る。開示されるプロセスにおいて出発材料として使用され得るアルミニウム合金シートは、所望の厚さ（ゲージ）の、例えば動力車部品の生産に好適な厚さのシート形態で生産され得る。アルミニウム合金シートは、アルミニウム合金インゴット、ビレット、スラブ、ストリップまたは同様のものから生産された圧延アルミニウムシートであってもよい。
【００２６】
温間成型プロセス前に、硬化された状態、例えばＴ６、Ｔ６１、またはＴ５である限り、異なる方法を使用してアルミニウムシートまたはプレートが作製されてもよい。例えば、アルミニウム合金シートは、アルミニウム合金をインゴットに直接チル鋳造することと、インゴットを熱間圧延して、シートを作製することと、シートを最終ゲージまで冷間圧延することとを含むプロセスにより生産されてもよい。直接チル鋳造の代わりに連続鋳造またはスラブ鋳造を使用して、シートに加工される出発材料を作製してもよい。また、アルミニウム合金シート生産プロセスは、焼成または溶体熱処理、つまり、合金を好適な温度に加熱し、１つ以上の構成物質を固溶状態にするのに十分長い時間それをその温度に保持し、次いでこれらの構成物質を溶体として保持するのに十分急速にそれを冷却するプロセスを含んでもよい。いくつかの場合において、アルミニウム合金シート及び／またはプレートは、約０．４ｍｍ〜約１０ｍｍ、または約０．４ｍｍ〜約５ｍｍの厚さを有してもよい。
【００２７】
アルミニウム合金シートは、開示されるプロセスを実行する前に、展開または平坦化され得る。アルミニウム合金シートは、例えば、前駆アルミニウム合金物品、または、型打ちのための前駆体を意味する「型打ちブランク」等の「ブランク」と呼ばれる形態に切断することによって分断されてもよい。「ブランク」または「型打ちブランク」は、開示されるプロセスに従って処理され得る物品の中に含まれる。「物品」または「材料」という用語は、開示されるプロセスを実行する前に提供される物品、開示されるプロセスにより処理されている、またはそれに供されている物品、及び、追加のステップまたはプロセスに供された物品を含む、開示されるプロセス後に得られる物品を指し得る。例えば、物品は、開示されるプロセスによる温間成型前に、予備成型されてもよく、または他の手順、プロセス及びステップに供されてもよい。別の例において、物品は、開示されるプロセスによる温間成型後に、後成型されてもよく、または他の手順、プロセス、及びステップに供されてもよい。物品は、型打ち及び／または絞り加工ステップのうちの１つ以上を使用して、温間成型後に最終形状に成型されてもよい。物品は、開示されるプロセス後に、成型後熱処理または塗装に供されてもよい。別の例において、物品は、その強度を増加させるために時効処理されてもよい。成形された物品または製品と称され得る、開示されるプロセスを実行する過程で生産されたアルミニウム合金物品は、本発明の範囲内に含まれる。
【００２８】
アルミニウム合金物品は、二次元及び三次元形状アルミニウム合金物品を含む。合金物品の一例は、展開または平坦化されたシートであり、別の例は、さらなる成形なしでシートから切断された平坦な物品である。別の例は、１つ以上の三次元成形ステップ、例えば湾曲、型打ち、プレス、プレス成型または絞り加工を含むプロセスにより生産された非平面アルミニウム合金物品である。そのような非平面アルミニウム合金物品は、「型打ちされた」、「プレスされた」、「プレス成型された」、「絞り加工された」、「三次元成形された」、または他の同様の用語で称され得る。開示される温間成型プロセスに従って成形される前に、アルミニウム合金物品は、別の「温間成型」または「冷間成型」プロセス、ステップまたはステップの組み合わせにより予備成型されてもよい。「冷間成型」は、成型前または成型中に物品に追加的な熱が加えられないことを意味する。成形された物品または製品と称され得る、開示されるプロセスを使用して生産されたアルミニウム合金物品は、本明細書に記載の例に含まれる。
【００２９】
開示されるプロセスは、これらに限定されないが、自動車製造、トラック製造、船舶及びボートの製造、列車の製造、飛行機、及び宇宙船製造を含む、輸送及び動力車産業において有利に使用され得る。動力車部品のいくつかの非限定的な例は、フロアパネル、リアウォール、ロッカー、モーターフード、フェンダー、屋根、ドアパネル、Ｂ−ピラー、縦通材、車体側部、ロッカーまたは衝突部材を含む。「動力車」という用語及び関連用語は、本明細書で使用される場合、自動車に限定されず、様々な車両クラス、例えば、自動車、車、バス、バイク、海上船舶、オフハイウェイ車、軽トラック、トラック、または貨物自動車を含む。しかしながら、アルミニウム合金物品は、動力車部品に限定されず、本出願に記載されるプロセスに従って製造された他の種類のアルミニウム物品が想定される。例えば、開示されるプロセスは、武器、ツール、電子デバイスの本体、ならびに他の部品及びデバイスを含む、機械デバイス及び他のデバイスまたは機械類の様々な部品の製造に有利に使用され得る。
【００３０】
アルミニウム合金物品は、複数の部品を含んでもよく、またはそれらから組み立てられてもよい。例えば、動力車部品は、２つ以上の部品から組み立てられてもよい（例えば内側及び外側パネルを有する自動車フード、または内側及び外側パネルを有する自動車ドア、または複数のパネルを有する少なくとも部分的に組み立てられた動力車車体）。さらに、複数の部品を含む、またはそれらから組み立てられるそのようなアルミニウム合金物品は、それらが組み立てられた、または部分的に組み立てられた後に、開示される温間成型プロセスに好適となり得る。また、いくつかの場合において、アルミニウム合金物品は、非アルミニウム部品またはセクション、例えば、他の金属または金属合金（例えば鋼またはチタン合金）を含有する、またはそれらから組み立てられる部品またはセクションを含んでもよい。いくつかの例において、アルミニウム合金物品は、コア層の片側または両側にクラッド層を有する、コア及びクラッドの構造を有してもよい。
【００３１】
加熱
アルミニウムシートまたはそのようなシートから作製された物品の成形は、合金、シート、または物品の加熱を含む。いくつかの例において、シートまたは物品の加熱は、指定された加熱速度または指定された範囲内の加熱速度で、指定された温度または指定された範囲内の温度まで行われる。温度、加熱速度もしくはそれらの範囲、またはそれらの組み合わせは、「加熱パラメータ」と称され得る。本明細書に記載のプロセスにおいて、シートまたは物品は、約１２５〜４２５℃、１５０〜４２５℃、１７５〜４２５℃、２００〜４２５℃、２２５〜４２５℃、２５０〜４２５℃、２７５〜４２５℃、３００〜４２５℃、３２５〜４００℃、３５０〜４００℃、３７５〜４００℃、１２５〜３７５℃、１２５〜３７５℃、１５０〜３７５℃、１７５〜３７５℃、２００〜３７５℃、２２５〜３７５℃、２５０〜３７５℃、２７５〜３７５℃、３００〜３７５℃、３２５〜３７５℃、３５０〜３７５℃、１２５〜３５０℃、１５０〜３５０℃、１７５〜３５０℃、２００〜３５０℃、２２５〜３５０℃、２５０〜３５０℃、２７５〜３５０℃、３００〜３５０℃、３２５〜３５０℃、１２５〜３２５℃、１５０〜３２５℃、１７５〜３２５℃、２００〜３２５℃、２２５〜３２５℃、２５０〜３２５℃、２７５〜３２５℃、３００〜３２５℃、１２５〜３００℃、１５０〜３００℃、１７５〜３００℃、２００〜３００℃、２２５〜３００℃、２５０〜３００℃、２７５〜３００℃、１２５〜２７５℃、１５０〜２７５℃、１７５〜２７５℃、２００〜２７５℃、２２５〜２７５℃、２５０〜２７５℃、１２５〜２５０℃、１５０〜２５０℃、１７５〜２５０℃、２００〜２５０℃、２２５〜２５０℃、２５０〜２７５℃、１２５〜２２５℃、１５０〜２２５℃、１７５〜２２５℃、２００〜２２５℃、１２５〜２００℃、１５０〜２００℃、１７５〜２００℃、１２５〜１７５℃、１５０〜１７５℃、または１２５〜１５０℃、例えば、最大約１５０℃、１７５℃、２００℃、２２５℃、２５０℃、２７５℃、３００℃、３２５℃、または３５０℃の温度に加熱される。
【００３２】
３〜９０℃／秒、１０〜９０℃／秒、２０〜９０℃／秒、３０〜９０℃／秒、４０〜９０℃／秒、５０〜９０℃／秒、６０〜９０℃／秒、７０〜９０℃／秒、または８０〜９０℃／秒の加熱速度が、開示される方法において使用され得る。いくつかの例において、約９０℃／秒の加熱速度が使用される。他の例において、約３℃／秒の加熱速度が使用される。いくつかの例において、約３℃／秒〜約１００℃／秒、約３℃／秒〜約１１０℃／秒、約３℃／秒〜約１２０℃／秒、約３℃／秒〜約１５０℃／秒、約３℃／秒〜約１６０℃／秒、約３℃／秒〜約１７０℃／秒、約３℃／秒〜約１８０℃／秒、約３℃／秒〜約１９０℃／秒、または約３℃／秒〜約２００℃／秒の加熱速度が使用され得る。他の例において、約９０℃／秒〜約１５０℃／秒の加熱速度が使用され得る。他の例において、約２００℃／秒〜約６００℃／秒の加熱速度が使用され得る。例えば、約２００℃／秒〜約２５０℃／秒、３００℃／秒、３５０℃／秒、４００℃／秒、４５０℃／秒、５００℃／秒、５５０℃／秒、または６００℃／秒の加熱速度が使用され得る。当業者であれば、シートまたは物品の所望の特性に応じて、利用可能な機器を用いて加熱速度を調整することができる。
【００３３】
加熱プロセスにおいて、様々な加熱パラメータが使用され得る。一例において、１２５〜４２５℃の温度まで約９０℃／秒の加熱速度が使用される。別の例において、１２５〜３２５℃の温度まで約９０℃／秒の加熱速度が使用される。さらに別の例において、１５０〜２５０℃の温度まで約９０℃／秒の加熱速度が使用される。別の例において、２００〜２５０℃の温度まで約９０℃／秒の加熱速度が使用される。別の例において、２００〜２５０℃の温度まで約３℃／秒の加熱速度が使用される。これらの例は、本明細書で別段に説明される異なる温度及び加熱速度を限定するのではなく、例示を意図する。加熱パラメータは、様々な因子、例えばアルミニウム合金またはアルミニウム合金物品の特性の所望の組み合わせに基づいて選択される。上記温度及び温度範囲は、「到達加熱」温度を指すように使用される。開示されるプロセスにおいて、誘導加熱等の加熱プロセスは、「到達加熱」温度に達するまでシートまたは物品に適用される。換言すれば、「到達加熱」温度は、シートまたは物品が成形ステップ前に加熱される温度である。「到達加熱」温度は、適切な加熱プロセスにより成形ステップ中に維持されてもよく、または、加熱プロセスは、成形ステップ前に停止されてもよく、この場合、成形ステップ中のシートまたは物品の温度は、指定された「到達加熱」温度より低くてもよい。シートまたは物品の温度は、適切な手順及び機器により監視されてもよく、または監視されなくてもよい。例えば、温度が監視されない場合、「到達加熱」温度は、計算された温度及び／または実験的に推測された温度であってもよい。
【００３４】
加熱速度は、適切な熱処理、加熱プロセス、またはアルミニウム合金シートを加熱するためのシステムを選択することにより達成され得る。一般に、使用される加熱プロセスまたはシステムは、上で指定された加熱速度を達成するために十分なエネルギーを送達するべきである。例えば、加熱は、誘導加熱により達成され得る。使用され得る加熱プロセスのいくつかの他の非限定的な例は、接触加熱、抵抗加熱、赤外線加熱、ガスバーナーによる加熱、及び直接抵抗加熱である。一般に、熱流量を管理するために、かつ／またはシートもしくは物品の所望の特性を達成するために、加熱システム及びプロトコルの設計及び最適化が行われてもよい。
【００３５】
特性
本明細書に開示されるプロセスにおけるシートまたは物品の加熱は、特性の有利な組み合わせをもたらす。例えば、シートまたは物品の成型性及び強度特性の有利な組み合わせが達成される。いくつかの他の場合において、シートはまた、成形中に有利に低い細線化を示し得る。さらに、シートまたは物品は、加熱前及び加熱後で同じ冶金学的状態を維持し、冷却されると、加熱前のシートまたは物品が有する特性と比較して、ある特定の特性及び挙動を保つ。
【００３６】
開示されるプロセスは、シートまたは物品の成型性を向上させる。シートまたは物品の成型性は、破断または過度の細線化前に耐えることができる変形の量の尺度である。伸びは、成型性の指標として機能し得、より高い伸びを有するシート及び物品は、良好な成型性を有する。一般に、伸びは、材料が破損する前に湾曲され得る、伸長し得る、または圧縮され得る程度を指す。成型性、成形プロセスの結果、及び結果として得られる製品の品質に影響する、シートまたは物品の伸び、及び他の特性は、引張試験により決定され得る。
【００３７】
試料の引張試験は、関連出版物において説明される、材料科学の分野において知られている標準的手順、例えば米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）により提供されているものに従って行われる。「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｔｅｎｓｉｏｎ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ｏｆ  Ｍｅｔａｌｌｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」という名称のＡＳＴＭ  Ｅ８／ＥＭ８（ＤＯＩ：１０．１５２０／Ｅ０００８  Ｅ０００８Ｍ−１５Ａ）は、金属材料に対する引張試験手順を規定している。簡潔に説明すると、引張試験は、当業者に知られている標準引張試験機で行われる。試料は、典型的には、２つの肩（機械によって容易に把持され得る）及びより小さいコアセクションのゲージ領域を有する標準的形状の平坦試験片である。試験中、試験片は、試験機内に設置され、破断するまで単軸方向に引き延ばされ、一方で、合金試験片のゲージセクションの伸びが、印加された力に対して記録される。伸びは、試験片の永久的な伸長の量であり、試験片のゲージ長さの増加として測定される。試験片のゲージ長さは、伸びの値に影響するため指定される。引張試験中に測定され、アルミニウム合金を特性決定するために使用されるいくつかの特性は、工学応力、工学ひずみ、及び破断時伸びである。伸び測定は、「工学ひずみ」またはゲージの長さの元の長さに対する変化の比率を計算するために使用され得る。工学ひずみは、パーセント（％）で報告され得る。全伸びとしても報告され得る破断時伸びは、試験片の破断時の工学ひずみの量である。工学応力は、試験片に印加された荷重を試験片の元の断面積で除すことにより計算される。工学ひずみ及び工学応力データ点は、応力−ひずみ曲線としてグラフ化され得る。
【００３８】
開示される温間成型プロセスにおいて使用される加熱ステップは、室温での同じシートまたは物品と比較して、シートまたは物品の伸びを改善する。例えば、加熱ステップは、加熱前のシートまたは物品と比較して、シートまたは物品の伸びを、最大約１０％、最大約７．５％、最大約５．５％、最大約５％、最大約４．５％、最大約３％、少なくとも約２．５％、少なくとも約３％、少なくとも約３．５％、約２．５〜１０％、約３〜１０％、約３．５〜１０％、約４〜１０％、約４．５〜１０％、約５〜１０％、約７．５〜１０％、約２．５〜７．５％、約３〜７．５％、約３．５〜７．５％、約４〜７．５％、約４．５〜７．５％、約５〜７．５％、約２．５〜５．５％、約３〜５．５％、約３．５〜５．５％、約４〜５．５％、約４．５〜５．５％、約２．５〜５％、約２．５〜５％、約３〜５％、約３．５〜５％、約４〜５％、約４．５〜５％、約２．５〜４．５％、約３〜４．５％、約３．５〜４．５％、約４〜４．５％、約２．５〜４％、約３〜４％、約３．５〜４％、約２．５〜３．５％、または約３〜３．５％改善し得る。いくつかの場合において、シートまたは物品の伸びは、約３、３．２５、４、４．２５、４．５、４．７５または５％改善される。いくつかの場合において、シートまたは物品の加熱は、少なくとも約１０％、少なくとも約２０％、少なくとも約２５％、少なくとも約３０％、または最大約３５％、約１５〜３５％、２０〜３５％、２５〜３５％、３０〜３５％、１５〜３０％、２０〜３０％、２５〜３０％、１５〜２５％、２０〜２５％、または１５〜２０％の伸び（工学ひずみとして測定される）をもたらす。
【００３９】
開示される温間成型プロセスにおいて使用される加熱ステップは、強度特性（例えば、工学応力として測定される引張強度）を工業的成型プロセスに好適な範囲内に保ちながら、加熱されたシートまたは物品の伸びを改善する。例えば、加熱されたアルミニウムシートまたは物品は、少なくとも約５０ＭＰａ、少なくとも約６０ＭＰａ、少なくとも約７０ＭＰａ、少なくとも約８０ＭＰａ、少なくとも約９０ＭＰａ、少なくとも約１００ＭＰａ、少なくとも約１１０ＭＰａ、少なくとも約１２０ＭＰａ、少なくとも約１３０ＭＰａ、少なくとも約１４０ＭＰａ、少なくとも約１５０ＭＰａ、少なくとも約１６０ＭＰａ、少なくとも約１７０ＭＰａ、少なくとも約１８０ＭＰａ、少なくとも約１９０ＭＰａ、少なくとも約２００ＭＰａ、少なくとも約２１０ＭＰａ、少なくとも約２２０ＭＰａ、少なくとも約２３０ＭＰａ、少なくとも約２４０ＭＰａ、少なくとも約２５０ＭＰａ、少なくとも約２６０ＭＰａ、少なくとも約２７０ＭＰａ、少なくとも約２８０ＭＰａ、少なくとも約２９０ＭＰａ、少なくとも約３００ＭＰａ、少なくとも約３１０ＭＰａ、少なくとも約３２０ＭＰａ、少なくとも約３３０ＭＰａ、少なくとも約３４０ＭＰａ、少なくとも約３５０ＭＰａ、少なくとも約３６０ＭＰａ、少なくとも約３７０ＭＰａ、少なくとも約３８０ＭＰａ、少なくとも約３９０ＭＰａ、少なくとも約４００ＭＰａ、少なくとも約４１０ＭＰａ、少なくとも約４２０ＭＰａ、少なくとも約４３０ＭＰａ、少なくとも約４４０ＭＰａ、少なくとも約４５０ＭＰａ、少なくとも約４６０ＭＰａ、少なくとも約４７０ＭＰａ、少なくとも約４８０ＭＰａ、少なくとも約４９０ＭＰａ、少なくとも約５００ＭＰａ、少なくとも約５１０ＭＰａ、少なくとも約５２０ＭＰａ、少なくとも約５３０ＭＰａ、少なくとも約５４０ＭＰａ、少なくとも約５５０ＭＰａ、少なくとも約５６０ＭＰａ、少なくとも約５７０ＭＰａ、少なくとも約５８０ＭＰａ、少なくとも約５９０ＭＰａ、少なくとも約６００ＭＰａ、約５０〜２００ＭＰａ、約５０〜１９０ＭＰａ、約５０〜１８０ＭＰａ、約５０〜１７０ＭＰａ、約５０〜１６０ＭＰａ、約５０〜１５０ＭＰａ、約５０〜１４０ＭＰａ、約５０〜１３０ＭＰａ、約５０〜１２０ＭＰａ、約５０〜１１０ＭＰａ、約５０〜１００ＭＰａ、約５０〜９０ＭＰａ、約５０〜８０ＭＰａ、約５０〜７０ＭＰａ、約５０〜６０ＭＰａ、約６０〜２００ＭＰａ、約６０〜１９０ＭＰａ、約６０〜１８０ＭＰａ、約６０〜１７０ＭＰａ、約６０〜１６０ＭＰａ、約６０〜１５０ＭＰａ、約６０〜１４０ＭＰａ、約６０〜１３０ＭＰａ、約６０〜１２０ＭＰａ、約６０〜１１０ＭＰａ、約６０〜１００ＭＰａ、約６０〜９０ＭＰａ、約６０〜８０ＭＰａ、約６０〜７０ＭＰａ、約７０〜２００ＭＰａ、約７０〜１９０ＭＰａ、約７０〜１８０ＭＰａ、約７０〜１７０ＭＰａ、約７０〜１６０ＭＰａ、約７０〜１５０ＭＰａ、約７０〜１４０ＭＰａ、約７０〜１３０ＭＰａ、約７０〜１２０ＭＰａ、約７０〜１１０ＭＰａ、約７０〜１００ＭＰａ、約７０〜９０ＭＰａ、約７０〜８０ＭＰａ、約８０〜２００ＭＰａ、約８０〜１９０ＭＰａ、約８０〜１８０ＭＰａ、約８０〜１７０ＭＰａ、約８０〜１６０ＭＰａ、約８０〜１５０ＭＰａ、約８０〜１４０ＭＰａ、約８０〜１３０ＭＰａ、約８０〜１２０ＭＰａ、約８０〜１１０ＭＰａ、約８０〜１００ＭＰａ、約８０〜９０ＭＰａ、約９０〜２００ＭＰａ、約９０〜１９０ＭＰａ、約９０〜１８０ＭＰａ、約９０〜１７０ＭＰａ、約９０〜１６０ＭＰａ、約９０〜１５０ＭＰａ、約９０〜１４０ＭＰａ、約９０〜１３０ＭＰａ、約９０〜１２０ＭＰａ、約９０〜１１０ＭＰａ、約９０〜１００ＭＰａ、約１００〜２００ＭＰａ、約１００〜１９０ＭＰａ、約１００〜１８０ＭＰａ、約１００〜１７０ＭＰａ、約１００〜１６０ＭＰａ、約１００〜１５０ＭＰａ、約１００〜１４０ＭＰａ、約１００〜１３０ＭＰａ、約１００〜１２０ＭＰａ、約１００〜１１０ＭＰａ、約１１０〜２００ＭＰａ、約１１０〜１９０ＭＰａ、約１１０〜１８０ＭＰａ、約１１０〜１７０ＭＰａ、約１１０〜１６０ＭＰａ、約１１０〜１５０ＭＰａ、約１１０〜１４０ＭＰａ、約１１０〜１３０ＭＰａ、約１１０〜１２０ＭＰａ、約１２０〜２００ＭＰａ、約１２０〜１９０ＭＰａ、約１２０〜１８０ＭＰａ、約１２０〜１７０ＭＰａ、約１２０〜１６０ＭＰａ、約１２０〜１５０ＭＰａ、約１２０〜１４０ＭＰａ、約１２０〜１３０ＭＰａ、約１３０〜２００ＭＰａ、約１３０〜１９０ＭＰａ、約１３０〜１８０ＭＰａ、約１３０〜１７０ＭＰａ、約１３０〜１６０ＭＰａ、約１３０〜１５０ＭＰａ、約１３０〜１４０ＭＰａ、１４０〜２００ＭＰａ、約１４０〜１９０ＭＰａ、約１４０〜１８０ＭＰａ、約１４０〜１７０ＭＰａ、約１４０〜１６０ＭＰａ、約１４０〜１５０ＭＰａ、１５０〜２００ＭＰａ、約１５０〜１９０ＭＰａ、約１５０〜１８０ＭＰａ、約１５０〜１７０ＭＰａ、約１５０〜１６０ＭＰａ、１６０〜２００ＭＰａ、約１６０〜１９０ＭＰａ、約１６０〜１８０ＭＰａ、約１６０〜１７０ＭＰａ、１７０〜２００ＭＰａ、約１７０〜１９０ＭＰａ、約１７０〜１８０ＭＰａ、１８０〜２００ＭＰａまたは約１８０〜１９０ＭＰａ、約１９０〜２００ＭＰａ、約２００〜２５０ＭＰａ、約２００〜２４０ＭＰａ、約２００〜２３０ＭＰａ、約２００〜１２０ＭＰａ、約２００〜２１０ＭＰａ、約２１０〜２５０ＭＰａ、約２１０〜２４０ＭＰａ、約２１０〜２３０ＭＰａ、約２１０〜２２０ＭＰａ、約２２０〜２５０ＭＰａ、約２２０〜２４０ＭＰａ、約２２０〜２３０ＭＰａ、約２３０〜２５０ＭＰａ、約２３０〜２４０ＭＰａ、約２４０〜２５０ＭＰａ、約２５０〜４００ＭＰａ、約２５０〜３９０ＭＰａ、約２５０〜３８０ＭＰａ、約２５０〜３７０ＭＰａ、約２５０〜３６０ＭＰａ、約２５０〜３５０ＭＰａ、約２５０〜３４０ＭＰａ、約２５０〜３３０ＭＰａ、約２５０〜３２０ＭＰａ、約２５０〜３１０ＭＰａ、約２５０〜３００ＭＰａ、約２５０〜２９０ＭＰａ、約２５０〜２８０ＭＰａ、約２５０〜２７０ＭＰａ、約２５０〜２６０ＭＰａ、約２６０〜４００ＭＰａ、約２６０〜３９０ＭＰａ、約２６０〜３８０ＭＰａ、約２６０〜３７０ＭＰａ、約２６０〜３６０ＭＰａ、約２６０〜３５０ＭＰａ、約２６０〜３４０ＭＰａ、約２６０〜３３０ＭＰａ、約２６０〜３２０ＭＰａ、約２６０〜３１０ＭＰａ、約２６０〜３００ＭＰａ、約２６０〜２９０ＭＰａ、約２６０〜２８０ＭＰａ、約２６０〜２７０ＭＰａ、約２７０〜４００ＭＰａ、約２７０〜３９０ＭＰａ、約２７０〜３８０ＭＰａ、約２７０〜３７０ＭＰａ、約２７０〜３６０ＭＰａ、約２７０〜３５０ＭＰａ、約２７０〜３４０ＭＰａ、約２７０〜３３０ＭＰａ、約２７０〜３２０ＭＰａ、約２７０〜３１０ＭＰａ、約２７０〜３００ＭＰａ、約２７０〜２９０ＭＰａ、約２７０〜２８０ＭＰａ、約２８０〜４００ＭＰａ、約２８０〜３９０ＭＰａ、約２８０〜３８０ＭＰａ、約２８０〜３７０ＭＰａ、約２８０〜３６０ＭＰａ、約２８０〜３５０ＭＰａ、約２８０〜３４０ＭＰａ、約２８０〜３３０ＭＰａ、約２８０〜３２０ＭＰａ、約２８０〜３１０ＭＰａ、約２８０〜３００ＭＰａ、約２８０〜２９０ＭＰａ、約２９０〜４００ＭＰａ、約２９０〜３９０ＭＰａ、約２９０〜３８０ＭＰａ、約２９０〜３７０ＭＰａ、約２９０〜３６０ＭＰａ、約２９０〜３５０ＭＰａ、約２９０〜３４０ＭＰａ、約２９０〜３３０ＭＰａ、約２９０〜３２０ＭＰａ、約２９０〜３１０ＭＰａ、約２９０〜３００ＭＰａ、約３００〜３００ＭＰａ、約３００〜３９０ＭＰａ、約３００〜３８０ＭＰａ、約３００〜３７０ＭＰａ、約３００〜３６０ＭＰａ、約３００〜３５０ＭＰａ、約３００〜３４０ＭＰａ、約３００〜３３０ＭＰａ、約３００〜３２０ＭＰａ、約３００〜３１０ＭＰａ、約３１０〜４００ＭＰａ、約３１０〜３９０ＭＰａ、約３１０〜３８０ＭＰａ、約３１０〜３７０ＭＰａ、約３１０〜３６０ＭＰａ、約３１０〜３５０ＭＰａ、約３１０〜３４０ＭＰａ、約３１０〜３３０ＭＰａ、約３１０〜３２０ＭＰａ、約３２０〜４００ＭＰａ、約３２０〜３９０ＭＰａ、約３２０〜３８０ＭＰａ、約３２０〜３７０ＭＰａ、約３２０〜３６０ＭＰａ、約３２０〜３５０ＭＰａ、約３２０〜３４０ＭＰａ、約３２０〜３３０ＭＰａ、約３３０〜４００ＭＰａ、約３３０〜３９０ＭＰａ、約３３０〜３８０ＭＰａ、約３３０〜３７０ＭＰａ、約３３０〜３６０ＭＰａ、約３３０〜３５０ＭＰａ、約３３０〜３４０ＭＰａ、３４０〜４００ＭＰａ、約３４０〜３９０ＭＰａ、約３４０〜３８０ＭＰａ、約３４０〜３７０ＭＰａ、約３４０〜３６０ＭＰａ、約３４０〜３５０ＭＰａ、３５０〜４００ＭＰａ、約３５０〜３９０ＭＰａ、約３５０〜３８０ＭＰａ、約３５０〜３７０ＭＰａ、約３５０〜３６０ＭＰａ、３６０〜４００ＭＰａ、約３６０〜３９０ＭＰａ、約３６０〜３８０ＭＰａ、約３６０〜３７０ＭＰａ、３７０〜４００ＭＰａ、約３７０〜３９０ＭＰａ、約３７０〜３８０ＭＰａ、３８０〜４００ＭＰａまたは約３８０〜３９０ＭＰａ、約３９０〜４００ＭＰａ、約４００〜４５０ＭＰａ、約４００〜４４０ＭＰａ、約４００〜４３０ＭＰａ、約４００〜４２０ＭＰａ、約４００〜４１０ＭＰａ、約４１０〜４５０ＭＰａ、約４１０〜４４０ＭＰａ、約４１０〜４３０ＭＰａ、約４１０〜４２０ＭＰａ、約４２０〜４５０ＭＰａ、約４２０〜４４０ＭＰａ、約４２０〜４３０ＭＰａ、約４３０〜４５０ＭＰａ、約４３０〜４４０ＭＰａ、約４４０〜４５０ＭＰａ、約４５０〜６００ＭＰａ、約４５０〜５９０ＭＰａ、約４５０〜５８０ＭＰａ、約４５０〜５７０ＭＰａ、約４５０〜５６０ＭＰａ、約４５０〜５５０ＭＰａ、約４５０〜５４０ＭＰａ、約４５０〜５３０ＭＰａ、約４５０〜５２０ＭＰａ、約４５０〜５１０ＭＰａ、約４５０〜５００ＭＰａ、約４５０〜４９０ＭＰａ、約４５０〜４８０ＭＰａ、約４５０〜４７０ＭＰａ、約４５０〜４６０ＭＰａ、約４６０〜６００ＭＰａ、約４６０〜５９０ＭＰａ、約４６０〜５８０ＭＰａ、約４６０〜５７０ＭＰａ、約４６０〜５６０ＭＰａ、約４６０〜５５０ＭＰａ、約４６０〜５４０ＭＰａ、約４６０〜５３０ＭＰａ、約４６０〜５２０ＭＰａ、約４６０〜５１０ＭＰａ、約４６０〜５００ＭＰａ、約４６０〜４９０ＭＰａ、約４６０〜４８０ＭＰａ、約４６０〜４７０ＭＰａ、約４７０〜６００ＭＰａ、約４７０〜５９０ＭＰａ、約４７０〜５８０ＭＰａ、約４７０〜５７０ＭＰａ、約４７０〜５６０ＭＰａ、約４７０〜５５０ＭＰａ、約４７０〜５４０ＭＰａ、約４７０〜５３０ＭＰａ、約４７０〜５２０ＭＰａ、約４７０〜５１０ＭＰａ、約４７０〜５００ＭＰａ、約４７０〜４９０ＭＰａ、約４７０〜４８０ＭＰａ、約４８０〜６００ＭＰａ、約４８０〜５９０ＭＰａ、約４８０〜５８０ＭＰａ、約４８０〜５７０ＭＰａ、約４８０〜５６０ＭＰａ、約４８０〜５５０ＭＰａ、約４８０〜５４０ＭＰａ、約４８０〜５３０ＭＰａ、約４８０〜５２０ＭＰａ、約４８０〜５１０ＭＰａ、約４８０〜５００ＭＰａ、約４８０〜４９０ＭＰａ、約４９０〜６００ＭＰａ、約４９０〜５９０ＭＰａ、約４９０〜５８０ＭＰａ、約４９０〜５７０ＭＰａ、約４９０〜５６０ＭＰａ、約４９０〜５５０ＭＰａ、約４９０〜５４０ＭＰａ、約４９０〜５３０ＭＰａ、約４９０〜５２０ＭＰａ、約４９０〜５１０ＭＰａ、約４９０〜５００ＭＰａ、約５００〜６００ＭＰａ、約５００〜５９０ＭＰａ、約５００〜５８０ＭＰａ、約５００〜５７０ＭＰａ、約５００〜５６０ＭＰａ、約５００〜５５０ＭＰａ、約５００〜５４０ＭＰａ、約５００〜５３０ＭＰａ、約５００〜５２０ＭＰａ、約５００〜５１０ＭＰａ、約５１０〜６００ＭＰａ、約５１０〜５９０ＭＰａ、約５１０〜５８０ＭＰａ、約５１０〜５７０ＭＰａ、約５１０〜５６０ＭＰａ、約５１０〜５５０ＭＰａ、約５１０〜５４０ＭＰａ、約５１０〜５３０ＭＰａ、約５１０〜５２０ＭＰａ、約５２０〜６００ＭＰａ、約５２０〜５９０ＭＰａ、約５２０〜５８０ＭＰａ、約５２０〜５７０ＭＰａ、約５２０〜５６０ＭＰａ、約５２０〜５５０ＭＰａ、約５２０〜５４０ＭＰａ、約５２０〜５３０ＭＰａ、約５３０〜６０
０ＭＰａ、約５３０〜５９０ＭＰａ、約５３０〜５８０ＭＰａ、約５３０〜５７０ＭＰａ、約５３０〜５６０ＭＰａ、約５３０〜５５０ＭＰａ、約５３０〜５４０ＭＰａ、５４０〜６００ＭＰａ、約５４０〜５９０ＭＰａ、約５４０〜５８０ＭＰａ、約５４０〜５７０ＭＰａ、約５４０〜５６０ＭＰａ、約５４０〜５５０ＭＰａ、５５０〜６００ＭＰａ、約５５０〜５９０ＭＰａ、約５５０〜５８０ＭＰａ、約５５０〜５７０ＭＰａ、約５５０〜５６０ＭＰａ、５６０〜６００ＭＰａ、約５６０〜５９０ＭＰａ、約５６０〜５８０ＭＰａ、約５６０〜５７０ＭＰａ、５７０〜６００ＭＰａ、約５７０〜５９０ＭＰａ、約５７０〜５８０ＭＰａ、５８０〜６００ＭＰａ、または約５８０〜５９０ＭＰａの最終引張強度（引張試験中の工学ひずみとして測定される）を有し得る。
【００４０】
開示される温間成型プロセスにおける熱処理条件は、アルミニウムシートまたは物品の冶金学的状態ならびに時効挙動及び特性が保たれるように選択され得る。加熱中の硬化されたアルミニウム合金の析出及び溶解プロセスの競合は、多くの場合、粒成長及び望ましくない過時効をもたらし、強度及び硬度の損失を伴う。開示されるプロセスは、温度及び加熱速度の特定の組み合わせを使用することによりこの問題を回避する。開示される加熱ステップは、冷却に続く任意選択の製造実践に好適な範囲内の時効期間後に、アルミニウムシートまたは物品の強度特性（例えば、工学応力として測定される引張強度）を保ち得る。この状況において、強度特性は、「残留」と呼ぶことができる。例えば、いくつかの場合において、アルミニウムシートまたは物品は、水焼き入れによる冷却に続く室温で１週間の時効硬化後、引張試験中に工学ひずみとして測定される、少なくとも約２００ＭＰａ、少なくとも約２２５ＭＰａ、少なくとも約２５０ＭＰａ、約２００〜２７５ＭＰａ、約２００〜２５０ＭＰａ、約２２５〜２７５ＭＰａ、または約２２５〜２７５ＭＰａの残留最終引張強度を有する。
【００４１】
開示される温間成型プロセスにおいて使用される加熱ステップは、冷却に続く任意選択の製造実践に好適な範囲内の時効硬化及び／または熱処理後、合金の冶金学的状態を保ち得る。冶金学的状態は、標準プロトコルに従って測定される電気伝導率により特徴付けられ得る。「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ  Ｕｓｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  （Ｅｄｄｙ−Ｃｕｒｒｅｎｔ）  Ｍｅｔｈｏｄ」という名称のＡＳＴＭ  Ｅ１００４は、金属材料に対する関連試験手順を規定している。例えば、いくつかの場合において、６ＸＸＸアルミニウム合金シートは、開示される温間成型プロセスに従う熱処理、及び水焼き入れによる冷却に続く室温で１週間の時効硬化後、約２５〜２９メガジーメンス毎メートル（ＭＳ／ｍ）、２６〜２９ＭＳ／ｍ、２７〜２９ＭＳ／ｍ、または２８〜２９ＭＳ／ｍの電気伝導率を有する。
【００４２】
説明されたプロセスに従って成形されたアルミニウムシートまたは物品は、上で議論された特性を様々な手法で組み合わせることができる。例えば、開示されるプロセスに供されたアルミニウム合金は、２００℃で２０．３％の伸び、２００℃の温度で１９５ＭＰａの最終引張強度、２００℃での熱処理に続く水焼き入れ及び室温で１週間の時効に供された後の２６２ＭＰａの最終引張強度、ならびに、２００℃での熱処理に続く水焼き入れ及び室温で１週間の時効に供された後の２８．７ｍＳ／ｍの伝導率のうちの１つ以上を有してもよい。他の値または値の範囲、例えば、本節で先に列記されたものが、シートまたは物品により示されてもよい。
【００４３】
成形
開示されるプロセスは、加熱ステップ中または加熱ステップ後に少なくとも１つの成形ステップを含んでもよい。「成形」という用語は、本明細書で使用される場合、切断、型打ち、プレス、プレス成型、絞り加工、または当業者に知られている二次元もしくは三次元形状を形成し得る他のプロセスを含み得る。時効硬化性の熱処理可能アルミニウム合金で作製された物品は、本明細書で先に論じられたように加熱され、加熱された物品が成形される。上記成形ステップは、温間成型プロセスに含まれてもよい。温間成型は、型打ちまたはプレスにより行われてもよい。一般的に説明される型打ちまたはプレスプロセスステップにおいて、物品は、相補的な形状の２つの金型の間でそれをプレスすることにより成形される。温間成型は、等温条件または非等温条件下で行うことができる。等温条件下では、アルミニウム合金ブランク及び全ての工具構成要素、例えば金型は、同じ温度に加熱される。非等温条件下では、工具構成要素は、ブランクとは異なる温度を有してもよい。
【００４４】
上記温間成型ステップ以外に、開示されるプロセスは、追加的な成形ステップを含んでもよい。例えば、温間成型前に、アルミニウム合金物品は、温間成型または冷間成型プロセスまたはステップのうちの１つ以上の組み合わせにより成形されてもよい。例えば、シートは、温間成型に供される前に、例えば、前駆物品、または型打ちのための前駆体を意味する「型打ちブランク」等の「ブランク」と呼ばれる形態に切断することによって分断されてもよい。したがって、アルミニウムシートを、型打ちプレスにおいてさらに成形される「型打ちブランク」に切断するステップが利用されてもよい。シートまたはブランクはまた、温間成型前に型打ちにより成形されてもよい。
【００４５】
工業プロセス
開示されるプロセスは、アルミニウム合金物品、例えば、型打ちされたアルミニウム物品（例えば、型打ちされた自動車パネル）の生産のための既存のプロセス及びラインに組み込まれ、それにより、合理的及び経済的な様式でプロセス及び結果として得られる物品を改善し得る。本明細書に記載のプロセスを実行し、かつ物品を生産するための装置及びシステムは、本発明の範囲内に含まれる。
【００４６】
動力車パネル等の型打ちされたアルミニウム合金物品を生産するための例示的なプロセスは、一連の型打ちプレス（「プレスライン」）で物品を型打ちするいくつかの（２つ以上、例えば２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、またはそれ以上の）ステップを含む。プロセスは、型打ちステップのうちの１つ以上の前、またはその間に異なるプロセス点で行われる１つ以上の熱処理ステップを含む。型打ちブランクは、第１の型打ちステップ前に提供される。加熱ステップは、第１の型打ちステップ前に（すなわち、プレスラインの入口で）型打ちブランクに対して行われてもよい。加熱ステップはまた、第１または中間プレスステップのうちの１つ以上の後に含まれてもよい。例えば、プレスラインが５つの型打ちプレス及び対応するステップを含む場合、そのような加熱ステップは、第１、第２、第３、第４、及び第５の中間型打ちステップのうちの１つ以上の前に含まれてもよい。
【００４７】
加熱ステップは、様々な組み合わせで生産プロセスに含まれてもよく、特定の組み合わせ及び生産プロセスにおける加熱ステップの配置を決定する際に、様々な考慮点が考慮され得る。例えば、加熱ステップは、より高い成型性が望ましい１つ以上の型打ちステップ前に行われてもよい。プロセスは、１つ以上の温間成型ステップ及び１つ以上の冷間成型ステップを含んでもよい。例えば、２ステッププロセスにおいて、アルミニウムシートは、温間成型ステップに続く冷間成型ステップにおいて成形されてもよい。あるいは、冷間成型ステップは、温間成型ステップに先行してもよい。
【００４８】
開示されるプロセスを実践するための機器を組み込んだ、アルミニウム合金物品を生産または製造するためのプロセスを行うためのシステムも開示される。１つの例示的なシステムは、ラインの様々な点において温間成型ステーションまたはシステムを組み込んだ、パネル等の型打ちされた物品を生産するためのプレスラインである。
【００４９】
開示されるプロセスは、アルミニウム物品の生産において使用される追加的なステップ、例えば、切断、縁曲げ、接合、成型と同時に、もしくは成型後に行われる他の熱処理ステップ、冷却、時効硬化、または好適な塗料もしくはコーティングによるコーティングもしくは塗装のステップを含んでもよい。プロセスは、「塗料焼付け（ｐａｉｎｔ  ｂａｋｉｎｇ）」、「塗料焼付け（ｐａｉｎｔ  ｂａｋｅ）」、「塗料焼付けサイクル」、または他の関連用語で称され得る塗料焼付けステップを含んでもよい。アルミニウム物品を生産または製造するプロセスに使用されるステップのうちのいくつか、例えば、成型後熱処理ステップ及び塗料焼付けサイクルは、物品が製造されるアルミニウム合金の時効に影響し得、したがってその強度等の機械的特性に影響し得る。
【００５０】
アルミニウム物品を生産または製造する例示的なプロセスは、硬化された熱処理可能な時効硬化性アルミニウム合金で作製されたアルミニウム合金ブランク（例えば、Ｔ６またはＴ６１調質度の６ＸＸＸシリーズ合金で作製されたブランク）を、約３〜２００℃／秒、例えば約３〜９０℃／秒または９０℃／秒の加熱速度で１２５〜４２５℃の温度に加熱するステップを含んでもよい。いくつかの場合において、ブランクは、例えば、ブランクを速やかに型打ちツールに移し、型打ちツール内で型打ちすることによりブランクを成形し、型打ち後、切断、縁曲げ、及び接合ステップのうちの１つ以上を行うことにより成形され得る。アルミニウム物品を生産または製造する別の例示的なプロセスは、硬化した熱処理可能な時効硬化性アルミニウム合金で作製されたアルミニウム合金ブランク（例えば、Ｔ６またはＴ６１調質度の６ＸＸＸシリーズ合金で作製されたブランク）を、３〜９０℃／秒、例えば９０℃／秒の加熱速度で１５０〜２５０℃の温度に加熱するステップと、ブランクを素早く型打ちツール内に移すステップと、型打ちツール内で型打ちによりブランクを成形するステップと、型打ち後、切断するステップ、縁曲げするステップ、及び接合するステップのうちの１つ以上を含んでもよい。
【００５１】
いくつかの例において、上述の温間成型ステップ後に、追加的な冷間成形ステップ（複数可）が任意選択で追加されてもよい。いくつかの例において、冷間成型ステップ（複数可）は、単一の温間成型ステップに対して得られた加熱された物品の伸びと比較してより大きい、冷間成型ステップから得られた物品の伸びを提供し得る。例えば、冷間成型ステップから得られた物品の伸びは、第１の温間成型ステップから得られた加熱された物品の伸びの約７５％〜約１２５％であってもよい。いくつかの例において、冷間成型ステップからの伸びは、第１の温間成型ステップの約７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、１００％、１０５％、１１０％、１１５％、１２０％または１２５％であってもよく、単一の温間成型ステップに供された物品の全伸びより大きくなり得る物品の全伸びをもたらし得る。以下の実施例６は、増加した伸びを示す実験データを提供する。任意選択の成型後の熱処理ステップが追加されてもよい。
【００５２】
以下の実施例は、本発明をさらに例示するのに役立つが、但し、同時に、そのいかなる限定も構成しない。逆に、本明細書における説明を読んだ後に、本発明の趣旨から逸脱せずに当業者が考案し得る様々な実施形態、その修正及び均等物が考慮され得ることが、明確に理解されるべきである。
【００５３】
実施例１
Ｔ４、Ｔ６１及びＴ６調質度のＡＡ６０１６合金試料の室温引張試験
Ｔ４、Ｔ６１及びＴ６調質度のＡＡ６０１６アルミニウム合金試料の室温引張試験を行った。引張試験により得られた応力−ひずみ曲線を、図１に示す。試験試料は、図２に示されるように成形されたＡＡ６０１６合金の試験片であった。試験片は、１．２ｍｍの厚さを有した。試験片を、以下のように処理した：「Ｔ４」試料−室温で１ヶ月時効処理；「Ｔ６１」試料−Ｔ４調質度試料を１４０℃で１４時間熱処理；「Ｔ６」試料−Ｔ４試料を１８０℃で１４時間熱処理。図１に示される応力−ひずみ曲線は、３つの調質度の間の強度及び成型性の差を示す。
【００５４】
実施例２
ＡＡ６０１６の高温引張試験
ＡＡ６０１６アルミニウム合金試料の高温引張試験を行った。高温試験のために、図２に示される試験片に実質的に類似し、１．２ｍｍの厚さを有する試験片を、９０℃／秒の速度での誘導加熱により様々な温度（図３に示される通り）に加熱した。高温計を使用して、各試験片の温度を測定した。引張試験中、各試験片の指定された試験温度を維持した。図３は、引張試験前及びその間のＴ４調質度のＡＡ６０１６アルミニウム合金試料の加熱曲線を示し、矢印は、一旦試験片が目標温度に達した時の引張試験の開始を示している。Ｔ６またはＴ６１調質度のＡＡ６０１６アルミニウム合金試料の加熱曲線は、図３に類似していた（図示せず、試料の加熱は、試料の調質度と無関係であるため）。
【００５５】
図４は、９０℃／秒の速度での誘導加熱により様々な温度（示される通り）に加熱されたＴ６１調質度のＡＡ６０１６合金試料の応力−ひずみ曲線を示す。室温（「ＲＴ」）におけるＡＡ６０１６合金試料の応力−ひずみ曲線もまた示されている。垂直の実線は、室温（ＲＴ）試料の全伸びを表す。垂直の点線は、室温試料の全伸びと比較した３％の全伸びの増加を表す。図５は、９０℃／秒の速度での誘導加熱により様々な温度（示される通り）に加熱されたＴ６調質度のＡＡ６０１６合金試料の応力−ひずみ曲線を示す。室温（「ＲＴ」）におけるＡＡ６０１６合金試料の応力−ひずみ曲線もまた示されている。垂直の実線は、室温（ＲＴ）試料の全伸びを表す。垂直の点線は、室温試料の全伸びと比較した５％の全伸びの増加を表す。引張試験は、１５０〜２５０℃の温度へのＡＡ６０１６合金試料の加熱が、室温（ＲＴ）での同じ調質度のＡＡ６０１６試験片により示された全伸びと比較して、３〜５％の全伸びの増加をもたらし得ることを示した。図４に示されるように、３００℃へのＴ６１調質度のＡＡ６０１６合金試料の加熱は、約３３．３％の全伸びの増加をもたらした。引張試験は、温間成型に許容され得る強度特性を維持しながら、Ｔ６またはＴ６１調質度の合金試料に対する全伸びの有利な増加が達成され得ることを示した。
【００５６】
実施例３
熱処理後引張試験
Ｔ６及びＴ６１調質度のＡＡ６０１６アルミニウム合金試料の熱処理後引張試験を行った。試験試料は、図２に示されるように成形されたＡＡ６０１６合金試料の試験片であった。試料は、１．２ｍｍの厚さを有した。熱処理後試験のために、試料を９０℃／秒の速度での誘導加熱により様々な温度に加熱し、水中で冷却（「水焼き入れ」）し、水焼き入れ後に室温で１週間時効処理した。引張試験は室温で行われた。室温で維持されたＡＡ６０１６の試料（図６〜７中の「ＲＴ」）も比較のために試験した。
【００５７】
図６は、Ｔ６１調質度の熱処理後ＡＡ６０１６試料の応力−ひずみ曲線を示す。図７は、Ｔ６調質度の熱処理後ＡＡ６０１６試料の応力−ひずみ曲線を示す。１５０、２００及び２５０℃で処理された試料の熱処理後応力−ひずみ曲線は、実質的に同様の形状及び規模のものであり、室温（ＲＴ）試料の応力−ひずみ曲線とも類似していた。図６及び７に示された応力−ひずみ曲線は、実験に使用された熱処理が、ＡＡ６０１６試料の残留機械特性を実質的に改変しなかったことを実証している。さらに、上述のデータは、温間成型ステップ後の冷間成型ステップの実行が、全成型能を増加させ、この場合では全成型能を倍加することを示している。
【００５８】
実施例４
異なる加熱速度で加熱された試料の熱処理後引張試験
異なる加熱速度で加熱されたＴ６調質度のＡＡ６０１６合金試料の引張試験を行った。試験試料は、図２に示されるＡＡ６０１６の試料であった。試料はそれぞれ、１．２ｍｍの厚さを有した。熱処理後試験のために、試料を３℃／秒（図８中の特定された曲線、及び図９中の各組の左のヒストグラム）、または９０℃／秒（図８中の特定された曲線、及び図９中の各組の右のヒストグラム）の速度での誘導加熱により様々な温度に加熱し、水中で冷却（「水焼き入れ」）し、室温で１週間時効処理した。室温で維持されたＡＡ６０１６合金試料（図８中の「ＲＴ」）もまた、比較のために試験された。図８は、室温で試験された、このようにして処理されたＡＡ６０１６試料の応力−ひずみ曲線を示す。室温で維持されたＡＡ６０１６合金試料の応力−ひずみ曲線もまた示されている（グラフで「基準Ｔ４」と称する）。
【００５９】
図９は、図８を生成するために実験において使用された試料と同じ様式で処理されたＡＡ６０１６合金試料の比較電気伝導率特性の結果を示す棒グラフである。Ｔ６調質度の試料を、３℃／秒（各対の左のヒストグラムバー）及び９０℃／秒（各対の右のヒストグラムバー）の速度での誘導加熱により様々な温度（示される通り）に加熱し、水焼き入れし、その後室温で１週間時効処理した。水平の線は、Ｔ４調質度のＡＡ６０１６試料から予測される伝導率レベルを示す。図１０は、９０℃／秒の速度での誘導加熱により様々な温度（示される通り）で処理され、水中で冷却（「水焼き入れ」）され、室温で１週間時効処理された、Ｔ６１調質度（各組の左のヒストグラムバー）及びＴ６調質度（各組の右のヒストグラムバー）のＡＡ６０１６合金試料の比較電気伝導率測定の結果を示す棒グラフである。図１１は、３℃／秒の速度での誘導加熱により様々な温度（示される通り）で試験された加熱されたＡＡ６０１６合金試料の応力−ひずみ曲線を示す。
【００６０】
図８及び９に示される実験データは、加熱速度がＡＡ６０１６合金試料の機械的特性及び冶金学的状態に影響したことを実証している。９０℃／秒のより高い加熱速度が使用された場合、強度の損失のない伸びの改善がより幅広い温度範囲において生じた。この観察に相関して、３℃／秒のより低い速度での加熱は、より高い温度で熱処理された試料の冶金学的状態の変化（伝導率測定により示される通り）をもたらした。図１０中の実験データは、より高い温度（例えば３５０℃〜５００℃）で熱処理されたＴ６及びＴ６１調質度の試料と比較した、より低い温度（例えば室温〜３００℃）で熱処理されたＴ６及びＴ６１調質度の試料間の冶金学的状態におけるより大きな差を示している。
【００６１】
実施例５
実験室規模の型打ち
Ｔ６調質度のアルミニウム合金ＡＡ６０１６シート（厚さ２ｍｍ）を、４０ｃｍ×１０ｃｍの型打ちブランクに切断した。矩形片を、任意選択で本明細書に記載の温間成型方法に従って加熱した。４つの試料を型打ち実験に使用した。試料１を加熱せず、室温（約２５℃）で型打ちした。試料２を２００℃に加熱した。試料３を２５０℃に加熱した。試料４を３５０℃に加熱した。試験パラメータ及び結果を表１に示す。
【表１】
2018534419.tif 000003
【００６２】
試料１を４０ｍｍの深さに絞り加工すると、図１２に示されるように亀裂及び最終的な破砕を示した。試料２は、２００℃に予熱され、４０ｍｍの深さに絞り加工されたが、図１３に示されるように破砕しなかった。試料３は、２５０℃に予熱され、４０ｍｍの深さに絞り加工されたが、図１４に示されるように破砕しなかった。試料４は、３５０℃に予熱され、４０ｍｍの深さに絞り加工されたが、図１５に示されるように破砕しなかった。全ての試料のブリネル硬度は、ＩＳＯ６５０６−１標準に従って、型打ち後に測定された。
【００６３】
型打ち結果は、合金が予熱された後に部品が安全に生産され得ることを示唆している。シートの成型性は、型打ちされた部品の亀裂なしでの達成可能な絞り深さにより特性付けられる。シートの強度（硬度結果により例示される）は、２００℃で保たれ、２５０℃に予熱された場合若干減少し（ただしまだ許容され得る）、より高い温度に予熱された場合には著しく減少する。
【００６４】
実施例６
予熱された合金におけるより深い絞り深さのための２ステップ型打ち手順
Ｔ６調質度のアルミニウム合金ＡＡ６０１６シート（厚さ２ｍｍ）を、４０ｃｍ×１０ｃｍの型打ちブランクに切断した。２ステップ型打ち手順の第１のステップにおいて、矩形片を、本明細書に記載の温間成型方法に従って加熱した。３つの試料を型打ち実験に使用した。試料５を２００℃に加熱した。試料６を２５０℃に加熱した。試料７を３５０℃に加熱した。基準として実施例５からの試料１が含まれている。試験パラメータ及び結果を表２に示す。
【表２】
2018534419.tif 000004
【００６５】
試料１を４０ｍｍの深さに絞り加工すると、図１２に示されるように亀裂及び最終的な破砕を示した。試料５は、２００℃に予熱され、４０ｍｍの深さに絞り加工されたが、破砕しなかった。試料５は、室温に冷却され、８０ｍｍの全絞り深さまでさらに４０ｍｍ絞り加工されたが、図１６に示されるように破砕しなかった。試料６は、２５０℃に予熱され、４０ｍｍの深さに絞り加工されたが、破砕しなかった。試料６は、室温に冷却され、８０ｍｍの全絞り深さまでさらに４０ｍｍ絞り加工されたが、図１７に示されるように破砕しなかった。試料７は、３５０℃に予熱され、４０ｍｍの深さに絞り加工されたが、破砕しなかった。試料７は、室温に冷却され、８０ｍｍの全絞り深さまでさらに４０ｍｍ絞り加工されたが、図１８に示されるように破砕しなかった。全ての試料のブリネル硬度は、ＩＳＯ６５０６−１標準に従って、型打ち後に測定された。
【００６６】
室温での４０ｍｍの絞り深さへの型打ちは、合金を予熱せずには不可能である（図１２を参照のこと）。２ステップ手順を行うことにより、予熱温度が適切に選択されれば、Ｔ６強度を維持しながら少なくとも８０ｍｍの絞り深さへの型打ちが可能となり得る。実施例６に記載され、かつ図１２及び１６〜１８に示される型打ち結果は、２５０℃に予熱された異なる試料に対する図１９に示される引張曲線から測定された伸びと一致している。例えば、図１９に示されるように、開示される２ステップ成型プロセスが行われた試料の引張曲線は、室温で維持された試料（図１９で「ＲＴ」と称する）及び１ステップ成型プロセスのみが行われた試料（「Ｔ６  ２５０℃」と称する）の両方に対する引張曲線と比較して、より高い工学ひずみ値（ｘ軸）を示している。室温で維持された試料の工学ひずみ値は、約２９％であり、単一温間成型ステップにおいて成型された試料の工学ひずみは、約３１％であった。図１９はまた、２ステッププロセスにより成型された２つの試料の、約３４％及び３５％の最終工学ひずみ値を示している。第１の成型ステップは、最初に約１５％及び約２０％までひずめられた試料に対する、それぞれ「Ｔ６  ２５０℃−１５％」及び「Ｔ６  ２５０℃−２０％」と称される曲線により表されている。予ひずみされた試料を、第２の成型ステップとして、室温でさらにひずめた（「Ｔ６  ２５０℃−１５％ＲＴ」及び「Ｔ６  ２５０℃−２０％ＲＴ」と称される曲線により表される）。約１３％（Ｔ６  ２５０℃−１５％ＲＴ）及び１７％（Ｔ６  ２５０℃−２０％ＲＴ）まで予ひずみすることにより、最終ひずみ値を得ることができた。
【００６７】
上で引用された全ての特許、特許出願、出版物、及び要約は、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。本発明の様々な例が、本発明の様々な目的を遂行するものとして説明された。これらの例は、本発明の原理の単なる例示である。以下の特許請求の範囲において定義される本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、数々の修正及びその適応が当業者に容易に明らかになるであろう。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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