(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
乗物の構造部分の使用される圧延されたアルミニウム合金材料であって、８％予備ひずみ付与成形およびそれに続く１８０℃１時間の熱処理後に２９０MPaを超えない最大降伏応力に到達する物性をし、前記合金が、重量％で表した場合、以下のもの、
０．６≦Ｍｇ≦０．９、
０．２５≦Ｓｉ≦０．６、
０．２５≦Ｃｕ≦０．９、
Ｆｅ≦０．４、
Ｍｎ≦０．４および
不純物を除いた残部Ａｌ
からなり、Ｃｕ、Ｓｉ及びＭｇの総量が原子量（atwt）％で１．２％を超え１．８％未満であることを特徴とする圧延されたアルミニウム合金材料。
【請求項２】
０から０．１のＣｒ、
０から０．１のＶ、
０から０．２５のＺｎ、
０から０．１０のＴｉ、
０から０．０５のＢｅおよび
０から０．１のＺｒをさらに含有する請求項１記載の圧延されたアルミニウム合金材料。
【請求項３】
前記Ｃｕ、Ｓｉ及びＭｇの総量が１．２から１．４原子量％であることを特徴とする請求項１記載の圧延されたアルミニウム合金材料。
【請求項４】
前記合金は重量％で表した場合、以下の量の元素、
０．７５のＭｇ、
０．４０のＣｕ、
０．３０のＳｉ、
０．１５のＦｅおよび
残部Ａｌ
を必須成分とすることを特徴とする請求項１記載の圧延されたアルミニウム合金材料。
【請求項５】
８％予備ひずみ付与成形およびそれに続く１８０℃１時間の熱処理後において降伏強さが８５から１２５ＭＰａが１５０ＭＰａまで増加する請求項１記載の圧延されたアルミニウム合金材料。
【請求項６】
前記合金は４時間以上の４７０から５６０℃の温度での均質化、４００から５８０℃の範囲の温度での熱間圧延、冷間圧延及び４７０から５８０℃の範囲の温度での溶体化及び室温での自然時効を受けていることを特徴とする請求項１記載の圧延されたアルミニウム合金材料。
【請求項７】
前記Ｃｕ、Ｓｉ及びＭｇの総量が１．２から１．４原子量％であることを特徴とする請求項６記載の圧延されたアルミニウム合金材料。
【請求項８】
前記合金は重量％で表した場合、以下の量の元素、
０．７５のＭｇ、
０．４０のＣｕ、
０．３０のＳｉ、
０．１５のＦｅおよび
残部Ａｌ
を必須成分とすることを特徴とする請求項６記載の圧延されたアルミニウム合金材料。
【請求項９】
８％予備ひずみ付与成形およびそれに続く１８０℃１時間の熱処理後において１００から１２０ＭＰａの降伏強さが、１５０ＭＰａまで増加することを特徴とする請求項６記載の圧延されたアルミニウム合金材料。
【請求項１０】
重量％で表した場合、
０．６≦Ｍｇ≦０．９、
０．２５≦Ｓｉ≦０．６、
０．２５≦Ｃｕ≦０．９、
Ｆｅ≦０．４、
Ｍｎ≦０．４および
不純物を除いた残部Ａｌ
からなり、Ｃｕ、Ｓｉ及びＭｇの総量が原子量％で１．２％を超え１．８％未満とするアルミニウム合金材料を圧延し、
上記圧延した合金を乗物の構造部分に成形し、
続いて熱処理を行って合金強度を増加させる方法であって、上記成形工程が８％予備ひずみ付与成形であって、それに続く熱処理が１８０℃１時間の熱処理であり、上記合金が２９０MPaを超えない最大降伏応力に成長することを特徴とする圧延されたアルミニウム合金材料製乗物構造部分の製造方法。
【請求項１１】
さらにアルミニウム合金材料が、０から０．１のＣｒ、
０から０．１のＶ、
０から０．２５のＺｎ、
０から０．１０のＴｉ、
０から０．０５のＢｅおよび
０から０．１のＺｒ
を含有する請求項１０記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は主に自動車の構造に適用することを意図した析出硬化アルミニウム合金に関する。より詳細には、この発明は６０００シリーズ（主な合金元素がマグネシウム及び珪素であるアルミニウム合金）内のそのような合金に関する。
背景技術
軽量自動車及び同様の乗物の製造においてアルミニウムシート材料の使用が着実に増加している。フード、トランクリッド及びフェンダーなどの外板に適用するには、合金ＡＡ６１１１を選択するのが好ましいと北米自動車製造業者はしている。この合金はこの出願の譲受人であるアルキャン（Alcan）により開発されたものであり、塗装／焼き付けサイクル前では良好な成形特性を有し、成形及び塗装後では良好な耐凹み性を有する。しかしながら、車体構造を構成するには、この合金は強すぎ、このような適用に対しては中程度の強度のＡＡ５７５４合金が推奨されてきた（いわゆる５０００シリーズアルミニウム合金は合金主元素としてマグネシウムを有し、一般的に６０００シリーズのアルミニウム合金より柔らかい）。大抵は、５０００シリーズ合金は全アルミニウム車体構造を製造するのによく適しているが、幾分より高い強度が好都合であると考えられ、また、５０００シリーズ合金及び６０００シリーズ合金の両方は化学的に融和しないので、その両方を含む乗物を再利用することに関心が高まっている。
自動車業界において使用するように提案されているアルミニウム合金としては、以下のアメリカ合衆国特許、エバンコらへの第４，０８２，５７８号、パークへの第４，５８９，９３２号、ハイランドらへの第４，７８４，９２１号、ハイランドらへの第４，８４０，８５２号に開示されているものなどが挙げられる。
残念ながら、十分な（しかしながら高すぎない）強度及び衝撃に対し均一につぶれることができるなどの乗物の構造に適用するための要求を満たす、外板合金ＡＡ６１１１と化学的に融和するアルミニウム合金は知られていない。
発明の開示
この発明の目的は乗物の外板に適用するのに使用されるアルミニウム合金、特に合金ＡＡ６１１１と共に再利用することができるアルミニウム合金を提供することである。
この発明の他の目的は乗物の構造に適用するのに適した６０００シリーズのアルミニウム合金を提供することである。
本発明の発明者らはここで考えているアルミニウム合金のＴ４焼き戻し（溶体化処理したもの及び自然時効させたもの）における降伏強さが合金マトリクス中の原子量％で表した場合のＣｕ、Ｍｇ及びＳｉの総量と共に直線的に変化することを見いだした。更に、機械的特性の望ましい組み合わせは、原子量％で表した場合のＣｕ、Ｍｇ及びＳｉの総量が１．２％より多く１．８％未満である場合、好ましくは総量が１．２から１．４原子量％の間にある場合に得られる。
そのため、本発明の１つの観点によれば、合金が重量％で表された以下の成分、
０．６０≦Ｍｇ≦０．９
０．２５≦Ｓｉ≦０．６
０．２５≦Ｃｕ≦０．９
を含む圧延されたアルミニウム合金材料が提供される。ここで、更に、原子量％で表された総量（Ｃｕ＋Ｍｇ＋Ｓｉ）は１．２％を超え１．８％未満である。
合金はまた１つ以上の追加元素を含んでもよく、例えば（重量％で表すと）、０．４％までのＦｅ、０．４％までのＭｎ、０．１％までのＣｒ、０．１％までのＶ、０．２５％までのＺｎ、０．１０％までのＴｉ、０．０５％までのＢｅ及び０．１％までのＺｒなどが挙げられる。Ｆｅが存在すると、あるいはＦｅとＭｎが共に存在すると、不溶のＦｅ含有金属間化合物が形成されるため、マトリクス中のＳｉは重量％で表すとＦｅあるいは（Ｆｅ＋Ｍｎ）の量の３分の１だけ減少する。全Ｓｉ量が上述した範囲の低い部分（すなわち０．２５-０．３ｗｔ％）となった場合、ＦｅあるいはＦｅ＋Ｍｎの量の１／３と等しい量のＳｉを過剰に添加することによりこの損失を補っても良い。この添加により得られる最大の総Ｓｉレベルは０．５７重量％である。すなわち、
（０．４％Ｆｅ＋０．４％Ｍｎ）／３＋０．３％Ｓｉ
これは依然としてＳｉに対する上述の範囲内、すなわち０．２５から０．６重量％内にある。このため、このような補償（採用した場合）は、Ｓｉ量に対し本発明において必要とされる範囲に影響しない。
上記組成範囲内にあり、４７０と５８０℃の間の温度での均質化、４５０と５８０℃の間の温度での中間の厚さまでの熱間圧延、１つ以上のパスにおける最終的な厚さまでの冷間圧延、４７０と５８０℃の間の温度での溶体化、急冷及び室温での自然時効を含む従来の条件に従い処理された合金はアルミニウムを集中的に使用した乗物における構造への適用に適している。
本発明の合金は中程度の強度を有し、長期に渡る良好な安定性と良好な耐過時効性を有する。それ自体、その合金は良好な耐衝撃特性を提供し、これらの合金から構成されたそのような構造部材は、長時間大気温度より高い温度に暴露された後でも、衝撃力を受けた場合の亀裂を滑らかに巻き込みそれに耐える。そのような温度に長時間暴露されると、従来の６０００シリーズ合金では延性の損失及び亀裂が生じる。その合金はまた、乗物の構成に使用されている他のアルミニウム合金との間で良好な再利用融和性を有する。
本発明の合金は主に乗物の構造を目的とするものであるが、車体のパネルへの適用及び他の適用にも適している。ここでは、例えば自動車構造部材のための押し出し成形物として適用するのに適している。適度なＴ４強度レベルと良好な長期熱安定性の良好な組み合わせが可能だからである。
理解を容易にするために、この願書で使用する用語の幾つかを、発明の詳細な説明に進む前にすぐ次で説明する。
用語「Ｔ８焼き戻し」は溶体化熱処理し、冷間加工し、人工的に時効させた合金を示す。人工的な時効には合金を一定期間にわたり高温で保持することが含まれる。溶体化熱処理と人工的な時効のみを行った合金は「Ｔ６焼き戻し」であるという。一方、室温で時効を自然に行った場合、合金は「Ｔ４焼き戻し」であるという。
用語「車体構造」は自動車の取引において使用される表現であり、主なクロージャーシート構成要素（フェンダー、ドア、フード及びトランク・リッド）、エンジン、トランスミッション及びサスペンションユニットの全てがその後取り付けられる自動車の構造フレームを説明するためのものである。
【図面の簡単な説明】
図１及び２は２つの合金に対する時効時間に対する降伏強さを示すグラフである。１つは本発明にかかるものであり（図１）、もう一方は本発明にかからないものである、詳細は以下の開示において説明する。
本発明を実行するための最良の様式
本発明の発明者らは工学上の考慮及び試験から、乗物の構造に適用するのに適した合金は約８５から１２５ＭＰａ（単位ＭＰａ＝１０６Ｎ／ｍ２＝ＭＮ／ｍ２）の範囲の降伏強さ（ＹＳ）を有することが望ましいこと、その降伏強さは成形及び接着剤硬化及び／または塗装焼き付けの結果増加するが、成形及びその後の熱処理の過激な条件下で約２９０ＭＰａ以上の強さに達してはいけないことが望ましいことを決定した。これは経験からこの強度レベルを超える材料は衝撃で亀裂を生じることが示されているからである。最後に、排気システムの付近にある要素などの幾つかの自動車構成要素は長期間高温に暴露されるかもしれず、また、降伏強さが増加して上記ガイドライン数値の２９０ＭＰａを超えないようにすることが大切であり、さもなければ材料の過時効が起こり降伏強さの重大な損失を受ける。そのような状況について、例えば１８０℃で１週間あるいは２００℃で２４時間など、高温の温度と期間を様々に組み合わせて材料に適用し、シミュレートした。
これらの性能特性の他に、材料の再利用の可能性を考慮することが重要である。スクラップにし、断片にしたアルミニウム車体構造から得られる合金の混合物は、主に１次ｍｅｅ５０００シリーズアルミニウムシートを用いた重大な希釈を必要とせずに、新しい構造車体シートを製造するのに適していなければならない。おそらくいくらかの６０００シリーズアルミニウム押しだし成形物がアルミニウムを集中的に使用する自動車において使用されており、再利用融和性を有する新規の合金が提案される場合、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｓｉを含まなければならず、Ｆｅに対する許容性及び程度は低いがＭｎに対する許容性を有しなければならない。
過剰のＳｉに依りＭｇ２Ｓｉ（β-相）の析出を促進する合金は本質的には制御が困難である。というのは、十分迅速な時効硬化応答を達成するためには、Ｓｉのレベルを、（ＡＡ６１１１合金において観察されたような）高いピーク降伏強さが避けがたいようなものとしなければならないからであり、Ｆｅレベルを同時に制御しないと、自由なＳｉが変動し、幾分変化しやすい機械的特性になる。更に、長期安定性は比較的均一な過時効性能と共に重要な要件であり、時効動力学に関する逆ひずみ（時効前のひずみ）に対する相対的不感度である。不都合なことに、主にＭｇ２Ｓｉにより強化された合金は逆ひずみに対し中程度の感度を有し、Ｃｕが存在しないと、過時効も受けやすい。β-相（Ｍｇ２Ｓｉ）強化合金におけるこれらの欠点を克服するために、本発明の発明者らはＣｕを添加してより安定なＣｕＡｌ２及びＣｕＭｇＡｌ２析出物を得ることを提案する。しかしながら、ＭｇとＣｕの共存溶質添加をＳｉの存在下で増加させると、望ましくない不溶α-相（Ｃｕ２Ｍｇ８Ｓｉ６Ａｌ５）が形成する傾向にある。この析出物の許容程度により最大Ｓｉ量が効果的に制限される。
このようなことを考慮し、広範囲な試験を行った結果、適したアルミニウム合金はｗｔ％で表した以下の元素、を含むものであることが決定された。
０．６０≦Ｍｇ≦０．９
０．２５≦Ｓｉ≦０．６
０．２５≦Ｃｕ≦０．９
Ｆｅ≦０．４
Ｍｎ≦０．４
を含むものであることが決定された。
更に、Ｔ４焼き戻しの合金の降伏強さは合金中の総（Ｃｕ＋Ｍｇ＋Ｓｉ）の関数として直線的に増加し、中程度の構造強度を得るためには、原子量％で表した（Ｃｕ＋Ｍｇ＋Ｓｉ）量が１．２を超え１．８未満でなければならず、１．２と１．４原子量％の間が最も好ましいことが見いだされた。
明瞭にするために、上記範囲を決定するために本発明において採用した原子量％の計算について、例としてＣｕを用いて以下に説明する。
原子量％のＣｕ＝ｆ（Ｃｕ）／（ｆ（Ｃｕ）＋ｆ（Ｍｇ）＋ｆ（Ｓｉ）＋ｆ（Ａｌ））×１００
ｆ（Ｃｕ）＝（元素Ｃｕの重量％）／（Ｃｕの原子量）
また、ｆ（Ｍｇ）及びｆ（Ｓｉ）についても同様である。
マトリクス中のＣｕ、Ｍｇ、Ｓｉ及びＡｌの量だけがこの計算では考慮されている、すなわち重量％のＡ１＝１００-重量％の（Ｃｕ＋Ｍｇ＋Ｓｉ）であることに注目すべきである。Ｆｅ及びＭｎの効果は無視できる。というのは、それらのレベルは通常１つの合金と他の合金で大きく違わないからである。理想的には、既に説明したように、Ｆｅ含有金属間粒子によるＳｉの損失のために、合金設計においては相当の許容差を設けなければならない。
上記組成範囲を有し、４７０と５８０℃の間の温度での均質化、４００と５８０℃の間の温度での中間の厚さまでの熱間圧延、１つ以上のパスにおける最終ゲージまでの冷間圧延、４７０と５８０℃の間の温度での溶体化、急冷及び室温での自然時効を含む従来の条件に従い処理された合金は自動車の構造への適用に適している。
本発明にかかる特に好ましいアルミニウム合金は大体下記のもの（ｗｔ．％）、
Ｍｇ  ０．７５％
Ｃｕ  ０．３０％
Ｓｉ  ０．４０％
Ｆｅ  ０．２５％
Ｍｎ  ０．０９
Ａｌ  残り
を含むものである。
本発明について、以下の実施例及び比較例においてより詳細に説明する。これらの実施例、比較例は本発明の範囲を限定するものではない。
実施例及び比較例
実施例１
以下の表１に示される名目上の組成を有する合金を研究室において鋳造した。
0003944865.tif 000002
合金＃５、＃１０及び＃１１のみが本発明の範囲内にある組成を有することに注目すべきである。
これらの合金を皮むきし、４時間５６０℃で均質化し、熱間圧延及び冷間圧延して０．９ｍｍの最終厚にする。冷間圧延した材料は３０秒間５６０℃で溶体化させ、急冷し、１週間自然時効させた。その後、材料の引張り特性を様々な焼き戻しにおいて決定した。合金の成形性は、広げたものから、ＵＴＳ及びＹＳ測定、エリクソンカップ高さ測定、総伸び測定及び最小曲がり半径測定において決定した。合金の性質はＡＡ５７５４合金と比較した組成及び全体的な性能の観点から評価した。
結果を下記の表２及び表３に示す。
0003944865.tif 000003
0003944865.tif 000004
異なる焼き戻しの合金全てについて圧延方向と直角な方向で実行した引張り試験の結果を表２に示す。表３には、様々な時効条件に対する実験データから導いた降伏強さ／原子量％範囲の関係を用いて、マトリクス中に（Ｃｕ＋Ｍｇ＋Ｓｉ）を１．２から１．８原子量％の範囲内で含む合金に対する（ＭＰａで表した）予測降伏強さが示してある。明らかに、含有するマトリクス中のＣｕ、Ｍｇ及びＳｉの総量が１．２と１．８原子量％の間、好ましくは１．２と１．４原子量％の間にある合金では、異なる焼き戻しにおける引張り特性の所望の組み合わせを満足する。
好ましい範囲のＣｕ、Ｍｇ及びＳｉを含む試験した合金のうち、合金＃５が最も十分な特性を有することがわかった。この合金はいくらかのＳｉ及びＣｕを受け入れることができ、良好な曲がり性及び成形性を有する。最小硬化後の強度は約１４０Ｍｐａであり、十分な値である。
合金＃１０はＣｕに対し良好な許容性を有し、良好な成形特性を有した。最小硬化後の最小降伏強さは少し低い（約１１４ＭＰａ）であったが、この数値は許容値である。
合金＃１１はＣｕに対し高い許容性（合金ＡＡ６１１１と同じ）、及び良好な成形性を有する。最初硬化後の最初強度は約１３５ＭＰａであり、これは非常に良好な値である。
合金の最小強度は更に前時効を実行することにより向上させることができる。ここではＴ４Ｐ焼き戻しを生成することとして認められる。特徴として、このような実行により短い時効時間／低温時効強化応答のみが改善され、Ｔ６焼き戻しにおける降伏強さ及び長期強度及び安定性は変化しない。
様々な成形試験の結果を表４にまとめて示す。合金＃５及び＃７から＃１４まではマトリクス中に１．２と１．８原子量％の間の総Ｃｕ、Ｍｇ及びＳｉを含み、本発明の所望の組成範囲外の合金に比べ、高い引張り強度対降伏強さ（ＵＴＳ／ＹＳ）比、改善されたエリクソンカップ高さ及び低いｒ／ｔ値を示す。
0003944865.tif 000005
0003944865.tif 000006
実施例２
表５に示した組成を有する合金＃１５及び＃１６の６００×１８００×３４２９ｍｍのＤＣインゴットを商業規模で鋳造した。表５には典型的な市販のＡＡ５７５４材料の組成も示してある。合金＃１５は本発明の範囲内にある組成を有するが、合金＃１６は本発明の範囲外にある組成を有することに注意すべきである。両方の合金インゴットを圧延フェースごとに６ｍｍ皮むきし、５６０℃で１８時間＠均質化し、ゲージ厚み５ｍｍに熱間圧延し、２つのパスで最終厚さ１．６ｍｍに冷間圧延した。冷間圧延した材料を５４０℃の連続溶体化熱処理ラインで溶体化し、急冷して１０日間自然時効させた。その後、その材料のＴ４焼き戻しにおける引張り特性及び成形特性を評価した。更に、異なる時効焼き戻しにおける両材料の引張り特性及び衝突性能も決定した。
表６には、Ｔ４焼き戻し及び０焼き戻し、及び様々な他の熱処理後における合金＃１５、＃１６及びＡＡ５７５４の横方向の平均引張り特性が示してある。様々な焼き戻しにおける本発明の合金＃１５の降伏強さは常に２９０ＭＰａ未満であることがわかる。更に、所望なように、Ｔ４焼き戻しにおける降伏強さはＡＡ５７５４の降伏強さに匹敵し、他の焼き戻しにおいては十分高い。一方、合金＃１６は本発明の組成の範囲外のものであるが、Ｔ４焼き戻し及び８％逆ひずみ＋１時間＠２０５℃条件においては強すぎる。
１６０℃、１８０℃及び２００℃での合金＃１５及び＃１６の人工的時効の効果を添付の図面の図１及び図２にそれぞれ示す。これらのグラフから、合金＃１５はその降伏強さが２６０ＭＰａを決して超えないので許容できるが、一方再度、合金＃１６は許容できないことがわかる。
合金＃１５、＃１６及びＡＡ５７５４に関して行った様々な成形試験の結果を表７に示す。合金＃１５は縦方向及び横方向の両方において０．１２の最小ｒ／ｔ値を示すこと、エリクソンカップ試験では１１．２ｍｍの最大ドーム高さを示すこと、二軸ひずみ試験で５５．７ｍｍの変位を示すことがわかる。これらの値はＡＡ５７５４の値に匹敵するが、一方、合金＃１６は明らかに劣った特性を示す。
0003944865.tif 000007
衝撃耐性試験
これらの合金が製造中及び通常の自動車運転中に高温に暴露された場合に自動車の構造においてどのように機能するかについての情報を得るという観点から、衝撃耐性（低速衝撃性能）試験をこれらの合金＃１５及び＃１６について行った。このシミュレーションを行うために、いくつかの試料を試験前に様々な期間高温に暴露させた。その後、結果をＡＡ５７５４及びＡＡ６１１１合金の以前の試験で得られた衝撃性能の規格値と比較した。
より詳細には、１．６ｍｍの裸材料から六辺形部分を成形し、各サンプルの上部に衝撃起爆剤を形成した。フランジには予め穴を開けヘムロックリベットを受け入れることができるようにし、４０７-４７ディップ前処理を結合及び最終組立前に適用した。過時効サンプル（２１０℃で２４時間）の場合、接着材特性が高いオーブン温度で影響されないように時効工程後に前処理及び結合を行った。接着剤ＸＤ４６００（チバガイギーの商標）を結合剤として試験中使用した。使用したサンプルの形状は六辺形各面に沿って５０ｍｍで、両側に２つの１９ｍｍの合わせ目があり、総長さが４００ｍｍであった。
試験前に、サンプルを以下の条件の１つに暴露させた。
（１）Ｔ４＋硬化サイクル＋１８０℃で３０分
（２）Ｔ４＋硬化サイクル＋１８０℃で９０分＋１２０℃で８時間
（３）Ｔ４＋硬化サイクル＋１８０℃で３０分＋１２０℃で８時間
（４）Ｔ４＋硬化サイクル＋１８０℃で３０分＋１２０℃で２０時間
（５）Ｔ４＋２１０℃で２４時間＋硬化サイクル
その後、サンプルを六辺形アルミニウムインサート上に配置し、ＥＳＨサーボ水圧テストマシーンにおいて粉砕した。アルミニウムインサートは粉砕中のその部分の底部を安定化させるために使用した。
結果をまとめて以下の表８に示す。
0003944865.tif 000008
比較の目的で、ゲージ厚み１．６ｍｍの材料を基本とした、ＡＡ５７５４-Ｏ及びＡＡ６１１１-Ｔ４合金の結果を以下の表９に示す。しかしながら、これらの値はコンピュータプログラム（ＣｒａｓｈＣＡＤ-商標-ソフトウエア）から予測することができること、また２ｍｍのＡＡ５７５４-Ｏ及び１．８ｍｍのＡＡ６１１１-Ｔ４において以前に得られた実験結果（どちらも１つの接着剤の硬化サイクルを有する）を基本にしていることに注意すべきである。
0003944865.tif 000009
この結果から、合金＃１５はシミュレートした乗物の経歴及びＰＡＶＥ値が前の熱的経歴に実質的には依存しないプロセス条件の範囲を通じ、クラッシュ性能の観点においては良好な性能を有していたことがわかる。衝撃試験を行ったビームのコンサーティーナのように折り畳んだウエブ内に小さなクラックがあるという証拠がいくつかあったが、これらは長さが２５ｍｍ未満であり、明らかに、へこみ事故において非常に遅く起こる１つの折り畳みの隣接する折り畳みのウエブ領域への衝突により引き起こされたものであった。実際の折り畳みラインではクラックは見られなかった。
ＰＡＶＥが実際には前の熱経歴に依存しないという事実は設計の観点からは非常に重要である。というのは、この材料を用いて造られる乗物の衝撃性能はその使用経歴には依存しないだろうからである。合金＃１６及びＡＡ６１１１に対してはこれは確実には当てはまらず、更に、合金＃１５の顕著な熱安定性が示唆される。合金＃１５-Ｔ４に対するＰＡＶＥはＡＡ５７５４-Ｏに対するものよりも約２０-３０％大きく、そのため、５７５４-Ｏに比べ、ゲージの減少、ひいては重量の減少が可能となる。
対照的に、合金＃１６はずっと劣るクラッシュ性能を示した。平均クラッシュ力は予測したＡＡ５７５４-Ｏ値よりも４０-６７％高かったが、アルミニウムパネルの裂けば非常に大きく、構造の完全性が失われた。
結論としては、試験結果から、合金＃１５が良好な釣り合いの特徴を有し、軸方向のへこみにおいては良好な性能を示すことがわかる。しかしながら、合金＃１６は、シート材料のクラック及び裂けがひどいため、軸方向のへこみを受ける構成要素としては推奨できない。
実施例３-再利用
フォード（Ford）ＡＩＶ乗物（アルミニウムを集中的に用いた乗物）において使用したアルミニウム材料の質量を用いて行った計算から明らかに、ＡＩＶがスクラップにされ新しいＡＩＶ用のシートを製造するために得られたアルミニウム合金を使用しようとする際における本発明を基本とする合金の利点が説明できる。
フォードＡＩＶは１４５ｋｇ（３２０ｌｂ）の重さのアルミニウム車体構造を基本とするシート及び５３ｋｇ（１１７ｌｂ）の重さのアルミニウムクロージャーパネルを有する。構造が全くＡＡ５７５４だけで製造されておりクロージャーパネルがＡＡ６１１１合金だけで製造されている場合、これらの構成要素が破砕され再溶融される時に共に混合されると、以下の表１０に示されるように、新しいＡＩＶ用の必要重量のＡＡ５７５４構造シートを製造するのに約１４．５ｋｇ（３２ｌｂ）のスクラップ混合物のみが使用することができた。同様に、スクラップ合金の約１６．８ｋｇ（３７ｌｂ）のみが必要な５３ｋｇ（１１７ｌｂ）のクロージャーシートを製造するのに使用することができた。これらの数値から、新しい材料の名目上の組成物においては本質的には妥協はないと仮定される。この筋書きはまた、必要量の構造及び外板材料を製造するためには約１６１．５ｋｇ（３５６ｌｂ）の第１グレードのアルミニウムが必要であることを示している。これにより明らかに、この合金の組み合わせを用いる場合、再溶融前に材料を分類し分離する方がより適していることが示される。
表１０にはまた本発明にかかる構造合金に対する同様の計算結果が示されている。ここではオリジナルの組成の新しい構造シートを製造するために約１０３．５ｋｇ（２２８ｌｂ）の混合スクラップを使用することができ、新しいＡＡ６１１１クロージャーパネルシートの１００％を混合スクラップから調達できるであろう。このため、全体として、新しいＡＩＶ用に十分なシートを作製するのに必要な一次金属はたった４１ｋｇ（９１ｌｂ）だけである。
0003944865.tif 000010
実際、スクラップにされた乗物の回収率が７１％を超える見込みはない。例えば、アルミニウム缶は２０年以上の間市場に出回っているが、未だこの回収率に達したことはない。また、ＡＩＶの平均寿命は少なくとも１０年であるので、非常に控えめに考えると、新しい構造及びクロジャーパネルシートに再利用金属をすべて戻すにはＡＩＶに対する市場の成長は一年に約２．５％しか必要ではない。
【図１】
0003944865.tif 000011
【図２】
0003944865.tif 000012