(57)【要約】本発明は、微細粒組織をもつ新規の６ＸＸＸ系高強度アルミニウム合金の群、製造方法及び押出品である。本発明のアルミニウム合金は、約０．９０〜約１．２重量％のケイ素、約０．５重量％以下の鉄、約０．０５〜約０．３０重量％の銅、約０．７５重量％以下のマンガン、約０．７０〜約１．０重量％のマグネシウム、約０．２５重量％以下のクロム、約０．０５重量％以下の亜鉛、約０．１重量％以下のチタン、及びアルミニウムから本質的になる残部を含む。合金は、鋳造及び均質化され、次に、押出加工、焼入れ及び人工時効され、優れた降伏強度及び伸張特性を示す最終アルミニウム製品において微細粒結晶を生成する。
2017512260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
約０．９０〜約１．２重量％のケイ素、
約０．５重量％以下の鉄、
約０．０５〜約０．３０重量％の銅、
約０．７５重量％以下のマンガン、
約０．７０〜約１．００重量％のマグネシウム、
約０．２５重量％以下のクロム、
約０．０５重量％以下の亜鉛、
約０．１０重量％以下のチタン、及び
アルミニウムから本質的になる残部
を含むアルミニウム合金。
【請求項２】
前記各元素が約１０％異なってもよい、請求項１に記載の合金。
【請求項３】
微細粒組織を有する、請求項１に記載の合金。
【請求項４】
約０．０３重量％以下のクロムを含む、請求項１に記載の合金。
【請求項５】
約０．２０重量％以下のマンガンを含む、請求項１に記載の合金。
【請求項６】
約０．１５重量％以下の不純物を含む、請求項１に記載の合金。
【請求項７】
約１．１３重量％のケイ素、
約０．１７重量％の鉄、
約０．１６重量％の銅、
約０．２１重量％のマンガン、
約０．８０重量％のマグネシウム、
約０．００４重量％のクロム、
約０．００６重量％の亜鉛、
約０．０１４重量％のチタン、及び
アルミニウムから本質的になる残部
を含む、請求項１に記載の合金。
【請求項８】
微細粒組織を有する、請求項７に記載の合金。
【請求項９】
約０．１５重量％以下の不純物を含む、請求項７に記載の合金。
【請求項１０】
微細粒組織を有する押出品であって、
約０．９０〜約１．２重量％のケイ素、
約０．５重量％以下の鉄、
約０．０５〜約０．３重量％の銅、
約０．７５重量％以下のマンガン、
約０．７０〜約１．０重量％のマグネシウム、
約０．２５重量％以下のクロム、
約０．０５重量％以下の亜鉛、
約０．１重量％以下のチタン、及び
アルミニウムから本質的になる残部
を含む押出品。
【請求項１１】
前記押出品が、少なくとも約２９０ＭＰａの引張降伏強さ及び少なくとも約３１０ＭＰａの極限引張強さを有する、請求項１０に記載の押出品。
【請求項１２】
前記押出品が、約０．０５０インチ（約０．１２７ｃｍ）〜約０．５００インチ（約１．２７ｃｍ）の厚さを有する、請求項１０に記載の押出品。
【請求項１３】
前記押出品が、６ＸＸＸアルミニウム合金である、請求項１０に記載の押出品。
【請求項１４】
前記各元素が約１０％異なってもよい、請求項１０に記載の押出品。
【請求項１５】
約０．０３重量％以下のクロムを含む、請求項１０に記載の押出品。
【請求項１６】
約０．２０重量％以下のマンガンを含む、請求項１０に記載の押出品。
【請求項１７】
約０．１５重量％以下の不純物を含む、請求項１０に記載の押出品。
【請求項１８】
少なくとも約８００°Ｆ（約４２６．７℃）の初期ビレット温度にて毎分約４０フィート（約１２．１９２ｍ）の押出速度でのプレスにより、初期のアルミニウムビレットを押出加工すること、及び
前記初期ビレット温度よりも高い出口温度で押出アルミニウム材料を得ること
を含む、アルミニウムを形成する方法。
【請求項１９】
前記押出アルミニウム材料を水焼入れすることを更に含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記押出アルミニウム材料を約３４０°Ｆ（約１７１．１℃）に約６時間加熱することを更に含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記押出アルミニウム材料が、少なくとも約３２０ＭＰａの引張降伏強さを有する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記押出アルミニウム材料が、微細粒組織を有する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記初期のアルミニウムビレットが、
約０．９０〜約１．２重量％のケイ素、
約０．５重量％以下の鉄、
約０．０５〜約０．３重量％の銅、
約０．７５重量％以下のマンガン、
約０．７０〜約１．０重量％のマグネシウム、
約０．２５重量％以下のクロム、
約０．０５重量％以下の亜鉛、
約０．１重量％以下のチタン、及び
アルミニウムから本質的になる残部
を含む合金である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
前記合金が、約０．０３重量％以下のクロムを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記合金が、約０．２０重量％以下のマンガンを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記合金が、約０．１５重量％以下の不純物を含む、請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
この国際ＰＣＴ出願は、２０１４年３月１１日に出願された「高強度６ＸＸＸ合金（ＨＳ６Ｘ）」という題名の米国仮特許出願第６１／９５１，３０９号明細書の優先権の利益を主張すると共に、２０１４年３月１７日に出願された「高強度６ＸＸＸ合金（ＨＳ６Ｘ）」という題名の米国仮特許出願第６１／９５４，３５８号明細書の優先権の利益を主張し、それらの各々は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
（発明の分野）
本開示は、新規の高強度アルミニウム合金（より詳細には６ＸＸＸ系アルミニウム合金）及びその製造方法に一般的に向けられる。
【背景技術】
【０００３】
（発明の背景）
自動車産業は、アルミニウムのより軽い重量のため、鋼部品を有するものよりもアルミニウムで押出加工された車両用部品に向かって進んでいる。より軽い重量は、ＣＡＦＥ（メーカー平均燃費）規則によって要求される燃費経済を良好にする。鋼からアルミニウムへの移動は、高強度合金への需要を著しく増大させた。典型的に、７ＸＸＸアルミニウム合金は、増大した強度のために用いられる。しかしながら、７ＸＸＸ合金は、鋳造するのに高価であり、押出加工するのに時間がかかり、そして完全な強度に時効するのに追加の時間がかかる（顧客に費用を増大させる要因）。
【０００４】
高強度合金は、重量を低減するための、より薄い押出品及び機会増加の可能性を増大させる。とはいえ、見込みのある引張降伏強さの結果をもつ合金は、所望の伸びよりも低く示すことがある。伸びは、未再結晶粒と粗い結晶粒との混合粒組織を避け、代わりに、完全に再結晶化した微細粒組織を作ることによって改善することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、７ＸＸＸ合金の製造と関連した費用及び努力を低減する新規の高強度アルミニウム合金に対するニーズがある。７ＸＸＸ合金の製造と関連した費用及び努力を低減する新規の６ＸＸＸ系アルミニウム合金に対するニーズがある。再結晶微細粒組織をもつ高強度を示す新規の６ＸＸＸ系アルミニウム合金に対するニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（発明の概要）
本発明は、微細粒組織をもつ新規の６ＸＸＸ系高強度アルミニウム合金の種類、製造方法及び押出品に関する。本発明の独創的なアルミニウム合金は、約０．９０〜約１．２重量％のケイ素、約０．５重量％以下の鉄、約０．０５〜約０．３重量％の銅、約０．７５重量％以下のマンガン、約０．７０〜約１．０重量％のマグネシウム、約０．２５重量％以下のクロム、約０．０５重量％以下の亜鉛、約０．１重量％以下のチタン、及びアルミニウムから本質的になる残部を含む。
【０００７】
鋳塊として鋳造され、均質化して様々な元素を均一に分散するアルミニウム合金を提供することが本発明の１つの目的である。初期ビレット温度及び特定の押出速度でのプレスにより、鋳造アルミニウムを押出加工することが本発明の他の目的である。プレスによって押出加工された後にアルミニウム材料を焼入れすることが本発明の他の目的である。他の態様において、再結晶粒組織を有する押出品を形成する方法が開示され、その押出品は、約０．０５０インチ（約０．１２７ｃｍ）〜約０．５００インチ（約１．２７ｃｍ）の範囲の厚さを有する。
【０００８】
本発明の１つの目的は、押出加工されたアルミニウム材料を人工時効し、優れた降伏強さ及び伸張特性を示す最終アルミニウム製品において微細粒組織を生成することである。本発明の１つの目的は、約３２０ＭＰａの最小引張降伏強さをもつアルミニウム合金を提供することである。
【０００９】
自動車開発のための７ＸＸＸ系アルミニウム合金の適切な代わりとなる高強度アルミニウム合金を提供することが本発明の１つの目的である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】アルミニウム押出品（形材５６９３１０）の概略断面図である。
【図２】アルミニウム押出品（形材５６９５１０）の概略断面図である。
【図３】アルミニウム押出品形材５６９３１０の様々な装入物（charge）のための水焼入れ速度のグラフ表示である。
【図４】アルミニウム押出品形材５６９５１０の様々な装入物のための水焼入れ速度のグラフ表示である。
【図５】アルミニウム押出品形材５６９３１０の引張試験用の配置である。
【図６】アルミニウム押出品形材５６９５１０の引張試験用の配置である。
【図７】アルミニウム押出品形材５６９３１０の自然時効の時効時間に対する極限引張強さのグラフ表示である
【図８】アルミニウム押出品形材５６９３１０の自然時効の時効時間に対する降伏強さのグラフ表示である。
【図９】アルミニウム押出品形材５６９３１０の自然時効の時効時間に対する伸びのグラフ表示である。
【図１０】アルミニウム押出品形材５６９３１０の人工時効の時効時間に対する極限引張強さのグラフ表示である。
【図１１】アルミニウム押出品形材５６９３１０の人工時効の時効時間に対する降伏強さのグラフ表示である。
【図１２】アルミニウム押出品形材５６９３１０の人工時効の時効時間に対する伸びのグラフ表示である。
【図１３】アルミニウム押出品形材５６９５１０の人工時効の時効時間に対する極限引張強さのグラフ表示である。
【図１４】アルミニウム押出品形材５６９５１０の人工時効の時効時間に対する降伏強さのグラフ表示である。
【図１５】アルミニウム押出品形材５６９５１０の人工時効の時効時間に対する伸びのグラフ表示である。
【図１６Ａ】本発明のアルミニウム合金丸材（log）の研磨部分の顕微鏡写真である（２００倍拡大での頂部、中央）。
【図１６Ｂ】本発明のアルミニウム合金丸材の研磨部分の顕微鏡写真である（５００倍拡大での頂部、中央）。
【図１７】本発明のアルミニウム合金丸材の研磨部分の顕微鏡写真である（１００倍拡大での頂部、端部）。
【図１８Ａ】本発明のアルミニウム合金丸材の研磨部分の顕微鏡写真である（２００倍拡大での底部、中央）。
【図１８Ｂ】本発明のアルミニウム合金丸材の研磨部分の顕微鏡写真である（５００倍拡大での底部、中央）。
【図１９】本発明のアルミニウム合金丸材の研磨部分の顕微鏡写真である（５０倍拡大での底部、端部）。
【図２０】本発明のアルミニウム合金丸材の研磨及び電解エッチングされた部分の顕微鏡写真である（５０倍拡大での頂部、中央）。
【図２１】本発明のアルミニウム合金丸材の研磨及び電解エッチングされた部分の顕微鏡写真である（頂部、端部）
【図２２】本発明のアルミニウム合金丸材の研磨及び電解エッチングされた部分の顕微鏡写真である（５０倍拡大での底部、中央）。
【図２３】本発明のアルミニウム合金丸材の研磨及び電解エッチングされた部分の顕微鏡写真である（底部、端部）。
【図２４】未再結晶領域を示すアルミニウム押出品形材５６９３１０の断面の写真である。
【図２５】未再結晶領域を示すアルミニウム押出品形材５６９３１０の断面の写真である。
【図２６】微細粒再結晶を示すアルミニウム押出品形材５６９５１０の断面の写真である。
【図２７】微細粒再結晶を示すアルミニウム押出品形材５６９５１０の断面の写真である。
【図２８】粗粒再結晶をもつ未再結晶領域を示すアルミニウム押出品形材５６９３１０の電解エッチングされた断面の写真である。
【図２９】完全に再結晶された粒組織を示すアルミニウム押出品形材５６９５１０の電解エッチングされた断面の写真である。
【図３０】アルミニウム押出品形材５６９５１０の横接合部（transverse weld）の写真である。
【図３１】アルミニウム押出品形材５６９３１０の接合部の写真である。
【図３２】形材５６９３１０用のダイ設計の概略図である。
【図３３】形材５６９５１０用のダイ設計の概略図である。
【図３４】３３８／３４７°Ｆ（１７０／１７５℃）で６時間、人工時効されたアルミニウム押出品形材５６９３１０の様々な装入物についての押出品出口温度に対する降伏強さのグラフ表示である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（発明の詳細な説明）
本発明の実施形態は、アルミニウム及び追加の元素を含む高強度６ＸＸＸ系合金に関する。合金は、鋳塊に鋳造した後、特定の温度範囲で加熱又は均質化され、アルミニウムマトリックス全体に合金添加元素を均一に分散させる。次に、本発明のアルミニウム合金のビレットは、初期ビレット温度及び特定の押出速度でプレスによって押出加工され、その後、結果として得られた押出加工されたアルミニウム製品が焼入れされる。押出工程は、微細粒再結晶組織のための適切な条件を与えるようなものである。微細粒再結晶は、本明細書中に記載された本発明の合金の主要な目的である。微細粒結晶は、優れた降伏強さ及び伸張特性をもつ最終アルミニウム製品をもたらす。
【００１２】
押出加工されたアルミニウム材料の、特定の温度で特定の時間にわたる人工時効は、強度及び伸びを最大化するための適切な条件を与える。
【００１３】
化学的性質及び鋳造
本発明のアルミニウム合金は、高強度６ＸＸＸ合金である。１つの実施形態において、本発明のアルミニウム合金は、少なくとも約１．０５重量％のケイ素、少なくとも約０．１２重量％の銅、約０．２０重量％のマンガン、及び少なくとも０．７６重量％のマグネシウムと共に、大部分はアルミニウムを含む。特に言及しない限り、合金成分の量は重量％で述べられる。
【００１４】
１つの実施形態において、本発明のアルミニウム合金は、約０．９０重量％〜約１．２重量％のケイ素と、約０．５重量％以下の鉄と、約０．０５重量％〜約０．３重量％の銅と、約０．７５重量％以下のマンガンと、約０．７０重量％〜約１．０重量％のマグネシウムと、約０．２５重量％以下のクロムと、約０．０５重量％以下の亜鉛と、約０．１重量％以下のチタンと、アルミニウムから本質的になる残部とを含む。
【００１５】
１つの実施形態において、本発明のアルミニウム合金は、約１．１３重量％のケイ素と、約０．１７重量％の鉄と、約０．１６重量％の銅と、約０．２１重量％のマンガンと、約０．８０重量％のマグネシウムと、約０．００４重量％のクロムと、約０．００６重量％の亜鉛と、約０．０１４重量％のチタンと、アルミニウムから本質的になる残部とを含む。
【００１６】
１つの実施形態において、アルミニウム合金中の不純物の合計量は、おおよそ０である。１つの実施形態において、アルミニウム合金中の不純物の合計量は、約０．１５重量％含む。１つの実施形態において、あらゆる単一の不純物の量は、約０．０５重量％を超えない。
【００１７】
ケイ素は、約０．９０重量％〜約１．２０重量％の間の量で合金中に存在することができる。１つの実施形態において、ケイ素は、約１．０５〜約１．１２重量％の間の量で存在し；１つの実施形態において、ケイ素は、約１．０５〜約１．１０重量％の間の量で存在する。ケイ素は、約０．９０、０．９１、０．９２、０．９３、０．９４、０．９５、０．９６、０．９７、０．９８、０．９９、１．００、１．０１、１．０２、１．０３、１．０４、１．０５、１．０６、１．０７、１．０８、１．０９、１．１０、１．１１、１．１２、１．１３、１．１４、１．１５、１．１６、１．１７、１．１８、１．１９又は１．２０重量％の量で合金中に存在することができる。
【００１８】
鉄は、約０．５０重量％以下の量で合金中に存在することができる。１つの実施形態において、鉄は、約０．２５重量％以下の量で存在する。鉄は、約０、０．０１、０．０２、０．０３、０．０４、０．０５、０．０６、０．０７、０．０８、０．０９、０．１０、０．１１、０．１２、０．１３、０．１４、０．１５、０．１６、０．１７、０．１８、０．１９、０．２０、０．２１、０．２２、０．２３、０．２４、０．２５、０．２６、０．２７、０．２８、０．２９、０．３０、０．３１、０．３２、０．３３、０．３４、０．３５、０．３６、０．３７、０．３８、０．３９、０．４０、０．４１、０．４２、０．４３、０．４４、０．４５、０．４６、０．４７、０．４８、０．４９又は０．５０重量％の量で合金中に存在することができる。
【００１９】
銅は、約０．０５重量％〜約０．３重量％の間の量で合金中に存在することができる。１つの実施形態において、銅は、約０．０５〜約０．３０重量％の間の量で存在し；１つの実施形態において、銅は、約０．１２〜約０．１８重量％の間の量で存在し；１つの実施形態において、銅は、約０．０９〜約０．１５重量％の間の量で存在する。銅は、約０．０５、０．０６、０．０７、０．０８、０．０９、０．１０、０．１１、０．１２、０．１３、０．１４、０．１５、０．１６、０．１７、０．１８、０．１９、０．２０、０．２１、０．２２、０．２３、０．２４、０．２５、０．２６、０．２７、０．２８、０．２９又は０．３０重量％の量で合金中に存在することができる。
【００２０】
マンガンは、約０．７５重量％以下の量で合金中に存在することができる。１つの実施形態において、マンガンは、約０．１５〜約０．７５重量％の間の量で存在し；１つの実施形態において、マンガンは、約０．１５〜約０．２０重量％の間の量で存在し；１つの実施形態において、マンガンは、約０．５１〜約０．５６重量％の間の量で存在する。
【００２１】
マンガンは、約０．０１、０．０２、０．０３、０．０４、０．０５、０．０６、０．０７、０．０８、０．０９、０．１０、０．１１、０．１２、０．１３、０．１４、０．１５、０．１６、０．１７、０．１８、０．１９、０．２０、０．２１、０．２２、０．２３、０．２４、０．２５、０．２６、０．２７、０．２８、０．２９、０．３０、０．３１、０．３２、０．３３、０．３４、０．３５、０．３６、０．３７、０．３８、０．３９、０．４０、０．４１、０．４２、０．４３、０．４４、０．４５、０．４６、０．４７、０．４８、０．４９、０．５０、０．５１、０．５２、０．５３、０．５４、０．５５、０．５６、０．５７、０．５８、０．５９、０．６０、０．６１、０．６２、０．６３、０．６４、０．６５、０．６６、０．６７、０．６８、０．６９、０．７０、０．７１、０．７２、０．７３、０．７４又は０．７５重量％の量で合金中に存在することができる。合金中に存在するマンガンの量は、０．１０％未満又は０であってもよいが、破壊靭性の低下のために好ましくない。マンガンは、再結晶工程に対する耐性、及び完全な再結晶粒組織を形成することをもたらし、マンガンは、できるだけゼロに近くなるように保持すべきことが好ましい。しかしながら、マンガンを加えることは、材料の破壊靱性に対して好ましい効果を有する。マンガンは、合金の破壊靱性に悪影響を与えることなく、微細粒再結晶を得るために加えられる。
【００２２】
マグネシウムは、約０．７０重量％〜約１．０重量％の間の量で合金に存在することができる。１つの実施形態において、マグネシウムは、約０．７４〜約０．８０重量％の間の量で存在し；１つの実施形態において、マグネシウムは、約０．７６〜約０．８２重量％の間の量で存在する。マグネシウムは、約０．７０、０．７１、０．７２、０．７３、０．７４、０．７５、０．７６、０．７７、０．７８、０．７９、０．８０、０．８１、０．８２、０．８３、０．８４、０．８５、０．８６、０．８７、０．８８、０．８９、０．９０、０．９１、０．９２、０．９３、０．９４、０．９５、０．９６、０．９７、０．９８、０．９９又は１．０重量％の量で合金中に存在することができる。
【００２３】
クロムは、再結晶工程に対する耐性、及び完全な再結晶粒組織を形成することをもたらし、クロムは、できるだけゼロに近くなるように保持すべきことが好ましい。クロムは、合金に不在（すなわち、０重量％）であってもよい。クロムは、約０．２５０重量％以下の量で合金中に存在することができる。１つの実施形態において、クロムは、約０．０３０重量％以下の量で存在し；１つの実施形態において、クロムは、約０．０１０重量％以下の量で存在し；１つの実施形態において、クロムは、約０．００５重量％以下の量で存在する。クロムは、約０．００５、０．０１０、０．０１５、０．０２０、０．０２５、０．０３０、０．０３５、０．０４０、０．０４５、０．０５０、０．０５５、０．０６０、０．０６５、０．０７０、０．０７５、０．０８０、０．０８５、０．０９０、０．０９５、０．１００、０．１０５、０．１１０、０．１１５、０．１２０、０．１２５、０．１３０、０．１３５、０．１４０、０．１４５、０．１５０、０．１５５、０．１６０、０．１６５、０．１７０、０．１７５、０．１８０、０．１８５、０．１９０、０．１９５、０．２００、０．２０５、０．２１０、０．２１５、０．２２０、０．２２５、０．２３０、０．２３５、０．２４０、０．２４５又は０．２５０重量％の量で合金中に存在することができる。クロムは、分散質が生じる様々な位置のため、マンガンよりも再結晶を妨げるのに優れている。
【００２４】
亜鉛は、約０．０５０重量％以下の量で合金中に存在することができる。１つの実施形態において、亜鉛は、約０．０２０重量％以下の量で存在し；１つの実施形態において、亜鉛は、約０．００５重量％以下の量で存在する。亜鉛は、約０、０．００５、０．０１０、０．０１５、０．０２０、０．０２５、０．０３０、０．０３５、０．０４０、０．０４５重量％の量で合金中に存在することができる。
【００２５】
チタンは、約０．１００重量％以下の量で合金中に存在することができる。１つの実施形態において、チタンは、約０．０４０重量％以下の量で存在し；１つの実施形態において、チタンは、約０．０１５重量％以下の量で存在する。チタンは、約０、０．００５、０．０１０、０．０１５、０．０２０、０．０２５、０．０３０、０．０３５、０．０４０、０．０４５、０．０５０、０．０５５、０．０６０、０．０６５、０．０７０、０．０７５、０．０８０、０．０８５、０．０９０、０．０９５又は０．１００重量％の量で合金中に存在することができる。
【００２６】
不純物は、約０．１５０重量％以下の合計量で合金中に存在することができる。不純物は、約０、０．００５、０．０１０、０．０１５、０．０２０、０．０２５、０．０３０、０．０３５、０．０４０、０．０４５、０．０５０、０．０５５、０．０６０、０．０６５、０．０７０、０．０７５、０．０８０、０．０８５、０．０９０、０．０９５、０．１００、０．１０５、０．１１０、０．１１５、０．１２０、０．１２５、０．１３０、０．１３５、０．１４０、０．１４５又は０．１５０の合計量で合金中に存在することができる。
【００２７】
本発明のアルミニウム合金に含まれる各元素（すなわち、ケイ素、鉄、銅、マンガン、マグネシウム、クロム、亜鉛、チタン及び不純物）の量は、所望の値の約１％〜約２５％の間で異なることができる。各元素の量は、所望の値の約１％、２％、３％％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１１％、１２％、１３％、１４％、１５％、１６％、１７％、１８％、１９％、２０％、２１％、２２％、２３％、２４％又は２５％で異なることができる。非限定的な例として、約１．０重量％でケイ素を含み、ケイ素の量が１０％異なっていてもよいように作られた本発明の合金では、最終合金が約０．９重量％〜約１．１重量％の間でケイ素を含む。他の非限定的な例では、約０．１５重量％で銅を含み、銅の量が２０％異なっていてもよいように作られた本発明の合金では、最終合金が約０．１２重量％〜約０．１８重量％で銅を含む。
【００２８】
合金は、従来の方法に従い、丸材（logs）又はビレットに鋳造することができる。特に、合金は、約１３００°Ｆ（約７０４．４℃）を超える温度、より詳細には約１３１０°Ｆ（約７１０℃）〜約１３３０°Ｆ（約７２１．１℃）の間の温度で鋳造することができる。丸材は、必要に応じて、あらゆる適切なサイズ又は形状に鋳造することができる。
【００２９】
鋳造の直後、丸材又はビレットの微細組織は、凝固工程のために均一でないことがある。凝固は、相図の性質により、α−アルミニウムで開始する。デンドライトを取り囲む領域が、溶解される必要があるＭｇ２Ｓｉをもつ溶質リッチである間に、アルミニウムは熱伝達の方向に対して単結晶デンドライトを形成する。α−アルミニウムマトリックス全体中に合金添加元素を均一に分散させるために、鋳造アルミニウムが均質化される。
【００３０】
均質化は、鋳造温度未満の温度、好ましくは約１０４５°Ｆ（約５６２．８℃）〜約１０７０°Ｆ（約５７６．７℃）の間の温度で行うことができる。鋳造アルミニウムは、昇温にて、必要な合金添加元素エネルギーをアルミニウムデンドライトアームに拡散して、より均一な微細組織を成長させることができる十分な時間、均質化されるべきである。１つの実施形態において、均質化は、数時間の範囲を超えて起こり、１つの実施形態では、均質化は、約４時間を超えて起こる。均質化は、Ｃａｎｅｆｃｏ炉などの炉内で起こることができる。
【００３１】
押出加工及び焼入れ
アルミニウム合金を丸材又はビレットに鋳造した後、アルミニウムは、プレスによって押出加工され、所望の形状又は外形を得る。ビレットは、押出品のサイズ及び形状に基づき、任意の適切な温度でプレスによって押出加工することができる。初期ビレット温度は、材料が容易に押出加工される能力をもつことを保証するように選択されるべきである。温度は、生産性のため、及び微細粒再結晶組織を保証するために選択される。初期ビレット温度は、均質化温度未満であることができる。１つの実施形態において、初期ビレット温度は、約８００°Ｆ（約４２６．７℃）を超え；１つの実施形態において、初期ビレット温度は、約８４０°Ｆ（約４４８．９℃）〜約８８０°Ｆ（約４７１．１℃）の間であり；１つの実施形態において、初期ビレット温度は、約８５０°Ｆ（約４５４．４℃）〜約８７０°Ｆ（約４６５．６℃）の間であり；初期ビレット温度は、約８５０°Ｆ（約４５４．４℃）、約８５５°Ｆ（約４５７．２℃）、約８６０°Ｆ（約４６０℃）、約８６５°Ｆ（約４６２．７℃）又は約８７０°Ｆ（約４６５．６℃）であることができる。
【００３２】
ビレットは、押出品のサイズ及び形状に基づき、任意の適切な速度で、ラムを用いたプレスによって押出加工することができる。１つの実施形態において、プレスラム速度は、毎分約９．０〜約１３．０インチ（約２２．８６〜約３３．０２ｃｍ）の間であり；１つの実施形態において、プレスラム速度は、毎分約９．０〜約１０．０インチ（約２２．８６〜約２５．４ｃｍ）の間であり；１つの実施形態において、プレスラム速度は、毎分約１２．０〜約１２．５インチ（約３０．４８〜３１．７５ｃｍ）の間である。
【００３３】
アルミニウム材料は、初期ビレット温度よりも高い出口温度で押出機を出る。１つの実施形態において、アルミニウム材料の出口温度は、約１０４０°Ｆ（約５６０℃）である。より低い出口温度は、金属の強度に悪影響を与えるため、より低い出口温度よりも高い温度であることが好ましい。
【００３４】
押出プレスから出ていった後、アルミニウム材料は、水で焼入れされる。温度は、おおよそ出口温度の温度から、数分の範囲にわたって、おおよそ周囲温度まで低下する。１つの実施形態において、アルミニウム材料は、約８〜約１６秒の間で焼入れされ；１つの実施形態において、アルミニウム材料は、約１０〜約１４秒の間で焼入れされ；アルミニウム材料は、約８秒、約９秒、約１０秒、約１１秒、約１２秒、約１３秒、約１４秒、約１５秒又は約１６秒で焼入れされることができる。
【００３５】
アルミニウム押出品の形材は、あらゆる適切な厚さを有することができ、押出品形材の好ましい厚さは、約０．０５０インチ（約０．１２７ｃｍ）〜約０．５００インチ（約１．２７ｃｍ）の範囲であることができる。１つの実施形態では、アルミニウム押出品の各壁の厚さは、約０．０８０〜約０．２００インチ（約０．２０３２〜約０．５０８ｃｍ）の間であり；１つの実施形態において、アルミニウム押出品の各壁の厚さは、約０．０８０〜約０．１５０インチ（約０．２０３２〜約０．３８１ｃｍ）の間である。
【００３６】
人工時効
焼入れの後、押出加工されたアルミニウム材料は、炉内に配置され、安定化される。安定化は、あらゆる適切な炉温にて、あらゆる適切な時間で起こることができ；１つの実施形態では、炉温は、約２５０°Ｆ（約１２１．１℃）であり、アルミニウムは、約２時間、炉内で安定化される。
【００３７】
完全な強度を達成するために、アルミニウム押出品は、適切な時間、適切な温度にアルミニウム材料を加熱することにより、人工時効しなければならない。人工時効温度は、約３００°Ｆ（約１４８．９℃）〜約４５０°Ｆ（約２３２．２℃）の範囲であることができ；１つの実施形態において、その温度は、約３２０°Ｆ（約１６０℃）〜約３８５°Ｆ（約１９６．１℃）の範囲であり；１つの実施形態において、その温度は、約３２０°Ｆ（約１６０℃）〜約３３０°Ｆ（約１６５．６℃）の範囲であり；１つの実施形態において、その温度は、約３３５°Ｆ（約１６８．３℃）〜約３５０°Ｆ（約１７６．７℃）の範囲であり；１つの実施形態において、その温度は、約３５５°Ｆ（約１６８．３℃）〜約３６５°Ｆ（約１８５℃）の範囲であり；１つの実施形態において、その温度は、約３７０°Ｆ（約１８７．８℃）〜約３８５°Ｆ（約１９６．１℃）の範囲であり；その温度は、約３００°Ｆ（約１４８．９℃）、約３０５°Ｆ（約１５１．７℃）、約３１０°Ｆ（約１５４．４℃）、約３１５°Ｆ（約１５７．２℃）、約３２０°Ｆ（約１６０℃）、約３２５°Ｆ（約１６２．８℃）、約３３０°Ｆ（約１６５．６℃）、約３３５°Ｆ（約１６８．３℃）、約３４０°Ｆ（約１７１．１℃）、約３４５°Ｆ（約１７３．９℃）、約３５０°Ｆ（約１７６．７℃）、約３５５°Ｆ（約１７９．４℃）、約３６０°Ｆ（約１８２．２℃）、約３６５°Ｆ（約１８５℃）、約３７０°Ｆ（約１８７．８℃）、約３７５°Ｆ（約１９０．６℃）、約３８０°Ｆ（約１９３．３℃）、約３８５°Ｆ（約１９６．１℃）、約３９０°Ｆ（約１９８．９℃）、約３９５°Ｆ（約２０１．７℃）、約４００°Ｆ（約２０４．４℃）、約４０５°Ｆ（約２０７．２℃）、約４１０°Ｆ（約２１０℃）、約４１５°Ｆ（約２１２．８℃）、約４２０°Ｆ（約２１５．６℃）、約４２５°Ｆ（約２１８．３℃）、約４３０°Ｆ（約２２１．１℃）、約４３５°Ｆ（約２２３．９℃）、約４４０°Ｆ（約２２６．７℃）、約４４５°Ｆ（約２２９．４℃）又は約４５０°Ｆ（約２３２．２℃）であることができる。好ましい実施形態では、人工時効温度は、約３３５°Ｆ（約１６８．３℃）〜約３５０°Ｆ（約１７６．７℃）の範囲である。
【００３８】
人工時効条件は、約１〜約１６時間の間に適用することができ；１つの実施形態において、人工時効条件は、約２〜約１２時間に適用され；１つの実施形態では、人工時効条件は、約２〜約１０時間に適用され；１つの実施形態では、人工時効条件は、約４〜約１６時間に適用され；１つの実施形態において、人工時効条件は、約１〜約６時間に適用され；人工時効条件は、約１時間、約２時間、約３時間、約４時間、約５時間、約６時間、約７時間、約８時間、約９時間、約１０時間、約１１時間、約１２時間、約１３時間、約１４時間、約１５時間又は約１６時間の間に適用される。好ましい実施形態では、人工時効条件は、約６時間の間に適用される。１つの好ましい実施形態において、人工時効温度は約３３５°Ｆ（約１６８．３℃）〜約３５０°Ｆ（約１７６．７℃）の範囲であり、その条件は約６時間の間に適用される。
【００３９】
材料試験−引張特性
引張強さは、手動又は自動化プロセスによって測定することができる。自動化試験は、例えば、Ｚｗｉｃｋ自動化引張試験機で行うことができる。
【００４０】
押出加工及び人工時効されたアルミニウム材料の極限引張強さは、約３１０ＭＰａ超過であることができ；１つの実施形態において、極限引張強さは、約３１０ＭＰａ〜約３７０ＭＰａの範囲であることができる。極限引張強さは、約３１０ＭＰａ、約３１５ＭＰａ、約３２０ＭＰａ、約３２５ＭＰａ、約３３０ＭＰａ、約３３５ＭＰａ、約３４０ＭＰａ、約３４５ＭＰａ、約３５０ＭＰａ、約３５５ＭＰａ、約３６０ＭＰａ、約３６５ＭＰａ又は約３７０ＭＰａであることができる。比較すると、押出加工及び自然時効された本発明のアルミニウム合金の極限引張強さは、約２６０ＭＰａ〜約２９５ＭＰａの範囲であることができる。好ましい実施形態において、押出加工及び人工時効されたアルミニウム材料の極限引張強さは、約３２０ＭＰａ超過であり；好ましい実施形態において、押出加工及び人工時効されたアルミニウム材料の極限引張強さは、約３４０ＭＰａ〜約３６０ＭＰａの間であり；好ましい実施形態において、押出加工及び人工時効されたアルミニウム材料の極限引張強さは、約３５０ＭＰａである。
【００４１】
押出加工及び人工時効されたアルミニウム材料の降伏強さは、約２７５ＭＰａ超過であることができ；１つの実施形態において、極限引張強さは、約２８５ＭＰａ〜約３５０ＭＰａの範囲であることができる。極限引張強さは、約２８５ＭＰａ、約２９０ＭＰａ、約２９５ＭＰａ、約３００ＭＰａ、約３０５ＭＰａ、約３１０ＭＰａ、約３１５ＭＰａ、約３２０ＭＰａ、約３２５ＭＰａ、約３３０ＭＰａ、約３３５ＭＰａ、約３４０ＭＰａ、約３４５ＭＰａ又は約３５０ＭＰａであることができる。比較すると、押出加工及び自然時効された本発明のアルミニウム合金の降伏強さは、約１４０ＭＰａ〜約１８０ＭＰａの範囲であることができる。好ましい実施形態において、押出加工及び人工時効されたアルミニウム材料の降伏強さは、約３２０ＭＰａ超過であり；好ましい実施形態において、押出加工及び人工時効されたアルミニウム材料の降伏強さは、約３２５ＭＰａ〜約３３５ＭＰａの間である。
【００４２】
押出加工及び人工時効されたアルミニウム材料の伸びは、約１７％未満であることができ；１つの実施形態において、その伸びは、約１７％〜約７．０％の範囲であることができる。その伸びは、約１７．０％、約１６．５％、約１６．０％、約１５．５％、約１５．０％、約１４．５％、約１４．０％、約１３．５％、約１３．０％、約１２．５％、約１２．０％、約１１．５％、約１１．０％、約１０．５％、約１０．０％、約９．５％、約９．０％、約８．５％、約８．０％、約７．５％又は約７．０％であることができる。比較すると、押出加工及び自然時効された本発明のアルミニウム合金の伸びは、約２４．５％〜約２１．０％の範囲であることができる。好ましい実施形態において、押出加工及び人工時効されたアルミニウム材料の伸びは、約１１．０％〜約１４．０％の間である。
【００４３】
材料試験−粒組織及びダイ構造
本明細書中に記載される新規の化学的性質の主目的は、微細粒再結晶を達成することである。典型的に、粒組織が微細粒で完全に再結晶化される場合、伸長特性は、粒内のすべり距離（slip distance）のために良好である。より小さな粒におけるすべり距離は、より大きな粒と比較した場合、かなり低減される。三次元空間において粒がランダムに配向するので、すべり面配向もランダムな方向に沿う。
【００４４】
単一の粒が引張又は圧縮負荷の下にある場合、すべり面は剪断応力を経験し始める。この応力は、粒のすべり系にわたって増大し始め、結晶を分離するであろう。しかしながら、ランダムに配向された粒及びすべり面の全体の系を考慮する場合、その問題は、より複雑になる。ランダムに配向したすべり面は、すべり面の１つが崩れて断片が砕けるまで、材料に伸びをもたらす様々な方向に引っ張られるであろう。粒の数が増大すると共に、すべり距離が短くなることにより、粒界不適合のために発展する局所応力は、より大きな粒をもつ材料と比べて、より低くなる。
【００４５】
微細粒再結晶をもつ合金を助けるため、分散質元素（すなわち、マンガン及びクロム）の量が調節される。１つの実施形態では、マンガンは、約０．１５〜０．２の範囲で存在し、クロムは、最大約０．３で存在する。マンガン及びクロムの両方は、再結晶プロセスに対する耐性をもたらすので、完全に再結晶化された粒組織を形成するために、該元素は、できるだけ０に近く保持される。しかしながら、マンガンの添加は、材料の破壊靱性に対して好ましい効果を有する。マンガンは、破壊靭性に悪影響することなしに微細粒再結晶を得る目的で添加される。
【００４６】
合金組成に加えて、押出プロセスは、合金の再結晶特性に影響を与える。押出機ダイ設計は、押出加工されたアルミニウム材料の粒組織に影響を与えることがある。類似の速度及び温度で２つの異なるダイを通過する２つのアルミニウムビレットは、ダイ設計に基づいた異なる粒組織を生じることがある。特に、チョーク、及びアルミニウムが通過するポートの数は、再結晶プロセスに影響を与えることがある。
【００４７】
チョークは、順番に、存在するひずみエネルギーを引き起こすことが少ないダイを通してアルミニウム金属をゆっくり動かすことを助ける。そうするためにエネルギーが十分でなければ、粒は、鋳放し組織から再結晶化しないであろう。金属がダイを通して押され、未再結晶領域をもたらすことがあるので、チョークの存在は、ひずみエネルギーを低減するであろう。チョークが不在であると、金属がダイを通して押され、再結晶領域をもたらすことがあるので、ひずみエネルギーが増大するであろう。
【００４８】
また、ポートの数も、再結晶プロセスに影響を与える。追加のポート、又はより大きなポートは、より容易に、金属を通過させることを可能にする。押出加工されるアルミニウムは、流動に対する抵抗が低いこれらの経路を選択するであろう。増大した金属流動は、次に、金属中の剪断応力を増大させ、増大した剪断応力は、再結晶化するためのより多くのエネルギーを金属に与える。
【００４９】
初期ビレット温度、押出速度、及び出口温度もまた、再結晶プロセス、及び最終的には、押出加工された合金の強度に影響を与える。初期ビレット温度は、材料が、所望の強度及び粒組織を達成しつつ容易に押出加工されることを保証するように選択されるべきである。
【００５０】
押出加工されたアルミニウム材料の伝導率は、自然時効又は人工時効であっても、約４０．０〜５０．０の間であることができる。その伝導率は、約４０．０、約４１．０、約４２．０、約４３．０、約４４．０、約４５．０、約４６．０、約４７．０、約４８．０、約４９．０又は約５０．０であることができる。１つの好ましい実施形態において、伝導率は、約４６．０〜約４８．０の間であり；１つの好ましい実施形態において、伝導率は、約４６．０である。
【００５１】
今回、主題の合金及び方法を完全に説明し、それらの範囲又はそれらの実施形態に影響を与えることなく、同様のことが、同等の範囲の条件、処方及び他のパラメータ内で行われ得ることが当業者によって理解されるであろう。全ての引用特許、特許出願、及び文献は、それらの全体を参照することにより、完全に組み込まれる。
【実施例】
【００５２】
本明細書中に記載された組成及び方法は、以下の非限定的な実施例を参照することにより、より良く理解されるであろう。
（実施例１）
鋳造
新規の合金設計ＨＳ６Ｘが、テーブル１に示される化学限定（chemistry limits）で与えられる。
【００５３】
【表１】
2017512260.tif 000003
【００５４】
ＨＳ６Ｘは、３６個の個々の丸材に鋳造され、各丸材は、直径が１０インチ（２５．４ｃｍ）、長さが１４０インチ（３５５．６ｃｍ）であった。使用された鋳造実行をチャート１に示す。
【００５５】
【表２】
2017512260.tif 000004
【００５６】
３つのサンプル（Ａ１、Ｂ１及びＣ１）において、鋳造する際にＨＳ６Ｘの化学を取った。サンプルＡ１は鋳造の初期から取り、サンプルＢ２は中期から取り、サンプルＣ１は終期から取った。このデータは、テーブル２で報告される。
【００５７】
【表３】
2017512260.tif 000005
【００５８】
鋳造直後、丸材の微細組織は、凝固プロセスのために均一でなかった。α−アルミニウムマトリックス全体に合金添加元素を均一に分散させるために、丸材を均質化させた。
【００５９】
全ての丸材は、１０４５〜１０６５°Ｆ（５６２．８℃〜５７３．９℃）で４時間、均質化した。この昇温は、アルミニウムデンドライトアームに拡散して、より均一な微細組織を成長させるのに必要な合金添加元素エネルギーを与える。
【００６０】
（実施例２）
押出加工
２つの自動車用バンパー形材が、実施例１のＨＳ６Ｘ合金で押出加工された。その形材を図１及び図２に示す。形材は同様に見えるけれども、少しの目立った違いがある。形材５６９５１０は、形材５６９３１０と比較した場合、より薄い壁を有する。また、形材５６９５１０の中央壁及び底壁もまた、領域が一貫しておらず、縮小領域（reduced areas）としても知られる領域を含有する。各形材の７つの装入物を実行し、全ての装入物について、プレスを出た後に水焼入れした。縮小領域は、図２において矢印によって示される。
【００６１】
ビレット温度、ラム速度及び出口温度についての情報は、押出加工中にプレスで収集された。収集されたデータがテーブル３に表示される。ブレークアウト速度及び温度が、合金が可能なものよりも低いので、速度及び温度が一定であることを保証する各装入物の中間近くで完了の半ばであった場合に、各装入物のデータが収集された。両方の形材からの装入物１及び２は、よりゆっくりと実行し、低い出口温度を有していたため、全体を代表していないと決定された。
【００６２】
【表４】
2017512260.tif 000006
【００６３】
水焼入れ速度は、取り付けられた２つの熱電対をもつ焼入れ速度メーターを用いて見出される。焼入れ速度のグラフは、形材５６９３１０については図３、形材５６９５１０については図４に表示される。
【００６４】
様々な装入物についての焼入れ速度データがテーブル４に示される。
【００６５】
【表５】
2017512260.tif 000007
【００６６】
（実施例３）
実施例２の形材５６９３１０のみに対して自然時効試験を行った。この時効プロセスの時限は、０、１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、５０及び６０日であった。各時限を完了した後、伝導率測定及び引張試験を用いて強度の変化を決定した。形材５６９３１０の引張試験位置が図５に表示される（楕円で示される）。５６９３１０の形材はほとんど対称であるので、両側が試験に利用することができるように、破線にそって押出品を切断した。
【００６７】
形材５６９３１０の自然時効伝導率及び引張データは、テーブル５で報告される。自然時効時間の関数としての極限引張強さ、降伏強さ及び伸びは、図７、図８及び図９にそれぞれ表示される。
【００６８】
【表６−１】
2017512260.tif 000008
【００６９】
【表６−２】
2017512260.tif 000009
【００７０】
【表６−３】
2017512260.tif 000010
【００７１】
【表６−４】
2017512260.tif 000011
【００７２】
（実施例４）
実施例３で自然時効試験に用いなかった実施例２のアルミニウムを、安定化させるために、２５０°Ｆ（１２１．１℃）で２時間、炉内に配置した。金属を安定化させることは、６ＸＸＸ合金が多大な自然時効時間を有する場合に６ＸＸＸ合金で起こる人工時効反応の損失（例えば、強度損失）を防止した。次に、安定化された断片は、強度に対して自然時効時間を変動させる効果と無関係である人工時効試験のために用いることができた。
【００７３】
実施例３の自然時効試験とは異なり、実施例２の押出加工された形材５６９３１０及び５６９５１０の両方を時効して試験した。形材５６９５１０の引張試験位置が図６に表示される（楕円によって示される）。５６９５１０の形材は、片側の底部に沿って矢印によって示される縮小領域を有していたので、試験目的のために両側を用いることができなかった。
【００７４】
いくつかの人工時効条件を用いて新規の合金の時効動力学及び特性を決定した。テーブル６は、時効プロセスに使用した条件を記載する。金属が時効された後、伝導率測定及び引張試験を使用して材料の強度を決定した。
【００７５】
【表７】
2017512260.tif 000012
【００７６】
形材５６９３１０の人工時効伝導率及び引張データが、テーブル７で報告される。形材５６９３１０の時効時間及び温度の関数としての極限引張強さ、降伏強さ及び伸びは、図１０〜１２に表示される。
【００７７】
【表８−１】
2017512260.tif 000013
【００７８】
【表８−２】
2017512260.tif 000014
【００７９】
【表８−３】
2017512260.tif 000015
【００８０】
【表８−４】
2017512260.tif 000016
【００８１】
【表８−５】
2017512260.tif 000017
【００８２】
【表８−６】
2017512260.tif 000018
【００８３】
形材５６９５１の人工時効伝導率及び引張データが、テーブル８で報告される。形材５６９５１０の時効時間及び温度の関数としての極限引張強さ、降伏強さ及び伸びは、図１３、図１４及び図１５にそれぞれ表示される。
【００８４】
【表９−１】
2017512260.tif 000019
【００８５】
【表９−２】
2017512260.tif 000020
【００８６】
【表９−３】
2017512260.tif 000021
【００８７】
【表９−４】
2017512260.tif 000022
【００８８】
【表９−５】
2017512260.tif 000023
【００８９】
【表９−６】
2017512260.tif 000024
【００９０】
【表９−７】
2017512260.tif 000025
【００９１】
この形材の引張特性は、形材５６９３１０のそれと比較して、極限引張強さ及び降伏強さの間に少しの違いがあり、伸びも僅かに異なることを示す。
【００９２】
より高い温度及びより短い時間を要求した人工時効実行は、過時効を表示した。形材５６９３１０では、その引張及び降伏強さの両方が低下し、形材５６９５１０では、共通ではない高強度で残存する降伏強さをもち、引張強さのみが低下した。テーブル５及び７における収集データを調査すると、並外れた降伏強さの原因が、サンプリング位置のためであることが決定された。形材５６９３１０は、試験された各装入物からの同じ位置を有していたが、形材５６９５１０は、よりランダム（各条件について同じ位置を用いるよりも、前部、中央部及び後部のからのサンプリング）であった。
【００９３】
完全に再結晶化された形材５６９５１０にもかかわらず、形材５６９３１０は、より良好な伸びを経験した。これは、中央壁における未再結晶粒組織のためであり得る。すなわち、伸びを妨げるために粗い再結晶粒が十分でなかった。本明細書に記載される本発明の化学は、端部に沿って粗粒からもたらされる乏しい伸びの問題を避けるために作られたけれども、形材５６９３１０のダイ設計のため、使用された押出加工プロセスで未再結晶部分が避けられなかった。
【００９４】
（実施例５）
冶金学的結果−鋳塊
特性評価目的のための均質化後に、実施例１の１つの丸材からサンプル薄片をとった。１つの薄片を頭部（頂部）からとり、他のものを丸材の尻部（底部）からとった。薄片からの２つの微小物（micros）を取り付けた（横方向の端部に沿ったもの、及び鋳造方向に対して縦方向の中央部からのもの）。研磨した状態（as-polished）の断片の像を、図１６Ａ、１６Ｂ、１７、１８Ａ、１８Ｂ及び１９に示す。
【００９５】
研磨した状態の微小物の像をとった後、次に、微小物を電解エッチングして粒組織をさらに定義した。微小物の電解エッチングされた像を図２０〜２３に示す。
【００９６】
（実施例６）
冶金学的結果−押出品
実施例２の様々な装入物からサンプル形材をとった。形材５６９５１０は微細粒再結晶を示すが、形材５６９３１０は、未再結晶及び粗粒の混合粒組織を示す。
【００９７】
形材５６９３１０の押出加工された粒組織を図２４及び２５に示す。形材５６９５１０を通して押出加工された断片の粒組織を図２６及び２７に示す。
【００９８】
両方の形材からの電解エッチングされたサンプルを含有する像が、図２８及び２９に配置される。端部及び接合部に沿った粗粒再結晶は、形材５６９３１０について、より明らかである。また、形材５６９５１０についての微細粒組織も、より一目瞭然である。
【００９９】
（実施例７）
冶金学的結果−接合部完全性
各断片の接合部を調査した。形材５６９５１０は、前部のサンプルにおいて横接合の証拠を示した。横接合の像を図３０に示す。横接合は、調査された中間部のサンプルでは存在せず、押出長さのための前部トリムが接合に打ち勝つのに十分でないことが決定された。前部トリムは、それを弱めるために、１２フィート（３．６６ｍ）から１４フィート（４．２７ｍ）に変更された。
【０１００】
形材５６９３１０は、図３１に示されるように、中央壁で不良接合の証拠を示した。接合部の全域で明確な分離が存在する。中央壁の不良接合は、装入物４、５及び６の前部、中間部及び後部サンプル、並びに装入物７の前部及び中間部で見つかった。不良接合は、相当量のサンプルに存在したので、ダイの設計が、発生の最も有力な原因であると決定された。接合は、この実施例について試験することに影響しなかったけれども、ダイは、不良接合が生じることを防止するために再設計する必要があるであろう。
【０１０１】
（実施例７）
粒組織及びダイ設計
同じ合金を用いて２つの同様の形材を押出加工する場合、違い（もしあれば、使用されるダイの設計における）に言及することが重要である。２つの形材（５６９３１０及び５６９５１０）は、同様の速度及び温度で押出機によって実行される（上記の実施例２で示されるような）が、非常に異なる粒組織を有していた（上記の実施例６で示されるような）。
【０１０２】
形材５６９３１０用のダイ設計を図３２に示し、形材５６９５１０用のダイ設計を図３３に示す。これらのダイの間には少しの相違点があった。形材５６９３１０用のダイは、形状物の外側の周りに、アルミニウムが通過する４つのポートと共に、６度チョーク（six degree choke）を含有する。対照的に、形材５６９５１０用のダイは、５つのポートを有し、チョークを有さない。チョーク及びポートの数は、再結晶プロセスに影響を与える。
【０１０３】
チョークは、粒の再結晶（特に、再結晶の不足）において大きな役割を果たす。チョークは、順番に、存在するひずみエネルギーを引き起こすことが少ないダイを通してアルミニウム金属をゆっくり動かすことを助ける。そうするためにエネルギーが十分でなければ、粒は、鋳放し組織から再結晶化しないであろう。このエネルギー不足は、形状物の外側に６度チョークを有した（図３２）形材５６９３１０（図１）における未再結晶領域を引き起こすものである。比較の形材５６９５１０（図２）は、如何なる存在するチョークがない（図３３）。チョークの不在（例えば、形材５６９５１０について）は、金属が押し通されるので、ひずみエネルギーが増大し、それは外壁における再結晶を説明することができる。
【０１０４】
ダイ設計に存在するポートの数は、少し違った影響を形状に与えた。形材５６９５１０に対する追加の５番目のポートは、他の４つのサイズの約２倍であり、それは、より自由で少し容易に金属を通過させた。アルミニウムは、流動に対してその抵抗が低いため、この経路をとりたかった。これは、中央を通した金属流動を増大させ、次に、金属中の剪断応力を増大させた。増大した剪断応力は、再結晶するのに必要なより多くのエネルギーを金属に与え、中央壁全体は再結晶化することができた。
【０１０５】
少なくともクロム及びマンガンを含む添加物のための組成と共に、押出加工の実行は、形材５６９５１０によって押出加工する際に合金を再結晶化すること助ける。
【０１０６】
（実施例８）
機械的特性−押出加工による効果
実施例２の形材のために実行された工程は、ビレット温度及び出口温度と共に押出速度（上記のテーブル３）が許容可能であり、適切な量の強度を合金に与えたことを示した。ビレット温度は、材料が押出加工を容易にする能力を有することを保証するようなものであった。出口温度は、存在したＭｇ２Ｓｉ沈殿物が溶解するように設定された。速度は、材料を引き裂くことなく材料を取り扱うことができると共に、Ｍｇ２Ｓｉが溶解した後に沈殿することができないように金属がそれを焼入れしたことを確かめるくらい速かった。
【０１０７】
押出加工中の実施例２の各形材の出口温度は、装入物に応じて変えた。両方の形材の最初の装入物は、他の５つよりも低い出口温度を有していた。これは、金属の強度に好ましくない影響を与える。より低い出口温度は、完全に溶解しないＭｇ２Ｓｉ沈殿物の原因となり、それは粗くなり、さらに互いに離れることを引き起こし、それはより多くの転位が断片を通して動くことを可能にする。図３４は、形材５６９３１０の３３８／３４７°Ｆ（１７０／１７５℃）での６時間の人工時効実行について、出口温度の関数としての降伏強さを示す。装入物１及び２は、より低い出口温度のために、他のグループよりも低い強度を経験した。この強度低下のため、最初の２つの装入物を試験結果から捨てた。
【０１０８】
（実施例９）
比較
実施例４に記載された３３８／３４７°Ｆ（１７０／１７５℃）での６時間の人工時効実行は、本明細書の実施例に記載の他の条件の全てと比較して最良の選択であると決定された。この時間及び温度での形材５６９３１０及び形材５６９５１０の平均降伏強さは、３３０〜３３５ＭＰａの間であった（３２０ＭＰａの最低必要量を超える）。形材５６９３１０の伸びは平均１２％を有し、形材５６９５１０の伸びは１０％であった。伸びは必要条件ではないが、材料にとって有益である。この時効実行を用いることにより、ＨＳ６Ｘは、自動車開発用の７００３アルミニウム合金の適切な代用品として作用する能力を有する。
【０１０９】
（実施例１０）
以下の実施形態は、一例であり且つ予言的であることだけが意図される。特に言及されない限り、値は重量％で表示され、残部アルミニウムを有する。
【０１１０】
第１の実施形態において、１つのＨＳ６Ｘ組成は、以下の通りである。
【０１１１】
【表１０】
2017512260.tif 000026
【０１１２】
第２の実施形態において、１つのＨＳ６Ｘ組成は、以下の通りである。
【０１１３】
【表１１】
2017512260.tif 000027
【０１１４】
第３の実施形態において、１つのＨＳ６Ｘ組成は、以下の通りである。
【０１１５】
【表１２】
2017512260.tif 000028
【０１１６】
第４の実施形態において、１つのＨＳ６Ｘ組成は、以下の通りである。
【０１１７】
【表１３】
2017512260.tif 000029
【０１１８】
本発明は、範囲を変えた多くの実施形態で説明及び記載されたが、このような開示は、実施例のみによって提示されており、限定されるものではない（本発明の精神及び範囲の範囲内で変更を行うことができる）と理解されるべきである。したがって、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の範囲は、前述の記載及び上記の例示した実施形態における特定の表現に限定されないことが意図される。
【図１】
2017512260.tif 000030
【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】
2017512260.tif 000036
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2017512260.tif 000039
【図１１】
2017512260.tif 000040
【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１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【国際調査報告】
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