(57)【要約】  本発明は、重量％でＭｇ：４．０〜５．０；Ｌｉ：１．０〜１．８；Ｍｎ：０．３〜０．５；Ｚｒ：０．０５〜０．１５；Ａｇ：≦０．５；Ｆｅ：≦０．１；Ｔｉ：＜０．１５；Ｓｉ：≦０．０５；各々０．０５以下、併せて０．１５以下の他の元素；残りがアルミニウム、という組成のアルミニウム合金製展伸製品に関する。本発明はさらに、このような展伸製品の製造方法において、重量％でＭｇ：４．０〜５．０；Ｌｉ：１．０〜１．８；Ｍｎ：０．３〜０．５；Ｚｒ：０．０５〜０．１５；Ａｇ：≦０．５；Ｆｅ：≦０．１；Ｔｉ：＜０．１５；Ｓｉ：≦０．０５；各々０．０５以下、併せて０．１５以下の他の元素；残りがアルミニウム、という組成のアルミニウム合金製未加工体を鋳造し；任意には、前記未加工体を均質化し；前記未加工体を熱間変形させて、熱間変形製品を得；任意には、前記熱間変形製品を、３６０℃〜４６０℃、好ましくは３８０℃〜４２０℃の温度で１５分から８時間溶体化処理し；前記熱間変形製品を焼入れし；任意には、前記変形され焼入れされた製品のひずみ取りを行ない；任意には、変形された製品を制御された形で冷間変形させて、１〜１０％、好ましくは２〜６％、より一層好ましくは３〜５％の永久冷間変形を得；前記変形され焼入れされた製品の焼戻しを実施する、製造方法も目的としている。本発明のさらにもう１つの目的は、航空機の構造要素を製造するための、前記展伸製品の使用にある。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％でＭｇ：４．０〜５．０；Ｌｉ：１．０〜１．８；Ｍｎ：０．３〜０．５；Ｚｒ：０．０５〜０．１５；Ａｇ：≦０．５；Ｆｅ：≦０．１；Ｔｉ：＜０．１５；Ｓｉ：≦０．０５；各々０．０５以下、併せて０．１５以下の他の元素；残りがアルミニウム、という組成のアルミニウム合金製の展伸製品。
【請求項２】
重量％で０．３５〜０．４５のＭｎ含有量を有する、請求項１に記載の展伸製品。
【請求項３】
重量％で０．０４％未満、好ましくは０．０３％以下のＺｎ含有量を有する、請求項１または２に記載の展伸製品。
【請求項４】
重量％で０．０８％未満、好ましくは０．０７％以下、さらに好ましくは０．０６％以下のＦｅ含有量を有する、請求項１から３のいずれか１つに記載の展伸製品。
【請求項５】
重量％で１．６％未満、好ましくは１．５％以下、さらに好ましくは１．４％以下のＬｉ含有量を有する、請求項１から４のいずれか１つに記載の展伸製品。
【請求項６】
重量％で０．３％未満のＭｎ含有量を唯一の差異として有する以外同一の展伸製品に比べて、ＡＳＴＭ  Ｅ３９９規格にしたがって得られた供試体Ｋｌｃの破面上の剥離が少ない、請求項１から５のいずれか１つに記載の展伸製品。
【請求項７】
０．５〜１５ｍｍの厚みについて、１／２厚みのところで、重量％でのＭｎ含有量を唯一の差異として有する以外同一の展伸製品の破断強度を上回る破断強度Ｒｍ（Ｌ）を有する、請求項１から６のいずれか１つに記載の展伸製品。
【請求項８】
０．５〜１５ｍｍの厚みについて、１／２厚みのところで、重量％でのＭｎ含有量を唯一の差異として有する以外同一の展伸製品の引張弾性限界を上回る引張弾性限界Ｒｐ０．２（Ｌ）を有する、請求項１から６のいずれか１つに記載の展伸製品。
【請求項９】
展伸製品の製造方法において、
（ａ）重量％でＭｇ：４．０〜５．０；Ｌｉ：１．０〜１．８；Ｍｎ：０．３〜０．５；Ｚｒ：０．０５〜０．１５；Ａｇ：≦０．５；Ｆｅ：≦０．１；Ｔｉ：＜０．１５；Ｓｉ：≦０．０５；各々０．０５以下、併せて０．１５以下の他の元素；残りがアルミニウム、という組成のアルミニウム合金製未加工体を鋳造し；
（ｂ）任意には、前記未加工体を均質化し；
（ｃ）前記未加工体を熱間変形させて、熱間変形製品を得；
（ｄ）任意には、前記熱間変形製品を、３６０℃〜４６０℃、好ましくは３８０℃〜４２０℃の温度で１５分から８時間溶体化処理し；
（ｅ）前記熱間変形製品を焼入れし；
（ｆ）任意には、前記変形され焼入れされた製品のひずみ取り／平坦化を行ない；
（ｇ）任意には、変形され焼入れされた製品を制御された形で冷間変形させて、１〜１０％、好ましくは２〜６％、より一層好ましくは３〜５％の永久冷間変形を得；
（ｈ）前記変形され焼入れされた製品の焼戻しを実施する；
展伸製品製造方法。
【請求項１０】
焼戻しステップ（ｈ）が、制御された形での冷間変形ステップ（ｇ）の前に実施される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
ステップ（ｃ）の熱間変形が未加工体の押出しによる変形である、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
ステップ（ｅ）の焼入れが、プレス焼入れである、請求項９から１１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１３】
航空機の構造要素、好ましくは胴体外板、胴体フレーム、胴体スチフナまたは縦通材または小骨を製造するための、請求項１から８のいずれか１つに記載の展伸製品の使用または請求項９から１２のいずれか１つに記載の方法にしたがって得られた製品の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム‐マグネシウム‐リチウム合金製展伸製品に関し、より詳細には、特性間のバランスが改善された、特に前記製品の引張弾性限界と靱性との間のバランスが改善されたこのような製品に関する。本発明は同様に、特に航空機製造および宇宙航空機製造向けのこれらの製品の製造方法ならびに使用もその目的としている。
【背景技術】
【０００２】
とりわけ航空機産業および宇宙航空産業向けの高強度部品を生産するために、アルミニウム合金製の展伸製品が開発されている。リチウムは、リチウムを１重量パーセント添加する毎にアルミニウムの密度を３％削減し、弾性係数を６％増大させることができることから、リチウムを含むアルミニウム合金は、この点に関してきわめて有利である。特に、マグネシウムとリチウムを同時に含むアルミニウム合金は、詳細には低い密度の達成を可能にし、したがって広く研究されてきた。
【０００３】
英国特許第１１７２７３６号明細書は、高い機械的強度、優れた耐腐食性、低い密度および高い弾性係数を有する製品を製造するのに有用な、重量％で４〜７％のＭｇ、１．５〜２．６％のＬｉ、０．２〜１％のＭｎおよび／または０．０５〜０．３％のＺｒを含み、残りがアルミニウムである合金を教示している。前記製品は、任意の焼入れとその後の焼戻しを含む方法によって得られる。一例として、英国特許第１１７２７３６号明細書に係る方法に由来する製品は、約４４０ＭＰａから約４９０ＭＰａの破断強度、約２７０ＭＰａから約３４０ＭＰａの引張弾性限界、およびおよそ５〜８％の破断伸びを有する。
【０００４】
国際公開第９２／０３５８３号は、低い密度を有し一般式ＭｇaＬｉbＺｎcＡｇdＡｌbalの航空機構造にとって有用な合金において、ａが０．５〜１０％、ｂが０．５〜３％、ｃが０．１〜５％、ｄが０．１〜２％であり、ｂａｌは残りがアルミニウムであることを表わしている合金について記載している。この文書は同様に、ａ）上述の組成のインゴットを鋳造するステップと、ｂ）熱処理により前記インゴットから残留応力を除去するステップと、ｃ）インゴットを、加熱および温度維持により均質化し次に冷却するステップと、ｄ）前記インゴットをその最終厚みまで熱間圧延するステップと、ｅ）このように圧延された製品を溶体化処理し、次に焼入れするステップと、ｆ）製品を引張するステップと、ｇ）加熱および温度維持により前記製品の焼戻しを実施するステップと、を含む、前記合金の獲得方法も開示している。
【０００５】
米国特許第５４３１８７６号明細書は、ジルコニウム、クロムおよび／またはマンガンなどの少なくとも１つの添加剤を含む、アルミニウム、リチウムおよびマグネシウムまたは銅の三元合金群を教示している。合金は、例として、押出し、溶体化処理、焼入れ、製品の２％から７％への引張、その後の焼戻しを含む、当業者にとって公知の方法にしたがって調製される。
【０００６】
米国特許第６５５１４２４号明細書は、（重量％で）Ｍｇ：３．０〜６．０；Ｌｉ：０．４〜３．０；２．０までのＺｎ；１．０までのＭｎ；０．５までのＡｇ；０．３までのＦｅ；０．３までのＳｉ；０．３までのＣｕ；Ｓｃ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｄ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｙ、Ｂｅからなる群から選択された元素０．０２〜０．５という組成のアルミニウム‐マグネシウム‐リチウム合金製の圧延製品の製造方法について記載し、この方法は、長さ方向および幅方向での冷間圧延を含む。
【０００７】
米国特許第６４６１５６６号明細書は、（重量％で）Ｌｉ：１．５〜１．９；Ｍｇ：４．１〜６．０；０．１〜１．５のＺｎ；０．０５〜０．３のＺｒ；０．０１〜０．８のＭｎ；０．９×１０-5〜４．５×１０-5のＨ、および、０．００１〜０．２のＢｅ；０．００１〜０．５のＹおよび０．０１〜０．３のＳｃの群から選択された少なくとも１つの元素、という組成の合金について記載している。
【０００８】
国際公開第２０１２／１６０７２号は、重量％で、Ｍｇ：４．０〜５．０；Ｌｉ：１．０〜１．６；Ｚｒ：０．０５〜０．１５；Ｔｉ：０．０１〜０．１５；Ｆｅ：０．０２〜０．２；Ｓｉ：０．０２〜０．２；Ｍｎ：≦０．５；Ｃｒ≦０．５；Ａｇ：≦０．５；Ｃｕ≦０．５；Ｚｎ≦０．５：Ｓｃ＜０．０１；他の元素＜０．０５；残りがアルミニウム、という組成のアルミニウム合金製展伸製品について記載している。前記製品は、特に、未加工形態での合金の鋳造、その熱間そして任意に冷間でのその変形、このように変形された製品の溶体化処理とその後の焼入れ、任意にはこのように溶体化処理され焼入れされた製品の冷間変形、そして最後に１５０℃未満の温度での展伸製品の焼戻し、をとりわけ連続して含む製造方法にしたがって得られる。圧延製品について得られる冶金学的質別は、有利には、質別Ｔ６またはＴ６ＸまたはＴ８またはＴ８Ｘであり、そして押出し製品については、有利には、プレス焼入れの場合には質別Ｔ５またはＴ５Ｘ、あるいは質別Ｔ６またはＴ６ＸまたはＴ８またはＴ８Ｘである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】英国特許第１１７２７３６号明細書
【特許文献２】国際公開第９２／０３５８３号
【特許文献３】米国特許第５４３１８７６号明細書
【特許文献４】米国特許第６５５１４２４号明細書
【特許文献５】米国特許第６４６１５６６号明細書
【特許文献６】国際公開第２０１２／１６０７２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
アルミニウム‐マグネシウム‐リチウム合金製展伸製品は、密度が低く、したがって、極めて要求度の高い航空機製造の分野において特に有利である。このような分野で新製品が選択されるためには、その性能が、特に、概して矛盾する特性である、静力学強度特性（とりわけ引張および圧縮弾性限界、破断強度）と損傷許容特性（靱性、疲労亀裂伝播耐性）との間のバランスという観点から見たその性能が、既存の製品のものに比べて有意な形で改善されていなければならない。
【００１１】
これらの合金は同様に、充分な耐腐食性を有し、通常のプロセスにしたがって成形することが可能で、前記機械加工の際に実質的な歪み無く機械加工され得るように低い残留応力を有していなければならない。
【００１２】
したがって、低い密度ならびに、特に静力学強度特性と損傷許容特性との間のバランスの観点から見た、公知の製品のものに比べ改善された特性を有するアルミニウム‐マグネシウム‐リチウム合金製展伸製品に対するニーズが存在する。損傷許容特性に関しては、展伸製品は特に、高い靱性ならびに低い剥離傾向を有していなければならない。このような製品はさらに、信頼性と経済性が高く、従来の製造ラインに容易に適応可能な製造方法にしたがって得ることができなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の目的は、重量％でＭｇ：４．０〜５．０；Ｌｉ：１．０〜１．８；Ｍｎ：０．３〜０．５；Ｚｒ：０．０５〜０．１５；Ａｇ：≦０．５；Ｆｅ：≦０．１；Ｔｉ：＜０．１５；Ｓｉ：≦０．０５；各々０．０５以下、併せて０．１５以下の他の元素；残りがアルミニウム、という組成のアルミニウム合金製展伸製品にある。
【００１４】
本発明は同様に、前記展伸製品の製造方法において、
（ａ）重量％でＭｇ：４．０〜５．０；Ｌｉ：１．０〜１．８；Ｍｎ：０．３〜０．５；Ｚｒ：０．０５〜０．１５；Ａｇ：≦０．５；Ｆｅ：≦０．１；Ｔｉ：＜０．１５；Ｓｉ：≦０．０５；各々０．０５以下、併せて０．１５以下の他の元素；残りがアルミニウム、という組成のアルミニウム合金製未加工体を鋳造し；
（ｂ）任意には、前記未加工体を均質化し；
（ｃ）前記未加工体を熱間変形させて、熱間変形製品を得；
（ｄ）任意には、前記熱間変形製品を、３６０℃〜４６０℃、好ましくは３８０℃〜４２０℃の温度で１５分から８時間溶体化処理し；
（ｅ）前記熱間変形製品を焼入れし；
（ｆ）任意には、前記変形され焼入れされた製品のひずみ取り／平坦化を行ない；
（ｇ）任意には、変形され焼入れされた製品を制御された形で冷間変形させて、１〜１０％、好ましくは２〜６％、より一層好ましくは３〜５％、より一層好ましくは４〜５％の永久冷間変形を得；
（ｈ）前記変形され焼入れされた製品の焼戻しを実施する；
展伸製品製造方法も目的としている。
【００１５】
本発明はさらに、航空機の構造要素を製造するための、前記展伸製品の使用も目的としている。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１の胴体フレーム用の形鋼を示す。
【図２】厚み１０ｍｍの平坦な棒材についての、弾性限界Ｒｐ０．２と靱性ＫQ*の関係を示す。（*ＫQの全ての値は、ＡＳＴＭ  Ｅ３９９規格のＰmax／ＰQ≦１．１０という基準を理由として無効である）
【図３】厚み１０ｍｍの平坦な棒材についての、弾性限界Ｒｐ０．２と（ＡＳＴＭ  Ｅ３９９規格にしたがって評価された）最大力に対応する応力拡大係数Ｋmaxの関係を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
別段の記載の無いかぎり、合金の化学組成に関する表示は、合金の総重量に基づく重量百分率として表現される。例を挙げると、１．４Ｃｕという表現は、重量％で表わした銅の含有量の１．４倍であることを意味する。合金の呼称は、当業者には公知であるアルミニウム協会の規則に適合したものである。密度は、組成に左右され、重量測定方法によるのではなくむしろ計算によって決定される。値は、「Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  ａｎｄ  Ｄａｔａ」の２−１２および２−１３ページに記載されているアルミニウム協会の手順にしたがって計算される。冶金学的質別の定義は、ＥＮ５１５欧州規格内に表示されている。
【００１８】
引張静力学特性、換言すると破断強度Ｒm、０．２％の伸びにおける従来の弾性限界ＲP0.2、および破断伸びＡ％は、ＮＦ  ＥＮ  ＩＳＯ６８９２−１規格にしたがった引張試験によって決定され、サンプリングおよび試験の方向は、ＥＮ４８５−１規格により定義されている。
【００１９】
靱性は、ＡＳＴＭ  Ｅ３９９規格にしたがった靱性試験Ｋｌｃにより決定される。実際の亀裂拡大に応じた実際の応力拡大係数を示す曲線が、ＡＳＴＭ  Ｅ３９９規格にしたがって決定される。試験は、供試体ＣＴ８（Ｂ＝８ｍｍ、Ｗ＝１６ｍｍ）を用いて実施された。ＡＳＴＭ  Ｅ３９９規格にしたがって、特にＰmax／ＰQ≦１．１０という基準に照らして、ＫQの値が無効である場合、結果は、Ｋmax（最大力Ｐmaxに対応する応力拡大係数）でも提示された。
【００２０】
ＡＳＴＭ  Ｅ３９９規格にしたがった靱性試験Ｋｌｃの際の製品上の応力の増大は、製品が剥離傾向を有することを顕示する可能性がある。ここで「剥離」（英語で「ｃｒａｃｋ  ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ」および／または「ｃｒａｃｋ  ｄｉｖｉｄｅｒ」）とは、主亀裂の前面に直交する平面内の亀裂形成を意味する。これらの平面の配向は、展伸による変形の後に再結晶化されていない粒子接合部の配向に対応する。低い剥離は、関係する平面の脆性が比較的低いことの兆候であり、疲労伝播の際または単調な外力の下で長手方向に向かう亀裂が偏向するリスクを最小限に抑える。
【００２１】
別段の記載の無いかぎり、ＥＮ  １２２５８規格の定義が適用される。
【００２２】
さらに、ここでは、構造の性能にとって静力学特性および／または動力学特性が極めて重要で、また構造計算が通常は規定されているかまたは実施されている機械的部品を、力学構築物の「構造要素」または「構成要素」と呼ぶ。これは典型的には、その不具合により前記構築物、そのユーザー、その使用権者または他者の安全が脅かされる可能性のある要素である。飛行機についてはこれらの構造要素は、とりわけ、胴体を構成する要素（例えば胴体外板（英語でｆｕｓｅｌａｇｅ  ｓｋｉｎ）、胴体スチフナまたは縦通材（ｓｔｒｉｎｇｅｒ）、気密隔壁（ｂｕｌｋｈｅａｄ）、胴体フレーム（ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｆｒａｍｅ）、翼（例えば上面または下面翼外板（ｕｐｐｅｒ  ｏｒ  ｌｏｗｅｒ  ｗｉｎｇ  ｓｋｉｎ）、スチフナ（ｓｔｒｉｎｇｅｒ  ｏｒ  ｓｔｉｆｆｅｎｅｒ）、小骨（ｒｉｂ）、強力縦通材（ｓｐａｒ）、床形材（ｆｌｏｏｒ  ｂｅａｍ）および座席レール（ｓｅａｔ  ｔｒａｃｋ））、および水平および垂直スタビライザ（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ  ｏｒ  ｖｅｒｔｉｃａｌ  ｓｔａｂｉｌｉｓｅｒ）でとりわけ構成される尾翼、ならびに扉を含む。
【００２３】
本発明に係るアルミニウム合金製展伸製品は、重量％で以下の特定の組成を有する：Ｍｇ：４．０〜５．０；Ｌｉ：１．０〜１．８；Ｍｎ：０．３〜０．５；Ｚｒ：０．０５〜０．１５；Ａｇ：≦０．５；Ｆｅ≦０．１；Ｔｉ：＜０．１５；Ｓｉ：≦０．０５；各々０．０５以下、併せて０．１５以下の他の元素；残りがアルミニウム。選択された特定のＭｎ含有量ととりわけ組合わされたこのような組成を有するアルミニウム合金製品は、改善された静力学特性ならびに低い剥離傾向を有する。より一層有利な一実施形態によると、重量％でのＭｎ含有量は、０．３５〜０．４５、好ましくは０．３５〜０．４０である。
【００２４】
有利な一実施形態によると、アルミニウム合金製未加工体は、０．２５重量％以下の銀含有量、より好ましくは０．０５〜０．１重量％の銀含有量を有する。この元素はとりわけ静力学特性に寄与する。その上、より一層有利な一実施形態によると、アルミニウム合金製未加工体は、０．１５重量％未満、好ましくは０．１２％以下のＡｇおよびＣｕ総含有量を有する。これら２つの元素の併せた最大含有量を制御することによって、特に、展伸製品の粒間腐食耐性を改善することができる。
【００２５】
特定の一実施形態によると、未加工体は、重量％で０．０４％未満、好ましくは０．０３％以下の亜鉛含有量を有する。前述の特定の合金内の亜鉛含有量に関するこのような制限は、合金の密度および耐腐食性の観点から見て優れた結果を提供した。
【００２６】
上述の実施形態と両立できる別の実施形態によると、アルミニウム合金製未加工体は、重量％で０．０８％未満、好ましくは０．０７％以下、より一層好ましくは０．０６％以下のＦｅ含有量を有する。当該発明者らは、Ｆｅの最低含有量ならびに場合によってはＳｉの最低含有量が合金の力学特性、とりわけ疲労特性の改善に寄与できると考える。特に、０．０２〜０．０６重量％のＦｅ含有量および／または０．０２〜０．０５重量％のＳｉ含有量について、優れた結果が得られた。
【００２７】
本発明に係る製品のリチウム含有量は、１．０重量％〜１．８重量％である。有利な一実施形態によると、アルミニウム合金製未加工体は、重量％で１．６％未満、好ましくは１．５％以下、さらに好ましくは１．４％以下のＬｉ含有量を有する。１．１重量％そして好ましくは１．２重量％のリチウム最低含有量が有利である。当該発明者らは、或る種の付加元素の存在下で、制限されたリチウム含有量が、靱性を極めて有意に改善でき、これにより、わずかな密度増加および静力学特性の低下は十分に補償されることを確認した。
【００２８】
好ましい一実施形態によると、アルミニウム合金製未加工体は、重量％で０．１０〜０．１５％のＺｒ含有量を有する。発明者らは、実際、このようなＺｒ含有量によって、静力学特性の改善にとって有利な繊維構造を有する合金を得ることが可能になることを確認した。
【００２９】
有利な一実施形態によると、アルミニウム合金製未加工体は、重量％で４．５〜４．９％のＭｇ含有量を有する。この実施形態に係る合金については、とりわけ静力学特性に関して優れた結果が得られた。
【００３０】
有利な一実施形態によると、本発明に係る製品のＣｒ含有量は、０．０５重量％未満、好ましくは０．０１重量％未満である。本発明に係る合金の他の元素と併せたＣｒ含有量のこのような制限により、鋳造の際の主要相の形成をとりわけ制限することが可能になる。
【００３１】
本発明に係る製品のＴｉ含有量は、０．１５重量％未満であり、好ましくは０．０１重量％〜０．０５重量％である。Ｔｉ含有量は、鋳造の際の主要相の形成をとりわけ回避するため、本発明の特定合金内では制限されている。一方、合金の鋳造の際に粒状構造とりわけ粒子サイズを抑制するために、Ｔｉ含有量を制御することが有利であり得る。
【００３２】
前述したようなＡｌ−Ｍｇ−Ｌｉ合金については、特に変形の際の破損および／または毒性などの合金の変態を理由として、或る種の元素が有害であり得る。したがって、これらの元素を非常に低いレベル、例えば０．０５重量％未満、さらにはこれより低い値に制限することが好ましい。有利な一実施形態においては、本発明に係る製品は１０ｐｐｍのＮａの、好ましくは８ｐｐｍのＮａの最大含有量、および／または２０ｐｐｍのＣａの最大含有量を有する。特に有利な一実施形態によると、アルミニウム合金製未加工体は、実質的にＳｃ、Ｂｅ、Ｙを含まず、より好ましくは、前記未加工体は、これらの元素を組合わせて０．０１重量％未満しか含まない。
【００３３】
特に有利な一実施形態によると、アルミニウム合金製未加工体は、重量％で、次の組成を有する：
Ｍｇ：４．０〜５．０、好ましくは４．５〜４．９；
Ｌｉ：１．１〜１．６、好ましくは１．２〜１．５；
Ｚｒ：０．０５〜０．１５、好ましくは０．１０〜０．１５；
Ｔｉ：＜０．１５、好ましくは０．０１〜０．０５；
Ｆｅ：０．０２〜０．１、好ましくは０．０２〜０．０６；
Ｓｉ：０．０２〜０．０５；
Ｍｎ：０．３〜０．５；好ましくは０．３５〜０．４５、好ましくは０．３５〜０．４０；
Ｃｒ：＜０．０５、好ましくは＜０．０１；
Ａｇ：≦０．５；好ましくは≦０．２５；より一層好ましくは≦０．１；
Ｓｃ：＜０．０１；
他の元素：各々≦０．０５、併せて≦０．１５；
残りがアルミニウム。
このような組成を有する合金を用いると、優れた結果が得られた。
【００３４】
本発明に係る製品の製造方法は、特定の組成のＡｌ−Ｍｇ−Ｌｉ合金を得るための液体金属浴の製錬、未加工形態での前記合金の鋳造、任意にはこのように鋳造された前記未加工体の均質化、熱間変形された製品を得るための前記未加工体の熱間変形、任意にはこのように熱間変形された製品の別個の溶体化処理、前記熱間変形された製品の焼入れ、任意には変形され焼入れされた製品のひずみ取り／平坦化、任意には１〜１０％、好ましくは２〜６％、より一層好ましくは３〜５％の永久冷間変形を得るための、変形および焼入れされた製品の制御された冷間変形、前記変形され焼入れされた製品の焼戻し、という連続ステップを含む。有利な一実施形態によると、焼戻しステップは、制御された形での冷間変形ステップの前に実施される。
【００３５】
したがって製造方法は先ず、重量％でＭｇ：４．０〜５．０；Ｌｉ：１．０〜１．８；Ｍｎ：０．３〜０．５；Ｚｒ：０．０５〜０．１５；Ａｇ：≦０．５；Ｆｅ：≦０．１；Ｔｉ：＜０．１５；Ｓｉ：≦０．０５；各々０．０５以下、併せて０．１５以下の他の元素；残りがアルミニウム、という組成のＡｌ−Ｍｇ−Ｌｉ合金製未加工体を鋳造することからなる。したがって液体金属浴が作製され、次に、未加工形態で、典型的には圧延用プレート、押出し用ビレットまたは鍛造用素材の形で鋳造される。
【００３６】
未加工体の鋳造ステップに続いて、製造方法には、任意には、５〜６０時間４５０℃〜５５０℃、好ましくは４８０℃〜５２０℃の温度に達するような形での未加工体の均質化ステップが含まれる。均質化処理は、一段階または複数段階で実施することができる。本発明の好ましい実施形態によると、均質化無しの単なる加熱の後に、直接熱間変形が行なわれる。
【００３７】
未加工形態はその後、変形製品を得るために、典型的には押出し、圧延および／または鍛造により熱間変形される。この熱間変形は好ましくは、４００℃超、有利には４２０℃〜４５０℃の温度で実施される。有利な実施形態によると、熱間変形は、未加工体の押出しによる変形である。
【００３８】
圧延による薄板の製造の場合、厚みが３ｍｍ未満の製品のために、（この場合任意の第１の冷間変形ステップを構成する）冷間圧延ステップを実施することが必要となる可能性がある。冷間圧延の前または最中に３００〜４２０℃の温度で典型的に実施される１回または複数回の中間熱処理を実施することが有用であることが判明する場合もある。
【００３９】
熱間そして任意に冷間で変形された製品は、任意には、１５分〜８時間、３６０℃〜４６０℃、好ましくは３８０℃〜４２０℃の温度で別個の溶体化処理に付される。
【００４０】
変形され任意に溶体化処理された製品は、次に焼入れされる。焼入れは、水および／または空気で行なわれる。粒間腐食特性が改善されることから、空気焼入れを実施するのが有利である。押出し製品の場合には、プレス焼入れ（または押出し熱上での焼入れ）、好ましくは空気プレス焼入れを実施するのが有利であり、このような焼入れによって特に静力学特性を改善することができる。別の実施形態によると、これは水プレス焼入れでもあり得る。プレス焼入れの場合、製品は、押出し熱上で溶体化処理される。
【００４１】
熱間変形され焼入れされた製品は場合によって、それが形鋼であるかまたは薄板であるかにより、ひずみ取りまたは平坦化ステップに付される可能性がある。ここで「ひずみ取り／平坦化」というのは、永久変形無しまたは１％未満の永久変形を伴う冷間変形ステップを意味する。
【００４２】
熱間変形され、焼入れされ、かつ任意にひずみ取り／平坦化された製品は、同様に、１〜１０％、好ましくは２〜６％、より一層好ましくは３〜５％、そしてより一層好ましくは４〜５％の永久冷間変形を得るために制御された形で冷間変形される。有利な一実施形態によると、永久冷間変形は２〜４％である。冷間変形は特に、引張、圧縮および／または圧延によって実施可能である。好ましい一実施形態によると、冷間変形は引張により実施される。
【００４３】
変形され、焼入れされ、かつ任意にひずみ取り／平坦化された製品は、焼戻しステップを受ける。有利には、焼戻しは、一段階または複数段階で、５〜１００時間、１５０℃未満、好ましくは７０℃〜１４０℃の温度で加熱することによって実施される。
【００４４】
第１の実施形態によると、焼戻しステップは、制御された形での冷間変形ステップの後に実施される。展伸製品について得られた冶金学的質別はとりわけ、ＥＮ５１５規格にしたがった質別Ｔ８に対応する。
【００４５】
第２の実施形態によると、焼戻しステップは、制御された形での冷間変形ステップの前に実施される。このとき、熱間変形され焼戻しされた製品は、１〜１０％、好ましくは２〜６％、より一層好ましくは３〜５％、より一層好ましくは４〜５％の永久冷間変形を得るために制御された形で冷間変形される。有利な一実施形態によると、永久冷間変形は２〜４％である。全く意外なことに、前述のような組成をもつ展伸製品の制御された形での冷間変形は、それが焼戻し後に実施された場合、静力学特性と損傷許容特性との、特に靱性との間の優れたバランスを得ることを可能にする、ということが実際に明らかにされた。展伸製品について得られた冶金学的質別はとりわけ、ＥＮ５１５規格にしたがった質別Ｔ９に対応する。
【００４６】
有利な一実施形態によると、展伸製品の製造方法は、熱間変形ステップまたは存在する場合には溶体化処理ステップと焼戻しステップとの間で少なくとも１％の永久変形を誘発する冷間変形ステップを全く含まない。
【００４７】
選択された組成、特にＭｇ、ＬｉおよびＭｎの含有量と、加工パラメータ、特に製造方法の各ステップの順序とを組合わせることにより、有利には、全く特殊な改善された特性間のバランス、低密度および優れた腐食性能を示しながらも力学強度と損傷許容との間のバランスをとりわけ有する展伸製品を得ることが可能になる。
【００４８】
本発明に係る展伸製品は好ましくは、形鋼などの押出し製品、薄板または厚板などの圧延製品、および／または鍛造製品である。
【００４９】
本発明に係る展伸製品は、Ｍｎ含有量、特に重量％で０．３％未満または０．５％超のＭｎ含有量を唯一の差異として有する以外同一の展伸製品に比べて極めて有利な特徴を有する。「同一の展伸製品」とは、重量％でＭｎ以外は同じ組成を有し、同じ製造方法によって得られたアルミニウム合金製製品、特にＥＮ５１５規格にしたがった同じ冶金学的質別にあり、制御された形での引張によって得られる永久引張変形率が同じである展伸製品を意味する。
【００５０】
有利な一実施形態によると、本発明に係る展伸製品は、Ｍｎ含有量、特に重量％で０．３％未満または０．５％超のＭｎ含有量を唯一の差異として有する以外同一の展伸製品に比べて、ＡＳＴＭ  Ｅ３９９規格にしたがって得られた供試体Ｋｌｃの破面上の剥離が少ない。
【００５１】
前述の実施形態と両立できる一実施形態によると、本発明に係る展伸製品は、０．５〜１５ｍｍの厚みについて、１／２厚みのところで、Ｍｎ含有量、特に重量％で０．３％未満または０．５％超のＭｎ含有量を唯一の差異として有する以外同一の展伸製品の破断強度を上回る破断強度Ｒｍ（Ｌ）を有する。
【００５２】
前述の実施形態と両立できる一実施形態によると、本発明に係る展伸製品は、０．５〜１５ｍｍの厚みについて、１／２厚みのところで、Ｍｎ含有量、特に重量％で０．３％未満または０．５％超のＭｎ含有量を唯一の差異として有する以外同一の展伸製品の引張弾性限界を上回る引張弾性限界Ｒｐ０．２（Ｌ）を有する。
【００５３】
有利な一実施形態によると、本発明に係る、質別Ｔ８にある、有利には４％超の永久冷間変形を伴う質別Ｔ８にある展伸製品は、０．５〜１５ｍｍの厚みについて、１／２厚みのところで、以下の特性（ｉ）〜（ｉｉｉ）のうちの少なくとも１つの静力学強度特性および特性（ｉｖ）〜（ｖ）のうちの少なくとも１つの損傷許容特性を有する：
（ｉ）破断強度Ｒｍ（Ｌ）≧４５０ＭＰａ、好ましくはＲｍ（Ｌ）≧４５５ＭＰａ；
（ｉｉ）引張弾性限界Ｒｐ０．２（Ｌ）≧３３０ＭＰａ、好ましくはＲｐ０．２（Ｌ）≧３３５ＭＰａ、より一層好ましくはＲｐ０．２（Ｌ）≧３５０ＭＰａ；
（ｉｉｉ）引張弾性限界Ｒｐ０．２（ＴＬ）≧３３０ＭＰａ、好ましくはＲｐ０．２（ＴＬ）≧３０５、より一層好ましくはＲｐ０．２（ＴＬ）≧３２０ＭＰａ；
（ｉｖ）幅Ｗ＝１６ｍｍおよび厚み＝８ｍｍの供試体ＣＴ８を用いてＡＳＴＭ  Ｅ３９９規格にしたがって測定された靱性ＫQ（Ｌ−Ｔ）≧２４ＭＰａ√ｍ、好ましくはＫQ（Ｌ−Ｔ）≧２６ＭＰａ√ｍ；
（ｖ）幅Ｗ＝１６ｍｍおよび厚み＝８ｍｍの供試体ＣＴ８を用いてＡＳＴＭ  Ｅ３９９規格にしたがって測定された最大力Ｐｍａｘに対応する応力拡大係数Ｋmax（Ｌ−Ｔ）≧３０ＭＰａ√ｍ、好ましくはＫmax（Ｌ−Ｔ）≧３２ＭＰａ√ｍ。
【００５４】
有利な一実施形態によると、本発明に係る、質別Ｔ９にある、有利には４％超の永久冷間変形を伴う質別Ｔ９にある展伸製品は、０．５〜１５ｍｍの厚みについて、１／２厚みのところで、以下の特性（ｉ）〜（ｉｉｉ）のうちの少なくとも１つの静力学強度特性および特性（ｉｖ）〜（ｖ）のうちの少なくとも１つの損傷許容特性を有する：
（ｉ）破断強度Ｒｍ（Ｌ）≧４５０ＭＰａ、好ましくはＲｍ（Ｌ）≧４６０ＭＰａ；
（ｉｉ）引張弾性限界Ｒｐ０．２（Ｌ）≧３８０ＭＰａ、好ましくはＲｐ０．２（Ｌ）≧３９０ＭＰａ、より一層好ましくはＲｐ０．２（Ｌ）≧４１０ＭＰａ；
（ｉｉｉ）引張弾性限界Ｒｐ０．２（ＴＬ）≧３２０ＭＰａ、好ましくはＲｐ０．２（ＴＬ）≧３３５ＭＰａ、より好ましくはＲｐ０．２（ＴＬ）≧３４０Ｍｐａ、より一層好ましくはＲｐ０．２（ＴＬ）≧３５０ＭＰａ；
（ｉｖ）幅Ｗ＝１６ｍｍおよび厚み＝８ｍｍの供試体ＣＴ８を用いてＡＳＴＭ  Ｅ３９９規格にしたがって測定された靱性ＫQ（Ｌ−Ｔ）≧２０ＭＰａ√ｍ、好ましくはＫQ（Ｌ−Ｔ）≧２２ＭＰａ√ｍ；
（ｖ）幅Ｗ＝１６ｍｍおよび厚み＝８ｍｍの供試体ＣＴ８を用いてＡＳＴＭ  Ｅ３９９規格にしたがって測定された最大力Ｐｍａｘに対応する応力拡大係数Ｋmax（Ｌ−Ｔ）≧２２ＭＰａ√ｍ、好ましくはＫmax（Ｌ−Ｔ）≧２５ＭＰａ√ｍ。
【００５５】
好ましい一実施形態によると、前述の質別Ｔ８またはＴ９にある展伸製品は、０．５〜１５ｍｍの厚みについて、１／２厚みのところで、特性（ｉ）〜（ｉｉｉ）から選択された少なくとも２つの静力学強度特性および特性（ｉｖ）〜（ｖ）から選択された少なくとも１つの損傷許容特性を有する。
【００５６】
本発明に係る展伸製品はさらに、剥離傾向がより低く、この剥離はＡＳＴＭ  Ｅ３９９規格にしたがって供試体Ｋｌｃの破面上で評価される（供試体ＣＴ８、Ｂ＝８ｍｍ、Ｗ＝１６ｍｍ）。
【００５７】
本発明に係る押出し製品は、極めて有利な特性を有する。押出し製品は好ましくは、０．５ｍｍ〜１５ｍｍの厚みを有するが、１５ｍｍを超えて５０ｍｍまで、または１００ｍｍでさえ、もしくはそれ以上までの厚みの製品も同様に、有利な特性を有する可能性がある。押出し製品の厚みは、ＥＮ  ２０６６：２００１規格にしたがって定義され、横断面は寸法ＡおよびＢの基本長方形に分割され；Ａはつねに基本長方形の最大寸法であり、Ｂは基本長方形の厚みとみなすことができる。ベースプレートは、最大寸法Ａを有する基本長方形である。
【００５８】
本発明に係る展伸製品は有利には、とりわけ飛行機である航空機構造要素を製作するために使用される。好ましくは航空機構造要素は、とりわけ、胴体外板、胴体フレーム、胴体スチフナまたは縦通材、さらには翼外板、翼スチフナ、小骨または強力縦通材である。本発明のこれらの態様ならびに他の態様について、以下の非限定的な例示的実施例を用いて、さらに詳細に説明する。
【実施例１】
【００５９】
表１に組成が示されている複数のＡｌ−Ｍｇ−Ｌｉ合金製未加工体を鋳造した。合金Ｂは本発明に係る組成を有する。「Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  ａｎｄ  Ｄａｔａ」の２−１２および２−１３ページに記載されているアルミニウム協会の手順にしたがって計算された合金ＡおよびＢの密度は、２．５５である。
【００６０】
【表１】
2017532456.tif 000002
【００６１】
直径３５８ｍｍのビレットを、未加工体から製作した。これらのビレットを、４３０〜４４０℃で加熱し、次に、図１に表わされている胴体フレーム用の形鋼の形でプレス上での押出しにより熱間変形させた。このようにして押出しされた製品を、空気焼入れ（プレス焼入れ）した。次にこれらの製品を、以下のステップに付した：
−  最終質別Ｔ６の製品については：１２０℃で３０時間、およびそれに続く１００℃で１０時間行なわれる２段階焼戻し；
−  最終質別Ｔ８の製品については：３または５％（それぞれＴ８−３％およびＴ８−５％）の永久変形を伴う制御された引張り、次に１２０℃で３０時間、続いて１００℃で１０時間行なわれる２段階焼戻し；
−  最終質別Ｔ９の製品については：１２０℃で３０時間、続いて１００℃で１０時間行なわれる２段階焼戻し、次に３または５％（それぞれＴ９−３％およびＴ９−５％）の永久変形を伴う制御された引張り。
【００６２】
静力学特性（ＭＰａ単位の弾性限界ＲP0.2、ＭＰａ単位の破断強度Ｒｍ、および％単位の伸びＡ）を決定するため、試料を試験した。
【００６３】
得た結果を、下表２（Ｌ方向）および３（ＴＬ方向）に示す。これらの結果は、Ｌ方向については胴体フレーム上の４つの位置（図１にａ、ｂ、ｃおよびｄで示されている位置）で採取した全厚みの試料について行なった４回の測定の平均、そしてＴＬ方向については、図１にｃで示されているただ１つの位置で採取した全厚みの試料について行なった２回の測定の平均である。
【００６４】
【表２】
2017532456.tif 000003
【００６５】
【表３】
2017532456.tif 000004
【００６６】
約０．４重量％というＡｌ−Ｍｇ−Ｌｉ合金（合金Ｂ）のＭｎ含有量は、約０．１４重量％のＭｎ含有量を有する合金（合金Ａ）の力学強度に比べて、合金の力学強度（Ｒｐ０．２およびＲｍ）、とりわけＬ方向の力学強度を有意に改善することができる。その上、特に合金Ｂについての力学特性は、制御された引張りの増大に伴って増大する（ＴＸ＝Ｔ８またはＴ９で、Ｔ６＜ＴＸ−３％＜ＴＸ−５％）。最後に、最高の結果は概して、制御された引張りが焼戻しの後に行なわれる場合に得られる（Ｔ８＜Ｔ９）。
【実施例２】
【００６７】
先行実施例の表１に組成が示されている複数のＡｌ−Ｍｇ−Ｌｉ合金製未加工体を鋳造した。合金Ｂは本発明に係る組成を有する。
【００６８】
直径３５８ｍｍのビレットを、未加工体として製作した。これらのビレットを、４３０〜４４０℃で加熱し、次に、プレス上での押出しにより平坦な棒材（１００ｍｍ×１０ｍｍ）の形に熱間変形させた。このようにして押出しされた製品を、空気焼入れ（プレス焼入れ）した。次にこれらの製品を、以下のステップに付した：
−  最終質別Ｔ６の製品については：１２０℃で３０時間、およびそれに続く１００℃で１０時間行なわれる２段階焼戻し；
−  最終質別Ｔ８の製品については：３または５％（それぞれＴ８−３％およびＴ８−５％）の永久変形を伴う制御された引張り、次に１２０℃で３０時間、続いて１００℃で１０時間行なわれる２段階焼戻し；
−  最終質別Ｔ９の製品については：１２０℃で３０時間、続いて１００℃で１０時間行なわれる２段階焼戻し、次に３または５％（それぞれＴ９−３％およびＴ９−５％）の永久変形を伴う制御された引張り。
【００６９】
静力学特性（ＭＰａ単位の弾性限界ＲP0.2、ＭＰａ単位の破断強度Ｒm、および％単位の伸びＡ）を決定するため、直径４ｍｍの円筒形の試料を試験した。
【００７０】
得た結果を、下表４（Ｌ方向）および５（ＴＬ方向）に示す。
【００７１】
【表４】
2017532456.tif 000005
【００７２】
【表５】
2017532456.tif 000006
【００７３】
約０．４重量％というＡｌ−Ｍｇ−Ｌｉ合金（合金Ｂ）のＭｎ含有量は、約０．１４重量％のＭｎ含有量を有する合金（合金Ａ）の力学強度に比べて、合金の力学強度（Ｒｐ０．２およびＲｍ）、とりわけＬ方向の力学強度を有意に改善することができる。その上、力学特性、特にＲｐ０．２は、制御された引張りの増大に伴って増大する（ＴＸ＝Ｔ８またはＴ９で、Ｔ６＜ＴＸ−３％＜ＴＸ−５％）。最後に、最高の結果は概して、制御された引張りが焼戻しの後に行なわれる場合に得られる（Ｔ８＜Ｔ９）。
【００７４】
製品の靱性を、ＡＳＴＭ  Ｅ３９９規格にしたがったＫｌｃの試験により特徴づけした。１／２厚みのところで採取した供試体ＣＴ８（Ｂ＝８ｍｍ、Ｗ＝１６ｍｍ）を用いて、試験を行なった。ＡＳＴＭ  Ｅ３９９規格にしたがって、特にＰmax／ＰQ≦１．１０という基準との関係において、ＫQの値はつねに無効であった。そのため、結果は、Ｋmax（最大力Ｐmaxに対応する応力拡大係数）で提示されている。結果は、表６および７中で報告され、図２および３に示されている（それぞれ供試体Ｌ−ＴおよびＴ−Ｌ）。これらの結果は、少なくとも２つの２値の平均である。
【００７５】
【表６】
2017532456.tif 000007
【００７６】
【表７】
2017532456.tif 000008
【００７７】
本発明に係る製品は、合金のＭｎ含有量の如何に関わらず充分な靱性を有する。
【００７８】
図２は、本実施例の製品の弾性限界Ｒｐ０．２と靱性ＫQ（ＫQの値は全て、Ｐmax／ＰQ≦１．１０の基準のため無効である）の関係を示す。図３は、本実施例の製品の弾性限界Ｒｐ０．２と最大応力に対応する応力拡大係数Ｋmaxの関係を示す。
【００７９】
Ｔ９の製品は、その静特性、特にＲｐ０．２とその靱性ＫQまたは最大力に対応するその応力拡大係数Ｋmaxの間の優れたバランスを有する。
【００８０】
剥離は、０から２のスコアにしたがって、前述の供試体Ｋｌｃの破面上で、半定量的に定量化された：すなわち、スコア０＝可視的剥離の不在、スコア１＝わずかな剥離、スコア２＝顕著な剥離（Ｌ方向に複数の二次的葉層／亀裂が見られる）。表８および９は、異なる供試体（それぞれ供試体Ｌ−ＴおよびＴ−Ｌに割当てられたスコアをまとめたものである。
【００８１】
【表８】
2017532456.tif 000009
【００８２】
【表９】
2017532456.tif 000010
【００８３】
合金Ｂ製の製品は、合金Ａ製の製品よりも少ない剥離を有する。
【図１】
2017532456.tif 000011
【図２】
2017532456.tif 000012
【図３】
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【国際調査報告】
2017532456.tif 000014
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2017532456.tif 000016
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