(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金を製造する方法であって、
アルミニウム合金を鋳造して鋳造アルミニウム製品を形成することであって、前記アルミニウム合金が、０．４５〜１．５重量％のＳｉ、０．１〜０．５重量％のＦｅ、最大１．５重量％のＣｕ、０．０２〜０．５重量％のＭｎ、０．４５〜１．５重量％のＭｇ、最大０．５重量％のＣｒ、最大０．０１重量％のＮｉ、最大０．１重量％のＺｎ、最大０．１重量％のＴｉ、最大０．１重量％のＶ、および最大０．１５重量％の不純物を含み、残りがＡｌである、こと、
前記鋳造アルミニウム製品を均質化すること、
前記鋳造アルミニウム製品を熱間圧延して、第１のゲージのアルミニウム合金本体を製造すること、
前記アルミニウム合金本体を冷間圧延して、最終ゲージを有するアルミニウム合金プレート、シェート、またはシートを製造すること、
前記アルミニウム合金プレート、シェート、またはシートを固溶化すること、
前記アルミニウム合金プレート、シェート、またはシートを急冷すること、
前記アルミニウム合金プレート、シェート、またはシートをコイル状に巻き取ること、ならびに
前記コイルを時効させること、を含み、
前記急冷が、複数の工程を含み、前記複数の工程が、
第１の温度への第１の急冷、
第２の温度への第２の急冷、および
第３の温度への第３の急冷を含み、
前記第１の急冷は、空気で実行され、前記第１の温度は、４００℃〜５５０℃の範囲であって、前記第２の急冷は、水で実行され、前記第２の温度は、２００℃〜３００℃の範囲であって、前記第３の急冷は、空気で実行され、前記第３の温度は、２０℃〜２５℃の範囲である、方法。
【請求項２】
前記コイルを、急冷の後、または不連続急冷の途中でフラッシュ加熱することをさらに含み、前記フラッシュ加熱が、前記コイルを５秒〜６０秒間、１８０℃〜２５０℃の温度に加熱することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記方法が、改善されたライン速度を有するアルミニウム合金加工ラインを提供し、固溶化時間が、連続急冷によって急冷を行う方法の固溶化工程より２５％短い、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記急冷またはフラッシュ加熱の後に、前記コイルを予備時効させることをさらに含む、請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
前記急冷および予備時効が、改善した降伏強度を提供する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
フラッシュ加熱または予備時効の後に、前記コイルを予歪み付与することおよび／または塗料焼付工程をさらに含む、請求項２〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
アルミニウム合金を製造する方法であって、
アルミニウム合金を鋳造して鋳造アルミニウム製品を形成することであって、前記アルミニウム合金が、０．４５〜１．５重量％のＳｉ、０．１〜０．５重量％のＦｅ、最大１．５重量％のＣｕ、０．０２〜０．５重量％のＭｎ、０．４５〜１．５重量％のＭｇ、最大０．５重量％のＣｒ、最大０．０１重量％のＮｉ、最大０．１重量％のＺｎ、最大０．１重量％のＴｉ、最大０．１重量％のＶ、および最大０．１５重量％の不純物を含み、残りがＡｌである、こと、
前記鋳造アルミニウム製品を均質化すること、
前記鋳造アルミニウム製品を熱間圧延して、第１のゲージのアルミニウム合金本体を製造すること、
前記アルミニウム合金本体を冷間圧延して、最終ゲージを有するアルミニウム合金プレート、シェート、またはシートを製造すること、
前記アルミニウム合金プレート、シェート、またはシートをコイル状に巻き取ること、
前記コイルを固溶化すること、
前記コイルを室温に急冷すること、
前記コイルをフラッシュ加熱すること、および
前記コイルを予備時効させること、を含み、
前記フラッシュ加熱工程が、５秒〜６０秒間、１８０℃〜２５０℃の温度にコイルを加熱することを含む、方法。
【請求項８】
塗料焼付工程をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記フラッシュ加熱および前記塗料焼付が、改善された降伏強度を提供する、請求項７または８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
本出願は、２０１６年１２月１６日に出願され、「Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ａｌｌｏｙｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｍａｋｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｓａｍｅ」と題する米国仮特許出願第６２／４３５，４３７号および２０１７年７月７日に出願され、「Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ａｌｌｏｙｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｍａｋｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｓａｍｅ」と題する同第６２／５２９，５１６号の利益を主張するものであり、これらの全ての内容は、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、アルミニウム合金および関連方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
高強度のリサイクル可能なアルミニウム合金は、輸送（例えば、トラック、トレーラー、列車、および船舶を包含するが、これらに限定されない）用途、電子機器用途、ならびに自動車用途を含む多くの用途において製品性能を改善させるために望ましい。例えば、トラックまたはトレーラーにおける高強度アルミニウム合金は、従来のスチール合金よりも軽量であり、新たなより厳格な政府の排出規制を満たすために必要な大幅な排出削減を提供する。そのような合金は、高強度を示さなければならない。しかしながら、そのような合金を提供する加工条件および合金組成を同定することは、困難であることが証明されている。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の網羅された実施形態は、本概要ではなく、特許請求の範囲によって定義される。本概要は、本開示の様々な態様の大まかな概要であり、以下の発明を実施するための形態の節でさらに説明される概念のいくつかを紹介する。本概要は、特許請求された主題の重要なまたは本質的な特徴を特定することを意図するものではなく、特許請求される主題の範囲を決定するために単独で使用されることも意図していない。本主題は、本開示の明細書全体の適切な部分、任意のまたは全ての図面および各特許請求項を参照することによって理解されるべきである。
【０００５】
鋳造アルミニウム製品を鋳造すること、鋳造アルミニウム製品を均質化すること、鋳造アルミニウム製品を熱間圧延して、第１のゲージのアルミニウム合金本体を製造すること、任意に、第１のゲージのアルミニウム合金本体を第２のゲージのアルミニウム合金プレート、シェート、またはシートに冷間圧延すること、アルミニウム合金プレート、シェート、またはシートを固溶化すること、アルミニウム合金プレート、シェート、またはシートを急冷すること、アルミニウム合金プレート、シェート、またはシートをコイル状に巻き取ること、コイルを予備時効させること、および任意に、コイルを時効させることを含む、アルミニウム合金を製造する方法が開示されている。
【０００６】
いくつかの非限定的な例では、急冷工程は、第１の温度への第１の急冷および第２の温度への第２の急冷を含む多段階急冷プロセスを含み得る。いくつかの例では、アルミニウム合金は、約０．４５〜１．５重量％のＳｉ、約０．１〜０．５重量％のＦｅ、最大約１．５重量％のＣｕ、約０．０２〜０．５重量％のＭｎ、約０．４５〜１．５重量％のＭｇ、最大約０．５重量％のＣｒ、最大約０．０１重量％のＮｉ、最大約０．１重量％のＺｎ、最大約０．１重量％のＴｉ、最大約０．１重量％のＶ、および最大約０．１５重量％の不純物を含み得、残りがＡｌである。いくつかの例では、本方法は、第３の温度への第３の急冷を含み得る。
【０００７】
いくつかの例では、アルミニウム合金を製造する方法は、鋳造アルミニウム製品を鋳造すること、鋳造アルミニウム製品を均質化すること、鋳造アルミニウム製品を熱間圧延して、第１のゲージのアルミニウム合金本体を製造すること、第１のゲージのアルミニウム合金本体を第２のゲージのアルミニウム合金プレート、シェート、またはシートに冷間圧延すること、アルミニウム合金プレート、シェート、またはシートを固溶化すること、第１の温度への第１の急冷、第２の温度への第２の急冷、および第３の温度への第３の急冷を含む、アルミニウム合金プレート、シェート、またはシートを急冷すること、ならびにアルミニウム合金プレート、シェート、またはシートをコイル状に巻き取ることを含む。
【０００８】
いくつかの非限定的な例では、上記の急冷工程は、水、空気、またはそれらの組み合わせで実行することができる。
【０００９】
いくつかの非限定的な例では、本明細書に記載の多段階急冷工程の間、急冷は、約１００℃〜約３００℃の範囲である第１の温度への急冷を含み得、続いて約２０℃〜約２００℃の範囲である第２の温度への急冷を含み得る。いくつかの例では、第２の温度は、室温（例えば、約２０℃〜約２５℃）であり得る。場合によっては、多段階急冷は、いくつかのプロセス段階を含み得る。場合によっては、多段階急冷は、２段階、３段階、４段階、５段階、６段階、７段階、８段階、９段階、１０段階、または１０超の段階を含む。いくつかのさらなる場合において、多段階急冷工程は、サブプロセス段階を含む。多段階急冷は、プロセス段階とサブプロセス段階との任意の組み合わせを含み得る。
【００１０】
いくつかの例では、アルミニウム合金を製造する方法は、鋳造アルミニウム製品を鋳造すること、鋳造アルミニウム製品を均質化すること、鋳造アルミニウム製品を熱間圧延して、第１のゲージのアルミニウム合金本体を製造すること、第１のゲージのアルミニウム合金本体を第２のゲージのアルミニウム合金プレート、シェート、またはシートに冷間圧延すること、アルミニウム合金プレート、シェート、またはシートを固溶化すること、第１の温度への第１の急冷、第２の温度への第２の急冷、および第３の温度への第３の急冷を含む、アルミニウム合金プレート、シェート、またはシートを急冷すること、アルミニウム合金プレート、シェート、またはシートをフラッシュ加熱し、アルミニウム合金プレート、シェート、またはシートをコイル状に巻き取ることを含む。いくつかの例では、急冷工程は、室温に急冷することを含み得、フラッシュ加熱は、約１０〜６０秒間約２００℃に加熱することを含み得る。フラッシュ加熱工程後、アルミニウム合金を室温に冷却し、次いで追加の加工工程、例えば予備時効または予歪み付与に供することができる。
【００１１】
いくつかの非限定的な例では、上記のフラッシュ加熱は、コイルをある温度に加熱すること、およびコイルをある期間その温度に維持することを含む。コイルのフラッシュ加熱温度は、約１５０℃〜約２００℃の範囲の温度を含み得る。コイルが維持されるフラッシュ加熱時間は、約５秒〜約６０秒の範囲の期間を含み得る。
【００１２】
いくつかの非限定的な例では、上記の予備時効は、熱処理をさらに含み得る。いくつかの態様では、熱処理は、アルミニウム合金プレート、シェート、またはシートの強度をさらに増加させる。熱処理は、アルミニウム合金プレート、シェート、またはシートを約１５０℃〜約２２５℃の温度に約１０分〜約６０分間加熱することを含む。いくつかの態様では、予歪み付与処理は、アルミニウム合金プレート、シェート、またはシートの強度をさらに増加させる。予歪み付与は、アルミニウム合金プレート、シェート、またはシートを約０．５％〜約５％まで歪ませることを含む。熱処理は、塗装焼付をシミュレートする。予歪み付与は、アルミニウム合金部品の形成をシミュレートすることができる。
【００１３】
いくつかの非限定的な例では、多段階急冷ならびに予備時効および／または予歪み付与を含む上記の方法を用いることにより、改善された降伏強度を有するアルミニウム合金プレート、シェート、またはシートを提供することができる。提供されたアルミニウム合金プレート、シェート、またはシートは、例示的なＴ８×テンパーにおいてである。
【００１４】
いくつかの非限定的な例では、上記のアルミニウム合金プレート、シェート、またはシートは、Ｔ８×テンパー時に少なくとも２７０ＭＰａの降伏強度を有する。
【００１５】
いくつかの非限定的な例では、例示的な急冷および予備時効工程を含む本明細書に記載の方法は、比較のアルミニウム合金加工方法と比較した場合、例えば少なくとも２０％速い改善された速度でアルミニウム合金加工ラインを提供することができる。
【００１６】
いくつかの非限定的な例では、上記の方法と組み合わせたアルミニウム合金組成物を使用してアルミニウム合金製品を製造することができる。アルミニウム合金製品は、輸送本体部品または電子機器ハウジングであり得る。
【００１７】
本発明のさらなる態様、目的、および利点は、以下の詳細な説明および図を考慮すると明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
本明細書は、以下の添付の図面を参照するが、異なる図面における同様の参照番号の使用は、同様または類似の構成要素を例示することを意図している。
【００１９】
【図１】本明細書に記載の方法のためのプロセスフローの概略図である。
【図２】本明細書に記載の例示的な合金の経時的な熱履歴を示すグラフである。
【図３】本明細書に記載のＴ８×テンパーにおける例示的な合金から採取した試料の降伏強度を示す棒グラフである。
【図４】本明細書に記載の例示的な合金から採取した試料の焼付硬化応答（すなわち、降伏強度の増加）を示す棒グラフである。
【図５】本明細書に記載の第１の急冷工程を出た後の本明細書に記載の例示的な合金の温度の関数としての焼付硬化応答を示すグラフである。
【図６】本明細書に記載の様々な作製方法に供された本明細書に記載の合金から採取した試料の降伏強度を示す棒グラフである。
【図７】本明細書に記載の様々な作製方法に供された本明細書に記載の合金から採取した試料の焼付硬化応答（すなわち、降伏強度の増加）を示す棒グラフである。
【図８】本明細書に記載の焼付硬化手順の前後における本明細書に記載の合金から採取した試料の降伏強度を示す棒グラフである。
【図９】本明細書に記載の様々な作製方法に供された本明細書に記載のアルミニウム合金から採取した試料の降伏強度を示す棒グラフである。
【図１０】本明細書に記載の様々な作製方法に供された本明細書に記載の合金から採取した試料の焼付硬化応答（すなわち、降伏強度の増加）を示す棒グラフである。
【図１１】本明細書に記載の様々な作製方法に供された本明細書に記載のアルミニウム合金から採取した試料の降伏強度を示すグラフである。
【図１２】本明細書に記載の様々な作製方法に供された本明細書に記載の合金から採取した試料の焼付硬化応答（すなわち、降伏強度の増加）を示すグラフである。
【図１３】本明細書に記載の様々な作製方法に供された本明細書に記載の合金から採取した試料の焼付硬化応答を示すグラフである。
【図１４】本明細書に記載の方法に従って様々なライン速度で製造された例示的なアルミニウム合金についての塗料焼付手順後に得られる強度を示すグラフである。
【図１５】異なる方法および技術に従って作製された様々な合金の測定された引張強度を示すグラフである。
【図１６】Ｔ８×テンパーにおいて例示的な合金から採取され、本明細書に記載される様々な塗料焼付手順に供された試料の降伏強度を示すグラフである。
【図１７】例示的な合金から採取し、本明細書に記載の様々な塗料焼付手順に供された試料の焼付硬化応答（すなわち、降伏強度の増加）を示すグラフである。
【図１８】本明細書に記載のＴ８×テンパーにおける例示的な合金から採取した試料の降伏強度を示す棒グラフである。
【図１９】本明細書に記載の例示的な合金から採取した試料の焼付硬化応答（すなわち、降伏強度の増加）を示す棒グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本開示の特定の態様および特徴は、特定のアルミニウム合金における塗料焼付応答を改善する急冷技術に関する。
【００２１】
本明細書で使用される場合、用語「発明」、「本発明（ｔｈｅ  ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」、「この発明」、および「本発明（ｔｈｅ  ｐｒｅｓｅｎｔ  ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」は、本特許出願および以下の特許請求の範囲の主題の全てを広く参照することが意図されている。これらの用語を含有する記述は、本明細書において記載される対象を限定しない、または以下の特許の特許請求の範囲の意味もしくは範囲を限定しないことを理解すべきである。
【００２２】
本明細書では、ＡＡ番号によって識別される合金、および「シリーズ」などの他の関連する記号表示が参照される。アルミニウムおよびその合金の命名および特定に最も一般的に使用される番号記号表示システムの理解に関しては、両方ともＴｈｅ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎによって出版されている、「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。
【００２３】
本明細書で使用される場合、「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」または「その（ｔｈｅ）」の意味は、文脈上他に明確に指示されない限り、単数および複数の言及を含む。
【００２４】
本明細書で使用される場合、「室温」の意味は、約１５℃〜約３０℃、例えば、約１５℃、約１６℃、約１７℃、約１８℃、約１９℃、約２０℃、約２１℃、約２２℃、約２３℃、約２４℃、約２５℃、約２６℃、約２７℃、約２８℃、約２９℃、または約３０℃の温度を含み得る。
【００２５】
本明細書で開示される全ての範囲は、その中に包括される任意および全ての部分範囲を包含すると理解される。例えば、「１〜１０」の定まった範囲は、最小値の１と最大値の１０との間の任意および全ての部分範囲、すなわち、１以上、例えば、１〜６．１の最小値から始まる全ての部分範囲、および１０以下、例えば、５．５〜１０の最大値で終わる全ての部分範囲を含むと考慮されなければならない。
【００２６】
本出願を通して、元素は、重量パーセント（重量％）で表される。合金中の不純物の合計は、０．１５重量％を超えなくてもよい。各合金中の残りは、アルミニウムである。
【００２７】
Ｔ４テンパーなどの用語は、固溶化した後、実質的に安定な状態まで自然に時効させたアルミニウム合金を意味する。Ｔ４テンパーは、固溶化後に冷間圧延されていない合金、または平坦化または矯正における冷間圧延の効果が機械的性質の限界において認められない場合がある合金に適用される。
【００２８】
Ｔ６テンパーという用語は、固溶化熱処理され人工的に時効させたアルミニウム合金を指す。
【００２９】
Ｔ８テンパーという用語は、固溶化熱処理し、続いて冷間加工または圧延し、次いで人工的に時効させたアルミニウム合金を指す。
【００３０】
Ｆテンパーという用語は、製作されたままのアルミニウム合金を指す。
【００３１】
本明細書で使用される場合、「鋳造金属品」、「鋳造品」、「鋳造アルミニウム製品」などの用語は、交換可能であり、直接チル鋳造（直接チル共鋳造を含む）または半連続鋳造、連続鋳造（例えば、ツインベルト鋳造機、ツインロール鋳造機、ブロック鋳造機、もしくは任意の他の連続鋳造機を使用することを含む）、電磁鋳造、ホットトップ鋳造、または任意の他の鋳造方法によって製造された製品を指す。
アルミニウム合金組成
【００３２】
以下にアルミニウム合金について説明する。特定の態様では、合金は、高強度を示す。合金の性質は、記載されたプレート、シェート、シート、または他の製品を製造するために合金を加工する方法によって達成される。いくつかの例では、合金は、表１に提供されるような以下の元素組成を有し得る。
【表１】
0006921957.tif 000002
【００３３】
特定の例では、合金は、合金の総重量に基づいて、約０．４５％〜約１．５％（例えば、０．５％〜１．１％、０．５５％〜１．２５％、０．６％〜１．０％、１．０％〜１．３％、または１．０３〜１．２４％）の量のケイ素（Ｓｉ）を含む。例えば、合金は、０．４５％、０．４６％、０．４７％、０．４８％、０．４９％、０．５％、０．５１％、０．５２％、０．５３％、０．５４％、０．５５％、０．５６％、０．５７％、０．５８％、０．５９％、０．６％、０．６１％、０．６２％、０．６３％、０．６４％、０．６５％、０．６６％、０．６７％、０．６８％、０．６９％、０．７％、０．７１％、０．７２％、０．７３％、０．７４％、０．７５％、０．７６％、０．７７％、０．７８％、０．７９％、０．８％、０．８１％、０．８２％、０．８３％、０．８４％、０．８５％、０．８６％、０．８７％、０．８８％、０．８９％、０．９％、０．９１％、０．９２％、０．９３％、０．９４％、０．９５％、０．９６％、０．９７％、０．９８％、０．９９％、１．０％、１．０１％、１．０２％、１．０３％、１．０４％、１．０５％、１．０６％、１．０７％、１．０８％、１．０９％、１．１％、１．１１％、１．１２％、１．１３％、１．１４％、１．１５％、１．１６％、１．１７％、１．１８％、１．１９％、１．２％、１．２１％、１．２２％、１．２３％、１．２４％、１．２５％、１．２６％、１．２７％、１．２８％、１．２９％、１．３％、１．３１％、１．３２％、１．３３％、１．３４％、１．３５％、１．３６％、１．３７％、１．３８％、１．３９％、１．４％、１．４１％、１．４２％、１．４３％、１．４４％、１．４５％、１．４６％、１．４７％、１．４８％、１．４９％、または１．５％のＳｉを含むことができる。全て重量％で表した。
【００３４】
特定の例では、合金は、合金の総重量に基づいて、約０．１％〜約０．５％（例えば、０．１５％〜０．２５％、０．１４％〜０．２６％、０．１３％〜０．２７％、または０．１２％〜０．２８％）の量の鉄（Ｆｅ）を含む。例えば、合金は、０．１％、０．１１％、０．１２％、０．１３％、０．１４％、０．１５％、０．１６％、０．１７％、０．１８％、０．１９％、０．２％、０．２１％、０．２２％、０．２３％、０．２４％、０．２５％、０．２６％、０．２７％、０．２８％、０．２９％、０．３％、０．３１％、０．３２％、０．３３％、０．３４％、０．３５％、０．３６％、０．３７％、０．３８％、０．３９％、０．４％、０．４１％、０．４２％、０．４３％、０．４４％、０．４５％、０．４６％、０．４７％、０．４８％、０．４９％、または０．５％のＦｅを含むことができる。全て重量％で表した。
【００３５】
特定の例では、合金は、合金の総重量に基づいて、約０．０％〜約１．５％（例えば、０．１〜０．２％、０．３〜０．４％、０．０５％〜０．２５％、０．０４％〜０．３４％、または０．１５％〜０．３５％）の量の銅（Ｃｕ）を含む。例えば、合金は、０．０１％、０．０２％、０．０３％、０．０４％、０．０５％、０．０６％、０．０７％、０．０８％、０．０９％、０．１％、０．１１％、０．１２％、０．１３％、０．１４％、０．１５％、０．１６％、０．１７％、０．１８％、０．１９％、０．２％、０．２１％、０．２２％、０．２３％、０．２４％、０．２５％、０．２６％、０．２７％、０．２８％、０．２９％、０．３％、０．３１％、０．３２％、０．３３％、０．３４％、または０．３５％、０．３６％、０．３７％、０．３８％、０．３９％、０．４％、０．４１％、０．４２％、０．４３％、０．４４％、０．４５％、０．４６％、０．４７％、０．４８％、０．４９％、０．５％、０．５１％、０．５２％、０．５３％、０．５４％、０．５５％、０．５６％、０．５７％、０．５８％、０．５９％、０．６％、０．６１％、０．６２％、０．６３％、０．６４％、０．６５％、０．６６％、０．６７％、０．６８％、０．６９％、０．７％、０．７１％、０．７２％、０．７３％、０．７４％、０．７５％、０．７６％、０．７７％、０．７８％、０．７９％、０．８％、０．８１％、０．８２％、０．８３％、０．８４％、０．８５％、０．８６％、０．８７％、０．８８％、０．８９％、０．９％、０．９１％、０．９２％、０．９３％、０．９４％、０．９５％、０．９６％、０．９７％、０．９８％、０．９９％、１．０％、１．０１％、１．０２％、１．０３％、１．０４％、１．０５％、１．０６％、１．０７％、１．０８％、１．０９％、１．１％、１．１１％、１．１２％、１．１３％、１．１４％、１．１５％、１．１６％、１．１７％、１．１８％、１．１９％、１．２％、１．２１％、１．２２％、１．２３％、１．２４％、１．２５％、１．２６％、１．２７％、１．２８％、１．２９％、１．３％、１．３１％、１．３２％、１．３３％、１．３４％、１．３５％、１．３６％、１．３７％、１．３８％、１．３９％、１．４％、１．４１％、１．４２％、１．４３％、１．４４％、１．４５％、１．４６％、１．４７％、１．４８％、１．４９％、または１．５％のＣｕを含むことができる。場合によっては、Ｃｕは合金中に存在しない（すなわち、０％）。全て重量％で表した。
【００３６】
固溶化および任意の時効後に強度および硬度を増加させるために、Ｃｕをアルミニウム合金に含めることができる。アルミニウム合金中に含まれるより多量のＣｕは、固溶化および任意の時効後の成形性を著しく低下させる可能性がある。いくつかの非限定的な例では、少量のＣｕを有するアルミニウム合金は、本明細書に記載の例示的な方法によって製造されたときに強度を増し、良好な成形性を提供することができる。
【００３７】
特定の例では、合金は、合金の総重量に基づいて、約０．０２％〜約０．５％（例えば、０．０２％〜０．１４％、０．０２５％〜０．１７５％、約０．０３％、０．１１％〜０．１９％、０．０８％〜０．１２％、０．１２％〜０．１８％、０．０９％〜０．１８％、および０．０２％〜０．０６％）の量のマンガン（Ｍｎ）を含むことができる。例えば、合金は、０．０２％、０．０２１％、０．０２２％、０．０２３％、０．０２４％、０．０２５％、０．０２６％、０．０２７％、０．０２８％、０．０２９％、０．０３％、０．０３１％、０．０３２％、０．０３３％、０．０３４％、０．０３５％、０．０３６％、０．０３７％、０．０３８％、０．０３９％、０．０４％、０．０４１％、０．０４２％、０．０４３％、０．０４４％、０．０４５％、０．０４６％、０．０４７％、０．０４８％、０．０４９％、０．０５％、０．０５１％、０．０５２％、０．０５３％、０．０５４％、０．０５５％、０．０５６％、０．０５７％、０．０５８％、０．０５９％、０．０６％、０．０６１％、０．０６２％、０．０６３％、０．０６４％、０．０６５％、０．０６６％、０．０６７％、０．０６８％、０．０６９％、０．０７％、０．０７１％、０．０７２％、０．０７３％、０．０７４％、０．０７５％、０．０７６％、０．０７７％、０．０７８％、０．０７９％、０．０８％、０．０８１％、０．０８２％、０．０８３％、０．０８４％、０．０８５％、０．０８６％、０．０８７％、０．０８８％、０．０８９％、０．０９％、０．０９１％、０．０９２％、０．０９３％、０．０９４％、０．０９５％、０．０９６％、０．０９７％、０．０９８％、０．０９９％、０．１％、０．１１％、０．１２％、０．１３％、０．１４％、０．１５％、０．１６％、０．１７％、０．１８％、０．１９％、０．２％、０．２１％、０．２２％、０．２３％、０．２４％、０．２５％、０．２６％、０．２７％、０．２８％、０．２９％、０．３％、０．３１％、０．３２％、０．３３％、０．３４％、０．３５％、０．３６％、０．３７％、０．３８％、０．３９％、０．４％、０．４１％、０．４２％、０．４３％、０．４４％、０．４５％、０．４６％、０．４７％、０．４８％、０．４９％、または０．５％のＭｎを含むことができる。全て重量％で表した。
【００３８】
特定の例では、合金は、合金の総重量に基づいて、約０．４５％〜約１．５％（例えば、約０．６％〜約１．３％、約０．６５％〜１．２％、０．８％〜１．２％、または約０．９％〜約１．１％）の量のマグネシウム（Ｍｇ）を含む。例えば、合金は、０．４５％、０．４６％、０．４７％、０．４８％、０．４９％、０．５％、０．５１％、０．５２％、０．５３％、０．５４％、０．５５％、０．５６％、０．５７％、０．５８％、０．５９％、０．６％、０．６１％、０．６２％、０．６３％、０．６４％、０．６５％、０．６６％、０．６７％、０．６８％、０．６９％、０．７％、０．７１％、０．７２％、０．７３％、０．７４％、０．７５％、０．７６％、０．７７％、０．７８％、０．７９％、０．８％、０．８１％、０．８２％、０．８３％、０．８４％、０．８５％、０．８６％、０．８７％、０．８８％、０．８９％、０．９％、０．９１％、０．９２％、０．９３％、０．９４％、０．９５％、０．９６％、０．９７％、０．９８％、０．９９％、１．０％、１．０１％、１．０２％、１．０３％、１．０４％、１．０５％、１．０６％、１．０７％、１．０８％、１．０９％、１．１％、１．１１％、１．１２％、１．１３％、１．１４％、１．１５％、１．１６％、１．１７％、１．１８％、１．１９％、１．２％、１．２１％、１．２２％、１．２３％、１．２４％、１．２５％、１．２６％、１．２７％、１．２８％、１．２９％、１．３％、１．３１％、１．３２％、１．３３％、１．３４％、１．３５％、１．３６％、１．３７％、１．３８％、１．３９％、１．４％、１．４１％、１．４２％、１．４３％、１．４４％、１．４５％、１．４６％、１．４７％、１．４８％、１．４９％、または１．５％のＭｇを含むことができる。全て重量％で表した。
【００３９】
特定の例では、合金は、合金の総重量に基づいて、最大約０．５％（例えば、０．００１％〜０．１５％、０．００１％〜０．１３％、０．００５％〜０．１２％、０．０２％〜０．０４％、０．０８％〜０．２５％、０．０３％〜０．０４５％、０．０１％〜０．０６％、０．０３５％〜０．０４５％、０．００４％〜０．０８％、０．０６％〜０．１３％、０．０６％〜０．１８％、０．１％〜０．１３％、または０．１１％〜０．１２％）の量のクロム（Ｃｒ）を含む。例えば、合金は、０．００１％、０．００２％、０．００３％、０．００４％、０．００５％、０．００６％、０．００７％、０．００８％、０．００９％、０．０１％、０．０１１％、０．０１２％、０．０１３％、０．０１４％、０．０１５％、０．０２％、０．０２５％、０．０３％、０．０３５％、０．０４％、０．０４５％、０．０５％、０．０５５％、０．０６％、０．０６５％、０．０７％、０．０７５％、０．０８％、０．０８５％、０．０９％、０．０９５％、０．１％、０．１０５％、０．１１％、０．１１５％、０．１２％、０．１２５％、０．１３％、０．１３５％、０．１４％、０．１４５％、０．１５％、０．１５５％、０．１６％、０．１６５％、０．１７％、０．１７５％、０．１８％、０．１８５％、０．１９％、０．１９５％、０．２％、０．２０５％、０．２１％、０．２１５％、０．２２％、０．２２５％、０．２３％、０．２３５％、０．２４％、０．２４５％、０．２５％、０．２５５％、０．２６％、０．２６５％、０．２７％、０．２７５％、０．２８％、０．２８５％、０．２９％、０．２９５％、０．３％、０．３０５％、０．３１％、０．３１５％、０．３２％、０．３２５％、０．３３％、０．３３５％、０．３４％、０．３４５％、０．３５％、０．３５５％、０．３６％、０．３６５％、０．３７％、０．３７５％、０．３８％、０．３８５％、０．３９％、０．３９５％、０．４％、０．４０５％、０．４１％、０．４１５％、０．４２％、０．４２５％、０．４３％、０．４３５％、０．４４％、０．４４５％、０．４５％、０．４５５％、０．４６％、０．４６５％、０．４７％、０．４７５％、０．４８％、０．４８５％、０．４９％、０．４９５％、または０．５％のＣｒを含むことができる。特定の態様では、Ｃｒは、合金中に存在しない（すなわち、０％）。全て重量％で表した。
【００４０】
特定の例では、合金は、合金の総重量に基づいて、最大約０．０１％（例えば、０．００１％〜０．０１％）の量のニッケル（Ｎｉ）を含む。例えば、合金は、０．００１％、０．００２％、０．００３％、０．００４％、０．００５％、０．００６％、０．００７％、０．００８％、０．００９％、０．０１％、０．０１１％、０．０１２％、０．０１３％、０．０１４％、０．０１５％、０．０１６％、０．０１７％、０．０１８％、０．０１９％、０．０２％、０．０２１％、０．０２２％、０．０２３％、０．０２４％、０．０２５％、０．０２６％、０．０２７％、０．０２８％、０．０２９％、０．０３％、０．０３１％、０．０３２％、０．０３３％、０．０３４％、０．０３５％、０．０３６％、０．０３７％、０．０３８％、０．０３９％、０．０４％、０．０４１％、０．０４２％、０．０４３％、０．０４４％、０．０４５％、０．０４６％、０．０４７％、０．０４８％、０．０４９％、または０．０５％のＮｉを含むことができる。特定の態様では、Ｎｉは、合金中に存在しない（すなわち、０％）。全て重量％で表した。
【００４１】
特定の例では、合金は、合金の総重量に基づいて、最大約０．１％（例えば、０．００１％〜０．０９％、０．００４％〜０．１％、または０．０６％〜０．１％）の量の亜鉛（Ｚｎ）を含む。例えば、合金は、０．００１％、０．００２％、０．００３％、０．００４％、０．００５％、０．００６％、０．００７％、０．００８％、０．００９％、０．０１％、０．０１１％、０．０１２％、０．０１３％、０．０１４％、０．０１５％、０．０１６％、０．０１７％、０．０１８％、０．０１９％、０．０２％、０．０２１％、０．０２２％、０．０２３％、０．０２４％、０．０２５％、０．０２６％、０．０２７％、０．０２８％、０．０２９％、０．０３％、０．０４％、０．０５％、０．０６％、０．０７％、０．０８％、０．０９％、または０．１％のＺｎを含むことができる。特定の場合において、Ｚｎは、合金中に存在しない（すなわち、０％）。全て重量％で表した。
【００４２】
特定の例では、合金は、合金の総重量に基づいて、最大約０．１％（例えば、０．０１％〜０．１％）の量のチタン（Ｔｉ）を含む。例えば、合金は、０．００１％、０．００２％、０．００３％、０．００４％、０．００５％、０．００６％、０．００７％、０．００８％、０．００９％、０．０１％、０．０１１％、０．０１２％、０．０１３％、０．０１４％、０．０１５％、０．０１６％、０．０１７％、０．０１８％、０．０１９％、０．０２％、０．０２１％、０．０２２％、０．０２３％、０．０２４％、０．０２５％、０．０２６％、０．０２７％、０．０２８％、０．０２９％、０．０３％、０．０３１％、０．０３２％、０．０３３％、０．０３４％、０．０３５％、０．０３６％、０．０３７％、０．０３８％、０．０３９％、０．０４％、０．０５％、０．０５１％、０．０５２％、０．０５３％、０．０５４％、０．０５５％、０．０５６％、０．０５７％、０．０５８％、０．０５９％、０．０６％、０．０７％、０．０８％、０．０９％、または０．１％のＴｉを含むことができる。全て重量％で表した。
【００４３】
特定の例では、合金は、合金の総重量に基づいて、最大約０．１％（例えば、０．０１％〜０．１％）の量のバナジウム（Ｖ）を含む。例えば、合金は、０．００１％、０．００２％、０．００３％、０．００４％、０．００５％、０．００６％、０．００７％、０．００８％、０．００９％、０．０１％、０．０１１％、０．０１２％、０．０１３％、０．０１４％、０．０１５％、０．０１６％、０．０１７％、０．０１８％、０．０１９％、０．０２％、０．０２１％、０．０２２％、０．０２３％、０．０２４％、０．０２５％、０．０２６％、０．０２７％、０．０２８％、０．０２９％、０．０３％、０．０３１％、０．０３２％、０．０３３％、０．０３４％、０．０３５％、０．０３６％、０．０３７％、０．０３８％、０．０３９％、０．０４％、０．０５％、０．０５１％、０．０５２％、０．０５３％、０．０５４％、０．０５５％、０．０５６％、０．０５７％、０．０５８％、０．０５９％、０．０６％、０．０７％、０．０８％、０．０９％、または０．１％のＶを含むことができる。
【００４４】
任意に、本明細書に記載の合金組成物は、不純物と呼ばれることもある他の微量元素を、それぞれ０．０５％以下、０．０４％以下、０．０３％以下、０．０２％以下、または０．０１％以下の量でさらに含み得る。これらの不純物は、Ｇａ、Ｃａ、Ｈｆ、Ｓｒ、Ｓｃ、Ｓｎ、Ｚｒ、またはそれらの組み合わせを含み得るが、これらに限定されない。したがって、Ｇａ、Ｃａ、Ｈｆ、Ｓｒ、Ｓｃ、Ｓｎ、またはＺｒは、０．０５％以下、０．０４％以下、０．０３％以下、０．０２％以下、または０．０１％以下の量で合金中に存在してもよい。特定の例において、全ての不純物の合計は、０．１５％を超えない（例えば、０．１％）。全て重量％で表した。特定の例において、合金の残りの百分率は、アルミニウムである。
作製方法
【００４５】
例示的な熱履歴を図１に提示する。冷間圧延の例示的なアルミニウム合金（例えば、合金Ｃ１、表１参照）は、合金元素をアルミニウムマトリックス全体に均一に分布させるために固溶化工程に供される。固溶化工程は、溶融することなくアルミニウムを軟化させるのに十分な固溶化温度１０１超に圧延合金Ｃ１を加熱すること、および合金を固溶化温度１０１超に維持することを含み得る。固溶化工程は、約１〜約５分（範囲Ａ）の期間にわたって実行することができる。固溶化は、合金元素が合金全体に拡散し、合金内に均一に分布することを可能にすることができる。固溶化したら、アルミニウム合金を急激に冷却して（すなわち急冷して）１０２、合金元素を所定の位置に凍結させ、合金元素がアルミニウムマトリックスから凝集して析出するのを防ぐ。図１に示す例では、急冷は、不連続である。
【００４６】
いくつかの例では、不連続急冷工程は、第１の方法によって第１の温度１０３に急冷すること、続いて第２の方法によって第２の温度１０４に急冷することを含み得る。いくつかの例では、第３の温度への第３の急冷を含めることができる。いくつかの非限定的な例では、第１の急冷温度１０３は、約１５０℃〜約３００℃（例えば、約２５０℃）であり得る。場合によっては、第１の急冷工程は、水で実行することができる。いくつかの非限定的な例では、第２の急冷温度１０４は、室温（「ＲＴ」）（例えば、２０℃、２１℃、２２℃、２３℃、２４℃、または２５℃を含む約２０℃〜約２５℃）であり得る。いくつかの例では、第２の急冷工程は、空気で実行することができる。
【００４７】
いくつかの例では、不連続急冷工程は、第１の方法によって第１の温度１０３に急冷すること、続いて第２の方法によって第２の温度１０４に急冷することを含み得る。いくつかの例では、第１の方法は、塩浴中で急冷することを含む。いくつかの例では、第２の方法は、空気または水で急冷することを含む。いくつかの例では、不連続急冷工程は、第３の温度への第３の急冷をさらに含み得る。
【００４８】
いくつかのさらなる例では、熱処理工程（すなわち、フラッシュ加熱）１３０が含まれる。場合によっては、フラッシュ加熱（ＦＸ）工程は、約１０秒〜約６０秒の期間にわたって塩浴内で第１の温度１０３を維持することを含む。ＦＸ工程後、合金を第２の温度にさらに急冷することができる。フラッシュ加熱工程およびさらなる急冷工程後、コイルを室温に冷却し、次いで追加の加工工程、例えば予備時効または他の工程に供することができる。
【００４９】
いくつかのさらなる例では、フラッシュ加熱工程は、急冷工程とは無関係に実行される。フラッシュ加熱工程は、アルミニウム合金を第２の温度１０４から約１８０℃〜約２５０℃のＦＸ温度に加熱すること、およびＦＸ温度を約１０秒〜約６０秒間維持することを含む（図示せず）。場合によっては、急冷工程は、連続的である。いくつかのさらなる例では、急冷工程は、空気で実行することができる。他のいくつかの場合には、急冷工程は、水で実行することができる。いくつかの非限定的な例では、急冷工程は、本明細書に記載のように不連続である。フラッシュ加熱工程後、コイルを室温に冷却し、次いで追加の加工工程、例えば予備時効または他の工程に供することができる。
【００５０】
いくつかの非限定的な例では、固溶化および急冷された合金Ｃ１は、急冷工程後に時効手順に供することができる。いくつかの例では、時効工程は、急冷工程後、約１分〜約２０分（範囲Ｂ）で実行される。いくつかの非限定的な例では、時効手順は、予備時効工程１１０（実験室設定）または１１１（製造設定）および塗料焼付工程１２０を含む。予備時効工程１１０は、約１時間〜約４時間（範囲Ｃ）実行することができる。いくつかの非限定的な例では、予備時効工程１１０は、Ｔ４テンパーでアルミニウム合金を提供することができる。予備時効工程１１０は、アルミニウム合金の機械的性質に著しく影響を与えない予備的熱処理であり得るがむしろ、予備時効工程１１０は、さらに下流の熱処理が人工時効プロセスを完了することができるように、アルミニウム合金を部分的に時効させることができる。例えば、予備時効工程、変形工程、および塗料焼付工程を用いることは、冷間圧延アルミニウム合金においてＴ８×テンパー条件をもたらす人工時効プロセスである。いくつかの例では、Ｔ８×テンパーは、変形量、熱処理温度、および熱処理期間（例えば、２％＋１７０℃−２０分）によって示される。製造設定１１１における予備時効は、予備時効温度に加熱すること、および２４時間超であり得る期間にわたって冷却することを含み得る。いくつかの例では、合金は、塗料焼付工程に供されず、結果としてＴ４テンパー条件１１５をもたらす。場合によっては、塗料焼付工程は、エンドユーザーによって実行される。いくつかのさらなる例では、合金は、全く熱処理されず、結果としてＦテンパー条件１１６をもたらす。いくつかの例では、時効プロセスは、アルミニウム合金の強度を増加させることができる（すなわち、焼入硬化）。通常、強度の増加は、アルミニウム合金の硬化の結果であり得るので、時効による強度の増加は、成形性が劣るアルミニウム合金を提供する。時効プロセス全体は、約１週間〜約６ヶ月間（範囲Ｄ）実行することができる。
【００５１】
いくつかの非限定的な例では、不連続急冷技術は、連続プロセスによる固溶化後に室温に完全に急冷されたアルミニウム合金と比較してより大きな焼付硬化を提供する。
【００５２】
いくつかの追加の例では、熱処理工程（すなわちフラッシュ加熱）を含めることができる。場合によっては、一旦固溶化したら、アルミニウム合金を室温に急冷することができる。次いで、急冷された合金は、しばらくの間第２の温度に再加熱することができる。いくつかのそのような例では、第２の温度は、約１８０℃〜約２５０℃、例えば２００℃であり得、第２の温度は、約１０〜６０秒間維持され得る。次いで、合金を第２の急冷工程によって室温に冷却することができる。いくつかの例では、第２の急冷工程は、空気で実行することができる。いくつかの例では、第２の急冷工程は、水で実行することができる。いくつかの例では、フラッシュ加熱は、合金を室温に急冷した後、例えば、約１０分間、９分間、８分間、７分間、６分間、５分間、４分間、３分間、２分間、または１分間室温に維持した後、約２０分間未満で行うことができる。
【００５３】
いくつかの非限定的な例では、時効を実行することができる。いくつかの例では、アルミニウム合金プレート、シェート、またはシートをコーティングすることができる。いくつかのさらなる例では、アルミニウム合金プレート、シェート、またはシートは、熱処理することができる。いくつかのさらなる例では、熱処理は、アルミニウム合金プレート、シェート、またはシートをさらに時効させることができる。
【００５４】
以下の例示的な例は、本明細書で説明される一般的な主題を読者に紹介するために与えられ、かつ開示された概念の範囲を限定することを意図するものではない。以下の部分は、図面を参照して様々な追加の特徴および実施例を説明するが、例示的な実施形態のように本開示を限定するために使用されるべきではなく、図面において、同様の番号は、同様の要素を示し、方向の説明は、例示的な実施形態を説明するために使用される。本明細書の実施例に含まれる要素は、縮尺通りに描かれていなくてもよい。
【実施例】
【００５５】
実施例１
図２は、例示的な急冷技術および比較の連続急冷技術の間の合金Ｃ１の熱履歴のグラフである。比較のために、連続完全水急冷（ＦＷＱ）および連続空気オンリー急冷（ＡＱ）を示す。不連続の例示的な方法は、固溶化炉から出るときに５００℃および４５０℃を含む様々な合金Ｃ１コイル温度で開始される。水急冷は、６バール（ｂ）および２バール（ｂ）を含む様々な散水圧力で実行された。グラフは、ＦＷＱの急速冷却およびＡＱの緩慢冷却を詳しく示している。合金が固溶化炉を出たときから始まる例示的な不連続急冷により急冷された合金Ｃ１は、空気急冷によって５００℃に冷却すると（「５００  ６ｂ」および「５００  ２ｂ」と呼ばれる）、第２の緩慢急冷工程なしで合金の急速冷却を示した。例示的な不連続急冷によって急冷された合金Ｃ１試料は、急冷を水での実行から約２５０℃で空気での実行に変えたときに不連続性を示した。合金温度は、固溶化炉を出るときに５４０℃であり、空気で約４５０℃の温度に急冷し、次いで水で約２５０℃の温度に急冷し、次いで空気でほぼ室温に急冷した（「４５０  ６ｂ」および「４５０  ２ｂ」と呼ばれる）。
【００５６】
図３は、上記の任意の人工時効プロセスを用いた後の上記の合金Ｃ１試料の降伏強度の試験結果を示す。グラフに示されているのは、固溶化コイルが固溶化炉を出たときに水による第１の急冷で始まり、次いでコイルが約２５０℃に冷却されたときに空気による第２の急冷に変わる例示的な不連続急冷に供された合金Ｃ１の降伏強度の増加である。例示的な急冷ならびに任意の変形および時効に供された例示的な合金は、例示的なＴ８×テンパーをもたらす。
【００５７】
図４は、例示的なＴ８×テンパーにおける例示的な合金Ｃ１の試料とＴ４テンパーにおける比較合金Ｃ１の試料との降伏強度の差を示す。比較合金Ｃ１の試料は、Ｔ４テンパー条件をもたらす自然時効に供された。ｙ軸上に示される焼付硬化（ＢＨ）応答は、例示的なＴ８×テンパーにおける合金Ｃ１の記録された降伏強度から比較Ｔ４テンパーにおける合金Ｃ１の記録された降伏強度を差し引いた結果である。グラフで明らかなように、唯一の急冷手順として完全水急冷（ＦＷＱ）または空気急冷（ＡＱ）に供された比較合金Ｃ１の降伏強度と比較して、例示的な不連続急冷に供された合金Ｃ１の降伏強度の大幅な増加がある。
【００５８】
図５は、急冷方法が様々な温度で変えられた、例示的な不連続急冷技術に供された例示的な合金Ｃ１の結果を示す。例示的な合金Ｃ１は、任意の予備時効工程に供されなかった。図５に示される例示的な合金Ｃ１は、任意の塗料焼付工程に供された。グラフに示されているのは、約２５０℃の例示的な急冷技術における不連続点に対する最適温度である（すなわち、急冷は、約２５０℃で水から空気に変えられた）。
【００５９】
実施例２
図６は、様々なＭｎ含有量を有する例示的なアルミニウム合金の加工中に用いられる例示的な急冷変形および塗料焼付技術の降伏強度の試験結果を示す。この実施例における例示的なアルミニウム合金Ｖ１およびＶ２の組成は、表２に記載されている（構成要素のバランスは、本明細書に記載された実施例と一致する）。
【表２】
0006921957.tif 000003
【００６０】
図６は、固溶化コイルが固溶化炉を出たときに空気急冷を始め、約４５０℃の温度に水急冷に変わり、次いで、コイルが約２５０℃に冷却されたときに空気急冷に変わる例示的な不連続急冷に供した例示的な合金Ｖ１および例示的な合金Ｖ２の降伏強度の増加を示す。例示的な急冷、変形、および時効（２％の歪み、次いで１８５℃に加熱し、１８５℃で２０分間維持する）に供した合金は、例示的なＴ８×テンパーをもたらす。図６では、各群の棒における第１のヒストグラム棒は、連続完全水急冷（ＦＷＱ）に供された試料の降伏強度を示し、各群の第２のヒストグラム棒は、合金が固溶化炉を出て温度が５００℃に達したときに始めて、６バールの水噴霧圧力で実施した、例示的な不連続急冷によって急冷した試料の降伏強度を示し、各群の第３のヒストグラム棒は、合金が固溶化炉を出て温度が５００℃に達したときに始めて、２バールの水噴霧圧力で実施した、例示的な不連続急冷によって急冷した試料の降伏強度を示し、各群の第４のヒストグラム棒は、合金が固溶化炉を出て温度が４５０℃に達したときに始めて、６バールの水噴霧圧力で実施した、例示的な不連続急冷によって急冷した試料の降伏強度を示し、各群の第５のヒストグラム棒（第２の群の第５の棒は、図６に含まれていない）は、合金が固溶化炉を出て温度が４５０℃に達したときに始めて、２バールの水噴霧圧力で実施した、例示的な不連続急冷によって急冷した試料の降伏強度を示し、各群の棒における第６のヒストグラム棒は、連続空気オンリー急冷に供された試料の降伏強度を示す。
【００６１】
図６にはまた、例示的な合金Ｖ１組成物中のＭｎ含有量の増加の影響も示されている。例示的な急冷が、合金Ｖ１コイルを空気で４５０℃または５００℃の温度に急冷し、水に変え、２５０℃に急冷し、次いで室温に空気で急冷することで始まるとき、例示的なＴ８×テンパーは、達成可能である。図７は、例示的なＴ８×テンパーおよび比較のＴ４テンパーにおける例示的な合金Ｖ１およびＶ２の試料の降伏強度の差を示す。ｙ軸上に示された焼付硬化（ＢＨ）応答は、例示的なＴ８×テンパーにおける合金Ｖ１およびＶ２の記録された降伏強度からＴ４テンパーにおける記録された合金Ｖ１およびＶ２の降伏強度を差し引いた結果である。図７に示すのは、固溶化コイルが固溶化炉を出て４５０℃または５００℃に冷却されたときに水急冷を始めて、コイルが約２５０℃に冷却されたときに空気急冷に変わる、例示的な不連続急冷に供された合金Ｖ１およびＶ２の降伏強度のより大きい増加である。例示的な合金Ｖ１組成物中のＭｎ含有量の増加の効果もまた明らかである。図７では、各群の棒における第１のヒストグラム棒は、連続完全水急冷（ＦＷＱ）に供された試料の降伏強度を示し、各群の第２のヒストグラム棒は、合金が固溶化炉を出て、温度が５００℃に達するまで、空気で急冷したときに始めて、水噴霧（圧力６バール）で２５０℃に急冷し、次いで空気で室温に急冷する、例示的な不連続急冷によって急冷された試料の降伏強度を示し、各群の第３のヒストグラム棒は、合金が固溶化炉を出て、温度が５００℃に達するまで、空気で急冷したときに始めて、水噴霧（圧力２バール）で２５０℃に急冷し、次いで空気で室温に急冷する、例示的な不連続急冷によって急冷された試料の降伏強度を示し、各群の第４のヒストグラム棒は、合金が固溶化炉を出て、温度が４５０℃に達するまで、空気で急冷したときに始めて、水噴霧（圧力６バール）で２５０℃に急冷し、次いで空気で室温に急冷する、例示的な不連続急冷によって急冷された試料の降伏強度を示し、各群の第５のヒストグラム棒（第２の群の第５の棒は、図７に含まれていない）は、合金が固溶化炉を出て、温度が４５０℃に達するまで、空気で急冷したときに始めて、水噴霧（圧力２バール）で２５０℃に急冷し、次いで空気で室温に急冷する、例示的な不連続急冷によって急冷された試料の降伏強度を示し、各群の棒における第６のヒストグラム棒は、連続空気オンリー急冷に供された試料の降伏強度を示す。
【００６２】
図８は、合金Ｖ１がＴ４テンパー状態にあるとき（左の組のヒストグラム）および合金Ｖ１が例示的なＴ８×テンパー状態にあるとき（右の組のヒストグラム）の合金Ｖ１の降伏強度を示す棒グラフである。各組の棒の第１のヒストグラム棒は、完全水急冷に供された試料の降伏強度を示し、各組の第２のヒストグラム棒は、例示的な不連続急冷によって急冷された試料の降伏強度を示し、各群の第３のヒストグラム棒は、連続空気オンリー急冷で急冷した試料の降伏強度を示す。
【００６３】
実施例３
図９は、製造設定で製造された合金Ａ１（表１参照）を含む組成を有する試料についての降伏強度の試験結果を示す。合金Ａ１は、加工中に様々な急冷技術に供した。図９に示すように、完全水急冷（第１の群のヒストグラム棒、「標準水」と呼ばれる）、空気オンリー急冷（第４の群のヒストグラム棒、「標準空気」と呼ばれる）、ならびに固溶化炉を出たときに始め、次いで、１００℃（「水、出口１００℃」と呼ばれる第２の群のヒストグラム棒）および２２０℃（「水、出口２２０℃」と呼ばれる第３の群のヒストグラム棒）の温度まで水で急冷する例示的な不連続急冷を用いた。自然時効（Ｔ４テンパー）および変形プラス人工時効（Ｔ８×テンパー、２％歪み、次いで１８５℃に加熱し、２０分間１８５℃を維持する）後の降伏強度を示す。図９は、製造環境で加工された、より高いＣｕ含有量を有するアルミニウム合金に対する例示的な急冷技術の効果を示す。
【００６４】
図１０は、例示的なＴ８×テンパー条件および比較のＴ４テンパー条件における合金Ａ１試料の降伏強度の差を示す。ｙ軸上に示される焼付硬化（ＢＨ）応答は、図９に示されるように、Ｔ８×テンパーにおける合金Ａ１の記録された降伏強度からＴ４テンパーにおける記録された合金Ａ１の降伏強度を差し引いた結果である。
【００６５】
実施例４
図１１は、上記の任意の人工時効プロセスを用いた後の上記の合金Ｇ１試料の降伏強度の試験結果を示し、結果として例示的なＴ８×テンパー（上の線図）をもたらし、自然時効プロセスは、Ｔ４テンパー（下の線図）をもたらした。図１１は、固溶化コイル温度が約１００℃〜３００℃の間になったときに水急冷を終了し、空気急冷を始める典型的な不連続急冷に供された合金Ｇ１の降伏強度の増加を示す。例示的な急冷および任意の時効に供された合金Ｇ１は、例示的なＴ８×テンパーをもたらす。また、固溶化コイル温度が約２００℃〜３００℃の間になったときに水急冷を終了し、空気急冷を始める典型的な不連続急冷に供された自然時効させた合金Ｇ１の降伏強度の増加も明らかである。グラフから明らかなように、約１００℃〜２００℃のアルミニウム合金温度で急冷を終了する必要がある。図１２は、例示的な不連続急冷および任意の人工時効（例えば、Ｔ４テンパー条件で）に供されなかった例示的なＴ８×テンパーおよび比較合金Ｇ１試料における合金Ｇ１試料の降伏強度の差を示す。ｙ軸上に示される焼付硬化（ＢＨ）応答は、例示的なＴ８×テンパーにおける記録された合金Ｇ１の降伏強度からＴ４テンパーにおける比較合金Ｇ１の記録された降伏強度を差し引いた結果である。
【００６６】
実施例５
例示的な合金Ｃ１を本明細書に記載されるように様々なプロセスに供した。１つの例では、冷間圧延後、合金Ｃ１を固溶化（ＳＨＴ）し、空気で急冷（ＡＱ）し、予備時効（ＰＸ）させた（図１３および表３において「Ａ」と呼ばれる）。別の例では、合金Ｃ１を固溶化し、空気で急冷し、様々な時間の間フラッシュ加熱（ＦＸ）し、さらに空気で急冷して予備時効させた（図１３および表３において「Ｂ」と呼ばれる）。別の例では、合金Ｃ１を固溶化し、様々な時間の間フラッシュ加熱（ＦＸ）し、次いで空気で急冷し、予備時効させた（図１３および表３において「Ｃ」と呼ばれる）。
【００６７】
図１３は、本明細書に記載の修正プロセスに供されたときの例示的な合金Ｃ１（表１参照）の焼付硬化応答を実証する。第２の例示的なプロセスでは、急冷後、室温合金を約２００℃に再加熱し、約１０秒間２００℃に維持する。再加熱（すなわち、フラッシュ加熱）は、合金の焼付硬化応答における増加を提供する。図１３の中央のヒストグラムＢは、降伏強度が約２３ＭＰａ増加したことを実証する。別の例では、不連続急冷中（図１参照）、合金が不連続温度（例えば２００℃）に達すると、合金温度は、二次急冷が開始される前の期間１３０の間維持される。図１３の右のヒストグラムＣから明らかなように、合金の降伏強度が約２５ＭＰａ増加している。強度結果を表３に示す。
【表３】
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【００６８】
表３で明らかなように、Ｔ８×（２％＋１７０℃−２０分）テンパーでのフラッシュ加熱工程と組み合わせた例示的な予備時効に供したときの合金Ｃ１の強度が増加している。Ｔ４テンパーは、予備時効およびフラッシュ加熱を供さなかった合金Ｃ１を示す。ＢＨは、例示的なプロセスがＴ８×で合金を提供するときの強度の増加を示す。
【００６９】
実施例６
いくつかの例では、本明細書に記載される例示的な方法を用いることは、長時間の熱処理（すなわち、固溶化）のあらゆる必要性を排除することによって、高強度アルミニウム合金製品を送達するために必要な加工時間を低減することができる。いくつかの例では、アルミニウム合金、例えば試料合金Ｂ１は、長時間の固溶化工程、アルミニウム合金を水のカスケーディングフラッドへ通過させることを含むことができ、任意に、アルミニウム合金を人工的に時効させてＴ８またはＴ８×テンパーでアルミニウムを得るための追加の熱処理を含み得る、その後の水急冷を含む比較プロセスに供することができる。いくつかの非限定的な例では、本明細書に記載の例示的な不連続急冷法に従って、試料合金Ｂ１（上記の比較プロセスに供した合金と同じ組成を有する）を製造した。例示的な不連続急冷は、固溶化工程が短縮される（例えば、比較プロセスの固溶化工程よりも２５％短い時間で固溶化が実行された）プロセスを提供し、不連続急冷は、より少ない水を必要とした（例えば、カスケーディングフラッドが毎時１０５立方メートル（ｍ３／時）を使用することができ、例示的な方法は、約２７ｍ３／時〜約４０ｍ３／時（例えば、２７ｍ３／時、２８ｍ３／時、２９ｍ３／時、３０ｍ３／時、３１ｍ３／時、３２ｍ３／時、３３ｍ３／時、３４ｍ３／時、３５ｍ３／時、３６ｍ３／時、３７ｍ３／時、３８ｍ３／時、３９ｍ３／時、または４０ｍ３／時）を使用することができる）。さらに、予備時効により、追加の熱処理によってさらに強化することができるＴ４テンパーでアルミニウム合金を提供し、Ｔ８またはＴ８×テンパーでアルミニウム合金を提供した（例えば、人工時効は、例えば、塗料焼付手順および／または成形後熱処理中に顧客によって実行することができる）。いくつかの例では、このようにして予備時効は、アルミニウム合金を部分的に時効させるのに機能した（例えば、アルミニウム合金をさらに人工時効させることができるＴ４テンパーで提供して、例えば、Ｔ８またはＴ８ｘテンパーでアルミニウム合金を提供する）。いくつかの態様では、予備時効は、アルミニウム合金の自然な時効を阻止した。いくつかのさらなる例では、アルミニウム合金を例示的な不連続急冷および予備時効仕上げの人工時効させた後にアルミニウム合金を塗装焼付手順に供し、例示的なＴ８×テンパーで合金Ｂ１を得た。図１４は、様々なライン速度で製造された合金についての塗料焼付手順後に得られる強度を示すグラフである。合金Ｂ１を１０５ｍ３／時（各群の左のヒストグラム）の水急冷で毎分２０メートル（ｍ／分）のライン速度で加工し、４０ｍ３／時（各群の中央のヒストグラム）の水急冷で２４．５ｍ／分のライン速度で加工し、２７ｍ３／時の水急冷で２４．５ｍ／分のライン速度で加工した。「ＤＬ」（各群の中央および右のヒストグラム）は、例示的な多段階急冷法が用いられたことを示す。Ｔ４テンパー中の合金Ｂ１については、例示的な方法によって製造された試料は、比較的伝統的な方法（すなわち、長時間の固溶化工程およびフラッディング水急冷を伴う２０ｍ／分）によって製造された試料と同様の引張強度を示す。試料を２％の予歪み付与後、１８５℃の温度で２０分間の熱処理を含む焼付手順にさらに供した。全ての試料の引張強度は、塗料焼付後に著しく増加したが、例示的な急冷および予備時効によって製造された試料は、比較の伝統的な方法によって製造された試料よりも高い引張強度を示した。高強度アルミニウム合金は、比較の伝統的な方法よりも最大２５％速い速度で達成することができ、より短い熱処理からの時間および費用を低減する。
【００７０】
図１５は、様々な固溶化熱処理技術（「完全ＳＨＴ」および「短ＳＨＴ」と呼ばれる）、様々な急冷技術、様々な予歪み付与技術（例えば、予歪み付与なし、または２％の予歪み付与）、ならびに本明細書に記載の例示的な不連続急冷法に従って製造された合金Ｂ１試料の引張強度に関する様々な塗料焼付技術（ｘ軸）の効果を示すグラフである。この実施例で分析した各合金Ｂ１は、同じ組成を含む。各群の左のヒストグラムは、比較的遅いライン速度（２０ｍ／分）、標準固溶化熱処理（「完全ＳＨＴ」と呼ばれる）、および１０５ｍ３／時の標準水急冷（完全ＷＱ」と呼ばれる）に供された合金Ｂ１試料を示す。後続の予歪み付与技術および塗料焼付技術は、ｘ軸上に示されている。各群の中央および右のヒストグラムは、より速いライン速度（例えば、２４．５ｍ／分）、例示的な２５％のより短い固溶化処理（「短ＳＨＴ」と呼ばれる）、ならびに例示的な不連続急冷技術の水急冷工程に必要な水が少なくて済む例示的不連続急冷技術（例えば、４０ｍ３／時（中央のヒストグラム）および２７ｍ３／時（右のヒストグラム））に供された合金Ｂ１試料を示す。後続の予歪み付与技術および塗料焼付技術は、ｘ軸上に示されている。同様の塗料焼付（すなわち、約１６５℃〜約１８５℃の温度で約１０分〜約２０分の時間の間の塗料焼付）に供された全ての試料の引張強度は、塗料焼付後に著しく増加した。多段階急冷手順およびフラッシュ加熱工程を含む例示的な処理経路を使用して、追加の熱処理技術に供されたときにさらに強化することができるＴ４テンパーでアルミニウム合金を提供することができる。例えば、本明細書に記載のアルミニウム合金は、上記の方法に従って製造し、Ｔ４テンパーで顧客に納入することができる。顧客は、アルミニウム合金をさらに人工時効させ、Ｔ８またはＴ８×テンパーでアルミニウム合金を提供するために、追加の熱処理（例えば、塗料プロセス後の塗料焼付または成形プロセス後の成形後熱処理）を任意に用いることができる。
【００７１】
実施例７
図１６は、例示的なアルミニウム合金の加工中に用いられる例示的な急冷変形および様々な塗料焼付技術の降伏強度の試験結果を示す。この実施例における例示的なアルミニウム合金Ｖ１の組成は、上記の表２に記載されている。
【００７２】
図１６は、固溶化コイルが固溶化炉を出たときに空気急冷を始め、水急冷に変わり、次いで急冷の残りのために空気急冷に戻る、例示的な不連続急冷に供された例示的合金Ｖ１の降伏強度の増加を示す。例示的な急冷、変形（例えば、降伏強度試験試料に適用される２％の歪み）、および様々な塗料焼付に供された合金は、例示的なＴ８×テンパーをもたらす。塗料焼付の変形例は、（ｉ）１６５℃に加熱し、１６５℃を１５分間維持すること（四角で示す）、（ｉｉ）１７５℃に加熱し、１７５℃を２０分間維持すること（丸で示す）、（ｉｉｉ）１８０℃に加熱し、１８０℃を２０分間維持すること（三角形で示す）、および（ｉｖ）１８５℃に加熱し、１８５℃を２０分間維持すること（菱形で示す）を含んでいた。図１６において、各プロットの左の点は、連続的な空気急冷に供された試料の降伏強度を示し、各プロットの左から２番目の点は、本明細書に記載されている例示的な不連続急冷（「超Ｔ８×急冷１」と呼ばれる）によって急冷された試料の降伏強度を示し、各プロットの左から３番目の点は、本明細書に記載されている例示的な不連続急冷（「超Ｔ８×急冷２」と呼ばれる）によって急冷された試料の降伏強度を示し、各プロットの右の点は、連続的な完全水急冷に供された試料の降伏強度を示している。
【００７３】
図１７は、例示的なＴ８×テンパーおよび比較Ｔ４テンパーにおける例示的な合金Ｖ１試料の降伏強度の差を示す。ｙ軸上に示される焼付硬化（ＢＨ）応答は、例示的なＴ８×テンパーにおける記録された合金Ｖ１の降伏強度からＴ４テンパーにおける合金Ｖ１の記録された降伏強度を差し引いた結果である。図１７に示すように、例示的な連続急冷、変形（例えば、降伏強度試験試料に適用される２％の歪み）、および様々な塗料焼付に供された合金Ｖ１は、例示的なＴ８×テンパーをもたらした。塗料焼付の変形例は、（ｉ）１６５℃に加熱し、１６５℃を１５分間維持すること（四角で示す）、（ｉｉ）１７５℃に加熱し、１７５℃を２０分間維持すること（丸で示す）、（ｉｉｉ）１８０℃に加熱し、１８０℃を２０分間維持すること（三角形で示す）、および（ｉｖ）１８５℃に加熱し、１８５℃を２０分間維持すること（菱形で示す）を含んでいた。図１７において、各プロットの左の点は、連続的な空気急冷に供された試料の降伏強度を示し、各プロットの左から２番目の点は、本明細書に記載されている例示的な不連続急冷（「超Ｔ８×急冷１」と呼ばれる）によって急冷された試料の降伏強度を示し、各プロットの左から３番目の点は、本明細書に記載されている例示的な不連続急冷（「超Ｔ８×急冷２」と呼ばれる）によって急冷された試料の降伏強度を示し、各プロットの右の点は、連続的な完全水急冷に供された試料の降伏強度を示している。
【００７４】
図１６および図１７から明らかなように、例示的な不連続急冷技術は、合金に適用される塗料焼付手順にかかわらず、増加した降伏強度を有する合金を提供した。さらに、上記の超Ｔ８×急冷２を用いた後に、より大きな焼付硬化応答が観察された。
【００７５】
図１８は、３つのアルミニウム合金試料、試料Ｘ、試料Ｙ、および試料Ｚの加工中に用いられる例示的な急冷変形および様々な塗料焼付技術の降伏強度の試験結果を示す。
【００７６】
図１８は、固溶化コイルが固溶化炉を出たときに空気急冷を始め、水急冷に変わり、次いで連続急冷の残りのために空気急冷に戻る、例示的な不連続急冷に供されたアルミニウム合金試料、Ｘ、Ｙ、およびＺの降伏強度の増加を示す。合金は、例示的な急冷、変形（例えば、降伏強度試験試料に適用された２％の歪み）、および例示的なＴ８×テンパーを提供する塗料焼付に供した。塗料焼付は、１８５℃に加熱し、２０分間１８５℃を維持する。図１８において、各群の左のヒストグラムは、連続的な完全水急冷に供された試料の降伏強度を示し、各群の左から２番目のヒストグラムは、第１の試行において例示的な不連続急冷（「超Ｔ８×急冷１」と呼ばれる）によって急冷された試料の降伏強度を示し、各群の右のヒストグラムは、第２の試行において例示的な不連続急冷（「超Ｔ８×急冷２」と呼ばれる）によって急冷された試料の降伏強度を示している。
【００７７】
図１９は、例示的なＴ８×テンパーおよび比較のＴ４テンパーにおけるアルミニウム合金試料Ｘ、Ｙ、およびＺの降伏強度の差を示す。ｙ軸上に示された焼付硬化（ＢＨ）応答は、例示的なＴ８×テンパーにおけるアルミニウム合金試料Ｘ、Ｙ、およびＺの記録された降伏強度からＴ４テンパーにおけるアルミニウム合金試料Ｘ、Ｙ、およびＺの記録された降伏強度を差し引いた結果である。図１９に示されるように、アルミニウム合金試料Ｘ、Ｙ、およびＺを例示的な不連続急冷、変形（例えば、降伏強度試験試料に適用された２％の歪み）、および例示的なＴ８×テンパーをもたらす塗料焼付に供した。塗料焼付は、１８５℃に加熱すること、および１８５℃で２０分間維持することを含んでいた。図１９では、各群の左のヒストグラムは、連続的な完全水急冷に供された試料の降伏強度を示し、各群の左から２番目のヒストグラムは、本明細書に記載されている例示的な不連続急冷（「超Ｔ８×急冷１」と呼ばれる）によって急冷された試料の降伏強度を示し、合金Ａ１の右のヒストグラムは、本明細書に記載の例示的な不連続急冷（「超Ｔ８×急冷２」と呼ばれる）によって急冷された合金Ａ１試料の降伏強度を示す。
【００７８】
図１８および図１９から明らかなように、例示的な不連続急冷技術は、増加した収率を有する合金を提供した。さらに、焼付硬化応答のわずかな減少を示したアルミニウム合金試料Ｘを除いて、上記の例示的な不連続急冷技術を用いた後により大きな焼付硬化応答が観察された。
【００７９】
図示した実施形態を含む実施形態の前述の説明は、例示および説明の目的でのみ提示されており、網羅的であることまたは開示された正確な形態に限定することを意図するものではない。その多数の修正、適合、および使用は、当業者には明らかである。
【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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