(57)【要約】  高強度アルミニウム合金ならびにそのような合金を作製および加工する方法が開示される。本明細書に記載のアルミニウム合金は、改善された機械的強度、変形性、および耐食性特性を示す。さらに、アルミニウム合金はリサイクル材料から調製することができる。本明細書に記載の合金から調製されたアルミニウム合金製品は、ＭｇＺｎ２／Ｍｇ（Ｚｎ，Ｃｕ）２、Ｍｇ２Ｓｉ、およびＡｌ４Ｍｇ８Ｓｉ７Ｃｕ２などの強度を高める析出物を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
約０．２５〜１．３重量％のＳｉ、１．０〜２．５重量％のＭｇ、０．５〜１．５重量％のＣｕ、最大０．２重量％のＦｅ、最大３．０重量％のＺｎ、最大０．１５重量％の不純物を、残りのＡｌと共に、含む、アルミニウム合金。
【請求項２】
約０．５５〜１．１重量％のＳｉ、１．２５〜２．２５重量％のＭｇ、０．６〜１．０重量％のＣｕ、０．０５〜０．１７重量％のＦｅ、１．５〜３．０重量％のＺｎ、最大０．１５重量％の不純物を、残りのＡｌと共に、含む、請求項１に記載のアルミニウム合金。
【請求項３】
約０．６５〜１．０重量％のＳｉ、１．５〜２．２５重量％のＭｇ、０．６〜１．０重量％のＣｕ、０．１２〜０．１７重量％のＦｅ、２．０〜３．０重量％のＺｎ、最大０．１５重量％の不純物、残りはＡｌ、を含む、請求項１または２に記載のアルミニウム合金。
【請求項４】
Ｚｒをさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
【請求項５】
Ｚｒが、最大約０．１５重量％の量で存在する、請求項４に記載のアルミニウム合金。
【請求項６】
Ｚｒが、約０．０９〜０．１２重量％の量で存在する、請求項４または５に記載のアルミニウム合金。
【請求項７】
Ｍｎをさらに含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
【請求項８】
Ｍｎが、最大約０．５重量％の量で存在する、請求項７に記載のアルミニウム合金。
【請求項９】
Ｍｎが、約０．０５〜０．３重量％の量で存在する、請求項７または８に記載のアルミニウム合金。
【請求項１０】
Ｍｇ対Ｓｉ比（Ｍｇ／Ｓｉ比）が、約１．５対１〜約３．５対１である、請求項１〜９のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
【請求項１１】
前記Ｍｇ／Ｓｉ比が、約２．０対１〜約３．０対１である、請求項１０に記載のアルミニウム合金。
【請求項１２】
Ｚｎ対前記Ｍｇ／Ｓｉ比の比（Ｚｎ／（Ｍｇ／Ｓｉ）比）が、約０．７５対１〜約１．４対１である、請求項１０または１１に記載のアルミニウム合金。
【請求項１３】
前記Ｚｎ／（Ｍｇ／Ｓｉ）比が、約０．８対１〜約１．１対１である、請求項１２に記載のアルミニウム合金。
【請求項１４】
Ｃｕ対前記Ｚｎ／（Ｍｇ／Ｓｉ）比の比（Ｃｕ／［Ｚｎ／（Ｍｇ／Ｓｉ）］比）が、約０．７対１〜約１．４対１である、請求項１２または１３に記載のアルミニウム合金。
【請求項１５】
前記Ｃｕ／［Ｚｎ／（Ｍｇ／Ｓｉ）］比が、約０．８対１〜約１．１対１である、請求項１４に記載のアルミニウム合金。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか一項に記載のアルミニウム合金を含むアルミニウム合金製品。
【請求項１７】
前記アルミニウム合金製品が、Ｔ６調質度において少なくとも約３４０ＭＰａの降伏強度を備える、請求項１６に記載のアルミニウム合金製品。
【請求項１８】
前記降伏強度が、Ｔ６調質度において約３６０ＭＰａ〜約３８０ＭＰａである、請求項１７に記載のアルミニウム合金製品。
【請求項１９】
前記アルミニウム合金製品が、Ｔ６調質度において１００μｍ未満の平均粒界腐食孔深さを備える、請求項１６〜１８のいずれか一項に記載のアルミニウム合金製品。
【請求項２０】
前記アルミニウム合金製品が、Ｔ４調質度において約０．５以下のｒ／ｔ（曲げ性）比を備える、請求項１６〜１９のいずれか一項に記載のアルミニウム合金製品。
【請求項２１】
前記アルミニウム合金製品が、ＭｇＺｎ２／Ｍｇ（Ｚｎ，Ｃｕ）２、Ｍｇ２Ｓｉ、およびＡｌ４Ｍｇ８Ｓｉ７Ｃｕ２からなる群から選択される１つ以上の析出物を含む、請求項１６〜２０のいずれか一項に記載のアルミニウム合金製品。
【請求項２２】
前記アルミニウム合金製品が、少なくとも約３００，０００，０００粒子／ｍｍ２の平均量のＭｇＺｎ２／Ｍｇ（Ｚｎ，Ｃｕ）２を含む、請求項２１に記載のアルミニウム合金製品。
【請求項２３】
前記アルミニウム合金製品が、少なくとも約６００，０００，０００粒子／ｍｍ２の平均量のＭｇ２Ｓｉを含む、請求項２１または２２に記載のアルミニウム合金製品。
【請求項２４】
前記アルミニウム合金製品が、少なくとも約６００，０００，０００粒子／ｍｍ２の平均量のＡｌ４Ｍｇ８Ｓｉ７Ｃｕ２を含む、請求項２１〜２３のいずれか一項に記載のアルミニウム合金製品。
【請求項２５】
前記アルミニウム合金製品が、ＭｇＺｎ２／Ｍｇ（Ｚｎ，Ｃｕ）２、Ｍｇ２Ｓｉ、およびＡｌ４Ｍｇ８Ｓｉ７Ｃｕ２を含む、請求項２１〜２４のいずれか一項に記載のアルミニウム合金製品。
【請求項２６】
Ｍｇ２Ｓｉ対Ａｌ４Ｍｇ８Ｓｉ７Ｃｕ２の比が、約１：１〜約１．５：１である、請求項２５に記載のアルミニウム合金製品。
【請求項２７】
Ｍｇ２Ｓｉ対ＭｇＺｎ２／Ｍｇ（Ｚｎ，Ｃｕ）２の比が、約１．５：１〜約３：１である、請求項２５または２６に記載のアルミニウム合金製品。
【請求項２８】
Ａｌ４Ｍｇ８Ｓｉ７Ｃｕ２対ＭｇＺｎ２／Ｍｇ（Ｚｎ，Ｃｕ）２の比が、約１．５：１〜約３：１である、請求項２５〜２７のいずれか一項に記載のアルミニウム合金製品。
【請求項２９】
アルミニウム合金を製造する方法であって、
請求項１に記載のアルミニウム合金を鋳造してアルミニウム合金鋳造製品を形成することと、
前記アルミニウム合金鋳造製品を均質化することと、
熱間圧延して最終ゲージのアルミニウム合金を提供することと、
前記最終ゲージのアルミニウム合金を溶体化熱処理することと、を含む、方法。
【請求項３０】
前記最終ゲージのアルミニウム合金を予備時効することをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記アルミニウム合金が、スクラップ金属を含む溶融アルミニウム合金から鋳造される、請求項２９または３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記スクラップ金属が、６ｘｘｘ系アルミニウム合金、７ｘｘｘ系アルミニウム合金、またはそれらの組み合わせを含む、請求項３１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、アルミニウム合金ならびにそれを作製する方法および加工する方法に関する。本開示はさらに、高い機械的強度、成形性、および耐食性を示すアルミニウム合金に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。こうした合金は、高強度、高成形性、および耐食性を呈するべきである。さらに、そのような合金は、リサイクルされた内容物から形成されることが望ましい。
【０００３】
しかしながら、そのような合金、特に、リサイクルされた内容物を有する合金を提供する加工条件および合金組成を特定することは、課題となっている。リサイクルされた内容物から合金を形成すると、亜鉛（Ｚｎ）および銅（Ｃｕ）の含有量が高くなる場合がある。高亜鉛合金は伝統的に強度が不足しており、銅含有合金は腐食し易い。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の網羅された実施形態は、この発明の概要ではなく、特許請求の範囲によって定義される。この発明の概要は、本発明の様々な態様の高レベルの概説であり、以下の詳細な説明の項でさらに説明される概念のいくつかを紹介している。この発明の概要は、特許請求される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。主題は、明細書全体、任意のまたは全ての図面、および各請求項の適切な部分を参照することによって理解されるべきである。
【０００５】
本明細書では、約０．２５〜１．３重量％のＳｉ、１．０〜２．５重量％のＭｇ、０．５〜１．５重量％のＣｕ、最大０．２重量％のＦｅ、最大３．０重量％のＺｎ、最大０．１５重量％の不純物を、残りのＡｌと共に、含むアルミニウム合金を記載する。場合によっては、アルミニウム合金は、約０．５５〜１．１重量％のＳｉ、１．２５〜２．２５重量％のＭｇ、０．６〜１．０重量％のＣｕ、０．０５〜０．１７重量％のＦｅ、１．５〜３．０重量％のＺｎ、最大０．１５重量％の不純物を、残りのＡｌと共に、含むことができる。場合によっては、アルミニウム合金は、約０．６５〜１．０重量％のＳｉ、１．５〜２．２５重量％のＭｇ、０．６〜１．０重量％のＣｕ、０．１２〜０．１７重量％のＦｅ、２．０〜３．０重量％のＺｎ、最大０．１５重量％の不純物を、残りのＡｌと共に、含むことができる。任意選択的に、本明細書に記載のアルミニウム合金は、Ｚｒおよび／またはＭｎをさらに含むことができる。Ｚｒは、最大約０．１５重量％（例えば、約０．０９〜０．１２重量％）の量で存在することができる。Ｍｎは、最大約０．５重量％（例えば、約０．０５〜０．３重量％）の量で存在することができる。
【０００６】
任意選択的に、Ｍｇ対Ｓｉの比（すなわち、Ｍｇ／Ｓｉ比）は、約１．５対１〜約３．５対１である。例えば、Ｍｇ／Ｓｉ比は、約２．０対１〜約３．０対１であることができる。任意選択的に、Ｚｎ対Ｍｇ／Ｓｉ比（すなわち、Ｚｎ／（Ｍｇ／Ｓｉ）比）は、約０．７５対１〜約１．４対１である。例えば、Ｚｎ／（Ｍｇ／Ｓｉ）比は、約０．８対１〜約１．１対１であることができる。任意選択的に、Ｃｕ対Ｚｎ／（Ｍｇ／Ｓｉ）比の比（すなわち、Ｃｕ／［Ｚｎ／（Ｍｇ／Ｓｉ）］比）は、約０．７対１〜約１．４対１である。例えば、Ｃｕ／［Ｚｎ／（Ｍｇ／Ｓｉ）］比は、約０．８対１〜約１．１対１である。
【０００７】
本明細書に記載のアルミニウム合金を含むアルミニウム合金製品もまた本明細書に記載する。アルミニウム合金製品は、Ｔ６調質度において少なくとも約３４０ＭＰａ（例えば、約３６０ＭＰａ〜約３８０ＭＰａ）の降伏強度を有することができる。本明細書に記載のアルミニウム合金製品は、耐食性であり、Ｔ６調質度において約１００μｍ未満の平均粒界腐食孔深さを有することができる。アルミニウム合金製品はまた、優れた曲げ性を示し、Ｔ４調質度において約０．５以下のｒ／ｔ（曲げ性）比を有することができる。
【０００８】
任意選択的に、アルミニウム合金製品は、ＭｇＺｎ２／Ｍｇ（Ｚｎ，Ｃｕ）２、Ｍｇ２Ｓｉ、およびＡｌ４Ｍｇ８Ｓｉ７Ｃｕ２からなる群から選択される１つ以上の析出物を含む。アルミニウム合金製品は、少なくとも約３００，０００，０００粒子／ｍｍ２の平均量のＭｇＺｎ２／Ｍｇ（Ｚｎ，Ｃｕ）２、少なくとも約６００，０００，０００粒子／ｍｍ２の平均量のＭｇ２Ｓｉ、および／または少なくとも約６００，０００，０００粒子／ｍｍ２の平均量のＡｌ４Ｍｇ８Ｓｉ７Ｃｕ２を含むことができる。いくつかの例では、アルミニウム合金製品は、ＭｇＺｎ２／Ｍｇ（Ｚｎ，Ｃｕ）２、Ｍｇ２Ｓｉ、およびＡｌ４Ｍｇ８Ｓｉ７Ｃｕ２を含む。Ｍｇ２Ｓｉ対Ａｌ４Ｍｇ８Ｓｉ７Ｃｕ２の比は約１：１〜約１．５：１であることができ、Ｍｇ２Ｓｉ対ＭｇＺｎ２／Ｍｇ（Ｚｎ，Ｃｕ）２の比は約１．５：１〜約３：１であることができ、Ａｌ４Ｍｇ８Ｓｉ７Ｃｕ２対ＭｇＺｎ２／Ｍｇ（Ｚｎ，Ｃｕ）２の比は約１．５：１〜約３：１であることができる。
【０００９】
本明細書では、アルミニウム合金の製造方法についてさらに説明する。本方法は、本明細書に記載のアルミニウム合金を鋳造してアルミニウム合金鋳造製品を形成することと、アルミニウム合金鋳造製品を均質化することと、均質化されたアルミニウム合金鋳造製品を熱間圧延して最終ゲージのアルミニウム合金を提供することと、最終ゲージのアルミニウム合金を溶体化熱処理することと、を含む。その方法は、最終ゲージのアルミニウム合金を予備時効することをさらに含むことができる。任意選択的に、アルミニウム合金は、スクラップ金属を含む溶融アルミニウム合金から、例えば、６ｘｘｘ系アルミニウム合金、７ｘｘｘ系アルミニウム合金、またはそれらの組み合わせを含有するスクラップ金属から、鋳造される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の特定の態様に従って調製されたアルミニウム合金におけるマグネシウム含有量の増加に伴うマグネシウム亜鉛析出物の増加を示すグラフである。
【図２】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の示差走査熱量測定グラフである。
【図３】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の示差走査熱量測定グラフである。
【図４Ａ】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金中の析出物タイプを示す透過型電子顕微鏡の顕微鏡写真である。
【図４Ｂ】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金中の析出物タイプを示す透過型電子顕微鏡の顕微鏡写真である。
【図５】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の析出物組成を示すグラフである。
【図６】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の様々な処理ステップ後の析出物形成を示す一連の光学顕微鏡写真である。
【図７】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の様々な処理ステップ後の析出物形成を示す一連の光学顕微鏡写真である。
【図８】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の様々な処理ステップ後の析出物形成を示す一連の光学顕微鏡写真である。
【図９】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の粒子集団および結晶粒構造を示す一連の光学顕微鏡写真である。
【図１０】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の粒子集団および結晶粒構造を示す一連の光学顕微鏡写真である。
【図１１】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の導電率を示すグラフである。
【図１２】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の導電率を示すグラフである。
【図１３】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の降伏強度（各セットの左ヒストグラム）、極限引張強度（各セットの右ヒストグラム）、均一伸び（白丸）および全伸び（白菱形）を示すグラフである。
【図１４Ａ】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の降伏強度（各セットの左ヒストグラム）、極限引張強度（各セットの右ヒストグラム）、均一伸び（白丸）および全伸び（白菱形）を示すグラフである。
【図１４Ｂ】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の降伏強度（各セットの左ヒストグラム）、極限引張強度（各セットの右ヒストグラム）、均一伸び（白丸）および全伸び（白菱形）を示すグラフである。
【図１５】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の降伏強度（各セットの左ヒストグラム）、極限引張強度（各セットの右ヒストグラム）、均一伸び（白丸）および全伸び（白菱形）を示すグラフである。
【図１６Ａ】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の降伏強度（各セットの左ヒストグラム）、極限引張強度（各セットの右ヒストグラム）、均一伸び（白丸）および全伸び（白菱形）を示すグラフである。
【図１６Ｂ】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の降伏強度（各セットの左ヒストグラム）、極限引張強度（各セットの右ヒストグラム）、均一伸び（白丸）および全伸び（白菱形）を示すグラフである。
【図１７Ａ】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の降伏強度（各セットの左ヒストグラム）、極限引張強度（各セットの右ヒストグラム）、均一伸び（白丸）および全伸び（白菱形）を示すグラフである。
【図１７Ｂ】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の降伏強度（各セットの左ヒストグラム）、極限引張強度（各セットの右ヒストグラム）、均一伸び（白丸）および全伸び（白菱形）を示すグラフである。
【図１８Ａ】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の降伏強度（各セットの左ヒストグラム）、極限引張強度（各セットの右ヒストグラム）、均一伸び（白丸）および全伸び（白菱形）を示すグラフである。
【図１８Ｂ】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の降伏強度（各セットの左ヒストグラム）、極限引張強度（各セットの右ヒストグラム）、均一伸び（白丸）および全伸び（白菱形）を示すグラフである。
【図１９】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の９０°曲げ試験からの荷重変位データを示すグラフである。
【図２０】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の９０°曲げ試験からの荷重変位データを示すグラフである。
【図２１】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の９０°曲げ試験からの荷重変位データを示すグラフである。
【図２２】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金における腐食攻撃を示す一連の光学顕微鏡写真である。
【図２３】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の腐食攻撃を示す一連の光学顕微鏡写真である。
【図２４Ａ】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の光学顕微鏡写真である。
【図２４Ｂ】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の光学顕微鏡写真である。
【図２４Ｃ】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の光学顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
高強度アルミニウム合金ならびにそのような合金を作製および加工する方法を記載する。本明細書に記載のアルミニウム合金は、改善された機械的強度、変形性、および耐食性特性を示す。さらに、アルミニウム合金はリサイクル材料から調製することができる。本明細書に記載の合金から調製されたアルミニウム合金製品は、ＭｇＺｎ２／Ｍｇ（Ｚｎ，Ｃｕ）２、Ｍｇ２Ｓｉ、およびＡｌ４Ｍｇ８Ｓｉ７Ｃｕ２などの強度を高める析出物を含む。
【００１２】
定義および説明：
本明細書で使用される「発明」、「その発明」、「この発明」、および「本発明」という用語は、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。これらの用語を含む記述は、本明細書に記載された主題を限定するものではなく、または以下の特許請求の意味もしくは範囲を限定するものではないと理解すべきである。
【００１３】
この説明において、アルミニウム工業記号によって識別された合金、例えば「系」、または「６ｘｘｘ」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識別に最も一般的に使用されている番号記号システムを理解するために、「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（いずれもアルミニウム工業会によって発行されている）。
【００１４】
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。
【００１５】
本明細書で使用するとき、プレートは一般に約６ｍｍを超える厚さを有する。例えば、プレートとは、６ｍｍを超える、１０ｍｍを超える、１５ｍｍを超える、２０ｍｍを超える、２５ｍｍを超える、３０ｍｍを超える、３５ｍｍを超える、４０ｍｍを超える、４５ｍｍを超える、５０ｍｍを超える、または１００ｍｍを超える厚さを有するアルミニウム製品を指し得る。
【００１６】
本明細書で使用されるとき、「スラブ」という用語は、約５ｍｍ〜約５０ｍｍの範囲の合金厚さを示す。例えば、スラブは、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、３５ｍｍ、４０ｍｍ、４５ｍｍ、または５０ｍｍの厚さを有し得る。
【００１７】
本明細書で使用される場合、シェート（シートプレートとも称される）は、概して、約４ｍｍ〜約１５ｍｍの厚さを有する。例えば、シェートは、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１１ｍｍ、１２ｍｍ、１３ｍｍ、１４ｍｍ、または１５ｍｍの厚さを有し得る。
【００１８】
本明細書で使用される場合、シートは、概して、約４ｍｍ未満の厚さを有するアルミニウム製品を指す。例えば、シートは、４ｍｍ未満、３ｍｍ未満、２ｍｍ未満、１ｍｍ未満、０．５ｍｍ未満、０．３ｍｍ未満、または０．１ｍｍの厚さを有し得る。
【００１９】
本出願では、合金の調質度または状態について言及する。最も一般的に使用される合金調質度の説明の理解に関しては、「Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  （ＡＮＳＩ）  Ｈ３５  ｏｎ  Ａｌｌｏｙ  ａｎｄ  Ｔｅｍｐｅｒ  Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」を参照されたい。Ｆ状態または調質度は、製造されたままのアルミニウム合金を指す。Ｏ状態または調質度は、アニーリング後のアルミニウム合金を指す。Ｔ４状態または調質度は、溶体化熱処理（ＳＨＴ）（すなわち、溶体化）し、続いて自然時効させた後のアルミニウム合金を指す。Ｔ６状態または調質度とは、溶体化熱処理およびそれに続く人工時効（ＡＡ）の後のアルミニウム合金を指す。Ｔ８ｘ状態または調質度は、溶体化熱処理、それに続く冷間加工、およびその後の人工時効の後のアルミニウム合金を指す。
【００２０】
本明細書で使用されるとき、「鋳造金属物品」、「鋳造製品」などの用語は、互換性があり、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、双ベルト式鋳造機、双ロール式鋳造機、ブロック鋳造機、もしくは任意の他の連続鋳造機の使用によるものを含む）、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。
【００２１】
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。
【００２２】
本明細書で開示されるすべての範囲は、その中に含まれるいずれかおよびすべての部分範囲を包含すると理解される。例えば、「１〜１０」と記載された範囲は、最小値１と最大値１０との間の（およびそれらを含む）いずれかおよびすべての部分範囲、すなわち、１の最小値またはそれ以上、例えば、１〜６．１で始まり、最大値１０またはそれ以下、例えば、５．５〜１０で終わるすべての部分範囲を含むと考慮されるべきである。
【００２３】
以下のアルミニウム合金は、それらの元素組成に関して、合金の総重量に基づく重量百分率（重量％）で記載されている。各合金の特定の例では、残りはアルミニウムであり、不純物の合計について０．１５％の最大重量％である。
【００２４】
合金の組成
以下、新しいアルミニウム合金について記載する。特定の態様では、合金は、高強度、高成形性、および耐食性を示す。合金の特性は、合金の元素組成と、シート、プレート、および板を含むアルミニウム合金製品を製造するために合金を処理する方法と、により獲得される。
【００２５】
特定の態様では、以下でさらに記載するように、強化、成形性、および耐食性の複合効果のために、合金は、約０．５重量％〜約１．５重量％のＣｕ含有量、０．０７重量％〜約０．１２重量％のＺｒ含有量、および制御されたＳｉ対Ｍｇ比を有する。
【００２６】
合金は、表１に提供されるように、以下の元素組成を有し得る。
【表１】
2020527648.tif 000003
【００２７】
いくつかの例では、合金は、表２に提供されるような以下の元素組成を有し得る。
【表２】
2020527648.tif 000004
【００２８】
いくつかの例では、合金は、表３に提供されるような以下の元素組成を有し得る。
【表３】
2020527648.tif 000005
【００２９】
いくつかの例では、開示される合金は、合金の総重量に基づいて、約０．２５％〜約１．３％（例えば、約０．５５％〜約１．１％、または約０．６５％〜約１．０％）の量で、ケイ素（Ｓｉ）を含む。例えば、合金は、約０．２５％、約０．２６％、約０．２７％、約０．２８％、約０．２９％、約０．３％、約０．３１％、約０．３２％、約０．３３％、約０．３４％、約０．３５％、約０．３６％、約０．３７％、約０．３８％、約０．３９％、約０．４％、０．４１％、約０．４２％、約０．４３％、約０．４４％、約０．４５％、約０．４６％、約０．４７％、約０．４８％、約０．４９％、約０．５％、約０．５１％、約０．５２％、約０．５３％、約０．５４％、約０．５５％、約０．５６％、約０．５７％、約０．５８％、約０．５９％、約０．６％、約０．６１％、約０．６２％、約０．６３％、約０．６４％、約０．６５％、約０．６６％、約０．６７％、約０．６８％、約０．６９％、約０．７％、約０．７１％、約０．７２％、約０．７３％、約０．７４％、約０．７５％、約０．７６％、約０．７７％、約０．７８％、約０．７９％、約０．８％、約０．８１％、約０．８２％、約０．８３％、約０．８４％、約０．８５％、約０．８６％、約０．８７％、約０．８８％、約０．８９％、約０．９％、約０．９１％、約０．９２％、約０．９３％、約０．９４％、約０．９５％、約０．９６％、約０．９７％、約０．９８％、約０．９９％、約１．０％、約１．０１％、約１．０２％、約１．０３％、約１．０４％、約１．０５％、約１．０６％、約１．０７％、約１．０８％、約１．０９％、約１．１％、約１．１１％、約１．１２％、約１．１３％、約１．１４％、約１．１５％、約１．１６％、約１．１７％、約１．１８％、約１．１９％、約１．２％、約１．２１％、約１．２２％、約１．２３％、約１．２４％、約１．２５％、約１．２６％、約１．２７％、約１．２８％、約１．２９％、または約１．３％のＳｉを含むことができる。全てのパーセンテージは、重量％で表される。
【００３０】
いくつかの例では、本明細書に記載の合金は、合金の総重量に基づいて最大約０．２％（例えば、約０．０５％〜約０．１７％または約０．１２％〜約０．１７％）の量で鉄（Ｆｅ）を含む。例えば、合金は、約０．０１％、約０．０２％、約０．０３％、約０．０４％、約０．０５％、約０．０６％、約０．０７％、約０．０８％、約０．０９％、約０．１％、約０．１１％、約０．１２％、約０．１３％、約０．１４％、約０．１５％、約０．１６％、約０．１７％、約０．１８％、約０．１９％、または約０．２％のＦｅを含み得る。いくつかの場合において、Ｆｅは合金中に存在しない（すなわち、０％）。全てのパーセンテージは、重量％で表される。
【００３１】
いくつかの例では、本明細書に記載の合金は、合金の総重量に基づいて、最大約０．５％（例えば、約０．０５％〜約０．３％または約０．０５％〜約０．２％）の量でマンガン（Ｍｎ）を含む。例えば、合金は、約０．０１％、約０．０２％、約０．０３％、約０．０４％、約０．０５％、約０．０６％、約０．０７％、約０．０８％、約０．０９％、約０．１％、約０．１１％、約０．１２％、約０．１３％、約０．１４％、約０．１５％、約０．１６％、約０．１７％、約０．１８％、約０．１９％、約０．２％、約０．２１％、約０．２２％、約０．２３％、約０．２４％、約０．２５％、約０．２６％、約０．２７％、約０．２８％、約０．２９％、約０．３％、約０．３１％、約０．３２％、約０．３３％、約０．３４％、約０．３５％、約０．３６％、約０．３７％、約０．３８％、約０．３９％、約０．４％、約０．４１％、約０．４２％、約０．４３％、約０．４４％、約０．４５％、約０．４６％、約０．４７％、約０．４８％、約０．４９％、または約０．５％のＭｎを含むことができる。いくつかの場合において、Ｍｎは合金中に存在しない（すなわち、０％）。全てのパーセンテージは、重量％で表される。
【００３２】
いくつかの例では、開示される合金は、合金の総重量に基づいて、約１．０％〜約２．５％（例えば、約１．２５％〜約２．２５％、または約１．５％〜約２．２５％）の量で、マグネシウム（Ｍｇ）を含む。例えば、合金は、約１．０％、約１．０１％、約１．０２％、約１．０３％、約１．０４％、約１．０５％、約１．０６％、約１．０７％、約１．０８％、約１．０９％、約１．１％、約１．１１％、約１．１２％、約１．１３％、約１．１４％、約１．１５％、約１．１６％、約１．１７％、約１．１８％、約１．１９％、約１．２％、約１．２１％、約１．２２％、約１．２３％、約１．２４％、約１．２５％、約１．２６％、約１．２７％、約１．２８％、約１．２９％、約１．３％、約１．３１％、約１．３２％、約１．３３％、約１．３４％、約１．３５％、約１．３６％、約１．３７％、約１．３８％、約１．３９％、約１．４％、約１．４１％、約１．４２％、約１．４３％、約１．４４％、約１．４５％、約１．４６％、約１．４７％、約１．４８％、約１．４９％、約１．５％、約１．５１％、約１．５２％、約１．５３％、約１．５４％、約１．５５％、約１．５６％、約１．５７％、約１．５８％、約１．５９％、約１．６％、約１．６１％、約１．６２％、約１．６３％、約１．６４％、約１．６５％、約１．６６％、約１．６７％、約１．６８％、約１．６９％、約１．７％、約１．７１％、約１．７２％、約１．７３％、約１．７４％、約１．７５％、約１．７６％、約１．７７％、約１．７８％、約１．７９％、約１．８％、約１．８１％、約１．８２％、約１．８３％、約１．８４％、約１．８５％、約１．８６％、約１．８７％、約１．８８％、約１．８９％、約１．９％、約１．９１％、約１．９２％、約１．９３％、約１．９４％、約１．９５％、約１．９６％、約１．９７％、約１．９８％、約１．９９％、約２．０％、約２．０１％、約２．０２％、約２．０３％、約２．０４％、約２．０５％、約２．０６％、約２．０７％、約２．０８％、約２．０９％、約２．１％、約２．１１％、約２．１２％、約２．１３％、約２．１４％、約２．１５％、約２．１６％、約２．１７％、約２．１８％、約２．１９％、約２．２％、約２．２１％、約２．２２％、約２．２３％、約２．２４％、約２．２５％、約２．２６％、約２．２７％、約２．２８％、約２．２９％、約２．３％、約２．３１％、約２．３２％、約２．３３％、約２．３４％、約２．３５％、約２．３６％、約２．３７％、約２．３８％、約２．３９％、約２．４％、約２．４１％、約２．４２％、約２．４３％、約２．４４％、約２．４５％、約２．４６％、約２．４７％、約２．４８％、約２．４９％、または約２．５％のＭｇを含むことができる。全てのパーセンテージは、重量％で表される。
【００３３】
いくつかの例では、開示される合金は、合金の総重量に基づいて、約０．５％〜約１．５％（例えば、約０．６％〜約１．０％または約０．６％〜約０．９％）の量で、銅（Ｃｕ）を含む。例えば、合金は、約０．５％、約０．５１％、約０．５２％、約０．５３％、約０．５４％、約０．５５％、約０．５６％、約０．５７％、約０．５８％、約０．５９％、約０．６％、約０．６１％、約０．６２％、約０．６３％、約０．６４％、約０．６５％、約０．６６％、約０．６７％、約０．６８％、約０．６９％、約０．７％、約０．７１％、約０．７２％、約０．７３％、約０．７４％、約０．７５％、約０．７６％、約０．７７％、約０．７８％、約０．７９％、約０．８％、約０．８１％、約０．８２％、約０．８３％、約０．８４％、約０．８５％、約０．８６％、約０．８７％、約０．８８％、約０．８９％、約０．９％、約０．９１％、約０．９２％、約０．９３％、約０．９４％、約０．９５％、約０．９６％、約０．９７％、約０．９８％、約０．９９％、約１．０％、約１．０１％、約１．０２％、約１．０３％、約１．０４％、約１．０５％、約１．０６％、約１．０７％、約１．０８％、約１．０９％、約１．１％、約１．１１％、約１．１２％、約１．１３％、約１．１４％、約１．１５％、約１．１６％、約１．１７％、約１．１８％、約１．１９％、約１．２％、約１．２１％、約１．２２％、約１．２３％、約１．２４％、約１．２５％、約１．２６％、約１．２７％、約１．２８％、約１．２９％、約１．３％、約１．３１％、約１．３２％、約１．３３％、約１．３４％、約１．３５％、約１．３６％、約１．３７％、約１．３８％、約１．３９％、約１．４％、約１．４１％、約１．４２％、約１．４３％、約１．４４％、約１．４５％、約１．４６％、約１．４７％、約１．４８％、約１．４９％、または約１．５％のＣｕを含むことができる。全てのパーセンテージは、重量％で表される。
【００３４】
いくつかの例では、本明細書に記載の合金は、合金の総重量に基づいて、最大約３．０％（例えば、約１．０％〜約３．０％、約１．５％〜約３．０％、または約２．０％〜約３．０％）の量で、亜鉛（Ｚｎ）を含む。例えば、合金は、約０．０１％、約０．０２％、約０．０３％、約０．０４％、約０．０５％、約０．０６％、約０．０７％、約０．０８％、約０．０９％、約０．１％、約０．１１％、約０．１２％、約０．１３％、約０．１４％、約０．１５％、約０．１６％、約０．１７％、約０．１８％、約０．１９％、約０．２％、約０．２１％、約０．２２％、約０．２３％、約０．２４％、約０．２５％、約０．２６％、約０．２７％、約０．２８％、約０．２９％、約０．３％、約０．３１％、約０．３２％、約０．３３％、約０．３４％、約０．３５％、約０．３６％、約０．３７％、約０．３８％、約０．３９％、約０．４％、約０．４１％、約０．４２％、約０．４３％、約０．４４％、約０．４５％、約０．４６％、約０．４７％、約０．４８％、約０．４９％、約０．５％、約０．５１％、約０．５２％、約０．５３％、約０．５４％、約０．５５％、約０．５６％、約０．５７％、約０．５８％、約０．５９％、約０．６％、約０．６１％、約０．６２％、約０．６３％、約０．６４％、約０．６５％、約０．６６％、約０．６７％、約０．６８％、約０．６９％、約０．７％、約０．７１％、約０．７２％、約０．７３％、約０．７４％、約０．７５％、約０．７６％、約０．７７％、約０．７８％、約０．７９％、約０．８％、約０．８１％、約０．８２％、約０．８３％、約０．８４％、約０．８５％、約０．８６％、約０．８７％、約０．８８％、約０．８９％、約０．９％、約０．９１％、約０．９２％、約０．９３％、約０．９４％、約０．９５％、約０．９６％、約０．９７％、約０．９８％、約０．９９％、約１．０％、約１．０１％、約１．０２％、約１．０３％、約１．０４％、約１．０５％、約１．０６％、約１．０７％、約１．０８％、約１．０９％、約１．１％、約１．１１％、約１．１２％、約１．１３％、約１．１４％、約１．１５％、約１．１６％、約１．１７％、約１．１８％、約１．１９％、約１．２％、約１．２１％、約１．２２％、約１．２３％、約１．２４％、約１．２５％、約１．２６％、約１．２７％、約１．２８％、約１．２９％、約１．３％、約１．３１％、約１．３２％、約１．３３％、約１．３４％、約１．３５％、約１．３６％、約１．３７％、約１．３８％、約１．３９％、約１．４％、約１．４１％、約１．４２％、約１．４３％、約１．４４％、約１．４５％、約１．４６％、約１．４７％、約１．４８％、約１．４９％、約１．５％、約１．５１％、約１．５２％、約１．５３％、約１．５４％、約１．５５％、約１．５６％、約１．５７％、約１．５８％、約１．５９％、約１．６％、約１．６１％、約１．６２％、約１．６３％、約１．６４％、約１．６５％、約１．６６％、約１．６７％、約１．６８％、約１．６９％、約１．７％、約１．７１％、約１．７２％、約１．７３％、約１．７４％、約１．７５％、約１．７６％、約１．７７％、約１．７８％、約１．７９％、約１．８％、約１．８１％、約１．８２％、約１．８３％、約１．８４％、約１．８５％、約１．８６％、約１．８７％、約１．８８％、約１．８９％、約１．９％、約１．９１％、約１．９２％、約１．９３％、約１．９４％、約１．９５％、約１．９６％、約１．９７％、約１．９８％、約１．９９％、約２．０％、約２．０１％、約２．０２％、約２．０３％、約２．０４％、約２．０５％、約２．０６％、約２．０７％、約２．０８％、約２．０９％、約２．１％、約２．１１％、約２．１２％、約２．１３％、約２．１４％、約２．１５％、約２．１６％、約２．１７％、約２．１８％、約２．１９％、約２．２％、約２．２１％、約２．２２％、約２．２３％、約２．２４％、約２．２５％、約２．２６％、約２．２７％、約２．２８％、約２．２９％、約２．３％、約２．３１％、約２．３２％、約２．３３％、約２．３４％、約２．３５％、約２．３６％、約２．３７％、約２．３８％、約２．３９％、約２．４％、約２．４１％、約２．４２％、約２．４３％、約２．４４％、約２．４５％、約２．４６％、約２．４７％、約２．４８％、約２．４９％、約２．５％、約２．５１％、約２．５２％、約２．５３％、約２．５４％、約２．５５％、約２．５６％、約２．５７％、約２．５８％、約２．５９％、約２．６％、約２．６１％、約２．６２％、約２．６３％、約２．６４％、約２．６５％、約２．６６％、約２．６７％、約２．６８％、約２．６９％、約２．７％、約２．７１％、約２．７２％、約２．７３％、約２．７４％、約２．７５％、約２．７６％、約２．７７％、約２．７８％、約２．７９％、約２．８％、約２．８１％、約２．８２％、約２．８３％、約２．８４％、約２．８５％、約２．８６％、約２．８７％、約２．８８％、約２．８９％、約２．９％、約２．９１％、約２．９２％、約２．９３％、約２．９４％、約２．９５％、約２．９６％、約２．９７％、約２．９８％、約２．９９％、または約３．０％のＺｎを含むことができる。場合によっては、Ｚｎは合金中に存在しない（すなわち、０％）。全てのパーセンテージは、重量％で表される。
【００３５】
任意選択的に、ジルコニウム（Ｚｒ）は、本明細書に記載の合金に含めることができる。いくつかの例では、合金は、合金の総重量に基づいて、最大約０．１５％（例えば、約０．０７％〜約０．１５％、約０．０９％〜約０．１２％、または約０．０８％〜約０．１１％）の量で、Ｚｒを含む。例えば、合金は、約０．０１％、約０．０２％、約０．０３％、約０．０４％、約０．０５％、約０．０６％、約０．０７％、約０．０８％、約０．０９％、約０．１％、約０．１１％、約０．１２％、約０．１３％、約０．１４％、または約０．１５％のＺｒを含むことができる。いくつかの例では、Ｚｒは合金中に存在しない（すなわち、０％）。全てのパーセンテージは、重量％で表される。特定の態様では、Ｚｒは上記組成物に添加されて、（Ａｌ，Ｓｉ）３Ｚｒ分散質（ＤＯ２２／ＤＯ２３分散質）および／またはＡｌ３Ｚｒ分散質（Ｌ１２分散質）を形成する。
【００３６】
任意選択的に、合金組成物は、時に不純物と称されることもある他の微量元素を、各約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むことができる。これらの不純物としては、Ｇａ、Ｖ、Ｎｉ、Ｓｃ、Ａｇ、Ｂ、Ｂｉ、Ｌｉ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｓｒ、またはそれらの組み合わせが挙げられるが、それらに限定されない。したがって、Ｇａ、Ｖ、Ｎｉ、Ｓｃ、Ａｇ、Ｂ、Ｂｉ、Ｌｉ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、またはＳｒは、合金中に、０．０５％以下、０．０４％以下、０．０３％以下、０．０２％以下、または０．０１％以下の量で存在し得る。特定の態様では、すべての不純物の合計は、０．１５％を超えない（例えば、０．１％）。全てのパーセンテージは、重量％で表される。特定の態様では、合金の残りの割合はアルミニウムである。
【００３７】
好適で例示的な合金は、例えば、１．０％のＳｉ、２．０％〜２．２５％のＭｇ、０．６％〜０．７％のＣｕ、２．５％〜３．０％のＺｎ、０．０７〜０．１０％のＭｎ、０．１４〜０．１７％のＦｅ、０．０９〜０．１０％のＺｒ、および最大０．１５％の合計不純物、残りはＡｌを含むことができる。場合によっては、好適で例示的な合金は、０．５５％〜０．６５％のＳｉ、１．５％のＭｇ、０．７％〜０．８％のＣｕ、１．５５％のＺｎ、０．１４〜０．１５％のＭｎ、０．１６〜０．１８％のＦｅ、および最大０．１５％の合計不純物、残りはＡｌを含むことができる。場合によっては、好適で例示的な合金は、０．６５％のＳｉ、１．５％のＭｇ、１．０％のＣｕ、２．０％〜３．０％のＺｎ、０．１４〜０．１５％のＭｎ、０．１７％のＦｅ、および最大０．１５％の合計不純物、残りはＡｌを含むことができる。
【００３８】
合金の微細構造および特性
特定の態様では、Ｃｕ、Ｍｇ、およびＳｉの比およびＺｎ含有量を制御して、耐食性、強度、および成形性を向上させる。Ｚｎ含有量は、例えば、孔食を誘発し、粒界腐食（ＩＧＣ）を抑制することによって、以下に説明するように腐食形態を制御することができる。
【００３９】
いくつかの例では、Ｍｇ対Ｓｉの比（本明細書ではＭｇ／Ｓｉ比とも称する）は、約１．５：１〜約３．５：１（例えば、約１．７５：１〜約３．０：１または約２．０：１〜約３．０：１）であることができる。例えば、Ｍｇ／Ｓｉ比は、約１．５：１、約１．６：１、約１．７：１、約１．８：１、約１．９：１、約２．０：１、約２．１：１、約２．２：１、約２．３：１、約２．４：１、約２．５：１、約２．６：１、約２．７：１、約２．８：１、約２．９：１、約３．０：１、約３．１：１、約３．２：１、約３．３：１、約３．４：１、約３．５：１、約３．６：１、約３．７：１、約３．８：１、約３．９：１、または約４．０：１であることができる。いくつかの非限定的な例において、約１．５：１〜約３．５：１（例えば、約２．０：１〜約３．０：１）のＭｇ／Ｓｉ比を有するアルミニウム合金は、高い強度および増加した成形性を示すことができる。
【００４０】
いくつかの非限定的な例では、約２．０：１〜３．０：１のＭｇ／Ｓｉ比および約２．５重量％〜約３．０重量％のＺｎ含有量を有するアルミニウム合金は、主要な合金元素としてＭｇおよびＳｉを有するアルミニウム合金において典型的に観察されるＩＧＣを抑制することができ、代わりに孔食を誘導することができる。場合によっては、ＩＧＣは粒界に沿って発生し、孔食よりもアルミニウム合金の奥深くまで伝播する可能性があるため、孔食は、限られた攻撃深度のため、ＩＧＣよりも好ましい場合がある。いくつかの非限定的な例では、Ｚｎ対Ｍｇ／Ｓｉ比の比（すなわち、Ｚｎ／（Ｍｇ／Ｓｉ）比）は、約０．７５：１〜約１．４：１（例えば、約０．８：１〜約１．１：１）であることができる。例えば、Ｚｎ／（Ｍｇ／Ｓｉ）比は、約０．７５：１、約０．８：１、約０．８５：１、約０．９：１、約０．９５：１、約１．０：１、約１．０５：１、約１．１：１、約１．１５：１、約１．２：１、約１．２５：１、約１．３：１、約１．３５：１、または約１．４：１であることができる。
【００４１】
いくつかのなおさらなる非限定的な例では、Ｃｕ対Ｚｎ／（Ｍｇ／Ｓｉ）比の比（すなわち、Ｃｕ／［Ｚｎ／（Ｍｇ／Ｓｉ）］比）は、約０．７：１〜約１．４：１（例えば、Ｃｕ／［Ｚｎ／（Ｍｇ／Ｓｉ）］比は約０．８：１〜約１．１：１であることができる）。例えば、Ｃｕ／［Ｚｎ／（Ｍｇ／Ｓｉ）］の比は、約０．７：１、約０．７５：１、約０．８：１、約０．８５：１、約０．９：１、約０．９５：１、約１．０：１、約１．０５：１、約１．１：１、約１．１５：１、約１．２：１、約１．２５：１、約１．３：１、約１．３５：１、または約１．４：１であることができる。いくつかの非限定的な例では、Ｃｕ／［Ｚｎ／（Ｍｇ／Ｓｉ）］の比は、高強度、高変形性、および高耐食性を提供することができる。
【００４２】
特定の態様では、Ｃｕ、Ｓｉ、およびＭｇは、合金中に析出物を形成して、より高い強度と強化された耐食性を備えた合金をもたらすことができる。これらの析出物は、溶体化処理後の時効プロセス中に形成される場合がある。ＭｇとＣｕの含有量は、Ｍ／η相またはＭ相（例えば、ＭｇＺｎ２／Ｍｇ（Ｚｎ，Ｃｕ）２）の析出をもたらすことができ、その結果、析出物が生じてアルミニウム合金の強度が増加させることができる。析出プロセス中に、準安定ギニエプレストン（ＧＰ）ゾーンが形成することができ、それは、開示される合金の析出強化に寄与するβ´´針状析出物（例えば、ケイ化マグネシウム、Ｍｇ２Ｓｉ）に順次移行する。特定の態様では、Ｃｕの添加は、旋盤形状のＬ相析出（例えば、Ａｌ４Ｍｇ８Ｓｉ７Ｃｕ２）の形成をもたらし、それはＱ´析出相形成の前駆体であり、強度にさらに寄与する。
【００４３】
いくつかの例では、ＭｇＺｎ２および／またはＭｇ（Ｚｎ，Ｃｕ）２を含むＭ相析出物は、１平方ミリメートル（ｍｍ２）当たり平均少なくとも約３００，０００，０００個の粒子の量でアルミニウム合金中に存在することができる。例えば、Ｍ相析出物は、少なくとも約３１０，０００，０００粒子／ｍｍ２、少なくとも約３２０，０００，０００粒子／ｍｍ２、少なくとも約３３０，０００，０００粒子／ｍｍ２、少なくとも約３４０，０００，０００粒子／ｍｍ２、少なくとも約３５０，０００，０００粒子／ｍｍ２、少なくとも約３６０，０００，０００粒子／ｍｍ２、少なくとも約３７０，０００，０００粒子／ｍｍ２、少なくとも約３８０，０００，０００粒子／ｍｍ２、少なくとも約３９０，０００，０００粒子／ｍｍ２、または少なくとも約４００，０００，０００粒子／ｍｍ２の量で存在することができる。
【００４４】
いくつかの例では、Ａｌ４Ｍｇ８Ｓｉ７Ｃｕ２を含むＬ相析出物は、１平方ミリメートル（ｍｍ２）当たり平均少なくとも約６００，０００，０００個の粒子の量でアルミニウム合金中に存在することができる。例えば、Ｌ相析出物は、少なくとも約６１０，０００，０００粒子／ｍｍ２、少なくとも約６２０，０００，０００粒子／ｍｍ２、少なくとも約６３０，０００，０００粒子／ｍｍ２、少なくとも約６４０，０００，０００粒子／ｍｍ２、少なくとも約６５０，０００，０００粒子／ｍｍ２、少なくとも約６６０，０００，０００粒子／ｍｍ２、少なくとも約６７０，０００，０００粒子／ｍｍ２、少なくとも約６８０，０００，０００粒子／ｍｍ２、少なくとも約６９０，０００，０００粒子／ｍｍ２、または少なくとも約７００，０００，０００粒子／ｍｍ２の量で存在することができる。
【００４５】
いくつかの例では、Ｍｇ２Ｓｉを含むβ”相析出物は、アルミニウム合金中に、１平方ミリメートル（ｍｍ２）当たり少なくとも平均約６００，０００，０００個の粒子の量で存在することができる。例えば、β”相析出物は、少なくとも約６１０，０００，０００粒子／ｍｍ２、少なくとも約６２０，０００，０００粒子／ｍｍ２、少なくとも約６３０，０００，０００粒子／ｍｍ２、少なくとも約６４０，０００，０００粒子／ｍｍ２、少なくとも約６５０，０００，０００粒子／ｍｍ２、少なくとも約６６０，０００，０００粒子／ｍｍ２、少なくとも約６７０，０００，０００粒子／ｍｍ２、少なくとも約６８０，０００，０００粒子／ｍｍ２、少なくとも約６９０，０００，０００粒子／ｍｍ２、少なくとも約７００，０００，０００粒子／ｍｍ２、少なくとも約７１０，０００，０００粒子／ｍｍ２、少なくとも約７２０，０００，０００粒子／ｍｍ２、少なくとも約７３０，０００，０００粒子／ｍｍ２、少なくとも約７４０，０００，０００粒子／ｍｍ２、または少なくとも約７５０，０００，０００粒子／ｍｍ２の量で存在することができる。
【００４６】
いくつかの例では、β”相析出物（例えば、Ｍｇ２Ｓｉ）対Ｌ相析出物（例えば、Ａｌ４Ｍｇ８Ｓｉ７Ｃｕ２）の比は、約１：１〜約１．５：１（例えば、約１．１：１〜約１．４：１）であることができる。例えば、β”相析出物対Ｌ相析出物の比は、約１：１、約１．１：１、約１．２：１、約１．３：１、約１．４：１、または約１．５：１であることができる。
【００４７】
いくつかの例では、β”相析出物（例えば、Ｍｇ２Ｓｉ）対Ｍ相析出物（例えば、ＭｇＺｎ２および／またはＭｇ（Ｚｎ，Ｃｕ）２）の比は、約１．５：１〜約３：１（例えば、約１．６：１〜約２．８：１または約２．０：１〜約２．５：１）であることができる。例えば、β”相析出物対Ｍ相析出物の比は、約１．５：１、約１．６：１、約１．７：１、約１．８：１、約１．９：１、約２．０：１、約２．１：１、約２．２：１、約２．３：１、約２．４：１、約２．５：１、約２．６：１、約２．７：１、約２．８：１、約２．９：１、または約３．０：１であることができる。
【００４８】
いくつかの例では、Ｌ相析出物（例えば、Ａｌ４Ｍｇ８Ｓｉ７Ｃｕ２）対Ｍ相析出物（例えば、ＭｇＺｎ２および／またはＭｇ（Ｚｎ，Ｃｕ）２）の比は、約１．５：１〜約３：１（例えば、約１．６：１〜約２．８：１または約２．０：１〜約２．５：１）であることができる。例えば、Ｌ相析出物対Ｍ相析出物の比は、約１．５：１、約１．６：１、約１．７：１、約１．８：１、約１．９：１、約２．０：１、約２．１：１、約２．２：１、約２．３：１、約２．４：１、約２．５：１、約２．６：１、約２．７：１、約２．８：１、約２．９：１、または約３．０：１であることができる。
【００４９】
本明細書に記載の合金は、以下でさらに提供されるように、例外的な機械的特性を示す。アルミニウム合金の機械的性質は、所望の使用に応じて、様々な時効状態によってさらに制御することができる。一例として、合金は、Ｔ４調質度またはＴ６調質度で製造（または提供）することができる。溶体化熱処理および自然時効されるＴ４アルミニウム合金製品を提供することができる。これらのＴ４アルミニウム合金製品は、任意選択的に、追加の時効処理（複数可）に供されて、受領時に強度要件を満たすことができる。例えば、アルミニウム合金製品は、本明細書に記載の、または当業者に既知の適切な時効処理をＴ４合金材料に供することによって、Ｔ６調質度などの他の調質度で送達することができる。例示的な調質度における例示的な特性を以下に示す。
【００５０】
特定の態様では、アルミニウム合金は、Ｔ６調質度で少なくとも約３４０ＭＰａの降伏強度を有することができる。非限定的な例では、降伏強度は、少なくとも約３５０ＭＰａ、少なくとも約３６０ＭＰａ、または少なくとも約３７０ＭＰａであることができる。場合によっては、降伏強度は約３４０ＭＰａ〜約４００  ＭＰａである。例えば、降伏強度は、約３５０ＭＰａ〜約３９０ＭＰａ、または約３６０ＭＰａ〜約３８０ＭＰａであることができる。
【００５１】
特定の態様では、アルミニウム合金は、Ｔ６調質度で少なくとも約４００ＭＰａの極限引張強度を有することができる。非限定的な例では、極限引張強度は、少なくとも約４１０ＭＰａ、少なくとも約４２０ＭＰａ、または少なくとも約４３０ＭＰａであることができる。場合によっては、極限引張強度は約４００ＭＰａ〜約４５０ＭＰａである。例えば、極限引張強度は、約４１０ＭＰａ〜約４４０ＭＰａ、または約４１５ＭＰａ〜約４３５ＭＰａであることができる。
【００５２】
特定の態様では、アルミニウム合金は、Ｔ４調質度で１．０以下（例えば、０．５以下）の９０°曲げ性を満たすのに十分な延性または靭性を有する。特定の例では、ｒ／ｔ曲げ性比は、約１．０以下、約０．９以下、約０．８以下、約０．７以下、約０．６以下、約０．５以下、約０．４以下、約０．３以下、約０．２以下、または約０．１以下であり、ｒは使用する工具（ダイ）の半径であり、ｔは材料の厚さである。
【００５３】
特定の態様では、アルミニウム合金は、Ｔ４調質度において２０％以上の均一伸び、およびＴ４調質度において３０％以上の全伸びを呈する。特定の態様では、合金は２２％以上の均一の伸びおよび３５％以上の全伸びを呈する。例えば、合金は、２０％以上、２１％以上、２２％以上、２３％以上、２４％以上、２５％以上、２６％以上、２７％以上、または２８％以上の均一伸びを呈することができる。合金は、３０％以上、３１％以上、３２％以上、３３％以上、３４％以上、３５％以上、３６％以上、３７％以上、３８％以上、３９％以上、または４０％以上の均一伸びを示すことができる。
【００５４】
特定の態様では、アルミニウム合金は、ＩＳＯ１１８４６Ｂで測定されるＩＧＣに対して好適な耐性を示す。例えば、Ｔ６調質度における合金の平均粒界腐食孔深さが１００μｍ未満であるように、アルミニウム合金の孔食は、完全に抑制または改善することができる。例えば、平均粒界腐食孔深さは、９０μｍ未満、８０μｍ未満、７０μｍ未満、６０μｍ未満、５０μｍ未満、または４０μｍ未満であることができる。
【００５５】
アルミニウム合金の調製方法
特定の態様では、開示された合金組成物は、開示された方法の製品である。本開示を限定することを意図するものではないが、アルミニウム合金の性質は、合金の調製中の微細構造の形成によって部分的に決定される。特定の態様では、合金組成物の調製方法は、合金が所望の用途に適した性質を有するか否かに影響を及ぼし得るかまたは決定さえし得る。
【００５６】
鋳造
本明細書に記載の合金は、鋳造方法を使用して鋳造することができる。いくつかの非限定的な例では、本明細書に記載のアルミニウム合金は、スクラップ合金を含む溶融アルミニウム合金から鋳造することができる（例えば、ＡＡ６ｘｘｘ系アルミニウム合金スクラップ、ＡＡ７ｘｘｘ系アルミニウム合金スクラップ、またはそれらの組み合わせから）。鋳造プロセスは、直接チル（ＤＣ）鋳造プロセスを含むことができる。任意選択的に、インゴットは、下流の処理の前にスキャルピングすることができる。任意に、鋳造プロセスは、連続鋳造（ＣＣ）プロセスを含むことができる。次いで、鋳造アルミニウム合金は、さらなる加工ステップに供することができる。例えば、本明細書に記載の加工方法は、均質化、熱間圧延、溶体化熱処理、および焼入れのステップを含むことができる。場合によっては、加工方法はまた、予備時効ステップおよび／または人工時効ステップも含むことができる。
【００５７】
均質化
均質化ステップは、本明細書に記載の合金組成物から調製されたインゴットを加熱して、約または少なくとも約５００℃（例えば、少なくとも５２０℃、少なくとも５３０℃、少なくとも５４０℃、少なくとも５５０℃、少なくとも５６０℃、少なくとも５７０℃、または少なくとも５８０℃）のピーク金属温度（ＰＭＴ）を達成することを含むことができる。例えば、インゴットは、約５００℃〜約６００℃、約５２０℃〜約５８０℃、約５３０℃〜約５７５℃、約５３５℃〜約５７０℃、約５４０℃〜約５６５℃、約５４５℃〜約５６０℃、約５３０℃〜約５６０℃、または約５５０℃〜約５８０℃の温度まで加熱することができる。いくつかの場合では、ＰＭＴへの加熱速度は、約７０℃／時間以下、６０℃／時間以下、５０℃／時間以下、４０℃／時間以下、３０℃／時間以下、２５℃／時間以下、２０℃／時間以下、または１５℃／時間以下であり得る。他の場合には、ＰＭＴまでの加熱速度は、約１０℃／分〜約１００℃／分（例えば、約１０℃／分〜約９０℃／分、約１０℃／分〜約７０℃／分、約１０℃／分〜約６０℃／分、約２０℃／分〜約９０℃／分、約３０℃／分〜約８０℃／分、約４０℃／分〜約７０℃／分、または約５０℃／分〜約６０℃／分）であり得る。
【００５８】
次いで、インゴットを、ある時間浸漬する（すなわち、示した温度に保持される）。１つの非限定的な例によれば、インゴットは、最大約６時間（例えば、包括的に、約３０分〜約６時間）の間、浸漬することができる。例えば、インゴットは、少なくとも５００℃の温度で、３０分、１時間、２時間、３時間、４時間、５時間、６時間、またはそれらの間の任意の時間、浸漬することができる。
【００５９】
熱間圧延
均質化ステップの後、熱間圧延ステップを行ってホットバンドを形成することができる。特定の場合には、インゴットを置き、約２３０℃〜約３００℃の範囲の出口温度（例えば、約２５０℃〜約３００℃）で熱間圧延する。例えば、ホットロール出口温度は、約２３０℃、約２３５℃、約２４０℃、約２４５℃、約２５０℃、約２５５℃、約２６０℃、約２６５℃、約２７０℃、約２７５℃、約２８０℃、約２８５℃、約２９０℃、約２９５℃、または約３００℃であることができる。
【００６０】
特定の場合には、インゴットは、約４ｍｍ〜約１５ｍｍの厚さゲージ（例えば、約５ｍｍ〜約１２ｍｍの厚さゲージ）まで熱間圧延することができる。例えば、インゴットは、約４ｍｍの厚さゲージ、約５ｍｍの厚さゲージ、約６ｍｍの厚さゲージ、約７ｍｍの厚さゲージ、約８ｍｍの厚さゲージ、約９ｍｍの厚さゲージ、約１０ｍｍの厚さゲージ、約１１ｍｍの厚さゲージ、約１２ｍｍの厚さゲージ、約１３ｍｍの厚さゲージ、約１４ｍｍの厚さゲージ、または約１５ｍｍの厚さゲージに熱間圧延することができる。特定の場合には、インゴットは、１５ｍｍの厚さを超えるゲージ（例えば、プレートゲージ）に熱間圧延することができる。他の例では、インゴットは、４ｍｍ未満のゲージ（すなわち、シートゲージ）に熱間圧延することができる。
【００６１】
溶体化熱処理
熱間圧延ステップに続いて、ホットバンドを空気で冷却し、次いで溶体化熱処理ステップで溶体化することができる。溶体化熱処理は、最終ゲージのアルミニウム合金を、室温から約５２０℃〜約５９０℃（例えば、約５２０℃〜約５８０℃、約５３０℃〜約５７０℃、約５４５℃〜約５７５℃、約５５０℃〜約５７０℃、約５５５℃〜約５６５℃、約５４０℃〜約５６０℃、約５６０℃〜約５８０℃、または約５５０℃〜約５７５℃）の温度に加熱することを含むことができる。最終ゲージのアルミニウム合金は、その温度で一定時間浸漬することができる。特定の態様では、最終ゲージのアルミニウム合金は、最大約２時間（例えば、包括的に約１０秒〜約１２０分）浸漬することができる。例えば、最終ゲージのアルミニウム合金は、２０秒、２５秒、３０秒、３５秒、４０秒、４５秒、５０秒、５５秒、６０秒、６５秒、７０秒、７５秒、８０秒、８５秒、９０秒、９５秒、１００秒、１０５秒、１１０秒、１１５秒、１２０秒、１２５秒、１３０秒、１３５秒、１４０秒、１４５秒、１５０秒、５分、１０分、１５分、２０分、２５分、３０分、３５分、４０分、４５分、５０分、５５分、６０分、６５分、７０分、７５分、８０分、８５分、９０分、９５分、１００分、１０５分、１１０分、１１５分、もしくは１２０分、またはそれらの間の任意の時間、約５２５℃〜約５９０℃の温度で浸漬することができる。
【００６２】
焼入れ
特定の態様では、最終ゲージのアルミニウム合金は、次いで、選択されたゲージに基づく焼入れステップにおいて、約５０℃／秒〜４００℃／秒の間で変化し得る焼入れ速度で、約３５℃の温度まで冷却することができる。例えば、焼入れ速度は、約５０℃／秒〜約３７５℃／秒、約６０℃／秒〜約３７５℃／秒、約７０℃／秒〜約３５０℃／秒、約８０℃／秒〜約３２５℃／秒、約９０℃／秒〜約３００℃／秒、約１００℃／秒〜約２７５℃／秒、約１２５℃／秒〜約２５０℃／秒、約１５０℃／秒〜約２２５℃／秒、または約１７５℃／秒〜約２００℃／秒であってもよい。
【００６３】
焼入れステップでは、最終ゲージのアルミニウム合金は、液体（例えば水）および／または気体、または別の選択された焼入れ媒体で急速に焼入れされる。特定の態様では、最終ゲージのアルミニウム合金は、水で急速に焼入れすることができる。
【００６４】
予備時効
任意選択的に、予備時効ステップを行うことができる。予備時効ステップは、焼入れステップ後の最終ゲージのアルミニウム合金を、約１００℃〜約１６０℃（例えば、約１０５℃〜約１５５℃、約１１０℃〜約１５０℃、約１１５℃〜約１４５℃、約１２０℃〜約１４０℃、または約１２５℃〜約１３５℃）の温度まで加熱することを含むことがある。特定の態様では、アルミニウム合金シート、プレート、またはシェートは、最大約３時間（例えば、最大約１０分間、最大約２０分間、最大約３０分間、最大約４０分間、最大約４５分間、最大約６０分間、最大約９０分間、最大約２時間、または最大約３時間）浸漬することができる。
【００６５】
時効
最終ゲージのアルミニウム合金は、自然時効または人工時効することができる。いくつかの例では、最終ゲージのアルミニウム合金を、ある期間、自然時効させて、Ｔ４調質度にすることができる。特定の態様では、Ｔ４調質度における最終ゲージのアルミニウム合金は、約１８０℃〜２２５℃（例えば、１８５℃、１９０℃、１９５℃、２００℃、２０５℃、２１０℃、２１５℃、２２０℃、または２２５℃）において、ある期間、人工時効（ＡＡ）させることができる。任意選択的に、最終ゲージのアルミニウム合金は、約１５分〜約８時間（例えば、１５分、３０分、１時間、２時間、３時間、４時間、５時間、６時間、７時間、もしくは８時間、またはそれらの間の任意の時間）の間、人工時効させてＴ６調質度にすることができる。
【００６６】
使用法
本明細書に記載の合金および方法は、自動車、電子機器、および輸送用途、例えば、商用車、航空機、または鉄道用途、または他の用途で使用することができる。例えば、合金は、強度を得るために、シャシー、クロスメンバー、およびシャシー内部の部品（商用車シャシーにおける２つのＣチャンネル間のすべての部品を包含するがそれらに限定されない）に使用することができ、高強度鋼の完全または部分的な代替として機能する。特定の例では、合金はＴ４およびＴ６調質度で使用することができる。
【００６７】
特定の態様では、合金および方法は、自動車の車体部品製品を調製するために使用され得る。例えば、開示された合金および方法は、バンパー、サイドビーム、ルーフビーム、クロスビーム、ピラー補強材（例えば、Ａピラー、Ｂピラー、およびＣピラー）、内部パネル、サイドパネル、フロアパネル、トンネル、構造パネル、補強パネル、インナーフード、またはトランクリッドパネルなど、自動車の車体部品を調製するために使用され得る。開示されたアルミニウム合金および方法はまた、航空機、または鉄道車両の用途において、例えば、外部および内部パネルを調製するために使用され得る。特定の態様では、開示された合金は、自動車のバッテリープレート／シェートなどの他の特殊性用途に使用され得る。
【００６８】
例えば、本明細書に記載の合金および方法はまた、携帯電話およびタブレットコンピュータなどの電子機器用のハウジングを調製するためにも使用され得る。例えば、合金は、陽極酸化の有無にかかわらず、携帯電話（例えば、スマートフォン）、およびタブレットボトムシャーシの外部ケーシング用のハウジングを調製するために使用され得る。合金はまた、他の家電製品および製品部品を調製するために使用することもできる。例示的な家庭用電化製品としては、携帯電話、オーディオ装置、ビデオ装置、カメラ、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、テレビ、ディスプレイ、家電製品、ビデオ再生および記録装置などが挙げられる。例示的な家庭用電化製品部品は、家庭用電化製品用の外側ハウジング（例えば、ファサード）および内側部品を含む。
【００６９】
以下の実施例は、本発明を更に説明するのに役立つが、それを限定するものではない。それどころか、本明細書の説明を読んだ後に、本発明の趣旨から逸脱することなくそれら自体を当業者に示唆し得る様々な実施形態、変更および均等物に頼ることができることを明確に理解されたい。以下の実施例に記載されている研究の間、特記しない限り、従来の手順に従った。説明の目的ために、手順のいくつかを以下に説明する。
【実施例】
【００７０】
実施例１：アルミニウム合金組成物
以下の表４Ａおよび４Ｂは、例示的なアルミニウム合金をまとめたものであり、表５は、降伏強度（ＹＳ）、粒界腐食孔深さ（ＩＧＣ）、および９０°曲げ性（曲げ）を含む合金特性を示している。
【表４Ａ】
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【表４Ｂ】
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【表５】
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【００７１】
合金の特性は、合金元素の比率を制御することによって達成された。合金１は、アルミニウム合金中のＭｇ２Ｓｉ強化析出物に起因して、高強度を示す比較ＡＡ６ｘｘｘ系アルミニウム合金を表している。合金２は、Ｚｎを添加すると耐食性が向上し、強度がわずかに低下する、比較アルミニウム合金である。Ｃｕ／［Ｚｎ／（Ｍｇ／Ｓｉ）］の比が約０．７〜約１．４の範囲にない合金１および２は、９０°曲げ試験で有意なＩＧＣおよび破損を示す。合金３は、Ｃｕ／［Ｚｎ／（Ｍｇ／Ｓｉ）］の比が合金２よりも約０．７〜約１．４の範囲により近い例示的なアルミニウム合金を表しており、優れた成形性およびＩＧＣ耐性と共に強度の低下を示す。合金４は、Ｃｕ／［Ｚｎ／（Ｍｇ／Ｓｉ）］の比が約０．７〜約１．４の範囲内にあるが、Ｚｎ／（Ｍｇ／Ｓｉ）の比は約０．７５〜約１．４の範囲内にない例示的なアルミニウム合金を表しており、合金３と比較すると有意なＩＧＣおよび劣った成形性、および増加した強度を示す。合金５は、Ｍｇ／Ｓｉ、Ｚｎ／（Ｍｇ／Ｓｉ）、およびＣｕ／［Ｚｎ／（Ｍｇ／Ｓｉ）］の比すべてがそれぞれの範囲内にある例示的なアルミニウム合金を表しており、高強度、良好な成形性、および良好な耐食性を示す。
【００７２】
加えて、例示的な合金は、本明細書に記載の直接チル鋳造方法に従って製造した。合金組成は以下の表６にまとめてある。
【表６】
2020527648.tif 000009
【００７３】
実施例２：アルミニウム合金の微細構造
例示的な合金は、直接チル鋳造によって製造し、本明細書に記載の方法に従って加工した。上記のように、ＭｇおよびＣｕの含有量は、Ｍ相の析出物（例えば、ＭｇＺｎ２／Ｍｇ（Ｚｎ，Ｃｕ）２）を準備することができ、アルミニウム合金の強度を増加させることができる析出物を準備する。Ｍ相（例えば、ＭｇＺｎ２）析出物の評価は、例示的な合金におけるＭｇ含有量の関数として行った。図１は、Ｍｇ含有量が１．０重量％から３．０重量％に増加したことを示すグラフである。グラフから明らかなように、Ｍ相析出物の質量分率は、（ｉ）Ｍｇ含有量が１．０重量％から１．５重量％に増加するのに比例して増加し、（ｉｉ）Ｍｇ含有量が１．５重量％から２．０重量％に増加しても一定のままであり、（ｉｉｉ）Ｍｇ含有量が２．０重量％から２．５重量％に増加すると比例して増加し、（ｉｖ）Ｍｇ含有量が２．５重量％を超えるとプラトーになる。Ｍ相析出物の増加により、例示的な合金の強度が増加する。
【００７４】
図２は、上記の例示的な合金３のサンプル（「Ｈ１」、「Ｈ２」、および「Ｈ３」と称する）の示差走査熱量測定（ＤＳＣ）分析を示すグラフである。発熱ピークＡは、例示的な合金における析出物形成を示しており、吸熱ピークＢは、例示的な合金３サンプルの融点を示している。
【００７５】
図３は、上記の例示的な合金５のサンプル（「Ｈ５」、「Ｈ６」、および「Ｈ７」と称する）のＤＳＣ分析を示しているグラフである。発熱ピークＡは、Ｍ相析出物を示している。発熱ピークＢは、人工時効ステップ中に強化析出物の形成を示し、かつ、例示的なアルミニウム合金の強度の増加に対応しているβ”（Ｍｇ２Ｓｉ）析出物を示している。吸熱ピークＣは、例示的な合金５サンプルの融点を示している。
【００７６】
図４Ａは、３つの明確な強化析出相、Ｍ（ＭｇＺｎ２）４１０、β”（Ｍｇ２Ｓｉ）４２０、およびＬ（Ａｌ４Ｍｇ８Ｓｉ７Ｃｕ２）４３０を示す透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真である。３つの析出相の組み合わせにより、１０ｍｍゲージのアルミニウム合金（例えば、合金５）に関してＴ６調質度において約３７０ＭＰａの降伏強度が得られる。図４Ｂは、Ｚｒ含有析出粒子４４０を示すＴＥＭ顕微鏡写真である。例示的な合金における過剰なＺｒは、粗い針状粒子を形成させ得る。粗い針状のＺｒ含有析出粒子４４０は、例示的な合金の成形性を低下させ得る。同様に、例示的な合金においてＺｒが少なすぎると、所望のＡｌ３Ｚｒおよび／または（Ａｌ，Ｓｉ）３Ｚｒ分散質が得られない可能性がある。
【００７７】
図５は、各明瞭な強化析出相の密度、すなわち、Ｍ（ＭｇＺｎ２）、Ｌ（Ａｌ４Ｍｇ８Ｓｉ７Ｃｕ２）、およびβ´´（Ｍｇ２Ｓｉ）の密度を、１平方ミリメートルあたりの析出粒子数（＃／ｍｍ２）で示し、かつ、各明瞭な析出相が合金Ｃにおいて占める分析面積の分率（％）として示しているグラフである（表６を参照されたい）。β”析出物は、その形状により、密度および占有面積の両方で優勢である。したがって、より小さいＭおよびＬ析出物は、より少ない面積を占め、β”析出物に匹敵する密度で存在する。
【００７８】
図６は、上記のような合金３のサンプルの光学顕微鏡写真を示している。析出物は、鋳放しサンプル（上段）、均質化サンプル（中段）、および１０ｍｍゲージに縮小された熱間圧延サンプル（下段）において分析した。共晶相の析出物は、鋳放しサンプルにおいて明確に認められた。顕微鏡写真の中段に示されているように、析出物は、均質化後、完全には溶解しなかった。熱間圧延されたサンプルでは、粗い（例えば、約５ミクロンを超える）析出物が明確に認められた。
【００７９】
図７は、鋳造、均質化、１０ｍｍゲージへの熱間圧延、および溶体化処理中に強化析出物の最大溶解を達成するための様々な溶体化熱処理手順の後の、上記合金３のサンプルの光学顕微鏡写真を示している。図７、パネルＡは、４５分間５５５℃の温度で溶体化した合金３サンプルを示している。図７、パネルＢは、４５分間３５０℃の温度で、次いで３０分間５００℃の温度で、最後に３０分間５６５℃の温度で溶体化した合金３サンプルを示している。図７、パネルＣは、４５分間３５０℃の温度で、次いで３０分間５００℃の温度で、最後に６０分間５６５℃の温度で溶体化した合金３サンプルを示している。図７、パネルＤは、１２０分間５６０℃の温度で溶体化した合金３サンプルを示している。図７、パネルＥは、３０分間５００℃の温度で、次いで３０分間５７０℃の温度で溶体化した合金３サンプルを示している。図７、パネルＦは、３０分間５００℃の温度で、次いで６０分間５７０℃の温度で溶体化した合金３サンプルを示している。
【００８０】
図８は、上記のような合金５のサンプルの光学顕微鏡写真を示している。析出物を、鋳放しサンプル（上段）および均質化サンプル（下段）で分析した。共晶相の析出物は、鋳放しサンプルにおいて明確に認められた。顕微鏡写真の下段に見られるように、均質化後に析出物は完全には溶解しなかった。しかしながら、合金５は、溶質レベル（例えば、Ｍｇレベル、Ｓｉレベル、およびＭｇ／Ｓｉ比）の変化により、均質化後の合金３と比較して未溶解析出物がより少なかった。
【００８１】
図９は、１０ｍｍゲージに熱間圧延した後の上記合金５のサンプルの光学顕微鏡写真を示している。図９、パネルＡ、Ｂ、およびＣは、１０ｍｍゲージに熱間圧延した後の例示的な合金サンプルにおける析出粒子（黒点として認められる）を示している。図９、パネルＤ、Ｅ、およびＦは、例示的な合金５サンプルを１０ｍｍのゲージに熱間圧延した後の結晶粒構造を示している。約２８０℃〜約３００℃の熱間圧延出口温度が低いため、結晶粒は完全には再結晶しなかった。
【００８２】
図１０は、１０ｍｍゲージへの熱間圧延、溶体化処理、およびＴ４調質度による自然時効後の、上記合金５のサンプルの光学顕微鏡写真を示している。図１０、パネルＡ、Ｂ、およびＣは、Ｔ４調質度での例示的な合金サンプルにおける析出粒子が非常に少ないことを示している。図１０、パネルＤ、Ｅ、およびＦは、Ｔ４調質度での例示的な合金５サンプルの完全に再結晶した結晶粒構造を示している。
【００８３】
図１１は、鋳造、均質化、熱間圧延、様々な溶体化熱処理手順、および人工時効（ＡＡ）後の、合金３のサンプルの導電率を示しているグラフである。導電率データ（すなわち、国際軟銅規格の百分率  （％ＩＡＣＳ）としての導電性）は、熱間圧延後の大量の析出物を示している。析出物を溶解する試みにおいて、様々な溶体化熱処理手順を評価した。溶体化熱処理は、析出物を溶解することにおいて効果的ではなかった。さらに、最適な強度を提供するために、人工時効の間に不十分な強化析出物形成が存在した。
【００８４】
図１２は、鋳造、均質化、熱間圧延、溶体化熱処理、および人工時効後の、合金５のサンプル（「ＨＲ５」、「ＨＲ６」、および「ＨＲ７」と称する）の導電率を示すグラフである。電気化学試験データは、熱間圧延後の大量の析出物を示している。析出物を溶解する試みにおいて、様々な溶体化熱処理手順を評価した。溶体化熱処理は、析出物を溶解することにおいて効果的であった。さらに、人工時効により析出物の形成が強化され、最適な強度が得られた。
【００８５】
実施例３：アルミニウム合金の機械的特性
図１３は、上記した例示的な合金Ａ、Ｂ、およびＣに関する、降伏強度（各セットの左ヒストグラム）、極限引張強度（各セットの右ヒストグラム）、均一伸び（白丸）、および全伸び（白菱形）を示すグラフである。合金は、４５分間５６５℃の温度で溶体化させ、２時間１２５℃の温度で予備時効し、４時間２００℃の温度で人工時効させて、Ｔ６調質度にした。各合金は、３７０ＭＰａを超える降伏強度、４２５ＭＰａを超える極限引張強度、１０％を超える均一伸び、および１７％を超える全伸びを示した。Ｚｎ含有量の増加は、例示的なアルミニウム合金の強度に有意な影響を及ぼさなかったが、粒界腐食および成形性に対する耐性を改善した。
【００８６】
図１４Ａは、Ｔ４調質度の例示的な合金３のサンプル（「Ｈ１  Ｔ４」、「Ｈ２  Ｔ４」、および「Ｈ３  Ｔ４」と称する）に関する、降伏強度（各セットの左ヒストグラム）、極限引張強度（各セットの右ヒストグラム）、均一伸び（白丸）、および全伸び（白菱形）を示すグラフである。図１４Ｂは、Ｔ６調質度の例示的な合金３のサンプル（「Ｈ１  Ｔ６」、「Ｈ２  Ｔ６」、および「Ｈ３  Ｔ６」と称する）に関する、降伏強度（各セットの左ヒストグラム）、極限引張強度（各セットの右ヒストグラム）、均一伸び（白丸）、および全伸び（白菱形）を示すグラフである。
【００８７】
図１５は、グラフのｘ軸に示したような様々な時効手順後のＴ６調質度における例示的な合金３のサンプル（「Ｈ１」、「Ｈ２」、および「Ｈ３」と称する）に関する、降伏強度（各セットの左ヒストグラム）、極限引張強度（各セットの右ヒストグラム）、均一伸び（白丸）、および全伸び（白菱形）を示すグラフである。グラフから明らかなように、３つのステップの時効処理により、高強度（例えば、３４８ＭＰａ）のアルミニウム合金を製造することができた。また、グラフから明らかなように、低温（例えば、２５０℃未満）での時効は、合金サンプルにおいて強化析出物を生成するには不十分であった。
【００８８】
図１６Ａは、Ｔ４調質度における例示的な合金４のサンプル（「ＨＲ１」、「ＨＲ２」、「ＨＲ３」、および「ＨＲ４」と称する）に関する、降伏強度（各セットの左ヒストグラム）、極限引張強度（各セットの右ヒストグラム）、均一伸び（白丸）、および全伸び（白菱形）を示すグラフである。図１６Ｂは、Ｔ６調質度における例示的な合金４のサンプル（「ＨＲ１」、「ＨＲ２」、「ＨＲ３」、および「ＨＲ４」と称する）に関する、降伏強度（各セットの左ヒストグラム）、極限引張強度（各セットの右ヒストグラム）、均一伸び（白丸）、および全伸び（白菱形）を示すグラフである。グラフから明らかなように、３６０ＭＰａの最大強度が達成されました。また、グラフから明らかなように、低温（例えば、２５０℃未満）での時効は、合金サンプルにおいて強化析出物を生成するには不十分であった。
【００８９】
図１７Ａは、鋳造、均質化、１０ｍｍゲージに熱間圧延、溶体化熱処理、および様々な焼鈍し技術後の、Ｔ４調質度における例示的な合金５のサンプル（「ＨＲ５」、「ＨＲ６」、および「ＨＲ７」と称する）に関する、降伏強度（各セットの左ヒストグラム）、極限引張強度（各セットの右ヒストグラム）、均一伸び（白丸）、および全伸び（白菱形）を示すグラフである。空冷されたサンプルは「ＡＣ」と称し、水焼入れされたサンプルは、熱間圧延後に「ＷＱ」と称する。図１７Ｂは、鋳造、均質化、１０ｍｍゲージに熱間圧延、溶体化熱処理、および様々な焼鈍し技術後の、Ｔ６調質度における例示的な合金５のサンプル（「ＨＲ５」、「ＨＲ６」、および「ＨＲ７」と称する）に関する、降伏強度（各セットの左ヒストグラム）、極限引張強度（各セットの右ヒストグラム）、均一伸び（白丸）、および全伸び（白菱形）を示すグラフである。空冷されたサンプルは「ＡＣ」と称し、水焼入れされたサンプルは、熱間圧延後に「ＷＱ」と称する。Ｔ６調質度への人工時効により、約３６０ＭＰａ〜約３７０ＭＰａの降伏強度を有する高強度アルミニウム合金が得られた。
【００９０】
図１８Ａは、鋳造、均質化、１０ｍｍゲージに熱間圧延、および溶体化熱処理後の、Ｔ４調質度における例示的な合金５のサンプル（「ＨＲ５」、「ＨＲ６」、および「ＨＲ７」と称する）に関する、降伏強度（各セットの左ヒストグラム）、極限引張強度（各セットの右ヒストグラム）、均一伸び（白丸）、および全伸び（白菱形）を示すグラフである。図１８Ｂは、鋳造、均質化、１０ｍｍゲージに熱間圧延、溶体化熱処理、およびグラフに示したような様々な時効手順後の、Ｔ６調質度における例示的な合金５のサンプル（「ＨＲ５」、「ＨＲ６」、および「ＨＲ７」と称する）に関する、降伏強度（各セットの左ヒストグラム）、極限引張強度（各セットの右ヒストグラム）、均一伸び（白丸）、および全伸び（白菱形）を示すグラフである。Ｔ６調質度への人工時効により、約３６０ＭＰａ〜約３７０ＭＰａの降伏強度を有する高強度アルミニウム合金が得られた。
【００９１】
図１９は、上記の例示的な合金５のサンプル（「ＨＲ５」、「ＨＲ６」、および「ＨＲ７」と称する）の９０°曲げ試験成形性に関する荷重変位データを示しているグラフである。圧延方向に対して縦方向に試験したサンプルは「−Ｌ」で示し、圧延方向に対して横方向に試験したサンプルは「−Ｔ」で示している。合金５は、鋳造、均質化、１０ｍｍゲージに熱間圧延、溶体化熱処理、および１週間の自然時効により、Ｔ４調質度の合金５サンプルを準備した。サンプルを９０°曲げ試験にかけ、荷重変位（左軸）および最大荷重（右軸）を記録した。
【００９２】
図２０は、上記の例示的な合金５のサンプル（「ＨＲ５」、「ＨＲ６」、および「ＨＲ７」と称する）の９０°曲げ試験成形性に関する荷重変位データを示しているグラフである。圧延方向に対して縦方向に試験したサンプルは「−Ｌ」で示し、圧延方向に対して横方向に試験したサンプルは「−Ｔ」で示している。合金５は、鋳造、均質化、１０ｍｍゲージに熱間圧延、溶体化熱処理、１２５℃の温度で２時間の予備時効（「ＰＸ」と称する）、および１週間の自然時効によりＴ４調質度の合金５サンプルを準備した。サンプルを９０°曲げ試験にかけ、荷重変位（左軸）および最大荷重（右軸）を記録した。
【００９３】
図２１は、上記した例示的な合金５のサンプルの９０°曲げ試験成形性に関する荷重変位データを示しているグラフである。圧延方向に対して縦方向に試験したサンプルは「−Ｌ」で示し、圧延方向に対して横方向に試験したサンプルは「−Ｔ」で示している。サンプルは、鋳造、均質化、１０ｍｍゲージに熱間圧延、溶体化熱処理、１２５℃の温度で２時間の予備時効、および１ヶ月間の自然時効によりＴ４調質度の合金５サンプルを準備した。サンプルを９０°曲げ試験にかけ、荷重変位（左軸）および最大荷重（右軸）を記録した。製造中に用いた予備時効を伴う、１週間の自然時効から１か月間の自然時効までの間に成形性の顕著な変化はなかった。
【００９４】
図２２は、上記の合金に関する腐食試験の影響を示す光学顕微鏡写真である。合金は、ＩＳＯ標準１１８４６Ｂに従って腐食試験にかけた（例えば、３．０重量％の塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）と１．０体積％の塩酸（ＨＣｌ）とを含有する水溶液に２４時間浸漬）。図２２、パネルＡ、および図２２、パネルＢは、上記の比較合金２における腐食試験の影響を示している。腐食形態は、粒界腐食（ＩＧＣ）攻撃である。図２２、パネルＣ、Ｄ、およびＥは、上記の例示的な合金３における腐食試験の影響を示している。腐食形態は孔食である。孔食は、合金に対する損傷を少なくし、かつ例示的な合金における耐食性を示す、より望ましい腐食形態である。
【００９５】
図２３は、上記の例示的な合金４のサンプルに関する腐食試験の影響を示す光学顕微鏡写真を示している。合金４の組成に起因する有意なＩＧＣ攻撃が顕微鏡写真において明らかに認められ、Ｃｕ／［Ｚｎ／Ｍｇ／Ｓｉ）］の比は、約０．７〜約１．４の範囲内であるが、Ｚｎ／（Ｍｇ／Ｓｉ）の比は、約０．７５〜約１．４の範囲内ではなく、有意なＩＧＣ攻撃をもたらす。
【００９６】
図２４Ａ、２４Ｂ、および２４Ｃは、上記の例示的な合金に関する腐食試験の結果を示す光学顕微鏡写真である。図２４Ａは合金Ａにおける粒界腐食（ＩＧＣ）攻撃を示している。図２４Ｂは合金Ｂにおける粒界腐食攻撃を示している。図２４Ｃは合金Ｃにおける粒界腐食攻撃を示している。図２４Ａ、図２４Ｂ、および図２４Ｃにおいて明らかなように、Ｚｎ含有量が増加すると腐食形態がＩＧＣから孔食に変化し、腐食攻撃の深さは約１５０μｍ（合金Ａ、図２４Ａ）から１００μｍ未満に減少する（合金Ｃ、図２４Ｃ）。
【００９７】
上に引用されたすべての特許、刊行物、および要約は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。本発明の様々な実施形態は、本発明の様々な目的を達成するために記載されている。これらの実施形態は、本発明の原理の単なる例示であることが認識されるべきである。多くの変更およびその適合は、以下の特許請求の範囲で定義される本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、当業者には容易に明らかであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図９Ｆ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１０Ｆ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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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２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２２Ｄ】
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【図２２Ｅ】
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【図２３】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２４Ｃ】
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【国際調査報告】
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