JPH10505282A - アルミニウム−スカンジウム合金およびその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 アルミニウムおよびスカンジウムを含む溶加合金を用いて構造物を組み立てる方法。この方法は一般的に、アルミニウムおよび／またはアルミニウム合金から形成される構造物用部品を選択し、かつアルミニウム−スカンジウム溶加合金を用いてこのものを一緒に溶接することからなる。溶加合金同様に、この部品類もまたスカンジウムを含有し得る。１実施態様では、この溶加合金および／またはこの部品類は、ジルコニウムをさらに含有する。また自転車フレームの組み立て方法も提案される。この方法には、少なくともその１部がスカンジウムからなる第１チユーブの形成工程、少なくともその１部がスカンジウムからなる第２チユーブの形成工程、およびこの第１および第２チユーブを一緒に接合する工程が包含される。強化物性を有する多数のアルミニウム系合金も開示される。この合金類中には、例えばジルコニウム、銅、マグネシウム、およびシリコン等の他の合金化元素との組み合わせでスカンジウムが含有される。その上、ジルコニウムを添加した、または添加しないスカンジウム含有アルミニウム合金の用途。かかる改良アルミニウム合金類は強化物性を有し、かつ改良されたプロセス特性を示し、さらに、これらはリクリエーションおよび運動用構造物および構成部分に使用するのに特に適し、かつある種の航空宇宙、地上輸送および海洋構造物および構成部分に使用するのに特に好適である。

Description

【発明の詳細な説明】 アルミニウム−スカンジウム合金およびその使用方法 発明の分野 本発明は、全体として、アルミニウムを基材とした合金に関し、更に詳細には 、特に溶接の用途で基材合金又は溶加材合金として使用する場合の合金の種々の 性質を向上させるため、スカンジウムを他の合金化成分とともに含むアルミニウ ムを基材とした合金に関する 発明の背景 アルミニウム合金（即ち、基材合金または基材材料）の溶接性は、溶接部の凝 固中の熱間亀裂に対する合金の抵抗であると定義できる。アルミニウム合金が、 他の金属合金系と比べて、溶接中に熱間亀裂を起こし易い主な要因は、アルミニ ウムの熱膨張率及び凝固収縮性が比較的高いことにある。これらの要因は、性質 （例えば、強度、及び延性）が改善された技術的に有用なエンジニアリング合金 を得るために一つ又はそれ以上の合金化成分をアルミニウムに加えた場合、更に 複雑になる。更に特定的には、融点が一定の純アルミニウムと異なり、二成分又 は多成分のアルミニウム合金は、液相線温度と固相線温度との間の広い温度間隔 に亘って凝固する。凝固範囲が広いため、樹枝状結晶間の場所に分かれる液体フ ィルムの亀裂を最終的に引き起こすのに十分な応力を発生する有害な熱膨張及び 容積変化を生じることが多い。 多くの高強度アルミニウム合金が開発されており、これらの合金は、一般的に は、主合金化添加物に従って類別される（例えば、Al−Cu：２ＸＸＸ、Al−Mg： ５ＸＸＸ、Al−Si：６ＸＸＸ、及びAl−Zn：７ＸＸＸ）。主合金化成分が一つで あるため、これらの合金は、一般的には、二元系と呼ばれる。しかしながら、多 くの場合、幾つかの最終用途に的を絞った種々の合金を製造するため、特定の副 合金化添加物が加えられる。標準的には、これらの合金系の加工特性及び性質を 更に改善するため、例えば、Ti、Zr、Cr、Mn、V、Yt、Nb、B、TiB₂、及びHf等の 結晶粒微細化成分を加える。これらの種類の合金は性質が高められているため、 好ましくは溶接で組み立てられる構造でこれらの種類の合金を使用するのが望ま しい。 高強度アルミニウム合金の溶接性は、少なくとも一部は、基材材料中の合金化 成分の量に左右される。溶接における二元合金系の一般的な挙動は、合金化レベ ルが非常に低いもの、合金化レベルが高く、アルミニウムの固体溶解度限界に近 いもの、及び中間合金化レベルのものの三つに類別できる。合金化レベルが非常 に低く、純アルミニウムに近いものは、樹枝状結晶が樹枝状結晶間液体フィルム を実際上形成することなく相互に絡み合う傾向があるため、凝固中に亀裂が入る ことが非常に少ない。高合金化レベルでは、比較的小さい亀裂が観察される。凝 固範囲が比較的大きく、樹枝状結晶間液体フィルムが形成される場合でも、凝固 中に生じる熱間亀裂は、最後に凝固する共融液体で充填されることによって修復 される。これは、共融相（例えば、Cu、Mg、及びSi）を形成する二元合金で特に 明らかである。熱間亀裂が最も起こり易いのは、中間合金レベルである。共融液 体フィルムが樹枝状結晶間の場所に進入するけれども、樹枝状結晶の熱収縮によ りこれらの液体フィルムに亀裂を生じるのに十分な応力が発生し、これによって 、凝固した溶接物に亀裂が入ることとなる。高度に合金化された二元合金とは異 なり、熱間亀裂を修復するのに利用できる共融液体の量が不十分である。こうし た傾向に対する例外がZn添加剤について報告されている。Al−Zn系には共融相が ないため、Zn含有量が増加するにつれて熱間亀裂の可能性が連続的に増加する。 二元系の溶接性に影響を及ぼす合金化成分の量の他に、三元合金化成分の種類 が溶接性に影響を及ぼす上で重要な役割を果たす。例えば、二元合金系に加えら れた強度を増大させる多くの添加物は、溶接性に有害な作用を及ぼした。例えば 、Al−Cu（即ち、２ＸＸＸ合金）に少量のMgを添加すると、合金の強度が顕著に 改 善される。一例として、合金２０２４（Al−４．３Cu−１．５Mg−０．６０Mn） が航空機の構造に広範に使用されている。Mgを加えると溶融範囲が大きく増加す るが、溶接性に深刻な影響が及ぼされる。従って、合金２０２４は、代表的には 、溶接構造には使用されない。最も高強度の合金は、Al−Zn−Mg（即ち、７ＸＸ Ｘ系）であり、特にCuを加えた合金である。Cuを加えることによって、凝固範囲 を１００℃程増大でき、一般的には溶接性が低下する。かくして、これらの合金 は、その有望な性質にも関わらず、適当な溶接性を必要とする場合には、ほとん ど使用されなかった。 現在、溶接構造での高強度アルミニウム合金の使用に関して制限が加えられて いるため、溶接性を高めると同時に強度及び延性といった機械的性質を維持する か或いは高めるようにこれらの合金を再設計するのが非常に望ましい。 アルミニウム合金の溶接における別の重要な要素は、溶加材ワイヤである。多 くの溶接プロセスにおいて、溶接トーチを用いた最初の溶け込みパスにより溶融 金属をプレートの反対側に移動する。最初の溶け込みパス中又はこれに続く多数 のパス中のいずれかで溶加材合金を溶接物に連続的に供給することによって、こ の移動を補償する必要がある。結果的に得られた溶接部は、この場合、元の基材 合金と溶加材合金との混合物であり、溶加材合金と基材合金の比率は接合部の形 状で決まる。例えば、比較的厚味のあるアルミニウムプレートを溶接する場合に は、代表的には、「Ｖ継手」形状が使用され、これに比例して溶加材合金の量が 多くなる（例えば、７０％〜９０％）。これと対照的なのは、比較的薄いゲージ 溶接部で使用するための突き合わせ継手形状であり、溶加材合金含有量が比較的 低い（例えば、１０％〜３０％）。 溶接性に関する最近の文献には、溶加材合金を選択することによって、特に高 希釈レベルで（即ち、溶加材合金の含有量が大きい）、熱間亀裂抵抗に大きな影 響を及ぼすことができると記載されている。アルミニウム溶加材合金の組成のリ ストを検査することにより、多くの溶加材合金は、高レベルの一つの溶質（例え ば、Cu、Si、又はMg）及び結晶粒微細化成分（例えば、Mn、Cr、Ti、Zr、V、Yt 、Nb、B、TiB2、及びHf）を含む。これらの合金は、溶接の目的についてだけ設 計されているため、代表的には、溶加材合金設計は、凝固範囲を小さくするため に単一の主合金化添加剤だけを加えることができるように制限されている。従っ て溶加材合金は、２０２４、７０７５、及び６０６１等の複雑な鍛練用アルミニ ウム合金の性質を得ることは稀である。更に、溶加材合金を付着させたとき、溶 接微小構造は強度が最も低い鋳造時の状態と同じであり、これにより、結果的に 強度が低くなる。溶加材合金組成を一つの主合金化添加物に限定し、強度特性を 鋳造時の状態にすることの組み合わせにより、溶接物の強度特性が基材合金の１ ／３程度になる。従って、溶接したプレートの厚さが構造の溶接されていない部 分よりも３倍厚く、そのため、重量に関して重大な欠点がもたらされる。重量が 重要な航空機の構造では、設計上のこの制限は、溶接が行われる領域に厚いプレ ートを使用し、残りの領域を化学的に研磨することによって解決される。この方 法は、重量の問題点を幾分緩和するが、材料の費用が増加し、加工費用が増加し 、アルミニウムプレートの大部分を毒性の化学廃棄物に変えることにより環境に 悪影響がもたらされる、といった他の問題点を引き起こす。 アルミニウム構造を製造するための改良された方法を溶接構造の設計者に提供 することが非常に望ましい。このような方法には、アルミニウム基材合金及びア ルミニウム溶加材合金の両方に対する変更が含まれる。 アルミニウム合金は、機械的性質及び物理的性質の優れた組み合わせを有する 。アルミニウム合金のこれらの性質をこのような合金の比較的小さい密度と組み 合わせることによって、設計者は、信頼性があり且つ軽量の構造を製造できる。 更に、広範な合金系及び調質により、構造の設計者には、特定の作動荷重又は環 境に対して特に設計された適当な合金を使用する幾つかのオプションがある。 代表的には、全てのアルミニウム合金は、Zr、Ti、Cr、Mn、及びV といった結 晶粒微細化成分を含む。結晶粒微細化成分は、鋳造中、Alと金属間化合物を形成 することにより、結晶粒の凝集を補助する。例えば、Tiは、TiAl₃相を形成し、 この相は、溶融金属の凝結が起こるときにα−アルミニウム粒子を凝集させる。 多数のTiAl₃粒子が、幾つかの領域で、α−アルミニウムの凝集を助ける。従っ て、凝固した結晶構造は、結晶微細化成分を含まないアルミニウム合金で観察さ れるよりも遙かに微細であり、これによって、これに続く熱間加工作業中の製作 性を改善する。 結晶微細化成分の別の機能は、インゴットの鋳造中及び予熱中、干渉性（例え ば、Al₃Zr）及び非干渉性（例えば、Al₁₂Mg₂Cr及びAl₂OMn₃Cu₂）の不溶性の相を 形成することである。熱的に安定したこれらの分散質は、加工中の静的再結晶化 を阻止するか或いは遅らせる。更に、分散質相は、加工中に生じる細長い結晶境 界を粒状にし、そうでない場合には溶質熱処理構造中に起こる再結晶化を阻止す る。 鍛練用アルミニウム合金の強化に使用される全ての合金化成分のうちスカンジ ウム（Sc）は、その稀少性にも関わらず注目されている。例えば、ウィレーの米 国特許第３，６１９，１８１号明細書には、Scを広範な二元合金系、三元合金系 、及び多元合金系に加えることが開示されている。特許請求の範囲には、Sc添加 物で強化できるアルミニウム合金には、７０７５、７０７９、７１７８、７００ ５、７０３９、６０６１、６３５１、６１６１、６０６３、５００５、５０５０ 、５０５２、５０８３、５４５４、５４５６、３００３、３００５、２０１４、 ２０１７、２６１８、２２１９、２０２０、及び２０２４によって同定されるア ルミニウムアソシエーションで同定される鍛練用アルミニウム合金が含まれると 記載されている。幾つかのモデル合金系は、Sc添加物を含んで又は含まないで製 造され、強度及び延性について試験される。０．２重量％〜０．４重 量％のScを添加することによって、引張強度及び降伏強度を６％〜５０％向上す る。Sc合金に対して冷間加工工程を使用することによって強度を更に向上させる 。 ソーテル及びヤンセンは、鍛練用Al−Mg系にScを加えると、強度及び超塑性成 形性が高くなると報告している（１９９０年２月に刊行された金属工学会報のＶ ．２１Ａの第４２１頁〜４３０頁の、ソーテル，Ｒ．Ｒ及びヤンセンＣ．Ｌ．の 「Al−Mg−Sc合金の機械的特性及び微小構造」を参照）。平衡沈殿相Al3Sc は、 等原子分別に基づくアルミニウムを基材とした合金系で周知の最も強い強化剤で ある。 チャクラバルティ等の米国特許第５，０５５，２５７号明細書には、Al₃Sc 沈 殿物の熱的安定性を使用することによる超塑性形成の向上が開示されている。超 塑性延性における改善は鍛練用Al−Mg合金で得られる。更に、特定の歪レベルに 達するための総時間は、他の超塑性合金で従来得られた時間の２桁大きい。この 情報に基づき、２ＸＸＸ系及び７ＸＸＸ系の他の鍛練用アルミニウム合金でも同 様の機械的改善を実現できるということを強調する。 １９９４年５月２５日に出願された米国特許出願第０８／２４９，０２３号（ 本願はこの出願に基づく一部継続出願である）には、２ＸＸＸ、５ＸＸＸ、６Ｘ ＸＸ、及び７ＸＸＸ系の鍛練用アルミニウム合金の溶接性及び溶接強度を高める ためにScを幾つかの他の分散質成分と組み合わせて使用することが開示されてい る。Sc添加物は、溶接されるべき基材合金及び溶加材合金の両方に加えられてい る場合に特に有利である。合金設計技術を使用し、これによってCr及びMn等の従 来のグレイン微細化成分をSc＋Zrに変える。一つの特に興味深い例では、「パッ チ試験」として周知の溶接性試験を合金６０６１に実施し、熱間亀裂に対するそ の抵抗を評価する。全亀裂長さの計測値は３１．８mm〜４３．４mmの範囲であり 、６０６１は全てのアルミニウム合金のうち、亀裂による影響を最も受け 易い合金であるということが公開されたデータから確認される。パッチ試験中、 Crを除去し、Sc及びZrをこれに代えると、０mmに減少する。かくして、従来の結 晶微細化成分をSc＋Zrに変える方法により、熱間亀裂抵抗に関して最も悪い周知 の合金を熱間亀裂がないものに変えることができる。 １９９４年９月２６日に出願された米国特許出願第０８／３１１，９５８号に は、アルミニウム鋳造合金の強度を大幅に改善するためにScを使用することが開 示されている。降伏強度の値が、通常は、３５７合金に対して４３％低いＡ３５ ６型合金を、Scとともに合金化し、曲げ試験で計測した強度を３５７合金に対し て３３％高くする。従って、本発明に開示した原理を使用することによって性質 を改善するための幾つかの他のアルミニウム鋳造合金が提案された。 勿論、合金開発の努力は、製品の所与の用途に対する所望の目的のうちの幾つ かに集中できる。幾つかの合金系に対する二つの共通の設計上の目的は、強度を 高め、重量を軽減することである。機械的性質が優れており且つ軽量であること が最も重要な、製品の一つの領域は、競技用器具の分野である。先進の材料を使 用することが益々明らかな特定の競技は自転車競技であり、特定的には、山野等 のオフロードで使用するように設計されたマウンテンバイクである。高性能モデ ルは、通常は、アルミニウム又はチタニウム等の溶接フレームでできており、軽 量で高強度の金属合金を使用するように設計されたハンドルバー、ペダル、シー トポスト、ホイールリム、クランクアーム、サスペンションフォーク、等の幾つ かの構成要素を備えている。 自転車における重量軽減の重要性は、自転車部品のアフターマーケットの大き な成長によって明らかである。このような部品に対する広告は、通常は、自転車 の構造の総重量を軽減するために現在の部品と交換するのがよいかどうかをライ ダーが決定できるように、部品の重量をｇで特定している。この方法は、自転車 全体を購入する代わりに行うことができる。 最近の物品（「マウンテンバイクアクション」誌の１９９４年１２月号の第７ ８頁の「どのようにして重量を削ぎ落とすか」参照）では、自転車の重量を軽減 することの重要性が強調されており、幾つかの部品を交換することによってライ ダーが自転車の総重量を減少できるようにする幾つかの工程が公表されている。 一例として、１３５ｇのチタニウム性ハンドルバー又は１４８ｇのアルミニウム 合金性ハンドルバーを、現在の鋼製ハンドルバーと交換することによって１００ ｇ〜２００ｇの軽減を図ることができる。同じ原理をシートポスト、サドル、ホ イール、及び幾つかの他の部品に適用する。これらを互いに組み合わせると、重 量を数ポンド（１ポンド ４５４ｇ）軽減できる。重量を軽減すると、自転車の 構造的一体性を損なうことなく、ライダーの登攀能力が大きく改善する。 航空宇宙構造は、主にアルミニウム合金で製作されている。設計者は、航空機 の重量を減少させるための優れた性質の合金を探し続けてきたため、アルミニウ ム会社は、優れた性質の新たなアルミニウム合金を導入するための大量のリサー チ及び資源開発に力を注いできた。航空宇宙構造製造のインフラストラクチャー は、アルミニウム合金については既に確立しているため、製造上の代表的な方法 は、従来の製造方法を使用して構造に一体化できる改善された性質を持つ新たな 合金を導入することである。 簡単に述べると、強度が改善された合金は、その厚さを強度の利点と比例して 減少させることができる。一例として宇宙船（space launch vehicle）を使用す ることによって、推進剤タンクの壁厚を、元の合金と同じ負荷支持性能を維持し つつ、１０％減少させるのに、強度を１０％向上させた新たな合金を使用できる ことが明らかである。スペースシャトルの外部タンクのような構造では、約３０ ｔ（６６，０００ポンド）のタンク構造に亘って１０％減少させると、約３ｔ（ ６，６００ポンド）の重量が減少する。新たな合金の導入前に、応力腐蝕抵抗や 破壊靭性といった他の性質、並びに溶接や成形といった製造プロセスについて もよく考えてあるということに着目すべきである。 飛行機構造の重量を４５４ｇ（１ポンド）減らすと、燃料を飛行寿命（projec ted lifetime）に亘って１１３５．５リットル〜１５１４リットル（３００ガロ ン〜４００ガロン）節約する（スタークＥ．Ａ．ジュニア及びサンダースＴ．Ｈ ．ジュニアが編集した「アルミニウム−チタニウム合金会議第２回議事録」の第 ３１３頁〜第３３４頁のクイストＷ．Ｅ．等の「航空機構造用アルミニウム−リ チウム合金の概要」参照）。現在のアルミニウム合金を性質が漸次改善された合 金に変えることによって、数百ポンド又は数千ポンドの燃料を節約できる。航空 機の燃料消費を大きく減少させることができる。 現在、車輛の燃費を改善することによって環境に有害なエミッションを減少す る指令が政府から自動車の製造者に出されている。従って、鋼の代わりにアルミ ニウム合金を使用することによって車輛の重量を減少する設計上の戦略が自動車 産業で支持されている。しかしながら、自動車の設計者は、重量の軽減を図りな がら車輛のクラッシュワーシネス（crushworthiness）を受入れることのできる レベルに維持しなければならない。 車輛重量軽減の利点は、乗用車ばかりでなく、その他の種類の車輛にも同様に 適用される。例えば、都会を走るバスシステムのような主要交通機関は、車輛重 量の軽減によって大きな利点を受けることができ、燃料消費の大幅な減少、及び 特定の地形的領域での空気汚染の減少を実現する。更に、液体又は低温液体製品 を搬送するトラックフリートは、上文中に説明した理由による重量軽減による利 点ばかりでなく、トラックの総重量に基づいて徴収されるトラックフィーの軽減 の利点を受ける。従って、車輛の寿命に亘って走行毎のフィーを節約できる。 重量の軽減が利点となる第４の製品領域は、海洋構造である。航空機構造及び 自動車構造で使用した上述の原理を使用することによって、海洋構造は高強度耐 蝕性合金を導入することによって、改良できる。 発明の要約 本発明は、一般的にはスカンジウムを含有するアルミニウム合金に関する。さ らに具体的には本発明には、スカンジウム含有アルミニウム合金の多数の新規組 成はもとより、スカンジウム含有合金を用いた構造物の組み立てに関する多数の 方法が包含される。 １つの提案における本発明は、アルミニウムおよびスカンジウムを含有する溶 加合金を用いて構造物を組み立てる１方法である。一層具体的にはこの方法には 、アルムニウムおよび／またはアルミニウム合金から形成した構造物の部品類の 選択、およびアルミニウム−スカンジウム溶加合金と一緒に上記部品類を溶接す ることが包含される。好ましくは、このアルミニウム−スカンジウム溶加合金は リチウムを実質的に含有せず、および／またはこのアルミニウム−スカンジウム 溶加合金はジルコニウムもまた含有する。その上、好ましくは、上記アルミニウ ム−スカンジウム溶加合金と一緒に溶接される構造物の部品中にもまたスカンジ ウムを含有し、かつこれらの部品はアルミニウム−スカンジウム溶加合金と類似 のスカンジウム含有量を示す。これらのアルミニウム−スカンジウム溶加合金は 溶接修繕にもまた使用できることは特筆すべきであり、ここでは既存溶接部を研 削操作にかけ、次いで上記アルミニウム−スカンジウム溶加合金類の１つを用い てこれを再溶接する。 他の１提案によれば本発明は、スカンジウム含有、好ましくはアルミニウム、 合金を利用したバイクフレーム構造物に関する。例えばこのバイクフレームは、 ２つのチユーブの少なくとも隣接端を、および好ましくは２つのチユーブの全て をスカンジウム含有合金から形成させることを包含する方法により組み立てるこ とができる。これらの端部は、接触かみ合わせ中に置いて上記タイプのアルミニ ウム−スカンジウム溶加合金類と一緒にチユーブを溶接する等により、接合する ことができる。 １実施態様では、この溶接すべき部品および／または溶加合金の組成は約０． ０２〜１０．０重量％、および好ましくは約０．１〜約０．５重量％のスカンジ ウムからなる。その上、かつ上記のように、溶接すべきこの部品および／または 溶加合金の組成は、例えば約０．０１〜約１．０、および好ましくは約０．０５ 〜約０．２２重量％の範囲のジルコニウムからさらになる。ジルコニウムが存在 する場合、この溶接すべき部品および／またはこの溶加合金の組成中のスカンジ ウム：ジルコニウムの重量比は、約１０００：１〜約０．０２：１の範囲、好ま しくは約３：１の範囲である。その上、スカンジウムおよびジルコニウムはアル ミニウム−スカンジウム溶加合金に対する唯一の結晶微細化剤である。 他の１提案では本発明は、強化物性（例えば、溶接性、強度および／または伸 び）を有する多数のアルミニウム系合金を指向する。アルミニウムに加えて、こ れらの合金類の各々は特定量（すなわち、範囲）の他の合金化元素との組み合わ せにおいて特定量（すなわち、範囲）のスカンジウムからなる。例えば強化溶接 特性を有する合金類は、ジルコニウムおよび他の結晶粒リフアイナーとの組み合 わせにおいてスカンジウムを添加することにより開発された。他の合金化元素類 中には、指定量の銅、マグネシウムまたはシリコンとの組み合わせにおけるスカ ンジウムを包含し得る。 また一般的に本発明は、スカンジウム含有アルミニウム合金に関する。一層具 体的には本発明には、ジルコニウムを添加または添加しないスカンジウム含有ア ルミニウム合金の使用が特に適する多数の用途が包含される。 １提案における本発明は、リクリエーション用および運動用構造物およびスカ ンジウムおよび／またはジルコニウム含有アルミニウム合金からなる構成部品に 関する。一層具体的には、強化物性および改良プロセス特性に基ずいて、改良タ イプ２ＸＸＸ、４ＸＸＸ、５ＸＸＸ、６ＸＸＸ、７ＸＸＸ、Ａｌ−Ｃｕ−Ｌｉ− Ｍｇ、およびＡｌ−Ｍｇ−Ｌｉアルミニウム合金類は、バツト類、矢類、スキー ポール類、ホッケー用ステイック類、自転車構成部品類、ゴルフシャフト類、ゴ ルフクラブヘッド類、ラケット類、運動用ホイールチエア類、テントポール類、 スノーシューズ類、バックパック用フレーム類、ウインドサーフイン用フレーム 類、ラクロス用ステイック類、セイルボートマストおよびブーム類、投げやり類 、モーターバイク類、モーターバイク用構成部品類、ジェットスキー類、ｓｅａ ｄｏｏｓ、およびスノーモビル類等の各種の運動用またはリクリエーション用の 用具に使用するのに特に有用である。 他の１提案では本発明は、スカンジウムおよび／またはジルコニウム含有アル ミニウム合金からなる航空宇宙構造物および構成部品類に関する。特に、改良２ ＸＸＸ、５ＸＸＸ、７ＸＸＸ、Ａｌ−Ｃｕ−Ｌｉ−Ｍｇ、およびＡｌ−Ｍｇ−Ｌ ｉタイプ合金等の変性アルミニウム合金は、航空機構造物および／またはランチ ビークル構造物等の航空宇宙構造物および構成部品類に使用すのに特に有用であ る。 さらに他の１提案では本発明は、スカンジウムおよび／またはジルコニウム含 有アルミニウム合金からなる地上輸送構造物および構成部品類に関する。一層具 体的には、改良２ＸＸＸ、４ＸＸＸ、５ＸＸＸ、６ＸＸＸ、７ＸＸＸおよびＡｌ −Ｃｕ−Ｌｉ−Ｍｇタイプ合金等の改良アルミニウム合金類は自動車部品および 構成部品類および／またはピープルムーバー類等の地上輸送構造物に使用するの に特に有用である。 他の１提案では本発明は、スカンジウムおよび／またはジルコニウム含有アル ミニウム合金からなる海洋構造物および構成部品類に関する。特に、４ＸＸＸ、 ５ＸＸＸ、７ＸＸＸ、Ａｌ−Ｃｕ−Ｌｉ−ＭｇおよびＡｌ−Ｍｇ−Ｌｉタイプ合 金等の改良アルミニウム合金は、カヌー類、水雷外被類、スキユーバダイビング タンク類、水上発射ミサイル類、海軍戦闘機類、フエリー類、ヨット類および／ またはリクリエーション用ボート類等の、ある種の海洋構造物に使用するのに特 に有用である。 図面の簡単な説明 図１は、２種のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｃ−（Ｔｉ）溶加合金および公知５３５６タイ プ溶加合金の場合のＨｏｕｌｄｃｒｏｆｔ亀裂感受率試験による溶接亀裂の百分 率を、各種レベルでＳｃを添加したＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ−Ｚｒベース合金と の組み合わせにおいて示す。 図２は、２種のＡｌ−Ｃｕ−Ｓｃ−Ｚｒ−（Ｔｉ）溶加合金および公知２３１ ９タイプ溶加合金の場合のＨｏｕｌｄｃｒｏｆｔ亀裂感受率試験による溶接亀裂 の百分率を、合金２６１８、および各種レベルでＳｃ＋Ｚｒを添加した２種の改 良Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ−Ｎｉ−Ｆｅベース合金との組み合わせにおいて示す。 詳細な説明 少なくとも第１および第２部品を含む構造物を組み立てる場合の手順をここに 開示する。１方法は、一般的に少なくとも約６０重量％のアルミニウムからなる 第１および第２部品の組成を選択する工程、スカンジウムおよび少なくとも約６ ０重量％のアルミニウムからなる溶加合金を選択する工程、およびこの溶加解合 金を利用してこの第１および第２部品を溶接する工程からなる。 上記溶接工程は適当な溶接操作のいずれかを利用して実施し得る。例えばアル ミニウム合金の溶接はタングステン不活性ガス溶接、金属不活性ガス溶接、プラ ズマアーク溶接、レーザービーム溶接、電子ビーム溶接、拡散溶接、摩擦溶接、 超音波溶接、爆発溶接、または他の適当な溶接のいずれかを利用して実施し得る 。上記方法は第１および第２部品間の接触ジョイントを溶接するのに特に有用で ある。この点で上記溶接工程は、バットジョイント、Ｖ字形ジョイントまたはダ ブルＶ字形ジョイント等の接触ジョイント配置中に第１および第２部品を位置決 めすることからなり得る。次いで第１部品を第２部品に溶接して溶接接触ジョイ ン トを形成させてもよい。 特定溶加合金組成の選択は溶接性能の程度に影響し、および／またはベース金 属の組成により左右または制御され得る。しかし一般的には上記手順に使用する ために設定される溶加解合金組成中には、約０．０２〜約１０．０重量％、およ び好ましくは約０．１〜約０．５重量％のスカンジウムが含有される。好ましい １実施態様では、この溶加合金組成中には約０．４０重量％のスカンジウムが含 まれる。この溶加合金組成中には、好ましくは約０．０１〜約１．０重量％、一 層好ましくは０．０５〜約０．２２重量％の量のジルコニウムもまた存在し得る 。１実施態様の溶加合金組成は、約０．１５重量％のジルコニウムからなる。溶 加合金の強化性能は、スカンジウムおよびジルコニウムの特定比率を利用するこ とにより実現し得る。例えば１実施態様では、溶加合金組成中のスカンジウム： ジルコニウムの重量比は好ましくは約１０００：１〜約０．０２：１、一層好ま しくは約３：１である。実際のところ１実施態様では、この溶加合金は結晶粒リ フアイナーとしてのスカンジウムおよびジルコニウムのみを利用できる。 上記に加えて、上記溶加合金組成にはＬｉが含まれないことが一般的に望まし く、したがってＬｉの存在は単に好ましからぬ不純物として見做される。上記に 適合する特定溶加合金組成にはＡｌ−６．０Ｃｕ−０．５Ｓｃ−０．２Ｚｒ；Ａ ｌ−５．０Ｍｇ−０．５Ｓｃ−０．１５Ｚｒ；およびＡｌ−５．３Ｓｉ−０．５ Ｓｃが含まれる。 上記アルミニウム−スカンジウム溶加合金と同様に、上記手順の実施に際して はベース金属組成中にスカンジウムを含有するのが望ましい。この点について、 かかる部品組成中の特定スカンジウム量は、溶加合金に関する上記量に一般的に したがう。しかし一般的には上記のように、溶接される溶加合金に伴う一般的貧 弱な物性を償うために、溶加合金中のスカンジウム量は対応ベース合金中のスカ ンジウム量よりも僅かに高くなる傾向がある。部品組成中には、溶加合金の場合 の上記量に相当する量のジルコニウムをさらに含有する。その上、この組成中の スカンジウム：ジルコニウムの重量比も溶加合金の場合の上記重量比に相当する 。 上記手順を採用するのに特に有用な製品への応用は自転車の製造である。この 製品への応用の１実施態様では、スカンジウム含有、好ましくはアルミニウム、 合金が自転車フレーム構造中に利用できる。このように、この手順は自転車フレ ームを組み立てるために適合させ得る。この方法中には一般的に、スカンジウム からなる第１チユーブを形成し、スカンジウムからなる第２チユーブを形成し、 かつ上記第１および第２チユーブを互いに接合する工程が包含される。スカンジ ウムはチユーブ端部に濃縮でき、または別法としてチユーブを通じて平均的に分 布させることもできる。この手順はトップチユーブ、ダウンチユーブ、ヘッドチ ユーブ、シートチユーブ、鎖ステイ、およびシートステイ類を包含する自転車チ ユーブ類のいずれを接合するのにも利用できる。 第１および第２チユーブの組成は、上記方法における溶加合金の場合の上記量 に相当する量のスカンジウムからなる。さらに、第１および第２チユーブは溶加 合金に関し上記した量のジルコニウムからなり得る。その上、スカンジウム：ジ ルコニウムの重量比もまた溶加合金の場合に上記した範囲にしたがうことができ る。 上記方法の自転車チユーブの接合は、溶加合金組成に関する上記設定タイプが 使用できるような溶接工程からなることが好ましい。溶接を利用する場合、この 方法中にはスカンジウムからなる溶加合金を選択する工程が包含される。この溶 加合金組成は、構造物組み立て方法の場合の溶加合金の記載中に一般的に述べら れている。 チユーブ状構造物中にスカンジウムを利用することに伴う改良物性が原因して 、上記方法にしたがって製造した自転車チユーブの壁厚は少なくとも溶接部分で 著しく低減できるものと信じられる。この点について、第１および第２チユーブ の 形成工程は、公知自転車に使用されるチユーブよりも１０〜３０％薄い溶接部壁 厚を形成するのが好ましい。例えばこの壁厚は約３．０ｍｍ以下、好ましくは約 ２ｍｍ以下、一層好ましくは約１．５ｍｍ以下であり得る。 構造物の第１および第２部分を互いに溶接するのに加えて、損傷または欠陥溶 接部を修繕するための諸手順も開示される。欠陥溶接は典型的には溶接部内の、 特に熱影響部中のクラックにより起きる。この溶接部を修理する１方法は、溶接 されたジョイントの少なくとも１部を研削して研削部分を形成させ、かつ上記し たようなスカンジウムからなる溶加合金を利用してこの研削部分を再溶接するこ とからなる。この研削工程は典型的には、研摩デイスク等の研摩媒体を利用して 、通常は溶接すべき構造物の厚さの約５０％までを研削し去って遂行する。再溶 接工程は適当ないずれの溶接操作からなってもよく、上記アルミニウム−スカン ジウム溶加合金の１つを利用する場合には追加クラックを創ることなく同一領域 に５回および１０回の間で再溶接を遂行でき、これにより溶接ジョイントの一体 性を維持し、かつ多様な補修を同一ジョイントに施すことができる。 ここでは、以下に述べる製品手順はもとより、上記方法に特に有用な特定アル ミニウム系合金類も開示される。かかる合金の１つは、（０．１−０．２５）Ｓ ｉ−（０．９−１．３）Ｆｅ−（１．９−２．７）Ｃｕ−（１．３−１．８）Ｍ ｇ−（０．９−１．２）Ｎｉ−０．１Ｚｎ−（０．０４−０．１）Ｔｉの組成を 有するアルミニウム・アソシエーション合金２６１８の改良合金である。この改 良合金は強化物性を得るために合金２６１８にスカンジウムおよびジルコニウム を加える。この新規合金は一般的に約（０．１−０．２５）Ｓｉ−（０．５−１ ．７）Ｆｅ−（１．５−３．１）Ｃｕ−（１．０−２，１）Ｍｇ−（０．６−１ ．５）Ｎｉ−（０．０４−０．１）Ｔｉ−（０．０２−１０．０）Ｓｃ−（０． １−１．０）Ｚｒからなる。１実施態様では、このスカンジウム含有量は約０． １〜約０．５が一層好ましく、なお一層好ましくは約０．２〜 約０．４重量％である。その上、このジルコニウム含有量は約０．０５〜約０． ２２重量％であることが一層好ましい。スカンジウム：ジルコニウムの重量比は 、好ましくは約１０００：１〜約０．０２：１であり、かつ一層好ましくは約３ ：１である。他の１実施態様では、この合金中には１種または２種以上の結晶粒 リフアイナー（例えばＴｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｖ、Ｙｔ、Ｎｂ、Ｂ、ＴｉＢ2 、およびＨｆ）を合計で約０．１−１．５重量％含有する。最も好ましい１実施 態様では、この合金は本質的に約０．１８Ｓｉ−１．１Ｆｅ−２．３−Ｃｕ−１ ．６Ｍｇ−１．０Ｎｉ−０．４０Ｓｃ−（０．２−０．５）結晶粒リフアイナー からなり、残部は本質的にアルミニウムおよび付随的不純物からなる。 ここに記載の製品／手順に使用するのに好適な他の１つの合金は、（０．４− ０．８）Ｓｉ−０．７Ｆｅ−（０．１５−０．４）Ｃｕ−０．１５Ｍｎ−（０． ８−１．２）Ｍｇ−（０．０４−０．３５）Ｃｒ−０．２５Ｚｎ−０．１５Ｔｉ の組成を有するアルミニウム・アソシエーション合金６０６１の変性物である。 この改良合金は本質的に６０６１合金からクロムを除き、かつその代わりにＳｃ を添加して強化物性を得たものである。一般的にこの合金は、約（０．２−１． ８）Ｓｉ−（０．２−０．８）Ｍｎ−（０．４−１．４）Ｍｇ−（０．０２−１ ０．０）Ｓｃからなり、またこのものは実質的にクロムを含まない。他の１実施 態様では、このスカンジウム含有量は、約０．１〜約０．５の範囲であることが 一層好ましく、なお一層好ましくは約０．２ないし約０．４重量％である。他の １実施態様におけるこの合金は、好ましくは約０．０１〜約１．０、一層好まし くは約０．０５〜約０．２２重量％の範囲のジルコニウムからさらになる。スカ ンジウム：ジルコニウムの重量比は好ましくは約１０００：１〜約０．０２：１ 、一層好ましくは約３：１である。他の１実施態様では、この合金は合計で約０ ．１〜１．５重量％の１種または２種以上の結晶粒リフアイナーを含み、クロム は含まない。その最も好ましい実施態様では、この合金は、 約０．６Ｓｉ−１．０Ｍｇ−０．４Ｓｃ−（０．２−０．５）結晶粒リフアイナ ーから本質的になり、残部はアルミニウムおよび付随的不純物から本質的になる 。銅もまた約０．１〜０．４重量％、好ましくは約０．３重量％含まれていても よい。 ここに開示の製品／手順に使用するのに有用な他の１合金は、０．４Ｓｉ−０ ．５Ｆｅ（Ｓｉ＋Ｆｅは不純物）−（１．２−２．０）Ｃｕ−０．３Ｍｎ−（２ ．１−２．９）Ｍｇ−（０．１８−０．２８）Ｃｒ−（５．１−６．１）Ｚｎ− ０．２Ｔｉの組成を有するアルミニウム・アソシエーション合金７０７５の変性 物である。この改良合金は７０７５合金からクロムを本質的に除き、かつその代 わりにスカンジウムを添加して強化物性を得たものである。この新規合金は一般 に、約（４．０−９．０）Ｚｎ−（０．６−３．８）Ｍｇ−（０．１−３．０） Ｃｕ−（０．０２−１０．０）Ｓｃ−（０．０１−１．０）Ｚｒからなり、かつ 実質的にクロムを含まない。１実施態様では、このスカンジウム含有量は約０． １〜約０．５重量％の範囲が好ましく、一層好ましくは約０．２〜約０．４重量 ％である。他の１実施態様ではこの合金は、好ましくは約０．０１〜約１．０重 量％、一層好ましくは約０．０５〜約０．２２重量％の範囲のジルコニウムから さらになる。スカンジウム：ジルコニウムの好ましい重量比は約１０００：１〜 約０．０２：１、および一層好ましくは約３：１である。他の１実施態様では、 この合金は合計量で約０．１〜１．５重量％の１種または２種以上の結晶粒リフ アイナーを含有し、クロムは含まない。その最も好ましい実施態様では、この合 金は約５．６Ｚｎ−２．５Ｍｇ−１．６Ｃｕ−０．４０Ｓｃ−（０．２−０．５ ）結晶粒リフアイナーから本質的になり、かつ残部はアルミニウムおよび付随的 不純物から本質的になる。 ここに開示の製品／手順に用いるのに適する他の１合金は、４．０Ｃｕ−０． ４Ｍｇ−１．０Ｌｉ−０．４Ａｇ−０．１４Ｚｒの組成を有するアルミニウ ム・アソシエーション合金２１９５の改良合金である。この改良合金は２１９５ 合金のジルコニウムの存在の有利性を利用し、かつスカンジウムを添加して強化 物性を得たものである。この新規合金は一般的に、約（３．５−５．５）Ｃｕ− （０．０１−１．５）Ｍｇ−（０．４−２．０）Ｌｉ−（０．０１−０．８）Ａ ｇ−（０．０２−０．５）Ｓｃ−（０．０１−１．０）Ｚｒからなり、亜鉛は実 質的に含まない。１実施態様では、このスカンジウム含有量は約０．１〜約０． ５の範囲が好ましく、およびさらに一層好ましくは約０．２〜約０．４重量％で ある。その上、このジルコニウム含有量は約０．０５〜約０．２２重量％である ことが一層好ましい。スカンジウム：ジルコニウムの重量比は１０００：１〜約 ０．０２：１が好ましく、かつ一層好ましくは約３：１である。１実施態様では 、この合金は合計で約０．１−１．５重量％の１種または２種以上の結晶微細化 剤を含有する。その最も好ましい実施態様では、この合金は約４．０Ｃｕ−０． ４Ｍｇ−１．０Ｌｉ−０．４Ａｇ−０．４Ｓｃ−（０．２−０．５）結晶微細化 剤から本質的になり、かつ残部はアルミニウムおよび付随的不純物から本質的に なる。 ここに開示の製品／手順に使用するのに適する他の１合金は４．５Ｃｕ−１． １Ｌｉ−０．５Ｍｎ−０．２Ｃｄの組成を有するアルミニウム・アソシエーショ ン合金２０２０の改良合金である。本発明のこの改良合金は２０２０合金からカ ドミウムを本質的に除去し、かつその代わりにスカンジウムを添加して強化物性 を得たものである。この新規合金は一般的に約（３．０−６．０）Ｃｕ−（０． ４−１．８）Ｌｉ−（０．１−０．７）Ｍｎ−（０．０２−１０．０）Ｓｃ−（ ０．０１−１．０）Ｚｒからなる。１実施態様では、このスカンジウム含有量は 約０．１〜約０．５の範囲が一層好ましく、およびさらに一層好ましく約０．２ 〜約０．４重量％である。他の１実施態様ではこの合金は、好ましくは約０．０ １〜約１．０の範囲、および一層好ましくは約０．０５〜約０．２２重 量％の範囲のジルコニウムからなる。このスカンジウム：ジルコニウムの重量比 は約１０００：１〜約０．０２：１が好ましく、および一層好ましくは約３：１ である。１実施態様では、この合金は合計で約０．１〜１．５重量％の１種また は２種以上の結晶微細化剤を含有する。その最も好ましい実施態様では、この合 金は約４．０Ｃｕ−１．０Ｌｉ−０．４Ｓｃ−（０．２−０．５）結晶微細化剤 からなり、残部は本質的にアルミニウムからなる。 溶加合金として特に有用な他の１合金は、０．２Ｓｉ−０．３Ｆｅ−（５．８ −６．８）Ｃｕ−（０．２−０．４）Ｍｎ−０．０２Ｍｇ−０．１Ｚｎ−（０． ０５−０．１５）Ｖ−（０．１−０．２５）Ｚｒ−（０．１−０．２）Ｔｉの組 成を有するアルミニウム・アソシエーション合金２３１９の改良合金である。こ の改良合金は本質的に２３１９合金中にスカンジウムを添加して強化物性を得た ものである。この新規合金は一般的に、約（２．０−１０．０）Ｃｕ−（０．０ ２−１０．０）Ｓｃからなる。１実施態様では、このスカンジウム含有量は約０ ．１〜約０．５の範囲が一層好ましく、さらに一層好ましくは約０．２〜約０． ４重量％である。他の１実施態様では、この新規合金は好ましくは約０．０１〜 約１．０の範囲、および一層好ましくは約０．０５〜約０．２２重量％のジルコ ニウムからさらになる。さらに他の１実施態様では、この合金は合計で約０．１ 〜１．５重量％の１種または２種以上の結晶微細化剤を含有する。その最も好ま しい実施態様では、この新規合金は約６．０Ｃｕ−０．５Ｓｃ−（０．２−０． ８）結晶微細化剤から本質的になり、残部はアルミニウムおよび付随的不純物か ら本質的になる。 他の１つの合金も溶加合金として特に有用であり、かつこのものは０．２５Ｓ ｉ−０．４Ｆｅ−０．１Ｃｕ−（０．０５−０．２）Ｍｎ−（４．５−５．５） Ｍｇ−（０．０５−０．２）Ｃｒ−０．１Ｚｎ−（０．０６−０．２）Ｔｉの組 成を有するアルミニウム・アソシエーション合金５３５６の改良合金である。こ の改良合金は５３５６合金にスカンジウムを添加し、一方Ｃｒを除去して強化物 性を得たものである。この新規合金は一般的に約（２．７−６．０）Ｍｇ−（０ ．０２−１０．０）Ｓｃからなる。１実施態様では、このスカンジウム含有量は 一層好ましくは約０．１〜約０．５、およびさらに一層好ましくは約０．２〜約 ０．４重量％の範囲である。他の１実施態様では、この合金は好ましくは約０． ０１〜約１．０、一層好ましくは約０．０５〜約０．２２重量％のジルコニウム からさらになる。他の１実施態様では、この合金は好ましくは約０．０１〜約０ ．２重量％の範囲、および一層好ましくは約０．１５重量％のチタンからなる。 他の１実施態様では、この合金は好ましくは約０．０１〜約０．７重量％の範囲 のマンガンからなる。さらに他の１実施態様ではこの新規合金には、合計で約０ ．１〜０．５重量％の１種または２種以上の結晶粒リフアイナーが含まれる。そ の最も好ましい実施態様ではこの合金は、約５．０Ｍｇ−０．５Ｓｃ−（０．２ −０．８）結晶微細化剤から本質的になり、残部はアルミニウムおよび付随的不 純物から本質的になる。 他の１つの合金は、溶加合金として特に有用な新規合金を指向し、かつこのも のは（４．５−６．０）Ｓｉ−０．８Ｆｅ−０．３Ｃｕ−０．０５Ｍｎ−０．０ ５Ｍｇ−０．１Ｚｎ−０．２Ｔｉの組成を有するアルミニウム・アソシエーショ ン合金４０４３の改良合金である。この新規合金は本質的に４０４３合金にスカ ンジウムを添加して強化物性を得たものである。この新規合金は一般的に、約（ ３．０−１５．０）Ｓｉ−（０．０２−１０．０）Ｓｃからなる。１実施態様で はこのスカンジウム含有量は、約０．１〜約０．５の範囲、および好ましくは約 ０．２〜約０．４重量％の範囲である。他の１実施態様ではこの合金は、好まし くは約０．０１〜約２．０重量％の範囲のチタンからさらになる。他の１実施態 様ではこの新規合金は、合計で約０．１〜１．５重量％の１種または２種以上の 結晶微細化剤を含有している。さらに、この合金は０．０１〜０．８重量％ のベリリウムを含有する。その最も好ましい実施態様ではこの合金は、約５．３ Ｍｇ−０．５Ｓｃ−（０．２−０．８）結晶微細化剤から本質的になり、残部は アルミニウムおよび付随的不純物から本質的になる。 実施例１ 試験片６個（２種類の異なる合金を代表する試験片）を、「パッチ試験」を用 いて溶接性について試験した。パッチ試験では、溶加材を用いずに合金表面に円 形溶接部を生成した。冷却後、合金を亀裂について検査した。亀裂の全ての長さ を合計して、合金の「総亀裂長さ（「ＴＣＬ）」とした。種々の合金のＴＣＬを 比較して、典型的に、合金の相対溶接性の尺度とすることができる。 本実施例では、６個の試験片のうち、３個の試験片が６０６１合金であり、３ 個の試験片が６０６１合金の改良合金（「Ｍ６０６１」）であった。これらの合 金の組成を、表１に示す。 本パッチ試験では、溶接電極から電流８０アンペア及び電圧１２ボルトが供給 された。電極の走行速度は１０インチ／分であり、溶接部の直径は２．０インチ であった。試験片の厚さは、各々０．１５６インチであった。 上記パッチ試験から得られたデータを、表２に示す。表２からわかるように、 ６０６１試験片のＴＣＬは、３１．８ｍｍ〜４３．４ｍｍの範囲であった。シュ タルクコントラストでは、Ｍ６０６１試験片のＴＣＬは、全ての試験片について ゼロであった。これらの結果から、クロムをスカンジウム及びジルコニウムに変 えると溶接性が非常に大きく向上することが分かる。これは、とりわけ、合金６ ０６１が他のアルミニウム合金と比較して歴史的に極めて高温割れし易いという 事実からすれば、極めて驚くべき結果である。 実施例２ ８種の溶加合金試験片を、溶接性について試験し、２３１９溶加合金に関する 文献データと比較した。溶加合金を使用して、２０１４系合金金属を溶接し、得 られた溶接部を、極限引張強さ（「ＵＴＳ」）、降伏強さ（「ＹＳ」）及び伸び について試験した。 試験片には、上記に準じた２３１９溶加合金の改良合金が含まれていた。各合 金組成及び試験結果を、表３に示す。 溶接操作は、手動により、電流９０〜１２０アンペア及び電圧１２ボルトで行 った。 試験片１についてのデータと２３１９についての文献データとの比較から明ら かなように、２３１９から結晶微細化剤（例えば、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｚｒ及びＶ）を 除去し、そのかわりにスカンジウムを用いることにより、ＵＴＳが４２％増加し 、ＹＳが２３％増加し、伸びが３４％増加した。試験片２及び３についてのデー タから、結晶微細化剤の代わりにスカンジウム及びジルコニウムを用いると、同 様の傾向を示すことが分かる。ここで、ＵＴＳ試験中に、合金１、２及び３の破 損 が、溶接物ではなく母材に生じた。したがって、これらの溶接部のＵＴＳは、表 ３に示した値よりもさらに高い。 試験片４〜７では、２３１０溶加合金と比較して、ＵＴＳ及びＹＳが向上した が伸びが減少した。試験片８は、ＵＴＳとＹＳの増加を示したが、伸びは変化し なかった。 実施例３ ６種の異なる合金を代表する１８個のアルミニウム合金試験片（１合金当り３ 個の試験片）を、極限引張強さ（「ＵＴＳ」）、降伏強さ（「ＹＳ」）及び伸び について試験した。 本実施例では、６種の合金には、７０７５、６０６１、２６１８及び上記に準 じたこれらの合金の改良合金（Ｍ７０７５、Ｍ６０６１及びＭ２６１８）が含ま れていた。試験した試験片の重量組成を、表４に示す。各合金の３個の試験片に ついてのＵＴＳ、ＹＳ及び伸びの平均値を、表５に示す。 合金７０７５及びＭ７０７５に関するデータから、クロムを除去し且つスカン ジウム及びジルコニウムを加えた合金７０７５の改良合金では、強度が少し減少 し、伸びが１０％増加したことが分かる。熱処理を最適化することにより、Ｍ７ ０７５合金のＵＴＳ及びＹＳが７０７５合金をしのぐと思われる。 Ｍ２６１８合金は、２６１８合金と比較してＵＴＳとＹＳがわずかに増加し、 伸びが減少した。 Ｍ６０６１合金では、強度が最も著しく増加した。データから明らかなように 、６０６１合金と比較して、Ｍ６０６１合金のＵＴＳ及びＹＳが顕著に増加した 。熱処理を最適化することにより、さらなる増加がなされると思われる。 アルミニウム合金系へのスカンジウムの添加が、強度特性を高めるための手段 として確認された。しかしながら、公知のアルミニウム／スカンジウム合金も、 Ｃｒ、Ｍｎ、Ｖ及びＺｒ等の広範囲の分散質形成元素を含有している。これらの 通常の結晶微細化元素をＳｃ又はＳｃ＋Ｚｒ結晶微細化系と置き換えた後、この 新規な合金を構造設計で実行することが有利であると思われる。Ｓｃ又はＳｃ＋ Ｚｒ系展伸アルミニウム合金系についての文献で述べられている引張り及び圧縮 強さの向上の他に、より高レベルの性能を求めている製品デザイナーが興味を引 くであろう数多くの特性及び加工特性には、１）向上した暖温度強さ、２）向上 した耐腐食性過時効焼戻しにおける強さ、３）向上した溶接強さ及び溶接性、４ ）向上した疲労及び破壊靭性、５）向上した常温成形限界、６）向上した超弾性 成形能、７）向上した温間加工特性、８）向上した耐再結晶性及び９）向上した 熱成形性などがある。これらの特性の各々を、以下詳細に説明する。 アルミニウム合金において形成するスカンジウム含有金属間化合物相Ａｌ₃Ｓ ｃ及びＡｌ₃（Ｓｃ_xＺｒ_1-x）は、長時間高温に暴露しても、３５０℃で２７８ 時間までは硬度が減少しない（Ｅｌａｇｉｎ、Ｖ．Ｉ．等、Ｓｏｖｉｅｔ Ａｕ ｔｈｏｒ Ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅ ＵＤＫ ６６９．７１５７９３参照）。ほ とんどのアルミニウム合金は、約１００℃を超える高温に暴露すると、主に強化 析出物の粗大化により強度が顕著に降下することは周知である。したがって、こ こに、固溶強化と析出強化が得られる主要合金元素と熱安定性が得られるＳｃ含 有分散質粒子とを併用した新規な組成が開示される。この合金法は、高温用途の 主要な合金に含まれる２２１９、２５１９及び２６１８等の合金に特に有用であ る。 ７ＸＸＸ形合金は、通常過時効して応力腐食及び表層剥離腐食耐性を向上させ るが、これに伴って強度が減少する。Ｃｒ及びＭｎ等の性質を異にする粒子を形 成する元素を除去し且つ代わりにＳｃ及びＺｒを使用することにより、熱間操作 後に固溶化熱処理及び焼入れを行うと、延伸粒子構造を得ることができる。延伸 粒子構造は、再結晶化又は部分再結晶化微細構造に対して、粒界応力腐食割れ耐 性が大きいので、改良７ＸＸＸ形合金は、好ましい腐食特性を劣化することなく 、 時効により高強度レベルとすることができる。別の可能性のある方法では、新規 な合金を過時効して、向上した腐食性能を有する通常の７ＸＸＸ形合金と同等の 強度レベルとする。 米国特許出願第０８／２４９，０２３号に開示されているように、Ｓｃ含有母 材金属を溶接するのに使用されるＳｃ含有アルミニウム溶接溶加合金では、溶接 強度及び耐高温割れ性が向上する。驚くべきことに、伝統的に非溶接性であると 考えられてきた合金を、この教示の原理を用いて溶接性合金に転化できる。これ により、設計者は、７０７５等の高強度合金を考慮に入れることができるので、 溶接構造体の設計において新しい手法を用いることができる。 ほとんどの航空宇宙構造体は損傷許容原理を用いて設計されるので、疲労及び 破壊靭性特性は、設計シナリオにおいて常に考慮される。Ｓｃ又はＳｃ＋Ｚｒを 用いたアルミニウム合金におけるサブストラクチャーの発現は、これらの特性に 正の効果を示す。 別のＶ、Ｍｎ、Ｃｒ及びＺｒ又はこれらの元素の組み合わせの代わりにＳｃ＋ Ｚｒを用いたアルミニウム合金の別の正の効果は、最終展伸製品の結晶粒度が小 さくなることである。展伸アルミニウム合金の顕著な部分は、常温成形により最 終形状とされるので、結晶粒度が小さいことは有利である。アルミニウム合金の 結晶粒度が大きいと、許容できない表面仕上げや亀裂の核形成部位が生じること がある「肌荒れ」効果を受けやすい。さらに、結晶粒度が小さいと、粒子を横断 するスリップバンド長さが減少するので、大きな結晶粒度の合金よりも効果的に スリップを均一化する傾向がある。 超可塑性成形法を使用することにより、広範な成形歪みを必要とする複雑な形 状の加工ができる。米国特許第５，０５５，２５７号において明らかにされてい るように、Ａｌ₃Ｓｃ相が熱安定性があることから、超可塑性歪速度が、５ＸＸ Ｘ合金に関して従来達成されたよりも１〜２桁向上した。 本発明で開示される合金系を用いた実験中に、７０７５又はＡｌ−Ｃｕ−Ｌｉ 合金等の複雑な合金は、存在する結晶微細化剤をＳｃ又はＳｃ＋Ｚｒで置換する ことからなる原理を用いて設計される合金よりも、大きな圧下中に亀裂を生じや すいことが判明した。この原理を用いて設計される合金は、これにより、圧延、 鍛造及び押出しに適用できるほどに熱間加工特性が向上する。このように熱成形 性が高まったことにより、このような合金を用いなければ押出又は鍛造プレスの 容量を超える圧力を必要とするような、大きな押出品又は鍛造品を製造すること ができる。 薄く冷間圧延されるアルミニウム合金は分散質粒子の粒界ピンニング効果を克 服するに十分な保存エネルギーを有しているので、続いての固溶化熱処理中に再 結晶が生じる。再結晶が生じると、典型的には強度が顕著に減少する。これに対 して、Ａｌ₃Ｓｃ又はＡｌ₃Ｓｃ_xＺｒ_1-x粒子は、高い熱安定性を示す。この熱安 定性は、非再結晶構造を保持することにより現れる。したがって、新規な合金系 では、強度損失は減少するか無くなる。 ドームの時効成形やスピン成形等の熱成形では、Ｓｃ＋Ｚｒ含有合金が、温間 加工後に完全熱処理シーケンスを反復した後に生じることのある再結晶及び粒子 成長に対してより耐性がある。その結果、新規な合金系では、従来よりも最終製 品の成形特性及び性質が向上する。 合金の性質及び加工特性を向上させるための具体的な合金設計法では、Ｔｉ、 Ｍｎ、Ｃｒ、ＴｉＢ₂及びＶ等の通常の結晶微細化剤を除去し且つこれらの元素 をＳｃ又はＳｃ＋Ｚｒと置き換えて、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｌｉ及びＳｉ等の主要 なアルミニウム合金元素の少なくとも一つと組み合わせることが含まれる。 Ｓｃについては、０．０２〜１０重量％と広範囲が可能であり、Ｓｃの添加量 は、凝固速度に比例し、例えば、Ｓｃの溶解度は、急速凝固等の手法を使用する ことにより増加できる。しかしながら、アルミニウムへのＳｃの平衡固体溶解度 は、約０．５０重量％であると報告されている。インゴット冶金学を基礎とした 展伸アルミニウム合金では、より実用的な範囲は、０．０２〜０．５０Ｓｃであ る。高溶質レベルを有するほとんどのアルミニウム合金は、Ｓｃの添加量が０． ０５〜０．３０重量％であり、最も一般的には０．２０重量％である。この低レ ベルでＳｃを添加した合金化により、粗大Ｓｃ含有一次粒子を形成することなく 良好な機械特性や加工特性が得られる。 Ｓｃを約０．２０重量％のレベルで添加することの例外は、溶接中に溶加合金 の液相線温度よりも十分高い温度に過熱後急冷する溶加合金へのＳｃの合金化で ある。この場合では、Ｓｃを１．０重量％以下導入できるが、ほとんどの溶加合 金はＳｃを約０．５０重量％有している。Ｓｃ＋Ｚｒを含有する通常の結晶微細 化剤を必ずしも必要としない展伸合金とは異なり、溶加合金にこれらの元素を含 有させて、溶接中に結晶微細化をさらに促進してもよい。これに関して、Ｔｉの 添加が特に有用である。 ジルコニウムは、上記した有利な性質及び加工特性を付与する複合分散質を形 成することによりＳｃの効果を高めることができる。２．０重量％以下のＺｒを 、急速凝固を用いて添加できる。ほとんどの合金は０．１０〜０．２０Ｚｒ含有 し、最も典型的には、Ｚｒを０．１２重量％含有する。溶加合金は、Ｚｒを１． ０重量％以下含有でき、より実用的な範囲は０．１０〜０．４０重量％であり、 典型的には０．２０重量％である。 Ｚｒと同様に挙動する他の元素には、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｙ、及び周期律表のランタ ニド元素５７〜７１、例えばＧｄ及びＮｄ等がある。本発明者等は、これらの元 素は、二元平衡状態図に準じて完全にＳｃに混和できる。この因子は、アルミニ ウム合金におけるＡｌ₃Ｓｃ相に対して正の効果を与えると思われる。本発明者 等が押し進めている一つの手法は、これらの元素のあるものにより、アルミニウ ム中のＳｃ量を減少させて最終合金の価格を減少できるかどうかを決定すること である。これらの元素の一つ以上を、０．０５〜２．０重量％の範囲で添加でき る。これに関して、一つの可能性のある手段は、一定のアルミニウム合金にＺｒ を含めず、代わりに、他の上記した元素の一つ以上をＳｃと組み合わせて含有さ せることである。 新規な展伸アルミニウム合金系は、鋳造し放しビレットの均一化、温間加工（ この後に冷間加工を行ってもよい）、固溶化熱処理、焼入れ、冷間加工による焼 入れの残留応力の減少か、強化析出物の核形成の促進、及び最終工程における周 囲温度又は高温での時効による高強度化を含む通常の処理方法を用いて製造でき る。上記工程の他に、２工程及び３工程時効の組み合わせ又は時効と中間温間若 しくは冷間工程とを組み合わせた後さらに時効を行うことができる。 最初のまとめとして、スカンジウム及び／又はジルコニウムを二元２ＸＸＸ形 合金、三元２ＸＸＸ形合金、高温２ＸＸＸ、４ＸＸＸ、５ＸＸＸ、６ＸＸＸ、高 強度７ＸＸＸ、溶接性７ＸＸＸ、Ａｌ−Ｃｌ−Ｌｉ−Ｍｇ及びＡｌ−Ｍｇ−Ｌｉ アルミニウム基合金を添加することにより、引張強さ、圧縮強さ、高温強度及び クリープ耐性、同等の強度を有する応力腐食耐性、同等の応力腐食耐性を有する 強度、溶接強度（とりわけスカンジウム含有溶加合金を用いたとき）、疲労強度 、破壊靭性、溶接性（とりわけスカンジウム含有溶加合金を用いたとき）、常温 成形性、超可塑性成形特性、押出性、冷間圧延及び固溶化熱処理後の未再結晶微 細構造の保持及び熱成形性を含む合金の一つ以上の性質が向上する。 より具体的には、（０．０２−１０）Ｓｃ及び／又は（０．０１−１）Ｚｒを 二元２ＸＸＸ形合金、三元２ＸＸＸ形合金及び高温２ＸＸＸ形合金に添加して上 記した特性及び加工の一つ以上を向上できることが判明した。特に、上記Ｍ２０ ２０合金等の改良２ＸＸＸ形合金は、ハンドル、ペダル、サドルポスト、ハンド ルステム、ホイールリム、クランク、クランクアーム、ハンドルエクステンショ ン、ブレーキ機構、スポーク、ポトルケージ、ラック、変速装置、サドル及びサ スペンションホークを含む自転車部品、モーターバイク及びモーターバイク部品 並びに／又はスノーモービル等のレクリエーション製品に使用するのにとりわけ 適していることが判明した。Ｍ２６１８合金は、モーターバイク部品及びスノー モービルに使用するのに適している。このような改良２ＸＸＸ形合金では、引張 強さ、圧縮強さ、高温強さ及びクリープ耐性、疲労強さ、冷間圧延及び固溶化熱 処理後の未再結晶微細構造の保持及び熱成形性が向上するので、このような改良 ２ＸＸＸをレクリエーション製品に用いることにより、種々の上記の自転車部品 の厚さを減少でき、したがって自転車の重量が減少する。このような軽量化によ り、ライダーの速度を増加できる。モーターバイク及び／又はスノーモービルに 関しては、改良２ＸＸＸ合金を用いることにより、フレームのタンク、部品及び 他の部分の厚さを減少でき、モーターバイク及び／又はスノーモービルの軽量化 ができる。 同様に、上記に準じて改良された２ＸＸＸ形合金を、多種多様な航空宇宙構造 体に使用できることが判明した。特に、このような改良２ＸＸＸ形合金の向上し た引張強さ、圧縮強さ、高温強度及びクリープ耐性、同等の強度を有する応力腐 食耐性、同等の応力腐食耐性を有する強度、溶接強度（とりわけスカンジウム含 有溶加合金を用いたとき）、疲労強度、破壊靭性、溶接性（とりわけスカンジウ ム含有溶加合金を用いたとき）、常温成形性、超可塑性成形特性、押出性、冷間 圧延及び固溶化熱処理後の未再結晶微細構造の保持及び熱成形性により、このよ うな改良２ＸＸＸ形合金の減少した厚さのシートを、航空機用下翼外板、胴体フ レーム、胴体外板、前縁、プロペラ、エンジン構造体及び入口ダクト、超音速輸 送機外板、航空電子装備マウント及びケース並びに／又は一体補強押出バレルパ ネルに使用して、部品の耐力を維持しながら航空機の重量を減少させてもよい。 上記改良２ＸＸＸを含有する打ち上げロケット構造体、例えば、ドームを含む推 進剤タンク、スカート構造体、内部タンク構造体、アイソグリッド構造体及び一 体補強押出バレルパネル等では、シート、押出品及び／又はプレートの厚さを減 少でき、したがって、特定構造体の許容荷重を維持しながら顕著な軽量化が可能 である。 また、Ｍ２６１８、Ｍ２０２０及びＭ２３１９等の上記に準じて改良した２Ｘ ＸＸ形合金は、自動車、トラック、トレーラー、電車、建設設備並びに／又はシ ャトルバス及びモノレール等のピープルムーバーの部品等の地上輸送構造体にも 使用できる。向上した引張強さ、圧縮強さ、高温強度及びクリープ耐性、溶接強 度（とりわけスカンジウム含有溶加合金を用いたとき）、疲労強度、溶接性（と りわけスカンジウム含有溶加合金を用いたとき）、常温成形性、超可塑性成形特 性、押出性、冷間圧延及び固溶化熱処理後の未再結晶微細構造の保持及び熱成形 性を有するので、このような改良２ＸＸＸを含んでなる部品には、バンパー、ボ ディーパネル、フード、ドア及び内部パネルを含むシート製品、シートフレーム 、コネクティングロッド、装甲プレート、サスペンション部品並びにマウントブ ラケット及び小部品などがある。このような改良２ＸＸＸ形合金を使用して、サ イクル数についてのクラッシュシナリオにおける性能及び装甲プレートにおいて は急断試験における性能を維持しながら、押出壁、スチフナー、シート及び／又 は部品のゲージ及び／又は厚さ及び／又は断面積を減少するのに使用できる。 （０．０２〜１０）Ｓｃ及び／又は（０．０１〜１）Ｚｒを６ＸＸＸ形合金へ 添加することにより、上記した性質及び加工を向上できる。特に、上記したＭ６ ０６１合金等のこのような改良６ＸＸＸ形合金は、一定のレクリエーション及び 競技用構造体及び製品並びに地上輸送構造体にとりわけ有用である。より詳細に は、向上した引張強さ、圧縮強さ、疲労強さ及び熱成形性を有するので、このよ うな改良６ＸＸＸ形合金は、自転車部品（ハンドル、ペダル、サドルポスト、ハ ンドルステム、ホイールリム、クランク、クランクアーム、ハンドルエクステン ション、ブレーキ機構、スポーク、ポトルケージ、ラック、変速装置、サドル及 びサスペンションホーク）及びラケット（例えば、テニス、スクワッシュ、バド ミントン、ラケットボール等）等のレクリエーション製品に使用するのにとりわ け適している。特に、このような改良６ＸＸＸ形合金をレクリエーション製品用 部品に用いることにより、種々の上記の自転車部品の厚さを減少でき、したがっ て、自転車の重量を減少できるので、自転車の速度を増加できる可能性がある。 さらに、肉厚の薄いラケットをこのような改良６ＸＸＸ合金で加工できるので、 ラケットの軽量化ができ、人のスイング速度、したがって、ボールの速度を増加 できる。 このような改良６ＸＸＸ形合金が地上輸送構造体用の一定の部品に使用できる ことも確認された。より詳細には、向上した引張強さ、圧縮強さ、同等の強度を 有する応力腐食抵抗、同等の応力腐食耐性を有する強さ、溶接強度（とりわけス カンジウム含有溶加合金を用いたとき）、疲労強度、溶接性（とりわけスカンジ ウム含有溶加合金を用いたとき）、常温成形性、押出性、冷間圧延及び固溶化熱 処理後の未再結晶微細構造の保持及び熱成形性を有するので、上記したＭ６０６ １合金等のこのような改良６ＸＸＸ形合金からなる自動車スペースフレーム、シ ート製品（ボディーパネル、フード、ドア及び内部パネル）、シートフレーム並 びにマウントブラケット及び小部品では、クラッシュシナリオにおける性能及び 許容荷重を維持しながら、押出構造体及び部品のゲージ及び／又は厚さを減少で き、さらにブラケットの断面積を減少することもできる。 また、（０．０２〜１０）Ｓｃ及び／又は（０．０１〜１）Ｚｒの７ＸＸＸ形 合金への添加も、一定のレクリエーション及び競技用設備、航空宇宙構造体、地 上輸送構造体及び海洋構造体に特に有用であることが判明した。より具体的には 、向上した引張強さ、圧縮強さ、高温強度及びクリープ耐性、同等の強度を有す る応力腐食耐性、同等の応力腐食耐性を有する強度、溶接強度（とりわけスカン ジウム含有溶加合金を用いたとき）、疲労強度、溶接性（とりわけスカンジウム 含 有溶加合金を用いたとき）、常温成形性、押出性、冷間圧延及び固溶化熱処理後 の未再結晶微細構造の保持により、上記したＭ７０７５合金等の改良高強度又は 溶接性７ＸＸＸ形合金は、レクリエーション製品、例えば、野球又はソフトボー ルバット、アーチェリーの矢、スキーポール、ホッケーステッキ、自転車フレー ム及び部品（ハンドル、ペダル、シートポスト、ハンドルステム、ホイールリム 、クランク、クランクアーム、ハンドルエクステンション、ブレーキ機構、スポ ーク、ボトルケージ、ラック、変速装置、サドル及びサスペンションホーク）、 ゴルフシャフト、ゴルフクラブヘッド、ラケット（例えば、テニス、スクワッシ ュ、バドミントン、ラケットボール等）、運動競技用車椅子、テントポール、ス ノーシューズ、バックパックフレーム、ウインドサーフィンフレーム、ラクロス ステッキ、セールボートマスト及びブーム並びに／又は槍に使用するのにとりわ け適当である。特に、このような改良７ＸＸＸ合金をレクリエーション製品用部 品に使用すると、種々の上記の製品及びそれらの部品の厚み及び断面が減少し壁 が薄くなった管並びに／又はシート、押出品及び／若しくはプレートのゲージを 減少できるので、速度、正確性、剛さ、バランス、耐久性、強度、保存エネルギ ー、座屈耐性、疲労耐性、腐食耐性及び／又は曲げ耐性等の性能特性を維持又は 向上及び／又は溶接接合部破壊を減少させながらレクリエーション及び競技用品 の重量を減少できる。例えば、上記高強度改良７ＸＸＸ形合金からセイルマスト を加工すると、海洋環境での耐蝕性を維持しながらヨットのバランスを向上し、 レーススピードを向上できる。さらに、肉厚の薄いラケットを上記改良７ＸＸＸ 合金を用いて加工でき、ラケットの軽量化ができるので、人のスイング速度を増 加できる。同様に、薄肉管を、車椅子及び／又は自転車に使用される改良７ＸＸ Ｘ合金から、構造体の重量を減少し且つ管及び継手の十分な耐久性を達成しなが ら加工できる。 本発明によれば、上記Ｍ７０７５合金等の改良７ＸＸＸ形合金を、向上した引 張強さ、圧縮強さ、高温強度及びクリープ耐性、同等の強度を有する応力腐食耐 性、同等の応力腐食耐性を有する強度、溶接強度（とりわけスカンジウム含有溶 加合金を用いたとき）、疲労強度、破壊靭性、溶接性（とりわけスカンジウム含 有溶加合金を用いたとき）、常温成形性、超可塑性成形特性、押出性、冷間圧延 及び固溶化熱処理後の未再結晶微細構造の保持及び／又は熱成形性により、一定 の航空宇宙構造体に使用できる。具体的には、このような改良７ＸＸＸ形合金は 、航空機部品及び構造体、例えば、上下翼外板、シートトラック、胴体外板及び フレーム、ストリンガー、フロアービーム、カーゴトラック、プロペラ、航空電 子装備マウント及びケース及び／又は前縁、並びに打ち上げロケット部品、例え ば、ドームを含む推進剤タンク、スカート構造体、内部タンク構造体及び／又は アイソグリッド構造体に特に有用である。さらに、本発明による上記改良７ＸＸ Ｘ形合金を用いて、航空機と打ち上げロケットの両方の一体補強押出バレルパネ ルを加工できる。上記改良７ＸＸＸを用いる利点には、耐力を維持しながらシー ト、押出品及び／又はプレートのゲージを減少できること、より薄い押出壁を用 いてシートトラックの重量を減少できること、ストリンガーの形状を変更して向 上した特性を利用できること、断面積を減少して構造体の重量を減少すること及 び／又は肉厚を減少して耐力を維持しながら軽量化できることなどがある。 同様に、このような改良７ＸＸＸ形合金は、向上した引張強さ、圧縮強さ、高 温強度及びクリープ耐性、同等の強度を有する応力腐食耐性、同等の応力腐食耐 性を有する強度、溶接強度（とりわけスカンジウム含有溶加合金を用いたとき） 、疲労強度、破壊靭性、溶接性（とりわけスカンジウム含有溶加合金を用いたと き）、常温成形性、超可塑性成形特性、押出性、冷間圧延及び固溶化熱処理後の 未再結晶微細構造の保持及び熱成形性により、地上輸送構造体の一定の部品に使 用できる。より具体的には、上記したＭ７０７５合金等の上記改良７ＸＸＸ形合 金からなる自動車のスペースフレーム、バンパー、ボディーパネル、フード、ド ア及 び内部パネルを含むシート製品、シートフレーム、コネクティングロッド、装甲 プレート、液体及び極低温液体輸送タンク、シャトルバス及びモノレールを含む ピープルムーバー、サスペンション部品並びにマウントブラケット及び小部品で は、クラッシュシナリオにおける性能及び／又は耐力を維持、サイクル数につい ての性能を維持及び／又は突発的破壊からの安全性を維持しながら、シート、壁 及び／又は押出構造体及び部品のゲージ及び／又は厚さの減少及び／又はサスペ ンション部品及びブラケットの断面積を減少できる。 また、一定の海洋構造体も、向上した引張強さ、圧縮強さ、同等の強度を有す る応力腐食耐性、同等の応力腐食耐性を有する強度、溶接強度（とりわけスカン ジウム含有溶加合金を用いたとき）、疲労強度、破壊靭性、溶接性（とりわけス カンジウム含有溶加合金を用いたとき）、常温成形性、超可塑性成形特性及び／ 又は熱成形性を利用して、上記改良７ＸＸＸ形合金から加工できる。特に、上記 Ｍ７０７５合金等の上記７ＸＸＸ形合金を、魚雷ケーシング、海上発射ミサイル 及び海軍戦闘機に使用して、性能を維持しながら壁厚を減少できる。 また、（０．０２〜１０）Ｓｃ及び／又は（０．０１〜１）Ｚｒを５ＸＸＸ形 合金に添加することにより、上記した性質及び加工の向上の一つ以上が得られ、 上記改良５ＸＸＸ形合金は、レクリエーション製品、航空宇宙構造体、地上輸送 構造体及び海洋構造体に使用するのにとりわけ適していることも分かった。特に 、上記Ｍ５３５６合金等の上記改良５ＸＸＸ形合金は、自転車部品（ハンドル、 ペダル、サドルポスト、ハンドルステム、ホイールリム、クランク、クランクア ーム、ハンドルエクステンション、ブレーキ機構、スポーク、ポトルケージ、ラ ック、変速装置、サドル及びサスペンションホーク）、ラケット（例えば、テニ ス、スクワッシュ、バドミントン、ラケットボール等）、テントポール、スノー シューズ、バックパックフレーム、ウインドサーフィンフレーム、ヨットマスト 及びブーム、モーターバイク、モーターバイク部品及びスノーモービルにとりわ け有 用であることが判明した。これは、主に向上した引張強さ、圧縮強さ、高温強度 及びクリープ耐性、同等の強度を有する応力腐食耐性、同等の応力腐食耐性を有 する強度、疲労強度、溶接性（とりわけスカンジウム含有溶加合金を用いたとき ）、常温成形性、押出性、冷間圧延及び固溶化熱処理後の未再結晶微細構造の保 持及び熱成形性によるものである。この点については、厚さが減少した自転車部 品を、このような改良５ＸＸＸ形合金から加工して自転車の軽量化及び乗り手の 速度の増加をはかることができる。同様に、より薄い又は減少したゲージの壁及 び／又は管を、重量、速度、耐久性、強度、バランス並びに／又は座屈及び／若 しくは腐食に対する耐性等の製品の性能特性を向上しながら、上記改良５ＸＸＸ 形合金から加工できる。 また、上記Ｍ５３５６合金等の上記５ＸＸＸ形合金は、一定の航空宇宙構造体 、即ち、航空機と打ち上げロケットの両方についての下翼外板及び一体補強押出 バレルパネル並びに他の打ち上げロケット部品（例えば、スカート構造体、アイ ソグリッド構造体）に使用するのに特に適していることも判明した。これは、向 上した引張強さ、圧縮強さ、同等の強度を有する応力腐食耐性、同等の応力腐食 耐性を有する強度、溶接強度（とりわけスカンジウム含有溶加合金を用いたとき ）、疲労強度、溶接性（とりわけスカンジウム含有溶加合金を用いたとき）、常 温成形性、超可塑性成形特性、押出性、冷間圧延及び固溶化熱処理後の未再結晶 微細構造の保持及び／又は熱成形性に起因している。上記改良５ＸＸＸ形合金を 使用すると、シート、押出品及び／又はプレートの肉厚及び／又はゲージを減少 できる。その結果、耐力を維持しながら構造体の重量が減少する。 上記Ｍ５３５６合金等の上記改良５ＸＸＸ形合金を使用できる一定の地上輸送 構造体が確認された。具体的には、このような改良５ＸＸＸ形合金は、その向上 した引張強さ、圧縮強さ、同等の強度を有する応力腐食耐性、同等の応力腐食耐 性を有する強度、溶接強度（とりわけスカンジウム含有溶加合金を用いたとき） 、 疲労強度、溶接性（とりわけスカンジウム含有溶加合金を用いたとき）、常温成 形性、超可塑性成形特性、押出性、冷間圧延及び固溶化熱処後の未再結晶微細構 造の保持及び／又は熱成形性を利用して、自動車のスペースフレーム、バンパー 、シート製品（ボディーパネル、フード、ドア及び内部パネル）、シートフレー ム、液体及び極低温液体輸送タンク、ピープルムーバー（シャトルバス、モノレ ール等）、サスペンション部品並びに／又はマウントブラケット及び小部品に使 用できる。特に、このような改良５ＸＸＸ形合金から加工したこのような地上輸 送構造体については、クラッシュシナリオ性能を維持及び耐力を維持しながら、 押出壁のゲージ、シート、フレーム及び部品の厚さ並びに／又は部品の断面積を 減少できる。 このような改良５ＸＸＸ形合金からなる一定の海洋構造体も確認された。具体 的には、上記Ｍ５３５６合金等の上記改良５ＸＸＸ形合金は、とりわけカヌー及 びカヤック、魚雷ケーシング、スキューバダイビングタンク、海上発射ミサイル 、海軍戦闘機、フェリー、ヨット並びにレクリエーション用ボートにとりわけ有 用であることが判明した。このような改良５ＸＸＸ形合金は、向上した引張強さ 、圧縮強さ、同等の強度を有する応力腐食耐性、同等の応力腐食耐性を有する強 度、溶接強度（とりわけスカンジウム含有溶加合金を用いたとき）、疲労強度、 破壊靭性、溶接性（とりわけスカンジウム含有溶加合金を用いたとき）、常温成 形性、超可塑性成形特性、冷間圧延及び固溶化熱処後の未再結晶微細構造の保持 及び／又は熱成形性を示す。これらの海洋構造体にこのような改良５ＸＸＸ形合 金を利用することにより、このような構造体及び部品の肉厚を、性能を維持しな がら減少できる。さらに、フェリー、ヨット及びレクリエーションボートに関し ては、プレート及びシートゲージを減少でき、性能特性を維持しながら、構造体 の部品及びエンジンのサイズを減少できる。 また、（０．０２〜１０）Ｓｃ及び／又は（０．０１〜１）Ｚｒを４ＸＸＸ形 合金に添加することにより、上記した性質及び加工の向上の一つ以上を得ること ができ、このような改良４ＸＸＸ形合金は、とりわけ競技用及びレクリエーショ ン製品、地上輸送構造体及び海洋構造体に使用するのに適当であることも判明し た。特に、上記Ｍ４０４３合金等の上記改良４ＸＸＸ形合金は、向上した引張強 さ、圧縮強さ、高温強度及びクリープ耐性、疲労強度、溶接性（とりわけスカン ジウム含有溶加合金を用いたとき）を有するので、とりわけモーターバイク部品 及びスノーモービルに有用であることが判明した。これらの向上した性質は、モ ーターバイク部品のゲージを減少することにより利用できる。 さらに、向上した引張強さ、圧縮強さ、高温強度及びクリープ耐性、疲労強度 、溶接性（とりわけスカンジウム含有溶加合金を用いたとき）、押出性及び／又 は熱成形性から改良４ＸＸＸ形合金がよく適している一定の地上輸送構造体が確 認された。具体的には、上記したＭ４０４３合金等の上記改良４ＸＸＸ形合金か らなる構造体は、ピープルムーバー（シャトルバス、モノレール等）、トランス ミッションハウジング、ピストン及びシリンダーヘッドに特に有用である。この ような改良４ＸＸＸ形合金を用いることによる上記した向上した性質及び加工向 上の一つ以上は、車両ボディの部品及び主要部分のゲージを減少するか、トラン スミッションハウジングの肉厚を減少することにより利用できる。同様に、向上 した性質及び加工を有するので、シリンダーヘッド及びピストンの大きさを減少 することもできる。 また、（０．０２〜１０）Ｓｃ及び／又は（０．０１〜１）ＺｒをＡｌ−（２ ．０〜７．０）Ｃｕ−（０．２０〜２．５）Ｌｉ−（０．０５〜０．３０）Ｍｇ 合金に添加かすると、上記した性質及び加工の向上の一つ以上を達成でき、この ようなＡｌ−Ｃｕ−Ｌｉ−Ｍｇ合金は、とりわけレクリエーション製品、航空宇 宙構造体、地上輸送構造体及び海洋構造体に使用するのに適している。特に、本 発明者等は、向上した引張強さ、圧縮強さ、同等の強度を有する応力腐食耐性、 同 等の応力腐食耐性を有する強度、溶接強度（とりわけスカンジウム含有溶加合金 を用いたとき）、疲労強度、溶接性（とりわけスカンジウム含有溶加合金を用い たとき）、常温成形性、押出性、冷間圧延及び固溶化熱処理後の未再結晶微細構 造の保持及び／又は熱成形性により、上記Ｍ２１９５合金等の改良Ａｌ−Ｃｕ− Ｌｉ−Ｍｇ合金は、レクリエーション構造体、例えば、アーチェリーの矢、ホッ ケーステッキ、自転車フレーム及び部品（ハンドル、ペダル、シートポスト、ハ ンドルステム、ホイールリム、クランク、クランクアーム、ハンドルエクステン ション、ブレーキ機構、スポーク、ボトルケージ、ラック、変速装置、サドル及 びサスペンションホーク）、ゴルフシャフト、ゴルフクラブヘッド、ラケット（ 例えば、テニス、スクワッシュ、バドミントン、ラケットボール等）、運動競技 用車椅子、テントポール、スノーシューズ、バックバックフレーム、ラクロスス テッキ及び槍に使用するのにとりわけ適当である。この点について、薄いゲージ を用いてアーチェリーの矢等の高強度製品を得ることができ、部品又は製品の重 量を減少しながら並びに剛さ、管及び接合部における耐久性、座屈耐性及び／又 は曲げ耐性を増加しながら肉厚を減少できる。 また、Ｍ２１９５等の改良Ａｌ−Ｃｕ−Ｌｉ−Ｍｇ合金は、向上した引張強さ 、圧縮強さ、高温強度及びクリープ耐性、同等の強度を有する応力腐食耐性、同 等の応力腐食耐性を有する強度、溶接強度（とりわけスカンジウム含有溶加合金 を用いたとき）、疲労強度、破壊靭性、溶接性（とりわけスカンジウム含有溶加 合金を用いたとき）、常温成形性、超可塑性成形特性、押出性、冷間圧延及び固 溶化熱処理後の未再結晶微細構造の保持及び／又は熱成形性により、航空宇宙構 造体にも有用であることも判明した。特に、このような改良Ａｌ−Ｃｕ−Ｌｉ− Ｍｇ合金は、航空機部品、例えば、上翼外板、シートトラック、胴体フレーム及 び外板、ストリンガー、フロアービーム、カーゴトラック、前縁、プロペラ、エ ンジン構造体及び入口ダクト、超音速輸送機外板、航空電子装備マウント及びケ ー ス並びに一体補強押出バレルパネル、並びに打ち上げロケット部品、例えば、ド ームを含む推進剤タンク、スカート構造体、内部タンク構造体、アイソグリッド 構造体及び一体補強押出バレルパネルに有用であることが判明した。このような 改良Ａｌ−Ｃｕ−Ｌｉ−Ｍｇ合金の向上した性質及び加工により、シートのゲー ジ、プレート及び押出品の断面積並びに壁の厚さを減少することによって、耐力 を維持しながら構造体の重量を減少できる。 また、Ｍ２１９５等の改良Ａｌ−Ｃｕ−Ｌｉ−Ｍｇ合金は、向上した引張強さ 、圧縮強さ、高温強度及びクリープ耐性、応力溶接強度（とりわけスカンジウム 含有溶加合金を用いたとき）、疲労強度、破壊靭性、溶接性（とりわけスカンジ ウム含有溶加合金を用いたとき）、押出性及び／又は熱成形性により、地上輸送 構造体に特に有用であることも判明した。具体的には、このような改良Ａｌ−Ｃ ｕ−Ｌｉ−Ｍｇ合金は、サイクル数及び急断試験における性能特性を維持しなが ら構造体の厚さを減少できるので、コネクティングロッド及び装甲プレートにと りわけ有用であることが確認された。 また、このような改良Ａｌ−Ｃｕ−Ｌｉ−Ｍｇ合金は、向上した引張強さ、圧 縮強さ、同等の強度を有する応力腐食耐性、同等の応力腐食耐性を有する強度、 溶接強度（とりわけスカンジウム含有溶加合金を用いたとき）、疲労強度、破壊 靭性、溶接性（とりわけスカンジウム含有溶加合金を用いたとき）、常温成形性 、超可塑性成形特性及び／又は熱成形性により、一定の海洋構造体に使用するの も適当であることが分かった。具体的には、このような改良Ａｌ−Ｃｕ−Ｌｉ− Ｍｇ合金は、海軍戦闘機に使用して、性能を維持しながら構造部品の厚さを減少 できる。 また、（０．０２〜１０）Ｓｃ及び／又は（０．０１〜１）ＺｒをＡｌ−Ｃｕ −Ｌｉ−Ｍｇ合金に添加することにより、上記性質及び加工の向上の一つ以上を 達成できる。好ましくは、このような改良Ａｌ−Ｌｉ−Ｍｇ合金は、（２．０〜 ８．０）Ｍｇ−（０．２０〜２．５）Ｌｉ−（０．０５〜０．６０）Ｓｃ−（０ ．０５〜０．３０）Ｚｒであってアルミニウムを含有する残部からなる。このよ うな改良Ａｌ−Ｌｉ−Ｍｇ合金は、レクリエーション製品、航空宇宙構造体及び 海洋構造体に使用するのにとりわけ適当である。特に、向上した引張強さ、圧縮 強さ、高温強度及びクリープ耐性、同等の強度を有する応力腐食耐性、同等の応 力腐食耐性を有する強度、溶接強度（とりわけスカンジウム含有溶加合金を用い たとき）、疲労強度、溶接性（とりわけスカンジウム含有溶加合金を用いたとき ）、常温成形性、押出性、冷間圧延及び固溶化熱処理後の未再結晶微細構造の保 持及び／又は熱成形性により、このような改良Ａｌ−Ｌｉ−Ｍｇ合金は、レクリ エーション構造体、例えば、スキーポール、ホッケーステッキ、自転車フレーム 及び部品（ハンドル、ペダル、シートポスト、ハンドルステム、ホイールリム、 クランク、クランクアーム、ハンドルエクステンション、ブレーキ機構、スポー ク、ボトルケージ、ラック、変速装置、サドル及びサスペンションホーク）、ラ ケット（例えば、テニス、スクワッシュ、バドミントン、ラケットボール等）、 運動競技用車椅子、テントポール、スノーシューズ、バックパックフレーム、ウ インドサーフィンフレーム、槍、モーターバイク、モーターバイク部品及び／又 はスノーモービルにとりわけ有用であることが判明した。この点については、部 品又は製品の重量を減少しながら並びに管及び接合部の剛さ、耐久性、座屈耐性 及び／又は屈曲耐性を増加しながらシートのゲージ及び肉厚を減少できる。 また、このような改良Ａｌ−Ｌｉ−Ｍｇ合金は、向上した引張強さ、圧縮強さ 、同等の強度を有する応力腐食耐性、同等の応力腐食耐性を有する強度、溶接強 度（とりわけスカンジウム含有溶加合金を用いたとき）、疲労強度、溶接性（と りわけスカンジウム含有溶加合金を用いたとき）、常温成形性、超可塑性成形特 性、冷間圧延及び固溶化熱処理後の未再結晶微細構造の保持及び／又は熱成形性 により、航空宇宙構造体にも有用であることも判明した。特に、このような改良 Ａｌ −Ｌｉ−Ｍｇ合金は、航空機部品、例えば、上翼外板、フロアービーム及び一体 補強押出バレルパネル、並びに打ち上げロケット部品、例えば、ドームを含む推 進剤タンク、スカート構造体、内部タンク構造体、アイソグリッド構造体及び一 体補強押出バレルパネルに有用であることが判明した。このような改良Ａｌ−Ｌ ｉ−Ｍｇ合金の向上した性質及び加工により、シートのゲージ、プレート及び押 出品の断面積並びに壁の厚さを減少することによって、耐力を維持しながら構造 体の重量を減少できる。 また、このような改良Ａｌ−Ｌｉ−Ｍｇ合金は、向上した引張強さ、圧縮強さ 、同等の強度を有する応力腐食耐性、同等の応力腐食耐性を有する強度、溶接強 度（とりわけスカンジウム含有溶加合金を用いたとき）、疲労強度、破壊靭性、 溶接性（とりわけスカンジウム含有溶加合金を用いたとき）、常温成形性、超可 塑性成形特性、冷間圧延及び固溶化熱処理後の未再結晶微細構造の保持及び／又 は熱成形性により、一定の海洋構造体にも適当であることが分かった。とりわけ 、このような改良Ａｌ−Ｌｉ−Ｍｇ合金は、カヌー及びカヤック、魚雷ケーシン グ、スキューバダイビングタンク、海上発射ミサイル、海軍戦闘機、フェリー、 ヨット並びにレクリエーション用ボートに使用して、性能を維持しながら、壁の 厚さを減少させたり、プレート及びシートのゲージを減少させたり、構造体及び エンジンにおける部品のサイズを減少できる。 より具体的な合金系を、ここに説明する。一実施態様において、新規な合金系 は、Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ分類系を用いた高強度７ＸＸＸ 合金系として特徴付けることができる。この実施態様では、合金系は、約（４． ５〜１０）Ｚｎ、（１．０〜３．５）Ｍｇ及び（０．５０〜３．０）Ｃｕを含ん でなる。結晶微細化系は、（０．０５〜０．６０）Ｓｃ及び（０．０５〜０．３ ０）Ｚｒを含んでなる。０．０５〜１．０重量％の範囲でＹ、Ｈｆ、Ｔｉ又はラ ンタニド元素等のＳｃと混和できる元素を含有するのが望ましいことがある。Ｃ ｒ、Ｖ及びＭｎ等のこの合金系において結晶微細化に典型的に使用される元素を 、効果的に除去する。この合金設計原理を利用する具体的な実施態様には以下の ものが含まれる： Ａｌ−７．４Ｚｎ−３．０Ｍｇ−２．１Ｃｕ−０．２０Ｓｃ−０．１２Ｚｒ Ａｌ−５．６Ｚｎ−２．５Ｍｇ−１．６Ｃｕ−０．２０Ｓｃ−０．１２Ｚｒ Ａｌ−７．７Ｚｎ−２．４Ｍｇ−１．５Ｃｕ−０．２０Ｓｃ−０．１２Ｚｒ Ａｌ−６．２Ｚｎ−２．３Ｍｇ−２．３Ｃｕ−０．２０Ｓｃ−０．１２Ｚｒ Ａｌ−６．８Ｚｎ−２．７Ｍｇ−２．０Ｃｕ−０．２０Ｓｃ−０．１２Ｚｒ Ａｌ−８．０Ｚｎ−２．１Ｍｇ−２．３Ｃｕ−０．２０Ｓｃ−０．１２Ｚｒ 数多くのこれらの合金は、通常の７ＸＸＸ合金のＺｎ、Ｍｇ及びＣｕレベルに 似ている。使用要件及び設計負荷に応じて、Ｚｎ、Ｍｇ及びＣｕレベルをしかる べく調整できる。Ｓｉ及びＦｅは、この合金系においては、これらの元素が破壊 靭性に対して悪影響を及ぼすので、最小限としなければならない。Ｆｅ＋Ｓｉの 総含量は、約０．５０重量％でなければならず、好ましくはより低くなければな らない。これらの系の合金は、高性能競技用設備、航空宇宙又は地上輸送システ ムにおける構造体及び部品に使用するのに有利である。 別の実施態様では、本発明の原理による新規な合金系は、Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ分類系を用いた溶接性７ＸＸＸ合金系である。この実施 態様では、合金系は、約（４．５〜１０）Ｚｎ及び（１．０〜３．５）Ｍｇを含 んでなる。結晶微細化系は、（０．０５〜０．６０）Ｓｃ及び（０．０５〜０． ３０）Ｚｒを含んでなる。０．０５〜１．０重量％の範囲でＹ、Ｈｆ、Ｔｉ又は ランタニド元素等のＳｃと混和できる元素を含有するのが望ましいことがある。 Ｃｒ、Ｖ及びＭｎ等のこの合金系において結晶微細化に典型的に使用される元素 を、効果的に除去する。この合金設計原理を利用する具体的な実施態様には以下 のものが含まれる： Ａｌ−４．５Ｚｎ−１．５Ｍｇ−０．２０Ｓｃ−０．１２Ｚｒ Ａｌ−４．０Ｚｎ−２．８Ｍｇ−０．２０Ｓｃ−０．１２Ｚｒ Ａｌ−７．１Ｚｎ−１．３Ｍｇ−０．２０Ｓｃ−０．１２Ｚｒ 使用要件及び設計負荷に応じて、Ｚｎ及びＭｇレベルをしかるべく調整できる 。Ｓｉ及びＦｅは、この合金系においては、これらの元素が破壊靱性に対して悪 影響を及ぼすので、最小限としなければならない。Ｆｅ＋Ｓｉの総含量は、約０ ．５０重量％でなければならず、好ましくはより低くなければならない。これら の系の合金は、高性能競技用設備、航空宇宙又は地上輸送システムにおける構造 体及び部品に使用するのに有利である。 別の実施態様では、本発明の原理による新規な合金系は、Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ分類系を用いた二元Ａｌ−Ｃｕ２ＸＸＸ合金系である。 この実施態様では、合金系は、約（２．０〜７．０）Ｃｕを含んでなる。結晶微 細化系は、（０．０５〜０．６０）Ｓｃ及び（０．０５〜０．３０）Ｚｒを含ん でなる。０．０５〜１．０重量％の範囲でＹ、Ｈｆ、Ｔｉ又はランタニド元素等 のＳｃと混和できる元素を含有するのが望ましいことがある。Ｖ及びＭｎ等のこ の合金系において結晶微細化に典型的に使用される元素を、効果的に除去する。 この合金設計原理を利用する具体的な実施態様には以下のものが含まれる： Ａｌ−６．０Ｃｕ−０．２０Ｓｃ−０．１８Ｚｒ Ａｌ−４．５Ｃｕ−０．２０Ｓｃ−０．１８Ｚｒ Ａｌ−６．０Ｃｕ−０．５０Ｓｃ−０．２０Ｚｒ−０．１５Ｔｉ（溶接溶加合 金） Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｉｎ及びＣａ等の元素は、単独で導入 しても、互いに組み合わせて導入して、強化析出物のための核形成助剤としての 役割りを果たし且つＧ．Ｐ．ゾーンのサイズ及び分布を変更できる。析出物の核 形成を促進する元素は、０．０２〜１．０重量％の範囲で添加できる。このカテ ゴリーの合金は、航空宇宙構造体及びある種の地上輸送システムに有利である。 別の実施態様では、本発明の原理による新規な合金系は、Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ分類系を用いた三元Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ２ＸＸＸ合金系で ある。この実施態様では、合金系は、約（２．０〜７．０）Ｃｕ及び（０．２０ 〜２．０）Ｍｇを含んでなる。結晶微細化系は、（０．０５〜０．６０）Ｓｃ及 び（０．０５〜０．３０）Ｚｒを含んでなる。０．０５〜１．０重量％の範囲で Ｙ、Ｈｇ、Ｔｉ又はランタニド元素等のＳｃと混和できる元素を含有するのが望 ましいことがある。Ｖ及びＭｎ等のこの合金系において結晶微細化に典型的に使 用される元素を、効果的に除去する。この合金設計原理を利用する具体的な実施 態様には以下のものが含まれる： Ａｌ−４．５Ｃｕ−０．５０Ｍｇ−０．２０Ｓｃ−０．１８Ｚｒ Ａｌ−５．５Ｃｕ−０．２０Ｍｇ−０．２０Ｓｃ−０．１８Ｚｒ Ａｌ−５．５Ｃｕ−０．４０Ｍｇ−０．４０Ａｇ−０．２０Ｓｃ−０．１８Ｚ ｒ Ａｌ−６．０Ｃｕ−０．３０Ｍｇ−０．５０Ｓｃ−０．２０Ｚｒ−０．２０Ｔ ｉ（溶接溶加合金） Ａｌ−４．３Ｃｕ−１．５Ｍｇ−０．２０Ｓｃ−０．１８Ｚｒ Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｉｎ及びＣａ等の元素は、単独で導入 しても、互いに組み合わせて導入して、強化析出物のための核形成助剤としての 役割りを果たし且つＧ．Ｐ．ゾーンのサイズ及び分布を変更できる。析出物の核 形成を促進する元素は、０．０２〜０．５０重量％の範囲で添加できる。総Ｆｅ ＋Ｓｉ含量は、約０．５０重量％未満でなければならない。このカテゴリーの合 金は、競技用設備、航空宇宙構造体及びある種の地上輸送システムに有利である 。 別の実施態様では、本発明の原理による新規な合金系は、Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ分類系を用いた高温２ＸＸＸ合金系である。この実施態 様では、合金系は、約（２．０〜７．０）Ｃｕ及び（０．２０〜２．０）Ｍｇを 含んでなる。高融点を有する金属間相を提供することが望ましいときには、Ｆｅ 及びＮｉを各々０．５０〜１．５重量％の範囲で添加できる。結晶微細化系は、 （０．０５〜０．６０）Ｓｃと（０．０５〜０．３０）Ｚｒとを含んでなる。Ｙ 、Ｈｆ、Ｔｉ又はランタニド元素等のＳｃと混和できる元素を０．０５〜１．０ 重量％含有するのが望ましいことがある。Ｖ及びＭｎ等のこの合金系において結 晶微細化に典型的に使用される元素を、効果的に除去する。この合金設計原理を 利用する具体的な実施態様には以下のものが含まれる： Ａｌ−４．５Ｃｕ−０．５０Ｍｇ−０．２０Ｓｃ−０．１８Ｚｒ Ａｌ−４．５Ｃｕ−０．５０Ｍｇ−０．２０Ｓｃ−０．１８Ｚｒ−１．０Ｎｉ −１．０Ｆｅ Ａｌ−５．５Ｃｕ−０．５０Ｍｇ−０．２０Ｓｃ−０．１８Ｚｒ−０．４０Ａ ｇ Ａｌ−２．５Ｃｕ−１．５Ｍｇ−０．２０Ｓｃ−０．１８Ｚｒ−１．０Ｎｉ− １．０Ｆｅ Ａｌ−３．５Ｃｕ−１．５Ｍｇ−０．２０Ｓｃ−０．１８Ｚｒ−０．５０Ｎｉ −０．５０Ｆｅ Ａｇ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｉｎ及びＣａ等の元素は、単独で導入しても 、互いに組み合わせて導入して、強化析出物のための核形成助剤としての役割り を果たし且つＧ．Ｐ．ゾーンのサイズ及び分布を変更できる。析出物の核形成を 促進する元素は、０．０２〜０．５０重量％の範囲で添加できる。Ｆｅを添加し ない合金については、総Ｆｅ＋Ｓｉ含量は、約０．５０重量％未満でなければな らない。このカテゴリーの合金は、高温に暴露される航空宇宙構造体及びオート バイ等のレクリエーション用地上輸送システムを含む地上輸送システムに有利で ある。 別の実施態様では、本発明の原理による新規な合金系は、Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ分類系を用いて２ＸＸＸ又は８ＸＸＸ合金として分類で きるＡｌ−Ｃｕ−Ｌｉ−Ｍｇ合金系である。この実施態様では、合金系は、約（ ２．０〜７．０）Ｃｕ、（０．２０〜２．５）Ｌｉ及び（０．０５〜２．０）Ｍ ｇを含んでなる。結晶微細化系は、（０．０５〜０．６０）Ｓｃ及び（０．０５ 〜０．３０）Ｚｒを含んでなる。０．０５〜１．０重量％の範囲のＹ、Ｈｆ、Ｔ ｉ又はランタニド元素等のＳｃと混和できる元素を含有するのが望ましいことが ある。この合金設計原理を利用する具体的な実施態様には以下のものが含まれる ： Ａｌ−４．０Ｃｕ−０．８０Ｌｉ−０．４０Ｍｇ−０．２０Ｓｃ−０．１４Ｚ ｒ Ａｌ−４．０Ｃｕ−１．０Ｌｉ−０．４０Ｍｇ−０．２０Ｓｃ−０．１４Ｚｒ Ａｌ−４．５Ｃｕ−０．５０Ｌｉ−０．４０Ｍｇ−０．２０Ｓｃ−０．１４Ｚ ｒ Ａｌ−３．０Ｃｕ−２．０Ｌｉ−０．４０Ｍｇ−０．２０Ｓｃ−０．１４Ｚｒ Ａｌ−２．５Ｃｕ−２．０Ｌｉ−０．４０Ｍｇ−０．２０Ｓｃ−０．１４Ｚｒ Ａｌ−４．０Ｃｕ−０．８０Ｌｉ−０．４０Ｍｇ−０．２０Ｓｃ−０．１４Ｚ ｒ Ａｌ−４．０Ｃｕ−１．０Ｌｉ−０．２０Ｓｃ−０．１４Ｚｒ−０．１２Ｙ Ａｌ−１．３Ｃｕ−２．５Ｌｉ−１．０Ｍｇ−０．２０Ｓｃ−０．１４Ｚｒ Ｚｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｉｎ及びＣａ等の元素は、単独で導入しても、互い に組み合わせて導入して、強化析出物のための核形成助剤としての役割りを果た し且つＧ．Ｐ．ゾーンのサイズ及び分布を変更できる。析出物の核形成を促進す る元素は、０．０２〜０．５０重量％の範囲で添加できる。総Ｆｅ＋Ｓｉ含量は 、約０．５０重量％未満でなければならない。このカテゴリーの合金は、ハイエ ン ド競技用設備及び航空宇宙構造体に有利である。 別の実施態様では、本発明の原理による新規な合金系は、Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ分類系を用いて５ＸＸＸ又合金として分類できるＡｌ− Ｍｇ−Ｌｉ合金系である。この実施態様では、合金系は、約（２．０〜８．０） Ｍｇ及び（０．５０〜２．５）Ｌｉを含んでなる。結晶微細化系は、（０．０５ 〜０．６０）Ｓｃ及び（０．０５〜０．３０）Ｚｒを含んでなる。０．０５〜１ ．０重量％の範囲のＹ、Ｈｇ、Ｔｉ又はランタニド元素等のＳｃと混和できる元 素を含有するのが望ましいことがある。この合金設計原理を利用する具体的な実 施態様には以下のものが含まれる： Ａｌ−５．５Ｍｇ−２．０Ｌｉ−０．２０Ｓｃ−０．１２Ｚｒ Ａｌ−６．０Ｍｇ−１．０Ｌｉ−０．２０Ｓｃ−０．１２Ｚｒ Ａｌ−６．０Ｍｇ−１．０Ｌｉ−０．２０Ｓｃ−０．１２Ｚｒ−０．１２Ｙ Ａｌ−６．０Ｍｇ−０．６０Ｌｉ−０．２０Ｓｃ−０．１２Ｚｒ Ａｇ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｉｎ及びＣａ等の元素は、単独で導入しても 、互いに組み合わせて導入して、強化析出物のための核形成助剤としての役割り を果たし且つＧ．Ｐ．ゾーンのサイズ及び分布を変更できる。析出物の核形成を 促進する元素は、０．０２〜０．５０重量％の範囲で添加できる。総Ｆｅ＋Ｓｉ 含量は、約０．５０重量％未満でなければならない。このカテゴリーの合金は、 ハイエンド競技用設備、航空宇宙構造体及び海洋構造体に有利である。 別の実施態様では、本発明の原理による新規な合金系は、Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ分類系を用いて５ＸＸＸ形合金として分類できるＡｌ− Ｍｇ合金系である。この実施態様では、合金系は、約（１．０〜１０．０）Ｍｇ を含んでなる。結晶微細化系は、（０．０５〜０．６０）Ｓｃ及び（０．０５〜 ０．３０）Ｚｒを含んでなる。０．０５〜１．０重量％の範囲のＹ、Ｈｆ、Ｔｉ 又はランタニド元素等のＳｃと混和できる元素を含有するのが望ましいことがあ る。Ｃｒ及びＭｎ等のこの合金系において結晶微細化に典型的に使用される元素 を、効果的に除去する。この合金設計原理を利用する具体的な実施態様には以下 のものが含まれる： Ａｌ−４．０Ｍｇ−０．２０Ｓｃ−０．１２Ｚｒ Ａｌ−５．０Ｍｇ−０．２０Ｓｃ−０．１２Ｚｒ Ａｌ−６．０Ｍｇ−０．２０Ｓｃ−０．１２Ｚｒ Ａｌ−６．０Ｍｇ−０．２０Ｓｃ−０．１２Ｚｒ−０．１２Ｙ Ａｌ−６．０Ｍｇ−０．５０Ｓｃ−０．２０Ｚｒ−０．１５Ｔｉ（溶接溶加合 金） Ａｌ−４．０Ｍｇ−２．２Ｚｎ−０．５０Ｓｃ−０．２０Ｚｒ（溶接溶加合金 ） Ａｌ−４．０Ｍｇ−２．２Ｚｎ−０．５０Ｓｃ−０．２０Ｚｒ−０．１２Ｙ（ 溶接溶加合金） 総Ｆｅ＋Ｓｉ含量は、約０．５０重量％未満でなければならない。このカテゴ リーの合金は、ハイエンド競技用設備、航空宇宙構造体、自動車部品及び海洋構 造体に有利である。 別の実施態様では、本発明の原理による新規な合金系は、Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ分類系を用いて６ＸＸＸ形合金として分類できるＡｌ− Ｓｉ−Ｍｇ合金系である。この実施態様では、合金系は、約（０．１０〜２．０ ）Ｓｉ及び（０．６０〜１．５）Ｍｇである。結晶微細化系は、（０．０５〜０ ．６０）Ｓｃ及び（０．０５〜０．３０）Ｚｒを含んでなる。０．０５〜１．０ 重量％の範囲のＹ、Ｈｆ、Ｔｉ又はランタニド元素等のＳｃと混和できる元素を 含有するのが望ましいことがある。Ｃｒ及びＭｎ等のこの合金系において結晶微 細化に典型的に使用される元素を、効果的に除去する。この合金設計原理を利用 する具体的な実施態様には以下のものが含まれる： Ａｌ−０．６０Ｓｉ−１．０Ｍｇ−０．２０Ｓｃ−０．１２Ｚｒ Ａｌ−０．６０Ｓｉ−１．０Ｍｇ−０．２０Ｓｃ−０．１２Ｚｒ−０．８０Ｃ ｕ 総Ｆｅ含量は、約０．５０重量％未満でなければならない。このカテゴリーの 合金は、競技用設備、航空宇宙構造体、自動車部品及び海洋構造体に有利である 。 別の実施態様では、本発明の原理による新規な合金系は、Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ分類系を用いて４ＸＸＸ形合金として分類できるＡｌ− Ｓｉ合金系である。この実施態様では、合金系は、約（３．５〜１５．０）Ｓｉ 、（０．０５〜３．０）Ｍｇ及び（０．０５〜１．５）Ｎｉである。結晶微細化 系は、（０．０５〜０．６０）Ｓｃ及び（０．０５〜０．３０）Ｚｒを含んでな る。０．０５〜１．０重量％の範囲のＹ、Ｈｆ、Ｔｉ又はランタニド元素等のＳ ｃと混和できる元素を含有するのが望ましいことがある。Ｃｒ及びＭｎ等のこの 合金系において結晶微細化に典型的に使用される元素を、効果的に除去する。こ の合金設計原理を利用する具体的な実施態様には以下のものが含まれる： Ａｌ−１２．０Ｓｉ−１．０Ｍｇ−０．９０Ｎｉ−０．２０Ｓｃ−０．１２Ｚ ｒ Ａｌ−５．５Ｓｉ−０．５０Ｓｃ−０．２０Ｚｒ−０．１５Ｔｉ（溶接溶加合 金） 総Ｆｅ含量は、約０．５０重量％未満でなければならない。このカテゴリーの 合金は、航空宇宙、自動車及び海洋エンジン部品における軸受け用途に有利であ る。 開示されている数多くの合金から利点を得ることができる具体的な競技用又は レクリエーション設備には、野球又はソフトボールバット、アーチェリーの矢、 スキーポール、ホッケーステッキ、自転車フレーム、自転車部品（ハンドル、ペ ダル、シートポスト、ハンドルステム、ホイールリム、クランク、クランクアー ム、ハンドルエクステンション、ブレーキ機構、スポーク、ボトルケージ、ラッ ク、変速装置、サドル及びサスペンションホーク）、ゴルフシャフト、ゴルフク ラブヘッド、ラケット（テニス、スクワッシュ、バドミントン、ラケットボール 等）、運動競技用車椅子、テントポール、スノーシューズ、バックパックフレー ム、ウインドサーフィンフレーム、ラクロスステッキ、ヨットマスト及びブーム 、槍、オートバイ、オートバイ部品、ジェットスキー及びスノーモービルなどが ある。 開示されている数多くの合金から利点を得ることができる具体的な航空宇宙構 造体及び部品には、航空機上翼外板、航空機下翼外板、航空機シートトラック、 航空機胴体外板、航空機胴体フレーム、航空機ストリンガー、航空機フロアービ ーム、航空機カーゴトラック、航空機前縁、航空機エンジン構造体及び入口ダク ト、航空機超音速輸送機外板、打ち上げロケット噴射剤タンクドーム、打ち上げ ロケットスカート構造体、打ち上げロケット内部タンク構造体、打ち上げロケッ トアイソグリッド構造体並びに航空機と打ち上げロケットの両方のための一体補 強押出バレルパネルなどがある。 開示されている数多くの合金から利点を得ることができる具体的な地上輸送構 造体及び部品には、自動車のスペースフレーム、バンパー、シート製品（ボディ ーパネル、フード、ドア及び内部パネル）、シートフレーム、コネクティングロ ッド、装甲プレート、液体及び極低温液体輸送タンク、ピープルムーバー（シャ トルバス及びモノレール）、サスペンション部品、マウントブラケット及び小部 品、トランスミッションハウジング、ピストン及びシリンダーヘッドなどがある 。 開示されている数多くの合金から利点を得ることができる具体的な海洋構造体 及び部品には、カヌー及びカヤック、魚雷ケーシング、スキューバダイビングタ ンク、海上発射ミサイル、海軍戦闘機、フェリー、ヨット並びにレクリエーショ ン用ボートなどがある。 以下、具体例を挙げて、どのように新規な合金系に設計者の製品設計手法及び 製造を変更するような独特な性質及び加工特性を付与できるかを明らかにする。 実施例１ 現代自転車及び特にマウンテンバイクは、発展して極めて高技術構造体となっ た。本格的なライダーによって使用されるハイエンドマウンテンバイクは、アル ミニウム又はチタン合金管材を用いた溶接フレームからなる。一体化して自転車 とする数種の部品を、しばしばコンピュータ化した数値制御法を用いて正確に機 械加工する。軽量化できる自転車の一部分を目標とすることに関しては、フレー ムが自転車の総金属重量に対して大きな割合を占めることが明らかである。 自転車に導入された技術的な改良にもかかわらず、フレーム部分に現在使用さ れているアルミニウム合金は、比較的低強度合金６０６１（降伏強さ＝４０ｋｓ ｉ）及び７００５（降伏強さ＝４２ｋｓｉ）などがある。明らかに、利用できる ７００１（９０ｋｓｉ）又は７０７５（７５ｋｓｉ）等のより高い降伏強度値を 有するアルミニウム合金がある。しかしながら、合金７００１及び７０７５は、 溶接中に非常に高温割れを生じやすく、溶接構造体には使用されない。この亀裂 を生じる傾向は、Ｚｎ及びＭｇの高溶質レベルと凝固範囲を増加させるＣｕの効 果の組み合わせによるものである。凝固範囲が大きいと、凝固収縮及び熱収縮の 有害作用がインターデンドリテック液状フィルムの引き裂けを引き起こすのに要 する時間が長くなる。これは、強度と溶接性との合金設計上の矛盾の一例を示し ている。溶接でき且つ溶接フレームに使用できる超高強度合金を自転車産業に提 供するのが望ましいことは明白である。 新規な結晶微細化系を７ＸＸＸ形合金に用いる技術的な利点を評価するために 、Ｚｎ、Ｍｇ及びＣｕを７００１及び７０７５におけるのと同様なレベルで有す る２種の合金を、Ｍｎ及びＣｒを除去し且つＳｃ＋Ｚｒを２つの異なるＳｃレベ ルで導入することにより再設計した。合金の各々を鋳造し、熱延して厚さ３．０ ｍｍとした。具体的な合金組成を、以下に７００１及び７０７５の組成とともに 示 す。 合金は、Ｚｎ含量が少ないことを除いて７００１とほとんど同様である。また 、３種の５ＸＸＸ形溶加合金も加工して、２種の新規に構成した７ＸＸＸ合金と ともに溶接試験に用いた。Ｍｎ、Ｔｉ及びＣｒを含有する従来の５３５６形溶加 合金とともに、２種の新規な溶加合金を、一つの変更ではＴｉ＋Ｓｃを用い、他 の変更態様ではＳｃのみを用いて製造した。 一般的な溶接性試験であるＨｏｕｌｄｃｒｏｆｔ亀裂感受性試験を用いて、挙 げた溶加合金と母材の異なる組み合わせの溶接性を評価した。溶接部における拘 束は、溶接方向に垂直である機械加工スロットにより増加し、亀裂が増加する。 本発明者等の合金開発計画全体を通じて、本発明者等によって、非溶接性アルミ ニウム合金が６３％と高い亀裂レベルを示すことがあることが観察された。 第１図に示すように、Ｓｃ含有溶加合金Ａｌ−５．４Ｍｇ−０．２８ＳｃをＡ ｌ−６．１Ｚｎ−２．９Ｍｇ−２．１Ｃｕ−０．２０Ｓｃ−０．１１Ｚｒからな る母材合金と組み合わせて使用すると、Ｈｏｕｌｄｃｒｏｆｔ亀裂感受性試験で は亀裂が０％、即ち、亀裂が生じない。重要なことに、母材におけるＳｃレベル を０．４０％に増加すると実際に高レベルで亀裂が生じると思われる。これは、 おそらく十分に分布しなかった過剰のＳｃ形成粗大一次粒子によるものである。 溶接中及び溶加合金との混合中に母材合金が再融解すると、これらの粗大粒子は 、溶接金属において結晶の再核形成を生じさせたり、熱影響部における結晶成長 を抑制するのには効果的ではない。 アルミニウム溶接冶金に関する文献から、当業者は、これらの溶接の結果は先 例がなく、この種の結果は公有財産に報告されていないことが理解できる。高強 度７ＸＸＸ形合金が、本発明者の合金設計原理を用いた５ＸＸＸ形溶加合金で溶 接でき且つ促進高温割れ試験において亀裂が観察されないことは重要である。こ の挙動を溶接部の拘束が大きな因子である実際の世界の溶接加工に移す努力をす ると、溶接構造体の設計者は、ここで高強度合金を使用するための設計手法を再 考することができる。たとえこれらの７ＸＸＸ合金が１９３０年代後半から使用 されてきが、溶接性の問題はこの時点まで解決されなかった。 どのように自転車フレームの設計者がここで溶接性超高強度Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ −Ｃｕ−Ｓｃ−Ｚｒ合金を、一般的に使用される７００５に関して導入できるか を再び考えてみるために、高強度レベルを利用するために新規な合金を用いた場 合に使用できる管厚を決定するまでの方程式を設定できる。バイクフレームにお ける管の応力状態は、主に屈曲である。したがって、設計者は、管の永久降伏を 防ぐために避けなければならない慣性の降伏モーメントＭ_yに関する基本的な工 学的方程式を考えるであろう。 この値Ｍ_yは、材料の降伏強さσ_yと慣性モーメントＩとの積に比例する： Ｍｙ ασ_yＩ（但し、Ｉ＝πＤ⁴（１−ｄ／Ｄ）⁴） この値ｄは、管の内径であり、Ｄは管の外径である。 設計者は同じ降伏モーメントＭ_yを考えるので、７Ｘ０１Ｍ（Ｘは、新規な合 金化原理を用いて改良した合金を示す）に関する積σ_yＩ及び主要な自転車合金 ７００５を、互いに等しく設定して、新規な合金を用いたフレームの極限重量減 少を求める、即ち： σ_yＩ）_7x01＝σ_yＩ）₇₀₀₅ 又は ｛［σ_y］［πＤ⁴（１−ｄ／Ｄ）⁴｝_7x01＝ ｛［σ_y］［πＤ⁴（１−ｄ／Ｄ）⁴｝₇₀₀₅ ７Ｘ０１（９０ｋｓｉ）及び７００５（４０ｋｓｉ）の降伏強度値を、次に既 存の７００５管設計の外径に関する値（１．５インチ）及び既存の７００５管の 内径値（１．４４インチ）とともに式に代入できる。これにより、７００５管に ついて０．０６０インチの肉厚が得られる。新規な７００１管に関しては、同じ 外径１．５インチを仮定し、次に７Ｘ０１管の内径に関する方程式を解くことが できる。 上記のことを使用すると、バイクフレームについての新規な７００１管の内径 計算値は１．４７５インチ又は肉厚０．０２５インチである。既存の７００５設 計に必要とする肉厚０．０６０インチと比較して、新規な溶接性高強度合金を用 いた新規なフレーム設計は、既存のバイクフレームの重量の半分より少なくなる 。４ポンドのフレームを２ポンドより軽いフレームと交換できる。この大きさの 重量減少により、ライダーのクライミング能力が顕著に増加する。部品を交換す ることによりバイクの総重量を数百ｇ減少させるというマウンテンバイクに関す る雑誌からの軽量化に関する記事をみると、ここでのフレーム設計例では１００ ０ｇを超える軽量化ができるので優とも劣らない。さらに、これは、部品に適用 して、新規な合金を用いた先例のない重量減少を達成できる。 １）向上した熱間加工性、２）向上した疲労耐性、３）向上した熱及び常温成 形性、４）向上した溶接性及び溶接部強さ、５）向上した押出性及び鍛造性並び に６）向上した粒子構造、を含むこれらの合金の他の有利な特性は、自転車製造 及びフレーム及び部品の設計に利用できる。 実施例２ アルミニウム合金は、密度を考慮に入れると、周囲温度でほとんどの高強度鋼 及びチタン合金と競合する。使用温度が約１００℃を超えるとアルミニウム合金 は強度を損失しはじめ、温度が２００℃を超えると、周囲温度強度値の半分より も小さくなる。全てのアルミニウム合金のうち、合金２６１８（Ａｌ−２．４Ｃ ｕ−１．０Ｎｉ−１．０Ｆｅ−０．２０Ｓｉ）は、高温に暴露して使用される主 要な合金である。この合金を現在利用している現在需要のある用途には、外板表 面を加熱を生じる速度で飛行するコンコルド航空機及び高温への暴露を生じるエ ンジン部品などである。 本発明の合金設計概念を高温使用用途の新規な合金設計に使用する可能性を評 価するために、Ｓｃ＋Ｚｒ添加を用いる２つの変更態様を、２６１８形合金とと もに、鋳造し圧延してシートとした。組成を以下に示す。 合金の各々を、次に４９０℃で１時間固溶化熱処理し、水焼入れし、５％延伸 した後、１８０℃の温度で種々の時間間隔で時効した。次に、３点曲げ試験を使 用して、各時間間隔での０．２％オフセット強度を評価した。表２から明らかな ように、Ｓｃ及びＺｒの添加により、主要な高温合金２６１８に対して最大７３ ％強度が向上する。０．１５Ｓｃレベルでは、これらの時効パラメータに関して ０．４５Ｓｃレベルよりも高い強度が得られる。 ２６１８は、Ｃｕ含量が低いので、非溶接性合金であると考えられるので、Ｈ ｏｕｌｄｃｒｏｆｔ亀裂感受性試験を行って、この種の合金が向上した溶接性を 示すことができるかを測定した。３種の溶加合金（従来の２３１９溶加合金及び ２種の新規な溶加合金）を、本発明の原理を用いて設計した。溶加合金の組成を 以下に示す。 第２図に示すように、溶接部２６１８を溶接するのに使用される通常の２３１ ９形溶加合金の組み合わせでは、Ｈｏｕｌｄｃｒｏｆｔ亀裂感受性試験において 亀裂５０％が生じる。２Ｘ１９、＃１及び２Ｘ１９、＃２を用いたを合金変更態 様に２３１９を使用すると、亀裂が少なくなるが、まだ１３〜４４％の範囲で亀 裂が生じる。明らかに、改良高強度合金を再設計溶加合金と組み合わせたときに 最良の結果が得られる。驚くべきことに、０．４０Ｓｃ＋０．２２Ｚｒを含有す る溶加合金で溶接した０．１５Ｓｃ＋０．１６Ｚｒを有する母材合金を使用する と、高温割れが０％、即ち、高温割れが生じない。ここでも、非溶接性合金を、 本発明における合金設計の原理を用いて溶接性合金に転化した。アルミニウム合 金を高温環境で使用しようとする系の設計者は、ここでは、優れた溶接性を示す ７３％の強度増加の可能性を有する合金を考えることができる。 本発明に関する上記説明は、例証と説明を目的としてなされたものである。さ らに、説明は、本発明をここに開示されている態様に本発明を限定するものでは ない。その結果、変更及び修正は、上記教示と同程度になされ、関連分野の技術 又は知識は、本発明の範囲内である。上記の実施態様は、さらに、本発明を実施 するための公知の最良の形態を説明すること、及び当業者が本発明を、上記又は 他の実施態様並びに本発明の個々の用途又は使用により必要とされる種々の修正 を加えて利用できるようにすることを意図している。添付の請求の範囲は、従来 技術により許容される程度に代替実施態様を含むと解釈されるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２３Ｋ 9/23 Ｂ２３Ｋ 9/23 Ｆ Ｂ６２Ｄ 29/00 Ｂ６２Ｄ 29/00 Ｂ６３Ｂ 3/09 Ｂ６３Ｂ 3/09 Ｃ２２Ｃ 21/00 Ｃ２２Ｃ 21/00 Ｎ 21/02 21/02 21/06 21/06 21/10 21/10 21/12 21/12 Ｆ４１Ｂ 13/10 Ｆ４１Ｂ 13/10 Ｆ４２Ｂ 15/22 Ｆ４２Ｂ 15/22 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ 【要約の続き】 ム合金類は強化物性を有し、かつ改良されたプロセス特 性を示し、さらに、これらはリクリエーションおよび運 動用構造物および構成部分に使用するのに特に適し、か つある種の航空宇宙、地上輸送および海洋構造物および 構成部分に使用するのに特に好適である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第一部品と第二部品とを含んでなる構造体の組み立て方法であって、 前記第一部品及び第二部品の組成として、スカンジウムと少なくとも約６０ 重量％のアルミニウムとを含んでなる組成を選択する工程と； スカンジウムと少なくとも約６０重量％のアルミニウムとを含んでなる溶加合 金を選択する工程と； 前記第一部品と第二部品とを前記溶加合金を用いて互いに溶接する工程と、を 含んでなる構造体組み立て方法。 ２．前記組成が各々スカンジウム約０．０２〜約１０．０重量％を含んでなる 請求項１に記載の構造体組み立て方法。 ３．前記組成が各々スカンジウム約０．１〜約０．５重量％を含んでなる請求 項２に記載の構造体組み立て方法。 ４．前記組成が各々ジルコニウムをさらに含んでなる請求項１に記載の構造体 組み立て方法。 ５．前記組成が各々ジルコニウム約０．０１〜約１．０重量％を含んでなる請 求項４に記載の構造体組み立て方法。 ６．前記組成が各々ジルコニウム約０．０５〜約０．２２重量％を含んでなる 請求項５に記載の構造体組み立て方法。 ７．前記組成の各々におけるスカンジウムのジルコニウムに対する重量比が、 約１０００：１〜約０．０２：１の範囲である請求項４に記載の構造体組み立て 方法。 ８．前記溶加合金がスカンジウム約０．０２〜約１０重量％を含んでなる請求 項１に記載の構造体組み立て方法。 ９．前記溶加合金がスカンジウム約０．１〜約０．５重量％を含んでなる請求 項８に記載の構造体組み立て方法。 １０．前記溶加合金がさらにジルコニウムを含んでなる請求項１に記載の構造 体組み立て方法。 １１．前記溶加合金がジルコニウム約０．０１〜約１．０重量％を含んでなる 請求項１０に記載の構造体組み立て方法。 １２．前記溶加合金がジルコニウム約０．０５〜約０．２２重量％を含んでな る請求項１１に記載の構造体組み立て方法。 １３．前記溶加合金におけるスカンジウムのジルコニウムに対する重量比が、 約１０００：１〜約０．０２：１の範囲である請求項１０に記載の構造体組み立 て方法。 １４．前記溶加合金が実質的にリチウムを含まない請求項１に記載の構造体組 み立て方法。 １５．前記組成物及び前記溶加合金が各々スカンジウム約０．０２〜約１０． ０重量％を含んでなる請求項１に記載の構造体組み立て方法。 １６．前記組成及び前記溶加合金が各々スカンジウム約０．１〜約０．５重量 ％を含んでなる請求項１５に記載の構造体組み立て方法。 １７．前記組成及び前記溶加合金が各々さらにジルコニウムを含んでなる請求 項１に記載の構造体組み立て方法。 １８．前記組成及び前記溶加合金が各々ジルコニウム約０．０１〜約１．０重 量％を含んでなる請求項１７に記載の構造体組み立て方法。 １９．前記組成及び前記溶加合金が各々ジルコニウム約０．０５〜約０．２２ 重量％を含んでなる請求項１８に記載の構造体組み立て方法。 ２０．前記組成及び前記溶加合金におけるスカンジウムのジルコニウムに対す る重量比が、約１０００：１〜約０．０２：１の範囲である請求項１９に記載の 構造体組み立て方法。 ２１．前記溶接工程が、タングステン不活性ガス溶接、金属不活性ガス溶接、 プラズマアーク溶接、レーザービーム溶接、電子ビーム溶接、拡散溶接、摩擦溶 接，超音波溶接及び爆発溶接からなる群から選択される請求項１に記載の構造体 組み立て方法。 ２２．前記溶接工程が、前記第一部品と第二部品とを、突き合わせ継手、Ｖ形 継手及びＸ形継手からなる群から選択される継手ジオメトリーに配置し； 前記第一部品を前記第二部品に溶接して溶接継手を形成すること、 を含む請求項１に記載の構造体組み立て方法。 ２３．第一アルミニウム合金部品と第二アルミニウム合金部品とを含んでなり 、前記部品の各々がアルミニウムを少なくとも約６０重量％含んでなる組成を有 する構造体の組み立て方法であって、 スカンジウムと少なくとも約６０重量％のアルミニウムとを含んでなる溶加合 金であって、実質的にリチウムを含まない溶加合金を選択する工程と； 前記溶加合金を用いて、前記第一アルミニウム合金部品を前記第二アルミニウ ム合金部品に溶接する工程と、 を含んでなる、構造体組み立て方法。 ２４．前記溶加合金がスカンジウム約０．０２〜約１０．０重量％を含んでな る請求項２３に記載の構造体組み立て方法。 ２５．前記溶加合金がスカンジウム約０．１〜約０．５重量％を含んでなる請 求項２４に記載の構造体組み立て方法。 ２６．前記溶加合金がさらにジルコニウムを含んでなる請求項２３に記載の構 造体組み立て方法。 ２７．前記溶加合金がジルコニウム約０．０１〜約１．０重量％を含んでなる 請求項２６に記載の構造体組み立て方法。 ２８．前記溶加合金がジルコニウム約０．０５〜約０．２２重量％を含んでな る請求項２７に記載の構造体組み立て方法。 ２９．前記溶加合金におけるスカンジウムのジルコニウムに対する重量比が、 約１０００：１〜約０．０２：１の範囲である請求項２６に記載の構造体組み立 て方法。 ３０．前記組成が各々スカンジウムをさらに含んでなる請求項２３に記載の構 造体組み立て方法。 ３１．前記組成が各々スカンジウム約０．０２〜約１０．０重量％を含んでな る請求項３０に記載の構造体組み立て方法。 ３２．前記組成が各々スカンジウム約０．１〜約０．５重量％を含んでなる請 求項３１に記載の構造体組み立て方法。 ３３．前記組成が各々ジルコニウムをさらに含んでなる請求項３０に記載の構 造体組み立て方法。 ３４．前記組成が各々ジルコニウム約０．０１〜約１．０重量％を含んでなる 請求項３３に記載の構造体組み立て方法。 ３５．前記組成が各々ジルコニウム約０．０５〜約０．２２重量％を含んでな る請求項３４に記載の構造体組み立て方法。 ３６．前記組成の各々におけるスカンジウムのジルコニウムに対する重量比が 、約１０００：１〜約０．０２：１の範囲である請求項３３に記載の構造体組み 立て方法。 ３７．前記組成及び前記溶加合金が各々スカンジウム約０．０２〜約１０．０ 重量％を含んでなる請求項３０に記載の構造体組み立て方法。 ３８．前記組成及び前記溶加合金が各々スカンジウム約０．１〜約０．５重量 ％を含んでなる請求項３７に記載の構造体組み立て方法。 ３９．前記組成及び前記溶加合金が各々さらにジルコニウムを含んでなる請求 項３０に記載の構造体組み立て方法。 ４０．前記組成及び前記溶加合金が各々ジルコニウム約０．０１〜約１．０重 量％を含んでなる請求項３９に記載の構造体組み立て方法。 ４１．前記組成及び前記溶加合金が各々ジルコニウム約０．０５〜約０．２２ 重量％を含んでなる請求項４０に記載の構造体組み立て方法。 ４２．前記組成及び前記溶加合金におけるスカンジウムのジルコニウムに対す る重量比が、約１０００：１〜約０．０２：１の範囲である請求項３９に記載の 構造体組み立て方法。 ４３．前記溶接工程が、タングステン不活性ガス溶接、金属不活性ガス溶接、 プラズマアーク溶接、レーザービーム溶接、電子ビーム溶接、拡散溶接、摩擦溶 接，超音波溶接及び爆発溶接から実質的になる群から選択される請求項２３に記 載の構造体組み立て方法。 ４４．前記溶接工程が、前記第一部品と第二部品とを、突き合わせ継手、Ｖ形 継手及びＸ形継手からなる群から選択される継手ジオメトリーに配置し； 前記第一部品を前記第二部品に溶接して突き合わせ継手を形成すること、 を含む請求項２３に記載の構造体組み立て方法。 ４５．第一アルミニウム合金部品と第二アルミニウム合金部品とを含んでなり 、前記部品の各々がアルミニウムを少なくとも約６０重量％含んでなる組成を有 する構造体の組み立て方法であって、 アルミニウムと結晶微細化剤とを含んでなる溶加合金であって、前記結晶微細 化剤がスカンジウムとジルコニウムとから実質的になる溶加合金を選択する工程 と； 前記溶加合金を用いて、前記第一アルミニウム合金部品を前記第二アルミニウ ム合金部品に溶接する工程と、 を含んでなる、構造体組み立て方法。 ４６．前記溶加合金がスカンジウム約０．０２〜約１０．０重量％を含んでな る請求項４５に記載の構造体組み立て方法。 ４７．前記溶加合金がスカンジウム約０．１〜約０．５重量％を含んでなる請 求項４６に記載の構造体組み立て方法。 ４８．前記溶加合金がジルコニウム約０．０１〜約１．０重量％を含んでなる 請求項４５に記載の構造体組み立て方法。 ４９．前記溶加合金がジルコニウム約０．０５〜約０．２２重量％を含んでな る請求項４８に記載の構造体組み立て方法。 ５０．前記溶加合金におけるスカンジウムのジルコニウムに対する重量比が、 約１０００：１〜約０．０２：１の範囲である請求項４５に記載の構造体組み立 て方法。 ５１．前記溶加合金が実質的にリチウムを含まない請求項４５に記載の構造体 組み立て方法。 ５２．前記組成が各々スカンジウムをさらに含んでなる請求項４５に記載の構 造体組み立て方法。 ５３．前記組成が各々スカンジウム約０．０２〜約１０．０重量％を含んでな る請求項５２に記載の構造体組み立て方法。 ５４．前記組成が各々スカンジウム約０．１〜約０．５重量％を含んでなる請 求項５３に記載の構造体組み立て方法。 ５５．前記組成が各々ジルコニウムをさらに含んでなる請求項５２に記載の構 造体組み立て方法。 ５６．前記組成が各々ジルコニウム約０．０１〜約１．０重量％を含んでなる 請求項５５に記載の構造体組み立て方法。 ５７．前記組成が各々ジルコニウム約０．０５〜約０．２２重量％を含んでな る請求項５６に記載の構造体組み立て方法。 ５８．前記組成の各々におけるスカンジウムのジルコニウムに対する重量比が 、 約１０００：１〜約０．０２：１の範囲である請求項５５に記載の構造体組み立 て方法。 ５９．前記組成及び前記溶加合金が各々スカンジウム約０．０２〜約１０．０ 重量％を含んでなる請求項５２に記載の構造体組み立て方法。 ６０．前記組成及び前記溶加合金が各々スカンジウム約０．１〜約０．５重量 ％を含んでなる請求項５９に記載の構造体組み立て方法。 ６１．前記組成及び前記溶加合金が各々さらにジルコニウムを含んでなる請求 項５２に記載の構造体組み立て方法。 ６２．前記組成及び前記溶加合金が各々ジルコニウム約０．０１〜約１．０重 量％を含んでなる請求項６１に記載の構造体組み立て方法。 ６３．前記組成及び前記溶加合金が各々ジルコニウム約０．０５〜約０．２２ 重量％を含んでなる請求項６２に記載の構造体組み立て方法。 ６４．前記組成及び前記溶加合金におけるスカンジウムのジルコニウムに対す る重量比が、約１０００：１〜約０．０２：１の範囲である請求項６１に記載の 構造体組み立て方法。 ６５．前記溶接工程が、タングステン不活性ガス溶接、金属不活性ガス溶接、 プラズマアーク溶接、レーザービーム溶接、電子ビーム溶接、拡散溶接、摩擦溶 接，超音波溶接及び爆発溶接から実質的になる群から選択される請求項４５に記 載の構造体組み立て方法。 ６６．前記溶接工程が、前記第一部品と第二部品とを、突き合わせ継手、Ｖ形 継手及びＸ形継手からなる群から選択される継手ジオメトリーに配置し； 前記第一部品を前記第二部品に溶接して溶接継手を形成すること、 を含む請求項４５に記載の構造体組み立て方法。 ６７．銅約１．５〜約３．１重量％と、 マグネシウム約１．０〜約２．１重量％と、 鉄約０．５〜約１．７重量％と、 ニッケル約０．６〜約１．５重量％と、 チタン約０．０４〜約０．１０重量％と、 ケイ素約０．１０〜約０．２５重量％と、 スカンジウム約０．０２〜約１０．０重量％と、 ジルコニウム約０．１〜約１．０重量％と、 アルミニウム約６０〜約９７重量％と、 を含んでなるアルミニウム基合金。 ６８．前記合金がスカンジウム約０．１〜約０．５重量％を含んでなる請求項 ６７に記載のアルミニウム基合金。 ６９．前記合金がスカンジウム約０．２〜約０．４重量％を含んでなる請求項 ６８に記載のアルミニウム基合金。 ７０．前記合金がジルコニウム約０．０１〜約１．０重量％を含んでなる請求 項６７に記載のアルミニウム基合金。 ７１．前記合金がジルコニウム約０．０５〜約０．２２重量％を含んでなる請 求項７０に記載のアルミニウム基合金。 ７２．前記合金におけるスカンジウムのジルコニウムに対する重量比が約１０ ００：１〜約０．０２：１の範囲である請求項６７に記載のアルミニウム基合金 。 ７３．銅約１．５〜約３．１重量％と、 マグネシウム約１．０〜約２．１重量％と、 鉄約０．５〜約１．７重量％と、 ニッケル約０．６〜約１．５重量％と、 ケイ素約０．１０〜約０．２５重量％と、 スカンジウム約０．０２〜約１０．０重量％と、 結晶微細化剤約０．１〜約１．５重量％と、 残部がアルミニウムと付随的不純物とから実質的になる、 以上の成分から実質的になる請求項６７に記載のアルミニウム基合金。 ７４．銅約２．３重量％と、 マグネシウム約１．６重量％と、 鉄約１．１重量％と、 ニッケル約１．０重量％と、 ケイ素約０．１８重量％と、 スカンジウム約０．４０重量％と、 結晶微細化剤約０．２〜約０．５重量％と、 残部がアルミニウムと付随的不純物とから実質的になる、 以上の成分から実質的になる請求項７３に記載のアルミニウム基合金。 ７５．ケイ素約０．２０〜約１．８重量％と、 マンガン約０．２０〜約０．８０重量％と、 マグネシウム約０．４０〜約１．４０重量％と、 スカンジウム約０．０２〜約１０．０重量％と、 アルミニウム約６０〜約９９重量％と、 を含んでなるアルミニウム基合金であって、 クロムを実質的に含まないアルミニウム基合金。 ７６．前記合金がスカンジウム約０．１〜約０．５重量％を含んでなる請求項 ７５に記載のアルミニウム基合金。 ７７．前記合金がスカンジウム約０．２〜約０．４重量％を含んでなる請求項 ７６に記載のアルミニウム基合金。 ７８．前記合金がジルコニウム約０．０１〜約１．０重量％を含んでなる請求 項７５に記載のアルミニウム基合金。 ７９．前記合金がジルコニウム約０．０５〜約０．２２重量％を含んでなる請 求項７８に記載のアルミニウム基合金。 ８０．前記合金におけるスカンジウムのジルコニウムに対する重量比が約１０ ００：１〜約０．０１：１の範囲である請求項７８に記載のアルミニウム基合金 。 ８１．ケイ素約０．２０〜約１．８重量％と、 マグネシウム約０．４０〜約１．４０重量％と、 スカンジウム約０．０２〜約１０．０重量％と、 結晶微細化剤約０．１〜約１．５重量％と、 残部がアルミニウムと付随的不純物とから実質的になる、 以上の成分から実質的になる請求項７５に記載のアルミニウム基合金。 ８２．ケイ素約０．６０重量％と、 マグネシウム約１．０重量％と、 スカンジウム約０．４０重量％と、 結晶微細化剤約０．２〜約０．５重量％と、 残部がアルミニウムと付随的不純物とから実質的になる、 以上の成分から実質的になる請求項８１に記載のアルミニウム基合金。 ８３．亜鉛約４．０〜約９．０重量％と、 マグネシウム約０．６〜約３．８重量％と、 銅約０．１〜約３．０重量％と、 スカンジウム約０．０２〜約１０．０重量％と、 アルミニウム約６０〜約９６重量％と、 を含んでなるアルミニウム基合金であって、 クロムを実質的に含まないアルミニウム基合金。 ８４．前記合金がスカンジウム約０．１〜約０．５重量％を含んでなる請求項 ８３に記載のアルミニウム基合金。 ８５．前記合金がスカンジウム約０．２〜約０．４重量％を含んでなる請求項 ８４に記載のアルミニウム基合金。 ８６．前記合金がジルコニウム約０．０１〜約１．０重量％を含んでなる請求 項８３に記載のアルミニウム基合金。 ８７．前記合金がジルコニウム約０．０５〜約０．２２重量％を含んでなる請 求項８６に記載のアルミニウム基合金。 ８８．前記合金におけるスカンジウムのジルコニウムに対する重量比が約１０ ００：１〜約０．０２：１の範囲である請求項８６に記載のアルミニウム基合金 。 ８９．亜鉛約４．０〜約９．０重量％と、 マグネシウム約０．６〜約３．８重量％と、 銅約０．１〜約３．０重量％と、 スカンジウム約０．０２〜約１０．０重量％と、 結晶微細化剤約０．１〜約１．５重量％と、 残部がアルミニウムと付随的不純物とから実質的になる、 以上の成分から実質的になる請求項８３に記載のアルミニウム基合金。 ９０．亜鉛約５．６重量％と、 マグネシウム約２．５重量％と、 銅約１．６重量％と、 チタン約０．２重量％と、 スカンジウム約０．４０重量％と、 結晶微細化剤約０．２〜約０．５重量％と、 残部がアルミニウムと付随的不純物とから実質的になる、 以上の成分から実質的になる請求項８９に記載のアルミニウム基合金。 ９１．銅約３．０〜約６．０重量％と、 リチウム約０．４０〜約１．８重量％と、 マンガン約０．１０〜約０．７０重量％と、 スカンジウム約０．０２〜約１０．０重量％と、 アルミニウム約６０〜約９７重量％と、 を含んでなるアルミニウム基合金であって、 カドニウムとマグネシウムを実質的に含まないアルミニウム基合金。 ９２．前記合金がスカンジウム約０．１〜約０．５重量％を含んでなる請求項 ９１に記載のアルミニウム基合金。 ９３．前記合金がスカンジウム約０．２〜約０．４重量％を含んでなる請求項 ９２に記載のアルミニウム基合金。 ９４．前記合金がジルコニウム約０．０１〜約１．０重量％を含んでなる請求 項９１に記載のアルミニウム基合金。 ９５．前記合金がジルコニウム約０．０５〜約０．２２重量％を含んでなる請 求項９４に記載のアルミニウム基合金。 ９６．前記合金におけるスカンジウムのジルコニウムに対する重量比が約１０ ００：１〜約０．０２：１の範囲である請求項９４に記載のアルミニウム基合金 。 ９７．銅約３．０〜約６．０重量％と、 リチウム約０．４０〜約１．８重量％と、 スカンジウム約０．０２〜約１０．０重量％と、 結晶微細化剤約０．１〜約１．５重量％と、 残部がアルミニウムと付随的不純物とから実質的になる、 以上の成分から実質的になる請求項９１に記載のアルミニウム基合金。 ９８．銅約４．０重量％と、 リチウム約１．０重量％と、 スカンジウム約０．４０重量％と、 結晶微細化剤約０．２〜約０．５重量％と、 残部がアルミニウムと付随的不純物とから実質的になる、 以上の成分から実質的になる請求項９７に記載のアルミニウム基合金。 ９９．銅約２．０〜約１０．０重量％と、 スカンジウム約０．０２〜約１０．０重量％と、 アルミニウム約６０〜約９８重量％と、 を含んでなるアルミニウム基合金。 １００．前記合金がスカンジウム約０．１〜約０．５重量％を含んでなる請求 項９９に記載のアルミニウム基合金。 １０１．前記合金がスカンジウム約０．２〜約０．４重量％を含んでなる請求 項１００に記載のアルミニウム基合金。 １０２．前記合金がジルコニウムをさらに含んでなる請求項９９に記載のアル ミニウム基合金。 １０３．前記合金がチタンをさらに含んでなる請求項９９に記載のアルミニウ ム基合金。 １０４．前記合金がハフニウムをさらに含んでなる請求項９９に記載のアルミ ニウム基合金。 １０５．前記合金がイットリウムをさらに含んでなる請求項９９に記載のアル ミニウム基合金。 １０６．銅約２．０〜約１０．０重量％と、 スカンジウム約０．０２〜約１０．０重量％と、 結晶微細化剤約０．１〜約１．５重量％と、 残部がアルミニウムから実質的になる、 以上の成分から実質的になる請求項９９に記載のアルミニウム基合金。 １０７．銅約６．０重量％と、 スカンジウム約０．５重量％と、 結晶微細化剤約０．２〜約０．８重量％と、 残部がアルミニウムと付随的不純物とから実質的になる、 以上の成分から実質的になる請求項１０６に記載のアルミニウム基合金。 １０８．マグネシウム約２．７〜約６．０重量％と、 スカンジウム約０．０２〜約１０．０重量％と、 アルミニウム約６０〜約９７重量％と、 を含んでなるアルミニウム基合金。 １０９．前記合金がスカンジウム約０．１〜約０．５重量％を含んでなる請求 項１０８に記載のアルミニウム基合金。 １１０．前記合金がスカンジウム約０．２〜約０．４重量％を含んでなる請求 項１０９に記載のアルミニウム基合金。 １１１．前記合金がジルコニウムをさらに含んでなる請求項１０８に記載のア ルミニウム基合金。 １１２．前記合金がチタンをさらに含んでなる請求項１０８に記載のアルミニ ウム基合金。 １１３．前記合金がマンガンをさらに含んでなる請求項１０８に記載のアルミ ニウム基合金。 １１４．前記合金がイットリウムをさらに含んでなる請求項１０８に記載のア ルミニウム基合金。 １１５．前記合金がハフニウムをさらに含んでなる請求項１０８に記載のアル ミニウム基合金。 １１６．マグネシウム約２．７〜約６．０重量％と、 スカンジウム約０．０２〜約４．０重量％と、 結晶微細化剤約０．１〜約１．５重量％と、 残部がアルミニウムから実質的になる、 以上の成分から実質的になる請求項１０８に記載のアルミニウム基合金。 １１７．マグネシウム約５．０重量％と、 スカンジウム約０．５０重量％と、 結晶微細化剤約０．２〜約０．８重量％と、 残部がアルミニウムと付随的不純物とから実質的になる、 以上の成分から実質的になる請求項１１６に記載のアルミニウム基合金。 １１８．ケイ素約３．０〜約１５．０重量％と、 スカンジウム約０．０２〜約１０．０重量％と、 アルミニウム約８４〜約９７重量％と、 を含んでなるアルミニウム基合金。 １１９．前記合金がスカンジウム約０．１〜約０．５重量％を含んでなる請求 項１１８に記載のアルミニウム基合金。 １２０．前記合金がスカンジウム約０．２〜約０．４重量％を含んでなる請求 項１１９に記載のアルミニウム基合金。 １２１．前記合金がチタンをさらに含んでなる請求項１１８に記載のアルミニ ウム基合金。 １２２．前記合金がイットリウムをさらに含んでなる請求項１１８に記載のア ルミニウム基合金。 １２３．前記合金がハフニウムをさらに含んでなる請求項１１８に記載のアル ミニウム基合金。 １２４．前記合金がジルコニウムをさらに含んでなる請求項１１８に記載のア ルミニウム基合金。 １２５．ケイ素約３．０〜約１５．０重量％と、 スカンジウム約０．０２〜約４．０重量％と、 結晶微細化剤約０．０１〜約１．５重量％と、 残部がアルミニウムと付随的不純物とから実質的になる、 以上の成分から実質的になる請求項１１８に記載のアルミニウム基合金。 １２６．ケイ素約５．３重量％と、 スカンジウム約０．５０重量％と、 結晶微細化剤約０．２〜約０．８重量％と、 残部がアルミニウムと付随的不純物とから実質的になる、 以上の成分から実質的になる請求項１２５に記載のアルミニウム基合金。 １２７．銅約３．５〜約５．５重量％と、 リチウム約０．４０〜約２．０重量％と、 銀約０．０１〜約０．８０重量％と、 マグネシウム約０．０１〜約１．５重量％と、 スカンジウム約０．０２〜約０．５重量％と、 ジルコニウム約０．０〜約１．０重量％と、 アルミニウム約６０〜約９６重量％と、 を含んでなるアルミニウム基合金であって、 亜鉛を実質的に含まないアルミニウム基合金。 １２８．前記合金がスカンジウム約０．２〜約０．５重量％を含んでなる請求 項１２７に記載のアルミニウム基合金。 １２９．前記合金がジルコニウム約０．０１〜約１．０重量％を含んでなる請 求項１２７に記載のアルミニウム基合金。 １３０．前記合金がジルコニウム約０．０５〜約０．２２重量％を含んでなる 請求項１２９に記載のアルミニウム基合金。 １３１．前記組成物及び前記溶加合金におけるスカンジウムのジルコニウムに 対する重量比が約５０：１〜約０．０２：１の範囲である請求項１２７に記載の アルミニウム基合金。 １３２．銅約３．５〜約５．５重量％と、 リチウム約０．４０〜約２．０重量％と、 銀約０．０１〜約０．８０重量％と、 マグネシウム約０．０１〜約１．５重量％と、 スカンジウム約０．０２〜約０．５重量％と、 結晶微細化剤約０．１〜約１．５重量％と、 残部がアルミニウムと付随的不純物とから実質的になる、 以上の成分から実質的になる請求項１２７に記載のアルミニウム基合金。 １３３．銅約４．０重量％と、 リチウム約１．０重量％と、 銀約０．４０重量％と、 マグネシウム約０．４０重量％と、 スカンジウム約０．４０重量％と、 結晶微細化剤約０．２〜約０．５重量％と、 残部がアルミニウムと付随的不純物とから実質的になる、 以上の成分から実質的になる請求項１３２に記載のアルミニウム基合金。 １３４．自転車フレームの組み立て方法であって、 少なくとも一部分がスカンジウムを含んでなる第一管を形成する工程と、 少なくとも一部分がスカンジウムを含んでなる第二管を形成する工程と、 前記第一管と前記第二管とを互いに接合する工程と、 を含んでなる方法。 １３５．前記第一管の前記少なくとも一部分の少なくとも一部分と、前記第二 管の前記少なくとも一部分の少なくとも一部分とを、突き合わせ係合配置する請 求項１３４に記載の方法。 １３６．前記第一管と前記第二管の全てがスカンジウムを含んでなる請求項１ ３４に記載の方法。 １３７．前記第一管形成工程及び前記第二管形成工程が、各々肉厚約２．０ｍ ｍ未満を形成することを含んでなる請求項１３４に記載の方法。 １３８．前記第一管形成工程及び前記第二管形成工程が、各々、 前記第一管及び第二管の組成として、スカンジウムと少なくとも約６０重量％ のアルミニウムとを含んでなる組成を選択する工程を含んでなる請求項１３４に 記載の方法。 １３９．前記組成が各々スカンジウム約０．０２〜約１０．０重量％を含んで なる請求項１３８に記載の方法。 １４０．前記組成が各々スカンジウム約０．１〜約０．５重量％を含んでなる 請求項１３９に記載の方法。 １４１．前記組成が各々ジルコニウムをさらに含んでなる請求項１３８に記載 の方法。 １４２．前記組成が各々ジルコニウム約０．０１〜約１．０重量％を含んでな る請求項１４１に記載の方法。 １４３．前記組成が各々ジルコニウム約０．０５〜約０．２２重量％を含んで なる請求項１４２に記載の方法。 １４４．前記組成の各々におけるスカンジウムのジルコニウムに対する重量比 が、約１０００：１〜約０．０２：１の範囲である請求項１４１に記載の方法。 １４５．前記接合工程が溶接工程を含んでなる請求項１３８に記載の方法。 １４６．スカンジウムを含んでなる溶加合金を選択する工程をさらに含んでな り、前記溶接工程が前記溶加合金を利用する請求項１４５に記載の方法。 １４７．前記溶加合金がスカンジウム約０．０２〜約１０．０重量％を含んで なる請求項１４６に記載の方法。 １４８．前記溶加合金がスカンジウム約０．１〜約０．５重量％を含んでなる 請求項１４７に記載の方法。 １４９．前記溶加合金がジルコニウムをさらに含んでなる請求項１４６に記載 の方法。 １５０．前記溶加合金がジルコニウム約０．０１〜約１．０重量％を含んでな る請求項１４９に記載の方法。 １５１．前記溶加合金がジルコニウム約０．０５〜約０．２２重量％を含んで なる請求項１５０に記載の方法。 １５２．前記溶加合金におけるスカンジウムのジルコニウムに対する重量比が 、約１０００：１〜約０．０２：１の範囲である請求項１４９に記載の方法。 １５３．前記溶加合金が実質的にリチウムを含まない請求項１４６に記載の方 法。 １５４．前記組成及び前記溶加合金が各々スカンジウム約０．０２〜約４．０ 重量％を含んでなる請求項１４６に記載の方法。 １５５．前記組成及び前記溶加合金が各々スカンジウム約０．１〜約０．５重 量％を含んでなる請求項１５４に記載の方法。 １５６．前記組成及び前記溶加合金が各々ジルコニウムをさらに含んでなる請 求項１４６に記載の方法。 １５７．前記組成及び前記溶加合金が各々ジルコニウム約０．０１〜約１．０ 重量％を含んでなる請求項１５６に記載の方法。 １５８．前記組成及び前記溶加合金が各々ジルコニウム約０．０５〜約０．２ ２重量％を含んでなる請求項１５７に記載の方法。 １５９．前記組成及び前記溶加合金におけるスカンジウムのジルコニウムに対 する重量比が、約１０００：１〜約０．０２：１の範囲である請求項１５６に記 載の方法。 １６０．溶加合金により形成された第一構造体と第二構造体との間の溶接部の 補修方法であって、 前記溶接部の少なくとも一部分を研削除去する工程と、 前記第一構造体と前記第二構造体とを互いにスカンジウムを含んでなる溶加合 金により溶接する工程と、 を含んでなる方法。 １６１．アルミニウムを少なくとも約６０重量％含んでなる組成を有する第一 部品と、 アルミニウムを少なくとも約６０重量％含んでなる組成を有する第二部品と、 前記第一部品と前記第二部品とを相互に連結している溶接ビードであって、ス カンジウムと少なくとも約６０重量％のアルミニウムとを含んでなる溶加合金を 含んでなる溶接ビードと、 を含んでなるアセンブリー。 １６２．前記溶加合金がジルコニウムをさらに含んでなる請求項１６１に記載 のアセンブリー。 １６３．前記溶加合金が実質的にリチウムを含まない請求項１６１に記載のア センブリー。 １６４．前記第一部品の組成及び前記第二部品の組成が各々さらにスカンジウ ムを含んでなる請求項１６１に記載のアセンブリー。 １６５．前記第一部品の組成及び前記第二部品の組成が各々さらにジルコニウ ムを含んでなる請求項１６４に記載のアセンブリー。 １６６．前記溶加合金がアルミニウムと結晶微細化剤とを含んでなり、前記結 晶微細化剤がスカンジウムとジルコニウムとから実質的になる請求項１６２に記 載のアセンブリー。 １６７．第一管と、 前記第一管と相互連結した第二管と、 を含んでなる自転車フレームであって、 前記第一管と前記第二管のうちの少なくとも一つの少なくとも一部分がスカン ジウムを含んでなる自転車フレーム。 １６８．前記第一管と前記第二管とを相互に連結している溶接ビードであって 、 スカンジウムを含んでなる溶加合金を含有する溶接ビードを、 さらに含んでなる請求項１６７に記載の自転車フレーム。 １６９．前記第一管、前記第二管及び前記溶接ビードの各々がさらにアルミニ ウムを少なくとも約６０重量％含んでなる請求項１６８に記載の自転車フレーム 。 １７０．前記第一管、前記第二管及び前記溶接ビードの各々がさらにジルコニ ウムを含んでなる請求項１６９に記載の自転車フレーム。 １７１．アルミニウム合金を含んでなるレクリエーション製品であって、前記 アルミニウム合金が、 スカンジウム約０．０２〜約１０．０重量％と、 ジルコニウム約０．１０〜約１．０重量％と、 を含んでなるレクリエーション製品。 １７２．前記アルミニウム合金が２ＸＸＸ形合金である請求項１７１に記載の レクリエーション用品。 １７３．前記２ＸＸＸ形合金が三元２ＸＸＸ形合金であり、前記三元２ＸＸＸ 形合金が、 銅約２．０〜約７．０重量％と、 マグネシウム約０．２０〜約２．０重量％と、 をさらに含んでなる請求項１７２に記載のレクリエーション製品。 １７４．ハンドル、ペダル、サドルポスト、ハンドルステム、ホイールリム、 クランク、クランクアーム、ハンドルエクステンション、ブレーキ機構、スポー ク、ポトルケージ、ラック、変速装置、サドル及びサスペンションホークを含む 自転車部品からなる群から選択される請求項１７３に記載のレクリエーション製 品。 １７５．前記２ＸＸＸ形合金が高温形２ＸＸＸ形合金であり、前記高温形合金 が、 銅約２．０〜約７．０重量％と、 マグネシウム約０．２０〜約２．０重量％と、 をさらに含んでなる請求項１７２に記載のレクリエーション製品。 １７６．モーターバイク、モーターバイク部品、ジットスキー及びスノーモー ビルからなる群から選択される請求項１７５に記載のレクリエーション製品。 １７７．前記アルミニウム合金が６ＸＸＸ形合金である請求項１７１に記載の レクリエーション用品。 １７８．前記６ＸＸＸ形合金が、 ケイ素約０．１０〜約２．０重量％と、 マグネシウム約０．６０〜約１．５重量％と、 をさらに含んでなる請求項１７７に記載のレクリエーション製品。 １７９．自転車部品とラケットからなる群から選択される請求項１７７に記載 のレクレーション製品。 １８０．前記自転車部品が、ハンドル、ペダル、サドルポスト、ハンドルステ ム、ホイールリム、クランク、クランクアーム、ハンドルエクステンション、ブ レーキ機構、スポーク、ポトルケージ、ラック、変速装置、サドル及びサスペン ションホークからなる群から選択される請求項１７９に記載のレクリエーション 製品。 １８１．前記ラケットが、テニスラケット、スクワッシュラケット、バドミン トンラケット及びラケットボールラケットからなる群から選択される請求項１７ ９に記載のレクリエーション製品。 １８２．前記アルミニウム合金が７ＸＸＸ形合金である請求項１７１に記載の レクリエーション製品。 １８３．前記７ＸＸＸ形合金が高強度７ＸＸＸ形合金であり、前記高強度７Ｘ ＸＸ形合金が、 亜鉛約４．５〜約１０．０重量％と、 マグネシウム約１．０〜約３．５重量％と、 銅約０．５〜約３．０重量％と、 をさらに含んでなる請求項１８２に記載のレクリエーション製品。 １８４．バット、矢、スキーポール、ホッケーステッキ、自転車フレーム、自 転車部品、ゴルフシャフト、ゴルフクラブヘッド、ラケット、運動競技用車椅子 、テントポール、スノーシューズ、バックパックフレーム、ウインドサーフィン フレーム、ラクロスステッキ、セールボートマスト及びブーム、槍、モーターバ イク、モーターバイク部品、ジェットスキー並びにスノーモービルからなる群か ら選択される請求項１８３に記載のレクリエーション製品。 １８５．前記７ＸＸＸ形合金が溶接性７ＸＸＸ形合金であり、 前記溶接性７ＸＸＸ形合金が、 亜鉛約４．５〜約１０．０重量％と、 マグネシウム約１．０〜約３．５重量％と、 をさらに含んでなる請求項１８２に記載のレクリエーション製品。 １８６．矢、スキーポール、自転車フレーム、自転車部品、ラケット、運動競 技用車椅子、モーターバイク部品及びスノーモービルからなる群から選択される 請求項１８５に記載のレクリエーション製品。 １８７．前記アルミニウム合金が５ＸＸＸ形合金である請求項１７１に記載の レクリエーション製品。 １８８．前記５ＸＸＸ合金が、 マグネシウム約１．０〜約１０．０重量％、 をさらに含んでなる請求項１８７に記載のレクリエーション製品。 １８９．自転車部品、ラケット、テントポール、スノーシューズ、パックパッ クフレーム、ウインドサーフィンフレーム、セールボートマスト及びブーム、モ ーターバイク、モーターバイク部品、ジェットスキー並びにスノーモービルから なる群から選択される請求項１８７に記載のレクリエーション製品。 １９０．前記アルミニウム合金が４ＸＸＸ形合金である請求項１７１に記載の レクリエーション製品。 １９１．前記４ＸＸＸ形合金が、 ケイ素約３．５〜約１５．０重量％、 をさらに含んでなる請求項１９０に記載のレクリエーション製品。 １９２．モーターバイク部品及びスノーモービルからなる群から選択される請 求項１９０に記載のレクリエーション製品。 １９３．前記アルミニウム合金がアルミニウム−銅−リチウム−マグネシウム 合金である請求項１７１に記載のレクリエーション製品。 １９４．前記アルミニウム−銅−リチウム−マグネシウム合金が、 銅約２．０〜約７．０重量％と、 リチウム約０．２０〜約２．５重量％と、 マグネシウム約０．０５〜約２．０重量％と、 をさらに含んでなる請求項１９３に記載のレクリエーション製品。 １９５．矢、ホッケーステッキ、自転車フレーム、自転車部品、ゴルフシャフ ト、ゴルフクラブヘッド、ラケット、運動競技用車椅子、テントポール、スノー シューズ、バックパックフレーム、ラクロスステッキ及び槍からなる群から選択 される請求項１９３に記載のレクリエーション製品。 １９６．前記アルミニウム合金がアルミニウム−リチウム−マグネシウム合金 である請求項１７１に記載のレクリエーション製品。 １９７．前記アルミニウム−リチウム−マグネシウム合金が、 マグネシウム約２．０〜約８．０重量％と、 リチウム約０．５０〜約２．５重量％と、 をさらに含んでなる請求項１９６に記載のレクリエーション製品。 １９８．スキーポール、ホッケーステッキ、自転車フレーム、自転車部品、ラ ケット、運動競技用車椅子、テントポール、スノーシューズ、バックパックフレ ーム、ウインドサーフィンフレーム、セールボートマスト及びブーム、槍、モー ターバイク、モーターバイク部品、ジェットスキー並びにスノーモービルからな る群から選択される請求項１９６に記載のレクリエーション製品。 １９９．アルミニウム合金を含んでなる航空宇宙構造体及び航空宇宙部品であ って、前記アルミニウム合金が、 スカンジウム約０．２０〜約１０．０重量％と、 ジルコニウム約０．１０〜約１．０重量％と、 を含んでなる航空宇宙構造体及び航空宇宙部品。 ２００．前記アルミニウム合金が２ＸＸＸ形合金である請求項１９９に記載の 航空宇宙構造体及び航空宇宙部品。 ２０１．前記２ＸＸＸ形合金が二元２ＸＸＸ形合金であり、前記二元２ＸＸＸ 形合金が、 銅約２．０〜約７．０重量％、 をさらに含んでなる請求項２００に記載の航空宇宙構造体及び航空宇宙部品。 ２０２．打ち上げロケット用ドーム、スカート構造体、内部タンク構造体、アイ ソグリッド構造体及び一体補強押出バレルパネルを含む推進剤タンクからなる群 から選択される請求項２０１に記載の航空宇宙構造体及び航空宇宙部品。 ２０３．前記２ＸＸＸ形合金が三元２ＸＸＸ形合金であり、前記三元２ＸＸＸ 形合金が、 銅約２．０〜約７．０重量％と、 マグネシウム約０．２０〜約２．０重量％と、 をさらに含んでなる請求項２００に記載の航空宇宙構造体及び航空宇宙部品。 ２０４．旅客機用下翼外板、胴体外板及びフレーム、前縁、プロペラ、エンジン 構造体及び入口ダクト、航空電子装備マウント及びケース、超音速輸送機外板及 び一体補強押出バレルパネル、並びに打ち上げロケット用ドームを含む推進剤タ ンク、スカート構造体、内部タンク構造体、アイソグリッド構造体及び一体補強 押出バレルパネルからなる群から選択される請求項２０３に記載の航空宇宙構造 体及び航空宇宙部品。 ２０５．前記２ＸＸＸ形合金が高温形２ＸＸＸ形合金であり、前記高温形２Ｘ ＸＸ合金が、 銅約２．０〜約７．０重量％と、 マグネシウム約０．２０〜約２．０重量％と、 をさらに含んでなる請求項２００に記載の航空宇宙構造体及び航空宇宙部品。 ２０６．エンジン構造体及び入口ダクト並びに超音速旅客機外板からなる群から 選択される請求項２０５に記載の航空宇宙構造体及び航空宇宙部品。 ２０７．前記アルミニウム合金が７ＸＸＸ形合金である請求項１９９に記載の 航空宇宙構造体及び航空宇宙部品。 ２０８．前記７ＸＸＸ形合金が高強度７ＸＸＸ形合金である請求項２０７に記 載の航空宇宙構造体及び航空宇宙部品。 ２０９．前記高強度７ＸＸＸ形合金が、 亜鉛約４．５〜約１０．０重量％と、 マグネシウム約１．０〜約３．５重量％と、 銅約０．５０〜約３．０重量％と、 をさらに含んでなる請求項２０８に記載の航空宇宙構造体及び航空宇宙部品。 ２１０．旅客機用上翼外板、下翼外板、サイドガイド、胴体外板、プロペラ、胴 体フレーム、スティンガー、フロアービーム、カーゴトラック、前縁、航空電子 装備マウント及びケース及び一体補強押出バレルパネル、並びに打ち上げロケッ ト用スカート構造体、内部タンク構造体、アイソグリッド構造体及び一体補強押 出バレルパネルからなる群から選択される請求項２０８に記載の航空宇宙構造体 及び航空宇宙部品。 ２１１．前記７ＸＸＸ形合金が溶接性７ＸＸＸ形合金である請求項２０７に記 載の航空宇宙構造体及び航空宇宙部品。 ２１２．前記溶接性７ＸＸＸ形合金が、 亜鉛約４．５〜約１０．０重量％と、 マグネシウム約１．０〜約３．５重量％と、 をさらに含んでなる請求項２１１に記載の航空宇宙構造体及び航空宇宙部品。 ２１３．旅客機用上翼外板、下翼外板及び一体補強押出バレルパネル、並びに打 ち上げロケット用ドーム、スカート構造体、内部タンク構造体、アイソグリッド 構造体及び一体補強押出バレルパネルを含む推進剤タンクからなる群から選択さ れる請求項２１１に記載の航空宇宙構造体及び航空宇宙部品。 ２１４．前記アルミニウム合金が５ＸＸＸ形合金である請求項１９９に記載の 航空宇宙構造体及び航空宇宙部品。 ２１５．前記５ＸＸＸ合金が、 マグネシウム約１．０〜約１０．０重量％、 をさらに含んでなる請求項２１４に記載のレクレーション製品。 ２１６．旅客機用下翼外板及び一体補強押出バレルパネル、並びに打ち上げロ ケット用スカート構造体、内部タンク構造体、アイソグリッド構造体及び一体補 強押出バレルパネルからなる群から選択される請求項２１４に記載の航空宇宙構 造体及び航空宇宙部品。 ２１７．前記アルミニウム合金がアルミニウム−銅−リチウム−マグネシウム 合金である請求項１９９に記載の航空宇宙構造体及び航空宇宙部品。 ２１８．前記アルミニウム−銅−リチウム−マグネシウム合金が、 銅約２．０〜約７．０重量％と、 リチウム約０．２０〜約２．５重量％と、 マグネシウム約０．０５〜約２．０重量％と、 をさらに含んでなる請求項２１７に記載の航空宇宙構造体及び航空宇宙部品。 ２１９．旅客機用上翼外板、サイドガイド、胴体外板、胴体フレーム、スティン ガー、フロアービーム、カーゴトラック、前縁、プロペラ、エンジン構造体及び 入口ダクト、超音速輸送機外板、航空電子装備マウント及びケース並びに一体補 強押出バレルパネル、並びに打ち上げロケット用ドームを含む推進剤タンク、ス カート構造体、内部タンク構造体、アイソグリッド構造体及び一体補強押出バレ ルパネルからなる群から選択される請求項２１７に記載の航空宇宙構造体及び航 空宇宙部品。 ２２０．前記アルミニウム合金がアルミニウム−マグネシウム−リチウム合金 である請求項１９９に記載の航空宇宙構造体及び航空宇宙部品。 ２２１．前記アルミニウム−マグネシウム−リチウム合金が、 マグネシウム約２．０〜約８．０重量％と、 リチウム約０．５０〜約２．５重量％と、 をさらに含んでなる請求項２２０に記載の航空宇宙構造体及び航空宇宙部品。 ２２２．旅客機用上翼外板、フロアービーム及び一体補強押出バレルパネル、並 びに打ち上げロケット用ドームを含む推進剤タンク、スカート構造体、内部タン ク構造体、アイソグリッド構造体及び一体補強押出バレルパネルからなる群から 選択される請求項２２０に記載の航空宇宙構造体及び航空宇宙部品。 ２２３．アルミニウム合金を含んでなる地上輸送構造体であって、前記アルミ ニウム合金が、 スカンジウム約０．０２〜約１０．０重量％と、 ジルコニウム約０．０１〜約１．０重量％と、 を含んでなる地上輸送構造体。 ２２４．前記アルミニウム合金が２ＸＸＸ形合金である請求項２２３に記載の 地上輸送構造体。 ２２５．前記２ＸＸＸ形合金が二元２ＸＸＸ形合金である請求項２２４に記載 の地上輸送構造体。 ２２６．前記二元２ＸＸＸ形合金が、 銅約２．０〜約７．０重量％、 をさらに含んでなる請求項２２５に記載の地上輸送構造体。 ２２７．バンパー、ボディーパネル、フード、ドア及び内部パネルを含むシー ト製品、シートフレーム及び装甲プレートからなる群から選択される請求項２２ ５に記載の地上輸送構造体。 ２２８．前記２ＸＸＸ形合金が三元２ＸＸＸ形合金である請求項２２４に記載 の地上輸送構造体。 ２２９．前記三元２ＸＸＸ形合金が、 銅約２．０〜約７．０重量％と、 マグネシウム約０．２０〜約２．０重量％と、 をさらに含んでなる請求項２２８に記載の地上輸送構造体。 ２３０．バンパー、ボディーパネル、フード、ドア及び内部パネルを含むシー ト製品、シートフレーム、バンパープレート、シャトルバス及びモノレールを含 むピープルムーバー、サスペンション部品並びにマウントブラケット及び小部品 からなる群から選択される請求項２２８に記載の地上輸送構造体。 ２３１．前記２ＸＸＸ形合金が高温形２ＸＸＸ形合金である請求項２２４に記 載の地上輸送構造体。 ２３２．前記高温形２ＸＸＸ形合金が、 銅約２．０〜約７．０重量％と、 マグネシウム約０．２０〜約２．０重量％と、 をさらに含んでなる請求項２３１に記載の地上輸送構造体。 ２３３．コネクティングロッド及びシリンダーヘッドからなる群から選択され る請求項２３４に記載の地上輸送構造体。 ２３４．前記アルミニウム合金が６ＸＸＸ形合金である請求項２２３に記載の 地上輸送構造体。 ２３５．前記６ＸＸＸ形合金が、 ケイ素約０．１０〜約２．０重量％と、 マグネシウム約０．６０〜約１．５重量％と、 をさらに含んでなる請求項２３４に記載の地上輸送構造体。 ２３６．自動車のスペースフレーム、ボディーパネル、フード、ドア及び内部 パネルを含むシート製品、シートフレーム、シャトルバス及びモノレールを含む ピープルムーバー、並びにマウントブラケット及び小部品からなる群から選択さ れる請求項２３４に記載の地上輸送構造体。 ２３７．前記アルミニウム合金が７ＸＸＸ形合金である請求項２２７に記載の 地上輸送構造体。 ２３８．前記７ＸＸＸ形合金が高強度７ＸＸＸ形合金である請求項２３７に記 載の地上輸送構造体。 ２３９．前記高強度７ＸＸＸ形合金が、 亜鉛約４．５〜約１０．０重量％と、 マグネシウム約１．０〜約３．５重量％と、 銅約０．５〜約３．０重量％と、 をさらに含んでなる請求項２３８に記載の地上輸送構造体。 ２４０．バンパー、ボディーパネル、フード、ドア及び内部パネルを含むシー ト製品、コネクティングロッド、装甲プレート、シャトルバス及びモノレールを 含むピープルムーバー、サスペンション部品並びにマウントブラケット及び小部 品からなる群から選択される請求項２３８に記載の地上輸送構造体。 ２４１．前記７ＸＸＸ形合金が溶接性７ＸＸＸ形合金である請求項２３７に記 載の地上輸送構造体。 ２４２．前記溶接性７ＸＸＸ形合金が、 亜鉛約４．５〜約１０．０重量％と、 マグネシウム約１．０〜約３．５重量％と、 をさらに含んでなる請求項２４１に記載の地上輸送構造体。 ２４３．自動車のスペースフレーム、バンパー、ボディーパネル、フード、ド ア及び内部パネルを含むシート製品、シートフレーム、装甲プレート、液体及び 極低温液体輸送タンク、シャトルバス及びモノレールを含むピープルムーバー、 サスペンション部品並びにマウントブラケット及び小部品からなる群から選択さ れる請求項２４１に記載の地上輸送構造体。 ２４４．前記アルミニウム合金が５ＸＸＸ形合金である請求項２２３に記載の 地上輸送構造体。 ２４５．前記５ＸＸＸ合金が、 マグネシウム約１．０〜約１０．０重量％、 をさらに含んでなる請求項２４４に記載の地上輸送構造体。 ２４６．自動車のスペースフレーム、バンパー、ボディーパネル、フード、ド ア及び内部パネルを含むシート製品、シートフレーム、液体及び極低温液体輸送 タンク、シャトルバス及びモノレールを含むピープルムーバー、サスペンション 部品並びにマウントブラケット及び小部品からなる群から選択される請求項２４ ４に記載の地上輸送構造体。 ２４７．前記アルミニウム合金が４ＸＸＸ形合金である請求項２２３に記載の 地上輸送構造体。 ２４８．前記４ＸＸＸ形合金が、 ケイ素約３．５〜約１５．０重量％、 をさらに含んでなる請求項２４７に記載の地上輸送構造体。 ２４９．前記地上輸送構造体が、トランスミッションハウジング、ピストン及 びシリンダーヘッドからなる群から選択される請求項２４７に記載の地上輸送構 造体。 ２５０．前記アルミニウム合金がアルミニウム−銅−リチウム−マグネシウム 合金である請求項２２３に記載の地上輸送構造体。 ２５１．前記アルミニウム−銅−リチウム−マグネシウム合金が、 銅約２．０〜約７．０重量％と、 リチウム約０．２０〜約２．５重量％と、 マグネシウム約０．０５〜約２．０重量％と、 をさらに含んでなる請求項２５０に記載の地上輸送構造体。 ２５２．コネクティングロッド及び装甲プレートからなる群から選択される請 求項２５０に記載の地上輸送構造体。 ２５３．アルミニウム合金を含んでなる海洋構造体であって、 前記アルミニウム合金が、 スカンジウム約０．０２〜約１０．０重量％と、 ジルコニウム約０．０１〜約１．０重量％と、 を含んでなる海洋構造体。 ２５４．前記アルミニウム合金が７ＸＸＸ形合金である請求項２５３に記載の 海洋構造体。 ２５５．前記７ＸＸＸ形合金が高強度７ＸＸＸ形合金である請求項２５４に記 載の海洋構造体。 ２５６．前記高強度７ＸＸＸ形合金が、 亜鉛約４．５〜約１０．０重量％と、 マグネシウム約１．０〜約３．５重量％と、 銅約０．０５〜約３．０重量％と、 をさらに含んでなる請求項２５５に記載の海洋構造体。 ２５７．魚雷ケーシング、海上発射ミサイル及び海軍戦闘機からなる群から選 択される請求項２５５に記載の海洋構造体。 ２５８．前記７ＸＸＸ形合金が溶接性７ＸＸＸ形合金である請求項２５４に記 載の海洋構造体。 ２５９．前記溶接性７ＸＸＸ形合金が、 亜鉛約４．５〜約１０．０重量％と、 マグネシウム約１．０〜約３．５重量％と、 をさらに含んでなる請求項２５８に記載の海洋構造体。 ２６０．魚雷ケーシング、海上発射ミサイル及び海軍戦闘機からなる群から選 択される請求項２５８に記載の海洋構造体。 ２６１．前記アルミニウム合金が５ＸＸＸ形合金である請求項２５３に記載の 海洋構造体。 ２６２．前記５ＸＸＸ合金が、 マグネシウム約１．０〜約１０．０重量％、 をさらに含んでなる請求項２６１に記載の海洋構造体。 ２６３．カヌー及びカヤック、魚雷ケーシング、スキューバダイビングタンク 、海上発射ミサイル、海軍戦闘機、フェリー、ヨット並びにレクレーション用ボ ートからなる群から選択される請求項２６１に記載の海洋構造体。 ２６４．前記アルミニウム合金が４ＸＸＸ形合金である請求項２５３に記載の 海洋構造体。 ２６５．前記４ＸＸＸ形合金が、 ケイ素約３．５〜約１５．０重量％、 をさらに含んでなる請求項２６４に記載の海洋構造体。 ２６６．フェリー、ヨット及びレクリエーション用ボートからなる群から選択 される請求項２６４に記載の海洋構造体。 ２６７．前記アルミニウム合金がアルミニウム−銅−リチウム−マグネシウム 合金である請求項２５３に記載の海洋構造体。 ２６８．前記アルミニウム−銅−リチウム−マグネシウム合金が、 銅約２．０〜約７．０重量％と、 リチウム約０．２０〜約２．５重量％と、 マグネシウム約０．０５〜約２．０重量％と、 をさらに含んでなる請求項２６７に記載の海洋構造体。 ２６９．海軍戦闘機からなる群から選択される請求項２６７に記載の海洋構造 体。 ２７０．前記アルミニウム合金が、アルミニウム−マグネシウム−リチウム合 金である請求項２５３に記載の海洋構造体。 ２７１．前記アルミニウム−マグネシウム−リチウム合金が、 マグネシウム約２．０〜約８．０重量％と、 リチウム約０．５０〜約２．５重量％と、 をさらに含んでなる請求項２７０に記載の海洋構造体。 ２７２．カヌー及びカヤック、魚雷ケーシング、スキューバダイビングタンク 、海上発射ミサイル、海軍戦闘機、フェリー、ヨット並びにレクリエーション用 ボートからなる群から選択される請求項２７０に記載の海洋構造体。