JPS63501883A - アルミニウム−リチウム合金及びこれを製造する方法 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 アルミニウムーリチウム合金 及びこれを製造する方法 本発明はアルミニウムベースの合金製品に係わり、更に詳しくは、リチウム含有 のアルミニウムベースの合金製品の改善及びその製造方法に関する。

航空機工業に於ては、航空機の重量軽減に最も有効な１つの方法は、航空機構造 体に使用されるアルミニウム合金の比重を低減することであると一般に認識され ている。合金比重を軽減する目的のために、リチウムの添加が行われてさた。し かし、アルミニウム合金にリチウムを添加することは問題が無い訳ではない。

例えば、アルミニウム合金Ｋ　ＩＪチウムを添加すると、延性及び破壊靭性の低 下をもたらす。航空機部品に使用するには、リチウム金石合金を破壊靭性及び強 度特性の両方に於て改善することが必須となる。

しかしながら過去に於て、アルミニウムーリチウム合金は横方向（ｔｒａｎｓｖ ｅｒｓｅ　）の延性に劣っていた。

即ち、アルミニウムーリチウム合金は全く低い伸び特性を示しており、このこと がこれらの合金の商業化に重大な欠点となっていたのである。

これらの特性は、例えばロール圧延による加工に於て、ごの合金の異方性の特性 の結果であると思われる。

この状態は第９図に示すように繊維状配列（ｆｉｂｅｒｉｎｇａｒｒａｎｇｅｍ ｅｎｔ　）としてもしばしば参照される。この繊維状配列を横断する方向に於る 特性は、例えばロール圧延方向に測定した特性よりしばしば劣る。又、加工の主 方向に対して４５°の角度方向に測定した特性も劣る。最も低い特性は４５°の 角度方向に常に位置する訳ではないことから、ここでは４５°の角度方向に於る 特性を使用することで、軸線方向以外の特性、即ち、長手方向と長手横方向（ｌ ｏｎｇｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　）との間の特性、を含にと を意味している。このように、全方向に於て特性を最大となすことのできる等方 性構造を有するリチウム含有アルミニウム合金を製造することが極めて必要とな る。

通常合金に関しては、航空機材料として一般に使用されるＡＡ（アルミニウム協 会）２０２４−Ｔ３Ｘ及び７０５０−ＴＸ合金のよう力通常合金に照らして見た 場合に、高強度及び高破壊靭性の両方を得ることは極めて困難である。例えば、 −破壊靭性に関する特性、ＡＳＴＭ　ＳＴＰ　６０５　、アメリカン・ンサイエ テイー・フォー・テスティング・アンド・マテリアルズ、１９７６年、第７１頁 〜第１０６頁のジェー・ティー・スタレイによる「高強度アルミニウム合金の微 細構造及び靭性」と題する論文は、ＡＡ２０２４シート材に関して強度の増大と ともに靭性が低下することを一般的に示している。又、この論文に於ては、ＡＡ 　７０５０板材に於ても同じであることが認められる。より好ましい合金は、靭 性の低下を最小限に抑え、或いは靭性な全く低下させずに、強度の増大を可能に するものであるか、又は、より望ましい強度と靭性との組合せを与えるために、 強度を増大させる際に靭性なコントロールする処理段階が可能でちるものである 。更に、より望ましい合金に於ては、強度及び靭性の組合せは、５〜１５％程度 の範囲で比重を低減されたアルミニウムーリチウム合金によって達成されること である。ごのような合金は、低重量、高強度及び高靭性が大きな燃料節約を生む 航空宇宙工業に広く使用できることが見出される。このように、靭性を殆どもし くは全く犠牲にすることなく、或いは強度が増大される際に靭性のコントロール が可能な状況のもとで、高い強度の品質を得るということは、著しく独特なアル ミニウムーリチウム合金製品を生み出すことになることが認識されよう。

本発明は、ごれらの合金の使用を制限していた問題を解決し、等方性組織部ち構 造を形成するとともに、高い靭性特性を維持しつつ全方向に於る強度特性を向上 させる゛ように処理できる、或いはコントロールした靭性レベルを維持して望ま しい強度を与えるように処理できる、改善したリチウム含有アルミニウムベース 合金製品を提供する。

本発明によれば、特に短い横方向（ｓｈ、ｏｒｔ　ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｄ、１ ｒｅｃｔｉｏｎ　）の特性が向上されたリチウム含有アルミニウムベース合金製 品を製造する方法が提供される。

ごの製品は、０．５〜４．０重量％のＬｌ、０〜５．０重量％のＭｇ％　５−　 Ｑ重量％迄のＣｕ、　０．０３〜０．１５重量％のＺｒ、Ｑ　〜２．０重量％の Ｍｎ％　０〜７−０重量％のＺｎ。

最大０．５重量％のＦｅ　、最大０−５重量％の８１、残部のアルミニウム、そ して不可避的不純物を含んでなる。

本発明は又、リチウム含有アルミニウムベース合金の塊（ｂｏｄｙ　）を形成し 、ごの塊を初期熱間加工のための温度に、しかしかなシの量の粒界沈澱物（ｐｒ ｅｃｉｐｉｔａｔｅ　）は溶解されることのない十分に低い温度に、加熱する段 階を含んでなる製品製造におる。

更に、この方法は、中間製品を形成するための加熱された塊の低温熱間加工、中 間製品の再結晶化処理、及び、最終形状に成形された製品を得るための再結晶化 処理製品の熱間加工を含Ｃ０ 本発明は更に、リチウム含有アルミニウムベース合金の塊を形成する段階、及び 、この塊を一連の低温熱間加工のだめの温度まで加熱して、塊を再結晶化の状態 となすための段階を含んでなる製品製造におる。ごの低温熱間加工は中間製品の 形成に使用できる。しかる後、この中間製品は再結晶化処理され、次に熱間加工 されて最終形状の製品となされる。高温ロール圧延の後ては、その製品は一般に 鋳造構造に見られるような激しい組織特性に欠けた冶金学的構造を有している。

即ち、この構造は性質が等方性であジ、例えば４５°の角度方向に於て改善され た特性を示す。最終形状とされた製品は溶体化熱処理、急冷処理、及び時効処理 を施されて非再結晶化製品を得るようになされる。時効処理の段階に先立って、 製品は６％以上のストレッチ処理に等しい加工効果を与えられ、時効後に製品が 改善された強度及び破壊靭性の組合せを有するようになされることが可能でおる 。例えばストレッチ処理によって与えられるこの加工の度合は、急冷による内部 残留応力の解除のために通常使用される加工の度合よりも大きい。

第１図は本発明による加工された合金製品に関して、靭性及び降伏強さの間の相 関関係がストレッチ処理によって増大したことを示す。

第２図は本発明によりストレッチ処理された第二の加工された合金製品に関して の靭性及び降伏強さの間の相関関係が増大したごとを示す。

第６図は本発明によりストレッチ処理された第三の合金製品に関しての靭性及び 降伏強さの間の相関関係を示す。

第４図は本発明によシストレツテ処理された他の合金製品に関しての靭性及び降 伏強さの間の相関関係が増大した０とを示す。

第５図は八Ａ７０５０に関してのストレッチ処理の増大に伴う靭性（切欠き引張 強さを降伏強さで割る）及び降伏強さの間の相関関係が低下したことを示す。

第６図は２％を超えるＡへ２０２４のストレッチ処理がこの合金に関して靭性及 び強度を十分に増大しないことを示す。

第７図は、上方向及び右方向への変位が靭性及び降伏強さの改善された特性をし めずような他の靭性及び降伏強さの相関関係を図解する。

第８図は本発明によυ処理されたアルミニウムーリチウム合金の冶金学的構造を 示す。

第９図は従来の実際の方法で処理されたアルミニウムーリチウム合金の冶金学的 構造を示す。

第１０図は標本の配向角度に対してプロットされた降伏強さのグラフを示す。

第１１図は本発明によって処理された２、０重量％のＬｌ、６．０重量％のｃｕ 、　ｏ、ｉ　ｉ重量％のＺｒを含有するアルミニウム合金の中間製品に於る倍率 １００倍での典型的な再結晶化構造のマイクログラフを示す。

第１２図は倍率５０倍にて等方性の特性な■する最終製品の長手方向に於て撮ら れたマイクログラフを示す。

本発明の合金は、０．５〜４．Ｏｉｉ重量％Ｌｌ、０〜５．０重量％のＭｇ、５ ．０重量％迄のＣ１１Ｘ　Ｏ〜１．０重量％のＺｒ、Ｑ　〜２．０重量％のＭｎ 、０〜７．０重量％のＺｎ。

最大０．５重量％のＦθ、最大０．５重量％のＳｉ、残部のアルミニウム、そし て不可避的不純物を含むことができる。不純物はそれぞれ約０．０５重量％迄に 制限されるのが好ましく、又、不純物の組合せは０．１５重量％を超えるべきで ないのが好ましい。このような制限内に於て、総ての不純物の総計は０．６５重 量％を超えないことが好ましい。

本発明による好ましい合金は、１．０〜４．０重量％のＬｌ、ｏ、ｉ　〜ｓ、ｏ 　ｉ量％のＣｕ　、　Ｑ　〜５．Ｑ重量％迄のＭｇ１０〜１．０重量％のＺｒ、 ０〜２重量％のＭｎ　、残部のアルミニウム、そして上述したような不純物を含 むことができる。典型的な合金組成は、２．０〜６．０重量％のし１．０．５〜 ４．０重量％のＣｕ、［］〜３．０重量％（７）　Ｍｇ、　Ｏ〜０−２重量％の Ｚｒ、　Ｏ〜１．０重量％のＭｎ　。

そしてそれぞれが最大０．１重値％のｌ’ｉ’ｅ及びＳｌを含む。

本発明に於ては、リチウムが非常に重要であり、これは単にリチウムが比重の大 幅な低減を可能とするごとだけでなく、弾性係数の改善とともに引張強さ及び降 伏強さを著しく改善することによる。更に、リチウムの存在は破壊抵抗をも改善 するのである。最も著しいことではあるが、その他のコントロールされた量の合 金元素と組合されてリチウムの存在することが、加工可能なアルミニウム合金製 品に対して独特な強度及び破壊靭性の組合せ特性を与えるとともに、比重の有意 義な低減を維持できるようになすのである。０．５重量％よυ少ないリチウムの 含■量では合金比重の大幅な低減を与えられず、又、４重量％のリチウムの含有 量はその溶解度の限界に近く、これはかなりの範囲に於てその他の合金元素に依 存することが認識される。

現在のところ、ごれよシ高いリチウムの含有レベルが合金製品の靭性及び強度の 組合せを改善するとは期待されていない。

銅に関しては、本発明による特に上述の範囲での使用に於て、その存在は高い強 度レベルでの破壊靭性の損失を低減することによって合金製品の特性を向上させ る。即ち、例えばリチウムと比較した場合、本発明に於て銅は靭性及び強度の優 れた組合せを与えるごとを可能とする。例えば、銅を添加することなく強度を高 めるためによシ多量のリチウムを添加するならば、強度の増大のために銅を添加 した場合よりも靭性の低減は大幅となる。従って、本発明に於ては合金を選定す るときには、望まれる靭性及び強度の両方を約９合わせるように選定することが 重要である。何故ならば、本発明によれば両元素は一緒になって靭性及び強度を 独特に定めるからである。上述にて参照した範囲は銅の上限に関して特に参照さ れるべきであるということが重要となる。何故ならば、量が過大であると、破壊 靭性な阻害するような中間金属の望ましくない形成を生じることになるからであ る。

マグネシウムは、比重の低減は僅かであるが、このクラスのアルミニウム合金に 対して王に強さの増大のために添加即ち与えられ、又、この見地から有利とされ る。マグネシウムに関しては上述した」二限に固執することが重要である。何故 ならば、過大量のマグネシウムも、特に粒界に於て望ましくない相を形成して破 壊靭性な阻害するからである。

マグネシウムの曾も又厳密にコントロールされるべきである。マグネシウムは添 加されて特に最終製品に於る粒子構造のコントロールに寄与する。又、マグネシ ウムは分散質（ｄｉ、ｅｐθｒｓｏｉｄ　）形成元素であり、熱処理によって小 さな粒形に沈澱し、その１つの利点として増強効果を有する。Ａ１２０Ｃｕ　２ Ｍｎ　３及びＡＩ　□２Ｍ８２ＭＨのような分散質はマグネシウムによって形成 されろことができる。クロームも粒子構造のコントロールのために使用できるが 、それ程好ましいベースではない。

ジルコニウムが粒子構造のコントロールのためのガましい材料である。亜鉛の使 用は、特にマグネシウムとの組合せに於て強度レベルを増大させる。しかしなが ら、過大の量の亜鉛は中間金属相を形成することにより靭性を被害する。

ここで使用される靭性又は破壊靭性は塊、例えばシート材や板材、に於ろクラン クやその他のひびの不安定な成長に対抗する抵抗性を示す。

強度及び靭性の改善された組合せは、与えられた強度レベルでより高い靭性値へ 向けて、又は、与えられた靭性レベルでより高い強度値へ向けて、強度及び靭性 の間の標準的な逆関係状態が変位される０とである。

例えば、第７図に於てＡ点からＤ点への移動は、合金の強度増大と通常関連する 靭性低下を表す。逆に、Ａ点からＢ点への移動は、同じ靭性レベルに於る強度増 大を表す。従って、Ｂ点は強度と靭性との改善された組合どなる。又、Ａ点から ０点への移動は、靭性は低減するが強度は増大し、ごの強度及び靭性の組合せは ＡＡに比較して改善されたものとなる。しかしながら、１９点に関しては、０点 では靭性が改善され、強度は大体同じに維持され、強度及び靭性の組合せは改善 されたものと考えるべきである。又、Ｄ点に対してＢ点をとれば、靭性は改善さ れ、強度は低減されるが強度及び靭性の組合せは改善されたものと考えるべきで ある。

前述したようにコントロールされた量の合金元素によって合金製品を形成するの と同様に、強度及び破壊靭性の両方に関して最も望ましい性質を与えるために、 特別な方法の段階に従って合金が草備されるのが好ましい。ごのようにして、こ こで説明されるように、合金は鋳造製品に係わる分野で通常使用されている鋳造 技術によって適当な加工製品を作るためのインゴットやビレットとして与えられ る。この合金は、先に記述した範囲の組成を有する粉末アルミニウム合金のよう な微粉材を固結したビレット形状のものとして与えられ得ることも注目すべきで ある。粉末材料又は粒子材料は、アトマイズ処理、機械的合金化処理、及び、溶 融スピニング処理のような処理によって製造できる。

インゴット又はビレットは引き続く加工作業に対して適当なストック材となすた めに、事前加工即ち成形を行うことができる。主なる加工作業に先立って、０の 合金ストック材は均質化処理を受げるのが好まＩ〜く、又、ｌｉ及び（”Ｌｌの ような溶解可能な元素を溶解して金属の内部構造を均質化させるために、４８２ 〜５６６°Ｃ（９ＤＯ〜１０５Ｄ’Ｆ）の範囲の金属温度にて少なくとも１時間 にわたって熱処理されるのが好ましい。均質化処理の温度範囲に於る好ましい時 間は約２０時間又はそれ以上である。通常は、加熱及び均質化処理は４０時間を 超える程長くされる必要はないが、よυ長い時間とすることが一般的に障害の原 因とはならない。

均質化処理温度に於て２０〜４０時間が真に適当であると見出されている。加工 性の向上のための成分の溶解に加えて、この均質化処理は重要でアシ、最終的な 粒子構造のコントロールを助けるＭｎ及びＺｒの支持（ｂｅａｒｉｎｇ　）分散 質を沈澱させると信じられている。

均質化処理の後、この金属はシート材、板材、押出材、又は最終製品に成形する のに適したその他のストック材のようなストック材料を製造するために、ロール 圧延や押出加工やその他の加工作業を飾される。

本発明に於ては、短い横方向の特性は温度及び機械的作業、並びにリチウム含有 アルミニウムベース合金の合金化処理を注意深くコントロールすることによって 改善できることが発見された。従って、短い横方向の特性、例えば短い横方向の 靭性及び延性を改善する目的で、リチウム含有アルミニウムベース合金のジルコ ニウム成分が０．０３〜０．１５重量％の範囲内に維持されるべきである。好ま しくは、ジルコニウムは０．０５〜０．１２重量％とされ、具現的な量は０．０ ８〜０．１重量％である。粒界移動（ｍｉｇｒａｔｉｏｎ　）を遅延させ、処理 に於てジルコニウムと同様な効果を有する微小な分散質を形成できるその他の元 素、例えばクロム、セリウム、マンガン、スカンジウム、も使用できる。

しかしながら、ジルコニウムと同じ効果を発揮させるためにこれらのその他の元 素の量は変化されるのであシ、これらの何れの元素の量も十分に少なくされて中 間製品の再結晶化を可能にしなければならず、又この量は溶体化熱処理の間に再 結晶化を遅延させるのに十分な量とされねばならない。

本発明を説明するために、合金のインピットは初期熱間加工作業の前に加熱され る。この温度はかな９の量の粒界沈澱物、即ち元の樹木状の境界に存在する粒子 、が溶解されないようにコントロールされねばならない。即ち、もし温度が高過 ぎると、殆ど総ての粒界沈澱物は溶解され、以降の作業は一般に効果的でな（な る。もし温度が低過ぎると、インゴットはクラックを発生しないで変形すること ができない。従って、インゴット及び加ニスドック材料は３１５〜５１０℃（６ ００〜９５０’Ｆ）の範囲内の温度、更に好ましくは３７１〜４８２°Ｃ（７０ ０〜９００乍）の範囲内の温度に加熱されるのが好ましく、典型的な温度は４２ ６〜４６６℃（８００〜８７０’Ｆ）である。この段階は低温予熱と称される。

もし望まれるならば、インゴットはこの低温予熱の前に最終製品に悪い影響を与 えないようにして均質化処理できる。しかしながら、現在の理解として０の予熱 は、事前の均質化段階を行わずして特性を犠牲にすることな〈実施できるのであ る。

この状態迄にインゴットが加熱された後、熱間加工又は高温圧延されて中間製品 が形成されろ。即ち、インビットが低温予熱の温度に達すれば、次工程に対する 準備がなされたことになる。しかし、予熱温度で長時間保持されるのは有害であ る。例えば、インゴットは２０〜３０時間迄の時間にわたって予熱温度に保持さ れるが、本発明の目的のためには、例えば１時間より短い時間で十分である。も しインゴットが最終製品として板材にロール圧延されるならば、この初期熱間加 工はインゴットをその板材の厚さの１．５〜１５倍の厚さに縮減（圧下）できる 。好ましい圧下は板材の厚さの１．５〜５倍であシ、典型的な圧下は最終板材の 厚さの２〜６倍である。予備熱間加工は低温予熱の範囲の温度で開始される。し かし、この予備熱間加工は５１０〜２０４°Ｃ（９５０〜４０００Ｆ）の範囲ノ ｉ＝度で実施できる。この加工段階は熱間加工として参照したが、本発明の目的 のためには低温熱間加工として参照されるのがより好ましいのである。更に、一 連の即ち温度の異なる予熱段階、及び、単−又は組合せた低温熱間加工の段階に よって同じ又は同様な効果を得ることのできること、又、このことは本発明に於 て予想される０と、が理解されねばならない。

この初期の低温熱間加工段階の後、中間基“品は次にその粒子構造を再結晶化さ せるのに十分に高い温度に加熱される。再結晶化の目的のため、この温度は４８ ２〜５６００Ｃ（９００〜１０４０°Ｆ）の範囲内とすることができ、好ましい 再結晶化の温度は５２６〜５４９°Ｃ（９８０〜１０２０″Ｆ）である。初期の 段階に特に組合せて、例えば本発明により作られた板材の短い横方向の特性を改 善させろことのできるのが再結晶化の段階である。もし過大量のジルコニウムが 存在すると、再結晶化は起こらない。用語の使用では、再結晶化は完全な再結晶 化と同様に部分的な再結晶化を含むごとを意味している。

低温予熱及び低温熱間加工と関連して元の樹木状境界に存在する粒界沈澱物に於 て始まった再結晶化は、これらの粒子並びに樹木状境界に分給している不純物を 吸蔵する作用をなすものと信じられている。それ故に、ごれらの不純物は、粒間 割れに係わる弱化位置やリンクを最早与えない。これにより、何故再結晶化が開 始されねばならないのか、及び、何故再結晶化な遅延させるジルコニウムのコン トロールが制御されねばならないのか、が判るであろう。即ち、ジルコニウム及 びその等価物質は低温熱間加工状態とともに再結晶化された組織の特徴を決定す るのである。

再結晶化の後、中間製品は更に熱間加工又は高温ロール圧延されて最終製品形状 となされる。先に注目したように、シートや板状の製品を製造するために、中間 製品は高温ロール圧延され、例えばシート材料に関しては２．５４〜６．３５ｍ ７Ａ　（０，１〜０．２５　ｉｎ　）、又、板材に関しては６．３５〜２５４市 （０，２５〜１０．０ｉｎ　）の範囲の厚さにされる。この最終熱間加工作業に 関して、温度は５６８〜６９９°ｃｃｉ　ｏｏｏ〜７５０°Ｆ’）の範囲とされ ねばならず、又、好ましくは初期金属温度は４８２〜５２４°Ｃ（９００〜９７ ５″Ｆ’）の範囲とされねばならない。この最後の熱間加工段階に関しては、温 度を注意深くコントロールすることが重要である。もし温度が低過ぎろと、多く の冷間加工が最終製品に与えられ、このことは次の熱処理、即ち、溶体化熱処理 の間に以下に説明するように悪影響を及ぼすことになる。

改善した短い横方向の特性を得るために溶体化熱処理が前述したように実施され 、又、実質的に再結晶化されていない粒子構造を確保するために注意が払われね ばならない。このように本発明によるこの合金は、溶体化熱処理の間に最終製品 の再結晶化を遅延するためのジルコニウムを最小レベルにつき含有しなければな らない。更に同じ理由のために、最終熱間加工段階の間に注意を払って温度が低 過ぎないように且つＣれに付随する問題が発生しないようにしなければならない 。即ち、最終熱間加工段階に過大量の添加物質が添加されると、溶体化熱処理の 間に最終製品に再結晶化が生じることになるので、これを回避しなければならな い。

最終製品が異方性に劣る特徴、即ち等方性の特徴即ち全方向に於て大体均等な特 性、であることが要求されるならば、低温熱間加工作業は更にコントロールを必 要とする。即ち、最終製品が４５°の角度方向での特性を改善されるように実質 的に自由即ち一般に強烈な加工組織のないことが要求されろならば、低温熱間加 工作業はそのような特性を得るように実行されねばならない。例えば、４５°の 角度特性を改善するためには、低温熱間加工作業の段階は、加工作業及び温度が 一連の段階に関してコントロールされろように使用されることができる。これに よシ、この作業の一実施例に於ては、低温予熱の後にインゴットは低温熱間加工 作業の第一段階にて元のインゴットの厚さの約５〜６５％に迄圧下され、好まし い圧下は厚さの１０〜２５％とされる。この第一段階のための温度は３５１〜４ ９６°ＣＣ６６５〜９２５″Ｆ）の範囲内とされねばならない。作業の第二段階 に於てば、その圧下は第一段階からの材料の厚さの２０〜５０％程度とされ、典 型的な圧下は約２５−３５％とされる。第二段階での温度は６４９°Ｃ（６６０ ″Ｆ）を超えてはならず、好ましくは２６０−３４４°Ｃ（５００〜６５０°Ｆ ）の範囲内とされる。第三段階に於ては、圧下は第二段階からの材料の厚さの２ ０〜４０％とされるべきであり、温度は１７６〜２６０°Ｃ（３５０〜５００’ Ｆ）の範囲内とされるべきであり、典型的な温度は２０４〜２４６°Ｃ（４００ 〜４７５″Ｆ）の範囲内とされる。これらの段階は罰に述べたように再結晶化さ れた中間製品を形成する。中間製品の典型的な再結晶化構造は第１１図に示され る。本発明で都合の良いように、低温予熱、温度コントロールと連合された低温 熱間加工、及び中間製品の再結晶化処理に、本発明によれはこごでは再結晶化の 効果として参照され、この効果は機械的特徴の異方性をコントロールすることが できるようになすのであり、もし望まれろならば最終製品に等方性の特徴を与え ることを可能にする。本発明は６つの段階を参照することで本発明のこの実施例 を説明したが、本発明の範囲はこれに限定される必要のないことが注目されよう 。例えば、望まれる特徴となす異方性のコノトロールに使用できる多（の低温熱 間加工があり、又、これはこの教示の結果として達成可能であり、特に低温熱間 加工作業及び中間製品の再結晶化を使用するのである。このコントロール（佳ア ルミニウムーリ″ｆ″ウム合金の組成の僅かな相違と組合されてもより効果的で ある。′例えば、２段階の低温熱間加工作業が使用できる。６段階処理に於ては 、最後の２段階の低温熱間加工が中間製品に望みの微細構造を作る上でよシ重要 であると信じられている。或いは、各段階にて温度の方向を逆転でき、又は、低 温及び高温を組合せて低温熱間加工作業の間に使用できる。これらの説明は本発 明の範囲を限定するために意図される必要はないが、新規な処理及びここに記載 した新規な処理の結果として得られろアルミニウムーリチウム合金の説明として 与えられる。

最終製品及びその製品の形成に於る作業に必要な望ましい強度及び破壊靭性な更 に与えるために、製品はここでは後述にて参照する強化相のコントロールできな い沈澱を阻止し或いは最小限に抑えるために即座に急冷されねばならない。ごの ように、溶解温度から９３°Ｃ（２００″Ｆ）もしくはそれ以下の温度へ１秒間 につき少なくとも５６℃（１００’Ｆ）の割合の急冷速度とされるのが本発明の 実施に於て好ましい。好ましい急冷速度とは４８２°Ｃ（９００乍）の温度範囲 に於て１秒間につき少なくとも１１１℃（２ＤＯ’Ｆ）、もしくは１１１°ｃ（ ２００ｅｐ）の前後である。金属が約９６°Ｇ（２ＤＯ’Ｆ）に達した後、空冷 される。本発明の合金が例えばスラブ鋳造塊又はロール鋳造塊である場合には、 上述した段階の幾つか又は総てを省略でき、本発明の範囲内でこのことが予期さ れるのである。

ここに示したように溶体化熱処理及び急冷処理が行われた後、改善されたシート 材、板材、又は、押出材及びその他の加工製品は、約１７．６〜３５．２　ｋｇ ７ｍＩ１１２（２５−５ｏｋｓｉ）の範囲の降伏強さをイイすることができ、又 、約１．４〜２．８ｋｇ／關２・罷（５０〜１５０１ｃｓｉ・ｉｎ　）の範囲の 破壊靭性のレベルを有することができる。しかし、強度を改善するための人為的 な時効処理の使用によって、破壊靭性は可な９低下してしまう。過去に於ては強 度と関連する破壊靭性の損失を最小限に抑えるために、溶体化熱処理及び急冷処 理のなされた製品、特にシート材、板材、又は押出材、は好ましくは室温にてそ の初期長さの６％以上の長さにつきストレッチ処理されねばならず、或いは、こ の６％以上の長さのストレッチ処理に等しい加工効果を製品に与えろためにその 他の加工や変形を行われねばならなかった。参照されろ加工効果はロール圧延や 鍛造、並びにその他の加工作業を含めて意味されている。例えば、この合金で作 られたシート材や板材の強度は、人為的加工効果に先立つストレッチ処理によっ てかなり増大でき、このようなストレッチ処理は破壊靭性を殆ど又は全く低減さ せないことが見出されている。比較的強度の高い合金に於ては、ストレッチ処理 は破壊靭性な大幅に低減させてしまうＣとが認識されよう。

ＡＡ７０５０材のストレッチ処理は、既に挙げたジエー・ティー・スタレイによ る参照文献から抜粋した第５図に示すように靭性及び強度の両方を低減させてし まう。ＡＡ２０２４材に係わる同様な強度データが第６図に示されている。ＡＡ ２０２４材に関しては、２％ストレッチ処理は靭性及び強度の組合せをストレッ チ処理無しで得られる組合せより増大させるが、０れ以上のストレッチ処理は靭 性に如何なる実質的な増大ももたらさない。それ故に、靭性−強度の関係を考え た場合、ＡＡ２０２４材に２％以上のストレッチ処理を施す利点は全く無＜、Ａ Ａ７０５０にストレッチ処理を施すのは有害である。対照的に、人為的な時効と 組み合わせてストレッチ処理又はその他の等画処理を施す場合は、本発明による 総ての合金製品は破壊靭性及び強度の十分に増大された組合せを有することがで きるのである。

発明者は本発明のあらゆる理論によって縛られることを望んでいないが、溶体化 熱処理及び急冷処理の後に施される変形や加工は、時効処理の後のリチウムを含 有する不安定な沈澱物を更に均一に分散させるものと信じられている。これらの 不安定な沈澱物は、高密度の欠陥（転位、空格子点、空格子点の集束など）の取 込み（１ｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　）の結果として発生するものと信じられてお り、欠陥は各粒子の隅々までこれらの沈澱相（Ｔ工′のような、Ａ１２ＣｕＬｉ 相の前駆相）のための優先的な核生成位置として作用する。更に、この経験は、 粒子及び亜結晶粒の境界に於るＡ１３Ｌｉ　、ＡｌＬｉ、Ａ１２（：：ｕｌｉ及 びＡ１．ＣｕＬｌ：ｓのような不安定で平衡な相の核生成を抑止すると信じられ ている。又、各粒子の隔隔までの向上された均一な沈澱及び低減された粒界沈澱 物が組合って、最終時効処理に先立つ例えばストレッチ処理により加工又は変形 さｆｔだアルミニウムーリチウム合金に於る観察されるより優れた強度及び破壊 靭性の組合せを生Ｃものと信じられている。

例えばシート又は板材の場合には、ストレッチ処理又はそれと等価の加工は６％ 以上で且つ１４％以下であるのが好ましい。更に、初期長さを約４〜１２％増大 させる範囲のストレッチ処理が好ましく、典型的には５〜８％増大の範囲とされ る。

本発明の合金製品は加工された後、人為的に時効されて航空機の部材に強く望ま れる破壊靭性及び強度の組合せを与えられる。これは、シート又は板材製品を６ ６〜２０５°Ｃ（１５０〜４００°Ｆ）の範囲内の温度にて更に降伏強さを増大 させるのに十分な時間にわたって保持することで達成できる。合金製品の成る組 成は６６．８　ｋｇ　／　ｍｍ２（９５１ｃｓｉ　）のように高い降伏強さに迄 人為的に時効させることができる。しかし、有用な強度は３５．１〜５９．８ｔ Ｃ９／朋２（９５ｋｅｉ）の範囲にあり、これに対応して破壊靭性は４４．７〜 １３４に、ｇ／ｌ１ｌＩＩ２い（２５〜７５　ｋＢｉ　ｉｎ　）の範囲にある。

好ましくば、人為的時効はその合金製品を１３５〜１９１６Ｃ（２７５〜６７５ °Ｆ）の範囲の’Ｇｎ度に少なくとも３０分にわたり保持することで達成さＪｌ 、ろ。適当な時効の実施例は、約１６３°Ｃ（５２５°Ｆ）の温度に約８〜２４ 時間保持する処理を考えている。更に、本発明による合金製品は当業界にて良く 知られている典型的な時効下の処理の何れをも受けることができる。しかし、自 然時効は少しも利益とならない。又、ここ−Ｃは１回の時効段階を参照して説明 したが、２回又は６回の段階のような複数段階による時効が考えられ、又、スト レッチ処理やそれと等価の加工もそれらの複数時効段階の前、又は複数段階の一 部の後であっても、実施できる。

以下の実施例は本発明を更に説明するためのもので１．７６重量％のＩ、ｉ、２ −６３重量％のＣＬＩＸｌｌ、１２重量％の７．ｒ、残部が本質的にアルミニウ ム及び不純物であるアルミニウム合金がロール圧延に適したインゴットとして鋳 造された。このインゴットは炉内で５６８°Ｃ（１０００〒）にて２４時間にわ たり均質化処理された後、ロール圧延されて約２５．４　ｔｒｌＡ（１ｉｎ）の 厚さの板製品とされた。この板材は次に溶体化熱処理炉内で５５２℃（１０２５ ｆｆ）にて１時間にわたり溶体化熱処理され、１−かる後、２１℃（７０°Ｆ） の水中に浸漬して急冷された。浸漬する直前の板材温度は５５２°Ｃ（１０２５ ’Ｆ）であった。その後、板材の１つの試料はその初期長さを２％超えるストレ ッチ処理を受け、第二の試料はその初期長さを６％超えるストレッチ処理を受け 、これらの処理はほぼ室温にて行われた。人為的時効施す目的で、ストレッチ処 理した試料は１６３℃（３２５’Ｆ）か１９１°Ｃ（３７５″Ｆ）にて表１に示 す時間にわたり処理された。試料の降伏強さ値は、ロール圧延方向に平行な方向 である長手方向に沿って取られた標本を基にしている。靭性は８曲線に関するＡ ＳＴＭスタンダード・プラクテイスＥ５６１−８１によって決定された。これら の試験の結果は表１に記載されている。更に、その結果は第１図に示されており 、これに於ては重量％は降伏強さに対してプロットされている。第１図から、６ ％ストレッチ処理は強度−靭性の関係状態を２％ストレッチ処理に対して上方及 び右方へ移動していることが注目される。これにより、２％を超えるストレッチ 処理はこのリチウム含有合金に於る靭性及び強度を実質的に改善したことが判る 。逆に、ストレッチ処理は合金７０５０に関しては長手横方向に於る強度及び靭 性の両方を低減させている（第５図）。又、第６図に於て、２％を超えるストレ ッチ処理はＡＡ２０２４に於る靭性−強度の関係状態に殆ど利益を与えないので ある。

表　Ｉ ２％ストレツナ　６％ストレッチ 引張降　引張時 時効時間　実施温度　伏強さ　ＫＲ２５伏強さ　ＫＲ２５時間　ｏＣ（’Ｆ）　 ｋｇ／ｍｍ”　ｔｃｙ／ｒ＋ｍ”ｃｍ　ｋｇ　／ｌｎｍ２ｋｇ／ｍｍ２ｃｍ（ｋ ｓｉ’）　（ｋｓ４　ｉｒ）　（ｋｓｉ）　（ｋｓｉ、　１ｎ）１６　１６３　 ４９．４　１１７．１　５５．４　１０８．０（３２５）　（７０，２）　（４ ６，１）　（７８，８）　（４２，５）７２　１６３　５２．０　１０９．５　 −　−（３２５）　（７４，０）　（４３，１）４　１９１　４８．９　１１３ −０　５１．５　１２３．７（３７５）　（６９，６）　（４４−５）　（７３ ，２）　（４８，７）１６　１９１　４９．７　１１２．０　−□　−（３７５ ）　（７０，７）　（４４，１）Ｍ量で表して２．０％のＬｌ、２．７％のＭｇ １及び、０．１２％のＺｒ、残部が本質的にアルミニウム及び不純物を含んでな るアルミニウム合金がロール圧延に適したインゴットとして鋳造された。このイ ンゴットは例Ｉと同様にして、５２７°Ｃ（９８０″Ｆ）にて３６時間にわたり 均質化処理され、ロール圧延されて２５．４ｒｎｍ　（ｉ、Ｑ　ｉｎ　）の厚さ の板製品とされ、そして５２７°Ｃ（９８０’Ｆ）にて１時間にわたシ溶体化熱 処理された。

更に、この標本は例Ｉと同様にして急冷処理、ストレッチ処理、時効処理、及び 靭性及び強度の試験を行われた。この結果は表ｎに表示してあシ、又、靭性及び 降伏強さの間の関係状態は第２図に示しである。例１の場合と同様に、この合金 の６％ストレッチ処理は靭性−強度の関係状態を実質的に高いレベルへ移動させ ている。２％ストレッチ処理に係わる１つのデータ点を通して引いた点線はこの ストレッチ処理に関する予想される関係状態を示唆するものでちる。

時間　℃Ｃ’Ｆ）　ｋｇ　７ｍ、ｍ”　ｋｇ／ｍｆｃｍ　ｋｇ　７ｍｍ”　ｋｇ ／ｒｎｒｎ”　ｃｍ（ｋ８１）　（ｋｓｉ　ｉｎ）　（ｋｓｉ）　（ｋｅｉ　１ ｎ）４８　１６３　−　□　５７．３　１２５．２（３２５）　（８１，５）　 （４９，３）７２　１６ろ　５１．７　１４６．８　□　□（３２５）　（７３ ，５）　（５６，６）４　１９１−一＝　５４−５　１４５−０（３７５）　（ ７７，５）　（５７，１）例　■ 重量で表して２．７８％のＬｉ、［１，４９％のｃｕ　、　０．９８％のＭｇ、 ０．５０のＭｎ　、及び、０．１２％のＺｒ、残部の本質的にアルミニウムを含 んでなるアルミニウム合金がロール圧延に適したインゴットとして鋳造された。

このインゴットは例Ｉと同様に均質化処理され、ロール圧延されて６．６５朋（ ０，２５ｉｎ　）の厚さの板製品とされた。しかる後、５３８°Ｇ（１［］Ｄｏ ヤ）にて１時間にわたり溶体化熱処理され、７０°Ｃの水中で急冷処理された。

急冷処理の行われた板材試料は、１６３°Ｃ（３２５’Ｆ）か１９１°Ｃ（３７ ５５Ｆ）にて２４時間にわたシ施されろ時効処理に先立って、０％、４％及び８ ％のストレッチ処理を施された。降伏強さは例１に於るのと同様に決定され、又 、靭性はカーン方式の引４、屑４．１９８４年４月、第１８１頁、「カーン方式 の引き裂き試験により決定されるアルミニウム合金シートの引き裂き抵抗」と題 する論文に記載されている。この結果は表■に表示され、靭性及び降伏強さの間 の関係状態は第５図にプロットされている。

ここで、８％ストレッチ処理は４％ストレッチ処理により既に得られた強度及び 靭性を上回る強度及び靭性を与えたごとが見られる。逆に、ＡＡ２０２４に関し て２％から５％迄のストレンチ処理によシ得られたデータは非常に狭い幅内にあ り、リチウム含有合金に見られた靭性−強度の関係状態に於る大きな効果とは異 なっている。

表　■ 実施した　引張降　引き裂き　引き裂き０％　２４　１６３（３２５）　３２． １　４４．８　１−４０（４５，６）　（６３，７） ４％　２４　１６３（３２５）　４１．８　４２．５　１．Ｃｌ２（，５９，− ，５’）　（６０，５） ８％　２４　１／）３（３２５）　４３．９　４３．３　０．９８（６２，５） 　（６１，６） ０％　２４　１９１（３７５）　３６．０　４０．８　１．１３（５１，２）（ ５８，０） ４％　２４　１９１（３７５）　４４−０　４０−８　０−９５（６２，６）　 （５８，０） ８％　２４　１９１（３７５）　４５．９　３９．２　０．８５（６５，３）　 （５５，７） 例　■ 重量で表して２．７２％のＬＬ、２．０４％のＭｇ　、　０．５３％のＣｕ、０ ．４９のＭｎ　、及び、０．１ろ％のＺｒ１残部の本質的にアルミニウム及び不 純物を含んでなるアルミニウム合金がロール圧延に適したインゴットとして鋳造 された。しかろ後このインゴットは例１と同様に均質化処理され、次に熱間ロー ル圧延されて６．３５１１１１１（０，２５ｉｎ　’）の厚さの板製品とされた 。熱間ロール圧延の後、この板材は５６８°Ｇ（１０００°Ｆ）にて１時間にわ たり溶体化熱処理され、７０℃の水中で急冷処理された。試料は０％、４％及び ８％のストレッチ処理を施され、又例１に於るのと同様に時効処理された。試験 は例■に於るのと同様に実施され、その結果は表■に表示されている。第４図は この合金に関する靭性及び強度の関係状態をストレッチ処理の度合を関数として 示している。点線（工、ごのストレッチの度合に関する靭性−強度の関係状態を 示唆することを意味している。この合金に関しては、同等の靭性に於る強度の増 大が先の合金に比較して著しく大きく、又、ＡＡ７０５０やＡＡ２０２４のよう な通常の合金の性質に関する観点からは予期できなかった。

表　■ 実施した　引張篩　引き裂き　引き裂きストレツ　時効処理　伏強さ　強度　強 度テ処理　時間　００　ｋｇ　／　ＩＩＩｒｎ”　ｋｇ　／　ｍｍ２　降伏強さ く’Ｆ）　（ｋｅｉ）　（ｋｓｉ） ０％　２４　１６３（３２５）　３７．４　４１．５　１．１１（５３，２）　 （５９，１） ４％　２４　１６３（３２５）　４５．４　４１．８　０．９２（６４，６）　 （５９，４） ８％　２４　１６３（ろ２５）　５２．０　３８．１　０．７３（７４，０）　 （５４，２） ０％　２４　１９１（３７５）　４０．０　３４．０　０．８５（５６，９）　 （４８，４） ４％　２４　１９１（３７５）　４６．２　３４．６０．７５（６５，７）　（ ４９，２） 重量で表して２．２５％のＬｌ、２．９８％のｃｕ　％　０．１２％のＺｒ、残 部が本質的にアルミニウム及び不純物であるアルミニウム合金がロール圧延に適 したインゴットとして鋳造された。このインゴットは炉内で５１０°Ｃ（９５０ °Ｆ）にて８時間、そしてその後直ちに５３８°Ｃ（１０［１１０’Ｆ）にて２ ４時間にわたり均質化処理され、しかる後空冷された。このインゴットは次に５ ２４°Ｃ（９７５’Ｆ）にて６０分にわたり予熱され、そして熱間ロール圧延さ れて４４．５正（１，７５ｉｎ）の厚さの板製品とされた。この板材は５４９° Ｃ（１０２０’Ｆ）にて２時間にわたり溶体化熱処理され、しかる後、２２°Ｃ （７２°Ｆ）の温度の連続水噴射急冷処理が行われた。板材は室温にてロール圧 延方向にストレッチ処理され、４．９％に永久セットされた。ストレッｆ処ＦＪ の後、１６３°Ｃ（３２５″Ｆ）にて１８時間にわたり人為的な時効処理が施さ れた。引張特性はＡＳＴＭＢ−５７７によシ短い横方向に於て決定された。これ らの値は表■に示される。最大の引張強さ及び降伏引張強さは等しく、生じた伸 びはゼロであった。長手方向、長手横方向及び４５°の角度方向に於る特性の結 果は衣Ｖａに示される。

標本番号　引張最大強度　引張降伏強さ　伸び１　３６．２（５１，５）　３６ ．２（５１，５）　０２　３３．３（４７，３）　３３．３（４７，３）　０３ 　３８．７（５５，０）　３８．７（５５，０）　０表　■ａ 試験方向　試験面　引張最大強度　引張降伏強さ　伸　びに９／翻２（ｋｓｉ） 　ｋｇ１間２（ｋｅｉ）　％長手方向　Ｔ／４　５８．３（７，ｌＳ、５）　４ ９．６（７０，６）　１３．０長手横方向　Ｔ／４　５５．４（７８，８）　５ ０．２（７１，４）　’　５．５４５°　Ｔ／４　５３．８（７６，５）　４６ ．９（６６，７）　８．０長手方向　Ｔ／２　５６．９（８０，９）　５３．０ （７５，４）　６．５長手横方向　Ｔ／２　５５．７（７９，２）　５１．０（ ７２，５）　４．５重量で表して２．１１％のＬｌ、２８７５％のＣｕ。

０６０９％の７ｆ、ｒ、残部が本質的にアルミニウム及び不純物でおるアルミニ ウム合金がロール圧延に適したインゴットとして鋳造された。このインゴットは 炉内で５３８°Ｃ（１０００’Ｆ’）にて２４時間にわたシ均質化処理され、し かる後空冷された。このインゴットは次ソＬ−１Ｃ熱間ロール圧延されて４４． ５ｍｌ＋１（１，７５ｉｎ　）の厚さの板製品とされた。この板材は５３８°Ｃ （１０００’Ｆ）にて１，５時間にわたｂｇ体化熱処理され、しかる後、２２° Ｇ（７２°Ｆ）の温度の連続水噴射によシ急冷処理された。板材は室温にてロー ル圧延方向にストレッチ処理され、６．６％に永久セットされた。

ス１−Ｌ’７テ処Ｆ［）後、１４９°Ｇ（３００″Ｆ）にて８時間にわたり人為 的な時効処理が施された。引張特性はＡＳＴＭ　Ｂ　−５７７により短い横方向 に於て決定された。これらの値は表■に示される。最大の引張強さ及び降伏引張 強さは等［７（、生じた伸びはゼロであった。

長手方向、長手横方向及び４５°の角度方向に於る特性の結果は表■ａに示さハ ５る。

標本番号　引張最大強度　引張降伏強さ　伸び４　！ｃ９　／　ａｍ”　（ｋｓ ｉ　）　ｋｇ　／　ｒｎｙＮ　（ｋｓｉ　）　％１　２２．６（３２，１’）　 ２２．６（３２，１）　０２　２５．５（３６，３）　２５．５（３６，３）　 ０試験方向　試験面　引張最大強度　引張降伏強さ　伸　びＩｃ９／ｍｒｒ？　 （ｋｅｉ）　ｋｇ　／　ｔａｒｎ２（ｋｓｉ）　％長手方向Ｔ／４　４４．９（ ６３，９）　３９．７（５６，５）　１０．０長手横方向　Ｔ／４　４４．０（ ６２，６）　３４．６（４９，２）　１０．０例■ 重量テ表して２，０％ノＬｉ、２．５５％ノｃｕ１ｏ、ｏ９％のＺｒ、残部が本 質的にアルミニウム及び不純物であるアルミニウム合金がロール圧延に適したイ ンゴットとして鋳造された。ごのインゴットは炉内で５１０’Ｃ（９５０°ｐ） にｃ８時間、そしてその後直ちニ５３８°Ｃ（１０００乍）にて２４時間にわた り均質化処理され、しかる後空冷された。このインゴットは次に４６８°Ｃ（８ ７５″Ｆ）にて６時間にわたシ予熱され、ぞして熱間ロール圧延されて８８．９ １１ＴＡ　（３，５ｉｎ　）の厚さのスラブを形成された。Ｃのスラブは炉へ戻 されて５６８°Ｃ（１０００″Ｆ）にて１１時間にわたる再加熱を受け、しかる 後、熱間ロール圧延されて４４．５ｍｍ　（１，７５ｉｎ　）の厚さの板材とさ れた。０の板材は５４９°Ｃにて２時間にわたり溶体化熱処理され、そして２２ ℃（７２’Ｆ）の温度の連続水噴射により急冷処理された。

板材は室温にて長手方向にストレッチ処理され、５，９％に永久セ゛ットされた 。ストレッチ処理の後、１６６℃（３２５’Ｆ）にて３６時間にわたυ人為的な 時効処理が施された。短い横方向の引張特性はＡＳＴＭ　Ｂ−５７７により決定 され、表■に示されている。これらの試験に加えて、試料はストレッチ処理及び １６６℃（３００”Ｆ）か１６３°Ｃ（３２５″Ｆ’）にて様々な時間にわたり 研究室で時効処理された後、切断された。このデータは表■に示されている。標 準的な即ち通常の処理によシ作られた材料の強さに係わらず、結果である伸びは ゼロでらった。この新規な方法を使用して作られた材料は伸びに明らかな増大を 示している。

表　■ 短い横方向の特性 標本番号　引張最大強度　引張降伏強さ　伸びガ（ｘ　ｋｇ　／　ｍｉ　（ｋｓ ｉ）　Ｊｃｇ　／　ｗｒｙ’　（ｋｓｉ）　％１　、　４６．５（６６，１）　 ４３．１（６１，３）　４．．６２　４８．４（６８，９）　４３．１　（６１ ，３）　２．６衣　■ 標本　時効　時効　引張最大強度　引張降伏強さ　引張番号　温度　時間　伸び 、％　’Ｃ窪）　時間　ｋｇ７ａｍ２（ｋｓｉ）　ｋｇ７ａｍ”　（ｋｅｉ）　 ％１　１４．９（３００）　８　４０．４（５７，５）　２９．９（４２，５） 　９．５２　１４９（３００）　１６　４：４．７（６３，６）　３６．６（５ ２，１）　５．７３　１４９（３００）　２４　４５．８（６５，１）　３７． ９（５３，９）　３．５４　１６３（３２５）　１８　４８．４（６８，９）　 ４２．０（５９，８）　２．４５　１６３（３２５）　２４　４７．２（６７− １）　４７．２（６７−１）　２−２６　１６３（３２５）　３６　４７．Ｈ６ ７，０）　４７．１（６７，０）　１．４例■ 重量で表して２．９２％のＣ１１％１．８０％のＪ、、ｉ　。

０．１１％のＺｒ１残部が本質的にアルミニウム及び不純物であるアルミニウム 合金がロール圧延に適したインゴットとして鋳造された。このインゴットは炉内 で５１０°Ｃ（９５０″Ｆ’）Ｋて８時間、次に５６８°Ｃ（１０００″Ｆ）に て２４時間にわたシ均質化処理され、しかる後空冷された。このインゴットは次 に炉内で２１°Ｃ（７８″Ｆ）にて０．５時間にわたり予熱され、そして６段階 の熱間ロール圧延をンけた。即ち、（１）３９９°Ｇ（７５０″’Ｆ）にて熱間 ロール圧延により１５％の圧下を行われた後、３１６℃（６００’Ｆ）に空冷さ れ、 （２）３１６°Ｃ（６００ＯＦ’）Ｋてｉ間ｒ−−ル圧延に！り４５％の圧下を 行われた後、２３２°Ｃ（４５０ヤ）に空冷され、 （３）２３２°Ｇ（４，５０’Ｆ）Ｋてｉ間ｒ＋−ルａ［Ｋ、ｉ：す３０％の圧 下な行われたて２５．４市（ｉ、ｏ　ｉｎ　＞の寸法の中間製品に作られた。こ の中間スラブは次に５４９°Ｃ（１０２０’Ｆ）の温度にて２時間にわたり再結 晶化処理を受けた。しかる後、この中間スラブは４２７℃（８００’Ｆ）の開始 温度にて熱間ロール圧延されて１２．７　ｆｌ　（０，５ｉｎ　）ノ寸法ノ板材 Ｋ　サレタ。

この最終の寸法板材は５４９°Ｇ（１０２０″１？）にて２時間にわたり溶体化 熱処理を実施され、そして直ちに２１°０（７０’Ｆ）の水中で急冷され、８％ のストレッチ処理を施された。人為的時効どして、０の急冷処理されストレッチ 処理された板材は１６６°Ｇ（３２５’Ｆ）にて２４時間にわたり時効処理され た。第１０図はＴ／２領域にて撮られた板材の光学的マイクログラフであり、し ばしは繊維化として参照される通常の作られる板材に共通して観察される薄い細 長い粒子構造の鋭く輪郭が定まった粒界のない再結晶化されていない微細構造を 示している。板材の組織分析によれば通常の処理された材料に普通見られる強力 なロール加工組織の成分の欠如が示された。引張試験の結果は表■に示されてい る。この処理の利点を説明するために、引張試験の結果は第１２図にプロットし てあり、例■による板材に対してこの板材の降伏応力の異方性を比較している。

Ｓ−Ｎｏ　−５０４７１８８ｃｃ　−ＢＢによる引張試験結果試験方向　試験面 　最大値　降伏点　伸びｋｇ／ｍｍ２（ｋｓｉ）　ｋｇ、４ｍ２　（ｋｓｉ）　 ％長手方向　Ｔ／２　４８．６（６９，２）　５１．５（７３，３）　７．０長 手横方回　Ｔ／２　４７．６（６７，７）　５１．２（７２，９）６．５４５° 方向　Ｔ／２　４７．０Ｃ６６，８）　５０．８（７２，２）７．５本発明は好 ましい実施例に関して説明してきたが、添付される諸求の範囲は本発明の精神に 含まれるその他の実施例を包含することを意図している。

Ｆ’ｌＧ、Ｉ　。

ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、４ 表＋千１方句のぞη・ｙｔｔ＋−ｔｔ’３　又トレブ令の効ＬＦＩＧ、５ ＦＩＧ、６ ＡＬ−Ｌｉ　−Ｃｕ令名籾秩 ＦＩＧ、ｌ○ ＦＩＧ、Ｉｌ ｌし宇オ曹　Ｔ／λ、　％ｆ各 ＦＩＧ、１２ 手続補正書Ｃ発） ｐａＴ／Ｕｓ８６１０２５４５ ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所 氏　名　アルミナム　カンパニー　オブ　アメリカ（名　称） ４、代理人 ５、補正命令の日付 昭和　年　月　日 ６、補正により増加する発明の数 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．時効処理に適し、時効処理に応答して短い横方向に於る強度及び破壊靱性の 改善された組合せを発揮することのできるアルミニウムベース合金の加工製品で あつて、０．５〜４．０重量％のＬｉ、０〜５．０重量％のＭ９、５．０重量％ 迄のＣｕ、０〜２．０重量％のＭｎ、０〜７．０重量％のＺｎ、最大０．５重量 ％のＦｅ、最大０．５重最％のＦｅ、最大０．５重量％のＳｉ、及び、Ｚｒ、Ｃ ｒ、Ｃｅ及びＳｃを含んでなる群から選択された１つの元素、残部であるアルミ ニウム、そして不可避的元素及び不純物、を含んで構成され、短い横方向に於る 改善した特性を有する非再結晶化製品を形成するために熱間加工及び溶体化熱処 理を施す前に再結晶化の効果を付与されているアルミニウムベース合金の加工製 品。 ２．短い横方向に於て製品が１〜１０％の範囲の伸びを有している請求の範囲第 １項記載の製品。 ３．時効段階の後に製品が短い横方向に於て改善された特性を有するように、時 効段階の前に室温にて約３％を超えるストレツチ処理に等価の加工効果を製品に 付与された請求の範囲第１項記載の製品。 ４．Ｌｉが１．０〜４．０重量％の範囲、及びＺｒが０．０３〜０．１５重量％ の範囲にある請求の範囲第１項記載の製品。 ５．Ｃｕが１．０〜５．０重量％の範囲にある請求の範囲第１項記載の製品。 ６．Ｌｉが２．０〜３．０重量％の範囲、Ｃｕが０．５〜４．０重量％の範囲、 Ｍｇが０〜３．０重量％の範囲、Ｚｒが０．０５〜０．１２重量％の範囲、そし てＭｎが０〜１．０重量％の範囲にある請求の範囲第１項記載の製品。 ７．加工製品が平たいロール圧延製品である請求の範囲第１項記載の製品。 ８．改善された短い横方向に於る特性を有するアルミニウムベース合金加工製品 であつて、２．０〜３．０重量％の範囲のＬｉ、０．５〜４．０重量％の範囲の Ｃｕ、０〜３．０重量％の範囲のＭｇ、０．０５〜０．１２重量％の範囲のＺｒ 、及び、０〜１．０重量％の範囲のＭｎを含み、非再結晶化製品を形成するため に熱間加工及び溶体化熱処理を施す前に再結晶化の効果を付与され、又、時効段 階の後製品が２〜１０％の範囲の短い横方向に於る伸びを有するように時効段階 の前に室温にて約３％を超えるストレツチ処理と等価の加工効果を付与されたア ルミニウムベース合金の加工製品。 ９．時効処理に応答して４５°の角度方向に於る改善された特性を発揮できるア ルミニウムベース合金の加工製１品であって、０．５〜４．０重量％のＬｉ、０ 〜５．°重量％のＭｇ、５．０重量％迄のＣｕ、０〜２．０重量％のＭｎ、０〜 ７．０重量％のＺｎ、最大０．５重量％のＦｅ、最大０．５重量％のＳｉ、及び 、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｃｅ及びＳｃを含んでなる群から選択された１つの元素、残部で あるアルミニウム、そして不可避的元素及び不純物を含んで構成され、時効され た状態にて４５°の角度方向に於て改善されたレベルの特性を有する加工製品を 作るために再結晶化の効果を付与されているアルミニウムベース合金の加工製品 。 １０．Ｌｉが１．０〜４．０重量％の範囲、そしてＺｒが０．０３〜０．１５重 量％の範囲にある請求の範囲第８項記載の製品。 １１．Ｃｕが１．０〜５０重量％の範囲にある請求の範囲第８項記載の製品。 １２．Ｌｉが２．０〜３．０重量％の範囲、Ｃｕが０．５〜４．０重量％の範囲 、Ｍｇが０〜３．０重量％の範囲、Ｚｒが０．０３〜０．２重量％の範囲、乏し てＭｎが０〜１．０重量％の範囲にある請求の範囲第８項記載の製品。 １３．加工製品が、通常は強烈な加工組織特性に欠ける実質的に非再結晶化され た冶金学的構造を有する請求の範囲第８項記載の製品。 １４．加工製品が平たいロール圧延された製品である請求の範囲第８項記載の製 品。 １５．加工製品が等方性組織を有する請求の範囲第８項記載の製品 １６．低温熱間加工の後に再結晶化された中間製品を形成することができ、溶体 化熱処理の後に実質的に非再結晶化構造を形成することができるアルミニウムベ ース合金の加工製品であつて、０．５〜４．０重量％のＬｉ、０〜５．０重量％ のＭｇ、５５．０重量％迄のＣｕ、０〜２．０重量％のＭｎ、０〜７．０重量％ のＺｎ、最大０．５重量％のＦｅ、最大０．５重量％のＳｉ、及び、Ｚｒ、Ｃｒ 、Ｃｅ、Ｓｃ、を含む群から選択された１つの元素、残部の実質的なアルミニウ ム、不可避的元素及び不純物を含んで構成され、強烈な加工組織特性に通常欠け る冶金学的構造を有する加工製品を形成するために再結晶化の効果を与えられ、 又、時効された状態で４５°の角度方向に改善されたレベルの特性を有するアル ミニウムベース合金の加工製品。 １７．低温熱間加工の後に再結晶化された中間製品を形成することができ、熱間 加工及び溶体化熱処理の後に実質的に非再結晶化構造を形成することができるア ルのニウムベース合金の加工製品であつて、０．５〜４．０重量％のＬｉ、０〜 ５．０重量％のＭｇ、５５．０重量％迄のＣｕ、０．０３〜０．２重量％のＺｒ 、０〜２．０重量％のＭｎ、０〜７．０重量％のＺｎ、最大０．５重量％のＦｅ 、最大０．５重量％のＳｉ、残部の実質的なアルミニウム、不可避的元素及び不 純物を含んで構成され、強烈な加工組織特性に通常欠ける冶金学的構造を有し、 又、時効された状態で４５°の角度方向に改善されたレベルの特性を有するアル ミニウムベース合金の加工製品。 １８．前記製品が０５〜４０重量％のＬｉ、０〜５．０重量％のＭｇ、５．０重 量％迄のＣｕ、０．０３〜０．１５重重量％のＺｒ、０〜２．０重量％のＭｎ、 ０〜７．０重量％のＺｎ、最大０．５重量％のＦｅ、最大０．５重量％のＳｉ、 及び、残部のアルミニウム、元素及び不可避的不純物を含んで構成される請求の 範囲第８項記載の加工製品。 １９．前記製品が１．０〜４０重量％のＬｉ、０．５〜４０重量％のＣ０、０〜 ５．０重量％迄のＭｇ、０．０３〜０．１５重量％のＺｒ、及び、０〜１．０重 量％のＭｎを含んで構成される請求の範囲第８項記載の加工製品。 ２０．前記製品が２．０〜３．０重量％のＬｉ、０．５〜４０重量％のＣｕ、０ 〜３．０重量％迄のＭｇ、０．０５〜０．１２重量％のＺｒ、及び、０〜１．０ 重量％のＭｎを含んで構成される請求の範囲第８項記載の加工製品。 ２１．短い横方向に於て改善された特性を有するリチウム含有アルミニウムベー ス合金を製造する方法であつて、 （ａ）リチウム含有アルのニウムベース合金の塊を準備し、 （ｂ）前記塊を再結晶化のための状態となすために行う初期熱間加工のための温 度に加熱し、（ｃ）加熱された塊から中間製品を作るために熱間加工し、 （ｄ）前記中間製品を再結晶化処理し、（ｅ）再結晶化処理を施した製品から成 形した製品を作るために熱間加工し、 （ｆ）短い横方向に於る改善されたレベルの特性を有する非再結晶化製品を形成 するために、前記成形された製品を溶体化熱処理し、急冷処理し、そして時効処 理する、 段階を含むリチウム含有アルミニウムベース合金の製造方法。 ２２．段階（ｂ）に於て３１６〜４８２℃（６００〜９００°Ｆ）の範囲内の温 度で加熱が行われる請求の範囲第２１項記載の製造方法。 ２３．段階（ｂ）に於て３７１〜４８２℃（７００〜９００°Ｆ）の範囲内の温 度で加熱が行われる請求の範囲第２１項記載の製造方法。 ２４．段階（ｂ）に於て４２７〜４６６℃（８００〜８７０°Ｆ）の範囲内の温 度で加熱が行われる請求の範囲第２１項記載の製造方法。 ２５．加熱した塊の熱間加工が２０４〜５２４℃（４００〜９７５°Ｆ）の範囲 内の温度で行われる請求の範囲第２１項記載の製造方法。 ２６．加熱した塊の熱闘加工が３７１〜４６６℃（７００〜８７０°Ｆ）の範囲 内の温度で行われる請求の範囲第２１項記載の製造方法。 ２７．再結晶化段階が４８２〜５６０℃（９００〜１０４０°Ｆ）の範囲内の温 度で行われる請求の範囲第２１項記載の製造方法。 ２８．再結晶化段階が５２７〜５４９℃（９８０〜１０２０°Ｆ）の範囲内の温 度で行われる請求の範囲第２１項記載の製造方法。 ２９．段階（ｅ）に於て再結晶化製品の熱間加工がその作業開始時にて３７１〜 ５６００℃（７００〜１０４００°Ｆ）の範囲内の温度で行われる請求の範囲第 ２１項記載の製造方法。 ３０．段階（ｅ）に於て再結晶化製品の熱間加工がその作業開始時にて３９９〜 ５１００℃（７５０〜９５０°Ｆ）の範囲内の温度で行われる請求の範囲第２１ 項記載の製造方法。 ３１．段階（ｅ）に於て再結晶化製品の熱間加工がその作業終了時にて１７７〜 ４５４℃（３５０〜８５０°Ｆ）の範囲内の温度で行われる請求の範囲第２１項 記載の製造方法。 ３２．段階（ｅ）に於て再結晶化製品の熱間加工がその作業終了時にて１７７〜 ４５４℃（３５０〜８５０°Ｆ）の範囲内の温度で行われる請求の範囲第２１項 記載の製造方法。 ３３．溶体化熱処理が４８２〜５６６℃（９００〜１０５０°Ｆ）の範囲内の温 度で行われる請求の範囲第２１項記載の製造方法。 ３４．急冷処理が冷水急冷である請求の範囲第２１項記載の製造方法。 ３５．溶体化熱処理及び急冷処理の後、成形された製品は６６〜２０４℃（１５ ０〜４００°Ｆ）の範囲内の温度で人為的に時効処理される請求の範囲第１項記 載の製造方法。 ３６．製品が平たいロール圧延された製品である請求の範囲第２１項記載の製造 方法。 ３７．塊が熱間ロール圧延され、最終製品の厚さの１．５〜１５倍の厚さを有す る平たいロール圧延製品が形成される請求の範囲第３６項記載の製造方法。 ３８．時効段階の後に製品が強度及び破壊靱性の改善された組合せを有すること ができるように、時効段階の前に室温にてストレツチ処理に等価の加工効果を製 品に対して付与する段階を含む請求の範囲第２１項記載の製造方法。 ３９．前記加工効果が、室温にて加工製品の初期長さの３％以上の度合のストレ ツチ処理蜂等価である請求の範囲第３８項記載の製造方法。 ４０．前記加工効果が、室温にて加工製品の初期長さの４〜１０％のストレツチ 処理と等価である請求の範囲第３９項記載の製造方法。 ４１．前記加工効果が、室温にて加工製品の初期長さの３〜１０％のストレツチ 処理である請求の範囲第３８項記載の製造方法。 ４２．前記加工効果が、室温にて加工製品の初期長さの４〜１０％のストレツチ 処理である請求の範囲第４１項記載の製造方法。 ４３．塊が段階（ｂ）に於る加熱の前に均質化処理を受ける請求の範囲第４１項 記載の製造方法。 ４４．４５°の角度方向に於て改善された特性を再するリチウム含有アルのニウ ムベース合金を製造する方法であつて、 （ａ）リチウム含有アルミニウムベース合金の塊を準備し、 （ｂ）前記塊を再結晶化のための状態となすために行う一連のコントロールされ た低温熱間加工のための温度に加熱し、 （ｃ）加熱された塊から中間製品を作るために前記一連のコントロールされた低 温熱間加工を前記塊に施し、 （ｄ）前記中間製品を再結晶化処理し、（ｅ）再結晶化処理を施した製品から成 形した製品を作るために熱間加工し、 （ｆ）強烈な加工組織特性に一般に欠けた冶金学的構造を有し、又、４５°の角 度方向に於る改善されたレベルの特性を有する実質的に非再結晶化製品を形成す るために、前記成形された製品を溶体化熱処理し、急冷処理し、そして時効処理 する、段階を含むリチウム含有アルミニウムベース合金の製造方法。 ４５．段階（ｃ）に於てこの一連の工程が少なくとも２つの低温熱間加工段階を 含む請求の範囲第４４項記載の製造方法。 ４６．最初低温熱間加工作業が２番目の低温熱間加工作業段よりも高い温度で行 われる請求の範囲第４４項記載の製造方法。 ４７．段階（ｃ）に於てこの一連の工程が３段の低温熱間加工作業を含む請求の 範囲第４４項記載の製造方法。 ４８．段階（ｃ）に於てこの一連の低温熱間加工作業の１つが３５２〜４９６℃ （６６５〜９２５°Ｆ）の範囲内の温度で行われる請求の範囲第４４項記載の製 造方法。 ４９．段階（ｃ）に於てこの一連の低温熱間加工作業の１つが２６０〜３７１℃ （５００〜７００°Ｆ）の範囲内の温度で行われる請求の範囲第４４項記載の製 造方法。 ５０．段階（ｃ）に於てこの一連の低温熱間加工作業の１つが１７７〜２６０℃ （３５０〜５００°Ｆ）の範囲内の温度で行われる請求の範囲第４４項記載の製 造方法。 ５１．低温熱間加工作業が２段階の工程を含み、その１段階は３５２〜４９６℃ （６６５〜９２５°Ｆ）の範囲内の温度で行われ、他の１段階が１７７〜３４３ ℃（３５０〜６５０°Ｆ）の範囲内の温度で行われる請求の範囲第４４項記載の 製造方法。 ５２．一連の低温熱間加工作業が３段階を含み、その１段階は３５２〜４９６℃ （６６５〜９２５°Ｆ）の範囲内の温度で行われ、２番目の段階は２６０〜３７ １℃（５００〜７００°Ｆ）の範囲内の温度で行われ、３番目の段階は１７７〜 ２６０℃（３５０〜５００°Ｆ）の範囲内の温度で行われる請求の範囲第４４項 記載の製造方法。 ５５．低温熱間加工作業に於て高温段階が最初に行われる請求の範囲第５２項記 載の製造方法。 ５４．低温熱間加工作業に於て低温段階が最後に行われる請求の範囲第５２項記 載の製造方法。 ５５．段階（ｂ）に於て塊が３１６〜４８２℃（６００〜９００°Ｆ）に加熱さ れる請求の範囲第４４項記載の製造方法。 ５６．段階（ｂ）に於て塊が３７１〜４８２℃（７００〜９００°Ｆ）に加熱さ れる請求の範囲第４４項記載の製造方法。 ５７．前記塊は請求の範囲第１項（ｂ）に記載したように加熱される前に均質化 処理を受ける請求の範囲第４４項記載の製造方法。 ５８．再結晶化処理は４８２〜５６０℃（９００〜１０４０°Ｆ）の範囲内の温 度で行われる請求の範囲第４４項記載の製造方法。 ５９．再結晶化処理は５２３〜５４９℃（９８０〜１０２０°Ｆ）の範囲内の温 度で行われる請求の範囲第４４項記載の製造方法。 ６０．中間製品は少なくとも部分的に再結晶化されている請求の範囲第４４項記 載の製造方法。 ６１．再結晶化製品の熱間加工が４８２〜５６０℃（９００〜１０４０°Ｆ）の 範囲内の温度で行われる請求の範囲第４４項記載の製造方法。 ６２．再結晶化製品の熱間加工が５１０〜５４９℃（９５０〜１０２０°Ｆ）の 範囲内の温度で行われる請求の範囲第４４項記載の製造方法。 ６３．４８２〜５６６０℃（９００〜１０５００°Ｆ）の範囲内の温度での溶体 化熱処理を含む請求の範囲第４４項記載の製造方法。 ６４．最終形状製品が６６〜２０４℃（１５０〜４００°Ｆ）の範囲内の温度で 人為的に時効処理される請求の範囲第４４項記載の製造方法。 ６５．最終形状製品が平たいロール圧延製品である請求の範囲第４４項記載の製 造方法。 ６６．中間製品が最終製品の厚さの１．５〜１５倍の厚さを有する平たいロール 圧延製品である請求の範囲第６５項記載の製造方法。 ６７．中間製品が最終製品の厚さの１．５〜５倍の厚さを有する平たいロール圧 延製品である請求の範囲第６５項記載の製造方法。 ６８．塊がインゴツトであり、前記一連の低温熱間加工作業の１段階にてインゴ ツト厚さを５〜２５％圧下（縮減）させる請求の範囲第４４項記載の製造方法。 ６９．塊がインゴツトであり、前記一連の低温熱間加工作業の１段階にてインゴ ツトの厚さを１２〜２０％圧下させる請求の範囲第４４項記載の製造方法。 ７０．塊がインゴツトであり、前記一連の低温熱間加工作業の１段階にて初期材 料の厚さを２０〜４０％圧下させる請求の範囲第４４項記載の製造方法。 ７１．塊がインコゴツトであり、前記一連の低温熱間加工作業の第５の段階にて 初期材料の厚さを２０ヘ３０％圧下させる請求の範囲第４４項記載の製造方法。 ７２．時効段階の後に製品が強度及び破壊靱性の改善された組合せを有すること ができるように、時効段階の前に室温にてストレツチ処理に等価の加工効果を製 品に対して付与する段階を含む請求の範囲第４４項記載の製造方法。 ７３．前記加工効果が室温に於る製品の初期長さの３％以上の度合のストレツチ 処理に等価である請求の範囲第７２項記載の製造方法。 ７４．前記加工効果が室温に於る製品の初期長さの４〜１０％のストレツチ処理 に等価である請求の範囲第７３項記載の製造方法。 ７５．前記加工効果が室温に於る製品の初期長さの３〜１０％のストレツチ処理 である請求の範囲第７２項記載の製造方法。 ７６．前記加工効果が室温に於る製品の初期長さの４〜１０％のストレツチ処理 である請求の範囲第７２項記載の製造方法。 ７７．前記製品が、０．５〜４．０重量％のＬｉ、０〜５．０重量％のＭｇ、５ ．０重量％迄のＣｕ、０〜２．０重量％のＭｎ、０〜７．０重量％のＺｎ、最大 ０．５重量％のＦｅ、最大０．５重量％のＳｉ、及び、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｃｅ及びＳ ｃを含む群から選択した１つの元素、残部のアルミニウム、元素及び不可避的不 純物を含んで構成される請求の範囲第４４項記載の製造方法。 ７８．前記製品が、１．０〜４．０重量％のＬｉ、０．５〜４．０重量％のＣｕ 、０〜３．０重量％のＭｇ、０．０３〜．０１５重量％のＺｎ、及び０〜１．０ 重量％のＭｎをを含んで構成される請求の範囲第４４項記載の製造方法。 ７９．前記製品が、２．０〜３．０重量％のＬｉ、０．５〜４．０重量％のＣｕ 、０〜３．０重量％のＭｇ、０．０５〜０．１２重量％のＺｒ、及び０〜１．０ 重量％のＭｎをを含んで構成される請求の範囲第４４項記載の製造方法。