KR20170138533A - 고강도 7xxx 알루미늄 합금 및 이것의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

신규 7xxx 시리즈 알루미늄 합금이 본 명세서에서 기재된다. 상기 합금은 고강도를 나타낸다. 상기 합금은 자동차, 수송, 전자장치, 항공우주, 및 산업적 적용을 포함하는 다양한 적용에서 사용될 수 있다. 상기 합금을 제조 및 처리하는 방법이 본 명세서에서 또한 기재된다. 금속 시트를 생산하는 방법이 본 명세서에서 또한 기재되고, 상기 방법은 본원에서 기재된 알루미늄 합금을 주조하여 잉곳을 형성하는 단계, 상기 잉곳을 균질화하는 단계, 상기 잉곳을 열간 압연시켜 고온 밴드를 생산하는 단계, 및 상기 고온 밴드를 최종 게이지의 금속 시트로 냉간 압연하는 단계를 포함한다.

Description

고강도 7XXX 알루미늄 합금 및 이것의 제조 방법

관련 출원에 대한 교차참조

본원은 2015년 10월 30일 출원된 미국 가특허 출원 시리얼 번호 제62/248,796호 및 2016년 4월 25일 출원된 미국 가특허 출원 시리얼 번호 제62/326,858호에 대한 우선권 및 그것의 출원 이점을 주장하고, 상기 출원 둘 모두는 본 명세서에 참고로 그것의 전체가 편입되어 있다.

분야

신규 알루미늄 합금 조성물과 이것을 제조 및 가공하는 방법이 본 명세서에서 제공된다. 본 명세서에서 기재된 합금은 고강도를 나타내고 자동차, 수송, 전자장치, 및 산업적 적용에서 사용될 수 있다.

고강도 알루미늄 합금은 자동차 구조적 적용에서의 사용을 위해 바람직하다. 예를 들면, 6xxx 시리즈 분류 하에서의 알루미늄 합금은 자동차 구조적 적용에 주로 사용된다. 그러나, 현재의 6xxx 시리즈 합금은 최초 설비 제조자(OEM)의 고강도 요구를 충족할 수 없다. 예를 들면, AA6111 및 AA6013형 합금은 T6 템퍼에서 단지 300 내지 350MPa의 항복 강도를 달성한다. 자동차 구조적 적용에서 요망되는 고강도를 달성하기 위해, 붕소강과 같은 다양한 강 등급이 사용되고 있다. 그러나, 그와 같은 강 등급 시트는 지나치게 무겁고 경량 재료를 필요로 하는 현대 자동차 설계에 사용하기에는 부적절하다.

구체적으로, 정부 법안은 차량에 대한 의무적인 마일리지 요건을 부과했으며 차량 테일 파이프로부터 허용가능한 배출량도 낮추었다. 따라서, 이들 제약을 충족시키는 자동차 설계를 위해서는 보다 낮은 밀도의 재료가 필요하다. 강보다 2.8의 인자만큼 낮은 밀도를 갖는 알루미늄 합금은 실질적인 차량 중량 감소를 제공하기 때문에 자동차 제조에 점점 더 많이 사용되고 있다. 그러나, 충분한 중량 감소를 달성하고 강 (및 다른 저 강도 부품)에 대한 효과적인 대체가 되도록 하기 위해서는, 물질은 약 2mm의 시트 게이지에 대해 500MPa 이상의 항복 강도를 나타내야만 한다.

2mm 알루미늄 합금 시트에 대한 500MPa 항복 강도의 목표는 그보다 훨씬 높은 강도로 알려져 있는 항공우주 알루미늄 합금의 맥락에서조차 상당한 도전 과제이다. 이것은 부분적으로 부품의 두께와 달성 가능한 강도 사이의 관계에 기인한다. 플레이트는 일반적으로 두께가 10mm를 초과한다. 전형적으로, 플레이트 단면의 두께가 감소함에 따라, 용액 열처리 온도로부터 이 단면의 보다 빠른 ??칭때문에 강도가 상응하여 증가한다. 이것은 강도에 더하여 합금 원소의 더 높은 과포화를 유지하는 데 도움이 된다.

그러나, 대략 100 내지 150mm의 두께 미만에서, 플레이트의 미세구조는 일반적으로 재결정화되지 않은 구조에서 재결정화된 구조로 변한다. 이 시점에서 강도는 감소하기 시작한다. 시트 게이지로 감소가 계속됨에 따라, 강도 감소는 약화되지 않고 계속하여, 전형적으로 동일한 합금의 플레이트보다 훨씬 더 낮은 강도의 얇은 시트를 만든다. 요망되는 2mm 게이지에서, 시트는 사실상 완전히 재결정화되고 그리고 재결정화되지 않은 구조를 갖는 플레이트 게이지로서 그것의 강도 능력의 단지 일부만을 제공할 수 있다.

500MPa 이상의 항복 강도 목표는 플레이트 게이지에서도 도전 과제이다. 따라서, 그와 같은 목표를 달성하는 것은 자동차 OEM에 의해 요구되는 바와 같은 2mm 시트 게이지에 대해서 얻기가 더욱 더 어렵다. 따라서, OEM의 고-강도 요구를 충족시킬 수 있는 신규한 경량 합금이 필요하다.

요약

본 발명의 커버된 구현예는 이 요약이 아닌 청구항에 의해 정의된다. 본 요약은 본 발명의 다양한 측면의 수준 높은 개요이고 그리고 아래의 상세한 설명 부분에서 더 상세히 기술되는 개념 중 일부를 소개한다. 이 요약은 청구된 요지의 핵심 또는 필수적인 특징을 확인하기 위한 의도는 아니고, 청구된 요지의 범위를 결정하기 위해 단독으로 사용되도록 의도하는 것은 아니다. 요지는 전체 명세서, 임의의 또는 모든 도면 및 각 청구항의 적절한 부분을 참고하여 이해되어야 한다.

신규 7xxx 시리즈 알루미늄 합금이 본 명세서에서 제공된다. 상기 합금은 고강도를 나타내고 자동차, 수송, 전자장치, 및 산업적 적용을 포함하는 다양한 적용에서 사용될 수 있다. 본 명세서에서 기재된 알루미늄 합금은 약 4~15 wt. % Zn, 0.1~3.5 wt. % Cu, 1.0~4.0 wt. % Mg, 0.05~0.50 wt. % Fe, 0.05~0.30 wt. % Si, 0.05~0.25 wt. % Zr, 최대 0.25 wt. % Mn, 최대 0.20 wt. % Cr, 최대 0.15 wt. % Ti, 및 최대 0.15 wt. %의 불순물을 포함하고, 나머지는 Al이다. 본원 전체를 통해, 모든 원소는 상기 합금의 총 중량을 기준으로 중량 백분율 (wt. %)로 기재된다. 일부 경우에서, 알루미늄 합금은 약 5.6~9.3 wt. % Zn, 0.2~2.6 wt. % Cu, 1.4~2.8 wt. % Mg, 0.1~0.35 wt. % Fe, 0.05~0.2 wt. % Si, 0.05~0.15 wt. % Zr, 0.01~0.05 wt. % Mn, 0.01~0.05 wt. % Cr, 0.001~0.05 wt. % Ti, 및 최대 0.15 wt. %의 불순물을 포함하고, 나머지는 Al이다. 일부 경우에서, 알루미늄 합금은 약 5.8~9.2 wt. % Zn, 0.3~2.5 wt. % Cu, 1.6~2.6 wt. % Mg, 0.1~0.25 wt. % Fe, 0.07~0.15 wt. % Si, 0.09~0.15 wt. % Zr, 0.02~0.05 wt. % Mn, 0.03~0.05 wt. % Cr, 0.003~0.035 wt. % Ti, 및 최대 0.15 wt. %의 불순물을 포함하고, 나머지는 Al이다. 일부 경우에서, 알루미늄 합금은 약 8.9~9.2 wt. % Zn, 0.2~2.1 wt. % Cu, 2.2~2.4 wt. % Mg, 0.18~0.23 wt. % Fe, 0.09~0.12 wt. % Si, 0.05~0.15 wt. % Zr, 0.04~0.09 wt. % Mn, 0.03~0.09 wt. % Cr, 0.01~0.02 wt. % Ti, 및 최대 0.15 wt. %의 불순물을 포함하고, 나머지는 Al이다. 일부 경우에서, 알루미늄 합금은 약 9 wt. % Zn, 0.3 wt. % Cu, 2.3 wt. % Mg, 0.2 wt. % Fe, 0.1 wt. % Si, 0.1 wt. % Zr, 0.05 wt. % Mn, 0.04 wt. % Cr, 0.02 wt. % Ti, 및 최대 0.15 wt. %의 불순물을 포함하고, 나머지는 Al이다. 일부 경우에서, 알루미늄 합금은 약 9.2 wt. % Zn, 1.2 wt. % Cu, 2.3 wt. % Mg, 0.23 wt. % Fe, 0.1 wt. % Si, 0.11 wt. % Zr, 0.04 wt. % Mn, 0.04 wt. % Cr, 0.01 wt. % Ti, 및 최대 0.15 wt. %의 불순물을 포함하고, 나머지는 Al이다. 일부 경우에서, 알루미늄 합금은 약 9.2 wt. % Zn, 2.4 wt. % Cu, 1.9 wt. % Mg, 0.19 wt. % Fe, 0.08 wt. % Si, 0.1 wt. % Zr, 0.02 wt. % Mn, 0.03 wt. % Cr, 0.03 wt. % Ti, 및 최대 0.15 wt. %의 불순물을 포함하고, 나머지는 Al이다. 일부 예에서, 알루미늄 합금은 Mo, Nb, Be, B, Co, Sn, Sr, V, In, Hf, Ag, Sc 및 Ni 중 하나 이상을 최대 0.20 % 포함할 수 있다. 일부 예에서, 알루미늄 합금은 Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, 및 Lu로 구성된 군으로부터 선택되는 최대 0.10 %의 희토류 원소를 포함할 수 있다.

본원에서 기재된 알루미늄 합금을 포함하는 제품이 본원에서도 제공된다. 이 제품은 시트, 플레이트, 압출품, 주조품, 또는 단조품을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 이 제품은 약 40 마이크론 미만의 최대 피트 깊이를 가질 수 있다. 일부 예에서, 이 제품은 약 20 마이크론 미만의 평균 피트 깊이를 가질 수 있다. 일부 경우에서, 이 제품은 약 550 MPa 초과의 항복 강도를 가질 수 있다. 일부 경우에서, 이 제품은 약 600 MPa 초과의 항복 강도를 가질 수 있다. 일부 예에서, 알루미늄 합금을 포함하는 제품은 약 0.30 wt % 초과의 Cu(예를 들면, 약 0.80 wt % 초과의 Cu 또는 약 1.1 wt % 초과의 Cu)를 갖는 알루미늄 합금을 포함할 수 있고, 제품은 약 600 MPa 초과의 항복 강도를 갖는다.

일부 예에서, 제품은 모터 비히클 몸체부 (예를 들면, 범퍼, 사이드 빔, 루프 빔, 크로스 빔, 필라 보강재, 내부 패널, 외부 패널, 측면 패널, 후드 내부, 후드 외부, 및 트렁크 리드 패널)를 포함하는 자동차 및/또는 수송 몸체부를 포함할 수 있다. 제품은 또한 전자 제품, 예컨대 전자 장치 하우징을 포함할 수 있다. 제품은 또한 구조적 부품 (예를 들면, 날개, 동체, 보조익, 방향타, 엘리베이터, 카울링 또는 지지체) 또는 비-구조적 부품 (예를 들면, 좌석 트랙, 좌석 프레임, 패널 또는 힌지)를 포함하는 항공우주 몸체부를 포함할 수 있다.

금속 제품을 생산하는 방법이 본 명세서에서 추가로 제공된다. 금속 제품을 생산하는 방법은, 비제한적으로, 하기의 단계들을 포함한다: 본원에서 기재된 알루미늄 합금을 주조하여 잉곳 또는 슬랩을 형성하는 단계, 상기 잉곳 또는 상기 슬래브를 균질화하는 단계, 상기 잉곳 또는 상기 슬래브를 열간 압연하여 고온 밴드 또는 중간 게이지를 생산하는 단계, 및 상기 고온 밴드를 최종 게이지의 금속 제품으로 냉간 압연하는 단계. 선택적으로, 금속 제품은 시트이다. 이들 경우에, 방법은 추가로, 상기 시트에 대해 약 430 ℃ 내지 약 600 ℃(예를 들면, 약 430 ℃ 내지 약 500 ℃, 약 440 ℃ 내지 약 490 ℃, 약 450 ℃ 내지 약 480 ℃, 또는 약 460 ℃ 내지 약 475 ℃)의 온도에서 용액 열처리를 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한 상기 시트를 약 25 ℃ 내지 약 120 ℃의 온도로 냉각시키는 단계를 포함할 수 있다. 일부 경우에서, 냉각 단계 동안의 냉각 속도는 선택적으로 약 200 ℃/초 내지 약 600 ℃/초일 수 있다. 다른 사례에서, 냉각 단계 동안의 냉각 속도는 약 2000 ℃/초 내지 약 3000 ℃/초이다. 본 명세서에서 기재된 방법은 선택적으로 상기 시트에 대해 에이징 공정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 경우에서, 에이징 공정은 상기 시트를 약 100 ℃ 내지 약 170 ℃의 농도로 가열하는 단계, 약 100 ℃ 내지 약 140 ℃의 온도에서 일정한 기간 동안 상기 시트를 유지하는 단계, 및 상기 시트를 실온으로 냉각시키는 단계를 포함할 수 있다. 다른 사례에서, 에이징 공정은 상기 시트를 약 100 ℃ 내지 약 140 ℃의 온도로 가열시키는 단계; 약 100 ℃ 내지 약 140 ℃의 온도에서 일정한 기간 동안 상기 시트를 유지하는 단계; 상기 시트를 약 140 ℃ 초과의 온도로 가열시키는 단계; 상기 시트를 약 140 ℃ 초과(예를 들면, 약 140 ℃ 내지 170 ℃)의 온도에서 일정한 기간 동안 유지하는 단계; 및 상기 시트를 실온으로 냉각시키는 단계를 포함할 수 있다. 일부 경우에서, 시트에 페인트 베이크 열처리, 예를 들어 상기 시트를 약 140 ℃ 초과(예를 들면, 150 ℃, 160 ℃, 170 ℃, 180 ℃, 190 ℃, 200 ℃, 또는 그 초과)의 온도로 가열시키는 단계 및 약 140 ℃ 초과의 온도(예를 들면, 약 150 ℃, 160 ℃, 170 ℃, 180 ℃, 190 ℃, 200 ℃, 또는 그 초과)에서 일정한 기간(예를 들면, 10 분, 20 분, 30 분, 40 분, 50 분, 60 분, 70 분, 80 분, 90 분, 100 분, 110 분, 또는 120 분) 동안 유지하는 단계를 수행할 수 있다.

대안적으로, 냉간 압연된 F 템퍼 시트 블랭크는 용액 열처리 온도로 가열되고 그 다음 콜드 다이를 사용하여 부품으로 고온 성형될 수 있다. 콜드 다이는 후속의 인공 에이징 반응을 위해 용액 중 합금 원소를 유지하는데 필요한 빠른 ??칭 속도를 제공할 수 있다. 핫 스탬핑 및 다이 ??칭 다음에, 성형된 부품은 상기에 기재된 바와 같이 인공적으로 에이징될 수 있다.

본 명세서에서 기재된 방법에 따라 제조된 7xxx 시리즈 합금을 포함하는 알루미늄 시트도 본 명세서에서 제공된다. 시트는 선택적으로 T1 내지 T9 템퍼일 수 있다. 일부 경우에서, 시트는 T6 템퍼일 수 있다. 일부 경우에서, 시트는 T7 템퍼일 수 있다. 일부 경우에서, 시트는 약 500 MPa 초과의 항복 강도를 갖는다. 일부 경우에서, 알루미늄 시트는 Al₃Zr 분산질을 포함할 수 있다. 일부 경우에서, Al₃Zr 분산질은 약 5 nm 내지 약 50 nm(예를 들면, 약 5 nm 내지 약 20 nm, 약 8 nm 내지 약 20 nm, 또는 약 5 nm 내지 약 10 nm)의 직경을 가질 수 있다. 일부 경우에서, Al₃Zr 분산질은 약 20 nm 미만(예를 들면, 약 15 nm 미만, 약 10 nm 미만, 또는 약 8 nm 미만)의 직경을 가질 수 있다. 본원에서 기재된 7xxx 시리즈 합금을 포함하는 알루미늄 플레이트, 압출품, 주조품, 및 단조품도 본 명세서에서 제공된다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 본 발명의 비-제한적인 예의 하기 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.

도 1은 상이한 조건 하에서 용액 열처리 및 에이징 후, 본 명세서에서 기재된 비교 합금 및 예시적인 합금의 항복 강도를 도시하는 그래프이다.
도 2는 상이한 조건 하에서 용액 열처리 및 에이징 후, 본 명세서에서 기재된 비교 합금 및 예시적인 합금의 극한 인장 강도를 도시하는 그래프이다.
도 3은 합금 7075 시트(최상부 및 바닥면 좌측 패널), 합금 V6 시트(최상부 및 바닥면 중간 패널), 및 합금 V12 시트(최상부 및 바닥면 오른쪽 패널)에서 형성된 저항 스폿 용접 너겟의 사진을 포함한다.
도 4는 57 g/L NaCl 및 10 mL H₂O₂을 함유하는 용액에서 24시간 동안 액침된 후, 합금 7075 (샘플 1 및 2), 합금 V6, 및 합금 V12로부터 제조된 시트의 단면의 사진을 포함한다.
도 5는 57 g/L NaCl 및 10 mL H₂O₂을 함유하는 용액에서 24시간 동안 액침된 후, 합금 7075 (샘플 1 및 2), 합금 V6, 및 합금 V12로부터 제조된 시트의 평균 및 최대 피트 깊이의 그래프이다.
도 6은 용액 열처리 온도로부터 물로 ??칭한 후 시트를 실온에서 10 일 동안 유지하여 수득한 T4 템퍼 합금 K303, K304, K305, K306, K307, K308, K309, 및 K311의 항복 강도 및 총 연신을 도시하는 그래프이다.
도 7은 압연 방향에 대해 0°, 45°, 및 90°의 각도에서 T4 템퍼(용액 열처리 온도로부터 물로 ??칭한 후, 시트를 실온에서 10 일 동안 유지하여 수득됨)에서 합금 K303, K304, K305, K306, K307, K308, K309, 및 K311의 항복 강도를 도시하는 그래프이다.
도 8은 압연 방향에 대해 0°, 45°, 및 90°의 각도에서 T4 템퍼(용액 열처리 온도로부터 물로 ??칭한 후, 시트를 실온에서 10 일 동안 유지하여 수득됨)에서 합금 K303, K304, K305, K306, K307, K308, K309, 및 K311의 총 연신을 도시하는 그래프이다.
도 9는 압연 방향에 대해 0°, 45°, 및 90°의 각도에서 T4 템퍼(용액 열처리 온도로부터 물로 ??칭한 후, 시트를 실온에서 10 일 동안 유지하여 수득됨)에서 합금 K303, K304, K305, K306, K307, K308, K309, 및 K311의 r 값을 도시하는 그래프이다.
도 10은 T4 템퍼에서 합금 K303, K304, K305, K306, K307, K308, K309, K310, K311, K312, K313, 및 K314(모두는 용액 열처리 온도로부터 공기 냉각됨)의 항복 강도 및 총 연신을 도시하는 그래프이다. 상기 값은 3개의 시험 방향(압연 방향에 대해 0°, 45°, 및 90°의 각도)의 평균 값을 나타낸다.
도 11은 압연 방향에 대해 T4 템퍼에서 0°, 45°, 및 90°의 각도에서 합금 K303, K304, K305, K306, K307, K308, K309, K310, K311, K312, K313, 및 K314의 r 값을 도시하는 그래프이다. T4 템퍼는 시트를 실온에서 7일 동안 유지하고 그 다음 용액 열처리 온도로부터 공기 냉각 후 70 ℃에서 4일 동안 가열함으로써 달성되었다.
도 12는 압연 방향에 대해 0°, 45°, 및 90°의 각도에서 합금 K303, K304, K305, K306, K307, K308, K309, K310, K311, K312, K313, 및 K314(모두는 용액 열처리 온도로부터 공기 냉각됨)의 굽힘각을 도시하는 그래프이다.
도 13은 T6 템퍼에서 합금 K303, K304, K305, K306, K307, K308, K309, K310, K311, K312, K313, 및 K314(모두는 용액 열처리 온도로부터 공기 냉각됨)의 항복 강도 및 총 연신을 도시하는 그래프이다. 측정값은 횡행 시험 방향으로 수득되었다.
도 14는 3개의 별개의 조건 하에서 수득된 T6 템퍼에서 합금 K303, K304, K305, K306, K307, K308, K309, K310, K311, K312, K313, 및 K314(모두는 용액 열처리 온도로부터 공기 냉각됨)에 대한 항복 강도를 도시하는 그래프이다. 측정값은 횡행 시험 방향으로 수득되었다. 각 세트에서 왼쪽 히스토그램 막대는 95 ℃로 가열시키고 8시간 동안 침지시키고, 그 다음 145 ℃로 가열시키고 6시간 동안 침지시킴으로써 수득된 T6 템퍼를 나타낸다. 각 세트에서 중간 히스토그램 막대는 용액 열 처리 시트를 1일 동안 실온에서 유지하고 그 다음 상기 시트를 120 ℃로 추가로 가열시키고 24시간 동안 침지시킴으로써 수득된 T6 템퍼를 나타낸다. 각 세트에서의 오른쪽 히스토그램 막대는 용액 열 처리 시트를 1일 동안 실온에서 유지하고, 상기 시트를 120 ℃로 가열시키고 시트를 1시간 동안 침지시키고, 그리고 상기 시트를 180 ℃로 추가로 가열시키고 30 분 동안 침지시켜서 페인트 베이킹을 나타냄으로써 수득된 T6 템퍼를 나타낸다.
도 15a는 제1 지르코늄(Zr) 함량을 포함하는 알루미늄 합금의 재결정화된 미세구조를 도시하는 편광 현미경사진이다.
도 15b는 제2 Zr 함량을 포함하는 알루미늄 합금의 재결정화되지 않은 미세구조를 도시하는 편광 현미경사진이다.
도 15c는 제3 Zr 함량을 포함하는 알루미늄 합금의 재결정화되지 않은 미세구조를 도시하는 편광 현미경사진이다.
도 16a는 가공 후 알루미늄 합금의 재결정화된 미세구조를 도시하는 편광 현미경사진이다.
도 16b는 가공 후 알루미늄 합금의 재결정화되지 않은 미세구조를 도시하는 편광 현미경사진이다.
도 17a는 Al₃Zr 분산질을 나타내는 가공 후에서 재결정화된 알루미늄 합금의 SEM 이미지이다.
도 17b는 Al₃Zr 분산질을 나타내는 가공 후에 재결정화되지 않은 알루미늄 합금의 SEM 이미지이다.
도 18a는 비교 합금 AA7075의 응력-변형 곡선을 도시한 그래프이다.
도 18b는 시험된 상이한 온도에서 시험된 예시적인 합금 V6의 응력-변형 곡선을 도시한 그래프이다.

상세한 설명

신규 7xxx 시리즈 알루미늄 합금이 본 명세서에서 기재된다. 상기 합금은 몇 개의 템퍼, 특히 T6 템퍼에서 고강도를 나타낸다. 놀랍게도, 낮은 구리(Cu) 함량(예를 들면, 0.5 wt. % 미만)을 갖는 본원에서 기재된 합금은 높은 항복 강도 및 극한 인장 강도 값을 초래하였고, 다량의 Cu를 함유하는 합금 강도와 비교할만하거나 심지어 능가했다. 이것은 항공우주 적용에서 사용된 고강도 7xxx 합금과는 대조적이고, 여기서 추가의 강도 향상이 Cu 함유를 통해 달성되었다. 또한, 본 명세서의 일부 경우에서 기재된 합금은 비용 절감 이점을 초래하는 재활용 금속의 사용을 허용한다. 예상외로, 본 명세서에서 기재된 일부 합금은 냉간 압연에 의한 75% 게이지 감소에도 불구하고 재결정화되지 않은 그레인 구조를 나타낸다. 재결정화되지 않은 그레인 구조는 합금의 강도에 기여한다.

정의 및 설명:

본 명세서에서 사용된 용어들 "발명", "상기 발명", "이 발명" 및 "본 발명"은 이 특허 출원 및 하기 청구범위의 모든 요지를 광범위하게 지칭하는 것으로 의도된다. 이들 용어들을 함유하는 서술은 본 명세서에 기재된 요지를 제한하지 않거나 이하의 특허 청구범위의 의미 또는 범위를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이 설명에서, AA 번호 및 다른 관련 분류, 예컨대 "시리즈" 또는 "7xxx"에 의해 확인된 합금에 대한 참조가 이루어진다. 알루미늄 및 그 합금의 명칭부여 및 확인에 가장 통상적으로 사용된 번호 분류 시스템의 이해에 대해서는, 모두 알루미늄 협회에 의해 공개된 문헌[International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys] 또는 문헌[Registration Record of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical Compositions Limits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot]를 참고한다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, "a", "an" 및 "the"의 의미는 맥락 상 명확히 달리 지시하지 않는 한 단수 및 복수의 참조를 포함한다.

하기 예에서, 알루미늄 합금은 그것의 원소 조성에 관해서는 중량 퍼센트(wt. %)로 기재된다. 각 합금에서, 나머지는 알루미늄이며, 모든 불순물의 합에 대한 최대 wt. %는 0.15 %이다.

본 명세서에서 달리 명시되지 않으면, 실온은 20 ℃, 21 ℃, 22 ℃, 23 ℃, 24 ℃, 또는 25 ℃를 포함하는 약 20 ℃ 내지 약 25 ℃의 온도를 지칭한다.

합금 조성물

본 명세서에서 기재된 합금은 신규 7xxx 시리즈 알루미늄 합금이다. 상기 합금은, 게이지가 정상 재결정화된 또는 재결정화되지 않은 미세구조를 갖는지와는 무관하게 얇은 게이지(예를 들면, 10 mm 이하)에서 예상외로 고강도 값을 나타낸다. 합금의 특성은 합금을 제조하는 조성물 및 방법에 의해 달성된다. 본원에서 기재된 합금은 표 1에서 제공된 하기 원소 조성을 가질 수 있다.

일부 예에서, 합금은 표 2에서 제공된 하기 원소 조성을 가질 수 있다.

일부 예에서, 합금은 표 3에서 제공된 하기 원소 조성을 가질 수 있다.

일부 예에서, 본 명세서에서 기재된 합금은 상기 합금의 총 중량을 기준으로 4 % 내지 15 %(예를 들면, 5.4 % 내지 9.5 %, 5.6 % 내지 9.3 %, 5.8 % 내지 9.2 %, 또는 4.0 % 내지 5.0 %)의 양으로 아연(Zn)을 포함한다. 예를 들면, 합금은 4.0 %, 4.1 %, 4.2 %, 4.3 %, 4.4 %, 4.5 %, 4.6 %, 4.7 %, 4.8 %, 4.9 %, 5.0 %, 5.1 %, 5.2 %, 5.3 %, 5.4 %, 5.5 %, 5.6 %, 5.7 %, 5.8 %, 5.9 %, 6.0 %, 6.1 %, 6.2 %, 6.3 %, 6.4 %, 6.5 %, 6.6 %, 6.7 %, 6.8 %, 6.9 %, 7.0 %, 7.1 %, 7.2 %, 7.3 %, 7.4 %, 7.5 %, 7.6 %, 7.7 %, 7.8 %, 7.9 %, 8.0 %, 8.1 %, 8.2 %, 8.3 %, 8.4 %, 8.5 %, 8.6 %, 8.7 %, 8.8 %, 8.9 %, 9.0 %, 9.1 %, 9.2 %, 9.3 %, 9.4 %, 9.5 %, 9.6 %, 9.7 %, 9.8 %, 9.9 %, 10.0 %, 10.1 %, 10.2 %, 10.3 %, 10.4 %, 10.5 %, 10.6 %, 10.7 %, 10.8 %, 10.9 %, 11.0 %, 11.1 %, 11.2 %, 11.3 %, 11.4 %, 11.5 %, 11.6 %, 11.7 %, 11.8 %, 11.9 %, 12.0 %, 12.1 %, 12.2 %, 12.3 %, 12.4 %, 12.5 %, 12.6 %, 12.7 %, 12.8 %, 12.9 %, 13.0 %, 13.1 %, 13.2 %, 13.3 %, 13.4 %, 13.5 %, 13.6 %, 13.7 %, 13.8 %, 13.9 %, 14.0 %, 14.1 %, 14.2 %, 14.3 %, 14.4 %, 14.5 %, 14.6 %, 14.7 %, 14.8 %, 14.9 %, 또는 15.0 % Zn를 포함할 수 있다. 모두는 wt. %로 표현된다.

일부 예에서, 기재된 합금은 상기 합금의 총 중량을 기준으로 0.1 % 내지 3.5 %(예를 들면, 0.2 % 내지 2.6 %, 0.3 % 내지 2.5 %, 또는 0.15 % 내지 0.6 %)의 양으로 구리(Cu)를 포함한다. 예를 들면, 합금은 0.1 %, 0.11 %, 0.12 %, 0.13 %, 0.14 %, 0.15 %, 0.16 %, 0.17 %, 0.18 %, 0.19 %, 0.2 %, 0.21 %, 0.22 %, 0.23 %, 0.24 %, 0.25 %, 0.26 %, 0.27 %, 0.28 %, 0.29 %, 0.3 %, 0.35 %, 0.4 %, 0.45 %, 0.5 %, 0.55 %, 0.6 %, 0.65 %, 0.7 %, 0.75 %, 0.8 %, 0.85 %, 0.9 %, 0.95 %, 1.0 %, 1.1 %, 1.2 %, 1.3 %, 1.4 %, 1.5 %, 1.6 %, 1.7 %, 1.8 %, 1.9 %, 2.0 %, 2.1 %, 2.2 %, 2.3 %, 2.4 %, 2.5 %, 2.6 %, 2.7 %, 2.8 %, 2.9 %, 3.0 %, 3.1 %, 3.2 %, 3.3 %, 3.4 %, 또는 3.5 % Cu를 포함할 수 있다. 모두는 wt. %로 표현된다.

일부 예에서, 본 명세서에서 기재된 합금은 1.0 % 내지 4.0 % (예를 들면, 1.0 % 내지 3.0 %, 1.4 % 내지 2.8 %, 또는 1.6 % 내지 2.6 %)의 양으로 마그네슘 (Mg)을 포함한다. 일부 경우에서, 합금은 1.0%, 1.1 %, 1.2 %, 1.3 %, 1.4 %, 1.5 %, 1.6 %, 1.7 %, 1.8 %, 1.9 %, 2.0 %, 2.1 %, 2.2 %, 2.3 %, 2.4 %, 2.5 %, 2.6 %, 2.7 %, 2.8 %, 2.9 %, 3.0 %, 3.1 %, 3.2 %, 3.3 %, 3.4 %, 3.5 %, 3.6 %, 3.7 %, 3.8 %, 3.9 %, 또는 4.0 % Mg를 포함할 수 있다. 모두는 wt. %로 표현된다.

선택적으로, Zn, Cu, 및 Mg의 조합된 함량은 5 % 내지 14 % (예를 들면, 5.5 % 내지 13.5 %, 6 % 내지 13 %, 6.5 % 내지 12.5 %, 또는 7 % 내지 12 %)의 범위일 수 있다. 예를 들면, Zn, Cu, 및 Mg의 조합된 함량은 5 %, 5.5 %, 6 %, 6.5 %, 7 %, 7.5 %, 8 %, 8.5 %, 9 %, 9.5 %, 10 %, 10.5 %, 11 %, 11.5 %, 12 %, 12.5 %, 13 %, 13.5 %, 또는 14 %일 수 있다. 모두는 wt. %로 표현된다.

일부 예에서, 본 명세서에서 기재된 합금은 또한 상기 합금의 총 중량을 기준으로 0.05 % 내지 0.50 % (예를 들면, 0.10 % 내지 0.35 % 또는 0.10 % 내지 0.25 %)의 양으로 철 (Fe)을 포함한다. 예를 들면, 합금은 0.05 %, 0.06 %, 0.07 %, 0.08 %, 0.09 %, 0.10 %, 0.11 %, 0.12 %, 0.13 %, 0.14 %, 0.15 %, 0.16 %, 0.17 %, 0.18 %, 0.19 %, 0.20 %, 0.21 %, 0.22 %, 0.23 %, 0.24 %, 0.25 %, 0.26 %, 0.27 %, 0.28 %, 0.29 %, 0.30 %, 0.31 %, 0.32 %, 0.33 %, 0.34 %, 0.35 %, 0.36 %, 0.37 %, 0.38 %, 0.39 %, 0.40 %, 0.41 %, 0.42 %, 0.43 %, 0.44 %, 0.45 %, 0.46 %, 0.47 %, 0.48 %, 0.49 %, 또는 0.50 % Fe를 포함할 수 있다. 모두는 wt. %로 표현된다.

일부 예에서, 본 명세서에서 기재된 합금은 상기 합금의 총 중량을 기준으로 0.05 % 내지 0.30 % (예를 들면, 0.05 % 내지 0.25 % 또는 0.07 % 내지 0.15 %)의 양으로 실리콘 (Si)을 포함한다. 예를 들면, 합금은 0.05 %, 0.06 %, 0.07 %, 0.08 %, 0.09 %, 0.10 %, 0.11 %, 0.12 %, 0.13 %, 0.14 %, 0.15 %, 0.16 %, 0.17 %, 0.18 %, 0.19 %, 0.20 %, 0.21 %, 0.22 %, 0.23 %, 0.24 %, 0.25 %, 0.26 %, 0.27 %, 0.28 %, 0.29 %, 또는 0.30 % Si를 포함할 수 있다. 모두는 wt. %로 표현된다.

일부 예에서, 본 명세서에서 기재된 합금은 상기 합금의 총 중량을 기준으로 0.05 % 내지 0.25 % (예를 들면, 0.05 % 내지 0.20 % 또는 0.09 % 내지 0.15 %)의 양으로 지르코늄 (Zr)을 포함한다. 예를 들면, 합금은 0.05 %, 0.06 %, 0.07 %, 0.08 %, 0.09 %, 0.10 %, 0.11 %, 0.12 %, 0.13 %, 0.14 %, 0.15 %, 0.16 %, 0.17 %, 0.18 %, 0.19 %, 0.20 %, 0.21 %, 0.22 %, 0.23 %, 0.24 %, 또는 0.25 % Zr을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 합금은 상기 합금의 총 중량을 기준으로 0.05 % 미만 (예를 들면, 0.04 %, 0.03 %, 0.02 %, 또는 0.01 %)의 양으로 Zr을 포함할 수 있다. 모두는 wt. %로 표현된다.

일부 예에서, 본 명세서에서 기재된 합금은 상기 합금의 총 중량을 기준으로 최대 0.25 % (예를 들면, 0.01 % 내지 0.10 % 또는 0.02 % 내지 0.05 %)의 양으로 망간 (Mn)을 포함한다. 예를 들면, 합금은 0.01 %, 0.02 %, 0.03 %, 0.04 %, 0.05 %, 0.06 %, 0.07 %, 0.08 %, 0.09 %, 0.10 %, 0.11 %, 0.12 %, 0.13 %, 0.14 %, 0.15 %, 0.16 %, 0.17 %, 0.18 %, 0.19 %, 0.20 %, 0.21 %, 0.22 %, 0.23 %, 0.24 %, 또는 0.25 % Mn을 포함할 수 있다. 일부 경우에서, Mn은 합금 (즉, 0 %) 내에서 존재하지 않는다. 모두는 wt. %로 표현된다.

일부 예에서, 본 명세서에서 기재된 합금은 상기 합금의 총 중량을 기준으로 최대 0.20 %(예를 들면, 0.01 % 내지 0.10 %, 0.01 % 내지 0.05 %, 또는 0.03 % 내지 0.05 %)의 양으로 크로뮴(Cr)을 포함한다. 예를 들면, 합금은 0.01 %, 0.02 %, 0.03 %, 0.04 %, 0.05 %, 0.06 %, 0.07 %, 0.08 %, 0.09 %, 0.10 %, 0.11 %, 0.12 %, 0.13 %, 0.14 %, 0.15 %, 0.16 %, 0.17 %, 0.18 %, 0.19 %, 또는 0.20 % Cr을 포함할 수 있다. 일부 경우에서, Cr는 합금 내에 존재하지 않는다(즉, 0 %). 모두는 wt. %로 표현된다.

일부 예에서, 본 명세서에서 기재된 합금은 상기 합금의 총 중량을 기준으로 최대 0.15 %(예를 들면, 0.001 % 내지 0.10 %, 0.001 % 내지 0.05 %, 또는 0.003 % 내지 0.035 %)의 양으로 티타늄 (Ti)을 포함한다. 예를 들면, 합금은 0.001 %, 0.002 %, 0.003 %, 0.004 %, 0.005%, 0.006 %, 0.007 %, 0.008 %, 0.009 %, 0.010 %, 0.011 % 0.012 %, 0.013 %, 0.014 %, 0.015 %, 0.016 %, 0.017 %, 0.018 %, 0.019 %, 0.020 %, 0.021 % 0.022 %, 0.023 %, 0.024 %, 0.025 %, 0.026 %, 0.027 %, 0.028 %, 0.029 %, 0.03 %, 0.031 % 0.032 %, 0.033 %, 0.034 %, 0.035 %, 0.036 %, 0.037 %, 0.038 %, 0.039 %, 0.04 %, 0.041 % 0.042 %, 0.043 %, 0.044 %, 0.045 %, 0.046 %, 0.047 %, 0.048 %, 0.049 %, 0.05 %, 0.055 %, 0.06 %, 0.065 %, 0.07 %, 0.075 %, 0.08 %, 0.085 %, 0.09 %, 0.095 %, 0.1 %, 0.11 %, 0.12 %, 0.13 %, 0.14 %, 또는 0.15 % Ti를 포함할 수 있다. 일부 경우에서, Ti는 합금 내에 존재하지 않는다(즉, 0 %). 모두는 wt. %로 표현된다.

일부 예에서, 본 명세서에서 기재된 합금은 상기 합금의 총 중량을 기준으로 최대 0.10 % (예를 들면, 0.01 % 내지 0.10 %, 0.01 % 내지 0.05 %, 또는 0.03 % 내지 0.05 %)의 양으로 1종 이상의 희토류 원소(즉, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, 및 Lu 중 하나 이상)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 합금은 희토류 원소를 0.01 %, 0.02 %, 0.03 %, 0.04 %, 0.05 %, 0.06 %, 0.07 %, 0.08 %, 0.09 %, 또는 0.10 % 포함할 수 있다. 모두는 wt. %로 표현된다.

일부 예에서, 본 명세서에서 기재된 합금은 상기 합금의 총 중량을 기준으로 최대 0.20 %(예를 들면, 0.01 % 내지 0.20 % 또는 0.05 % 내지 0.15 %)의 양으로 Mo, Nb, Be, B, Co, Sn, Sr, V, In, Hf, Ag, 및 Ni 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 합금은 Mo, Nb, Be, B, Co, Sn, Sr, V, In, Hf, Ag, 및 Ni 중 하나 이상을 0.05 %, 0.06 %, 0.07 %, 0.08 %, 0.09 %, 0.10 %, 0.11 %, 0.12 %, 0.13 %, 0.14 %, 0.15 %, 0.16 %, 0.17 %, 0.18 %, 0.19 %, 또는 0.20 % 포함할 수 있다. 모두는 wt. %로 표현된다.

선택적으로, 본 명세서에서 기재된 합금 조성물은 추가로, 0.05 % 이하, 0.04 % 이하, 0.03 % 이하, 0.02 % 이하, 또는 0.01 % 이하의 양으로 때때로 불순물이라 칭하는 다른 소량 원소를 포함할 수 있다. 이들 불순물은, 비제한적으로 Ga, Ca, Bi, Na, Pb, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 따라서, Ga, Ca, Bi, Na, 또는 Pb은 0.05 % 이하, 0.04 % 이하, 0.03 % 이하, 0.02 % 이하, 또는 0.01 % 이하의 양으로 합금 내에 존재할 수 있다. 모든 불순물의 합은 0.15 % (예를 들면, 0.10 %)를 초과하지 않는다. 모두는 wt. %로 표현된다. 합금의 나머지 백분율은 알루미늄이다.

제조 방법

본 명세서에서 기재된 합금은 당해 분야의 숙련가에게 공지된 바와 같이 알루미늄 산업에서 통상적으로 사용된 표준에 따라 수행된 임의의 주조 공정을 사용하여 주조될 수 있다. 예를 들면, 합금은 트윈 벨트 캐스터, 트윈 롤 캐스터, 또는 블록 캐스터의 사용을 비제한적으로 포함할 수 있는 연속 주조(CC) 공정을 사용하여 주조될 수 있다. 일부 예에서, 주조 공정은 CC 공정에 의해 수행되어 빌렛, 슬랩, 셰이트, 스트립, 등을 형성한다. 일부 예에서, 주조 공정은 직접 냉각(DC) 주조 공정에 의해 수행되어 캐스트 잉곳을 형성한다. 일부 예에서, 용융된 합금이 처리된 후 주조될 수 있다. 처리는 탈가스, 인라인 플럭싱 및 필터링을 포함할 수 있다.

캐스트 잉곳, 빌렛, 슬랩, 또는 스트립은 추가 처리 단계가 수행될 수 있다. 선택적으로, 처리 단계는 시트를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 그와 같은 처리 단계는, 비제한적으로, 균질화 단계, 열간 압연 단계, 냉간 압연 단계, 용액 열처리 단계, 및 선택적으로 인공 에이징 단계를 포함한다. 처리 단계는 캐스트 잉곳에 관하여 아래에서 기재된다. 그러나, 처리 단계는 또한 당해 분야의 숙련가에게 공지된 변형을 사용하여 캐스트 빌렛, 슬랩 또는 스트립을 위해 사용될 수 있다.

균질화 단계에서, 본원에서 기재된 합금 조성물로부터 제조된 잉곳은 적어도 450 ℃ (예를 들면, 적어도 455 ℃, 적어도 460 ℃, 또는 적어도 465 ℃)의 피크 금속 온도를 이루기 위해 가열된다. 일부 경우에서, 잉곳은 450 ℃ 내지 480 ℃ 범위의 온도로 가열된다. 피크 금속 온도에 대한 가열 속도는 70 ℃/시 이하, 60 ℃/시 이하, 또는 50 ℃/시 이하일 수 있다. 그 다음 잉곳은 일정한 기간 동안 침지가 허용된다 (즉, 나타낸 온도에서 유지된다). 일부 경우에서, 잉곳은 최대 15 시간 (예를 들면, 30 분 내지 15 시간, 포함) 동안 침지가 허용된다. 예를 들면, 잉곳은 적어도 450 ℃의 온도에서 30 분 동안, 1 시간, 2 시간, 3 시간, 4 시간, 5 시간, 6 시간, 7 시간, 8 시간, 9 시간, 10 시간, 11 시간, 12 시간, 13 시간, 14 시간, 또는 15 시간 동안 침지될 수 있다.

선택적으로, 본 명세서에서 기재된 균질화 단계는 2단계 균질화 공정일 수 있다. 이들 경우에, 균질화 공정은 제1 단계로 칭하는 상기-기재된 가열 및 침지 단계를 포함할 수 있고, 추가로, 제2 단계를 포함할 수 있다. 균질화 공정의 제2 단계에서, 잉곳 온도는 균질화 공정의 제1 단계에 사용된 온도보다 더 높은 온도로 상승된다. 잉곳 온도는, 예를 들면, 균질화 공정의 제1 단계 동안 잉곳 온도보다 적어도 5 섭씨 온도 더 높은 온도로 상승될 수 있다. 예를 들면, 잉곳 온도는 적어도 455 ℃(예를 들면, 적어도 460 ℃, 적어도 465 ℃, 또는 적어도 470 ℃)의 온도로 상승될 수 있다. 제2 단계 균질화 온도에 대한 가열 속도는 5 ℃/시 이하, 3 ℃/시 이하, 또는 2.5 ℃/시 이하일 수 있다. 그 다음 잉곳은 일정한 기간 동안 제2 단계 동안 침지가 허용된다. 일부 경우에서, 잉곳은 최대 10 시간(예를 들면, 30 분 내지 10 시간, 포함) 동안 침지가 허용된다. 예를 들면, 잉곳은 적어도 455 ℃의 온도에서 30 분, 1 시간, 2 시간, 3 시간, 4 시간, 5 시간, 6 시간, 7 시간, 8 시간, 9 시간, 또는 10 시간 동안 침지될 수 있다. 균질화 다음에, 잉곳은 공기 중에서 실온으로 냉각될 수 있다.

균질화 단계의 끝에서, 열간 압연 단계가 수행된다. 열간 압연 단계는 고온 반전 밀 작동 및/또는 핫 탠덤 밀 작동을 포함할 수 있다. 열간 압연 단계는 약 250 ℃ 내지 약 550 ℃ (예를 들면, 약 300 ℃ 내지 약 500 ℃ 또는 약 350 ℃ 내지 약 450 ℃) 범위의 온도에서 수행될 수 있다. 열간 압연 단계에서, 잉곳은 12 mm 두께 게이지 또는 이하(예를 들면, 3 mm 내지 8 mm 두께 게이지)로 열간 압연될 수 있다. 예를 들면, 잉곳은 11 mm 두께 게이지 이하, 10 mm 두께 게이지 이하, 9 mm 두께 게이지 이하, 8 mm 두께 게이지 이하, 7 mm 두께 게이지 이하, 6 mm 두께 게이지 이하, 5 mm 두께 게이지 이하, 4 mm 두께 게이지 이하, 또는 3 mm 두께 게이지 이하로 열간 압연될 수 있다.

열간 압연 단계 다음에, 압연된 고온 밴드는 0.2 mm 내지 10 mm(예를 들면, 2 mm)의 최종 게이지 두께를 갖는 시트로 냉간 압연될 수 있다. 예를 들면, 압연된 고온 밴드는 0.2 mm, 0.3 mm, 0.4 mm, 0.5 mm, 0.6 mm, 0.7 mm, 0.8 mm, 0.9 mm, 1 mm, 1.1 mm, 1.2 mm, 1.3 mm, 1.4 mm, 1.5 mm, 1.6 mm, 1.7 mm, 1.8 mm, 1.9 mm, 2 mm, 2.1 mm, 2.2 mm, 2.3 mm, 2.4 mm, 2.5 mm, 2.6 mm, 2.7 mm, 2.8 mm, 2.9 mm, 3 mm, 3.1 mm, 3.2 mm, 3.3 mm, 3.4 mm, 3.5 mm, 3.6 mm, 3.7 mm, 3.8 mm, 3.9 mm, 4 mm, 4.1 mm, 4.2 mm, 4.3 mm, 4.4 mm, 4.5 mm, 4.6 mm, 4.7 mm, 4.8 mm, 4.9 mm, 5 mm, 5.1 mm, 5.2 mm, 5.3 mm, 5.4 mm, 5.5 mm, 5.6 mm, 5.7 mm, 5.8 mm, 5.9 mm, 6 mm, 6.1 mm, 6.2 mm, 6.3 mm, 6.4 mm, 6.5 mm, 6.6 mm, 6.7 mm, 6.8 mm, 6.9 mm, 7 mm, 7.1 mm, 7.2 mm, 7.3 mm, 7.4 mm, 7.5 mm, 7.6 mm, 7.7 mm, 7.8 mm, 7.9 mm, 8 mm, 8.1 mm, 8.2 mm, 8.3 mm, 8.4 mm, 8.5 mm, 8.6 mm, 8.7 mm, 8.8 mm, 8.9 mm, 9 mm, 9.1 mm, 9.2 mm, 9.3 mm, 9.4 mm, 9.5 mm, 9.6 mm, 9.7 mm, 9.8 mm, 9.9 mm, 또는 10 mm의 최종 게이지 두께로 냉간 압연될 수 있다. 냉간 압연은 20 %, 50 %, 75 %, 또는 85 %까지 전체 게이지 감소를 나타내는 최종 게이지 두께를 갖는 시트를 생성하도록 수행될 수 있다.

그 다음 냉간 압연된 시트는 용액 열처리 단계를 거칠 수 있다. 용액 열처리 단계는 상기 시트를 실온에서 약 430 ℃ 내지 약 500 ℃의 온도로 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들면, 용액 열처리 단계는 상기 시트를 실온에서 약 440 ℃ 내지 약 490 ℃, 약 450 ℃ 내지 약 480 ℃, 또는 약 460 ℃ 내지 약 475 ℃의 온도로 가열하는 단계를 포함할 수 있다.

일부 예에서, 용액 열처리 단계의 가열 속도는 약 250 ℃/시 내지 약 350 ℃/시(예를 들면, 약 250 ℃/시, 약 255 ℃/시, 약 260 ℃/시, 약 265 ℃/시, 약 270 ℃/시, 약 275 ℃/시, 약 280 ℃/시, 약 285 ℃/시, 약 290 ℃/시, 약 295 ℃/시, 약 300 ℃/시, 약 305 ℃/시, 약 310 ℃/시, 약 315 ℃/시, 약 320 ℃/시, 약 325 ℃/시, 약 330 ℃/시, 약 335 ℃/시, 약 340 ℃/시, 약 345 ℃/시, 또는 약 350 ℃/시)일 수 있다.

가열 속도는, 특히 연속 용액 열처리 라인을 통해 처리된 시트에 대해 상당히 더 높을 수 있다. 연속 열처리 라인에서의 가열 속도는 5 ℃/초 내지 20 ℃/초(예를 들면, 5 ℃/초, 6 ℃/초, 7 ℃/초, 8 ℃/초, 9 ℃/초, 10 ℃/초, 11 ℃/초, 12 ℃/초, 13 ℃/초, 14 ℃/초, 15 ℃/초, 16 ℃/초, 17 ℃/초, 18 ℃/초, 19 ℃/초, 또는 20 ℃/초)의 범위일 수 있다.

시트는 일정한 기간 동안 이 온도에서 침지될 수 있다. 일부 예에서, 시트는 최대 6 시간(예를 들면, 10 분 내지 6 시간, 포함) 동안 침지되도록 허용된다. 예를 들면, 시트는 약 430 ℃ 내지 약 600 ℃의 온도에서 10 분, 20 분, 30 분, 40 분, 50 분, 1 시간, 2 시간, 3 시간, 4 시간, 5 시간, 또는 6 시간 동안 침지될 수 있다. 예를 들면, 시트는 약 430 ℃ 내지 약 500 ℃의 온도에서 10 분, 20 분, 30 분, 40 분, 50 분, 1 시간, 2 시간, 3 시간, 4 시간, 5 시간, 또는 6 시간 동안 침지될 수 있다.

다른 예에서, 용액 열처리 단계의 가열 속도는 약 300 ℃/분 내지 약 500 ℃/분(예를 들면, 약 300 ℃/분, 약 325 ℃/분, 약 350 ℃/분, 약 375 ℃/분, 약 400 ℃/분, 약 425 ℃/분, 약 450 ℃/분, 약 475 ℃/분, 또는 약 500 ℃/분)일 수 있다. 이들 경우에, 시트는 기간 5 초 내지 5 분(포함) 동안의 온도에서 침지될 수 있다. 예를 들면, 시트는 약 430 ℃ 내지 약 500 ℃의 온도에서 10 초, 20 초, 30 초, 40 초, 50 초, 1 분, 2 분, 3 분, 4 분, 또는 5 분 동안 침지될 수 있다.

그 다음 시트는 ??칭 또는 냉각 단계에서 약 25 ℃ 내지 약 120 ℃의 온도로 냉각될 수 있다. ??칭 단계는 급속 ??칭 실시 또는 느린 ??칭 실시를 사용하여 수행될 수 있다. 급속 ??칭 실시에서의 냉각 속도는 약 2000 ℃/초 내지 약 3000 ℃/초 (예를 들면, 약 2500 ℃/초)의 범위일 수 있다. 느린 ??칭 실시에서의 냉각 속도는 약 200 ℃/초 내지 약 600 ℃/초 (예를 들면, 약 300 ℃/초 내지 약 500 ℃/초 또는 약 350 ℃/초 내지 약 450 ℃/초)의 범위일 수 있다. ??칭은 액체 ??칭, 가스 ??칭, 또는 이들의 조합을 사용하여 수행될 수 있다. 일부 경우에서, ??칭 단계는 물을 사용하여 수행된다. 일부 경우에서, ??칭 단계는 강제 통풍을 사용하여 수행된다.

선택적으로, 시트는 실온으로 ??칭될 수 있다. ??칭 후 수득된 시트는 W 템퍼이다. 그와 같은 W 템퍼 시트는 부품을 형성하는데 적합한 충분한 실온 연성을 가질 수 있다. 따라서, 실온으로 ??칭된 시트는 부품을 형성하도록 사용될 수 있다.

용액 열처리 및 ??칭/냉각 단계는, 합금 중 용해성 공융 상들, 예컨대 S-상(Al₂CuMg) 및 M-상[Mg(Zn, Al, Cu)₂ 또는 MgZn₂]이 용해되는 방식으로 수행되고, 이는 합금에 첨가된 용질의 강화 효과를 최대화한다. 이들 경우에, 불용해된 MgZn₂, Mg(Zn, Al, Cu)₂, 또는 Al₂CuMg 상들은 용액 열 처리 시트에서 관측되지 않는다. 용액 열 처리 시트에서 존재하는 상들은 Fe-보유 상들(예를 들면, Al₇Cu₂Fe) 및 Si-보유 상들(예를 들면, Mg₂Si)의 불가피한, 불용성 구성원소 입자를 포함한다.

선택적으로, 용액 열 처리 시트는 에이징될 수 있다. 인공 에이징 공정은 고강도를 진전시키고 합금에서 다른 바람직한 특성을 최적화한다. 최종 제품의 기계적 특성은 요망되는 용도에 따라 다양한 에이징 조건에 의해 조절된다. 일부 경우에서, 본 명세서에서 기재된 시트는 예를 들면 T4 템퍼, T6 템퍼, T7 템퍼, 또는 T8 템퍼로 고객에게 전달될 수 있다.

일부 예에서, T6 템퍼는 하기 에이징 공정을 사용하여 달성된다. 시트는 약 100 ℃ 내지 약 140 ℃(예를 들면, 약 105 ℃ 내지 약 135 ℃ 또는 약 110 ℃ 내지 약 130 ℃)의 온도로 가열될 수 있다. 에이징 공정은 또한, 상기 시트를, 약 100 ℃ 내지 약 140 ℃(예를 들면, 약 105 ℃ 내지 약 135 ℃ 또는 약 110 ℃ 내지 약 130 ℃)의 온도에서 일정한 기간 동안 유지하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 에이징 공정에서 시트를 유지하는 단계는 약 5 분 내지 약 72 시간(예를 들면, 30 분 내지 24 시간 또는 1 시간 내지 10 시간)의 기간 동안 수행될 수 있다. 선택적으로, 에이징 공정은 추가로, 상기 시트를 약 140 ℃ 초과(예를 들면, 145 ℃, 150 ℃, 또는 155 ℃)의 온도로 추가로 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 시트는 약 140 ℃ 초과(예를 들면, 약 140 ℃ 내지 180 ℃)의 온도에서 약 5 분 내지 약 72 시간(예를 들면, 30 분 내지 24 시간 또는 1 시간 내지 10 시간)의 기간 동안 유지될 수 있다. 에이징 공정은 추가로, 약 30 분 내지 48 시간의 지속 시간에 걸쳐 상기 시트를 실온으로 냉각시키는 단계를 포함할 수 있다.

대안적으로, 냉간 압연된 F 템퍼 시트 블랭크는 용액 열처리 온도로 가열되고, 콜드 다이를 사용하여 부품으로 고온 성형될 수 있다. 콜드 다이는 후속의 인공 에이징 반응을 위해 용액 중 합금 원소를 유지하는 필요한 빠른 ??칭 속도를 제공할 수 있다. 핫 스탬핑 및 다이 ??칭 다음에, 성형된 부품은 상기에 기재된 바와 같이 인공적으로 에이징될 수 있다.

본 명세서에서 기재된 합금으로부터 제조된 시트는 예외적인 항복 강도를 나타낸다. 일부 예에서, 시트가 T6 템퍼로 있을시, 시트는 약 500 MPa 초과의 항복 강도를 갖는다. 예를 들면, T6 템퍼로 있을시, 시트는 510 MPa 이상, 515 MPa 이상, 520 MPa 이상, 525 MPa 이상, 530 MPa 이상, 또는 535 MPa 이상의 항복 강도를 가질 수 있다.

본 명세서에서 기재된 합금으로부터 제조된 시트는 높은 플라스틱 변형 비(r-값 또는 랭크포드 값으로 칭함)을 나타낸다. 일부 예에서, 본 명세서에서 기재된 시트 압연 방향에 대해 45° 각도에서 높은 r-값을 나타낸다. 예를 들면, 압연 방향에 대해 45° 각도에서 r-값은 적어도 0.75, 적어도 1.0, 적어도 1.25, 적어도 1.5, 적어도 1.75, 적어도 2.0, 또는 적어도 2.25일 수 있다. 높은 r-값은 시트의 이방성 거동을 입증한다.

본 명세서에서 기재된 합금은 플레이트, 압출품, 주조품, 및 단조품 형태의 제품 또는 다른 적합한 제품을 제조하는데 사용될 수 있다. 제품은 당해 분야의 숙련가에게 공지된 기술을 사용하여 만들어질 수 있다. 예를 들면, 본원에서 기재된 합금을 포함하는 플레이트는 균질화 단계 그 다음 열간 압연 단계에서 캐스트 잉곳을 가공하여 제조될 수 있다. 열간 압연 단계에서, 잉곳은 200 mm 두께 게이지 이하(예를 들면, 10 mm 내지 200 mm)로 열간 압연될 수 있다. 예를 들면, 잉곳은 10 mm 내지 175 mm, 15 mm 내지 150 mm, 20 mm 내지 125 mm, 25 mm 내지 100 mm, 30 mm 내지 75 mm, 또는 35 mm 내지 50 mm의 최종 게이지 두께를 갖는 플레이트로 열간 압연될 수 있다.

본 명세서에서 기재된 합금 및 방법은 자동차, 항공기, 및 철로 적용, 또는 임의의 다른 요망된 적용을 포함하는 모터 비히클 및/또는 수송 적용에서 사용될 수 있다. 일부 예에서, 합금 및 방법은 모터 비히클 몸체부 제품, 예컨대 범퍼, 사이드 빔, 루프 빔, 크로스 빔, 필라 보강재(예를 들면, A-필라, B-필라, 및 C-필라), 내부 패널, 외부 패널, 측면 패널, 내부 후드, 외부 후드, 또는 트렁크 리드 패널을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 본 명세서에서 기재된 알루미늄 합금 및 방법은 또한 예를 들면, 외부 및 내부 패널을 제조하기 위해 항공기 또는 철도 차량 적용에서 사용될 수 있다.

본 명세서에서 기재된 합금 및 방법은 또한 전자장치 적용에서 사용될 수 있다. 예를 들면, 본 명세서에서 기재된 합금 및 방법은 또한 휴대폰 및 태블릿 컴퓨터를 포함하는 전자 장치용 하우징을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예에서, 합금은 휴대폰(예를 들면, 스마트폰)의 외부 케이싱용 하우징 및 태블릿 바닥 섀시를 제조하기 위해 사용될 수 있다.

일부 경우에서, 본 명세서에서 기재된 합금 및 방법은 산업적 적용에서 사용될 수 있다. 예를 들면, 본 명세서에서 기재된 합금 및 방법은 일반적인 유통 시장을 위한 제품을 제조하는데 사용될 수 있다.

하기 실시예는 동시에 본 발명의 범위를 제한하지 않으면서 본 발명을 추가로 설명하기 위한 것이다. 반대로, 본 발명의 사상을 벗어나지 않으면서, 본 명세서의 설명을 읽은 후, 당해 분야의 숙련가에게 스스로 시사할 수 있는 그것의 다양한 구현예, 변형 및 등가물이 제공될 수 있음을 명확히 이해할 것이다.

실시예 1

12종의 합금을 강도 및 연신 시험을 위해 준비했다(표 4 참조). 합금 V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9, V10, V11, 및 V12를 본 명세서에서 기재된 방법에 따라 제조했다. 시험된 합금의 원소 조성은 표 4에 나타나 있고, 나머지는 알루미늄이다. 원소 조성은 중량 백분율로 제공된다. 합금 V3은 현존하는 AA7075 합금이고 비교 목적을 위해 사용된다. 합금 V1, V2, V4, V5, V6, V7, V8, V9, V10, V11, 및 V12는 본 명세서에서 기재된 방법에 따라 제조된 원형 합금이다.

표 4에서 상기에서 나타나는 합금 조성을 갖는 잉곳을, 표 5에서 인용된 조건을 사용하여 본 명세서에서 기재된 절차에 따라 균질화했다. 구체적으로, 잉곳을 8 시간에 걸쳐 460 ℃ 또는 465 ℃로 가열시키고 그 다음 표 5에서 나타낸 바와 같이 일정한 기간 동안 침지시켰다. 제1 가열 및 침지는 표 5에서 "단계 1"로 칭한다. 선택적으로, 잉곳을 추가로 가열시키고, 표 5에서 "단계 2"로 칭하는 제2 균질화 단계에서 일정한 기간 동안 침지시켰다.

그 다음 잉곳을, 14회의 열간 압연 통과를 사용하여 65 mm의 초기 두께에서 8 mm의 최종 두께로 열간 압연시켰다. 열간 압연 단계의 레이다운 온도는 400 ℃ 내지 425 ℃의 범위였고 출구 온도는 315 ℃ 내지 370 ℃의 범위였다. 고온 밴드를 즉시 노에 넣어서 코일 냉각을 시뮬레이션했다. 고온 밴드를 대략 2 mm의 최종 게이지 두께로 냉간 압연시켰다(75 %까지 전체 게이지 감소). 그 다음 냉간 압연된 시트를 시간 당 대략 283 ℃의 속도로 465 ℃로 가열시키고 1시간 동안 침지되도록 했다. 그 다음 시트를, 냉수 또는 온수를 사용하여 ??칭 단계에서 실온(대략 25 ℃)로 냉각시키고 그 다음 에이징했다.

구체적으로, 합금 V4, V6, V7, V8, V9, 및 V10을 대략 20 ℃에서 물로 ??칭했다(이 실시예에서 "냉수 ??치" 또는 "냉수 ??칭"이라고 칭함). 냉수 ??치에 대해, 시트를 대략 2000 ℃/초 내지 3000 ℃/초의 속도로 냉각시켰다. 그 다음 합금을 아래의 표 6에서 기재된 조건 A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7, A11, A12, A13, 또는 A14의 조건에 따라 에이징했다.

표 6에서 기재된 조건에 따라 냉수 ??칭 및 에이징 후 합금 V4, V6, V7, V8, V9, 및 V10로부터 제조된 시트의 경도 값을 락웰 경도 시험을 사용하여 측정했다. 데이터는 아래의 표 7에서 제공된다.

또한, 합금 V4, V6, V7, V8, V9, 및 V10을, 온수를 사용하여 ??칭했다. 온수 ??치에 대해, 시트를, 대략 95 ℃의 물을 사용하여 대략 350 ℃/초의 속도로 냉각시켰다. 그 다음 합금을, 아래의 표 8에서 기재된 조건 D1, D2, D3, D4, D5, D6, 또는 D7 중의 하나에 따라 에이징했다.

표 8에서 기재된 조건에 따라 온수 ??칭 및 에이징 후 합금 V4, V6, V7, V8, V9, 및 V10로부터 제조된 시트의 경도 값을, 락웰 경도 시험을 사용하여 측정했다. 데이터는 아래의 표 9에서 제공된다.

냉수 ??칭 및 온수 ??칭의 효과를 상기 표 7 및 9에서의 데이터를 사용하여 비교했다. 구체적으로, 동일한 합금으로부터 그리고 ??칭 실시에 의해 변화된 동일한 에이징 조건에 따라 제조된 시트를 비교했다. 합금 V6로부터 제조되고, 온수를 사용하여 ??칭되고 그리고 실시 D3에 따라 에이징된 시트는 냉수를 사용하여 ??칭된 대응하는 시트(즉, 합금 V6로부터 제조되고 그리고 실시 A3에 따라 에이징된 시트)보다 5포인트 더 큰 락웰 B 경도 값을 가졌다. 유사하게, 합금 V6로부터 제조되고, 온수를 사용하여 ??칭되고 그리고 실시 D7에 따라 에이징된 시트는 냉수를 사용하여 ??칭된 대응하는 시트(즉, 합금 V6로부터 제조되고 그리고 실시 A7에 따라 에이징된 시트)보다 5.1포인트 더 큰 락웰 B 경도 값을 가졌다. 추가로, 합금 V7으로부터 제조되고, 온수를 사용하여 ??칭되고 그리고 실시 D2에 따라 에이징된 시트는 냉수를 사용하여 ??칭된 대응하는 시트(즉, 합금 V7으로부터 제조되고 그리고 실시 A2에 따라 에이징된 시트)보다 5.5포인트 더 낮은 락웰 B 경도 값을 가졌다.

실시예 2

실시예 1에서 온수 ??칭을 사용하여 제조된 시트를 표 10에서 아래에 기재된 조건(즉, B1, B3, B4, B5, B6, B8, B10, B12, B14, 및 B16)에 따라 에이징했다. 구체적으로, 합금 V1, V2, V3, V5, V11, 및 V12로부터 제조된 시트를 에이징 실시 B1, B3, B4, B5, 및 B6에 인용된 각각의 조건에 따라 에이징했다. 합금 V4, V6, V7, V8, V9, 및 V10으로부터 제조된 시트를 에이징 실시 B8, B10, B12, B14, 및 B16에 인용된 각각의 조건에 따라 에이징했다. 표 10에 기재된 바와 같이, 시트를 16°C/시의 속도로 실온(약 25 ℃)에서부터 약 120 ℃로 가열했다. 그 다음 시트를 약 120 ℃에서 6시간 동안 유지했다. 에이징 실시 B4, B5, B6, B12, B14, 및 B16에 따라 에이징된 시트를 11.7°C/시의 속도로 120 ℃에서부터 155 ℃로 추가로 가열했다. 시트를 표 10에서 "제2 침지 시간"으로 나타낸 기간 동안 약 155 ℃에서 유지했다. 그 다음 시트를 실온(약 25 ℃)까지 냉각했다. 에이징 실시의 시작부터 에이징 실시의 종료까지의 경과된 시간은 총 에이징 시간으로 표 10에 나타냈다.

각각의 에이징 실시 B1, B3, B4, B5, 및 B6에 따라 에이징된 합금 V1, V2, V3, V5, V11, 및 V12로부터 제조된 시트와 각각의 에이징 실시 B8, B10, B12, B14, 및 B16에 따라 에이징된 합금 V4, V6, V7, V8, V9, 및 V10으로부터 제조된 시트에 대해 항복 강도(YS), 극한 인장 강도(UTS), 균일한 연신(UE) 퍼센트, 총 연신(TE) 퍼센트, 및 임계 균열 변형(CFS) 퍼센트 데이터를 수득했다. 인장 시험은 시험 방법 ASTM B557 및 ASTM E8-11에 따라 INSTRON 시험기(인스트론; 매사추세츠주 노우드 소재)를 사용하여 실온에서 수행되었다. 변형 경화지수(n-값) 및 랭크포드 값(r-값) 데이터를 또한 수득했다. 특성은 세로(L) 방향으로 측정되었다. 데이터는 표 11에 표로 산출된 형식으로 열거되었다. 항복 강도 데이터 및 극한 인장 데이터는 또한 도 1 및 도 2에 각각 묘사되었다.

표 11에 나타낸 바와 같이, 합금 V3로부터 제조된 시트(즉, 비교 목적을 위해 사용된 AA7075 합금)와 비교될 때, 합금 V1, V2, V4, V5, V6, V7, V8, V9, V10, V11, 및 V12로부터 제조된 시트에 대해 상당한 강도 증가가 수득되었다.

상기-기재된 에이징 실시 중 하나에 따라 합금 V1~V12로부터 제조된 시트에 대하여 획득된 최고 항복 강도(즉, 피크 에이징 항복 강도)는 제목 "피크 에이징 항복 강도" 하에 표 12에 열거되었다. 비교 합금 AA7075(즉, V3)로부터 제조된 시트의 항복 강도에 비교된 항복 강도의 변화가 또한 표 12에 나타내어 졌다. 대응하는 총 연신 퍼센트(T. Elong), 균일한 연신 퍼센트(U. Elong), 및 임계 균열 변형 퍼센트(CFS) 값은 표 12에 재생산되었다.

실시예 3

합금 V1 내지 V12로부터 제조된 시트는 24시간 동안 125 ℃의 온도로 가열함에 의해 에이징되었다. 수득한 항복 강도를 측정했고 그리고 결과는 아래 표 13에 나타내어 졌다. 비교 목적을 위해, 피크 에이징 항복 강도는 표 13에 또한 열거된다.

125 ℃에서 24시간 동안 에이징 후 수득된 강도 데이터("125 ℃ 데이터")는 피크 에이징 강도 데이터에 비교될 때 상당한 가변성을 나타낸다. 예를 들면, V6 샘플은 피크 에이징 강도 데이터에 비교될 때 125 ℃ 데이터에 대해 항복 강도에서 상당한 증가를 나타냈다. 그러나, V5 샘플은 피크 에이징 강도 데이터에 비교될 때 125 ℃ 데이터에 대해 항복 강도에서 상당한 감소를 나타냈다. 다른 샘플 또한 피크 에이징 강도 데이터에 비교될 때 125 ℃ 데이터에 대해 더 높은 또는 더 낮은 항복 강도를 생성함에 의해 가변되었다. 이들 변동은 개별적인 합금의 상이한 에이징 동력학으로부터 발생한다. 이론에 구속됨이 없이, 24시간 동안 125 ℃에서 에이징 후 수득된 상대적인 하한값은 언더에이징 효과로부터 발생할 수 있다.

실시예 4

합금 V6 및 V12의 인장 특성이 또한 시험 방법 ASTM B557 및 ASTM E8-11에 따른 횡행(T) 방향에서 측정되었다. 아래 표 14는 T 방향에서 합금 V6 및 V12로부터 제조된 시트에 대한 항복 강도, 극한 인장 강도, 균일한 연신 퍼센트, 인장 연신 퍼센트, 및 임계 균열 변형을 나타낸다. 비교 목적을 위해, 표 11로부터 데이터 값은 세로(L) 방향에서 합금 V6 및 V12로부터 제조된 시트에 대해 재생산된다.

실시예 5

동일한 파라미터를 사용하여 합금 7075, 합금 V6, 및 합금 V12로부터 제조된 시트에 대한 저항 스폿 용접을 수행했다. 도 3 참조. 구체적으로, 한 쌍의 대향하는 용접 전극이 직경이 동일한 공통 스폿에서 시트 금속층의 반대측과 접촉되었다. 전류는 그런 다음 시트 금속 층을 통해 보내졌고 용융된 용접 풀의 형성을 초래했다. 전류 흐름이 중단되고 그리고 용융된 용접 풀이 용접 너겟으로 고형화되었다. 각각의 시트에서 용접으로부터 형성된 너겟은 유사한 직경 및 압입을 가졌다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 합금 V6 및 V12는 합금 7075보다 용접부에서 훨씬 적은 주상 그레인 영역을 갖는다. 따라서, 대부분의 균열이 주상 그레인 영역의 그레인 경계를 따라 형성되기 때문에, 합금 V6 및 V12는 합금 7075보다 더 균열저항성이다.

실시예 6

합금 7075(두 샘플), 합금 V6, 및 합금 V12에 대해 부식 시험을 수행했다. 57 g/L NaCl 및 10 mL H₂O₂를 함유하는 용액에 시트를 24시간 동안 액침했다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 합금은 부식 공격의 상이한 유형과 정도를 나타낸다. 24시간 액침 기간 후, V6 샘플은 과립간 부식(IGC)에 대해 최고 저항을 나타냈다. IGC 대신에, 피팅 형태가 합금 V6에서 관측되었다. 도 4 참조.

V12 샘플은 어느 정도의 IGC를 나타냈지만, 심각도는 합금 7075 샘플보다는 훨씬 적었다. 도 4 참조. 7075 샘플에서, 벌크 금속에서 상당한 입계 공격 및 침투가 관측되었는데, 이는 이들 샘플이 청구된 샘플 중에서 IGC에 대해 가장 적은 양의 저항을 제공한다는 것을 입증한다.

샘플의 피트 깊이를 광학 현미경을 사용하여 측정하였다. V6 샘플은 일관되게 6시간, 24시간, 및 48시간을 포함하여, 모든 선택된 액침 간격에 걸쳐 최저 평균 피트 깊이를 나타냈다. 평균 피트 깊이는 20 마이크론 미만이었고 그리고 최대 피트 깊이는 40 마이크론 미만이었다. 도 5 참조.

V6 샘플에 비교하여, V12 샘플은 IGC에 대해 약간의 자화율을 나타냈다. 그러나, 심각성은, 40 마이크론 초과의 평균 피트 깊이 값과 75 마이크론 내지 대략 135 마이크론 범위인 최대 피트 깊이를 나타낸 7075 합금에서 보다 훨씬 낮다. 도 5 참조.

전술한 바와 같이, V6은 낮은 구리 변형체인 반면에 V12는 더 많은 양의 구리를 함유한다. 놀랍게도, 낮은 구리 변형체 및 더 높은 구리 변형체 모두는 기준치 합금 7075보다 낮은 부식 깊이의 공격을 나타냈다.

실시예 7

8종의 합금을 강도 및 연신 시험을 위해 준비했다(표 15 참조). 합금 K303 K304, K305, K306, K307, K308, K309, 및 K311를 본 명세서에서 기재된 방법에 따라 제조했다. 시험된 합금의 원소 조성은 표 15에 나타나 있고, 나머지는 알루미늄이다. 원소 조성은 중량 백분율로 제공된다. 각각의 합금을 본 명세서에서 기재된 방법에 따라 제조했다.

표 15에서 상기에서 나타나는 합금 조성을 갖는 잉곳을, 약 30 ℃/시의 가열 속도로 약 460 ℃로 가열시켜 균질화했다. 잉곳을 6 시간 동안 침지시켰다. 그 다음 잉곳을, 10 내지 11회의 열간 압연 통과를 사용하여 10 mm의 최종 두께로 열간 압연시켰다. 열간 압연 단계의 출구 온도는 370 ℃ 내지 380 ℃의 범위였다. 고온 밴드를 즉시 노에 넣어서 코일 냉각을 시뮬레이션했다. 그 다음 고온 밴드를 대략 1.0 mm의 최종 게이지 두께로 냉간 압연시켰다. 그 다음 냉간 압연된 시트를 460 ℃로 가열하고 60초 동안 염조(salt bath)에서 침지를 허용했다. 그 다음 시트를 물 또는 강제 통풍을 사용하여 ??칭하고 그 다음 아래에서 기재된 조건을 사용하여 에이징했다.

T4 템퍼에 도달하기 위해, 냉간 압연된 시트를 물 ??칭 후 실온에서 10일 동안 유지("T4-1 조건")하거나 또는 7일 동안 실온에서 유지하였고 그리고 그 다음 4일 동안 70 ℃로 가열("T4-2 조건")했다. 후자 조건은 실온에서 90일 에이징 공정을 시뮬레이션한다.

T6 템퍼에 도달하기 위해, T4 템퍼 물질은 95 ℃로 추가로 가열했고 그리고 8시간 동안 침지를 허용했고, 그리고 그런 다음 145 ℃로 추가로 가열했고 6시간 동안 침지했다("T6-1 조건"). 대안적으로, 냉간 압연된 시트를 1일 동안 실온에서 유지하고 그리고 그 다음 상기 시트를 120 ℃로 추가로 가열하고 그리고 시트를 24시간 동안 침지함에 의해 T6 템퍼에 도달되었다("T6-2 조건"). 제3 옵션으로서, 냉간 압연된 시트를 1일 동안 실온에서 유지하고, 상기 시트를 120 ℃로 가열하고 그리고 시트를 1시간 동안 침지하고, 그리고 자동차 적용을 위한 페인트 베이크 조건을 시뮬레이션하기 위해 상기 시트를 180 ℃로 추가로 가열하고 그리고 30분 동안 침지함에 의해 T6 템퍼에 도달되었다("T6-3 조건").

그런 다음 ISO 6892에 따른 인장 특성, VDA 238-100에 따른 굽힘 거동 및 시효 경화 특성에 대해 시트를 시험했다. 구체적으로, 조건 T4-1을 사용하여 T4 템퍼에서 물 ??칭된 시트를 압연 방향에 대해 0°, 45°, 및 90°의 각도에서 항복 강도(YS), 극한 인장 강도(UTS), 균일한 연신, 총 연신, 및 플라스틱 변형비(r-값 또는 랭크포드 값으로 칭함)에 대해 시험했다. 데이터는 아래의 표 16에서 제공되고 그리고 또한 도 6~9에 묘사된다. 구리가 결여된 변형체는 높은 r45 값을 통해 실증된 바와 같이 매우 이방성적인 거동을 나타냈다.

T4 템퍼에 도달하기 위해 조건 T4-2 하에서 에이징된 시트를 압연 방향에 대해 0°, 45°, 및 90°의 각도에서 항복 강도(YS), 총 연신, 및 플라스틱 변형비(r-값)에 대해 시험했다. 데이터는 도 10 및 11에 묘사된다. 조건 T4-1 하에서 에이징된 시트와 유사하게, 구리가 결여된 변형체는 높은 r45 값을 통해 실증된 바와 같이 매우 이방성적인 거동을 나타냈다. 또한 도 12에 나타낸 바와 같이 굽힘성을 측정했다.

상기 기재된 세 가지 별개의 T6 조건 하에서 에이징된 시트를 또한 항복 강도 및 총 연신에 대해 시험했다. 결과는 도 13 및 14에서 도시된다.

이 결과는 구리가 결여된 변형체가 높은 r45 값에 의해 실증된 바와 같이 매우 이방성적인 거동을 나타냈다는 것을 보여주었다. 구리가 결여된 합금에 대한 T6 강도 수준은 390 내지 430MPa 사이였고 그리고 구리 함유 합금에 대한 T6 강도 수준은 450 내지 460MPa 범위였다. 구리를 함유시키는 것은 T6 템퍼 강도에서 증가를 야기했지만, 성형성을 저하시켰다.

실시예 8

8종의 합금을 본 명세서에서 기재된 방법에 따라 제조했다(표 17 참조). 시험된 합금의 원소 조성은 표 17에 나타나 있고, 나머지는 알루미늄이다. 원소 조성은 중량 백분율로 제공된다.

실시예 9

합금 V6의 3종의 변형체를 주조하고 비교를 위해 동일한 처리 조건을 적용했다. 합금 V6의 원소 조성은 표 4에서 보여지고, 나머지는 알루미늄이다. 원소 조성은 중량 백분율로 제공된다. 추가로 조사되었던 합금 V6의 변형체의 화학 조성은 표 19에서 제공된다. 모든 합금에 대해 동일한 용액화 처리를 적용했다.

합금 중 Zr의 양의 변화는 미세구조를 변형시킨다. 도 15a, 15b, 및 15c는, 합금 미세구조에 대한 Zr 양의 효과를 도시한다. 합금 V6-6(도 15a, 0.05 wt. % Zr)는 재결정화되었고, 합금 V6(도 15b, 0.10 wt. % Zr) 및 V6~7 (도 15c, 0.15 wt. % Zr)는 재결정화되지 않았다. 일부 경우에서, 0.10 wt. % 초과의 Zr 양은 재결정화를 억제하는데 충분하다.

실시예 10

합금 V4 및 V6의 원소 조성은 표 4에 나타나 있고, 나머지는 알루미늄이다. 원소 조성은 중량 백분율로 제공된다. 2종의 합금을 주조하고 실험실에서 유사하게 처리했다. 그러나, 2종의 합금의 최종 미세구조는 도 16a 및 16b에 나타낸 바와 같이 용액화 후에 상당히 상이하다. 도 17a는 완전히 재결정화된 합금 V4의 SEM 이미지를 도시하고, 한편, 도 17b는 용액화 후에 완전히 재결정화되지 않은 합금 V6의 SEM 이미지이다.

재결정화 동력학에 대한 Zr의 효과는 균질화 동안 형성된 Al₃Zr 분산질에 기인할 수 있다. Al₃Zr 분산질은 입계(grain boundaries)를 피닝함에 의해 재결정화를 억제할 수 있다. 그러나, 유효하기 위해서는, 이들 Al₃Zr 분산질은 크기가 작고, 수가 많고, 미세구조 전체에 균일하게 분포된 매트릭스와 응집되어야 한다. 재결정화된 합금 V4에서 Al₃Zr 분산질(예를 들면, 도 17a에 도시된 것)은 더 크고(직경 약 20nm), 보다 희박하다. 재결정화되지 않은 합금 V6에서 Al₃Zr 분산질(예를 들면, 도 17b에 도시된 것)은 더 작고(직경 약 8nm) 그리고 수 밀도에서 더 높다. 합금 V4 내 분산질의 더 큰 크기 및 낮은 수 밀도는 입계를 충분히 움직이지 않게 할 수 없어, 높은 비율의 재결정화를 허용한다. 반대로, 합금 V6에서의 미세한, 잘-분산된 분산질은 입계의 광범위한 피닝을 야기할 수 있어, 따라서 재결정화를 억제한다. 도 16a 및 16b는 도 17a 및 17b에서 현미경 사진에 제시된 합금의 재결정화 동력학을 예시한다. 도 16a는 가공 후 발생한 재결정화를 나타내고, 도 16b는 적어도 부분적으로 Al₃Zr 분산질에 기인하는 억제된 재결정화를 나타낸다. 일부 경우에서, Al₃Zr 분산질은 약 5nm 내지 약 50nm(예를 들면, 약 5nm 내지 약 20nm, 약 8nm 내지 약 20nm 또는 약 5nm 내지 약 10nm)의 직경을 가질 수 있다. 일부 경우에서, Al₃Zr 분산질은 약 20nm 미만(예를 들면, 약 15nm 미만, 약 10nm 미만, 또는 약 8nm 미만)의 직경을 가질 수 있다. 일부 경우에서, Al₃Zr 분산질은 고강도로 이어질 수 있는 특유의 재결정화되지 않은 미세구조를 제공할 수 있다. 예를 들면, Al₃Zr 분산질을 포함하는 시트에서, 시트는 약 500MPa 초과, 약 525MPa 초과, 약 550MPa 초과, 약 575MPa 초과, 또는 약 600MPa 초과의 항복 강도를 가질 수 있다.

Al₃Zr 분산질의 크기, 수 및 분포는 7xxx 합금의 재결정화 거동에 상당히 영향을 미칠 수 있다. 일부 경우에서, Al₃Zr 분산질의 크기, 수 및/또는 분포는 합금 조성물 및 가공을 통해 제어될 수 있다. 일부 경우에서, 약 10nm 미만 크기의 균일하게 분포된 Al₃Zr 분산질은 표준 용액화 처리(예를 들면, 10초 내지 6시간 동안 430~500 ℃) 동안 냉간 압연된 7xxx 합금의 재결정화를 완전히 멈출 수 있다. 7xxx 시리즈 Al 합금의 조성 및 가공은 합금의 미세구조를 조절하기 위해 이용될 수 있다. 미세구조를 조절하는 것은 7xxx 합금에 강도 및 연성을 조절하는 능력을 부여할 수 있다.

실시예 11

합금 V6의 8종의 변형체를 주조하고 강도 비교를 위해 동일한 처리 조건을 적용했다. 합금 V6을 포함하는 8종의 변형체의 원소 조성은 표 20에서 보여지고, 나머지는 알루미늄이다. 원소 조성은 중량 백분율로 제공된다.

표 20에서 상기에서 나타나는 합금 조성을 갖는 잉곳을, 표 5에서 인용된 조건을 사용하여 본 명세서에서 기재된 절차에 따라 균질화했다. 구체적으로, 잉곳을 8 시간에 걸쳐 460 ℃ 또는 내지 465 ℃로 가열하고 그 다음 표 5에서 나타낸 바와 같이 일정한 기간 동안 침지시켰다. 제1 가열 및 침지를 표 5에서 "단계 1"로 칭한다. 선택적으로, 잉곳을 추가로 가열시키고 제2 균질화 단계에서 일정한 기간 동안 침지시켰고, 이것은 표 5에서 "단계 2"로 칭한다.

그 다음 잉곳을, 14회의 열간 압연 통과를 사용하여 65 mm의 초기 두께에서 8 mm의 최종 두께로 열간 압연시켰다. 열간 압연 단계의 레이다운 온도는 400 ℃ 내지 425 ℃의 범위였고 출구 온도는 315 ℃ 내지 370 ℃의 범위였다. 고온 밴드를 즉시 노에 넣어서 코일 냉각을 시뮬레이션했다. 고온 밴드를 대략 2 mm의 최종 게이지 두께로 냉간 압연시켰다(75 %까지 전체 게이지 감소). 그 다음 냉간 압연된 시트를 시간 당 대략 283 ℃의 속도로 465 ℃로 가열시키고 1시간 동안 침지되도록 했다. 그 다음 시트를, 냉수 또는 온수를 사용하여 ??칭 단계에서 실온 (대략 25 ℃)까지로 냉각시키고 그 다음 에이징했다.

구체적으로, 합금을 대략 55 ℃에서 물로 ??칭했다(이 실시예에서 "온수 ??치"라 칭함). 온수 ??치에 대해, 시트를 대략 150 ℃/초 내지 350 ℃/초의 속도로 냉각시켰다. 합금 V6-1 내지 V6-8로부터 제조된 시트를 24시간 동안 125 ℃의 온도로 가열하여 에이징했다(이 실시예에서 "T6" 템퍼로 칭함). 세로 방향으로 측정된 수득한 항복 강도는 아래의 표 21에서 보여진다. 비교 목적을 위해, 합금 V6의 항복 강도(표 13)는 표 21에서 또한 열거된다. T6 템퍼 합금을 0.5시간 동안 180 ℃의 온도로 가열하여 추가로 에이징했다(이 실시예에서 "페인트 베이크" 또는 "PB" 조건이라 칭함). T6+PB 처리 후의 수득한 항복 강도는 표 21에서 또한 제공된다.

표 21에서 볼 수 있는 바와 같이, 합금 V6은 T6 템퍼에서 고항복 강도(즉, 624MPa)를 나타냈다. 그러나, 추가의 PB 처리는 항복 강도에서의 상당한 강하, 즉, 547MPa로 77MPa만큼의 강하를 야기했다. 본 명세서에서 논의된 8개 변형체는 T6 템퍼에서 항복 강도를 여전히 약 600MPa 초과로 유지하면서 PB 후 강도에서의 감소를 완화하도록 설계되었다. 합금 변형체 V6-3은 이 기준을 충족하여, T6 템퍼에서 623MPa의 YS 및 추가의 PB 처리 후 597MPa를 나타내는 것이 표 21에서 제시된 결과로부터 분명하다. 합금 V6-3은 600MPa 초과의 T6 강도를 갖는 다른 2종의 합금인, V6 및 V6-7에 대한 각각 77MPa 및 86MPa 강하와 비교하여 추가의 PB 처리 후 항복 강도에서 단지 26MPa 강하를 가졌다.

또 다른 예로서, 합금 V12는 T6 템퍼로부터 페인트 베이킹 후 항복 강도에서 아주 낮은 강하를 갖는 합금(표 4에 나타낸 조성)이다. 항복 강도는 T6 템퍼에서 613MPa로부터 페인트 베이킹 후, 단지 8MPa만큼의 강하인, 605MPa로 강하한다. 그와 같은 합금은 고강도에 기여하는 전체적으로 재결정화되지 않은 미세구조를 가진다. 이 합금은 양호한 파괴 인성 및 피로 성능을 요하는 적용에 사용될 수 있다.

실시예 12

본 명세서에서 논의된 합금은 요망된 부품을 형성하기 위해 고온 성형 또는 핫 스템핑 공정을 거칠 수 있다. 고온 성형 공정에서, 합금 시트는 전형적으로 특정 합금의 용액화 온도 이상인 온도로 가열된다. 용액화 온도는 대략 400 ℃ 내지 대략 600 ℃의 범위일 수 있다. 용액화 후, 합금 시트는 프레스로 이송되어 요망된 형상으로 성형되고 동시에 다이에 의해 냉각된다. 따라서, 복잡한 형상으로 형성될 수 있도록 하기 위해, 합금이 고온에서 양호한 연성 또는 성형성을 갖는 것이 중요하다. 일부 경우에서, 7xxx 합금, 예를 들면, 도 18a에 나타낸 바와 같이 합금 7075는 특정 온도를 넘어서 가열될 때 연성에서 감소를 나타낸다. 다른 사례에서, 합금 V6은 도 18b에 나타낸 바와 같이 고온에서 연성의 감소를 나타내지 않아, 합금을 고온 성형 적용에 보다 적합하게 만든다.

자동차 부문에서의 사용 외에, 본 발명의 합금은 또한, 항공우주 및 가전제품 부문에서 또한 사용될 수 있다. 항공우주에 대해, 합금은 구조적 및 비-구조적 적용에서 사용될 수 있다. 구조적 몸체부에 대해, 구조적 몸체부는 예를 들면, 날개, 동체, 보조익, 방향타, 엘리베이터, 카울링, 또는 지지체일 수 있다. 비-구조적 몸체부에 대해, 비-구조적 몸체부는 예를 들면, 좌석 트랙, 좌석 프레임, 패널, 또는 힌지일 수 있다. 재결정화되지 않은 미세구조는 개선된 파괴 인성 및 피로 성능을 허용한다. 가전제품에 대해, 본 발명의 합금은 휴대폰 케이스, 랩탑, 태블릿, 텔레비전, 등을 위해 사용될 수 있다.

실시예 13

또 다른 예에서, 상기의 표 20에서 보여진 합금 조성물 V6-3 및 V6-7을 갖는 잉곳을, 표 5에서 인용된 조건을 사용하여 본 명세서에서 기재된 절차에 따라 균질화했다. 구체적으로, 잉곳을 8 시간에 걸쳐 460 ℃ 또는 내지 465 ℃로 가열하고 그 다음, 표 5에서 나타낸 바와 같이 일정한 기간 동안 침지시켰다. 제1 가열 및 침지는 표 5에서 "단계 1"로 칭한다. 선택적으로, 잉곳을 추가로 가열시키고 제2 균질화 단계에서 일정한 기간 동안 침지시켰고, 이것은 표 5에서 "단계 2"로 칭한다.

그 다음 잉곳을, 14회의 열간 압연 통과를 사용하여 65 mm의 초기 두께에서 8 mm의 최종 두께로 열간 압연시켰다. 열간 압연 단계의 레이다운 온도는 400 ℃ 내지 425 ℃의 범위였고 출구 온도는 315 ℃ 내지 370 ℃의 범위였다. 고온 밴드를 즉시 노에 넣어서 코일 냉각을 시뮬레이션했다. 고온 밴드를 대략 2 mm의 최종 게이지 두께로 냉간 압연시켰다 (75 %까지 전체 게이지 감소). 그 다음 냉간 압연된 시트를 시간 당 대략 283 ℃의 속도로 465 ℃로 가열시키고 1시간 동안 침지되도록 했다. 그 다음 시트를, 냉수 또는 온수를 사용하여 ??칭 단계에서 실온 (대략 25 ℃)로 냉각시키고 그 다음 에이징했다.

구체적으로, 합금을 대략 55 ℃에서 물로 ??칭했다(이 실시예에서 "온수 ??치"라 칭함). 온수 ??치에 대해, 시트를 대략 150 ℃/초 내지 350 ℃/초의 속도로 냉각시켰다. 실시예 11과는 대조적으로, 실시예 13에서 합금 V6-3 및 V6-7로부터 제조된 시트를 가열로 에이징하지 않아서 T6 템퍼를 형성하지만, 대신에 고온 성형되고, 그 다음 T6 템퍼를 거치지 않으면서 직접적으로 페인트 베이킹했다. 실시예 12의 V6-3 및 V6-7 합금을 0.5시간 동안 180 ℃의 온도로 가열하여 추가로 에이징했다(이 실시예에서 "페인트 베이크" 또는 "PB" 조건이라 칭함). PB 처리 후의 수득한 항복 강도는 표 22에서 또한 제공된다.

표 21 및 22에서 볼 수 있는 바와 같이, 실시예 13에 따라 처리된 합금 V6-3은, T6 템퍼로 합금을 에이징하고 그리고 추가의 PB 처리 후 597 MPa의 항복 강도를 나타내는, 실시예 11에 따라 처리된 합금 V6-3에 비교될 때, T6 처리를 거침이 없이 고온 성형 후 직접적으로 0.5시간 동안 180 ℃의 온도로 가열함(이 실시예에서 "페인트 베이크" 또는 "PB" 조건이라 칭함)에 의해 에이징 후 580MPa의 항복 강도를 나타낸다. 실시예 13에 따라 처리된 합금 V6-7은, T6 템퍼로 합금을 에이징하고 그리고 추가의 PB 처리 후 544MPa의 항복 강도를 나타내는, 실시예 11에 따라 처리된 합금 V6-7에 비교될 때, T6 처리를 거침이 없이 고온 성형 후 직접적으로 페인트 베이크에 의한 에이징 후 560MPa의 항복 강도를 나타낸다. 표 22에서 볼 수 있는 바와 같이, 합금 V6-3 및 V6-7은 T6을 거침이 없이 고온 성형 후 직접적으로 페인트 베이크 처리를 수행함에 의해 고항복 강도를 나타냈다.

상기에 인용된 모든 특허, 특허 출원, 공보 및 요약은 그것의 전체로 본 명세서에 참고로 편입된다. 본 발명의 다양한 구현예는 본 발명의 다양한 목적의 달성을 위해 기술되었다. 이들 구현예는 단지 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것임이 기술적으로 인식되어야 한다. 수 많은 변형 및 적용은 하기 청구범위에 정의된 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 당해 분야의 숙련가에게 쉽게 분명할 것이다.

Claims (41)

1. 알루미늄 합금으로서, 약 4~15 wt. % Zn, 0.1~3.5 wt. % Cu, 1.0~4.0 wt. % Mg, 0.05~0.50 wt. % Fe, 0.05~0.30 wt. % Si, 0.05~0.25 wt. % Zr, 최대 0.25 wt. % Mn, 최대 0.20 wt. % Cr, 최대 0.15 wt. % Ti, 및 최대 0.15 wt. %의 불순물을 포함하고, 나머지는 Al인, 알루미늄 합금.
2. 청구항 1에 있어서, 약 5.6~9.3 wt. % Zn, 0.2~2.6 wt. % Cu, 1.4~2.8 wt. % Mg, 0.1~0.35 wt. % Fe, 0.05~0.2 wt. % Si, 0.05~0.15 wt. % Zr, 0.01~0.05 wt. % Mn, 0.01~0.05 wt. % Cr, 0.001~0.05 wt. % Ti, 및 최대 0.15 wt. %의 불순물을 포함하고, 나머지는 Al인, 알루미늄 합금.
3. 청구항 1에 있어서, 약 5.8~9.2 wt. % Zn, 0.3~2.5 wt. % Cu, 1.6~2.6 wt. % Mg, 0.1~0.25 wt. % Fe, 0.07~0.15 wt. % Si, 0.09~0.15 wt. % Zr, 0.02~0.05 wt. % Mn, 0.03~0.05 wt. % Cr, 0.003~0.035 wt. % Ti, 및 최대 0.15 wt. %의 불순물을 포함하고, 나머지는 Al인, 알루미늄 합금.
4. 청구항 1에 있어서, 약 8.9~9.2 wt. % Zn, 0.2~2.1 wt. % Cu, 2.2~2.4 wt. % Mg, 0.18~0.23 wt. % Fe, 0.09~0.12 wt. % Si, 0.05~0.15 wt. % Zr, 0.04~0.09 wt. % Mn, 0.03~0.09 wt. % Cr, 0.01~0.02 wt. % Ti, 및 최대 0.15 wt. %의 불순물을 포함하고, 나머지는 Al인, 알루미늄 합금.
5. 청구항 1에 있어서, 약 9 wt. % Zn, 0.3 % Cu, 2.3 wt. % Mg, 0.2 wt. % Fe, 0.1 wt. % Si, 0.1 wt. % Zr, 0.05 wt. % Mn, 0.04 wt. % Cr, 0.02 wt. % Ti, 및 최대 0.15 wt. %의 불순물을 포함하고, 나머지는 Al인, 알루미늄 합금.
6. 청구항 1에 있어서, 약 9.2 wt. % Zn, 1.2 wt. % Cu, 2.3 wt. % Mg, 0.23 wt. % Fe, 0.1 wt. % Si, 0.11 wt. % Zr, 0.04 wt. % Mn, 0.04 wt. % Cr, 0.01 wt. % Ti, 및 최대 0.15 wt. %의 불순물을 포함하고, 나머지는 Al인, 알루미늄 합금.
7. 청구항 1에 있어서, 약 9.2 wt. % Zn, 2.4 % Cu, 1.9 wt. % Mg, 0.19 wt. % Fe, 0.08 wt. % Si, 0.1 wt. % Zr, 0.02 wt. % Mn, 0.03 wt. % Cr, 0.03 wt. % Ti, 및 최대 0.15 wt. %의 불순물을 포함하고, 나머지는 Al인, 알루미늄 합금.
8. 청구항 1에 있어서, Mo, Nb, Be, B, Co, Sn, Sr, V, In, Hf, Ag, Sc, 및 Ni 중 하나 이상을 최대 0.20 %까지 추가로 포함하는, 알루미늄 합금.
9. 청구항 1에 있어서, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, 및 Lu로 구성된 군으로부터 선택된 희토류 원소를 최대 0.10 %까지 추가로 포함하는, 알루미늄 합금.
10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항의 알루미늄 합금을 포함하는 자동차 몸체부.
11. 청구항 10에 있어서, 상기 자동차 몸체부는 모터 비히클 몸체부인, 자동차 몸체부.
12. 청구항 11에 있어서, 상기 모터 비히클 몸체부는 범퍼, 사이드 빔, 루프 빔, 크로스 빔, 필라 보강, 내부 패널, 외부 패널, 측면 패널, 내부 후드, 외부 후드, 또는 트렁크 리드 패널인, 자동차 몸체부.
13. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항의 알루미늄 합금을 포함하는 전자 장치 하우징.
14. 청구항 1의 알루미늄 합금을 포함하는 항공우주 몸체부.
15. 청구항 14에 있어서, 상기 항공우주 몸체부는 구조적 부품 또는 비-구조적 부품인, 항공우주 몸체부.
16. 청구항 15에 있어서, 상기 구조적 항공우주 몸체부는 날개, 동체, 보조익, 방향타, 엘리베이터, 카울링 또는 지지체인, 항공우주 몸체부.
17. 청구항 15에 있어서, 상기 비-구조적 항공우주 몸체부는 좌석 트랙, 좌석 프레임, 패널 또는 힌지인, 항공우주 몸체부.
18. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항의 알루미늄 합금을 포함하는 제품으로서, 시트, 플레이트, 압출품, 주조품, 또는 단조품인, 제품.
19. 청구항 18에 있어서, 상기 제품은 약 40 마이크론 미만의 최대 피트 깊이를 갖는, 제품.
20. 청구항 18에 있어서, 상기 제품은 약 20 마이크론 미만의 평균 피트 깊이를 갖는, 제품.
21. 청구항 18에 있어서, 상기 제품은 약 550 MPa 초과의 항복 강도를 갖는, 제품.
22. 청구항 18에 있어서, 상기 제품은 약 600 MPa 초과의 항복 강도를 갖는, 제품.
23. 청구항 18에 있어서, 상기 알루미늄 합금은 약 0.30 wt % 초과의 Cu를 포함하고, 그리고 상기 제품은 약 600 MPa 초과의 항복 강도를 갖는, 제품.
24. 청구항 23에 있어서, 상기 알루미늄 합금은 약 0.80 wt % 초과의 Cu를 포함하는, 제품.
25. 금속 제품을 생산하는 방법으로서, 하기의 단계들을 포함하는, 방법:
    청구항 1의 알루미늄 합금을 주조하여 잉곳 또는 슬래브를 형성하는 단계;
    상기 잉곳 또는 상기 슬래브를 균질화하는 단계;
    상기 잉곳 또는 상기 슬래브를 열간 압연하여 고온 밴드를 생산하는 단계; 및
    고온 밴드를, 최종 게이지를 포함하는 금속 제품으로 냉간 압연시키는 단계.
26. 청구항 25에 있어서, 상기 금속 제품은 시트인, 방법.
27. 청구항 26에 있어서, 약 430 ℃ 내지 약 600 ℃의 온도에서 상기 시트에 대해 용액 열처리를 수행하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
28. 청구항 26에 있어서, 약 430 ℃ 내지 약 500 ℃의 온도에서 상기 시트에 대해 용액 열처리를 수행하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
29. 청구항 27 또는 28에 있어서, 상기 시트를 약 25 ℃ 내지 약 120 ℃의 온도로 냉각시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
30. 청구항 29에 있어서, 상기 시트의 냉각 단계는 약 200 ℃/초 내지 약 600 ℃/초의 냉각 속도에서 수행되는, 방법.
31. 청구항 29에 있어서, 상기 시트의 냉각 단계는 약 2000 ℃/초 내지 약 3000 ℃/초의 냉각 속도에서 수행되는, 방법.
32. 청구항 29에 있어서, 상기 시트에 대해 에이징 공정을 수행하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
33. 청구항 32에 있어서, 상기 에이징 공정은 하기를 포함하는, 방법:
    상기 시트를 약 100 ℃ 내지 약 140 ℃의 온도로 가열시키는 단계;
    약 100 ℃ 내지 약 140 ℃의 온도에서 일정한 기간 동안 상기 시트를 유지하는 단계; 및
    상기 시트를 실온으로 냉각시키는 단계.
34. 청구항 32에 있어서, 상기 에이징 공정은 하기를 포함하는, 방법:
    상기 시트를 약 100 ℃ 내지 약 140 ℃의 온도로 가열시키는 단계;
    약 100 ℃ 내지 약 140 ℃의 온도에서 첫 번째 기간 동안 상기 시트를 유지하는 단계;
    상기 시트를 약 140 ℃ 초과의 온도로 가열시키는 단계;
    약 140 ℃ 초과의 온도에서 두 번째 기간 동안 상기 시트를 유지하는 단계; 및
    상기 시트를 실온으로 냉각시키는 단계.
35. 청구항 26에 있어서, 상기 시트에 대해 페인트 베이크 열처리를 수행하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
36. 청구항 25의 방법에 따라 제조된 알루미늄 시트.
37. 청구항 36에 있어서, 상기 시트는 T6 템퍼 또는 T7 템퍼인, 시트.
38. 청구항 36에 있어서, 상기 시트는 약 5 nm 내지 약 50 nm의 직경을 갖는 Al₃Zr 분산질을 포함하는, 시트.
39. 청구항 36에 있어서, 상기 시트는 약 8 nm 내지 약 20 nm의 직경을 갖는 Al₃Zr 분산질을 포함하는, 시트.
40. 청구항 36에 있어서, 상기 시트는 약 10 nm 미만의 직경을 갖는 Al₃Zr 분산질을 포함하는, 시트.
41. 청구항 36 내지 40 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시트는 약 500 MPa 초과의 항복 강도를 갖는, 시트.

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