铝合金产品和制备方法
阅读：644发布：2022-11-02
专利汇可以提供铝合金产品和制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及 铝 合金 产品和制备方法。本发明涉及可以被 铆接 并且具有优良的延展性和韧性特性的 铝合金 产品。本发明还涉及一种生产所述铝合金产品的方法。具体来说，这些产品具有在机动车工业中的应用。，下面是铝合金产品和制备方法专利的具体信息内容。
1.一种铝合金板，所述铝合金板包含0.40重量%-0.80重量%的Cu、0重量%-0.40重量%的Fe、0.66重量%-0.74重量%的Mg、0重量%-0.40重量%的Mn、0.40重量%-0.7重量%的Si、0重量%-0.2重量%的Cr、0重量%-0.1重量%的Zn以及0重量%-0.20重量%的Ti，其中痕量元素杂质是最多0.10重量%，余量是Al，其中所述合金板包含均化处理期间形成的多个弥散相，其中每200 μm2弥散相粒子的数目大于500个粒子，通过扫描电子显微镜法（SEM）测量。
2.如权利要求1所述的铝合金板，所述铝合金板包含0.45重量%-0.75重量%的Cu、0.1重量%-0.35重量%的Fe、0.66重量%-0.74重量%的Mg、0.1重量%-0.35重量%的Mn、0.45重量%-
0.65重量%的Si、0.02重量%-0.18重量%的Cr、0重量%-0.1重量%的Zn以及0.05重量%-0.15重量%的Ti，其中痕量元素杂质是最多0.10重量%，余量是Al。
3.如权利要求1所述的铝合金板，所述铝合金板包含0.45重量%-0.65重量%的Cu、0.1重量%-0.3重量%的Fe、0.66重量%-0.74重量%的Mg、0.15重量%-0.35重量%的Mn、0.45重量%-
0.65重量%的Si、0.02重量%-0.14重量%的Cr、0.0重量%-0.1重量%的Zn以及0.05重量%-0.12重量%的Ti，其中痕量元素杂质是最多0.10重量%，余量是Al。
4.如权利要求1所述的铝合金板，所述铝合金板包含0.51重量%-0.59重量%的Cu、0.22重量%-0.26重量%的Fe、0.66重量%-0.74重量%的Mg、0.18重量%-0.22重量%的Mn、0.57重量%-0.63重量%的Si、0.06重量%-0.1重量%的Cr、0.0重量%-0.1重量%的Zn以及0重量%-0.08重量%的Ti，其中痕量元素杂质是最多0.10重量%，余量是Al。
5.如权利要求1所述的铝合金板，所述铝合金板包含0.51重量%-0.59重量%的Cu、0.22重量%-0.26重量%的Fe、0.66重量%-0.74重量%的Mg、0.18重量%-0.22重量%的Mn、0.55重量%-0.6重量%的Si、0.06重量%-0.1重量%的Cr、0.0重量%-0.1重量%的Zn以及0重量%-0.08重量%的Ti，其中痕量元素杂质是最多0.10重量%，余量是Al。
6. 如权利要求1至5中任一项所述的铝合金板，所述铝合金板具有至少250 MPa的强度。
7. 如权利要求1至5中任一项所述的铝合金板，所述铝合金板具有至少260 MPa的强度。
8. 如权利要求1至5中任一项所述的铝合金板，所述铝合金板具有至少290 MPa的强度。
9.如权利要求1至5中任一项所述的铝合金板，所述铝合金板具有足够的延展性或韧性以满足0.8或更小的r/t弯曲性。
10.如权利要求1至5中任一项所述的铝合金板，所述铝合金板具有足够的延展性或韧性以满足0.4或更小的r/t弯曲性。
11. 如权利要求1至5中任一项所述的铝合金板，所述铝合金板具有足够的延展性或韧性以满足0.8或更小的r/t弯曲性并且具有至少260 MPa的强度。
12. 如权利要求1至5中任一项所述的铝合金板，所述铝合金板具有足够的延展性或韧性以满足0.8或更小的r/t弯曲性并且具有至少290 MPa的强度。
13. 如权利要求1至5中任一项所述的铝合金板，所述铝合金板具有足够的延展性或韧性以满足0.4或更小的r/t弯曲性并且具有至少260 MPa的强度。
14. 如权利要求1至5中任一项所述的铝合金板，所述铝合金板具有足够的延展性或韧性以满足0.4或更小的r/t弯曲性并且具有至少290 MPa的强度。
15.如权利要求1至5中任一项所述的铝合金板，其中在铝合金组合物中对于Mg2Si过量的Si含量为0至10。
16.一种机动车车身部分，所述机动车车身部分包含如权利要求1至15中任一项所述的铝合金板。
17.一种生产金属板的方法，所述方法包括：
将铝合金直接冷铸以形成铸锭，其中所述铝合金包含0.40重量%-0.80重量%的Cu、0重量%-0.40重量%的Fe、0.66重量%-0.74重量%的Mg、0重量%-0.40重量%的Mn、0.40重量%-0.7重量%的Si、0重量%-0.2重量%的Cr、0重量%-0.1重量%的Zn以及0重量%-0.20重量%的Ti，其中痕量元素杂质是最多0.10重量%，余量是Al；
将所述铸锭均化；
将所述铸锭热轧以产生热带材；以及
将所述热带材冷轧成具有最终规格厚度的板，
其中所述均化步骤期间形成多个弥散相。
18.如权利要求17所述的方法，所述方法还包括在450℃至575℃的温度下对所述板进行固溶热处理。
19.如权利要求18所述的方法，所述方法还包括对所述板进行人工时效处理。
20.一种铝板，所述铝板是根据如权利要求17至19中任一项所述的方法制造的。
铝合金产品和制备方法
[0002] 相关申请的交叉引用
[0003] 本申请要求2014年10月28日提交的美国临时专利申请号62/069,569的权益，该美国临时专利申请以引用的方式整体并入本文。
技术领域
[0004] 本发明涉及在T4回火状态下具有非常好的成形性，特别是在高强度回火状态(例如T6回火状态、T8回火状态以及T9回火状态)下具有高韧性和延展性的铝合金产品。所述延展性和韧性使得所述合金可以在这些高强度回火状态下被铆接并且在它们的预期使用中
具有优良的延展性和韧性特性。本发明还涉及一种生产所述铝合金产品的方法。具体来说，这些产品具有在机动车工业中的应用。
具有优良的延展性和韧性特性。本发明还涉及一种生产所述铝合金产品的方法。具体来说，这些产品具有在机动车工业中的应用。
背景技术
[0006] 然而，为了可为用于汽车车身板所接受，铝合金不仅必须具有例如强度和耐腐蚀性的必要特征，而且还必须表现出良好的延展性和韧性。这些特征是重要的，这是因为机动车车身板需要与其它板、面板、车架等附接或组合。附接或组合板的方法包括电阻点焊、自冲铆接、粘合剂粘结、卷边等。
[0007] 自冲铆接是其中自冲铆钉完全刺穿顶板，但是仅部分刺穿底板的一种工艺。铆钉的尾端不会穿透底板，并且因此，在顶板与底板之间提供防水性或气密性接合。此外，铆钉的尾端扩张并且联锁到底板中，从而形成低剖面铆扣。为了确保最大的接合强度和使用中的完整性和耐久性，变形的铝板材料必须基本上没有所有的缺陷。这些缺陷可以包括内部空隙或裂纹、外部裂纹、或显著的表面开裂。由于存在板厚度和铆钉类型的许多组合，它们中的每一种必须针对生产情形加以“调整”，因此使用铆接本身作为材料的延展性和韧性的评估是不实际的。材料在铆接期间经历的变形的密切替代方案是在预期的使用强度下对材料进行弯曲操作。因此，通过对材料进行这一弯曲操作，材料可以被列为它能够被铆接或在预期使用中具有足够的延展性或韧性。完全构造是用实际的铆接和碰撞性能来指导的。迄今为止，弯曲数据已经与实际的使用性能具有足够好的相关性；因此，弯曲测试是至少一个原始设备制造商(Original Equipment Manufacturer，OEM)的官方发布标准。其它测试，如剪切测试也是评估韧性的手段。
[0008] 在OEM的更高标准下，自冲铆接需要满足必要的弯曲半径/板厚度(r/t)比的具有足够的延展性和韧性的金属板。具有足够的延展性是至关重要的，这是因为它确保金属板能够以特定的强度被铆接并且能够在碰撞事件期间满足一般韧性要求。所述材料需要保持足够的延展性以使得它以合理的可塑度发生变形，而不是通过快速的破裂事件发生变形。
这是一个特别难以满足的要求。举例来说，在本领域中一般已知的是，对于以相似的强度弯曲铝合金，r/t比通常是2至4。迄今为止，具有大于1的r/t比的所有材料均表现出非常差的铆接行为。一些可接受的铆钉接合已经用表现出小于0.6(例如0.4至0.6)的r/t比的材料来进行。然而，对于最困难的铆钉接合，所述材料必须表现出小于0.4的r/t比。在r/t比是0.4时，外纤维表面应变超过40％，这是一个剧烈变形要求，所述要求先前在高于260MPa屈服强度(YS)，并且通常在280MPa-300MPa YS范围内的这些高使用强度下是难以达到的。由于实际的使用强度通常在280MPa-300MPa YS范围内，因此强度和延展性的这一组合特别难以获得。
这是一个特别难以满足的要求。举例来说，在本领域中一般已知的是，对于以相似的强度弯曲铝合金，r/t比通常是2至4。迄今为止，具有大于1的r/t比的所有材料均表现出非常差的铆接行为。一些可接受的铆钉接合已经用表现出小于0.6(例如0.4至0.6)的r/t比的材料来进行。然而，对于最困难的铆钉接合，所述材料必须表现出小于0.4的r/t比。在r/t比是0.4时，外纤维表面应变超过40％，这是一个剧烈变形要求，所述要求先前在高于260MPa屈服强度(YS)，并且通常在280MPa-300MPa YS范围内的这些高使用强度下是难以达到的。由于实际的使用强度通常在280MPa-300MPa YS范围内，因此强度和延展性的这一组合特别难以获得。
[0009] 因此，需要可以被铆接的并且在碰撞事件期间满足延展性和韧性要求的机动车车身板。
发明内容
[0010] 本发明的所涵盖的实施方案是由权利要求书，而不是本发明内容来限定的。本发明内容是本发明的各个方面的高度概述并且介绍了在以下具体实施方式部分中进一步描述的构思中的一些。本发明内容不意图标识所要求保护的主题的关键或必要特征，它也不意图单独用于确定所要求保护的主题的范围。应当通过参考整个说明书的适当部分、任何或所有附图以及每一项权利要求来理解主题。
[0011] 本发明解决了现有技术中的问题并且提供了机动车铝板，这些机动车铝板在T4回火状态下具有非常好的成形性，特别是在高强度回火状态，如T6回火状态、T8回火状态、以及T9回火状态下具有高韧性和延展性。所述延展性和韧性使得所述合金可以在这些高强度回火状态下被铆接并且对于它们的预期使用具有优良的延展性和韧性特性。在这些高强度回火状态(这一般也是使用回火状态条件)下成功铆接所述材料的能力本身是对材料的韧性和延展性的严格测试，这是因为铆接操作使材料经受非常高的应变和应变率变形过程。
此外，本发明提供了一种用于制备机动车铝板的方法。作为一个非限制性实例，本发明的方法在机动车工业中具有特定应用。
此外，本发明提供了一种用于制备机动车铝板的方法。作为一个非限制性实例，本发明的方法在机动车工业中具有特定应用。
[0012] 在不同的实施方案中，本发明的合金可以用于制造呈挤出物、板材、板、以及锻件形式的产品。
[0013] 从下列对本发明的实施方案的详细说明，本发明的其它目的和优势将是显而易见的。
附图说明
[0014] 图1是结合实施例1使用的加热速率的示意图。
[0015] 图2是描绘了通过不同的均化操作所产生的弥散相的数密度、面积百分比、以及平均尺寸的图表。
[0016] 图3是描绘了通过不同的均化操作所产生的弥散相的平均尺寸和面积分数/半径(f/r)的图表。
[0017] 图4是示出了通过在570℃均化8小时(每组中的左侧直方图条柱)、在570℃均化4小时(每组中的中间直方图条柱)、以及通过在560℃均化6小时，然后在540℃均化2小时的两步操作(每组中的右侧直方图条柱)所产生的弥散相的频率和面积的图表。
[0018] 图5是示出了通过在550℃均化8小时(每组中的左侧直方图条柱)、在550℃均化4小时(每组中的中间直方图条柱)、以及通过在560℃均化6小时，然后在540℃均化2小时的两步操作(每组中的右侧直方图条柱)所产生的弥散相的频率和面积的图表。
[0019] 图6是示出了通过在530℃均化8小时(每组中的左侧直方图条柱)、在530℃均化4小时(每组中的中间直方图条柱)、以及通过在560℃均化6小时，然后在540℃均化2小时的两步操作(每组中的右侧直方图条柱)所产生的弥散相的频率和面积的图表。
[0020] 图7A是铸态的铸锭的组成图。
[0021] 图7B是在530℃进行均化步骤4小时之后铸锭的组成图。
[0022] 图7C是在530℃进行均化步骤8小时之后铸锭的组成图。
[0023] 图8是在T82回火状态下在各种固溶热处理(SHT)温度下合金x615和x616的屈服强度(MPa)和r/t比的示意图。x615比x616具有更宽的SHT温度范围以获得低于0.4的r/t值。还示出了T82屈服强度最小值和r/t比最大值。
[0024] 图9是用于平均r/t图表的主效应图的示意图，其中r/t比是垂直轴并且量是水平轴(Mg越多，r/t越低；Si越少，r/t越低)。这一效应图是32个铸锭的工业试验的结果，由此经由DOE(实验设计)试验系统地研究了Cu含量、Mg含量和Si含量以及2个线参数。这一试验的细节汇总于实施例和附图中。
[0025] 图10是实施例4中所述的测试条件的示意图。
[0026] 图11是在T4回火状态、T81回火状态以及T82回火状态下合金x615(每组中的左侧直方图条柱)和x616(每组中的右侧直方图条柱)的极限剪切强度测试的结果的示意图。
[0027] 图12A是由T4回火状态、T81回火状态、以及T2回火状态下的合金x615以及由O回火状态下的合金5754制备的压溃样品的轴向载荷-位移曲线。图12B是示出了由T4回火状态、T81回火状态和T2回火状态下的合金x615以及由O回火状态下的合金5754制备的压溃样品的每单位位移吸收的能量的图表。图12C是示出了由T4回火状态、T81回火状态和T2回火状态下的合金x615以及由O回火状态下的合金5754制备的压溃样品的每单位位移吸收的能量的增加的图表。图12D是由合金x615和合金5754制备的压溃样品的照片。
[0028] 图13A是由T81回火状态和T82回火状态下的合金x615制备的压溃样品的照片。图13B含有由T81回火状态和T82回火状态下的合金6111制备的压溃样品的照片(被标记为
“T6x回火状态”)。
“T6x回火状态”)。
[0029] 图14含有示出了在将经过固溶热处理的x615材料再加热到65℃、100℃、或130℃之后x615材料的均匀伸长率(左上图表)、总伸长率(左下图表)、屈服强度(右上图表)、以及极限拉伸强度(右下图表)的图表。
[0030] 图15A是在将经过固溶热处理的x615材料再加热到65℃、100℃、或130℃之后由合金x615制备的压溃样品的轴向载荷-位移曲线。图15B是示出了在将经过固溶热处理的x615材料再加热到65℃、100℃、或130℃之后由合金x615制备的压溃样品的每单位位移吸收的能量的图表。图15C是示出了在将经过固溶热处理的x615材料再加热到65℃、100℃、或130℃之后由合金x615制备的压溃样品的每单位位移吸收的能量的增加的图表。图15D是在将经过固溶热处理的x615材料再加热到65℃、100℃、或130℃之后由合金x615制备的压溃样品的照片。
具体实施方式
[0031] 本发明提供了新型的机动车铝板，所述铝板可以被铆接，同时在碰撞事件期间满足延展性和韧性要求。此外，本发明提供了一种用于制备所述机动车铝板的方法。
[0032] 本发明的新型机动车铝板是通过一种新型方法制备的以确保：1)铝合金含量使出自溶体中的可溶相减到最低限度以符合强度和韧性要求；2)所述合金含有足够的弥散相以减少应变局部化以及使变形均匀分布；以及3)不溶相被调整到适当的水平以与实现工业机动车应用中的目标晶粒尺寸和形态一致。
[0033] 定义和说明：
[0034] 如本文所用的术语“本发明(invention)”、“本发明(the invention)”、“本发明(this invention)”以及“本发明(the present invention)”意图广泛地指本专利申请和以下权利要求书的所有主题。含有这些术语的语句不应当被理解成限制本文所述的主题或限制以下专利权利要求书的含义或范围。
[0035] 在本说明书中，提到了由AA编号和其它相关命名，如“系列”或“6xxx”所标识的合金。对于最常用于命名和标识铝和它的合金的编号指定系统的了解，参见“锻铝和锻铝合金的国际合金命名和化学组成限制(Intemational Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys)”或“呈铸件和铸锭形式的铝合金的铝业协会合金命名和化学组成限制的注册记录(Registration
Record of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical Compositions
Limits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot)”，这两者均由铝业协会(The Aluminum Association)公布。
Record of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical Compositions
Limits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot)”，这两者均由铝业协会(The Aluminum Association)公布。
[0036] 除非上下文另外明确规定，否则如本文所用的“一个/种(a/an)”和“所述”的含义包括单数和复数指代对象。
[0037] 在以下实施方案中，铝合金是根据它们以重量百分比(重量％)计的元素组成来描述的。在每一种合金中，余量是铝，所有杂质的最大重量％是0.1％。
[0038] 铝板
[0039] 本文所述的铝板可以由可热处理的合金来制备。在第一个实施方案中，机动车铝板是具有下列组成的可热处理的合金：
[0040]
[0041]
[0042] 在一些实施方案中，以合金的总重量计，如本文所述的可热处理的合金包括0.40％至0.80％(例如0.45％至0.75％、0.45％至0.65％、0.50％至0.60％、0.51％至
0.59％、0.50％至0.54％、或0.68％至0.72％)的量的铜(Cu)。举例来说，所述合金可以包括
0.40％、0.41％、0.42％、0.43％、0.44％、0.45％、0.46％、0.47％、0.48％、0.49％、0.50％、
0.51％、0.52％、0.53％、0.54％、0.55％、0.56％、0.57％、0.58％、0.59％、0.60％、0.61％、
0.62％、0.63％、0.64％、0.65％、0.66％、0.67％、0.68％、0.69％、0.70％、0.71％、0.72％、
0.73％、0.74％、0.75％、0.76％、0.77％、0.78％、0.79％、或0.80％的Cu。全部均以重量％表示。
0.59％、0.50％至0.54％、或0.68％至0.72％)的量的铜(Cu)。举例来说，所述合金可以包括
0.40％、0.41％、0.42％、0.43％、0.44％、0.45％、0.46％、0.47％、0.48％、0.49％、0.50％、
0.51％、0.52％、0.53％、0.54％、0.55％、0.56％、0.57％、0.58％、0.59％、0.60％、0.61％、
0.62％、0.63％、0.64％、0.65％、0.66％、0.67％、0.68％、0.69％、0.70％、0.71％、0.72％、
0.73％、0.74％、0.75％、0.76％、0.77％、0.78％、0.79％、或0.80％的Cu。全部均以重量％表示。
[0043] 在一些实施方案中，以合金的总重量计，如本文所述的可热处理的合金包括0％至0.4％(例如0.1％至0.35％、0.1％至0.3％、0.22％至0.26％、0.17％至0.23％、或0.18％至
0.22％)的量的铁(Fe)。举例来说，所述合金可以包括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％、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％、或0.40％的Fe。全部均以重量％表示。
0.22％)的量的铁(Fe)。举例来说，所述合金可以包括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％、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％、或0.40％的Fe。全部均以重量％表示。
[0044] 在一些实施方案中，以合金的总重量计，如本文所述的可热处理的合金包括0.40％至0.90％(例如0.45％至0.85％、0.5％至0.8％、0.66％至0.74％、0.54％至0.64％、
0.71％至0.79％、或0.66％至0.74％)的量的镁(Mg)。举例来说，所述合金可以包括0.40％、
0.41％、0.42％、0.43％、0.44％、0.45％、0.46％、0.47％、0.48％、0.49％、0.50％、0.51％、
0.52％、0.53％、0.54％、0.55％、0.56％、0.57％、0.58％、0.59％、0.60％、0.61％、0.62％、
0.63％、0.64％、0.65％、0.66％、0.67％、0.68％、0.69％、0.70％、0.71％、0.72％、0.73％、
0.74％、0.75％、0.76％、0.77％、0.78％、0.79％、0.80％、0.81％、0.82％、0.83％、0.84％、O.85％、0.86％、0.87％、0.88％、0.89％、0.90％的Mg。全部均以重量％表示。
0.71％至0.79％、或0.66％至0.74％)的量的镁(Mg)。举例来说，所述合金可以包括0.40％、
0.41％、0.42％、0.43％、0.44％、0.45％、0.46％、0.47％、0.48％、0.49％、0.50％、0.51％、
0.52％、0.53％、0.54％、0.55％、0.56％、0.57％、0.58％、0.59％、0.60％、0.61％、0.62％、
0.63％、0.64％、0.65％、0.66％、0.67％、0.68％、0.69％、0.70％、0.71％、0.72％、0.73％、
0.74％、0.75％、0.76％、0.77％、0.78％、0.79％、0.80％、0.81％、0.82％、0.83％、0.84％、O.85％、0.86％、0.87％、0.88％、0.89％、0.90％的Mg。全部均以重量％表示。
[0045] 在一些实施方案中，以合金的总重量计，如本文所述的可热处理的合金包括0％至0.4％(例如0.01％至0.4％、0.1％至0.35％、0.15％至0.35％、0.18％至0.22％、0.10％至
0.15％、0.28％至0.32％、或0.23％至0.27％)的量的锰(Mn)。举例来说，所述合金可以包括
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％、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％、或0.40％的Mn。全部均以重量％表示。
0.15％、0.28％至0.32％、或0.23％至0.27％)的量的锰(Mn)。举例来说，所述合金可以包括
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％、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％、或0.40％的Mn。全部均以重量％表示。
[0046] 在一些实施方案中，以合金的总重量计，如本文所述的可热处理的合金包括0.40％至0.70％(例如0.45％至0.65％、0.57％至0.63％、0.55％至0.6％、或0.52％至
0.58％)的量的硅(Si)。举例来说，所述合金可以包括0.40％、0.41％、0.42％、0.43％、
0.44％、0.45％、0.46％、0.47％、0.48％、0.49％、0.50％、0.51％、0.52％、0.53％、0.54％、
0.55％、0.56％、0.57％、0.58％、0.59％、0.60％、0.61％、0.62％、0.63％、0.64％、0.65％、
0.66％、0.67％、0.68％、0.69％、或0.70％的Si。全部均以重量％表示。
0.58％)的量的硅(Si)。举例来说，所述合金可以包括0.40％、0.41％、0.42％、0.43％、
0.44％、0.45％、0.46％、0.47％、0.48％、0.49％、0.50％、0.51％、0.52％、0.53％、0.54％、
0.55％、0.56％、0.57％、0.58％、0.59％、0.60％、0.61％、0.62％、0.63％、0.64％、0.65％、
0.66％、0.67％、0.68％、0.69％、或0.70％的Si。全部均以重量％表示。
[0047] 在一些实施方案中，以合金的总重量计，如本文所述的可热处理的合金包括0％至0.2％(例如0.05％至0.15％、0.05％至0.12％、或0％至0.08％)的量的钛(Ti)。举例来说，所述合金可以包括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％、或0.20％的Ti。在一些实施方案中，Ti不存在于所述合金中(即0％)。全部均以重量％表示。
0.09％、0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、或0.20％的Ti。在一些实施方案中，Ti不存在于所述合金中(即0％)。全部均以重量％表示。
[0048] 在一些实施方案中，以合金的总重量计，如本文所述的可热处理的合金包括0％至0.1％(例如0.01％至0.1％或0％至0.05％)的量的锌(Zn)。举例来说，所述合金可以包括
0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、或0.10％的Zn。
在一些实施方案中，Zn不存在于所述合金中(即0％)。全部均以重量％表示。
0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、或0.10％的Zn。
在一些实施方案中，Zn不存在于所述合金中(即0％)。全部均以重量％表示。
[0049] 在一些实施方案中，以合金的总重量计，如本文所述的可热处理的合金包括0％至0.2％(例如0.02％至0.18％、0.02％至0.14％、0.06％至0.1％、0.03％至0.08％、或0.10％至0.14％)的量的铬(Cr)。举例来说，所述合金可以包括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％、或0.20％的Cr。在一些实施方案中，Cr不存在于所述合金中(即0％)。全部均以重量％表示。
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％、或0.20％的Cr。在一些实施方案中，Cr不存在于所述合金中(即0％)。全部均以重量％表示。
[0050] 在一些实施方案中，以合金的总重量计，如本文所述的可热处理的合金包括0％至0.01％(例如0％至0.007％或0％至0.005％)的量的铅(Pb)。举例来说，所述合金可以包括
0.001％、0.002％、0.003％、0.004％、0.005％、0.006％、0.007％、0.008％、0.009％、或
0.010％的Pb。在一些实施方案中，Pb不存在于所述合金中(即0％)。全部均以重量％表示。
0.001％、0.002％、0.003％、0.004％、0.005％、0.006％、0.007％、0.008％、0.009％、或
0.010％的Pb。在一些实施方案中，Pb不存在于所述合金中(即0％)。全部均以重量％表示。
[0051] 在一些实施方案中，以合金的总重量计，如本文所述的可热处理的合金包括0％至0.001％(例如0％至0.0005％、0％至0.0003％、或0％至0.0001％)的量的铍(Be)。举例来说，所述合金可以包括0.0001％、0.0002％、0.0003％、0.0004％、0.0005％、0.0006％、
0.0007％、0.0008％、0.0009％、或0.0010％的Be。在一些实施方案中，Be不存在于所述合金中(即0％)。全部均以重量％表示。
0.0007％、0.0008％、0.0009％、或0.0010％的Be。在一些实施方案中，Be不存在于所述合金中(即0％)。全部均以重量％表示。
[0052] 在一些实施方案中，以合金的总重量计，如本文所述的可热处理的合金包括0％至0.008％(例如0％至0.004％、0％至0.001％、或0％至0.0008％)的量的钙(Ca)。举例来说，所述合金可以包括0.0001％、0.0002％、0.0003％、0.0004％、0.0005％、0.0006％、
0.0007％、0.0008％、0.0009％、0.001％、0.002％、0.003％、0.004％、0.005％、0.006％、
0.007％、或0.008％的Ca。在一些实施方案中，Ca不存在于所述合金中(即0％)。全部均以重量％表示。
0.0007％、0.0008％、0.0009％、0.001％、0.002％、0.003％、0.004％、0.005％、0.006％、
0.007％、或0.008％的Ca。在一些实施方案中，Ca不存在于所述合金中(即0％)。全部均以重量％表示。
[0053] 在一些实施方案中，以合金的总重量计，如本文所述的可热处理的合金包括0％至0.04％(例如0％至0.01％、0％至0.008％、或0％至0.004％)的量的镉(Cd)。举例来说，所述合金可以包括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％、0.030％、0.031％、0.032％、0.033％、0.034％、0.035％、
0.036％、0.037％、0.038％、0.039％、或0.040％的Cd。在一些实施方案中，Cd不存在于所述合金中(即0％)。全部均以重量％表示。
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％、0.030％、0.031％、0.032％、0.033％、0.034％、0.035％、
0.036％、0.037％、0.038％、0.039％、或0.040％的Cd。在一些实施方案中，Cd不存在于所述合金中(即0％)。全部均以重量％表示。
[0054] 在一些实施方案中，以合金的总重量计，如本文所述的可热处理的合金包括0％至0.003％(例如0％至0.001％、0％至0.0008％、或0％至0.0003％)的量的锂(Li)。举例来说，所述合金可以包括0.0001％、0.0002％、0.0003％、0.0004％、0.0005％、0.0006％、
0.0007％、0.0008％、0.0009％、0.0010％、0.0011％、0.0012％、0.0013％、0.0014％、
0.0015％、0.0016％、0.0017％、0.0018％、0.0019％、0.0020％、0.0021％、0.0022％、
0.0023％、0.0024％、0.0025％、0.0026％、0.0027％、0.0028％、0.0029％、或0.0030％的Li。在一些实施方案中，Li不存在于所述合金中(即0％)。全部均以重量％表示。
0.0007％、0.0008％、0.0009％、0.0010％、0.0011％、0.0012％、0.0013％、0.0014％、
0.0015％、0.0016％、0.0017％、0.0018％、0.0019％、0.0020％、0.0021％、0.0022％、
0.0023％、0.0024％、0.0025％、0.0026％、0.0027％、0.0028％、0.0029％、或0.0030％的Li。在一些实施方案中，Li不存在于所述合金中(即0％)。全部均以重量％表示。
[0055] 在一些实施方案中，以合金的总重量计，如本文所述的可热处理的合金包括0％至0.003％(例如0％至0.001％、0％至0.0008％、或0％至0.0003％)的量的钠(Na)。举例来说，所述合金可以包括0.0001％、0.0002％、0.0003％、0.0004％、0.0005％、0.0006％、
0.0007％、0.0008％、0.0009％、0.0010％、0.0011％、0.0012％、0.0013％、0.0014％、
0.0015％、0.0016％、0.0017％、0.0018％、0.0019％、0.0020％、0.0021％、0.0022％、
0.0023％、0.0024％、0.0025％、0.0026％、0.0027％、0.0028％、0.0029％、或0.0030％的Na。在一些实施方案中，Na不存在于所述合金中(即0％)。全部均以重量％表示。
0.0007％、0.0008％、0.0009％、0.0010％、0.0011％、0.0012％、0.0013％、0.0014％、
0.0015％、0.0016％、0.0017％、0.0018％、0.0019％、0.0020％、0.0021％、0.0022％、
0.0023％、0.0024％、0.0025％、0.0026％、0.0027％、0.0028％、0.0029％、或0.0030％的Na。在一些实施方案中，Na不存在于所述合金中(即0％)。全部均以重量％表示。
[0056] 在一些实施方案中，以合金的总重量计，如本文所述的可热处理的合金包括0％至0.2％(例如0.01％至0.2％或0.05％至0.1％)的量的锆(Zr)。举例来说，所述合金可以包括
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％、或0.20％的Zr。在一些实施方案中，Zr不存在于所述合金中(即0％)。全部均以重量％表示。
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％、或0.20％的Zr。在一些实施方案中，Zr不存在于所述合金中(即0％)。全部均以重量％表示。
[0057] 在一些实施方案中，以合金的总重量计，如本文所述的可热处理的合金包括0％至0.2％(例如0.01％至0.2％或0.05％至0.1％)的量的钪(Sc)。举例来说，所述合金可以包括
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％、或0.20％的Sc。在一些实施方案中，Sc不存在于所述合金中(即0％)。全部均以重量％表示。
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％、或0.20％的Sc。在一些实施方案中，Sc不存在于所述合金中(即0％)。全部均以重量％表示。
[0058] 在一些实施方案中，以合金的总重量计，如本文所述的可热处理的合金包括0％至0.2％(例如0.01％至0.2％或0.05％至0.1％)的量的钒(V)。举例来说，所述合金可以包括
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％、或0.20％的V。在一些实施方案中，V不存在于所述合金中(即0％)。全部均以重量％表示。
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％、或0.20％的V。在一些实施方案中，V不存在于所述合金中(即0％)。全部均以重量％表示。
[0059] 在各种实施方案中，使用第一个实施方案中所示的范围的子范围来制备本发明的合金。在第二个实施方案中，所述机动车铝板是具有下列组成的可热处理的合金：
[0060]
[0061]
[0062] 在第三个实施方案中，所述机动车铝板是具有下列组成的可热处理的合金：
[0063]
[0064]
[0065] 在第四个实施方案中，所述机动车铝板是具有下列组成的在本申请中被称为“x615”的可热处理的合金：
[0066]
[0067]
[0068]成分 范围(重量％) 标称(重量％)
游离Si 0-0.70 0.478
Mg2Si(1.73) 0-1.50 1.1046
过量Si 0-0.10 0.0734
MgxSi(1.2) 0-1.50 1.281
过量Si -0.20-0 -0.103
游离Si 0-0.70 0.478
Mg2Si(1.73) 0-1.50 1.1046
过量Si 0-0.10 0.0734
MgxSi(1.2) 0-1.50 1.281
过量Si -0.20-0 -0.103
[0069] 如上表和后续的表中所示的过量硅计算是根据美国专利号4,614,552第4栏第49-52行中的方法来进行的。第三行中过量的Si是针对上面第二行中的Mg2Si。第五行中过量的Si是针对上面第四行中的MgSi。
[0070] 对于可热处理的6xxx合金，促成时效硬化强度的溶质元素包括Cu、Mg以及Si。上表是针对Mg和Si结合形成“Mg2Si”的能力。
[0071] 实际的内部化学组成容限和CASH处理条件能够产生具有在所期望的规格限度内的机械特性和弯曲特性的x615材料。评价验证了我们在CASH线上具有稳健的工艺窗口。化学组成变化对机械特性和弯曲性能有最大的影响。Cu、Si、以及Mg提高T4屈服强度(YS)、T4极限拉伸强度(UTS)、以及T82 YS。Cu影响T4强度值，但是对弯曲性的影响小。增加Mg似乎提供更好的弯曲性。最强的单变量是Si：更低的Si提供更好的弯曲性以及更低的T81屈服强度与T4屈服强度之间的差值，即ΔYS(T81-T4)(参见图9和实施例)。
[0072] 在第五个实施方案中，所述机动车铝板是具有下列组成的可热处理的合金：
[0073] 成分 范围(重量％) 标称(重量％)Cu 0.51-0.59 0.55
Fe 0.22-0.26 0.24
Mg 0.66-0.74 0.70
Mn 0.18-0.22 0.20
Si 0.55-0.6 0.60
Ti 0-0.08
Zn 0-0.1
Cr 0.06-0.1 0.08
Pb 0-0.005
Be 0-0.0001
Ca 0-0.0008
Cd 0-0.004
Li 0-0.0003
Na 0-0.0003
Zr 0-0.2
Sc 0-0.2
V 0-0.2
痕量元素杂质 0-0.1
铝 余量 余量
Fe 0.22-0.26 0.24
Mg 0.66-0.74 0.70
Mn 0.18-0.22 0.20
Si 0.55-0.6 0.60
Ti 0-0.08
Zn 0-0.1
Cr 0.06-0.1 0.08
Pb 0-0.005
Be 0-0.0001
Ca 0-0.0008
Cd 0-0.004
Li 0-0.0003
Na 0-0.0003
Zr 0-0.2
Sc 0-0.2
V 0-0.2
痕量元素杂质 0-0.1
铝 余量 余量
[0074]
[0075]
[0076] 在第六个实施方案中，所述机动车铝板是具有下列组成的可热处理的合金：
[0077] 成分 范围(重量％) 标称(重量％)Cu 0.50-0.54 0.52
Fe 0.22-0.26 0.24
Mg 0.71-0.79 0.75
Mn 0.18-0.22 0.20
Si 0.52-0.58 0.55
Ti 0-0.08
Zn 0-0.05
Cr 0.03-0.08 0.04
Pb 0-0.005
Be 0-0.0001
Ca 0-0.0008
Cd 0-0.004
Li 0-0.0003
Na 0-0.0003
Zr 0-0.2
Sc 0-0.2
V 0-0.2
痕量元素杂质 0-0.1
铝 余量 余量
Fe 0.22-0.26 0.24
Mg 0.71-0.79 0.75
Mn 0.18-0.22 0.20
Si 0.52-0.58 0.55
Ti 0-0.08
Zn 0-0.05
Cr 0.03-0.08 0.04
Pb 0-0.005
Be 0-0.0001
Ca 0-0.0008
Cd 0-0.004
Li 0-0.0003
Na 0-0.0003
Zr 0-0.2
Sc 0-0.2
V 0-0.2
痕量元素杂质 0-0.1
铝 余量 余量
[0078]
[0079]
[0080] 在第七个实施方案中，所述机动车铝板是具有下列组成的可热处理的合金：
[0081]
[0082]
[0083]成分 范围(重量％) 标称(重量％)
游离Si 0-0.70 0.428
Mg2Si(1.73) 0-1.50 1.1835
过量Si -0.01-0 -0.0055
MgxSi(1.2) 0-1.50 1.3725
过量Si -0.30-0 -0.1945
游离Si 0-0.70 0.428
Mg2Si(1.73) 0-1.50 1.1835
过量Si -0.01-0 -0.0055
MgxSi(1.2) 0-1.50 1.3725
过量Si -0.30-0 -0.1945
[0084] 在第八个实施方案中，所述机动车铝板是具有下列组成的可热处理的合金：
[0085]
[0086]
[0087] 成分 范围(重量％) 标称(重量％)游离Si 0-0.70 0.403
Mg2Si(1.73) 0-1.50 1.1835
过量Si -0.05-0 -0.0305
MgxSi(1.2) 0-1.50 1.3725
过量Si -0.30-0 -0.2195
Mg2Si(1.73) 0-1.50 1.1835
过量Si -0.05-0 -0.0305
MgxSi(1.2) 0-1.50 1.3725
过量Si -0.30-0 -0.2195
[0088] 在第九个实施方案中，所述机动车铝板是具有下列组成的可热处理的合金：
[0089]
[0090]
[0091] 成分 范围(重量％) 标称(重量％)游离Si 0-0.70 0.403
Mg2Si(1.73) 0-1.50 1.1835
过量Si -0.05-0 -0.0305
MgxSi(1.2) 0-1.50 1.3725
过量Si -0.30-0 -0.2195
Mg2Si(1.73) 0-1.50 1.1835
过量Si -0.05-0 -0.0305
MgxSi(1.2) 0-1.50 1.3725
过量Si -0.30-0 -0.2195
[0092] 在第十个实施方案中，所述机动车铝板是具有下列组成的可热处理的合金：
[0093]
[0094]
[0095]成分 范围(重量％) 标称(重量％)
游离Si 0-0.70 0.4775
Mg2Si(1.73) 0-1.50 1.1046
过量Si 0-0.10 0.0729
MgxSi(1.2) 0-1.50 1.281
过量Si -0.30-0 -0.1035
游离Si 0-0.70 0.4775
Mg2Si(1.73) 0-1.50 1.1046
过量Si 0-0.10 0.0729
MgxSi(1.2) 0-1.50 1.281
过量Si -0.30-0 -0.1035
[0096] 使用强度：
[0097] 本发明的铝板可以具有至少约250MPa的使用强度(车辆上的强度)。在一些实施方案中，使用强度是至少约260MPa、至少约270MPa、至少约280MPa、或至少约290MPa。优选地，使用强度是约290MPa。本发明的铝板涵盖了具有足够的延展性或韧性以满足0.8或更小的r/t弯曲性的任何使用强度。优选地，r/t弯曲性是0.4或更小。
[0098] 铝板的机械特性是根据所期望的用途，通过各种时效条件来控制的。在一些实施方案中，本文所述的板可以例如T4回火状态、T6回火状态、T8回火状态、T9回火状态、T81回火状态、或T82回火状态交付给客户。T4板指的是经过固溶热处理和自然时效的板，它们可以交付给客户。在客户收到时可以任选地对这些T4板进行另外的一种或多种时效处理以满足强度要求。举例来说，板可以通过对T4板进行如本领域技术人员已知的适当的固溶热处理和/或时效处理而以其它回火状态，如T6回火状态、T8回火状态、T81回火状态、T82回火状态、以及T9回火状态交付。
[0099] 在一些实施方案中，可以使板以2％预应变并且加热到185℃，持续20分钟以实现T81回火状态。这样的T81回火状态板可以显示例如250MPa的屈服强度。
[0100] 弥散相微观结构控制：
[0101] 本文所述的合金具有在均化处理期间形成的弥散相。弥散相的平均尺寸可以是约2 2 2 2
0.008μm至约2μm。举例来说，弥散相的平均尺寸可以是约0.008μm 、约0.009μm 、约0.01μm2、约0.011μm2、约0.012μm2、约0.013μm2、约0.014μm2、约0.015μm2、约0.016μm2、约0.017μm2、约0.018μm2、约0.019μm2、约0.02μm2、约0.05μm2、约0.10μm2、约0.20μm2、约0.30μm2、约0.40μm2、约0.50μm2、约0.60μm2、约0.70μm2、约0.80μm2、约0.90μm2、约1μm2、约1.1μm2、约1.2μm2、约
2 2 2 2 2 2 2
1.3μm、约1.4μm、约1.5μm2、约1.6μm、约1.7μm、约1.8μm、约1.9μm、或约2μm。
0.008μm至约2μm。举例来说，弥散相的平均尺寸可以是约0.008μm 、约0.009μm 、约0.01μm2、约0.011μm2、约0.012μm2、约0.013μm2、约0.014μm2、约0.015μm2、约0.016μm2、约0.017μm2、约0.018μm2、约0.019μm2、约0.02μm2、约0.05μm2、约0.10μm2、约0.20μm2、约0.30μm2、约0.40μm2、约0.50μm2、约0.60μm2、约0.70μm2、约0.80μm2、约0.90μm2、约1μm2、约1.1μm2、约1.2μm2、约
2 2 2 2 2 2 2
1.3μm、约1.4μm、约1.5μm2、约1.6μm、约1.7μm、约1.8μm、约1.9μm、或约2μm。
[0102] 如上文所述，本文所述的合金被设计成含有足够数目的弥散相以减少应变局部化以及使变形均匀分布。每200μm2弥散相粒子的数目优选地大于约500个粒子，如通过扫描电子显微镜法(SEM)所测量。举例来说，每200μm2粒子的数目可以大于约600个粒子、大于约700个粒子、大于约800个粒子、大于约900个粒子、大于约1000个粒子、大于约1100个粒子、大于约1200个粒子、大于约1300个粒子、大于约1400个粒子、大于约1500个粒子、大于约
1600个粒子、大于约1700个粒子、大于约1800个粒子、大于约1900个粒子、大于约2000个粒子、大于约2100个粒子、大于约2200个粒子、大于约2300个粒子、或大于约2400个粒子。
1600个粒子、大于约1700个粒子、大于约1800个粒子、大于约1900个粒子、大于约2000个粒子、大于约2100个粒子、大于约2200个粒子、大于约2300个粒子、或大于约2400个粒子。
[0103] 弥散相的面积百分比可以在合金的约0.002％至0.01％的范围内。举例来说，所述合金中弥散相的面积百分比可以是约0.002％、约0.003％、约0.004％、约0.005％、约0.006％、约0.007％、约0.008％、约0.009％、或约0.010％。
[0104] 弥散相的面积分数可以在约0.05至约0.15的范围内。举例来说，弥散相的面积分数可以是约0.06至约0.14、约0.07至约0.13、或0.08至约0.12。
[0105] 如实施例1中进一步所述，均化条件影响弥散相的平均尺寸、数密度、面积百分比、以及面积分数。
[0106] 方法：
[0107] 本文所述的合金可以使用直接激冷(DC)工艺铸造成铸锭。DC铸造工艺是根据如本领域技术人员已知的铝工业中通常使用的标准来进行的。然后可以对铸锭进行进一步处理步骤。在一些实施方案中，所述处理步骤包括但不限于均化步骤、热轧步骤、冷轧步骤、固溶热处理步骤、以及任选的时效处理。
[0108] 均化操作被选择以首先具有促进细弥散相含量形成的加热速率。弥散相、Cr和/或Mn在均化循环的加热部分期间析出(ppt)。均化循环的峰值温度和时间被选择以提供可溶相的非常完全的均化。在均化步骤的一些实施方案中，将由如本文所述的合金组合物制备的铸锭加热以达到至少约500℃(例如至少530℃、至少540℃、至少550℃、至少560℃、或至少570℃)的峰值金属温度。举例来说，可以将铸锭加热到以下温度：约505℃至约580℃、约510℃至约575℃、约515℃至约570℃、约520℃至约565℃、约525℃至约560℃、约530℃至约
555℃、或约535℃至约560℃。达到峰值金属温度的加热速率可以是100℃/小时或更小、75℃/小时或更小、或50℃/小时或更小。任选地，可以使用加热速率的组合。举例来说，可以将铸锭以约100℃/小时或更小(例如90℃/小时或更小、80℃/小时或更小、或70℃/小时或更小)的速率加热到约200℃至约300℃(例如约210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、270℃、280℃、290℃、或300℃)的第一温度。然后可以降低加热速率直到达到高于第一温度的第二温度为止。所述第二温度可以是例如至少约475℃(例如至少480℃、至少490℃、或至少
500℃)。从第一温度到第二温度的加热速率可以是以约80℃/小时或更小(例如75℃/小时或更小、70℃/小时或更小、65℃/小时或更小、60℃/小时或更小、55℃/小时或更小、或50℃/小时或更小)的速率。然后可以通过以约60℃/小时或更小(例如55℃/小时或更小、50℃/小时或更小、45℃/小时或更小、或40℃/小时或更小)的速率进行加热来使温度升高到如上文所述的峰值金属温度。然后将铸锭均热(即保持在指示温度下)一段时间。在一些实施方案中，将铸锭均热最多15小时(例如30分钟至15小时，包括端值在内)。举例来说，可以将铸锭在至少500℃的温度下均热30分钟、1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、7小时、8小时、9小时、10小时、11小时、12小时、13小时、14小时、或15小时。
555℃、或约535℃至约560℃。达到峰值金属温度的加热速率可以是100℃/小时或更小、75℃/小时或更小、或50℃/小时或更小。任选地，可以使用加热速率的组合。举例来说，可以将铸锭以约100℃/小时或更小(例如90℃/小时或更小、80℃/小时或更小、或70℃/小时或更小)的速率加热到约200℃至约300℃(例如约210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、270℃、280℃、290℃、或300℃)的第一温度。然后可以降低加热速率直到达到高于第一温度的第二温度为止。所述第二温度可以是例如至少约475℃(例如至少480℃、至少490℃、或至少
500℃)。从第一温度到第二温度的加热速率可以是以约80℃/小时或更小(例如75℃/小时或更小、70℃/小时或更小、65℃/小时或更小、60℃/小时或更小、55℃/小时或更小、或50℃/小时或更小)的速率。然后可以通过以约60℃/小时或更小(例如55℃/小时或更小、50℃/小时或更小、45℃/小时或更小、或40℃/小时或更小)的速率进行加热来使温度升高到如上文所述的峰值金属温度。然后将铸锭均热(即保持在指示温度下)一段时间。在一些实施方案中，将铸锭均热最多15小时(例如30分钟至15小时，包括端值在内)。举例来说，可以将铸锭在至少500℃的温度下均热30分钟、1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、7小时、8小时、9小时、10小时、11小时、12小时、13小时、14小时、或15小时。
[0109] 在一些实施方案中，本文所述的均化步骤可以是两阶段均化过程。在这些实施方案中，均化过程可以包括上述加热步骤和均热步骤，这可以被称为第一阶段，并且还可以包括第二阶段。在均化过程的第二阶段中，将铸锭温度变成比用于均化过程的第一阶段的温度高或低的温度。举例来说，可以将铸锭温度降低到比用于均化过程的第一阶段的温度低的温度。在均化过程的第二阶段的这些实施方案中，可以将铸锭温度降低到比用于第一阶段均化过程的温度低至少5℃(例如低至少10℃、低至少15℃、或低至少20℃)的温度。然后将铸锭在第二阶段期间均热一段时间。在一些实施方案中，将铸锭均热最多5小时(例如30分钟至5小时，包括端值在内)。举例来说，可以将铸锭在至少455℃的温度下均热30分钟、1小时、2小时、3小时、4小时、或5小时。在均化后，可以将铸锭在空气中冷却到室温。
[0110] 在均化步骤结束时，进行热轧步骤。热轧条件被选择以保持先前产生的弥散相含量并且在出现可溶性硬化相从溶体中的最少量析出物的情况下以及在低于重结晶温度下完成热轧。热轧步骤可以包括热可逆式轧机操作和/或热串列式轧机操作。热轧步骤可以在约250℃至530℃(例如约300℃至约520℃、约325℃至约500℃或约350℃至约450℃)范围的温度下进行。在热轧步骤中，可以将铸锭热轧到10mm厚规格或更小(例如2mm至8mm厚规格)。
举例来说，可以将铸锭热轧到9mm厚规格或更小、8mm厚规格或更小、7mm厚规格或更小、6mm厚规格或更小、5mm厚规格或更小、4mm厚规格或更小、3mm厚规格或更小、2mm厚规格或更小、或1mm厚规格或更小。
举例来说，可以将铸锭热轧到9mm厚规格或更小、8mm厚规格或更小、7mm厚规格或更小、6mm厚规格或更小、5mm厚规格或更小、4mm厚规格或更小、3mm厚规格或更小、2mm厚规格或更小、或1mm厚规格或更小。
[0111] 在热轧步骤后，可以将轧制的热带材冷轧成具有1mm至4mm的最终规格厚度的板。举例来说，可以将轧制的热带材冷轧成具有4mm、3mm、2mm、或1mm的最终规格厚度的板。可以使用本领域的普通技术人员已知的技术进行冷轧以产生具有如下最终规格厚度的板，所述最终规格厚度代表总体规格缩减了20％、50％、75％、或多于75％。
[0112] 然后可以对冷轧的板进行固溶热处理步骤。固溶热处理步骤可以包括将板从室温加热到约475℃至约575℃的温度(例如约480℃至约570℃、约485℃至约565℃、约490℃至约560℃、约495℃至约555℃、约500℃至约550℃、约505℃至约545℃、约510℃至约540℃、或约515℃至约535℃)。板可以在所述温度下均热一段时间。在一些实施方案中，将板均热最多60秒(例如0秒至60秒，包括端值在内)。举例来说，可以将板在约500℃至约550℃的温度下均热5秒、10秒、15秒、20秒、25秒、30秒、35秒、40秒、45秒、50秒、55秒、或60秒。固溶热处理的完全程度是关键的。固溶热处理必须足以使得可溶性元素进入溶体中以在人工时效操作期间达到目标强度，但是不会过度如此，这是因为这将超过强度目标，而使得韧性快速降低。
[0113] 组成必须仔细地与固溶热处理条件和人工时效操作相匹配。在一些实施方案中，峰值金属温度和均热持续时间(在高于510℃下的秒数)被选择以产生不超过300MPa YS的T82强度(在225℃下30分钟)。所述材料可以是略微固溶热处理不足的，这意味着大部分，但并非全部可溶相处于固溶体中，其中峰值金属温度在约500℃-550℃的范围。
[0114] 然后可以在淬火步骤中将板冷却到约25℃至约50℃的温度。在淬火步骤中，使用液体(例如水)和/或气体将板快速淬火。淬火速率可以是100℃/秒至450℃/秒，如在450℃至250℃的温度范围内所测量。最高的可能的淬火速率是优选的。对于大部分的规格来说，从固溶热处理温度的淬火速率在480℃至250℃的温度范围内可以高于300℃/秒。
[0115] 淬火途径被选择以产生在淬火期间在晶界上没有析出，但是不需要显著的拉伸以校正形状的冶金学要求。这些板坯在人工时效之前形成并且因此必须是平坦的而具有优良的成形特性。如果需要大的应变以校正由快速淬火产生的形状，那么这将不会实现。所述材料还具有相当稳定的室温特性而不会快速自然时效硬化。在一些实施方案中，Cu含量处在最低的可能值以使任何腐蚀可能减到最低限度并且适用于机动车漆系统，但是高到足以实现目标强度和韧性特性。在一些实施方案中，Cu的最低水平是0.4％。
[0116] 本文所述的板也可以通过使用连续铸造方法由所述合金产生，如本领域技术人员已知的那样。
[0118] 下列实施例将用来进一步说明本发明，然而，不同时构成对其的任何限制。相反，将清楚了解的是，可以诉诸于其各种实施方案、改动方案以及等同方案，在阅读本文的说明之后，这些方案可以由本领域技术人员所想到而不脱离本发明的精神。除非另有说明，否则在以下实施例中所述的研究期间，遵循常规程序。在下文出于说明目的描述了所述程序中的一些。
[0119] 实施例1
[0120] 确定均化操作对均化时的结构的弥散相分布的影响。
[0121] 对于x615合金铸锭，在4小时、8小时、以及12小时的均热时间下研究了530℃、550℃以及570℃的峰值金属温度(PMT)。加热速率示于图1中。还分析了两步均化，该两步均化包括将铸锭加热到560℃，持续6小时，然后将温度降低到540℃并且使铸锭在这一温度下均热2小时。
[0122] 对于8小时均热，弥散相的数密度随温度升高而降低。参见图2。确切地说，530℃峰值金属温度(PMT)的温度产生了最高的弥散相的数密度。参见图2。不受理论所束缚，这样的效应可能是因为粗化。在扫描透射电子显微镜法(STEM)研究期间没有发现Mg2Si。
[0123] 530℃和550℃PMT这两者产生了与两步操作(在图3中被标记为“560/540”)相似的弥散相的数密度。参见图3。在530℃PMT和4小时均热的情况下实现了最小的平均尺寸，而在530℃PMT和8小时均热的情况下实现了最高的面积分数(稍微增大的弥散相以及更高的数
密度)。参见图3。
密度)。参见图3。
[0124] 两步处理比570℃PMT条件中的任一种更有效。参见图4。两步处理类似于550℃PMT条件。参见图5。530℃的PMT(在这两个均热时间下)显示优于两步处理的有利条件。参见图6。组成图显示530℃是消除微观偏析的有效温度，并且金相学没有揭示任何未溶解的
Mg2Si。参见图7A、7B、以及7C。对于铸态的铸锭，Si与Mg之间存在显著的重叠，这指示了析出的Mg2Si。参见图7A。在530℃下均化4小时之后，存在一些Si(参见图7B，左下照片)；然而，在原本将预期Mg2Si的位置不存在Mg(参见图7B，中上照片)。在530℃下均化8小时之后，在金属间区域中存在一些Si，Cu也是如此(参见图7C，左下照片和中下照片)。
Mg2Si。参见图7A、7B、以及7C。对于铸态的铸锭，Si与Mg之间存在显著的重叠，这指示了析出的Mg2Si。参见图7A。在530℃下均化4小时之后，存在一些Si(参见图7B，左下照片)；然而，在原本将预期Mg2Si的位置不存在Mg(参见图7B，中上照片)。在530℃下均化8小时之后，在金属间区域中存在一些Si，Cu也是如此(参见图7C，左下照片和中下照片)。
[0125] 实施例2
[0126] 在这个实施例中，将合金x615与合金x616相对比。合金x615是如上文所述的组合物。合金x616是具有下列组成的可热处理的合金：
[0127]
[0128]
[0129]成分 范围(重量％) 标称(重量％)
游离Si 0.76
Mg2Si(1.73) 0.947
过量Si 0.413
MgxSi(1.2) 1.1
过量Si 0.26
游离Si 0.76
Mg2Si(1.73) 0.947
过量Si 0.413
MgxSi(1.2) 1.1
过量Si 0.26
[0130] 使用本文所述的步骤制备冷轧材料。在对照实验中，使用实验室设备对这种材料进行固溶热处理，其中改变PMT并且将所有样品快速淬火。这些实验的结果示于图8中。合金x615表现出更好的强度和弯曲性的组合并且能够在更宽的PMT范围内产生这些有益的特性。由于工厂与实验室SHT材料之间的加热速率差异，因此在不同的PMT下出现等同的材料特性，但是组合的强度和r/t行为是相似的。
[0131] 实施例3
[0132] 为了更清楚地限定Si、Mg以及Cu含量对合金特性的影响，使用市售的铸锭进行实验设计(DOE)，从而产生3mm的最终板产品以进行测试和评价。此外，同时研究了两个线参数，即线速度和风扇速度设置。这些线参数影响了在连续的固溶热处理(SHT)期间材料所经历的峰值金属温度(PMT)。确切地说，总DOE研究了0.57-0.63范围的Si、0.66-0.74范围的Mg、以及0.51-0.59范围的Cu。组合的线速度和风扇产生了524℃至542℃范围的PMT。在DOE内，所有的组合物和线参数均能够满足超过260MPa的T82强度目标，产生270MPa-308 MPa的强度范围。组合物和线速度的大部分组合产生了小于0.4的r/t，许多小于0.35，但是5个卷板被鉴定为具有高于0.4的r/t比。特别值得注意的是，具有r/t值＞0.4的所有卷板均在这一DOE中所研究的最大Si限度，尽管略微更高的Mg含量可以稍微改善这一负面影响，如图9中所详述。结论是高度过量的Si合金应当被避免并且对如通过r/t所测量的延展性有特别强烈的影响。
[0133] 实施例4
[0134] x615和x616的最大剪切强度
[0135] 根据以下ASTM标准编号B831-11进行测试：《薄铝合金产品的剪切测试(Shear Testing of Thin AluminumAlloy Products)》。这一标准中所涵盖的规格是6.35mm的规格或更小。更高的规格需要被加工到6.35mm。没有最小规格，但是低规格将弯曲，这取决于强度。在T4、T81以及T82回火状态下以3.534mm的规格测试合金x615。在T4、T81以及T82回火状态下以3.571mm的规格测试合金x616。
[0136] 样品制备
[0137] 通过佐治亚州伍德斯托克的EDM Technologies(EDM Technologies，Woodstock，GA)对样品进行电火花加工。图10中1-4的对准以及切割光洁度是重要的，因此选择EDM作为切割方法。还对Clevace夹具进行加工以促进对准以及样品安装的容易性而不会造成损坏。在轧制方向与样品长度相切的情况下测试所有样品。
[0138] 测试方法-测试程序
[0139] 这一测试测量了极限剪切强度：
[0140] 其中
[0141] Pmax是最大力，A是剪切区的面积，在图10中是6.4mm×样品厚度。剪切应力速率不允许超过689MPa·min-1，ASTM方法规定了极限剪切强度的报告。
[0142] 断裂能的计算
[0143] 向最大载荷的延伸最初表现良好，然而更弱的x615的旋转和初始载荷在测试的第一阶段期间产生更长的平台。计算引起断裂所需的能量允许通过计算剪切应力-应变曲线下面积来忽略这一初始载荷现象。使用梯形法进行数值积分。对于计算断裂能，首先需要剪切应力和剪切应变的足够的数据点。在具有足够的数据点的情况下，可以使用适当的牛顿-考斯方案(Newton-Cotes scheme)，例如梯形法则(Trapezoidal Rule)(参见《工程师用数值方法：使用软件和编程应用程序(Numerical Methods for Engineers：With Software and Programming Applications)》，第四版，Steven C.Chapra和Raymond P.Canale，McGraw-Hill2002)着手进行数值积分。最终结果是在测试期间以焦耳为单位消耗的总能
量。
量。
[0144] 结论
[0145] 在最初观测时，x615和x616在剪切载荷期间显示出相似的行为，但是在T81状态下，x616具有高得多的极限剪切强度。x615和x616的初始载荷平台可能简单地归因于x616的更高强度。然而，断裂能规避了这一点，并且突出了x615与x616之间的差异。参见图11。合金x615比x616具有更宽的SHT温度范围以获得低于0.4的r/t值。参见图8。
[0146] 实施例5
[0147] x615的耐撞性
[0148] 进行测试以评估在T4、T81、以及T82回火状态下x615的压溃行为，包括压溃生存性、能量吸收、以及折叠行为。将合金x615的能量吸收与合金5754和合金6111的能量吸收相比。
[0149] 使用由x615合金板制备的包括由自冲铆钉形成的接头的固定件，以125mm的压溃深度进行初步管压溃测试。使用5754合金固定件以实现比较目的。参见图12D。相应的轴向载荷-位移曲线示于图12A中。样品的每单位位移吸收的能量示于图12B中。在T4、T81、以及T82回火状态下x615固定件显示出每单位位移吸收的能量的增加，而5754样品没有显示每单位位移吸收的能量的增加。参见图12C。
[0150] 在第二阶段压溃测试中，将x615与6111相比。使用包括由自冲铆钉形成的接头的T81和T82回火状态下的x615合金固定件以及T81和T82回火状态下的6111合金固定件，以220mm的压溃深度进行压溃测试。x615固定件在压溃时成功折叠而没有撕裂，具有优越的铆接能力和优良的能量吸收。参见图13A。6111固定件在折叠期间撕裂。在T82回火状态下铆接能力较差，这是因为在压溃期间铆扣分裂。参见图13B，右侧照片。
[0151] 在第三阶段压溃测试中，确定再加热的影响。在固溶热处理之后，将x615材料再加热到65℃、100℃、或130℃。将x615板在180℃涂漆烘烤20分钟并且确定x615材料的均匀伸长率、总伸长率、屈服强度、以及极限拉伸强度。参见图14。如图14中所示，这一再加热步骤产生额外的时效硬化处理，这提高了屈服强度(YS)和极限拉伸强度(UTS)这两者，而使均匀伸长率和总伸长率这两者降低，但尽管如此，仍提供了提高的性能，如通过每单位位移的能量所确定，并且具有如图15D中所示的结构的完全完整性。形成固定件，然后时效处理到T81回火状态。轴向载荷-位移曲线示于图15A中。样品的每单位位移吸收的能量示于图15B中。如图15C中所示，其中x615板被再加热到100℃或130℃的x615固定件显示出每单位位移吸收的能量的增加，而被再加热到65℃的x615板没有显示每单位位移吸收的能量的增加。压溃图像示于图15D中。
[0152] 基于上文所述的压溃测试，T4下的x615以及成形后人工时效材料的耐撞性优于合金5754和合金6111的耐撞性。x615合金因此为设计工程师提供了相当多的选择来基于可用的强度变体来调整他们的结构。
[0153] 上文所引用的所有专利、出版物以及摘要以引用的方式整体并入本文。已经描述了本发明的各种实施方案以实现本发明的各种目的。应当认识到的是，这些实施方案仅仅说明了本发明的原理。其许多改动方案和改变方案对本领域技术人员将是显而易见的而不脱离如以下权利要求书中所限定的本发明的精神和范围。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 一种固溶有氧的TiZrVAl合金的热处理方法 | 2020-05-11 | 923 |
| 铝锂合金大型板材固溶时效热处理方法 | 2020-05-13 | 989 |
| 高精密不锈钢无缝钢管的固溶热处理加工工艺 | 2020-05-13 | 313 |
| 铝合金固溶、时效燃气加热处理炉 | 2020-05-12 | 667 |
| 固溶热处理炉设备 | 2020-05-11 | 31 |
| 固溶热处理用在线淬火装置 | 2020-05-12 | 716 |
| 铝合金固溶、时效燃气加热处理炉 | 2020-05-11 | 496 |
| 钛部件的固溶热处理和过老化热处理 | 2020-05-11 | 651 |
| 固溶热处理炉设备 | 2020-05-12 | 577 |
| 固溶用双层热处理用工装 | 2020-05-14 | 115 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈