熱処理可能な高強度アルミニウム合金
超厚ゲージの展伸材に適した高強度アルミニウム合金。合金は、６〜８重量％の亜鉛、１〜２重量％のマグネシウムおよび、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉおよび／またはＳｃといったような分散質形成元素を有することができ、アルミニウムおよび偶発的元素および／または不純物からなる残部を有する。この合金は、射出成形プラスチック用の金型を含めた数多くの用途に適している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願に対するクロスリファレンス）
本出願は、本明細書に参照により援用され、その一部を成す２００６年６月３０日出願の、米国仮特許出願第６０／８１７，４０３号明細書に対する優先権ならびにその利益を請求するものである。
【０００２】
本発明は、アルミニウム−亜鉛−マグネシウム合金およびこの合金から作られた製品に関するものである。高強度合金は、熱処理を施すことが可能であり、低い焼き入れ感応性を有する。これらの製品は、射出成形プラスチックの金型の製造に適している。
【背景技術】
【０００３】
高強度用途向けの最新のアルミニウム合金は、溶体化熱処理および急速冷却とそれに続く時効硬化プロセスにより強化される。迅速な冷却は、一般には冷水焼き入れによって達成される。溶体化熱処理の直後にこのような急速焼き入れプロセスを行なわなければ、時効硬化プロセスは非常に効果の低いものとなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
急速冷却プロセスは通常、高熱容量を有する冷水への迅速な熱伝達によって実施される。しかしながら厚いゲージの展伸材の内部容積は、この製品の厚みを通した緩慢な熱伝達のせいで充分に焼き入れされ得ない。したがって、非常に厚いゲージを有する製品に適したアルミニウム合金が必要とされる。このような合金は、比較的緩慢な焼き入れプロセスの後でさえ、優れた時効硬化能力を維持できるはずである。
【０００５】
しかしながら、冷水焼き入れによる急速冷却には、機械加工性に有害な内部残留応力が発生するという重大な欠点がある。このような残留応力を削減するための最も一般的な方法は、一般的に延伸機を用いることによって少量の焼き入れ製品を冷延伸することである。展伸材の厚みと幅が増大するにつれ、このような製品を延伸するのに必要な力も増大する。その結果、製品の寸法が増大するにつれ強力な延伸機が必要となり、そのため展伸材の最大の厚みと幅を決定する際に延伸機が制限要因となる。
【０００６】
溶体化処理の後に冷水焼き入れを施すことなく展伸材を徐冷することができる場合には、制限要因としての延伸機を取り除くことができる。かくして、残留応力は最小限となり、冷延伸が必要でなくなる。
【０００７】
したがって、超厚ゲージの展伸材に最も適した望ましい高強度アルミニウム合金は、比較的緩慢な焼き入れが次に続く溶体化熱処理の後、時効強化焼戻しで、所望の高い強度を得られるはずである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の様相は、合金化元素としてＺｎおよびＭｇを有するＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇをベースとするアルミニウム合金に関するものである。本発明の合金は、ＭｇＺｎ２沈殿物の強化効果を最大限にすることを目的として設計されている。一つの様相において、本発明の合金は、ＭｇＺｎ２沈殿物粒子の形成を最大にするためにおよそ５：１の重量比でＺｎとＭｇを含んでいる。他様相では、本発明は、重量で６％〜８％のＺｎおよび１％〜２％のＭｇを有することができる。さらにもう一つの様相では、合金はさらに、粒状構造の制御のためＺｒ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉおよび／またはＳｃといったような一つまたは複数の金属間分散質形成元素を含むことができる。本発明の一つの特定の組成は、約６．１〜６．５％のＺｎ、約１．１〜１．５％のＭｇ、約０．１％のＺｒおよび約０．０２％のＴｉであり、残りは、アルミニウムおよび正常なおよび／または避けることのできない不純物およびＦｅおよびＳｉといったような元素である。重量は、前記合金の総重量に基づく重量％として示されている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明を理解するために、例証としてここで添付図面を参照しながらこの発明について記述する：
【図１】三つの異なるプロセスによって調製された、九種の合金の引張降伏応力を示すグラフである。
【図２】焼き入れ感応性が、冷水焼き入れと比較された静止空気焼き入れに起因する引張降伏応力損失によって測定される、七種の合金の焼き入れ感応性を示すグラフである。
【図３】三つの焼き入れプロセスによって調製される、九種の合金の引張破断強度を示すグラフである。
【図４】焼き入れ感応性が、冷水焼き入れと比較された静止空気焼き入れに起因する引張破断強度の損失によって測定される、七種の合金の焼き入れ感応性を示すグラフである。
【図５】Ｔ６タイプの焼き戻しのための静止空気による緩慢な焼き入れの後の引張降伏応力に対するＺｎ対Ｍｇ比の効果を示すグラフである。
【図６】パイロットプラントでの試験のＺｎおよびＭｇ組成を示すグラフである。
【図７】本発明の合金と比較用の合金についてのプレートゲージに伴う引張破断強度の推移を示すグラフである。
【図８】本発明の合金と比較用の合金についてのプレートゲージに伴う引張降伏応力の推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（発明の詳細な説明）
本開示は、亜鉛、マグネシウムおよび少量の少なくとも一つの分散質形成元素をアルミニウムに添加することによって、予想外にもより優れた合金が結果として得られることを規定している。開示されている合金は、溶体化熱処理に適している。さらに、この合金は、急速焼き入れ冷却段階が無くても高強度を保持し、このことは、厚いゲージを有する製品にとって特に有利である。
【００１１】
他に特に規定がないかぎり、本書で使用される組成についての全ての値は、合金の重量に基づく重量パーセント（ｗｔ％）単位である。
【００１２】
焼き戻しの定義は、ＡＳＴＭ Ｅ７１６、Ｅ１２５１に従って参照される。Ｔ６と呼ばれるアルミニウム焼き戻しは、合金が溶体化熱処理され、そしてその後、人工時効されることを表わす。Ｔ６焼き戻しは、溶体化熱処理の後に冷間加工されていない合金に適用される。Ｔ６はまた、冷間加工が機械的特性に対して有意な効果をほとんどもたない合金にも適用することが可能である。
【００１３】
他に特に規定がないかぎり、静力学的特性、言い換えれば引張破断強度ＵＴＳ、引張降伏応力ＴＹＳおよび破砕時の伸びＥは、ＡＳＴＭ規格Ｂ５５７に従った引張試験によって決定され、試験片が採取される位置およびそれらの方向は、ＡＭＳ規格２３５５で定義づけられる。
【００１４】
開示されているアルミニウム合金は、６〜８重量％の亜鉛を含有し得る。その他の典型的な実施態様においては、亜鉛の含有量は６．１〜７．６重量％、および６．２〜６．７重量％である。さらなる実施態様においては、亜鉛の含有量は、約６．１〜約６．５重量％である。開示されたアルミニウム合金は、１〜２重量％のマグネシウムも含有することができる。その他の典型的な実施態様において、マグネシウム含有量は１．１〜１．６重量％および１．２〜１．５重量％である。さらなる実施態様においては、マグネシウム含有量は、約１．１〜約１．５重量％である。
【００１５】
一つの実施態様において、合金は、基本的に銅および／またはマンガンを全く有していない。基本的に銅を全く含まないということは、一つの実施態様では銅の含有量が０．５重量％未満であり、そして他の実施態様では０．３重量％未満であることを意味している。基本的にマンガンを全く含まないということは、一つの実施態様ではマンガンの含有量が０．２重量％未満であり、そして他の実施態様では０．１重量％未満であることを意味している。一部の実施態様において、合金は、総含有量が約０．０６重量％から最大約０．３重量％の一つまたは複数の分散質形成元素を有する。一つの典型的な実施態様において、合金は、０．０６〜０．１８重量％のジルコニウムを有し、そして基本的にマンガンを全く有していない。しかしながらその他の実施態様において、合金は、０．０６〜０．１８重量％のジルコニウムと共に、または、場合によっては基本的にジルコニウムを全く伴わずに、最大０．８重量％のマンガン、そして最大０．５重量％のマンガンを含有する。基本的にジルコニウムを全く含まないということは、ジルコニウム含有量が一つの実施態様では０．０５重量％未満であり、そして他の実施態様では０．０３重量％未満であることを意味している。
【００１６】
合金でのマグネシウムおよび亜鉛の相対的割合は、該合金のその物性に影響を及ぼし得る。一つの典型的な実施態様における合金の亜鉛対マグネシウム比は、重量に基づいて約５：１である。一つの実施態様において、Ｍｇ含有量は（０．２×Ｚｎ−０．３）重量％〜（０．２×Ｚｎ＋０．３）重量％の間であり、そして他の実施態様において、Ｍｇ含有量は（０．２×Ｚｎ−０．２）重量％〜（０．２×Ｚｎ＋０．２）重量％の間にある。さらに他の実施態様では、Ｍｇ含有量は（０．２×Ｚｎ−０．１）重量％〜（０．２×Ｚｎ＋０．１）重量％の間である。この等式において、「Ｚｎ」は、重量％で表されたＺｎ含有量を意味する。
【００１７】
本発明は、圧延、鍛造または押出し加工法またはこれらの組合せによって製造される、鋳放し製品あるいは展伸材のような超厚ゲージの製品に特に適している。超厚ゲージとは、ゲージが少なくとも４インチであり、そして一部の実施態様では、少なくとも６インチであることを意味する。
【００１８】
超厚ゲージの圧延品を製造する方法の一つの典型的な実施態様は、以下の段階により特徴づけられるものである：
‐少なくとも１２インチの厚みを有する本発明の合金のインゴットを鋳造する段階；
‐一つの実施態様では８２０°Ｆ〜９８０°Ｆの温度領域で、そして他の実施態様では８５０°Ｆ〜９５０°Ｆの温度領域でインゴットを均質化する段階；
‐任意には、６００°Ｆ〜９００°Ｆの温度領域で好ましくは最終的に４〜２２インチの厚みまで製品を熱間圧延する段階；
‐任意には、一つの実施態様では８２０°Ｆ〜９８０°Ｆの温度領域で、そして他の実施態様では８５０°Ｆ〜９５０°Ｆの温度領域で、結果として得られた製品を溶体化熱処理する段階；
‐厳しい焼き入れを回避し、高い内部残留応力が発生するのを回避するために、強制空気または水ミストで、または非常に低体積の水噴霧によって、製品を焼き入れまたは冷却する段階；
‐好ましくは２４０°Ｆ〜３２０°Ｆの温度領域で製品を人工的に時効硬化する段階。
【００１９】
実験は、開示されている合金（実施例１：合金＃６および実施例２：試料１０および１１）を従来のアルミニウム合金と比較するために実施した。以下で記述するこれらの実験では、従来の合金７１０８（実施例１：合金＃１）、八種の変形合金（実施例１：合金＃２〜＃５および＃７〜＃９）、合金ＡＡ６０６１（実施例２：試料１２〜１４）および合金ＡＡ７０７５（実施例２：試料１５および１６）を、開示されている合金と比較した。
【実施例１】
【００２０】
表１に記載される化学組成を有する九種のアルミニウム合金を、直径７’’の球体ビレットとして鋳造した。
【００２１】
ビレットを、８５０°Ｆ〜８９０°Ｆの温度領域で２４時間均質化した。その後６００°Ｆ〜８５０°Ｆの温度領域でビレットを熱間圧延して１’’の厚板を形成した。超厚ゲージの展伸材の焼き入れプロセスのシミュレートを目的として、さまざまな徐冷方法を利用することによって合金の焼き入れ感応性を評価するのに、１’’の最終的な厚みを使用した。溶体化熱処理の後に、異なる焼き入れ速度の比較のために、プレートを二つまたは三つの試験片（試験片Ａ、試験片Ｂおよび試験片Ｃ）に分割した。試験片Ａを、１．５時間８８５°Ｆで溶体化熱処理し、０．２８〜０．３０°Ｆ／秒の緩慢な焼き入れ速度で空冷（静止空気）した。試験片Ｂを、１．５時間８８５°Ｆで溶体化熱処理し、０．７０〜０．７５°Ｆ／秒の焼き入れ速度で、送風機で動かした空気によって焼き入れした。試験片Ｃを、２時間８８５°Ｆで溶体化熱処理ならびに冷水焼き入れをし、その後に２％の冷間延伸加工をした。冷水焼き入れの間の冷却速度は速すぎて、その時点では測定することはできなかった。全ての試験片を、２８０°Ｆで１６時間の人工時効によって強化した。引張試験の結果は表２に記載されている。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【表２】
【００２４】
【表３】
【００２５】
【表４】
【００２６】
図１〜５および表２〜４で示されているように、開示された合金の典型的な実施態様である合金＃６の引張破断強度（ＵＴＳ）および引張降伏応力（ＴＹＳ）は、この研究において評価された最も緩慢な冷却である静止空気焼き入れを材料に施した場合、合金＃１〜５および７〜９のＵＴＳおよびＴＹＳよりも高い。さらに、合金＃６は、検討された四つの高強度合金の中で最も望ましい高い強度と低い焼き入れ感応性の組合せを示している。
【００２７】
超厚ゲージの展伸材のための典型的な合金＃６の望ましい特徴の正当性を立証するために、６インチおよび１２インチのゲージのプレートの特性を評価するべく、二つの工業規模の実物大のインゴットを鋳造した。
【実施例２】
【００２８】
上述で定義した合金＃６の標的となる化学的性質をもつ商業用の実物大のインゴットを、プラント規模の生産試験のために鋳造した。実際の化学組成は、表５（試料１０）に記載されている。厚み１８インチ、幅６０インチ、長さ１６５インチのインゴットを２４時間、９００°Ｆ〜９４０°Ｆの温度領域で均質化した。インゴットを９００°Ｆ〜９２０°Ｆまで予熱し、７４０°Ｆ〜８４０°Ｆの温度領域で６インチのゲージのプレートになるまで熱間圧延した。
【００２９】
厚みが６インチのプレートを２０時間９４０°Ｆで溶体化熱処理し、冷水焼き入れした。プレートを２％の名目量で冷間延伸することにより、応力を除去した。プレートを２８０°Ｆで１６時間の人工時効により時効硬化させた。最終的な機械的特性は表６に示されている。腐食性は満足のいくものであった。
【００３０】
上述の合金＃６の標的となる化学的性質をもつ他の商業用の実物大のインゴットを、プラント規模の生産試験のために鋳造した。実際の化学組成は、表５（試料１１）に記載されている。厚み１８インチ×幅６０インチの横断面寸法を有するプラント用の実物大のインゴットを２４時間、９００°Ｆ〜９４０°Ｆの温度領域で均質化した。インゴットを９００°Ｆ〜９２０°Ｆまで予熱し、７４０°Ｆ〜８４０°Ｆの温度領域で１２インチのゲージのプレートになるまで熱間圧延した。
【００３１】
厚みが１２インチのプレートを２０時間９４０°Ｆで溶体化熱処理し、冷水焼き入れした。プレートを２８０°Ｆで２８時間の人工時効により時効硬化させた。最終的な機械的特性は表６に示されている。腐食性は満足のいくものであった。
【００３２】
超厚ゲージの展伸材のための本発明による合金の、より優れた材料の性能を評価するために、付加的なプラント規模の試験を、市販の超厚ゲージ製品、すなわち合金６０６１および７０７５を用いて実施した。
【００３３】
厚み２５インチ×幅８０インチの横断面を有するプラント用の実物大の６０６１合金インゴットを、プラント規模の生産試験のために鋳造した。インゴットの実際の化学組成は表５（試料１２）に記載されている。インゴットを９００°Ｆ〜９４０°Ｆの温度領域まで予熱し、６インチのゲージのプレートになるまで熱間圧延した。
【００３４】
厚みが６インチのプレートを８時間１０００°Ｆで溶体化熱処理し、冷水焼き入れした。プレートを２％の名目量で冷間延伸することにより、応力を除去した。プレートを３５０°Ｆで８時間の人工時効により時効硬化させた。最終的な機械的特性は表６に示されている。
【００３５】
厚み２５インチ×幅８０インチの横断面を有する商業用の実物大の６０６１合金インゴットを、プラント規模の生産試験のために鋳造した。インゴットの実際の化学組成は表５（試料１３）に記載されている。インゴットを９００°Ｆ〜９４０°Ｆの温度領域まで予熱し、１２インチのゲージのプレートになるまで熱間圧延した。
【００３６】
厚みが１２インチのプレートを８時間１０００°Ｆで溶体化熱処理し、冷水焼き入れした。３５０°Ｆで８時間の人工時効によりプレートを時効硬化させた。最終的な機械的特性は表６に示されている。
【００３７】
厚み２５インチ×幅８０インチの横断面を有する商業用の実物大の６０６１合金インゴットを、プラント規模の生産試験のために鋳造した。インゴットの実際の化学組成は表５（試料１４）に記載されている。インゴットを９００°Ｆ〜９４０°Ｆの温度領域まで予熱し、１６インチのゲージのプレートになるまで熱間圧延した。
【００３８】
厚みが１６インチのプレートを８時間１０００°Ｆで溶体化熱処理し、冷水焼き入れした。３５０°Ｆで８時間の人工時効によりプレートを時効硬化させた。最終的な機械的特性は表６に示されている。
【００３９】
厚み２０インチ×幅６５インチの横断面を有する商業用の実物大の７０７５合金インゴットを、プラント規模の生産試験のために鋳造した。インゴットの実際の化学組成は表５（試料１５）に記載されている。インゴットを９２０°Ｆまで予熱し、７４０°Ｆ〜８２０°Ｆの温度領域で６インチのゲージのプレートになるまで熱間圧延した。
【００４０】
厚みが６インチのプレートを６時間９００°Ｆで溶体化熱処理し、続いて冷水焼き入れした。プレートを２％の名目量で冷間延伸することにより、応力を除去した。プレートを２５０°Ｆで２４時間の人工時効により時効硬化させた。最終的な機械的特性は表６に示されている。
【００４１】
厚み２０インチ×幅６５インチの横断面を有する商業用の実物大の７０７５合金インゴットを、プラント規模の生産試験のために鋳造した。インゴットの実際の化学組成は表５（試料１６）に記載されている。インゴットを９２０°Ｆまで予熱し、７４０°Ｆ〜８２０°Ｆの温度領域で１０インチのゲージのプレートになるまで熱間圧延した。
【００４２】
厚みが１０インチのプレートを６時間９００°Ｆで溶体化熱処理し、続いて冷水焼き入れした。２５０°Ｆで２４時間の人工時効によりプレートを時効硬化させた。最終的な機械的特性は表６に示されている。
【００４３】
プラント規模の生産実施例の引張試験の結果は表６に記載され、図７および８にそれぞれ引張破断強度および引張降伏応力について示されている。本発明による合金についてはゲージの増加に従った機械的強度のいかなる損失も観察されないが、６０６１および７０７５合金といったような従来の合金についてはこのような損失が観察されている。
【００４４】
【表５】
【００４５】
【表６】
【００４６】
図７および８は、本発明の合金については、ゲージの増加に従った機械的強度のいかなる降下も観察されないが、６０６１および７０７５の合金についてはかかる降下が共通の特長であることを示している。
【００４７】
本発明の特定の実施態様および応用が開示されたが、本発明は、本研究において記述される精確な組成およびプロセスに制限されるものではない。本発明の内容および範囲に基づいて、本発明の驚くべきかつ予想外の利益を達成するべくさまざまな修正および変更を行なうことが可能である。当業者であれば、個々の実施態様の特長および構成要素の考えられる組合せおよび変形形態を、正しく認識するものと考えられる。当業者であれば、さらに、実施態様のいずれかを、本書において開示されるその他の実施態様と任意に組合せて提供することができることを正しく認識するものと考えられる。本発明はその精神または中心的特徴から逸脱することなく、他の特定の形態で実施することが可能であるということが理解される。したがって、特定の実施態様について例示し記述してきたが、本発明の精神から著しく逸脱することなく数多くの修正が認められるものであり、保護の範囲は添付の請求の範囲によってのみ制限される。
【技術分野】
【０００１】
（関連出願に対するクロスリファレンス）
本出願は、本明細書に参照により援用され、その一部を成す２００６年６月３０日出願の、米国仮特許出願第６０／８１７，４０３号明細書に対する優先権ならびにその利益を請求するものである。
【０００２】
本発明は、アルミニウム−亜鉛−マグネシウム合金およびこの合金から作られた製品に関するものである。高強度合金は、熱処理を施すことが可能であり、低い焼き入れ感応性を有する。これらの製品は、射出成形プラスチックの金型の製造に適している。
【背景技術】
【０００３】
高強度用途向けの最新のアルミニウム合金は、溶体化熱処理および急速冷却とそれに続く時効硬化プロセスにより強化される。迅速な冷却は、一般には冷水焼き入れによって達成される。溶体化熱処理の直後にこのような急速焼き入れプロセスを行なわなければ、時効硬化プロセスは非常に効果の低いものとなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
急速冷却プロセスは通常、高熱容量を有する冷水への迅速な熱伝達によって実施される。しかしながら厚いゲージの展伸材の内部容積は、この製品の厚みを通した緩慢な熱伝達のせいで充分に焼き入れされ得ない。したがって、非常に厚いゲージを有する製品に適したアルミニウム合金が必要とされる。このような合金は、比較的緩慢な焼き入れプロセスの後でさえ、優れた時効硬化能力を維持できるはずである。
【０００５】
しかしながら、冷水焼き入れによる急速冷却には、機械加工性に有害な内部残留応力が発生するという重大な欠点がある。このような残留応力を削減するための最も一般的な方法は、一般的に延伸機を用いることによって少量の焼き入れ製品を冷延伸することである。展伸材の厚みと幅が増大するにつれ、このような製品を延伸するのに必要な力も増大する。その結果、製品の寸法が増大するにつれ強力な延伸機が必要となり、そのため展伸材の最大の厚みと幅を決定する際に延伸機が制限要因となる。
【０００６】
溶体化処理の後に冷水焼き入れを施すことなく展伸材を徐冷することができる場合には、制限要因としての延伸機を取り除くことができる。かくして、残留応力は最小限となり、冷延伸が必要でなくなる。
【０００７】
したがって、超厚ゲージの展伸材に最も適した望ましい高強度アルミニウム合金は、比較的緩慢な焼き入れが次に続く溶体化熱処理の後、時効強化焼戻しで、所望の高い強度を得られるはずである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の様相は、合金化元素としてＺｎおよびＭｇを有するＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇをベースとするアルミニウム合金に関するものである。本発明の合金は、ＭｇＺｎ２沈殿物の強化効果を最大限にすることを目的として設計されている。一つの様相において、本発明の合金は、ＭｇＺｎ２沈殿物粒子の形成を最大にするためにおよそ５：１の重量比でＺｎとＭｇを含んでいる。他様相では、本発明は、重量で６％〜８％のＺｎおよび１％〜２％のＭｇを有することができる。さらにもう一つの様相では、合金はさらに、粒状構造の制御のためＺｒ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉおよび／またはＳｃといったような一つまたは複数の金属間分散質形成元素を含むことができる。本発明の一つの特定の組成は、約６．１〜６．５％のＺｎ、約１．１〜１．５％のＭｇ、約０．１％のＺｒおよび約０．０２％のＴｉであり、残りは、アルミニウムおよび正常なおよび／または避けることのできない不純物およびＦｅおよびＳｉといったような元素である。重量は、前記合金の総重量に基づく重量％として示されている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明を理解するために、例証としてここで添付図面を参照しながらこの発明について記述する：
【図１】三つの異なるプロセスによって調製された、九種の合金の引張降伏応力を示すグラフである。
【図２】焼き入れ感応性が、冷水焼き入れと比較された静止空気焼き入れに起因する引張降伏応力損失によって測定される、七種の合金の焼き入れ感応性を示すグラフである。
【図３】三つの焼き入れプロセスによって調製される、九種の合金の引張破断強度を示すグラフである。
【図４】焼き入れ感応性が、冷水焼き入れと比較された静止空気焼き入れに起因する引張破断強度の損失によって測定される、七種の合金の焼き入れ感応性を示すグラフである。
【図５】Ｔ６タイプの焼き戻しのための静止空気による緩慢な焼き入れの後の引張降伏応力に対するＺｎ対Ｍｇ比の効果を示すグラフである。
【図６】パイロットプラントでの試験のＺｎおよびＭｇ組成を示すグラフである。
【図７】本発明の合金と比較用の合金についてのプレートゲージに伴う引張破断強度の推移を示すグラフである。
【図８】本発明の合金と比較用の合金についてのプレートゲージに伴う引張降伏応力の推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（発明の詳細な説明）
本開示は、亜鉛、マグネシウムおよび少量の少なくとも一つの分散質形成元素をアルミニウムに添加することによって、予想外にもより優れた合金が結果として得られることを規定している。開示されている合金は、溶体化熱処理に適している。さらに、この合金は、急速焼き入れ冷却段階が無くても高強度を保持し、このことは、厚いゲージを有する製品にとって特に有利である。
【００１１】
他に特に規定がないかぎり、本書で使用される組成についての全ての値は、合金の重量に基づく重量パーセント（ｗｔ％）単位である。
【００１２】
焼き戻しの定義は、ＡＳＴＭ Ｅ７１６、Ｅ１２５１に従って参照される。Ｔ６と呼ばれるアルミニウム焼き戻しは、合金が溶体化熱処理され、そしてその後、人工時効されることを表わす。Ｔ６焼き戻しは、溶体化熱処理の後に冷間加工されていない合金に適用される。Ｔ６はまた、冷間加工が機械的特性に対して有意な効果をほとんどもたない合金にも適用することが可能である。
【００１３】
他に特に規定がないかぎり、静力学的特性、言い換えれば引張破断強度ＵＴＳ、引張降伏応力ＴＹＳおよび破砕時の伸びＥは、ＡＳＴＭ規格Ｂ５５７に従った引張試験によって決定され、試験片が採取される位置およびそれらの方向は、ＡＭＳ規格２３５５で定義づけられる。
【００１４】
開示されているアルミニウム合金は、６〜８重量％の亜鉛を含有し得る。その他の典型的な実施態様においては、亜鉛の含有量は６．１〜７．６重量％、および６．２〜６．７重量％である。さらなる実施態様においては、亜鉛の含有量は、約６．１〜約６．５重量％である。開示されたアルミニウム合金は、１〜２重量％のマグネシウムも含有することができる。その他の典型的な実施態様において、マグネシウム含有量は１．１〜１．６重量％および１．２〜１．５重量％である。さらなる実施態様においては、マグネシウム含有量は、約１．１〜約１．５重量％である。
【００１５】
一つの実施態様において、合金は、基本的に銅および／またはマンガンを全く有していない。基本的に銅を全く含まないということは、一つの実施態様では銅の含有量が０．５重量％未満であり、そして他の実施態様では０．３重量％未満であることを意味している。基本的にマンガンを全く含まないということは、一つの実施態様ではマンガンの含有量が０．２重量％未満であり、そして他の実施態様では０．１重量％未満であることを意味している。一部の実施態様において、合金は、総含有量が約０．０６重量％から最大約０．３重量％の一つまたは複数の分散質形成元素を有する。一つの典型的な実施態様において、合金は、０．０６〜０．１８重量％のジルコニウムを有し、そして基本的にマンガンを全く有していない。しかしながらその他の実施態様において、合金は、０．０６〜０．１８重量％のジルコニウムと共に、または、場合によっては基本的にジルコニウムを全く伴わずに、最大０．８重量％のマンガン、そして最大０．５重量％のマンガンを含有する。基本的にジルコニウムを全く含まないということは、ジルコニウム含有量が一つの実施態様では０．０５重量％未満であり、そして他の実施態様では０．０３重量％未満であることを意味している。
【００１６】
合金でのマグネシウムおよび亜鉛の相対的割合は、該合金のその物性に影響を及ぼし得る。一つの典型的な実施態様における合金の亜鉛対マグネシウム比は、重量に基づいて約５：１である。一つの実施態様において、Ｍｇ含有量は（０．２×Ｚｎ−０．３）重量％〜（０．２×Ｚｎ＋０．３）重量％の間であり、そして他の実施態様において、Ｍｇ含有量は（０．２×Ｚｎ−０．２）重量％〜（０．２×Ｚｎ＋０．２）重量％の間にある。さらに他の実施態様では、Ｍｇ含有量は（０．２×Ｚｎ−０．１）重量％〜（０．２×Ｚｎ＋０．１）重量％の間である。この等式において、「Ｚｎ」は、重量％で表されたＺｎ含有量を意味する。
【００１７】
本発明は、圧延、鍛造または押出し加工法またはこれらの組合せによって製造される、鋳放し製品あるいは展伸材のような超厚ゲージの製品に特に適している。超厚ゲージとは、ゲージが少なくとも４インチであり、そして一部の実施態様では、少なくとも６インチであることを意味する。
【００１８】
超厚ゲージの圧延品を製造する方法の一つの典型的な実施態様は、以下の段階により特徴づけられるものである：
‐少なくとも１２インチの厚みを有する本発明の合金のインゴットを鋳造する段階；
‐一つの実施態様では８２０°Ｆ〜９８０°Ｆの温度領域で、そして他の実施態様では８５０°Ｆ〜９５０°Ｆの温度領域でインゴットを均質化する段階；
‐任意には、６００°Ｆ〜９００°Ｆの温度領域で好ましくは最終的に４〜２２インチの厚みまで製品を熱間圧延する段階；
‐任意には、一つの実施態様では８２０°Ｆ〜９８０°Ｆの温度領域で、そして他の実施態様では８５０°Ｆ〜９５０°Ｆの温度領域で、結果として得られた製品を溶体化熱処理する段階；
‐厳しい焼き入れを回避し、高い内部残留応力が発生するのを回避するために、強制空気または水ミストで、または非常に低体積の水噴霧によって、製品を焼き入れまたは冷却する段階；
‐好ましくは２４０°Ｆ〜３２０°Ｆの温度領域で製品を人工的に時効硬化する段階。
【００１９】
実験は、開示されている合金（実施例１：合金＃６および実施例２：試料１０および１１）を従来のアルミニウム合金と比較するために実施した。以下で記述するこれらの実験では、従来の合金７１０８（実施例１：合金＃１）、八種の変形合金（実施例１：合金＃２〜＃５および＃７〜＃９）、合金ＡＡ６０６１（実施例２：試料１２〜１４）および合金ＡＡ７０７５（実施例２：試料１５および１６）を、開示されている合金と比較した。
【実施例１】
【００２０】
表１に記載される化学組成を有する九種のアルミニウム合金を、直径７’’の球体ビレットとして鋳造した。
【００２１】
ビレットを、８５０°Ｆ〜８９０°Ｆの温度領域で２４時間均質化した。その後６００°Ｆ〜８５０°Ｆの温度領域でビレットを熱間圧延して１’’の厚板を形成した。超厚ゲージの展伸材の焼き入れプロセスのシミュレートを目的として、さまざまな徐冷方法を利用することによって合金の焼き入れ感応性を評価するのに、１’’の最終的な厚みを使用した。溶体化熱処理の後に、異なる焼き入れ速度の比較のために、プレートを二つまたは三つの試験片（試験片Ａ、試験片Ｂおよび試験片Ｃ）に分割した。試験片Ａを、１．５時間８８５°Ｆで溶体化熱処理し、０．２８〜０．３０°Ｆ／秒の緩慢な焼き入れ速度で空冷（静止空気）した。試験片Ｂを、１．５時間８８５°Ｆで溶体化熱処理し、０．７０〜０．７５°Ｆ／秒の焼き入れ速度で、送風機で動かした空気によって焼き入れした。試験片Ｃを、２時間８８５°Ｆで溶体化熱処理ならびに冷水焼き入れをし、その後に２％の冷間延伸加工をした。冷水焼き入れの間の冷却速度は速すぎて、その時点では測定することはできなかった。全ての試験片を、２８０°Ｆで１６時間の人工時効によって強化した。引張試験の結果は表２に記載されている。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【表２】
【００２４】
【表３】
【００２５】
【表４】
【００２６】
図１〜５および表２〜４で示されているように、開示された合金の典型的な実施態様である合金＃６の引張破断強度（ＵＴＳ）および引張降伏応力（ＴＹＳ）は、この研究において評価された最も緩慢な冷却である静止空気焼き入れを材料に施した場合、合金＃１〜５および７〜９のＵＴＳおよびＴＹＳよりも高い。さらに、合金＃６は、検討された四つの高強度合金の中で最も望ましい高い強度と低い焼き入れ感応性の組合せを示している。
【００２７】
超厚ゲージの展伸材のための典型的な合金＃６の望ましい特徴の正当性を立証するために、６インチおよび１２インチのゲージのプレートの特性を評価するべく、二つの工業規模の実物大のインゴットを鋳造した。
【実施例２】
【００２８】
上述で定義した合金＃６の標的となる化学的性質をもつ商業用の実物大のインゴットを、プラント規模の生産試験のために鋳造した。実際の化学組成は、表５（試料１０）に記載されている。厚み１８インチ、幅６０インチ、長さ１６５インチのインゴットを２４時間、９００°Ｆ〜９４０°Ｆの温度領域で均質化した。インゴットを９００°Ｆ〜９２０°Ｆまで予熱し、７４０°Ｆ〜８４０°Ｆの温度領域で６インチのゲージのプレートになるまで熱間圧延した。
【００２９】
厚みが６インチのプレートを２０時間９４０°Ｆで溶体化熱処理し、冷水焼き入れした。プレートを２％の名目量で冷間延伸することにより、応力を除去した。プレートを２８０°Ｆで１６時間の人工時効により時効硬化させた。最終的な機械的特性は表６に示されている。腐食性は満足のいくものであった。
【００３０】
上述の合金＃６の標的となる化学的性質をもつ他の商業用の実物大のインゴットを、プラント規模の生産試験のために鋳造した。実際の化学組成は、表５（試料１１）に記載されている。厚み１８インチ×幅６０インチの横断面寸法を有するプラント用の実物大のインゴットを２４時間、９００°Ｆ〜９４０°Ｆの温度領域で均質化した。インゴットを９００°Ｆ〜９２０°Ｆまで予熱し、７４０°Ｆ〜８４０°Ｆの温度領域で１２インチのゲージのプレートになるまで熱間圧延した。
【００３１】
厚みが１２インチのプレートを２０時間９４０°Ｆで溶体化熱処理し、冷水焼き入れした。プレートを２８０°Ｆで２８時間の人工時効により時効硬化させた。最終的な機械的特性は表６に示されている。腐食性は満足のいくものであった。
【００３２】
超厚ゲージの展伸材のための本発明による合金の、より優れた材料の性能を評価するために、付加的なプラント規模の試験を、市販の超厚ゲージ製品、すなわち合金６０６１および７０７５を用いて実施した。
【００３３】
厚み２５インチ×幅８０インチの横断面を有するプラント用の実物大の６０６１合金インゴットを、プラント規模の生産試験のために鋳造した。インゴットの実際の化学組成は表５（試料１２）に記載されている。インゴットを９００°Ｆ〜９４０°Ｆの温度領域まで予熱し、６インチのゲージのプレートになるまで熱間圧延した。
【００３４】
厚みが６インチのプレートを８時間１０００°Ｆで溶体化熱処理し、冷水焼き入れした。プレートを２％の名目量で冷間延伸することにより、応力を除去した。プレートを３５０°Ｆで８時間の人工時効により時効硬化させた。最終的な機械的特性は表６に示されている。
【００３５】
厚み２５インチ×幅８０インチの横断面を有する商業用の実物大の６０６１合金インゴットを、プラント規模の生産試験のために鋳造した。インゴットの実際の化学組成は表５（試料１３）に記載されている。インゴットを９００°Ｆ〜９４０°Ｆの温度領域まで予熱し、１２インチのゲージのプレートになるまで熱間圧延した。
【００３６】
厚みが１２インチのプレートを８時間１０００°Ｆで溶体化熱処理し、冷水焼き入れした。３５０°Ｆで８時間の人工時効によりプレートを時効硬化させた。最終的な機械的特性は表６に示されている。
【００３７】
厚み２５インチ×幅８０インチの横断面を有する商業用の実物大の６０６１合金インゴットを、プラント規模の生産試験のために鋳造した。インゴットの実際の化学組成は表５（試料１４）に記載されている。インゴットを９００°Ｆ〜９４０°Ｆの温度領域まで予熱し、１６インチのゲージのプレートになるまで熱間圧延した。
【００３８】
厚みが１６インチのプレートを８時間１０００°Ｆで溶体化熱処理し、冷水焼き入れした。３５０°Ｆで８時間の人工時効によりプレートを時効硬化させた。最終的な機械的特性は表６に示されている。
【００３９】
厚み２０インチ×幅６５インチの横断面を有する商業用の実物大の７０７５合金インゴットを、プラント規模の生産試験のために鋳造した。インゴットの実際の化学組成は表５（試料１５）に記載されている。インゴットを９２０°Ｆまで予熱し、７４０°Ｆ〜８２０°Ｆの温度領域で６インチのゲージのプレートになるまで熱間圧延した。
【００４０】
厚みが６インチのプレートを６時間９００°Ｆで溶体化熱処理し、続いて冷水焼き入れした。プレートを２％の名目量で冷間延伸することにより、応力を除去した。プレートを２５０°Ｆで２４時間の人工時効により時効硬化させた。最終的な機械的特性は表６に示されている。
【００４１】
厚み２０インチ×幅６５インチの横断面を有する商業用の実物大の７０７５合金インゴットを、プラント規模の生産試験のために鋳造した。インゴットの実際の化学組成は表５（試料１６）に記載されている。インゴットを９２０°Ｆまで予熱し、７４０°Ｆ〜８２０°Ｆの温度領域で１０インチのゲージのプレートになるまで熱間圧延した。
【００４２】
厚みが１０インチのプレートを６時間９００°Ｆで溶体化熱処理し、続いて冷水焼き入れした。２５０°Ｆで２４時間の人工時効によりプレートを時効硬化させた。最終的な機械的特性は表６に示されている。
【００４３】
プラント規模の生産実施例の引張試験の結果は表６に記載され、図７および８にそれぞれ引張破断強度および引張降伏応力について示されている。本発明による合金についてはゲージの増加に従った機械的強度のいかなる損失も観察されないが、６０６１および７０７５合金といったような従来の合金についてはこのような損失が観察されている。
【００４４】
【表５】
【００４５】
【表６】
【００４６】
図７および８は、本発明の合金については、ゲージの増加に従った機械的強度のいかなる降下も観察されないが、６０６１および７０７５の合金についてはかかる降下が共通の特長であることを示している。
【００４７】
本発明の特定の実施態様および応用が開示されたが、本発明は、本研究において記述される精確な組成およびプロセスに制限されるものではない。本発明の内容および範囲に基づいて、本発明の驚くべきかつ予想外の利益を達成するべくさまざまな修正および変更を行なうことが可能である。当業者であれば、個々の実施態様の特長および構成要素の考えられる組合せおよび変形形態を、正しく認識するものと考えられる。当業者であれば、さらに、実施態様のいずれかを、本書において開示されるその他の実施態様と任意に組合せて提供することができることを正しく認識するものと考えられる。本発明はその精神または中心的特徴から逸脱することなく、他の特定の形態で実施することが可能であるということが理解される。したがって、特定の実施態様について例示し記述してきたが、本発明の精神から著しく逸脱することなく数多くの修正が認められるものであり、保護の範囲は添付の請求の範囲によってのみ制限される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
６重量％〜約８重量％のＺｎ；
Ｍｇが（０．２×Ｚｎ−０．３）重量％〜（０．２×Ｚｎ＋０．３）重量％の量で存在する、１重量％〜約２重量％のＭｇ；
少なくとも一つの金属間分散質形成元素；および
残部のアルミニウムならびに避けることのできない不純物
から本質的に成る、展伸材として使用するのに適したアルミニウム合金。
【請求項２】
６．１重量％〜７．６重量％の量でＺｎが存在する、請求項１に記載の合金。
【請求項３】
１．１重量％〜１．６重量％の量でＭｇが存在する、請求項１または２に記載の合金。
【請求項４】
１．２重量％〜１．５重量％の量でＭｇが存在する、請求項１〜３のいずれか一つに記載の合金。
【請求項５】
Ｍｇが（０．２×Ｚｎ−０．２）重量％〜（０．２×Ｚｎ＋０．２）重量％の量で存在する、請求項１〜４のいずれか一つに記載の合金。
【請求項６】
前記少なくとも一つの金属間分散質形成元素がＺｒ、Ｍｎ、Ｃｒ、ＴｉおよびＳｃから成る群から選択される、請求項１〜５のいずれか一つに記載の合金。
【請求項７】
さらに、本質的に約０．０２重量％のＴｉから成る、請求項６に記載の合金。
【請求項８】
さらに、本質的に約０．０６重量％〜約０．１８重量％のＺｒから成る、請求項７に記載の合金。
【請求項９】
本質的にマンガンを全く含まない、請求項８に記載の合金。
【請求項１０】
Ｚｎが約６．１重量％〜約６．５重量％の量で存在する、請求項９に記載の合金。
【請求項１１】
Ｍｇが約１．２重量％〜約１．５重量％の量で存在する、請求項１０に記載の合金。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一つに記載の合金を含む、超厚ゲージの圧延品。
【請求項１３】
約５：１の亜鉛対マグネシウム重量比で、少なくとも約６．５重量％の亜鉛およびマグネシウムを含む合金を含み、
厚みの４分の１のところで少なくとも約６１ｋｓｉの引張破断強度と約５４．５ｋｓｉの引張降伏応力を有する、超厚圧延品。
【請求項１４】
前記合金が少なくとも約０．０６重量％という少なくとも一つの金属間分散質形成元素の総含有量を含み、前記元素はＺｒ、Ｍｎ、Ｃｒ、ＴｉおよびＳｃから成る群から選択される、請求項１３に記載の製品。
【請求項１５】
合金が（ａ）約０．１重量％のＺｒおよび（ｂ）約０．０２重量％のＴｉのうちの少なくとも一つを含む、請求項１４に記載の製品。
【請求項１６】
‐少なくとも１２インチの厚みを有する合金のインゴットの鋳造であり、合金が、
６重量％〜約８重量％のＺｎ、
Ｍｇが０．２×Ｚｎ−０．３〜０．２×Ｚｎ＋０．３の量で存在する、１重量％〜約２重量％のＭｇ、
少なくとも一つの金属間分散質形成元素、および
残部のアルミニウムならびに避けることのできない不純物
を含み；
‐約８２０°Ｆから９８０°Ｆの温度領域でインゴットを均質化し；
‐厳しい焼き入れを回避し、高い内部残留応力が発生するのを回避するような形でインゴットを冷却し；そして
‐２４０°Ｆ〜３２０°Ｆの温度領域でインゴットを人工的に時効硬化させること、
を含む、超厚圧延品の獲得方法。
【請求項１７】
インゴットが８５０°Ｆ〜９５０°Ｆの温度領域で均質化される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
６００Ｆ°〜９００°Ｆの温度領域で最終的に４〜２２インチの厚みまでインゴットを熱間圧延することをさらに含む、請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
８２０°Ｆ〜９８０°Ｆの温度領域でインゴットを溶体化熱処理することをさらに含む、請求項１６〜１８のいずれか一つに記載の方法。
【請求項２０】
インゴットが８５０°F〜９５０°Ｆの温度領域で溶体化熱処理される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
製品が、強制空気、水ミストおよび非常に低体積の水噴霧から成る群から選択される技法によって冷却される、請求項１６〜２０のいずれか一つに記載の方法。
【請求項２２】
６重量％〜約８重量％のＺｎ；
Ｍｇが（０．２×Ｚｎ−０．３）重量％〜（０．２×Ｚｎ＋０．３）重量％の量で存在する、１重量％〜約２重量％のＭｇ；
少なくとも約０．０６重量％の総含有量を有するＺｒ、Ｍｎ、Ｃｒ、ＴｉおよびＳｃから成る群から選択される、少なくとも一つの金属間分散質形成元素；および
残部のアルミニウムならびに避けることのできない不純物
を含む合金から形成された圧延品。
【請求項２３】
合金中、Ｍｇが（０．２×Ｚｎ−０．２）重量％〜（０．２×Ｚｎ＋０．２）重量％の量で存在する、請求項２２に記載の圧延品。
【請求項２４】
少なくとも一つの金属間分散質形成元素が、約０．０２重量％のＴｉと約０．０６重量％〜約０．１８重量％のＺｒを含有する、請求項２２または２３に記載の圧延品。
【請求項２５】
超厚圧延品であり、かつ厚みの４分の１のところで少なくとも約６１ｋｓｉの引張破断強度と少なくとも約５４．５ｋｓｉの引張降伏応力を有する、請求項２２〜２４のいずれか一つに記載の圧延品。
【請求項２６】
冷水焼き入れを用いて冷却された場合の製品の引張降伏応力が、静止空気を用いて冷却された場合の製品の引張降伏応力よりもわずか５．９ｋｓｉしか高くない、請求項２２〜２５のいずれか一つに記載の圧延品。
【請求項２７】
冷水焼き入れを用いて冷却された場合の製品の引張破断強度が、静止空気を用いて冷却された場合の製品の引張破断強度よりもわずか約３．４ｋｓｉしか高くない、請求項２２〜２６のいずれか一つに記載の圧延品。
【請求項２８】
‐６重量％〜約８重量％のＺｎ、
Ｍｇが０．２×Ｚｎ−０．３〜０．２×Ｚｎ＋０．３の量で存在する、１重量％〜約２重量％のＭｇ、
少なくとも約０．０６重量％の総含有量を有する、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｃｒ、ＴｉおよびＳｃから成る群から選択される少なくとも一つの金属間分散質形成元素、および
残部のアルミニウムおよび避けることのできない不純物、
を含むアルミニウム合金を提供し、
‐合金から製品を形成し；
‐約８２０°Ｆ〜８０°Ｆの温度領域で、製品を均質化し；
‐厳しい焼き入れを回避し、高い内部残留応力が発生するのを回避するような形で製品を冷却し；そして
‐２４０°Ｆ〜３２０°Ｆの温度領域で製品を人工的に時効硬化させることを含む、アルミニウム製品の獲得方法。
【請求項２９】
製品が超厚圧延品であり、６００Ｆ°〜９００°Ｆの温度領域で最終的に４〜２２インチの厚みまで製品を熱間圧延することをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
８２０°Ｆ〜９８０°Ｆの温度領域で製品を溶体化熱処理することをさらに含む、請求項２８または２９に記載の方法。
【請求項３１】
製品が、強制空気、水ミストおよび非常に低体積の水噴霧から成る群から選択された技法によって冷却される、請求項２８〜３０のいずれか一つに記載の方法。
【請求項３２】
製品が強制空気によって冷却され、かつ厚みの４分の１のところで少なくとも約６１ｋｓｉの引張破断強度と少なくとも約５４．５ｋｓｉの引張降伏応力を有する、請求項２８〜３１のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１】
６重量％〜約８重量％のＺｎ；
Ｍｇが（０．２×Ｚｎ−０．３）重量％〜（０．２×Ｚｎ＋０．３）重量％の量で存在する、１重量％〜約２重量％のＭｇ；
少なくとも一つの金属間分散質形成元素；および
残部のアルミニウムならびに避けることのできない不純物
から本質的に成る、展伸材として使用するのに適したアルミニウム合金。
【請求項２】
６．１重量％〜７．６重量％の量でＺｎが存在する、請求項１に記載の合金。
【請求項３】
１．１重量％〜１．６重量％の量でＭｇが存在する、請求項１または２に記載の合金。
【請求項４】
１．２重量％〜１．５重量％の量でＭｇが存在する、請求項１〜３のいずれか一つに記載の合金。
【請求項５】
Ｍｇが（０．２×Ｚｎ−０．２）重量％〜（０．２×Ｚｎ＋０．２）重量％の量で存在する、請求項１〜４のいずれか一つに記載の合金。
【請求項６】
前記少なくとも一つの金属間分散質形成元素がＺｒ、Ｍｎ、Ｃｒ、ＴｉおよびＳｃから成る群から選択される、請求項１〜５のいずれか一つに記載の合金。
【請求項７】
さらに、本質的に約０．０２重量％のＴｉから成る、請求項６に記載の合金。
【請求項８】
さらに、本質的に約０．０６重量％〜約０．１８重量％のＺｒから成る、請求項７に記載の合金。
【請求項９】
本質的にマンガンを全く含まない、請求項８に記載の合金。
【請求項１０】
Ｚｎが約６．１重量％〜約６．５重量％の量で存在する、請求項９に記載の合金。
【請求項１１】
Ｍｇが約１．２重量％〜約１．５重量％の量で存在する、請求項１０に記載の合金。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一つに記載の合金を含む、超厚ゲージの圧延品。
【請求項１３】
約５：１の亜鉛対マグネシウム重量比で、少なくとも約６．５重量％の亜鉛およびマグネシウムを含む合金を含み、
厚みの４分の１のところで少なくとも約６１ｋｓｉの引張破断強度と約５４．５ｋｓｉの引張降伏応力を有する、超厚圧延品。
【請求項１４】
前記合金が少なくとも約０．０６重量％という少なくとも一つの金属間分散質形成元素の総含有量を含み、前記元素はＺｒ、Ｍｎ、Ｃｒ、ＴｉおよびＳｃから成る群から選択される、請求項１３に記載の製品。
【請求項１５】
合金が（ａ）約０．１重量％のＺｒおよび（ｂ）約０．０２重量％のＴｉのうちの少なくとも一つを含む、請求項１４に記載の製品。
【請求項１６】
‐少なくとも１２インチの厚みを有する合金のインゴットの鋳造であり、合金が、
６重量％〜約８重量％のＺｎ、
Ｍｇが０．２×Ｚｎ−０．３〜０．２×Ｚｎ＋０．３の量で存在する、１重量％〜約２重量％のＭｇ、
少なくとも一つの金属間分散質形成元素、および
残部のアルミニウムならびに避けることのできない不純物
を含み；
‐約８２０°Ｆから９８０°Ｆの温度領域でインゴットを均質化し；
‐厳しい焼き入れを回避し、高い内部残留応力が発生するのを回避するような形でインゴットを冷却し；そして
‐２４０°Ｆ〜３２０°Ｆの温度領域でインゴットを人工的に時効硬化させること、
を含む、超厚圧延品の獲得方法。
【請求項１７】
インゴットが８５０°Ｆ〜９５０°Ｆの温度領域で均質化される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
６００Ｆ°〜９００°Ｆの温度領域で最終的に４〜２２インチの厚みまでインゴットを熱間圧延することをさらに含む、請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
８２０°Ｆ〜９８０°Ｆの温度領域でインゴットを溶体化熱処理することをさらに含む、請求項１６〜１８のいずれか一つに記載の方法。
【請求項２０】
インゴットが８５０°F〜９５０°Ｆの温度領域で溶体化熱処理される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
製品が、強制空気、水ミストおよび非常に低体積の水噴霧から成る群から選択される技法によって冷却される、請求項１６〜２０のいずれか一つに記載の方法。
【請求項２２】
６重量％〜約８重量％のＺｎ；
Ｍｇが（０．２×Ｚｎ−０．３）重量％〜（０．２×Ｚｎ＋０．３）重量％の量で存在する、１重量％〜約２重量％のＭｇ；
少なくとも約０．０６重量％の総含有量を有するＺｒ、Ｍｎ、Ｃｒ、ＴｉおよびＳｃから成る群から選択される、少なくとも一つの金属間分散質形成元素；および
残部のアルミニウムならびに避けることのできない不純物
を含む合金から形成された圧延品。
【請求項２３】
合金中、Ｍｇが（０．２×Ｚｎ−０．２）重量％〜（０．２×Ｚｎ＋０．２）重量％の量で存在する、請求項２２に記載の圧延品。
【請求項２４】
少なくとも一つの金属間分散質形成元素が、約０．０２重量％のＴｉと約０．０６重量％〜約０．１８重量％のＺｒを含有する、請求項２２または２３に記載の圧延品。
【請求項２５】
超厚圧延品であり、かつ厚みの４分の１のところで少なくとも約６１ｋｓｉの引張破断強度と少なくとも約５４．５ｋｓｉの引張降伏応力を有する、請求項２２〜２４のいずれか一つに記載の圧延品。
【請求項２６】
冷水焼き入れを用いて冷却された場合の製品の引張降伏応力が、静止空気を用いて冷却された場合の製品の引張降伏応力よりもわずか５．９ｋｓｉしか高くない、請求項２２〜２５のいずれか一つに記載の圧延品。
【請求項２７】
冷水焼き入れを用いて冷却された場合の製品の引張破断強度が、静止空気を用いて冷却された場合の製品の引張破断強度よりもわずか約３．４ｋｓｉしか高くない、請求項２２〜２６のいずれか一つに記載の圧延品。
【請求項２８】
‐６重量％〜約８重量％のＺｎ、
Ｍｇが０．２×Ｚｎ−０．３〜０．２×Ｚｎ＋０．３の量で存在する、１重量％〜約２重量％のＭｇ、
少なくとも約０．０６重量％の総含有量を有する、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｃｒ、ＴｉおよびＳｃから成る群から選択される少なくとも一つの金属間分散質形成元素、および
残部のアルミニウムおよび避けることのできない不純物、
を含むアルミニウム合金を提供し、
‐合金から製品を形成し；
‐約８２０°Ｆ〜８０°Ｆの温度領域で、製品を均質化し；
‐厳しい焼き入れを回避し、高い内部残留応力が発生するのを回避するような形で製品を冷却し；そして
‐２４０°Ｆ〜３２０°Ｆの温度領域で製品を人工的に時効硬化させることを含む、アルミニウム製品の獲得方法。
【請求項２９】
製品が超厚圧延品であり、６００Ｆ°〜９００°Ｆの温度領域で最終的に４〜２２インチの厚みまで製品を熱間圧延することをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
８２０°Ｆ〜９８０°Ｆの温度領域で製品を溶体化熱処理することをさらに含む、請求項２８または２９に記載の方法。
【請求項３１】
製品が、強制空気、水ミストおよび非常に低体積の水噴霧から成る群から選択された技法によって冷却される、請求項２８〜３０のいずれか一つに記載の方法。
【請求項３２】
製品が強制空気によって冷却され、かつ厚みの４分の１のところで少なくとも約６１ｋｓｉの引張破断強度と少なくとも約５４．５ｋｓｉの引張降伏応力を有する、請求項２８〜３１のいずれか一つに記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公表番号】特表２００９−５４２９１２（Ｐ２００９−５４２９１２Ａ）
【公表日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５１８５７９（Ｐ２００９−５１８５７９）
【出願日】平成１９年６月２９日（２００７．６．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０７２５１３
【国際公開番号】ＷＯ２００８／００５８５２
【国際公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【出願人】（５０４２７４２４０）アルカン ロールド プロダクツ−レイヴンズウッド，エルエルシー (4)
【公表日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２９日（２００７．６．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０７２５１３
【国際公開番号】ＷＯ２００８／００５８５２
【国際公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【出願人】（５０４２７４２４０）アルカン ロールド プロダクツ−レイヴンズウッド，エルエルシー (4)
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