Улучшенные алюминиевые сплавы 2ххх и способы их получения

Улучшенные алюминиевые сплавы 2ххх и способы их получения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Перекрестная ссылка на родственные заявки

[001] Данная заявка на патент испрашивает приоритет каждой из предварительной заявки на патент США № 61/381040, поданной 8 сентября 2010 года, предварительной заявки на патент США № 61/391461, поданной 8 октября 2010 года, предварительной заявки на патент США № 61/425024, поданной 20 декабря 2010 года, и предварительной заявки на патент США № 61/437515, поданной 28 января 2011 года. Каждая из вышеперечисленных заявок на патент включена сюда по ссылке во всей своей полноте.

[002] Данная заявка на патент также родственна РСТ-заявке на патент № PCT/US2011/050894 под названием «УЛУЧШЕННЫЕ АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ 6ХХХ И СПОСОБЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ», поданной 8 сентября 2011 года, РСТ-заявке на патент № PCT/US2011/050868 под названием «УЛУЧШЕННЫЕ АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ 7ХХХ И СПОСОБЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ», поданной 8 сентября 2011 года, и РСТ-заявке на патент № PCT/US2011/050884 под названием «УЛУЧШЕННЫЕ АЛЮМИНИЕВО-ЛИТИЕВЫЕ СПЛАВЫ И СПОСОБЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ», поданной 8 сентября 2011 года.

Предпосылки изобретения

[003] Алюминиевые сплавы полезны во множестве областей применения. Однако улучшение одного свойства алюминиевого сплава без ухудшения другого свойства является труднодостижимым. Например, трудно повысить прочность сплава без снижения вязкости сплава. Два других представляющих интерес свойства алюминиевых сплавов включают коррозионную стойкость и сопротивление росту усталостных трещин.

Сущность изобретения

[004] В широком смысле данная заявка на патент относится к улучшенным деформируемым, упрочняемым термообработкой алюминиевым сплавам и способам их получения. В частности, данная заявка на патент относится к улучшенным продуктам из деформируемых алюминиевых сплавов 2ххх и способам их получения. В общем, эти продукты из алюминиевых сплавов 2ххх достигают улучшенного сочетания свойств благодаря, например, послезакалочной холодной обработке давлением и последующим за холодной обработкой давлением термическим обработкам, как более подробно описано ниже.

[005] Алюминиевые сплавы 2ххх - это алюминиевые сплавы, содержащие медь в качестве преобладающего легирующего компонента помимо алюминия. Для целей данной заявки алюминиевые сплавы 2ххх представляют собой алюминиевые сплавы, содержащие по меньшей мере 0,5% масс. Cu и вплоть до 8,0% масс. Cu, причем медь является преобладающим легирующим компонентом помимо алюминия.

[006] Один традиционный способ получения продуктов из алюминиевого сплава 2ххх в прокатанном виде проиллюстрирован на фиг.1. В традиционном способе изделие из алюминиевого сплава 2ххх отливают (10), после чего его гомогенизируют (11), а затем подвергают горячей прокатке (12) до промежуточной толщины. Далее изделие из алюминиевого сплава 2ххх подвергают холодной прокатке (13) до конечной толщины, после чего его подвергают термообработке на твердый раствор и быстрому охлаждению (14). Термины «термообработка на твердый раствор и быстрое охлаждение» и т.п., в общем называемые здесь «закалкой», означают нагревание изделия из алюминиевого сплава до подходящей температуры, обычно выше температуры сольвуса, выдерживание при этой температуре достаточно долгое для того, чтобы позволить растворимым элементам перейти в твердый раствор, и достаточно быстрое охлаждение для того, чтобы удержать элементы в твердом растворе. Твердый раствор, образовавшийся при высокой температуре, может быть сохранен в пересыщенном состоянии посредством охлаждения с достаточной быстротой для того, чтобы ограничить выделения растворенных атомов в виде крупных, некогерентных частиц. После закалки (14) изделие из алюминиевого сплава 2ххх может быть необязательно растянуто (15) на малую величину (например, на 1-5%) для плоскостности, подвергнуто термической обработке (16) и необязательно различным практическим приемам окончательной обработки (17). Фиг.1 согласуется с технологическим маршрутом получения алюминиевых сплавов в состоянии Т6 (состояние Т6 определено в данной заявке на патент позднее).

[007] Один вариант воплощения нового способа получения новых продуктов из алюминиевого сплава 2ххх проиллюстрирован на фиг.2. В данном новом способе изделие (тело) из алюминиевого сплава 2ххх приготавливают (100) для послезакалочной холодной обработки давлением, после чего его подвергают холодной обработке давлением (200), а затем термической обработке (300). Новый способ может также включать необязательную(ые) окончательную(ые) обработку(и) (400), как более подробно описано ниже. «Послезакалочная холодная обработка давлением» и т.п. означает холодную обработку давлением изделия из алюминиевого сплава после закалки. Величина послезакалочной холодной обработки давлением (нагартовки), которой подвергают изделие из алюминиевого сплава 2ххх, в общем составляет по меньшей мере 25%. За счет вначале закалки, а затем холодной обработки давлением на по меньшей мере 25%, а затем надлежащей термической обработки изделия из алюминиевого сплава 2ххх это изделие из алюминиевого сплава 2ххх может реализовать улучшенные свойства, как более подробно описано ниже. Например, может быть реализовано повышение прочности на 5-40% или более относительно традиционных продуктов из алюминиевого сплава в состоянии Т6 и/или Т87 и за долю времени, необходимого для обработки таких традиционных продуктов из алюминиевого сплава для состояния Т6 и/или Т87 (например, на 10%-90% быстрее, чем у обрабатываемых до состояния Т6 и/или Т87 сплавов). Новое изделие из алюминиевого сплава 2ххх может также реализовывать хорошую пластичность, обычно реализуя относительное удлинение более 4%, такое как относительное удлинение 6-16% или более. Новое изделие из алюминиевого сплава может реализовывать такие улучшения прочности без потери вязкости разрушения. В некоторых случаях новое изделие из алюминиевого сплава 2ххх реализует улучшенную вязкость разрушения, такую как вязкость разрушения на 5-25% лучше, чем традиционные продукты из алюминиевого сплава в состоянии Т6 и/или Т87. Другие свойства также могут быть сохранены и/или улучшены (например, сопротивление росту усталостных трещин).

А. Приготовление для послезакалочной холодной обработки давлением

[008] Как проиллюстрировано на фиг.2, новый способ включает приготовление (100) изделия из алюминиевого сплава для послезакалочной холодной обработки давлением. Изделие из алюминиевого сплава может быть приготовлено (100) для послезакалочной холодной обработки давлением различными методами, включая использование традиционных методов полунепрерывного литья (например, литье слитка с прямым охлаждением) и методов непрерывного литья (например, двухвалковое литье). Как проиллюстрировано на фиг.3, стадия приготовления (100) в общем включает приведение (120) изделия из алюминиевого сплава в форму, подходящую для холодной обработки давлением, и закалку (140) изделия из алюминиевого сплава. Стадия приведения (120) и стадия закалки (140) могут происходить последовательно друг за другом или параллельно (попутно) друг другу. Некоторые неограничивающие примеры стадий приготовления (100) проиллюстрированы на фиг.4-8, описанных ниже более подробно. Другие методы приготовления (100) изделия из алюминиевого сплава для послезакалочной холодной обработки давлением известны специалистам в данной области техники, и эти другие методы также входят в объем стадии приготовления (100), даже не будучи явным образом описанными здесь.

[009] При одном подходе стадия приготовления (100) включает метод полунепрерывного литья. В одном варианте воплощения и со ссылкой теперь на фиг.4 стадия приведения (120) включает литье (122) изделия из алюминиевого сплава (например, в виде слитка или заготовки, к примеру, чушки или биллета), гомогенизацию (124) изделия из алюминиевого сплава, горячую обработку давлением (126) изделия из алюминиевого сплава и необязательно холодную обработку давлением (128) изделия из алюминиевого сплава. После стадии приведения (120) выполняют стадию закалки (140). Подобные стадии могут быть осуществлены с использованием операций непрерывного литья, хотя изделие из алюминиевого сплава не будет в виде слитка/биллета после литья (120).

[0010] В другом варианте воплощения и со ссылкой теперь на фиг.5 стадия приготовления (100) включает литье (122) изделия из алюминиевого сплава, гомогенизацию (124) изделия из алюминиевого сплава и горячую обработку давлением (126) изделия из алюминиевого сплава. В данном варианте воплощения стадия горячей обработки давлением (126) может быть выполнена с переводом растворимых элементов в твердый раствор, после чего изделие из алюминиевого сплава быстро охлаждают (не проиллюстрировано), в результате совершая стадию закалки (140). Это является одним примером стадии приведения (120) и стадии закалки (140), выполняемых параллельно друг другу. Этот вариант воплощения может быть, среди прочих, применим к получаемым закалкой под прессом продуктам (например, прессовкам) и горячекатаным продуктам, которые быстро охлаждают после горячей прокатки.

[0011] В другом подходе стадия приготовления (100) включает метод непрерывного литья, такого как, среди прочих, литье на непрерывную ленту («ленточное» литье), стержневое литье, двухвалковое литье, двухленточное литье (например, литье на установке Hazelett), вытяжное литье и блочное литье. Один вариант воплощения стадии приготовления (100), использующий методику непрерывного литья, проиллюстрирован на фиг.6. В данном варианте воплощения изделие из алюминиевого сплава отливают и закаливают приблизительно в одно и то же время (142), т.е. параллельно друг другу. Литья приводит изделие из алюминиевого сплава в форму, приемлемую для холодной обработки давлением. Если скорость кристаллизации во время литья является достаточно высокой, изделие из алюминиевого сплава также закаливается. В данном варианте воплощения стадия литья/закалки (142) может включать быстрое охлаждение изделия из алюминиевого сплава после литья (не проиллюстрировано). Данный вариант воплощения может быть применим к процессам двухвалкового литья, помимо других процессов литья. Некоторые процессы двухвалкового литья, позволяющие выполнить процесс по фиг.6, описаны в патенте США № 7182825 и патенте США № 6672368.

[0012] В другом варианте воплощения и со ссылкой теперь на фиг.7 стадия приготовления (100) включает литье (122) изделия из алюминиевого сплава, а затем, после стадии литья (122), закалку (140) изделия из алюминиевого сплава. В данном варианте воплощения стадия приведения (120) включает литье (122). Данный вариант воплощения применим к процессам двухвалкового литья, помимо других процессов литья.

[0013] В другом варианте воплощения и со ссылкой теперь на фиг.8 стадия приготовления (100) включает литье (122) изделия из алюминиевого сплава, горячую обработку давлением (126) изделия из алюминиевого сплава и необязательно холодную обработку давлением (128) изделия из алюминиевого сплава. В данном варианте воплощения стадия приведения (120) включает стадии литья (122), горячей обработки давлением и необязательной холодной обработки давлением (128). После стадии приведения (120) выполняют стадию закалки (140). Этот вариант воплощения может быть применим к процессам непрерывного литья.

[0014] Многие из стадий, проиллюстрированных на фиг.2-8, могут быть выполнены в периодическом или непрерывном режимах. В одном примере стадию холодной обработки давлением (200) и стадию термической обработки (300) выполняют непрерывно. В данном примере закаленное изделие из алюминиевого сплава может поступать на операцию холодной обработки давлением при условиях окружающей среды. Учитывая относительно короткие продолжительности термической обработки, достижимые с описываемыми здесь новыми способами, подвергнутое холодной обработке давлением изделие из алюминиевого сплава может быть подвергнуто термической обработке (300) немедленно после холодной обработки давлением (например, поточно, т.е. в одной технологической линии). Предположительно такие термические обработки могут происходить поблизости от выхода устройства холодной обработки давлением либо в отдельном нагревательном устройстве, соединенном с устройством холодной обработки давлением. Это может повысить производительность.

[0015] Как описано выше, стадия приготовления (100) обычно включает закалку изделия из алюминиевого сплава. Как отмечено выше, «закалка» включает в себя быстрое охлаждение (не показано) изделия из алюминиевого сплава, которое может быть осуществлено с помощью жидкости (например, водного или органического раствора), газа (например, охлаждения воздухом) или даже твердого тела (например, охлажденных твердых тел на одной или более сторонах изделия из алюминиевого сплава). В одном варианте воплощения стадия быстрого охлаждения включает контактирование изделия из алюминиевого сплава с жидкостью или газом. В некоторых из таких вариантов воплощения быстрое охлаждение происходит в отсутствие горячей и/или холодной обработки давлением изделия из алюминиевого сплава. Например, быстрое охлаждение может происходить, среди прочих методов, посредством погружения, опрыскивания и/или струйной сушки и в отсутствие деформирования изделия из алюминиевого сплава.

[0016] Специалисты в данной области техники понимают, что могут быть использованы и другие стадии приготовления (100) для того, чтобы приготовить изделие из алюминиевого сплава для послезакалочной холодной обработки давлением (например, методы порошковой металлургии), и что такие другие стадии приготовления входят в объем стадии приготовления (100) при условии, что они приводят (120) изделие из алюминиевого сплава в форму, подходящую для холодной обработки давлением, и закаливают (140) изделие из алюминиевого сплава, независимо от того, происходят ли такие стадии приведения (120) и закалки (140) попутно (например, одновременно) или последовательно, и независимо от того, происходит ли такая стадия приведения (120) до стадии закалки (140) или наоборот.

В. Холодная обработка давлением

[0017] Возвращаясь к фиг.2 и как отмечено выше, новый способ включает холодную обработку давлением (200) изделия из алюминиевого сплава в высокой степени. «Холодная обработка давлением» и т.п. означает деформирование изделия из алюминиевого сплава в по меньшей мере одном направлении и при температурах ниже температур горячей обработки давлением (например, не более 400°F). Холодная обработка давлением может быть осуществлена одним или более методов из прокатки, экструдирования (прессования), ковки, волочения, вытяжки, выдавливания, ротационного выдавливания, обкатки и их комбинации помимо других типов методов холодной обработки давлением. Такие способы холодной обработки давлением могут по меньшей мере частично способствовать получению различных продуктов из алюминиевых сплавов 2ххх (см. раздел «Применения продуктов» ниже).

i. Холодная прокатка

[0018] В одном варианте воплощения и со ссылкой теперь на фиг.9 стадия холодной обработки давлением (200) включает холодную прокатку (220) (а в некоторых случаях состоит из холодной прокатки (220), с необязательным растягиванием или правкой для плоскостности (240)). В данном варианте воплощения и как описано выше, стадию холодной прокатки (220) выполняют после стадии закалки (140). Холодная прокатка (220) представляет собой технологию производства, при которой изделие из алюминиевого сплава уменьшают по толщине, обычно под воздействием давления, оказываемого валками, и при которой изделие из алюминиевого сплава поступает в прокатное оборудование при температуре ниже используемой для горячей прокатки (124) (например, не выше чем 400°F). В одном варианте воплощения изделие из алюминиевого сплава поступает в прокатное оборудование при условиях окружающей среды, т.е. в данном варианте стадию холодной прокатки (220) начинают (инициируют) при условиях окружающей среды.

[0019] Стадия холодной прокатки (220) уменьшает толщину изделия из алюминиевого сплава 2ххх на по меньшей мере 25%. Стадия холодной прокатки (220) может быть выполнена за один или более проходов прокатки. В одном варианте воплощения на стадии холодной прокатки (220) изделие из алюминиевого сплава прокатывают от промежуточной толщины до конечной толщины. Стадия холодной прокатки (220) может давать продукт в виде листа, плиты или фольги. Продукт в виде фольги представляет собой прокат с толщиной менее 0,006 дюйма. Продукт в виде листа представляет собой прокат с толщиной от 0,006 дюйма до 0,249 дюйма. Продукт в виде плиты представляет собой прокат с толщиной 0,250 дюйма или более.

[0020] «Холоднокатанный на ХХ%» и т.п. означает ХХ_ХП%, где ХХ_ХП% представляет собой величину уменьшения толщины, достигаемую при обжатии изделия из алюминиевого сплава от первой толщины Т₁ до второй толщины Т₂ холодной прокаткой, где Т₁ - толщина до стадии холодной прокатки (200) (например, после закалки), а Т₂ - толщина после стадии холодной прокатки (200). Иными словами, ХХ_ХП% равняется:

ХХ_ХП%=(1-Т₂/Т₁)×100%.

Например, когда изделие из алюминиевого сплава подвергают холодной прокатке от первой толщины (Т₁) 15,0 мм до второй толщины (Т₂) 3,0 мм, ХХ_ХП% равно 80%. Такие фразы, как «холодная прокатка на 80%» и «холоднокатаный на 80%», эквивалентны выражению ХХ_ХП%=80%.

[0021] В одном варианте воплощения изделие из алюминиевого сплава подвергают холодной прокатке (220) на по меньшей мере 30% (ХХ_ХП%≥30%), т.е. обжимают по толщине на по меньшей мере 30%. В других вариантах воплощения изделие из алюминиевого сплава подвергают холодной прокатке (220) на по меньшей мере 35% (ХХ_ХП%≥35%), или по меньшей мере 40% (ХХ_ХП%≥40%), или по меньшей мере 45% (ХХ_ХП%≥45%), или по меньшей мере 50% (ХХ_ХП%≥50%), или по меньшей мере 55% (ХХ_ХП%≥55%), или по меньшей мере 60% (ХХ_ХП%≥60%), или по меньшей мере 65% (ХХ_ХП%≥65%), или по меньшей мере 70% (ХХ_ХП%≥70%), или по меньшей мере 75% (ХХ_ХП%≥75%), или по меньшей мере 80% (ХХ_ХП%≥80%), или по меньшей мере 85% (ХХ_ХП%≥85%), или по меньшей мере 90% (ХХ_ХП%≥90%), или более.

[0022] В некоторых вариантах воплощения холодная прокатка (220) более чем на 90% (ХХ_ХП%≤90%) может оказаться непрактичной или неидеальной. В таких вариантах воплощения изделие из алюминиевого сплава может быть подвергнуто холодной прокатке (220) не более чем на 87% (ХХ_ХП%≤87%), такой как холодная прокатка (220) не более чем на 85% (ХХ_ХП%≤85%), или не более чем на 83% (ХХ_ХП%≤83%), или не более чем 80% (ХХ_ХП%≤80%).

[0023] В одном варианте воплощения изделие из алюминиевого сплава подвергают холодной прокатке в диапазоне от более чем 50% до не более чем 85% (50%<ХХ_ХП%≤85%). Такая величина холодной прокатки может позволить получить изделие из алюминиевого сплава, обладающее предпочтительными свойствами. В родственном варианте воплощения изделие из алюминиевого сплава может быть подвергнуто холодной прокатке в диапазоне от 55% до 85% (55%≤ХХ_ХП%≤85%). В еще одном варианте воплощения изделие из алюминиевого сплава может быть подвергнуто холодной прокатке в диапазоне от 60% до 85% (60%≤ХХ_ХП%≤85%). В еще одном варианте воплощения изделие из алюминиевого сплава может быть подвергнуто холодной прокатке в диапазоне от 65% до 85% (65%≤ХХ_ХП%≤85%). В еще одном варианте воплощения изделие из алюминиевого сплава может быть подвергнуто холодной прокатке в диапазоне от 70% до 80% (70%≤ХХ_ХП%≤80%).

[0024] Все еще ссылаясь на фиг.9, в данном варианте воплощения способа может быть выполнена необязательная предварительная холодная прокатка (128). Такая стадия предварительной холодной прокатки (128) может дополнительно уменьшить промежуточную толщину изделия из алюминиевого сплава (вследствие горячей прокатки 126) до вторичной промежуточной толщины. В качестве примера необязательная стадия холодной прокатки (128) может быть использована для получения вторичной промежуточной толщины, которая облегчает получение конечной толщины холодного проката во время стадии холодной прокатки (220).

ii. Другие методы холодной обработки давлением

[0025] Помимо холодной прокатки и возвращаясь к фиг.2, холодная обработка давлением может быть осуществлена одним или более методов из прессования, ковки, волочения, вытяжки, выдавливания, ротационного выдавливания, обкатки и их комбинации помимо других видов методов холодной обработки давлением. Как отмечено выше, изделие из алюминиевого сплава обычно подвергают холодной обработке давлением на по меньшей мере 25% после закалки. В одном варианте воплощения холодная обработка давлением обеспечивает обработку изделия из алюминиевого сплава до его практически конечной формы (т.е. не требуется никаких дополнительных стадий горячей и/или холодной обработки давлением для достижения конечной формы продукта).

[0026] «Холодная обработка давлением на ХХ%» («ХХ_ХОД%») и т.п. означает холодную обработку давлением изделия из алюминиевого сплава на величину, достаточную для достижения эквивалентной пластической деформации (описанной ниже), по меньшей мере равной по величине эквивалентной пластической деформации, которая была бы достигнута, если бы изделие из алюминиевого сплава было подвергнуто холодной прокатке на ХХ% (ХХ_ХП%). Например, фраза «холодная обработка давлением на 68,2%» означает степень холодной обработки давлением изделия из алюминиевого сплава, достаточную для достижения эквивалентной пластической деформации, по меньшей мере равной по величине эквивалентной пластической деформации, которая была бы достигнута, если бы изделие из алюминиевого сплава было подвергнуто холодной прокатке на 68,2%. Поскольку как ХХ_ХОД%, так и ХХ_ХП% относятся к величине эквивалентной пластической деформации, вызванной в изделии из алюминиевого сплава, как если бы изделие из алюминиевого сплава было подвергнуто холодной прокатке на ХХ% (или действительно подвергнуто холодной прокатке на ХХ% в случае реальной холодной прокатки), данные термины используются здесь взаимозаменяемо для указания на эту величину эквивалентной пластической деформации.

[0027] Эквивалентная пластическая деформация связана с истинной деформацией. Например, холодная прокатка на ХХ%, т.е. ХХ_ХП%, может быть представлена значениями истинной деформации, где истинную деформацию (ε_ист) определяют по формуле:

ε_ист=-ln(1-%ХП/100) (1),

где %ХП - это ХХ_ХП%, а значения истинной деформации могут быть преобразованы в значения эквивалентной пластической деформации. В том случае, когда во время холодной прокатки достигается двухосная деформация, расчетная эквивалентная пластическая деформация будет в 1,155 раз больше, чем значение истинной деформации (2, деленное на √3, равно 1,155). Двухосная деформация характерна для того вида пластической деформации, которая придается во время операций холодной прокатки. Таблица соответствия холодной прокатки на ХХ% значениям истинной деформации и значениям эквивалентной пластической деформации представлена ниже в таблице 1.

Таблица 1
Обжатие при холодной прокатке (ХХХП%)	Значение истинной деформации при холодной прокатке	Расчетная эквивалентная пластическая деформация
25%	0,2877	0,3322
30%	0,3567	0,4119
35%	0,4308	0,4974
40%	0,5108	0,5899
45%	0,5978	0,6903
50%	0,6931	0,8004
55%	0,7985	0,9220
60%	0,9163	1,0583
65%	1,0498	1,2120
70%	1,2040	1,3902
75%	1,3863	1,6008
80%	1,6094	1,8584
85%	1,8971	2,1906
90%	2,3026	2,6588

Такие значения эквивалентной пластической деформации предполагают, что:

А. нет упругой деформации;

В. истинные пластические деформации сохраняют постоянство объема; и

С. нагрузка является пропорциональной.

[0028] При пропорциональной нагрузке вышеуказанные и/или другие принципы могут быть использованы для определения эквивалентной пластической деформации при различных операциях холодной обработки давлением. При непропорциональной нагрузке эквивалентная пластическая деформация вследствие холодной обработки давлением может быть определена при помощи следующей формулы:

d ε p = 2 3 ( ( d ε 1 p − d ε 2 p ) 2 + ( d ε 1 p − d ε 3 p ) 2 + ( d ε 3 p − d ε 2 p ) 2 ) (2),

где dε_p представляет собой приращение эквивалентной пластической деформации, а dε_i ^p (i=1,2,3) представляет собой приращение основных компонентов пластической деформации. См. Plasticity, A. Mendelson, Krieger Pub Co; 2^nd edition (August 1983), ISBN-10: 0898745829.

[0029] Специалистам в данной области техники понятно, что стадия холодной обработки давлением (200) может включать деформирование изделия из алюминиевого сплава первым образом (например, сжатием), а затем деформирование изделия из алюминиевого сплава вторым образом (например, растяжением), и что описанная здесь эквивалентная пластическая деформация относится к накопленной деформации вследствие всех операций деформирования, осуществленных как часть стадии холодной обработки давлением (200). Кроме того, специалистам в данной области техники понятно, что стадия холодной обработки давлением (200) приведет к возникновению деформации, но не обязательно к изменению конечных размеров изделия из алюминиевого сплава. Например, изделие из алюминиевого сплава может быть подвергнуто холодному деформированию первым образом (например, сжатием), после чего его подвергают холодному деформированию вторым образом (например, растяжением), накопленные результаты которых позволяют получить изделие из алюминиевого сплава с примерно такими же конечными размерами, как и у изделия из алюминиевого сплава до стадии холодной обработки давлением (200), но с повышенной деформацией вследствие различных операций холодного деформирования стадии холодной обработки давлением (200). Аналогично высокие накопленные деформации могут быть достигнуты посредством последовательных операций сгибания и обратного разгибания.

[0030] Накопленная эквивалентная пластическая деформация, а значит ХХ_ХП%, может быть определена для любой данной операции холодной обработки давлением, или серии операций холодной обработки давлением, путем вычисления эквивалентной пластической деформации, придаваемой такими операциями холодной обработки давлением, а затем определения соответствующего ей значения ХХ_ХП% согласно описанным выше методикам и другим методикам, известным специалистам в данной области техники. Например, изделие из алюминиевого сплава может быть подвергнуто холодной вытяжке, и специалисты в данной области техники могут рассчитать величину эквивалентной пластической деформации, приданной изделию из алюминиевого сплава, исходя из параметров операции холодной вытяжки. Если холодная вытяжка вызвала, например, эквивалентную пластическую деформацию примерно 0,9552, то такая операция холодной вытяжки эквивалентна величине ХХ_ХП% примерно 56,3% (0,9552/1,155 равно значению истинной деформации 0,8270 (ε_ист); в свою очередь, соответствующее значение ХХ_ХП% равно 56,3% в соответствии с уравнением (1), приведенном выше). Таким образом, в данном примере ХХ_ХП%=56,3, даже несмотря на то, что холодная обработка давлением представляла собой холодную вытяжку, а не холодную прокатку. Более того, поскольку «холодная обработка давлением на ХХ%» («ХХ_ХОД%») определена (выше) как холодная обработка давлением изделия из алюминиевого сплава на величину, достаточную для достижения эквивалентной пластической деформации, которая по меньшей мере равна по величине эквивалентной пластической деформации, которая была бы достигнута, если бы изделие из алюминиевого сплава было уменьшено по толщине на ХХ% только в результате холодной прокатки (ХХ_ХП%), то ХХ_ХОД% также составляет 56,3%. Подобные расчеты могут быть применены при использовании серии операций холодной обработки давлением, при этом в таких случаях для определения ХХ_ХП% будет использована накопленная эквивалентная пластическая деформация вследствие серии операций холодной обработки давлением.

[0031] Как описано выше, холодную обработку давлением (200) осуществляют так, что изделие из алюминиевого сплава реализует ХХ_ХОД% или ХХ_ХП%≥25%, т.е. эквивалентная пластическая деформация ≥0,3322. «Холодная обработка давлением на ХХ%» и т.п. означает ХХ_ХОД%. Такие фразы, как «холодная обработка давлением на 80%» и «подвергнутый холодной обработке давлением на 80%», эквивалентны выражению ХХ_ХОД%=80. Для специализированных операций неравномерной холодной обработки давлением величину эквивалентной пластической деформации, а значит и величину ХХ_ХОД или ХХ_ХП определяют на части (частях) изделия из алюминиевого сплава, получающей(их) холодную обработку давлением (200).

[0032] В одном варианте воплощения изделие из алюминиевого сплава подвергают достаточной холодной обработке давлением (200), достаточной для достижения и реализации эквивалентной пластической деформации («ЭПД») по меньшей мере 0,4119 (т.е. ХХ_ХОД%≥30%). В других вариантах воплощения изделие из алюминиевого сплава подвергают холодной обработке давлением (200), достаточной для достижения и реализации ЭПД по меньшей мере 0,4974 (ХХ_ХОД%≥35%), или по меньшей мере 0,5899 (ХХ_ХОД%≥40%), или по меньшей мере 0,6903 (ХХ_ХОД%≥45%), или по меньшей мере 0,8004 (ХХ_ХОД%≥50%), или по меньшей мере 0,9220 (ХХ_ХОД%≥55%), или по меньшей мере 1,0583 (ХХ_ХОД%≥60%), или по меньшей мере 1,2120 (ХХ_ХОД%≥65%), или по меньшей мере 1,3902 (ХХ_ХОД%≥70%), или по меньшей мере 1,6008 (ХХ_ХОД%≥75%), или по меньшей мере 1,8584 (ХХ_ХОД%≥80%), или по меньшей мере 2,1906 (ХХ_ХОД%≥85%), или по меньшей мере 2,6588 (ХХ_ХОД%≥90%), или более.

[0033] В некоторых вариантах воплощения холодная обработка давлением (200) более чем на 90% (ХХ_ХОД%≤90% и ЭПД≤2,6588) может оказаться непрактичной или неидеальной. В таких вариантах воплощения изделие из алюминиевого сплава может быть подвергнуто холодной обработке давлением (200) не более чем на 87% (ХХ_ХОД%≤87% и ЭПД≤2,3564), такой как холодная обработка давлением (200) не более чем на 85% (ХХ_ХОД%≤85% и ЭПД≤2,1906), или не более чем на 83% (ХХ_ХОД%≤83% и ЭПД≤2,0466), или не более чем на 80% (ХХ_ХОД%≤80% и ЭПД≤1,8584).

[0034] В одном варианте воплощения изделие из алюминиевого сплава подвергают холодной обработке давлением (200) в диапазоне от более 50% до не более 85% (50%<ХХ_ХОД%≤85%). Такая степень холодной обработки давлением (200) может позволить получить изделия из алюминиевого сплава, обладающее предпочтительными свойствами. В родственном варианте воплощения изделие из алюминиевого сплава подвергают холодной обработке давлением (200) в диапазоне от 55% до 85% (55%≤ХХ_ХОД%≤85%). В еще одном варианте воплощения изделие из алюминиевого сплава подвергают холодной обработке давлением (200) в диапазоне от 60% до 85% (60%≤ХХ_ХОД%≤85%). В еще одном варианте воплощения изделие из алюминиевого сплава подвергают холодной обработке давлением (200) в диапазоне от 65% до 85% (65%≤ХХ_ХОД%≤85%). В еще одном варианте воплощения изделие из алюминиевого сплава подвергают холодной обработке давлением (200) в диапазоне от 70% до 80% (70%≤ХХ_ХОД%≤80%).

iii. Градиенты

[0035] Стадия холодной обработки давлением (200) может быть специально подобрана для деформирования изделия из алюминиевого сплава в целом равномерным образом, например, среди прочих, посредством прокатки, описанной выше, или традиционных методов прессования. В других вариантах воплощения стадия холодной обработки давлением может быть специально подобрана для деформирования изделия из алюминиевого сплава в целом неравномерным образом. Таким образом, в некоторых вариантах воплощения способ может давать изделие из алюминиевого сплава со специально подобранными градиентами холодной обработки давлением, т.е. первая часть изделия из алюминиевого сплава получает первую специально подобранную величину холодной обработки давлением, а вторая часть изделия из алюминиевого сплава получает вторую специально подобранную величину холодной обработки давлением, при этом первая специально подобранная величина отличается от второй специально подобранной величины. Примеры операций холодной обработки давлением (200), которые могут быть осуществлены, по отдельности или в комбинации, для достижения специально подобранной неравномерной холодной обработки давлением, включают, среди прочих, ковку, накатку, обдувку дробью, ротационное выдавливание и обкатку. Такие операции холодной обработки давлением могут быть также использованы в комбинации с операциями в целом равномерной холодной обработки давлением, такими как холодная прокатка и/или прессование, помимо прочих. Как упомянуто выше, для специально подобранных операций неравномерной холодной обработки давлением величину эквивалентной пластической деформации определяют на части (частях) изделия из алюминиевого сплава, получающей(их) холодную обработку давлением (200).

iv. Температура холодной обработки давлением

[0036] Стадия холодной обработки давлением (200) может быть начата при температурах ниже температур горячей обработки давлением (например, не выше 400°F). При одном подходе стадию холодной обработки давлением (200) начинают тогда, когда изделие из алюминиевого сплава достигает достаточно низкой температуры после закалки (140). В одном варианте воплощения стадия холодной обработки давлением (200) может быть начата тогда, когда температура изделия из алюминиевого сплава составляет не более 250°F. В других вариантах воплощения стадия холодной обработки давлением (200) может быть начата тогда, когда температура изделия из алюминиевого сплава составляет не более 200°F, или не более 175°F, или не более 150°F, или не более 125°F, или менее. В одном варианте воплощения стадия холодной обработки давлением (200) может быть начата тогда, когда температура изделия из алюминиевого сплава примерно равна температуре окружающей среды. В других вариантах воплощения стадия холодной обработки давлением (200) может быть начата при более высоких температурах, например, когда температура изделия из алюминиевого сплава составляет в диапазоне от 250°F до меньшей, чем температура горячей обработки давлением (например, меньше 400°F).

[0037] В одном варианте воплощения стадию холодной обработки давлением (200) начинают и/или выполняют (завершают) в отсутствие какого-либо преднамеренного/значимого нагревания (например, преднамеренного нагревания, которое производит существенные изменения в микроструктуре и/или свойствах изделия из алюминиевого сплава). Специалистам в данной области техники понятно, что изделие из алюминиевого сплава может реализовать повышение температуры из-за стадии холодной обработки давлением (200), но что такие стадии холодной обработки давлением (200) все еще считаются холодной обработкой давлением (200), поскольку операция обработки давлением началась при температурах ниже считающихся температурами горячей обработки давлением. При использовании множества операций холодной обработки давлением для выполнения стадии холодной обработки давлением (200) на каждой из таких операций может быть использована любая(ые) из вышеуказанных температур, которая может быть такой же или отличаться от температур, используемых на предыдущей или последующей операции холодной обработки давлением.

[0038] Как отмечено выше, холодную обработку давлением (200) обычно начинают тогда, когда изделие из алюминиевого сплава достигает достаточно низкой температуры после закалки (140). Обычно к изделию из алюминиевого сплава не применяют преднамеренных/значимых термических обработок между окончанием стадии закалки (140) и началом стади