Улучшенные алюминиевые сплавы 6ххх и способы их получения

Улучшенные алюминиевые сплавы 6ххх и способы их получения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[001] Настоящая заявка на патент испрашивает приоритет каждой из предварительной заявки на патент США № 61/381040, поданной 8 сентября 2010 года, и предварительной заявки на патент США № 61/391461, поданной 8 октября 2010 года, и 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 вышеуказанных заявок на патент включена сюда по ссылке во всей своей полноте.

[002] Настоящая заявка на патент также родственна PCT-заявке на патент № PCT/US2011/050876 под названием «УЛУЧШЕННЫЕ АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ 2ХХХ И СПОСОБЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ», поданной 8 сентября 2011 года, PCT-заявке на патент № PCT/US2011/050868 под названием «УЛУЧШЕННЫЕ АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ 7ХХХ И СПОСОБЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ», поданной 8 сентября 2011 года, и PCT-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 в многообразных областях применения. Однако улучшение одного свойства алюминиевого сплава без ухудшения другого свойства является труднодостижимым. Например, трудно повысить прочность сплава без снижения вязкости сплава. Прочие свойства, представляющие интерес у алюминиевых сплавов, включают коррозионную стойкость и сопротивление росту усталостных трещин, и это только два примера.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[004] В широком смысле настоящая заявка на патент относится к улучшенным деформируемым, упрочняемым термообработкой алюминиевым сплавам и способам их получения. Более конкретно настоящая заявка на патент относится к улучшенным продуктам из деформируемых алюминиевых сплавов 6ххх и способам их получения. В общем, эти продукты из алюминиевых сплавов 6ххх 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 6ххх - это алюминиевые сплавы, содержащие кремний и магний, причем по меньшей мере один из кремния и магния является преобладающим легирующим элементом изделия из алюминиевого сплава помимо алюминия. Для целей настоящей заявки алюминиевые сплавы 6ххх представляют собой алюминиевые сплавы с 0,1-2,0% масс. кремния и 0,1-3,0% масс. магния, причем по меньшей мере один элемент из кремния и магния является преобладающим легирующим элементом изделия из алюминиевого сплава помимо алюминия.

[006] Один традиционный способ получения продуктов из алюминиевых сплавов 6ххх в прокатанном виде проиллюстрирован на фиг.1. В традиционном способе изделие из алюминиевого сплава 6ххх отливают (10), после чего его гомогенизируют (11) и затем подвергают горячей прокатке (12) до промежуточной толщины. Затем изделие из алюминиевого сплава 6ххх подвергают холодной прокатке (13) до конечной толщины, после чего проводят термообработку на твердый раствор и быстрое охлаждение (14). Термин «термообработка на твердый раствор и быстрое охлаждение» и тому подобное, обобщенно называемый здесь «закалкой», означает нагревание изделия из алюминиевого сплава до подходящей температуры, обычно выше температуры сольвуса, выдерживание при этой температуре достаточно долго, 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 при охлаждении с достаточной быстротой для ограничения выделения растворенных атомов в виде крупных, некогерентных частиц. После закалки (14) изделие из алюминиевого сплава 6ххх может быть необязательно растянуто (15) на небольшую величину (например, на 1-5%) для плоскостности, термически обработано (16) и необязательно подвергнуто практическим приемам окончательной обработки (17). Фиг.1 согласуется с технологическим маршрутом получения алюминиевых сплавов в состоянии Т6 (состояние Т6 определено в этой заявке на патент позже).

[007] Один вариант воплощения нового способа получения новых продуктов из алюминиевого сплава 6ххх проиллюстрирован на фиг.2. В этом новом способе изделие (тело) из алюминиевого сплава 6ххх приготавливают (100) для послезакалочной холодной обработки давлением, после чего его подвергают холодной обработке давлением (200), а затем термической обработке (300). Этот новый способ также может включать необязательную(ые) окончательную(ые) обработку(и) (400), как более подробно описано ниже. Термин «послезакалочная холодная обработка давлением» и тому подобные означает холодную обработку давлением изделия из алюминиевого сплава после закалки. Степень послезакалочной холодной обработки давлением (нагартовки), применяемой к изделию из алюминиевого сплава 6ххх, в общем составляет по меньшей мере 25%, такую как более чем 50% холодной обработки давлением. За счет сначала закалки, а затем холодной обработки давлением на по меньшей мере 25%, а затем надлежащей термической обработки изделия из алюминиевого сплава 6ххх это изделие из алюминиевого сплава 6ххх может реализовать улучшенные свойства, как более подробно описано ниже. Например, может быть реализовано повышение прочности на 5-25% или более относительно традиционных продуктов из алюминиевых сплавов в состоянии Т6, и за долю времени, требуемого для обработки этих традиционных продуктов из алюминиевых сплавов до состояния Т6 (например, на 10%-90% быстрее, чем у обрабатываемых до состояния Т6 сплавов). Новое изделие из алюминиевого сплава 6ххх также может достигать хорошей пластичности, в основном реализующейся в относительном удлинении более чем 4%, таком как относительные удлинения 6-15% или выше. Могут быть также сохранены и/или улучшены другие свойства (например, вязкость разрушения, коррозионная стойкость, сопротивление росту усталостных трещин, внешний вид).

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 разнообразными путями, включая применение традиционных способов полунепрерывного литья (например, литье слитка с прямым охлаждением) и способов непрерывного литья (например, двухвалковой разливки). Как проиллюстрировано на фиг.3, стадия приготовления (100) в основном включает приведение (120) изделия из алюминиевого сплава в форму, пригодную для холодной обработки давлением, и закалку (140) изделия из алюминиевого сплава. Стадия приведения (120) и стадия закалки (140) могут проходить последовательно друг за другом или параллельно (попутно) друг другу. Некоторые неограничивающие примеры разнообразных стадий приготовления (100) проиллюстрированы на фиг.4-8, которые более подробно описаны ниже. Специалистам в этой области известны другие способы приготовления (100) изделия из алюминиевого сплава для послезакалочной холодной обработки давлением, и эти другие способы также находятся в пределах объема стадии приготовления (100) по настоящему изобретению, даже если подробно здесь не описаны.

[009] В 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 выполнены с использованием операций непрерывного литья, хотя изделие из алюминиевого сплава не будет в форме слитка/биллета после литья (120).

[0010] В еще одном 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 этом 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 представляет собой один пример стадии приведения (120) и стадии закалки (140), выполняемых параллельно друг другу. Этот вариант воплощения, помимо прочего, может быть применимым к закаливаемым под прессом продуктам (например, экструзионным продуктам) и горячекатаным продуктам, которые подвергаются быстрому охлаждению после горячей прокатки.

[0011] В еще одном подходе стадия приготовления (100) включает метод непрерывного литья, такой как, помимо прочего, литье на непрерывной ленте («ленточное» литье), стержневое литье, двухвалковая разливка, 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 этом варианте воплощения изделие из алюминиевого сплава отливают и закаливают примерно в одно и то же время (142), то есть параллельно друг другу. Литье приводит изделие из алюминиевого сплава в форму, подходящую для холодной обработки давлением. Когда скорость кристаллизации во время литья является достаточно высокой, изделие из алюминиевого сплава также закаливается. В этом варианте воплощения стадия литья/закалки (142) может включать быстрое охлаждение изделия из алюминиевого сплава после литья (не проиллюстрировано). Этот вариант воплощения, наряду с другими способами литья, может быть применимым к процессам двухвалковой разливки. Некоторые способы двухвалковой разливки, пригодные для выполнения процесса по фиг.6, описаны в патенте США № 7182825 и патенте США № 6672368.

[0012] В еще одном варианте воплощения и теперь со ссылкой 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 этом варианте воплощения стадия приведения (120) включает литье (122). Этот вариант воплощения, наряду с другими способами литья, применим к процессам двухвалковой разливки.

[0013] В еще одном варианте воплощения и теперь со ссылкой 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 этом варианте воплощения стадия приведения (120) включает стадии литья (122), горячей обработки давлением (126) и необязательной холодной обработки давлением (128). После стадии приведения (120) выполняют стадию закалки (140). Этот вариант воплощения может быть применимым к способам непрерывного литья.

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

[0015] Как описано выше, стадия приготовления (100), как правило, включает закалку изделия из алюминиевого сплава. Как отмечено выше, «закалка» включает быстрое охлаждение (не проиллюстрировано) изделия из алюминиевого сплава, которое может быть выполнено посредством жидкости (например, водного или органического раствора), газа (например, охлаждение 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 этих вариантов воплощения быстрое охлаждение происходит в отсутствие горячей и/или холодной обработки давлением изделия из алюминиевого сплава. Например, быстрое охлаждение может происходить, наряду с другими способами, путем погружения, разбрызгивания и/или струйной сушки и в отсутствие деформирования изделия из алюминиевого сплава.

[0016] Специалистам в этой области понятно, что для того, чтобы приготовить изделие из алюминиевого сплава для послезакалочной холодной обработки давлением, могут быть использованы и другие стадии приготовления (100) (например, методы порошковой металлургии), и что такие другие стадии приготовления попадают в пределы объема стадии приготовления (100) при условии, что они приводят (120) изделие из алюминиевого сплава в форму, пригодную для холодной обработки давлением, и закаливают (140) изделие из алюминиевого сплава независимо от того, происходят ли эти стадии приведения (120) и закалки (140) параллельно (например, одновременно) или последовательно, и независимо от того, происходит ли 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 на большую величину. Термин «холодная обработка давлением» и тому подобные означает деформирование изделия из алюминиевого сплава в по меньшей мере одном направлении и при температурах ниже температур горячей обработки давлением (например, не выше 400°F). Холодная обработка давлением может быть проведена одним или более методами из прокатки, экструдирования (прессования), ковки, волочения, вытяжки, выдавливания, ротационного выдавливания, обкатки и их комбинаций помимо других типов методов холодной обработки давлением. Эти методы холодной обработки давлением могут, по меньшей мере частично, способствовать получению разнообразных продуктов из алюминиевых сплавов 6ххх (смотри раздел «Применения продуктов» ниже).

i. Холодная прокатка

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

[0019] На стадии холодной прокатки (220) уменьшают толщину изделия из алюминиевого сплава 6ххх 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) прокатывают изделие из алюминиевого сплава от промежуточной толщины до конечной толщины. На стадии холодной прокатки (220) могут быть получены продукты 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] Термин «холоднокатаный на ХХ%» и тому подобные означает ХХ_ХП%, где ХХ_ХП% представляет собой степень уменьшения толщины, достигаемую, когда изделие из алюминиевого сплава обжимают от первой толщины Т₁ до второй толщины Т₂ холодной прокаткой, где Т₁ представляет собой толщину до стадии холодной прокатки (200) (например, после закалки), а Т₂ представляет собой толщину после стадии холодной прокатки (200). Другими словами, ХХ_ХП% равно:

ХХ_ХП%=(1-Т₂/Т₁)×100%.

Например, когда изделие из алюминиевого сплава подвергают холодной прокатке от первой толщины (Т₁) в 15,0 мм до второй толщины в 3,0 мм (Т₂), то ХХ_ХП% составляет 80%. Такие фразы, как «холодная прокатка 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 быть непрактичной или неидеальной. В этих 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 на 80% (ХХ_ХП%≤80%).

[0023] В одном варианте воплощения изделие из алюминиевого сплава подвергают холодной прокатке в диапазоне от более 50% до не более 85% (50%<ХХ_ХП%≤85%). Эта величина холодной прокатки может давать изделие из алюминиевого сплава, обладающее предпочтительными свойствами. В связанном с этим варианте воплощения изделие из алюминиевого сплава может быть подвергнуто холодной прокатке в диапазоне от 55% до 85% (50%≤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 этом варианте воплощения способа может быть выполнена необязательная предварительная холодная прокатка (128). На этой стадии предварительной холодной прокатки (128) промежуточная толщина изделия из алюминиевого сплава (в результате горячей прокатки 126) может быть дополнительно уменьшена до вторичной промежуточной толщины перед закалкой (140). В качестве примера необязательная стадия холодной прокатки (128) может быть использована для получения вторичной промежуточной толщины, которая способствует получению конечной толщины холодного проката во время стадии холодной прокатки (220).

ii. Другие методы холодной обработки давлением

[0025] Помимо холодной прокатки, возвращаясь опять к фиг.2, холодная обработка давлением может быть проведена одним или более методами из экструдирования (прессования), ковки, волочения, вытяжки, выдавливания, ротационного выдавливания, обкатки и их комбинаций, помимо других типов методов холодной обработки давлением, по отдельности или в сочетании с холодной прокаткой. Как отмечено выше, изделие из алюминиевого сплава в общем подвергают холодной обработке давлением на по меньшей мере 25% после закалки. В одном варианте воплощения холодной обработкой давлением обрабатывают изделие 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] Термин «холодная обработка давлением на ХХ%» («ХХ_ХОД%») и тому подобные означает холодную обработку давлением изделия из алюминиевого сплава на величину, достаточную для достижения эквивалентной пластической деформации (описываемой ниже), которая по меньшей мере столь же велика, как и величина 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 холодную обработку давлением изделия из алюминиевого сплава на величину, достаточную для достижения эквивалентной пластической деформации, которая по меньшей мере столь же велика, как и величина 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, вызываемой в изделии из алюминиевого сплава, как если бы изделие из алюминиевого сплава подвергли холодной прокатке на ХХ% (или фактически подвергли холодной прокатке на ХХ% в случае реальной холодной прокатки), эти 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 истинная деформация (ε_ист) задается формулой:

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 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 типа пластической деформации, которая придается во время операций холодной прокатки. Таблица соответствия холодной прокатки ХХ% значениям истинной деформации и значениям эквивалентной пластической деформации приведена 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

Эти 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 вышеуказанный и/или прочие принципы могут быть использованы для определения эквивалентной пластической деформации при разнообразных операциях холодной обработки давлением. При непропорциональной нагрузке эквивалентная пластическая деформация в результате холодной обработки давлением может быть определена с использованием 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 компонент пластической деформации. Смотри работу «Plasticity», A. Mendelson, Krieger Pub Co; 2-ое издание (август 1983 года), ISBN-10: 0898745829.

[0029] Специалисты в этой области понимают, что стадия холодной обработки давлением (200) может включать в себя деформирование изделия из алюминиевого сплава первым образом (например, сжатием), а затем деформирование изделия из алюминиевого сплава вторым образом (например, растяжением), и что описываемая здесь эквивалентная пластическая деформация относится к накопленной деформации вследствие всех операций деформирования, выполненных в качестве части стадии холодной обработки давлением (200). Кроме того, специалисты в этой области техники понимают, что стадия холодной обработки давлением (200) будет приводить к возникновению деформации, но не обязательно к изменению конечных размеров изделия из алюминиевого сплава. Например, изделие из алюминиевого сплава может быть деформировано вхолодную первым образом (например, сжатием), после чего его деформируют вхолодную вторым образом (например, растяжением), накопленные результаты которых обеспечивают изделие из алюминиевого сплава с примерно такими же конечными размерами как у изделия из алюминиевого сплава перед стадией холодной обработки давлением (200), но с повышенной деформацией вследствие разнообразных операций холодного деформирования стадии холодной обработки давлением (200). Подобным же образом высокие накопленные деформации могут быть достигнуты за счет последовательных операций сгибания и обратного разгибания.

[0030] Накопленная эквивалентная пластическая деформация, а значит и ХХ_ХП%, может быть определена для любой данной операции холодной обработки давлением, или серии операций холодной обработки давлением, путем вычисления эквивалентной пластической деформации, придаваемой этими операциями холодной обработки давлением, и затем определения соответствующего ей значения ХХ_ХП% с помощью показанных выше методологий и прочих методологий, известных специалистам в этой области техники. Например, изделие из алюминиевого сплава может быть подвергнуто холодной вытяжке, и специалисты в этой области техники могут рассчитать величину эквивалентной пластической деформации, приданной изделию из алюминиевого сплава, на основе параметров операции холодной вытяжки. Если холодная вытяжка вызвала, например, эквивалентную пластическую деформацию примерно 0,9552, то эта операция холодной вытяжки была бы эквивалента 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% составляет 56,3% при использовании вышеуказанного уравнения (1)). Таким образом, в этом примере ХХ_ХП%=56,3, даже несмотря на то, что холодная обработка давлением представляла собой холодную вытяжку, а не холодную прокатку. Кроме 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 столь же велика, как и величина эквивалентной пластической деформации, которая была бы достигнута, если бы изделие из алюминиевого сплава было уменьшено по толщине на ХХ% только холодной прокаткой («ХХ_ХП%»), то ХХ_ХОД% также составляет 56,3%. Подобные расчеты могут быть выполнены, когда используют серию операций холодной обработки давлением, и в этих ситуациях для определения величины ХХ_ХП% использовалась бы накопленная эквивалентная пластическая деформация вследствие серии операций холодной обработки давлением.

[0031] Как описано выше, холодную обработку давлением (200) выполняют 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 тому подобное означает ХХ_ХОД%. Такие фразы, как «холодная обработка давлением на 80%» и «с холодной обработкой давлением на 80%», эквивалентны выражению ХХ_ХОД%=80. При специализированных операциях неравномерной холодной обработки давлением величину эквивалентной пластической деформации, а значит и величину ХХ_ХОД или ХХ_ХП, определяют на части(ях) изделия из алюминиевого сплава, получающей(их) холодную обработку давлением (200).

[0032] В одном варианте воплощения изделие из алюминиевого сплава подвергают 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 быть непрактичной или неидеальной. В этих 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%). Эта величина холодной обработки давлением (200) может давать изделие из алюминиевого сплава, обладающее предпочтительными свойствами. В связанном с этим 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, посредством описанной выше прокатки, или, помимо прочих, традиционных процессов экструдирования (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 приводить к изделию 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, где первая специально подобранная величина отличается от второй, специально подобранной величины. Примеры операций холодной обработки давлением (200), которые могут быть выполнены, по отдельности или в комбинации, для достижения специально подобранной неравномерной холодной обработки давлением, включают ковку, выглаживание (накатку), обдувку дробью, ротационное выдавливание и обкатку, помимо прочих. Такие операции холодной обработки давлением также могут быть использованы в комбинации с операциями в целом равномерной холодной обработки давлением, такими как холодная прокатка и/или экструдирование, помимо прочих. Как упомянуто выше, для операций специально подобранной неравномерной холодной обработки давлением величину эквивалентной пластической деформации определяют на части(ях) 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). В одном подходе стадию холодной обработки давлением (200) начинают, когда изделие из алюминиевого сплава достигает достаточно низкой температуры после закалки (140). В одном варианте воплощения стадия холодной обработки давлением (200) может быть начата, когда температура изделия из алюминиевого сплава составляет не более 250°F. В других вариантах воплощения стадия холодной обработки давлением (200) может быть начата, 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, когда температура изделия из алюминиевого сплава приблизительно 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 находится в диапазоне от 250°F до меньшей, чем температуры горячей обработки давлением (например, менее чем 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 существенное изменение в микроструктуре и/или свойствах изделия из алюминиевого сплава). Специалистам в этой области понятно, что изделие из алюминиевого сплава может реализовать (испытывать) повышение температуры вследствие стадии холодной обработки давлением (200), но что такие стадии холодной обработки давлением (200) по-прежнему рассматриваются как холодная обработка давлением (200), поскольку операция обработки давлением начиналась при температурах ниже тех, которые считаются температурами горячей обработки давлением. Когда для выполнения стадии холодной обработки давлением (200) используют множество операций холодной обработки давлением, на каждой из этих операций можно использовать любую(ые) из вышеописанной(ых) температуры(тур), которая(ые) может(гут) быть такой(ими) же, как температуры, применяемые при предшествующей или последующей операции холодной обработки давлением, или отличаться от них.

[0038] Как отмечено выше, холодную обработку давлением (200) обычно начинают, когда изделие из алюминиевого сплава достиг