KR102487222B1 - High-strength aluminum rolled plate manufacturing method and high-strength aluminum rolled plate using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 a) 중량%로, 구리(Cu) 5.1 내지 5.9, 마그네슘(Mg) 0.6 내지 0.9, 망간(Mn) 0.25 내지 0.6, 은(Ag) 0.15 내지 0.25, 지르코늄(Zr) 0.07 내지 0.13, 규소(Si) 0.04 내지 0.1, 철(Fe) 0.09 내지 0.15, 티타늄(Ti) 0 초과 0.1 이하, 바나듐(V) 0.02 내지 0.05 및 잔부의 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물로 이루어진 알루미늄 합금 재료를 용융하는 단계, b) 상기 용융된 알루미늄 합금을 주조하는 단계, c) 상기 주조된 합금을 균질화처리하는 단계, d) 상기 균질화처리된 알루미늄 합금을 재가열하는 단계, e) 상기 재가열된 알루미늄 합금을 열간압연하는 단계, f) 상기 열간압연된 알루미늄 합금을 용체화처리하는 단계, g) 상기 용체화처리된 알루미늄 압연판재를 냉간압연하는 단계, h) 상기 냉간압연된 알루미늄 압연판재를 제1 시효처리하는 단계 및 i) 상기 제1 시효처리된 알루미늄 압연판재를 제2 시효처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고강도 알루미늄 합금 압연판재의 제조 방법 관한 것이다. The present invention a) in weight percent, copper (Cu) 5.1 to 5.9, magnesium (Mg) 0.6 to 0.9, manganese (Mn) 0.25 to 0.6, silver (Ag) 0.15 to 0.25, zirconium (Zr) 0.07 to 0.13, silicon Melting an aluminum alloy material consisting of (Si) 0.04 to 0.1, iron (Fe) 0.09 to 0.15, titanium (Ti) greater than 0 and less than 0.1, vanadium (V) 0.02 to 0.05, and the balance aluminum (Al) and unavoidable impurities b) casting the molten aluminum alloy, c) homogenizing the cast alloy, d) reheating the homogenized aluminum alloy, e) hot rolling the reheated aluminum alloy. , f) solution treatment of the hot-rolled aluminum alloy, g) cold-rolling of the solution treatment-treated aluminum rolled sheet, h) first aging treatment of the cold-rolled aluminum sheet, and i ) It relates to a method for producing a high-strength aluminum alloy rolled sheet material, characterized in that it comprises the step of second aging treatment of the first aged aluminum rolled sheet material.
Description
본 발명은 가공열처리(용체화처리 - 냉간압연 - 제1 시효처리 - 제2 시효처리)과정을 포함하는 고강도 알루미늄 합금 압연판재의 제조방법 및 이를 이용한 고강도 알루미늄 합금 압연판재에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a high-strength aluminum alloy rolled sheet including a process heat treatment (solution heat treatment - cold rolling - first aging treatment - second aging treatment) and a high-strength aluminum alloy rolled sheet using the same.
각종 군수물자에 사용하는 금속은 생산성을 뒷받침 하기 위하여 성형과 용접 등 생산성이 뛰어나야 하며, 방탄성능 및 내구성이 우수해야 한다. Metals used in various military materials must have excellent productivity such as molding and welding to support productivity, and must have excellent bulletproof performance and durability.
통상적으로 철강재는 낮은 제조원가와 높은 강도요구로 인해 거의 대부분의 군수물자에 사용되었지만, 최근은 경량화와 함께 높은 기동성이 요구되고 있어, 철강재를 대체할 수 있는 경량금속의 수요가 증가하고 있다. In general, steel materials have been used in almost all military materials due to low manufacturing cost and high strength requirements, but recently, light weight and high mobility are required, and the demand for lightweight metals that can replace steel materials is increasing.
그 중 가장 대표적으로 알루미늄 합금이 연구되고 있다. 알루미늄 합금은 합금원소에 따라 5000계열(Al-Mg계), 6000계열(Al-Mg-Si계)과 같은 중고강도 알루미늄 합금에서부터 및 2000계열(Al-Cu계) 및 7000계열(Al-Zn-Mg계)과 같은 고강도 알루미늄 합금에 이르기 까지 다양한 합금들이 장갑재료로 활용되고 있다.Among them, aluminum alloys are being studied most representatively. Depending on the alloy elements, aluminum alloys range from medium and high-strength aluminum alloys such as 5000 series (Al-Mg) and 6000 series (Al-Mg-Si), 2000 series (Al-Cu) and 7000 series (Al-Zn- Various alloys are used as armor materials, ranging from high-strength aluminum alloys such as Mg-based).
일례로, 국방과학연구소는 ‘알루미늄 합금 복합분말 및 그 제조방법’(대한민국 등록특허공보 제10-2032802호) ‘미시메탈이 첨가된 티타늄-알루미늄 합금계 합금’(대한민국 등록특허공보 제10-1842922호)등 알루미늄 합금 소재에 대한 연구가 활발히 진행중이며, 일본의 Kobe Steel 社에서도 ‘알루미늄 합금재 제조 방법’(일본 등록특허 제6750964호)과 같은 연구가 진행 중이다. For example, the Agency for Defense Development, 'aluminum alloy composite powder and its manufacturing method' (Korean Registered Patent Publication No. 10-2032802), 'Mischmetal-Added Titanium-Aluminum Alloy-Based Alloy' (Korean Registered Patent Publication No. 10-1842922 Research on aluminum alloy materials such as Ho) is actively in progress, and Kobe Steel of Japan is also conducting research on 'aluminum alloy manufacturing method' (Japanese Patent Registration No. 6750964).
하지만 알루미늄 합금은 제조 과정에서 소요되는 비용이 높아 아직까지 철강재를 완전히 대체하기에는 어려움이 많으며, 특히 2xxx계열 고강도 알루미늄 합금 압연판재를 제조하기 위해서는 스트레칭(Stretching)을 수행하는 전용장비가 필수적으로 요구되는 등 상당한 어려움이 있다. However, aluminum alloys are expensive in the manufacturing process, so it is still difficult to completely replace steel materials. In particular, in order to manufacture 2xxx series high-strength aluminum alloy rolled sheets, dedicated equipment for stretching is essential. There are considerable difficulties.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 가공열처리(용체화처리 - 냉간압연 - 제1 시효처리 - 제2 시효처리)를 통해 스트레칭 공정을 대체하는 고강도 알루미늄 합금 압연판재의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a method for manufacturing a high-strength aluminum alloy rolled sheet material that replaces the stretching process through processing heat treatment (solution heat treatment - cold rolling - first aging treatment - second aging treatment) The purpose.
또한, 냉간압연, 제1 시효처리 및 제2 시효처리 조건을 최적화하여 510㎫ 이상의 인장강도, 480㎫ 이상의 항복강도 및 6.5% 이상의 연신율을 동시에 가지는 고강도 알루미늄 합금 압연판재의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the purpose of providing a method for producing a high-strength aluminum alloy rolled sheet having a tensile strength of 510 MPa or more, a yield strength of 480 MPa or more and an elongation of 6.5% or more at the same time by optimizing cold rolling, first aging treatment and second aging treatment conditions to be
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는 a) 중량%로, 구리(Cu) 5.1 내지 5.9, 마그네슘(Mg) 0.6 내지 0.9, 망간(Mn) 0.25 내지 0.6, 은(Ag) 0.15 내지 0.25, 지르코늄(Zr) 0.07 내지 0.13, 규소(Si) 0.04 내지 0.1, 철(Fe) 0.09 내지 0.15, 티타늄(Ti) 0 초과 0.1 이하, 바나듐(V) 0.02 내지 0.05 및 잔부의 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물로 이루어진 알루미늄 합금 재료를 용융하는 단계, b) 상기 용융된 알루미늄 합금을 주조하는 단계, c) 상기 주조된 합금을 균질화처리하는단계 d) 상기 균질화처리된 알루미늄 합금을 재가열하는 단계, e) 상기 재가열된 알루미늄 합금을 열간압연하는 단계, f) 상기 열간압연된 알루미늄 합금을 용체화처리하는 단계, g) 상기 용체화처리된 알루미늄 압연판재를 냉간압연하는 단계, h) 상기 냉간압연된 알루미늄 압연판재를 제1 시효처리하는 단계 및 i) 상기 제1 시효처리된 알루미늄 압연판재를 제2 시효처리하는 단계를 포함하는 고강도 알루미늄 합금 압연판재의 제조 방법에 관한 것이다. One embodiment of the present invention for achieving the above object is a) by weight %, copper (Cu) 5.1 to 5.9, magnesium (Mg) 0.6 to 0.9, manganese (Mn) 0.25 to 0.6, silver (Ag) 0.15 to 0.25 , zirconium (Zr) 0.07 to 0.13, silicon (Si) 0.04 to 0.1, iron (Fe) 0.09 to 0.15, titanium (Ti) greater than 0 and 0.1 or less, vanadium (V) 0.02 to 0.05 and the balance aluminum (Al) and unavoidable Melting an aluminum alloy material composed of impurities, b) casting the molten aluminum alloy, c) homogenizing the cast alloy, d) reheating the homogenized aluminum alloy, e) Hot rolling the reheated aluminum alloy, f) solution heat treating the hot rolled aluminum alloy, g) cold rolling the solution heat treated aluminum rolled sheet, h) the cold rolled aluminum sheet It relates to a method for manufacturing a high-strength aluminum alloy rolled sheet material comprising the step of first aging treatment and i) the step of second aging treatment of the first aged aluminum rolled sheet material.
상기 일 실시예에 있어, 상기 d) 단계는 450 내지 500℃에서 10 내지 15시간 동안 수행될 수 있다. In the above embodiment, step d) may be performed at 450 to 500° C. for 10 to 15 hours.
상기 일 실시예에 있어, 상기 e) 단계는 60 내지 90%의 압하율로 수행될 수 있다. In one embodiment, step e) may be performed at a reduction ratio of 60 to 90%.
상기 일 실시예에 있어, 상기 f) 단계는 500 내지 550℃에서 0.5 내지 10시간 동안 유지될 수 있다. In the above embodiment, step f) may be maintained at 500 to 550 ° C for 0.5 to 10 hours.
상기 일 실시예에 있어, 상기 g) 단계는 1.5 내지 20%의 냉간압하율로 수행될 수 있다. In the above embodiment, step g) may be performed at a cold reduction ratio of 1.5 to 20%.
상기 일 실시예에 있어, 상기 i) 단계는, (i-1) 160 내지 200℃에서 1 내지 20시간 유지하는 단계 및 (i-2) 상기 (i-1) 단계를 수행한 압연판재를 공냉하는 단계를 포함할 수 있다. In the above embodiment, the step i) includes (i-1) holding at 160 to 200 ° C. for 1 to 20 hours and (i-2) air-cooling the rolled sheet material having performed the step (i-1) steps may be included.
본 발명의 또 다른 일 실시예는 중량%로, 구리(Cu) 5.1 내지 5.9, 마그네슘(Mg) 0.6 내지 0.9, 망간(Mn) 0.25 내지 0.6, 은(Ag) 0.15 내지 0.25, 지르코늄(Zr) 0.07 내지 0.13, 규소(Si) 0.04 내지 0.1, 철(Fe) 0.09 내지 0.15, 티타늄(Ti) 0 초과 0.1 이하, 바나듐(V) 0.02 내지 0.05 및 잔부의 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물로 이루어지며, 상기 구리(Cu) 및 마그네슘(Mg)의 함량이 하기 관계식 1을 만족하는 고강도 알루미늄 합금 압연판재에 관한 것이다. Another embodiment of the present invention, in weight percent, copper (Cu) 5.1 to 5.9, magnesium (Mg) 0.6 to 0.9, manganese (Mn) 0.25 to 0.6, silver (Ag) 0.15 to 0.25, zirconium (Zr) 0.07 to 0.13, silicon (Si) 0.04 to 0.1, iron (Fe) 0.09 to 0.15, titanium (Ti) greater than 0 and 0.1 or less, vanadium (V) 0.02 to 0.05, and the balance of aluminum (Al) and unavoidable impurities, It relates to a high-strength aluminum alloy rolled sheet material in which the content of copper (Cu) and magnesium (Mg) satisfies the following relational expression 1.
[관계식 1][Relationship 1]
7.5 ≤ [Cu]/[Mg] ≤ 9.57.5 ≤ [Cu]/[Mg] ≤ 9.5
(상기 관계식 1에서 [Cu]는 구리(Cu)의 중량%이며, [Mg]는 마그네슘(Mg)의 중량%이다.)(In the above relational expression 1, [Cu] is the weight% of copper (Cu), and [Mg] is the weight% of magnesium (Mg).)
상기 일 실시예에 있어, 상기 알루미늄 합금 압연판재의 연신율이 6.5% 이상일 수 있다. In the above embodiment, the elongation of the aluminum alloy rolled sheet may be 6.5% or more.
상기 일 실시예에 있어, 상기 알루미늄 합금 압연판재의 항복강도가 480 내지 600㎫일 수 있다. In the above embodiment, the yield strength of the aluminum alloy rolled sheet may be 480 to 600 MPa.
상기 일 실시예에 있어, 상기 알루미늄 합금 압연판재의 인장강도가 510 내지 700㎫일 수 있다. In the above embodiment, the tensile strength of the aluminum alloy rolled sheet may be 510 to 700 MPa.
본 발명에 따른 고강도 알루미늄 합금 압연판재의 제조방법에 따르면, 가공열처리(용체화처리 - 냉간압연 - 제1 시효처리 - 제2 시효처리)를 통해 480 내지 600㎫의 항복강도와 510 내지 700㎫의 인장강도 및 6.5% 이상의 연신율을 가지는 고강도 알루미늄 합금 압연판재를 제조할 수 있다.According to the method for manufacturing a high-strength aluminum alloy rolled sheet according to the present invention, the yield strength of 480 to 600 MPa and the yield strength of 510 to 700 MPa through processing heat treatment (solution heat treatment - cold rolling - first aging treatment - second aging treatment) It is possible to manufacture a high-strength aluminum alloy rolled sheet having a tensile strength and an elongation of 6.5% or more.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고강도 알루미늄 합금 압연판재의 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 고강도 알루미늄 합금의 용체화 처리 이후 강도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고강도 알루미늄 합금 압연판재의 표면상태를 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제2 시효처리 시간에 따른 고강도 알루미늄 합금 압연판재의 최대 인장강도 및 처리 완료시간을 비교하기 위한 그래프이다.
도 5 및 6은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 고강도 알루미늄 합금 압연판재의 미세조직을 촬영한 사진이다. 1 is a process chart for explaining a manufacturing method of a high-strength aluminum alloy rolled sheet according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a graph showing the change in strength after solution treatment of a high-strength aluminum alloy according to an embodiment of the present invention.
3 is a photograph showing the surface state of a high-strength aluminum alloy rolled sheet according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a graph for comparing the maximum tensile strength and treatment completion time of the high-strength aluminum alloy rolled sheet according to the second aging treatment time according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 are photographs of the microstructure of a high-strength aluminum alloy rolled sheet manufactured according to an embodiment of the present invention.
이하 본 발명에 따른 고강도 알루미늄 합금 압연판재 및 제조방법에 대하여 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.Hereinafter, a high-strength aluminum alloy rolled sheet material and manufacturing method according to the present invention will be described in detail. The drawings introduced below are provided as examples so that the spirit of the present invention can be sufficiently conveyed to those skilled in the art. Therefore, the present invention may be embodied in other forms without being limited to the drawings presented below, and the drawings presented below may be exaggerated to clarify the spirit of the present invention. At this time, unless there is another definition in the technical terms and scientific terms used, they have meanings commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs, and the gist of the present invention in the following description and accompanying drawings Descriptions of well-known functions and configurations that may be unnecessarily obscure are omitted.
본 발명의 일 실시예는 2xxx계 고강도 알루미늄 합금 압연판재, 더 바람직하게는 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 은(Ag), 지르코늄(Zr)을 포함하고, 규소(Si), 철(Fe) 티타늄(Ti) 및 바나듐(V) 중 어느 하나 이상을 포함하는 고강도 알루미늄 합금 압연판재에 관한 것이다. One embodiment of the present invention is a 2xxx-based high-strength aluminum alloy rolled sheet material, more preferably including copper (Cu), magnesium (Mg), manganese (Mn), silver (Ag), zirconium (Zr), and silicon (Si ), relates to a high-strength aluminum alloy rolled sheet material containing any one or more of iron (Fe) titanium (Ti) and vanadium (V).
기존의 2xxx계열의 고강도 알루미늄 합금 압연판재는 제조과정에서 용체화 처리 후 직진도 확보 및 기계적특성 향상을 위해 스트레칭(Stretching)이 필수적으로 요구되었다. 이는 통상의 압연 설비 외에 스트레칭을 위한 설비가 추가되어 설비투자를 위한 비용이 증가하고, 추가적인 공정으로 인하여 생산성이 감소하는 원인이 되었다. 아울러, 상기 스트레칭 공법을 통해 고강도 알루미늄 합금 압연판재를 제조하는 경우, 표면에 오렌지 껍질 모양의 요철이 생기는 오렌지 필(Orange Peel) 현상으로 인하여 표면 품질이 감소되었다. The existing 2xxx series of high-strength aluminum alloy rolled sheets required stretching after solution heat treatment in the manufacturing process to secure straightness and improve mechanical properties. This has caused an increase in the cost of equipment investment due to the addition of equipment for stretching in addition to the usual rolling equipment, and a reduction in productivity due to the additional process. In addition, when the high-strength aluminum alloy rolled sheet is manufactured through the stretching method, the surface quality is reduced due to the orange peel phenomenon in which orange peel-like irregularities are formed on the surface.
본 발명은 이를 해결하기 위해 가공열처리(용체화처리 - 냉간압연 - 제1 시효처리 - 제2 시효처리)를 적용함으로써 스트레칭 공정을 대체하여 생산성을 크게 향상시켰으며, 냉간압연, 제1 시효처리 및 제2 시효처리 조건을 최적화하여 510 내지 700㎫의 인장강도, 480 내지 600㎫의 항복강도 및 6.5% 이상의 연신율을 동시에 가지는 고강도 알루미늄 합금 압연판재를 제공할 수 있다. In order to solve this problem, the present invention greatly improves productivity by replacing the stretching process by applying processing heat treatment (solution heat treatment - cold rolling - first aging treatment - second aging treatment), cold rolling, first aging treatment and By optimizing the second aging treatment conditions, it is possible to provide a high-strength aluminum alloy rolled sheet having a tensile strength of 510 to 700 MPa, a yield strength of 480 to 600 MPa, and an elongation of 6.5% or more at the same time.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 고강도 알루미늄 합금 압연판재의 조성범위에 대하여 상세히 설명하도록 한다. 이하에서는 특별한 언급이 없는 한 단위는 중량%이다.Hereinafter, the composition range of the high-strength aluminum alloy rolled sheet according to an embodiment of the present invention will be described in detail. Hereinafter, unless otherwise specified, units are % by weight.
일 실시 예에 따르면, 상기 고강도 알루미늄 합금 압연판재는 중량%로, 구리(Cu) 5.1 내지 5.9, 마그네슘(Mg) 0.6 내지 0.9, 망간(Mn) 0.25 내지 0.6, 은(Ag) 0.15 내지 0.25, 지르코늄(Zr) 0.07 내지 0.13, 규소(Si) 0 내지 0.1, 철(Fe) 0 내지 0.15, 티타늄(Ti) 0 내지 0.1, 바나듐(V) 0 내지 0.05 및 잔부의 알루미늄 합금(Al)과 불가피한 불순물로 이루어질 수 있다. According to one embodiment, the high-strength aluminum alloy rolled sheet is, by weight, copper (Cu) 5.1 to 5.9, magnesium (Mg) 0.6 to 0.9, manganese (Mn) 0.25 to 0.6, silver (Ag) 0.15 to 0.25, zirconium (Zr) 0.07 to 0.13, silicon (Si) 0 to 0.1, iron (Fe) 0 to 0.15, titanium (Ti) 0 to 0.1, vanadium (V) 0 to 0.05, and the balance aluminum alloy (Al) and unavoidable impurities It can be done.
구리(Cu)는 5.1 내지 5.9 중량% 포함된다. Copper (Cu) is included in an amount of 5.1 to 5.9% by weight.
상기 구리(Cu)는 알루미늄 합금(Al)과 반응하여 2xxx계 알루미늄 합금의 결정립계에서 CuAl2와 같은 화합물로 석출될 수 있다. 이를 통해, 알루미늄 합금 압연판재의 강도 및 내피로도 특성을 향상할 수 있다. 이 작용을 유용하게 하기 위해, 상기 구리(Cu)는 5.1 중량% 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 구리(Cu)가 5.1 중량% 미만이면 상술한 석출물의 양이 감소하여 주요강화상에 의한 인장강도 향상에 미치는 영향이 미미할 수 있다. 반면에 상기 구리(Cu)가 5.9 중량%를 초과하면, 석출물이 조대해지고 입계의 석출상 부피분율이 증가되어 연신율이 크게 감소하는 원인이 된다. 이러한 이유로, 상기 구리(Cu)는 5.1 내지 5.9 중량% 포함되는 것이 바람직하다. The copper (Cu) may react with the aluminum alloy (Al) and precipitate as a compound such as CuAl 2 at the grain boundary of the 2xxx-based aluminum alloy. Through this, it is possible to improve the strength and fatigue resistance of the aluminum alloy rolled sheet. In order to make this action useful, it is preferable to add 5.1% by weight or more of copper (Cu). If the amount of copper (Cu) is less than 5.1% by weight, the amount of the above-mentioned precipitate decreases, and thus the effect on the improvement of tensile strength by the main reinforcing phase may be insignificant. On the other hand, when the copper (Cu) content exceeds 5.9% by weight, the precipitate becomes coarse and the volume fraction of the precipitated phase at the grain boundary increases, causing a significant decrease in elongation. For this reason, the copper (Cu) is preferably included in 5.1 to 5.9% by weight.
마그네슘(Mg)은 0.6 내지 0.9 중량% 포함된다. Magnesium (Mg) is included in an amount of 0.6 to 0.9% by weight.
상기 마그네슘(Mg)은 알루미늄 합금 중 구리(Cu) 은(Ag) 성분과 결합하여 Al-Cu-Mg-Ag계 합금계에서 오메가(Ω)상의 석출에 영향을 줄 수 있다. 특히 상기 마그네슘(Mg)은 상기 구리(Cu)와의 비율(Cu/Mg)이 중요한데, Cu/Mg의 함량비에 따라 시효석출 거동이 변화하여 기계적 특성이 향상될 수 있기 때문이다. 앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 고강도 알루미늄 합금 압연판재에서 구리(Cu)가 5.1 내지 5.9 중량% 첨가되는 것을 고려할 경우, 상기 마그네슘(Mg)은 0.6 중량% 이상 첨가되는 것이 바람직하다. 하지만, 상기 마그네슘(Mg)이 0.6 중량% 미만이면, 알루미늄 합금 압연판재의 시효경화량이 현저하게 저하될 수 있으며, 반대로 상기 마그네슘(Mg)의 함량이 0.9 중량%를 초과하면, 강도는 향상되지만 내식성 및 용접성이 감소될 수 있다. 이러한 이유로 상기 마그네슘(Mg)은 0.6 내지 0.9 중량% 포함되는 것이 바람직하다.The magnesium (Mg) may combine with copper (Cu) and silver (Ag) components in aluminum alloys to affect precipitation of an omega (Ω) phase in an Al-Cu-Mg-Ag-based alloy system. In particular, the ratio (Cu/Mg) of the magnesium (Mg) to the copper (Cu) is important, because mechanical properties can be improved by changing aging precipitation behavior according to the content ratio of Cu/Mg. As described above, when considering that 5.1 to 5.9% by weight of copper (Cu) is added in the high-strength aluminum alloy rolled sheet according to an embodiment of the present invention, it is preferable that 0.6% by weight or more of magnesium (Mg) is added. However, if the amount of magnesium (Mg) is less than 0.6% by weight, the amount of age hardening of the aluminum alloy rolled sheet may be significantly reduced, and conversely, if the content of magnesium (Mg) exceeds 0.9% by weight, the strength is improved but the corrosion resistance and weldability may be reduced. For this reason, it is preferable that 0.6 to 0.9% by weight of magnesium (Mg) is included.
망간(Mn)은 0.25 내지 0.6 중량% 포함된다. Manganese (Mn) is included in an amount of 0.25 to 0.6% by weight.
상기 망간(Mn)은 상기 고강도 알루미늄 합금 압연판재에서 미세입자로 분산되어 전위(Grain)의 이동을 방해할 수 있다. 이를 통해 상기 고강도 알루미늄 합금 압연판재의 강도를 강화시킬 수 있다. 이 작용을 유용하게 하기 위해, 상기 망간(Mn)은 0.25 중량% 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 망간(Mn)이 0.25 중량% 미만이면, 분산입자의 양이 현격히 감소하여 기계적 특성이 약화되며, 반대로 상기 망간(Mn)이 0.6 중량%를 초과하면, 압연판재 내 조대한 망간(Mn) 화합물이 형성되어 연신율이 감소하며 취성이 증가한다. 이러한 이유로, 상기 망간(Mn)은 0.25 내지 0.6 중량% 포함되는 것이 바람직하다.The manganese (Mn) may be dispersed as fine particles in the high-strength aluminum alloy rolled sheet material to hinder the movement of dislocations (Grain). Through this, it is possible to enhance the strength of the high-strength aluminum alloy rolled sheet. In order to make this action useful, it is preferable to add 0.25% by weight or more of manganese (Mn). If the amount of manganese (Mn) is less than 0.25% by weight, the amount of dispersed particles is significantly reduced and the mechanical properties are weakened. As a result, elongation decreases and brittleness increases. For this reason, it is preferable that the manganese (Mn) is contained in an amount of 0.25 to 0.6% by weight.
은(Ag)은 0.15 내지 0.25 중량% 포함된다. Silver (Ag) is included in an amount of 0.15 to 0.25% by weight.
상기 은(Ag)이 Al-Cu-Mg계 합금에 첨가되면 안정한 석출상인 오메가(Ω)상을 기지내에 석출될 수 있다. 이는, 상기 고강도 알루미늄 합금 압연판재의 기계적 특성을 향상시키며, 동시에 고속변형에 있어서도 높은 강도를 유지할 수 있다. 이 작용을 유용하게 하기 위해, 상기 은(Ag)은 0.15 중량% 이상 첨가되는 것이 바람직하다. 상기 은(Ag)이 0.15 중량% 미만 첨가되면, 상술한 효과가 크지 않으며, 반대로 상기 은(Ag)이 0.25 중량%를 초과하면 효과가 상승하는 정도에 비해 제조비가 지나치게 급증하여 생산원가가 증가하는 문제가 있다. 이러한 이유로, 상기 은(Ag)은 0.15 내지 0.25 중량% 포함되는 것이 바람직하다.When the silver (Ag) is added to the Al-Cu-Mg-based alloy, an omega (Ω) phase, which is a stable precipitated phase, may be precipitated in the matrix. This improves the mechanical properties of the high-strength aluminum alloy rolled sheet, and at the same time, it is possible to maintain high strength even in high-speed deformation. In order to make this action useful, the silver (Ag) is preferably added in an amount of 0.15% by weight or more. When the silver (Ag) is added in an amount of less than 0.15% by weight, the above-mentioned effect is not significant, and conversely, when the amount of the silver (Ag) exceeds 0.25% by weight, the manufacturing cost increases excessively compared to the degree to which the effect increases, resulting in an increase in production cost. there is a problem. For this reason, the amount of silver (Ag) is preferably 0.15 to 0.25% by weight.
지르코늄(Zr)은 0.07 내지 0.13 중량% 포함된다. Zirconium (Zr) is included in an amount of 0.07 to 0.13% by weight.
상기 지르코늄(Zr)은 상기 고강도 알루미늄 합금 압연판재의 결정립 미세화에 기여하는 원소로써, 상기 고강도 알루미늄 합금 압연판재의 재결정 온도를 상승시켜, 재결정 과정에서 결정립의 성장 속도를 낮추는 역할을 수행할 수 있다. 아울러, 상기 지르코늄(Zr)은 입계에서의 국부적인 변형이나 슬립을 억제하여 강도 증가에 기여할 수 있다. 이 작용을 유용하게 하기 위해, 상기 지르코늄(Zr)은 0.07 중량% 이상 첨가되는 것이 바람직하다. 상기 지르코늄(Zr)이 0.07 중량% 미만이면, 상술한 효과가 구현되기 어렵다. 반대로, 상기 지르코늄(Zr)이 0.13 중량%를 초과하면 소입민감성이 증가되어 판재의 두께가 증가할 경우 인장강도를 저하시키고 파괴인성이 감소될 수 있다. 이러한 이유로, 상기 지르코늄(Zr)은 0.07 내지 0.13 중량% 포함되는 것이 바람직하다. The zirconium (Zr) is an element contributing to grain refinement of the high-strength aluminum alloy rolled sheet material, and serves to increase the recrystallization temperature of the high-strength aluminum alloy rolled sheet material and lower the growth rate of crystal grains during the recrystallization process. In addition, the zirconium (Zr) can contribute to an increase in strength by suppressing local deformation or slip at grain boundaries. In order to make this action useful, the zirconium (Zr) is preferably added in an amount of 0.07% by weight or more. If the zirconium (Zr) is less than 0.07% by weight, it is difficult to implement the above-mentioned effect. Conversely, when the zirconium (Zr) content exceeds 0.13% by weight, quench sensitivity is increased, and thus tensile strength and fracture toughness may be reduced when the thickness of the plate material is increased. For this reason, the zirconium (Zr) is preferably included in an amount of 0.07 to 0.13% by weight.
티타늄(Ti)은 0.1 중량%(0% 제외)이하로 포함된다. Titanium (Ti) is included in less than 0.1% by weight (excluding 0%).
상기 티타늄(Ti)은 상기 지르코늄(Zr)과 마찬가지로 고강도 알루미늄 합금 압연판재의 결정립 미세화에 기여하는 원소이다. 상기 티타늄(Ti)은 Al-5Ti-1B rod를 통해 상기 고강도 알루미늄 합금 압연판재에 첨가될 수 있으며 주조 중 슬래브의 균열을 방지하는 효과를 제공할 수 있다. 이 작용을 유용하게 하기 위해, 상기 티타늄(Ti)은 0 중량% 이상, 더 바람직하게는 0.015 중량%이상 첨가될 수 있다. 다만, 상기 티타늄(Ti)이 0.1 중량%를 초과하면 TiB2 입자가 개재물로 작용하여 파괴인성, 피로 특성 등을 저하시키는 문제점이 발생된다. 이러한 이유로, 상기 티타늄(Ti)은 0을 초과하는 범위에서 0.1 중량% 포함되는 것이 바람직하다. Like the zirconium (Zr), the titanium (Ti) is an element that contributes to grain refinement of the high-strength aluminum alloy rolled sheet. The titanium (Ti) may be added to the high-strength aluminum alloy rolled sheet through the Al-5Ti-1B rod and may provide an effect of preventing cracking of the slab during casting. In order to make this action useful, the titanium (Ti) may be added in an amount of 0% by weight or more, more preferably 0.015% by weight or more. However, when the amount of titanium (Ti) exceeds 0.1% by weight, TiB 2 particles act as inclusions, causing a problem of deteriorating fracture toughness and fatigue characteristics. For this reason, it is preferable that the titanium (Ti) is included in 0.1% by weight in a range exceeding 0.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 고강도 알루미늄 합금 압연판재는 규소(Si), 철(Fe) 티타늄(Ti) 및 바나듐(V)을 적정량 포함하여 강도 및 내균열성을 향상할 수 있다. 구체적으로 상기 고강도 알루미늄 합금 압연판재는 규소(Si) 0 내지 0.1, 철(Fe) 0 내지 0.15, 티타늄(Ti) 0 내지 0.1, 바나듐(V) 0 내지 0.05 중량% 포함할 수 있다. In addition, the high-strength aluminum alloy rolled sheet according to an embodiment of the present invention may improve strength and crack resistance by including appropriate amounts of silicon (Si), iron (Fe), titanium (Ti), and vanadium (V). Specifically, the high-strength aluminum alloy rolled sheet may include silicon (Si) 0 to 0.1, iron (Fe) 0 to 0.15, titanium (Ti) 0 to 0.1, vanadium (V) 0 to 0.05% by weight.
실시 예에 따르면, 상기 고강도 알루미늄 합금 압연판재의 구리(Cu) 및 마그네슘(Mg)의 함량이 하기 관계식 1을 만족하는 비율로 첨가될 수 있다. According to an embodiment, the content of copper (Cu) and magnesium (Mg) of the high-strength aluminum alloy rolled sheet may be added in a ratio that satisfies the following relational expression 1.
[관계식 1][Relationship 1]
7.5 ≤ [Cu]/[Mg] ≤ 9.57.5 ≤ [Cu]/[Mg] ≤ 9.5
(상기 관계식 1에서 [Cu]는 구리(Cu)의 중량%이며, [Mg]는 마그네슘(Mg)의 중량%이다.)(In the above relational expression 1, [Cu] is the weight% of copper (Cu), and [Mg] is the weight% of magnesium (Mg).)
앞서 설명하였듯이 상기 구리와 상기 마그네슘의 비율([Cu]/[Mg])이 7.5 미만이면, 상기 마그네슘(Mg)에 비해 상기 구리(Cu)의 함량이 지나치게 감소하여 충분한 오메가(Ω)상의 석출량이 감소할 수 있다. 이는 상기 고강도 알루미늄 합금 압연판재의 강도가 감소되는 원인이 된다. 반대로, 상기 구리와 상기 마그네슘의 비율([Cu]/[Mg])이 9.5를 초과하면 상기 구리(Cu)에 비해 상기 마그네슘(Mg)의 함량이 지나치게 감소하여 마찬가지로 오메가(Ω)상의 석출량이 감소하여 기계적 성질이 나빠질 수 있다. As described above, when the ratio of the copper to the magnesium ([Cu]/[Mg]) is less than 7.5, the content of the copper (Cu) is excessively reduced compared to the magnesium (Mg), resulting in a sufficient amount of precipitation of the omega (Ω) phase. can decrease This causes the strength of the high-strength aluminum alloy rolled sheet to be reduced. Conversely, when the ratio of the copper to the magnesium ([Cu]/[Mg]) exceeds 9.5, the content of the magnesium (Mg) is excessively reduced compared to the copper (Cu), and the precipitation amount of the omega (Ω) phase is also reduced. As a result, mechanical properties may deteriorate.
이러한 이유로 상기 구리와 상기 마그네슘의 비율([Cu]/[Mg])은 7.5 내지 9.5인 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 7.7 내지 8.2일 수 있다.For this reason, the ratio of the copper to the magnesium ([Cu]/[Mg]) is preferably 7.5 to 9.5, more preferably 7.7 to 8.2.
이상 본 발명의 실시예에 따른 고강도 알루미늄 합금 압연판재의 조성에 대해 설명하였다. 이하 도 1을 통해 고강도 알루미늄 합금 압연판재의 제조방법을 설명한다. The composition of the high-strength aluminum alloy rolled sheet material according to an embodiment of the present invention has been described above. Hereinafter, a method of manufacturing a high-strength aluminum alloy rolled sheet will be described with reference to FIG. 1.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고강도 알루미늄 합금 압연판재의 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다. 1 is a process chart for explaining a manufacturing method of a high-strength aluminum alloy rolled sheet according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 고강도 알루미늄 합금 압연판재는 a) 중량%로, 구리(Cu) 5.1 내지 5.9, 마그네슘(Mg) 0.6 내지 0.9, 망간(Mn) 0.25 내지 0.6, 은(Ag) 0.15 내지 0.25, 지르코늄(Zr) 0.07 내지 0.13, 규소(Si) 0 내지 0.1, 철(Fe) 0 내지 0.15, 티타늄(Ti) 0 내지 0.1, 바나듐(V) 0 내지 0.05 및 잔부의 알루미늄 합금(Al)과 불가피한 불순물로 이루어진 알루미늄 합금 재료를 용융하는 단계, b) 상기 용융된 알루미늄 합금을 주조하는 단계, c) 상기 주조된 합금을 균질화처리하는단계, d) 상기 균질화처리된 알루미늄 합금을 재가열하는 단계, e) 상기 재가열된 알루미늄 합금을 열간압연하는 단계, f) 상기 열간압연된 알루미늄 합금을 용체화처리하는 단계, g) 상기 용체화처리된 알루미늄 압연판재를 냉간압연하는 단계, h) 상기 냉간압연된 알루미늄 압연판재를 제1 시효처리하는 단계 및 i) 상기 제1 시효처리된 알루미늄 압연판재를 제2 시효처리하는 단계를 포함할 수 있다. Referring to Figure 1, the high-strength aluminum alloy rolled sheet according to an embodiment of the present invention is a) by weight, copper (Cu) 5.1 to 5.9, magnesium (Mg) 0.6 to 0.9, manganese (Mn) 0.25 to 0.6, silver (Ag) 0.15 to 0.25, zirconium (Zr) 0.07 to 0.13, silicon (Si) 0 to 0.1, iron (Fe) 0 to 0.15, titanium (Ti) 0 to 0.1, vanadium (V) 0 to 0.05 and the balance aluminum Melting an aluminum alloy material composed of alloy (Al) and unavoidable impurities, b) casting the molten aluminum alloy, c) homogenizing the cast alloy, d) homogenizing the homogenized aluminum alloy Reheating, e) hot rolling the reheated aluminum alloy, f) solution heat treating the hot rolled aluminum alloy, g) cold rolling the solution heat treated aluminum rolled sheet, h) The cold-rolled rolled aluminum sheet may be subjected to a first aging treatment and i) the step of performing a second aging treatment on the first aged aluminum rolled sheet.
먼저, a)단계는 전술한 고강도 알루미늄 합금 압연판재 제조를 위한 재료를 준비하기 위한 단계이다. 상기 고강도 알루미늄 합금 압연판재는 중량%로, 구리(Cu) 5.1 내지 5.9, 마그네슘(Mg) 0.6 내지 0.9, 망간(Mn) 0.25 내지 0.6, 은(Ag) 0.15 내지 0.25, 지르코늄(Zr) 0.07 내지 0.13, 규소(Si) 0 내지 0.1, 철(Fe) 0 내지 0.15, 티타늄(Ti) 0 내지 0.1, 바나듐(V) 0 내지 0.05 및 잔부의 알루미늄 합금(Al)과 불가피한 불순물로 이루어진 성분을 용융하여 제조될 수 있다. First, step a) is a step for preparing a material for manufacturing the above-described high-strength aluminum alloy rolled sheet. The high-strength aluminum alloy rolled sheet is, by weight%, copper (Cu) 5.1 to 5.9, magnesium (Mg) 0.6 to 0.9, manganese (Mn) 0.25 to 0.6, silver (Ag) 0.15 to 0.25, zirconium (Zr) 0.07 to 0.13 , Silicon (Si) 0 to 0.1, iron (Fe) 0 to 0.15, titanium (Ti) 0 to 0.1, vanadium (V) 0 to 0.05, and the balance aluminum alloy (Al) and unavoidable impurities. It can be.
실시 예에 따르면, 상기 a) 단계에서 상기 구리(Cu) 및 마그네슘(Mg)의 비율은 관계식 1을 만족하는 범위에서 준비될 수 있다. According to an embodiment, in step a), the ratio of copper (Cu) and magnesium (Mg) may be prepared in a range that satisfies relational expression 1.
[관계식 1][Relationship 1]
7.5 ≤ [Cu]/[Mg] ≤ 9.57.5 ≤ [Cu]/[Mg] ≤ 9.5
(상기 관계식 1에서 [Cu]는 구리(Cu)의 중량%이며, [Mg]는 마그네슘(Mg)의 중량%이다.)(In the above relational expression 1, [Cu] is the weight% of copper (Cu), and [Mg] is the weight% of magnesium (Mg).)
실시 예에 따르면, 상술한 조성비로 이루어진 고강도 알루미늄 합금 압연판재 재료는 용해로에서 700 내지 800℃로 용융될 수 있다. According to an embodiment, the high-strength aluminum alloy rolled sheet material made of the above-described composition ratio may be melted at 700 to 800 ° C. in a melting furnace.
다음으로, 상기 b)단계를 통해 상기 용융된 합금을 주조 후 냉각시켜 알루미늄 합금 슬래브를 제조할 수 있다. 구체적으로, 용융된 알루미늄 합금을 상용 D.C주조방식을 이용하여 주조할 수 있다. 이 때, 상기 주조 온도는 650 내지 750℃에서 수행되는 것이 바람직한데, 상기 주조 온도가 650℃ 미만이면 용융물의 유동성이 감소하여 주조몰드 충전성에 문제가 발생할 수 있으며, 상기 주조 온도가 750℃를 초과하면 응고 시 수축률이 증대하여 크랙이 발생할 수 있다. 이후, 연속적인 용탕공급을 통해 D.C 주조방식으로 알루미늄 합금 슬래브를 제조할 수 있다. Next, an aluminum alloy slab may be manufactured by casting and then cooling the molten alloy through step b). Specifically, the molten aluminum alloy may be cast using a commercial DC casting method. At this time, the casting temperature is preferably performed at 650 to 750 ° C. If the casting temperature is less than 650 ° C., the fluidity of the melt may decrease and a problem may occur in filling the casting mold, and the casting temperature exceeds 750 ° C. If it does, the shrinkage rate increases during solidification and cracks may occur. Thereafter, an aluminum alloy slab can be manufactured by a DC casting method through continuous supply of molten metal.
다음으로, 상기 c) 단계를 통해 상기 주조공정에서 형성된 슬래브 조직 내부의 미세편석 및 잔류응력을 균질화처리하여 제거할 수 있다. 구체적으로 480 내지 550℃로 10 내지 30시간 동안 유지한 후 서냉시킴으로서 입계에 편석된 고용질 원소들이 기지내로 확산해 균일하게 재석출되면서 후속 가공공정에서의 압연성을 확보할 수 있으며, 잔류응력의 완화를 통해 슬래브의 2차 냉각중의 크랙을 방지할 수 있다. 상기 c)단계에서 균질화처리 온도가 480℃ 미만이면, 입계의 고용질 원소들이 충분히 확산해 나갈 수 없어 입계의 용질편석이 취성을 유발하여 열간압연 도중 크랙을 유발시킬 수 있다. 반대로 균질화처리 온도가 550℃를 초과하면 고온산화에 의한 표면 블리스터 형성 및 표면부의 국부적인 용해가 발생될 수 있다. 이러한 이유로, 상기 균질화처리 온도는 480 내지 550℃인 것이 바람직하다.Next, fine segregation and residual stress inside the slab structure formed in the casting process through step c) may be homogenized and removed. Specifically, by holding at 480 to 550 ° C for 10 to 30 hours and then slowly cooling, the high-solute elements segregated at the grain boundaries diffuse into the base and uniformly re-precipitate, securing rollability in the subsequent processing process. Cracking during the secondary cooling of the slab can be prevented through mitigation. If the homogenization treatment temperature in step c) is less than 480° C., the high-solute elements at the grain boundaries cannot sufficiently diffuse, so that the solute segregation at the grain boundaries can cause brittleness and cause cracks during hot rolling. Conversely, if the homogenization treatment temperature exceeds 550 ° C., surface blisters may be formed due to high-temperature oxidation and local dissolution of the surface portion may occur. For this reason, the homogenization treatment temperature is preferably 480 to 550°C.
또한 상기 c) 단계에서는 480 내지 550℃에서 10 내지 30시간 동안 유지하는 것이 바람직하다. 상기 유지시간이 10 시간 미만이면, 확산계수가 낮은 원소의 경우 충분히 기지내로 확산하지 못할 수 있으며, 상기 유지시간이 30 시간을 초과하면, 마찬가지로 고온에서의 장시간 노출에 의해 결정립조대화 및 고온산화등의 문제가 발생될 수 있으므로 상기 c) 단계는 480 내지 550℃의 온도를 10 내지 30시간 동안 유지하는 것이 요구된다.In addition, in step c), it is preferable to maintain at 480 to 550 ° C. for 10 to 30 hours. If the holding time is less than 10 hours, elements with a low diffusion coefficient may not sufficiently diffuse into the matrix, and if the holding time exceeds 30 hours, similarly, grain coarsening and high temperature oxidation due to long exposure at high temperatures Since the problem of may occur, the step c) requires maintaining a temperature of 480 to 550 ° C. for 10 to 30 hours.
상기 d) 단계에서는, 상기 알루미늄 합금 슬래브를 재가열하여 두께방향으로 균일한 온도분포 확보와 추가적인 균질화처리 효과를 부여할 수 있다. 구체적으로 상기 알루미늄 합금 슬래브를 450 내지 500℃로 10 내지 15시간 동안 재가열 할 수 있다.In step d), the aluminum alloy slab can be reheated to secure a uniform temperature distribution in the thickness direction and to impart an additional homogenization treatment effect. Specifically, the aluminum alloy slab at 450 to 500 ° C. It can be reheated for 10 to 15 hours.
상기 d) 단계에서 재가열 온도가 450 ℃ 미만이면, 상대적으로 슬래브의 고온 유동응력이 높아져 압연성이 저하되고, 최종적으로 제작된 압연판재 내부에 불균일한 잔류응력이 형성된다는 문제가 있다. 이는 상기 고강도 알루미늄 합금 압연판재의 제조과정 또는 완제품 상태에서도 변형을 유발할 수 있으며, 상기 잔류응력을 제거하기 위해 추가적인 열처리 공정이 이루어저 생산성이 감소될 수 있다. If the reheating temperature in step d) is less than 450 ° C, there is a problem that the high-temperature flow stress of the slab is relatively high, the rollability is lowered, and non-uniform residual stress is formed inside the finally manufactured rolled sheet. This may cause deformation even during the manufacturing process of the high-strength aluminum alloy rolled sheet or in a finished product state, and an additional heat treatment process may be performed to remove the residual stress, thereby reducing productivity.
반대로 상기 재가열 온도가 500℃를 초과하면 슬래브의 고온 유동응력이 현저히 감소되어 압연 중 크랙 및 깨짐 등이 발생될 수 있다. 이러한 이유로, 상기 재가열 온도는 450 내지 500℃인 것이 바람직하다.Conversely, when the reheating temperature exceeds 500° C., the high-temperature flow stress of the slab is significantly reduced, and cracks and cracks may occur during rolling. For this reason, the reheating temperature is preferably 450 to 500°C.
또한 상기 d) 단계는 450 내지 500℃를 10 내지 15시간 동안 유지하는 것이 바람직하다. 상기 유지시간이 10 시간 미만이면, 슬래브의 추가적인 균질화처리 효과가 현저히 떨어질 수 있다. 반대로 상기 유지시간이 15시간을 초과하면 고온에 장시간 노출됨에 따라 결정립 조대화가 발생되어 최종 강도를 저하시킬 수 있다. 이러한 이유로 상기 d) 단계는 450 내지 500℃의 온도를 10 내지 15시간 동안 유지하는 것이 바람직하다. In addition, step d) is preferably maintained at 450 to 500 ° C for 10 to 15 hours. If the holding time is less than 10 hours, the additional homogenization treatment effect of the slab may be significantly reduced. Conversely, if the holding time exceeds 15 hours, grain coarsening may occur due to exposure to high temperatures for a long time, thereby reducing final strength. For this reason, in step d), it is preferable to maintain a temperature of 450 to 500 ° C. for 10 to 15 hours.
상기 e) 단계는, 재가열된 알루미늄 합금 슬래브를 열간압연 할 수 있다. 구체적으로, 상기 열간압연은 200 내지 300℃에서 압연 롤에 의하여 압연될 수 있다. In step e), the reheated aluminum alloy slab may be hot rolled. Specifically, the hot rolling may be performed by rolling rolls at 200 to 300 °C.
이 때, 상기 열간압연은 60 내지 90%의 압하율로 수행되는 것이 바람직하다. 상기 압하율이 60% 미만이면, 슬래브의 주조조직을 완전히 파괴하기 어려워 최종판재의 강도를 효과적으로 향상시키기 어렵다는 단점이 있다. 반면에, 상기 압하율이 60% 이상이면 초기 슬래브에서의 주조조직을 충분히 파괴하여 20 내지 100㎜ 두께를 가지는 알루미늄 합금 열간압연판재를 제조할 수 있다. 하지만, 상기 압하율이 90%를 초과하면 압연롤이 상기 알루미늄 합금 슬래브를 연신하기위한 압연 패스가 증가하게 된다. 이는 압연 수행을 위한 제조 시간이 늘어나는 결과를 초래하며, 또한 증가한 시간에 따라 열간압연 온도를 유지해야 하기 때문에 재가열 등 추가적인 공정과정이 요구된다. 이러한 이유로, 상기 열간압연은 60 내지 90%의 압하율로 수행되는 것이 바람직하다.At this time, the hot rolling is preferably performed at a reduction ratio of 60 to 90%. If the reduction ratio is less than 60%, it is difficult to completely destroy the casting structure of the slab and it is difficult to effectively improve the strength of the final plate. On the other hand, if the reduction ratio is 60% or more, it is possible to sufficiently destroy the casting structure in the initial slab to manufacture an aluminum alloy hot-rolled sheet having a thickness of 20 to 100 mm. However, when the reduction ratio exceeds 90%, the number of rolling passes through which the rolling rolls stretch the aluminum alloy slab increases. This results in an increase in the manufacturing time for performing the rolling, and additional processing such as reheating is required because the hot rolling temperature must be maintained according to the increased time. For this reason, the hot rolling is preferably performed at a reduction ratio of 60 to 90%.
상기 f) 단계는, 상기 e) 단계를 통해 열간압연된 고강도 알루미늄 합금 압연판재를 용체화 처리하는 단계이다. 구체적으로, 상기 열간압연된 고강도 알루미늄 합금 압연판재를 500 내지 550℃를 0.5 내지 10시간 동안 유지하여 수행될 수 있다.Step f) is a step of solution heat treating the high-strength aluminum alloy rolled sheet hot-rolled through step e). Specifically, it may be performed by maintaining the hot-rolled high-strength aluminum alloy rolled sheet at 500 to 550 ° C for 0.5 to 10 hours.
상기 용체화 온도가 500℃ 미만이면 용체화처리 시 과포화 고용체가 충분히 형성하지 못하여 시효처리의 효과가 구현되기 어렵다는 문제가 있다. 반대로 상기 용체화 온도가 550℃를 초과하면 고용체가 과성장하여 조대해질 수 있으며, 이로 인해 강도가 현저히 감소할 수 있다. 이러한 이유로, 상기 용체화 온도는 500 내지 550℃인 것이 바람직하다.If the solution heat treatment temperature is less than 500° C., there is a problem in that a supersaturated solid solution is not sufficiently formed during the solution heat treatment, and thus the effect of the aging treatment is difficult to implement. Conversely, when the solution heat treatment temperature exceeds 550° C., the solid solution may overgrow and become coarse, and as a result, the strength may be significantly reduced. For this reason, the solution heat treatment temperature is preferably 500 to 550°C.
또한, 상기 용체화 처리를 수행하는 시간은 열간압연 판재의 두께에 따라 가변적으로 조절될 수 있으며, 더 바람직하게는 상기 열간압연 판재의 두께가 두꺼울수록 증가될 수 있다. 다만, 상기 용체화 처리를 수행하는 시간이 10시간을 초과하면, 고온산화가 발생되며, 결정립이 과도하게 성장하여 기계적 특성이 감소될 수 있다. 또한, 상기 용체화 처리를 수행하는 시간이 0.5시간 미만이면 용질원자가 기지내로 확산하여 고용되기에 충분한 시간이 주어지지 않아 용체화 처리의 효과가 구현되기 어렵다. 이러한 이유로, 상기 용체화 처리는 0.5 내지 10시간 동안 수행되는 것이 바람직하다. In addition, the time for performing the solution heat treatment may be variably adjusted according to the thickness of the hot-rolled sheet material, and more preferably may be increased as the thickness of the hot-rolled sheet material becomes thicker. However, if the time for performing the solution heat treatment exceeds 10 hours, high-temperature oxidation may occur, and crystal grains may excessively grow, resulting in reduced mechanical properties. In addition, if the time for performing the solution heat treatment is less than 0.5 hour, sufficient time is not given for solute atoms to diffuse into the matrix and become dissolved, making it difficult to realize the effect of the solution heat treatment. For this reason, it is preferable that the solution heat treatment be carried out for 0.5 to 10 hours.
상기 g) 단계는, 상기 f) 단계를 통해 용체화처리된 알루미늄 합금 압연판재를 냉간압연하는 단계이다. 구체적으로, 상기 냉간압연은 1.5 내지 20%의 냉간압하율 범위에서 수행될 수 있다. 상기 냉간압하율이 1.5% 미만이면, 물성향상에 미치는 효과가 미미하며, 상기 냉간압하율이 20%를 초과하면 강도는 증가하나 연신율이 지나치게 감소하여 상품성이 저하될 수 있다. 이러한 이유로 상기 냉간압하율은 1.5 내지 20%인 것이 바람직하다.Step g) is a step of cold rolling the aluminum alloy rolled sheet material subjected to solution heat treatment through step f). Specifically, the cold rolling may be performed in a cold rolling reduction range of 1.5 to 20%. If the cold rolling reduction ratio is less than 1.5%, the effect on the improvement of physical properties is insignificant, and if the cold rolling reduction ratio exceeds 20%, the strength increases but the elongation ratio is excessively reduced, resulting in deterioration in marketability. For this reason, it is preferable that the cold rolling reduction ratio is 1.5 to 20%.
실시 예에 따르면, g) 단계는 상기 f) 단계 이후 72 시간 이내로 수행되는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 3시간 이내에 수행되는 것이 바람직하다. According to an embodiment, step g) is preferably performed within 72 hours after step f), more preferably within 3 hours.
도 2를 참조하면, 상기 f) 단계를 통해 용체화처리된 알루미늄 합금 압연판재는 용체화 처리 직후부터 급격한 석출거동이 진행되어 항복강도가 급상승 하는 것을 확인할 수 있다. 이는 후술할 냉간압연 단계에서 과도한 하중을 요구하여 생산성이 감소할 수 있다. 특히, 용체화처리 이후, 72시간이 초과되면 항복강도가 지나치게 증가하여 전단변형 발생, 크랙 형성의 원인이 된다. Referring to FIG. 2, it can be seen that the aluminum alloy rolled sheet subjected to the solution heat treatment through step f) undergoes rapid precipitation behavior immediately after the solution heat treatment, so that the yield strength rapidly increases. This may reduce productivity by requiring an excessive load in the cold rolling step to be described later. In particular, after solution heat treatment, if 72 hours are exceeded, the yield strength increases excessively, causing shear deformation and crack formation.
이를 방지하기 위해 상기 g) 단계는 상기 f) 단계 이후 72시간 이내로 수행되는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 f) 단계 이후 3시간 이내에 수행되는 것이 바람직하다. To prevent this, step g) is preferably performed within 72 hours after step f), more preferably within 3 hours after step f).
상기 h) 단계 및 i) 단계는, 상기 g) 단계를 통해 냉간압연 된 알루미늄 합금 압연판재를 시효처리하는 단계이다. 이 때 상기 h) 단계 및 i) 단계는 서로 다른 온도범위에서 수행하는 것이 바람직한데, 구체적으로 상기 h) 단계는 20 내지 40℃에서 수행될 수 있으며, 상기 i) 단계는 160 내지 200℃ 수행될 수 있다. 이하, 20 내지 40℃에서 수행되는 시효과정은 제1 시효처리로 정의하며, 160 내지 200℃에서 수행되는 시효과정은 제2 시효처리로 정의한다. Steps h) and i) are steps of aging the aluminum alloy rolled sheet material cold-rolled through step g). At this time, steps h) and step i) are preferably performed in different temperature ranges, specifically, step h) may be performed at 20 to 40 ° C, and step i) may be performed at 160 to 200 ° C. can Hereinafter, the aging process performed at 20 to 40 ° C is defined as the first aging treatment, and the aging process performed at 160 to 200 ° C is defined as the second aging treatment.
상기 제1 시효처리는 후술할 제2 시효처리를 수행하기 전 알루미늄 합금 압연판재 내부에 미세한 석출물을 석출시킴으로써 강도를 강화하고 제2 시효처리 시 균일한 핵생성 사이트를 제공하기 위해 수행될 수 있다.The first aging treatment may be performed to enhance strength and provide a uniform nucleation site during the second aging treatment by precipitating fine precipitates inside the aluminum alloy rolled sheet before performing the second aging treatment to be described later.
앞서 설명하였듯이 상기 제1 시효처리는 20 내지 40℃에서 수행될 수 있으며, 20 내지 200시간 동안 수행될 수 있다. As described above, the first aging treatment may be performed at 20 to 40 ° C. and may be performed for 20 to 200 hours.
상기 제1 시효처리가 20시간 미만으로 수행되면 시효처리 시간이 불충분하여 그 효과를 기대하기 어려우며, 상기 제1 시효처리가 200시간을 초과하면 시효처리 효과가 포화되어 불필요한 공정시간이 증가될 수 있다. 이러한 이유로, 상기 제1 시효처리는 20 내지 200시간 동안 수행될 수 있다. If the first aging treatment is performed for less than 20 hours, the aging treatment time is insufficient and it is difficult to expect the effect, and if the first aging treatment exceeds 200 hours, the aging treatment effect is saturated and unnecessary process time may increase. . For this reason, the first aging treatment may be performed for 20 to 200 hours.
이후, 상기 알루미늄 합금 압연판재를 160 내지 200℃로 상승하여 제2 시효처리를 수행할 수 있다. 상기 제2 시효처리는 160 내지 200℃에서 1 내지 20 시간 범위를 유지하여 수행될 수 있다. Thereafter, a second aging treatment may be performed by raising the aluminum alloy rolled sheet material to 160 to 200 ° C. The second aging treatment may be performed by maintaining the range of 1 to 20 hours at 160 to 200 ℃.
상기 제2 시효의 온도가 160 미만 또는 1시간 미만으로 수행되면 상기 제2 시효로 기계적 강도가 증가되는 효과를 기대하기 어려우며, 반대로 상기 제2 시효처리가 200℃초과 또는 20시간을 초과하면 석출상이 과시효되어 주요석출물의 성장 및 석출물 간 거리가 증가될 수 있다. 이는 상기 알루미늄 합금 압연판재의 기계적 강도를 현저하게 감소시키는 원인이 된다.If the temperature of the second aging is less than 160° C. or less than 1 hour, it is difficult to expect an effect of increasing mechanical strength by the second aging, and conversely, if the second aging treatment exceeds 200° C. or 20 hours, precipitation phase Due to overaging, the growth of major precipitates and the distance between precipitates may increase. This causes a significant decrease in the mechanical strength of the aluminum alloy rolled sheet.
마지막으로 상기 제2 시효처리 이후, 상기 알루미늄 합금 압연판재를 공냉하여 제조과정을 완료할 수 있다.Finally, after the second aging treatment, the aluminum alloy rolled sheet may be cooled in air to complete the manufacturing process.
이하, 실시예를 통해 본 발명에 따른 고강도 알루미늄 합금 압연판재 및 제조방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다. Hereinafter, the high-strength aluminum alloy rolled sheet and manufacturing method according to the present invention will be described in more detail through examples. However, the following examples are only one reference for explaining the present invention in detail, but the present invention is not limited thereto, and may be implemented in various forms.
또한 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 또한 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량%일 수 있다.Also, unless defined otherwise, all technical and scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. The terminology used in the description herein is merely to effectively describe specific embodiments and is not intended to limit the present invention. In addition, the unit of additives not specifically described in the specification may be % by weight.
가. 용체화처리 직후 물성 변화 확인 go. Check physical property change immediately after solution heat treatment
본 발명의 실시 예에 따른 고강도 알루미늄 합금 압연판재의 제조에 앞서, 용체화 처리 이후 물성 변화를 정도를 확인하기 위해 다음의 실험을 수행하였다. Prior to manufacturing a high-strength aluminum alloy rolled sheet according to an embodiment of the present invention, the following experiment was performed to confirm the degree of change in physical properties after solution heat treatment.
중량%로 구리(Cu) 5.8 중량%, 마그네슘(Mg) 0.75 중량%, 망간(Mn) 0.44 중량%, 은(Ag) 0.18 중량%, 지르코늄(Zr) 0.11 중량%, 규소(Si) 0.06 중량%, 철(Fe) 0.14 중량%, 티타늄(Ti) 0.04 중량%, 바나듐(V) 0.03 중량% 및 잔부의 알루미늄 합금(Al)과 불가피한 불순물로 이루어진 2xxx계열의 알루미늄 합금 재료를 준비하였다. By weight, copper (Cu) 5.8% by weight, magnesium (Mg) 0.75% by weight, manganese (Mn) 0.44% by weight, silver (Ag) 0.18% by weight, zirconium (Zr) 0.11% by weight, silicon (Si) 0.06% by weight , 0.14% by weight of iron (Fe), 0.04% by weight of titanium (Ti), 0.03% by weight of vanadium (V), and the balance of aluminum alloy (Al) and 2xxx series aluminum alloy materials consisting of unavoidable impurities were prepared.
상기 알루미늄 합금 재료를 용해로에서 750℃로 용융하였으며, 이 후, 용융된 알루미늄 용탕을 D.C 주조방식을 사용하여 700℃에서 주조하여 알루미늄 합금 슬래브를 제조하였다. 주조된 알루미늄 합금 슬래브는 500℃에서 20시간 동안 유지 후 서냉하여 균질화처리를 수행하였다. The aluminum alloy material was melted at 750 ° C in a melting furnace, and then the molten aluminum molten metal was cast at 700 ° C using a DC casting method to manufacture an aluminum alloy slab. The cast aluminum alloy slab was maintained at 500 ° C. for 20 hours and then slowly cooled to perform homogenization treatment.
이 후, 상기 알루미늄 합금 슬래브를 470℃로 13시간동안 재가열 한 후 250℃의 온도를 갖는 압연 롤에 의하여 초기 두께의 70%의 압하율로 열간압연하였다. Thereafter, the aluminum alloy slab was reheated at 470° C. for 13 hours and then hot-rolled at a reduction rate of 70% of the initial thickness using a rolling roll having a temperature of 250° C.
열간압연된 알루미늄 합금 압연판재를 530℃로 2시간 동안 용체화 시키고, 100일 동안 항복강도를 측정하였으며, 그 결과를 도 2에 개시하였다. The hot-rolled aluminum alloy rolled sheet was solution-treated at 530 ° C. for 2 hours, and the yield strength was measured for 100 days, and the results are shown in FIG. 2.
도 2를 참조하면, 상기 고강도 알루미늄 합금 압연판재는 용체화처리 직후부터 소재의 항복강도가 소정량 향상되는 것을 확인할 수 있다. 구체적으로 용체화 처리 직후에 고강도 알루미늄 합금 압연판재는 항복강도가 180.5㎫이었으나, 시간이 경과할수록 항복강도가 증가하여 3 시간 이후는 항복강도가 242.9㎫로 증가되었다. Referring to FIG. 2, it can be seen that the yield strength of the high-strength aluminum alloy rolled sheet is improved by a predetermined amount immediately after solution heat treatment. Specifically, the high-strength aluminum alloy rolled sheet immediately after solution heat treatment had a yield strength of 180.5 MPa, but the yield strength increased over time, and the yield strength increased to 242.9 MPa after 3 hours.
아울러, 24시간 이후는 285.2㎫, 72시간 이후는 299.6㎫로 증가하였으며, 72시간을 초과한 이후에는 항복강도가 300㎫을 초과한 수준에서 일정하게 유지되었다. 이를 통해, 상기 용체화처리 직후부터 상기 알루미늄 압연판재의 급격한 석출거동이 진행되어 항복강도가 급상승 하는 것을 확인할 수 있다. 이는 상기 고강도 알루미늄 압연판재의 품질과 생산성에 악영향을 미치게 된다. 이러한 이유로, 상기 용체화처리 이후 72시간 이내에 냉간압연을 수행하는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 3시간 이내에 수행되는 것이 바람직하다. In addition, it increased to 285.2 MPa after 24 hours and 299.6 MPa after 72 hours, and after exceeding 72 hours, the yield strength was maintained constant at a level exceeding 300 MPa. Through this, it can be confirmed that the rapid precipitation behavior of the rolled aluminum sheet proceeds immediately after the solution heat treatment, so that the yield strength rapidly increases. This adversely affects the quality and productivity of the high-strength aluminum rolled sheet. For this reason, it is preferable to perform cold rolling within 72 hours after the solution heat treatment, more preferably within 3 hours.
나. 가공열처리 중 냉간가공 및 제1 시효처리 효과 확인me. Check the effect of cold working and first aging treatment during processing heat treatment
[실시예 1][Example 1]
고강도 알루미늄 합금 압연판재의 가공열처리(용체화처리 - 냉간압연 - 제1 시효처리 - 제2 시효처리) 중 냉간압연과 제1 시효처리 조건이 알루미늄 합금의 기계적 특성을 구성하는데 어떠한 영향력을 미치는지 확인하기 위하여 하기 표 1의 제조예 1과 같은 조성으로 2xxx계 알루미늄 합금재료를 준비하였다. Checking the influence of cold rolling and first aging treatment conditions on the mechanical properties of aluminum alloy during processing heat treatment (solution heat treatment - cold rolling - first aging treatment - second aging treatment) of high-strength aluminum alloy rolled sheet To this end, a 2xxx-based aluminum alloy material was prepared with the same composition as in Preparation Example 1 in Table 1 below.
상기 알루미늄 합금 재료를 용해로에서 700℃로 용융하였으며, 이 후, 용융된 알루미늄 합금을 Pilot급 D.C 주조 설비를 이용하여 폭 320㎜, 두께 110㎜, 길이 1200㎜의 알루미늄 합금 슬래브를 다수 제조하였다. 이후 상기 제조된 슬래브를 균질화처리 후 냉각하여 미세편석 및 주조 중 잔류응력을 제거하였다. The aluminum alloy material was melted at 700 ° C. in a melting furnace, and then, a number of aluminum alloy slabs having a width of 320 mm, a thickness of 110 mm, and a length of 1200 mm were manufactured using the molten aluminum alloy using a pilot-class DC casting facility. Thereafter, the prepared slab was cooled after homogenization treatment to remove microsegregation and residual stress during casting.
압연판재 제조를 위해 슬래브를 480℃로 13시간동안 재가열 하였으며, 200℃의 온도를 갖는 압연 롤에 의하여 초기 두께의 70%의 압하율로 열간압연하였다. To manufacture a rolled sheet, the slab was reheated at 480° C. for 13 hours, and hot-rolled at a reduction rate of 70% of the initial thickness using a rolling roll having a temperature of 200° C.
열간압연된 알루미늄 합금 압연판재를 530℃로 2시간 동안 용체화처리 시키고, 이후 3시간 이내에 15%의 냉간압하율로 냉간압연을 수행하였으며, 30℃에서 72시간동안 제1 시효처리를 수행하였다. The hot-rolled aluminum alloy rolled sheet was subjected to solution heat treatment at 530 ° C. for 2 hours, then cold rolling was performed at a cold rolling reduction of 15% within 3 hours, and a first aging treatment was performed at 30 ° C. for 72 hours.
[실시예 2][Example 2]
11%의 냉간압하율로 냉간압연을 수행한 것 외 모든 과정을 실시예 1과 동일하게 수행하였다.All processes were performed in the same manner as in Example 1 except that cold rolling was performed at a cold rolling reduction of 11%.
[실시예 3][Example 3]
7%의 냉간압하율로 냉간압연을 수행한 것 외 모든 과정을 실시예 1과 동일하게 수행하였다. All processes were performed in the same manner as in Example 1 except that cold rolling was performed at a cold rolling reduction of 7%.
[실시예 4][Example 4]
표 1의 제조예 2와 같은 조성으로 2xxx계 알루미늄 합금재료를 준비하였으며, 10%의 냉간압하율로 냉간압연을 수행한 것 외 모든 과정을 실시예 1과 동일하게 수행하였다. A 2xxx-based aluminum alloy material was prepared with the same composition as in Preparation Example 2 of Table 1, and all processes were performed in the same manner as in Example 1 except that cold rolling was performed at a cold rolling reduction of 10%.
[비교예 1][Comparative Example 1]
냉간압연 과정을 생략한 것 외 모든 과정을 실시예 1과 동일하게 수행하였다. Except for omitting the cold rolling process, all processes were performed in the same manner as in Example 1.
[비교예 2][Comparative Example 2]
냉간압연 과정을 생략한 것 및 제1 시효처리를 3시간 수행한 것 외 모든 과정을 실시예 1과 동일하게 수행하였다.All processes were performed in the same manner as in Example 1 except that the cold rolling process was omitted and the first aging treatment was performed for 3 hours.
[비교예 3][Comparative Example 3]
1%의 냉간압하율로 냉간압연을 수행한 것 외 모든 과정을 실시예 1과 동일하게 수행하였다. All processes were performed in the same manner as in Example 1 except that cold rolling was performed at a cold rolling reduction of 1%.
[비교예 4][Comparative Example 4]
23%의 냉간압하율로 냉간압연을 수행한 것 외 모든 과정을 실시예 1과 동일하게 수행하였다. All processes were performed in the same manner as in Example 1 except that cold rolling was performed at a cold rolling reduction of 23%.
[비교예 5][Comparative Example 5]
11%의 냉간압하율로 냉간압연을 수행한 것 및 제1 시효처리를 15시간 동안 수행한 것 외 모든 과정을 실시예 1과 동일하게 수행하였다. All processes were performed in the same manner as in Example 1 except that cold rolling was performed at a cold rolling reduction of 11% and the first aging treatment was performed for 15 hours.
[비교예 6][Comparative Example 6]
11%의 냉간압하율로 냉간압연을 수행한 것 및 제1 시효처리를 240시간 동안 수행한 것 외 모든 과정을 실시예 1과 동일하게 수행하였다.All processes were performed in the same manner as in Example 1 except that cold rolling was performed at a cold rolling reduction of 11% and the first aging treatment was performed for 240 hours.
[비교예 7][Comparative Example 7]
표 1의 비교 제조예 2와 같은 조성으로 2xxx계 알루미늄 합금재료를 준비하였으며, 10%의 냉간압하율로 냉간압연을 수행한 것 외 모든 과정을 실시예 1과 동일하게 수행하였다. A 2xxx-based aluminum alloy material was prepared with the same composition as Comparative Preparation Example 2 in Table 1, and all processes were performed in the same manner as in Example 1 except that cold rolling was performed at a cold rolling reduction of 10%.
[비교예 8][Comparative Example 8]
표 1의 비교 제조예 2와 같은 조성으로 2xxx계 알루미늄 합금재료를 준비하였으며, 냉간압연이 아닌 냉간 스트레칭 공정을 포함하는 통상의 고강도 알루미늄 합금 압연판재 제조공법을 적용하였다.A 2xxx-based aluminum alloy material was prepared with the same composition as Comparative Preparation Example 2 in Table 1, and a conventional high-strength aluminum alloy rolled sheet manufacturing method including a cold stretching process rather than cold rolling was applied.
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 8로 제조한 고강도 알루미늄 합금 압연판재에 대하여 인장시험기를 이용하여 상온에서 인장강도, 항복강도 및 연신율을 하기 표 2와 같이 측정하였다. The tensile strength, yield strength and elongation at room temperature were measured as shown in Table 2 below using a tensile tester for the high-strength aluminum alloy rolled sheets prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 8.
(%)cold rolling reduction
(%)
시간 (h)1st aging treatment
time (h)
(㎫)The tensile strength
(MPa)
(㎫)yield strength
(MPa)
(%)elongation rate
(%)
상기 표 2를 참조하면, 실시예 1 내지 4로 제조한 고강도 알루미늄 합금 압연판재는 공통적으로 370㎫ 이상의 항복강도, 480㎫ 이상의 인장강도 및 8% 이상의 연신율을 가지고 있음을 확인할 수 있다. Referring to Table 2, it can be seen that the high-strength aluminum alloy rolled sheets prepared in Examples 1 to 4 commonly have a yield strength of 370 MPa or more, a tensile strength of 480 MPa or more, and an elongation of 8% or more.
반면 냉간압연을 수행하지 않고 통상적인 스트레칭 공법을 통해 압연판재를 제조한 비교예 8은 인장강도가 397.4㎫, 항복강도가 310.9㎫이며, 연신율이 23.8%를 가진다. 이는 냉간가공과 제1 시효처리를 수행한 실시예 1 내지 4에 비해 낮은 인장 및 항복강도를 나타냈으며, 10% 냉간압연을 실시한 것 외에 모든 과정이 동일한 비교예 7과 비교했을 때도 낮은 강도수준을 나타냄을 알 수 있다. 즉, 고강도 알루미늄 합금 압연판재를 제조하는데 있어서, 냉간가공 및 제1 시효처리가 강도를 강화하는데 기여하고 있음을 확인할 수 있다.On the other hand, Comparative Example 8, in which a rolled sheet material was manufactured through a conventional stretching method without performing cold rolling, has a tensile strength of 397.4 MPa, a yield strength of 310.9 MPa, and an elongation of 23.8%. This exhibited lower tensile and yield strength compared to Examples 1 to 4 in which cold working and first aging treatment were performed, and even when compared to Comparative Example 7 in which all processes were the same except for 10% cold rolling, a lower strength level was obtained. indication can be seen. That is, in manufacturing a high-strength aluminum alloy rolled sheet, it can be confirmed that the cold working and the first aging treatment contribute to strengthening the strength.
또한, 반면에 냉간가공을 수행하지 않고 제1 시효처리만을 수행한 비교예 1의 인장강도는 468.3㎫, 항복강도가 299.6㎫이다. 이는 동일한 조성을 갖는 실시예 1 내지 3으로 제조한 압연판재와 비교시 인장강도가 21.5 내지 50.6㎫, 항복강도가 73.3 내지 127.1㎫ 더 낮은 것을 알 수 있다. 이는 1.5 내지 20.0%의 냉간압하율 범위에서 수행된 냉간가공이 알루미늄 합금 압연판재의 인장강도를 4.6 내지 10.8%, 항복강도를 24.5 내지 42.4% 향상시켰다는 것을 의미한다. In addition, on the other hand, the tensile strength of Comparative Example 1 in which only the first aging treatment was performed without cold working was 468.3 MPa and the yield strength was 299.6 MPa. It can be seen that the tensile strength is 21.5 to 50.6 MPa and the yield strength is 73.3 to 127.1 MPa lower than that of the rolled sheets prepared in Examples 1 to 3 having the same composition. This means that the cold working performed in the cold rolling reduction range of 1.5 to 20.0% improved the tensile strength of the aluminum alloy rolled sheet by 4.6 to 10.8% and the yield strength by 24.5 to 42.4%.
아울러 실시예 1 내지 3 및 비교예 3 내지 4를 비교하면, 동일한 조건에서 냉간압하율이 증가할수록 인장강도 및 항복강도가 증가하는 것을 확인할 수 있다.In addition, when comparing Examples 1 to 3 and Comparative Examples 3 to 4, it can be seen that the tensile strength and yield strength increase as the cold rolling reduction ratio increases under the same conditions.
다만,냉간압하율이 15%인 실시예 1과 냉간압하율이 1.5% 미만인 비교예 3을 비교하면, 냉간압하율이 1.5% 미만이면 항복강도가 225.5㎫, 인장강도가 49.6㎫ 감소하는 것을 알 수 있으며, 냉간압하율이 15%인 실시예 1과 냉간압하율이 20%를 초과한 비교예 4를 비교하면, 냉간압하율이 20%를 초과하면 인장강도 및 항복강도는 냉간압하율이 증가한 폭대비 강도의 증가폭은 크지 않으나, 연신율이 8.8%에서 6.7%로 약 2.1% 감소하는 것을 알 수 있다.However, comparing Example 1 in which the cold rolling reduction is 15% and Comparative Example 3 in which the cold rolling reduction is less than 1.5%, it can be seen that when the cold rolling reduction is less than 1.5%, the yield strength is reduced by 225.5 MPa and the tensile strength is reduced by 49.6 MPa. Comparing Example 1 in which the cold reduction ratio is 15% and Comparative Example 4 in which the cold reduction ratio exceeds 20%, the tensile strength and yield strength increase with the cold reduction ratio when the cold reduction ratio exceeds 20%. Although the increase in strength-to-width ratio is not large, it can be seen that the elongation decreases by about 2.1% from 8.8% to 6.7%.
상술한 결과를 토대로, 상기 냉간압하율은 1.5 내지 20%인 것이 임계적 의의가 있음을 확인할 수 있다. Based on the above results, it can be confirmed that the cold reduction ratio is 1.5 to 20% of critical significance.
상기 실시예 2 및 비교예 5를 비교하면, 동일한 조건에서 제1 시효처리가 72시간 수행된 실시예 2는 499.8㎫의 인장강도, 397.4㎫의 항복강도를 가진다. 반면에 제1 시효처리가 15시간 수행된 비교예 5는 인장강도가 491㎫, 항복강도가 385.9㎫로 실시예 2에 비해 인장강도가 8.8㎫, 항복강도가 11.1㎫ 낮은 것을 알 수 있다. 제1 시효처리가 240시간 수행된 비교예 6의 경우 인장강도가 501.1㎫, 항복강도가 400.3㎫로 실시예 2에 비해 소폭 높은 인장 및 항복강도를 나타내고 있으나, 실시예 2 대비 인장 및 항복강도 증가폭은 각각 1.3㎫, 2.9㎫로서 제1 시효처리가 200시간을 초과하더라도 강도의 증가폭은 크지 않음을 알수 있다. Comparing Example 2 and Comparative Example 5, Example 2 in which the first aging treatment was performed for 72 hours under the same conditions has a tensile strength of 499.8 MPa and a yield strength of 397.4 MPa. On the other hand, Comparative Example 5 in which the first aging treatment was performed for 15 hours had a tensile strength of 491 MPa and a yield strength of 385.9 MPa, which was 8.8 MPa and 11.1 MPa lower in yield strength than Example 2. In the case of Comparative Example 6 in which the first aging treatment was performed for 240 hours, the tensile strength was 501.1 MPa and the yield strength was 400.3 MPa, showing slightly higher tensile and yield strength than Example 2, but the increase in tensile and yield strength compared to Example 2 is 1.3 MPa and 2.9 MPa, respectively, and it can be seen that the increase in strength is not large even if the first aging treatment exceeds 200 hours.
이는 앞서 설명한 바와 같이 제1 시효처리가 20시간 미만으로 수행되면 시효처리 시간이 불충분하여 그 효과를 기대하기 어려우며, 상기 제1 시효처리가 200시간을 초과하면 그 효과가 포화되었기 때문이다. This is because, as described above, when the first aging treatment is performed for less than 20 hours, the aging treatment time is insufficient and it is difficult to expect the effect, and when the first aging treatment exceeds 200 hours, the effect is saturated.
한편, 냉간압하율 및 제1 시효처리시간이 유사한 실시예 2, 실시예 4 및 비교예 7을 비교하면, 실시예 2와 실시예 4는 490㎫ 이상의 인장강도, 380㎫ 이상의 항복강도를 가지나, 비교예 7은 440.3㎫의 인장강도, 338.8㎫의 항복강도를 가지고 있음을 알 수 있다. 상기의 차이가 발생하는 것은 조성의 차이, 더 구체적으로 구리(Cu) 및 지르코늄(Zr)의 함량 차이로 인하여 구현된 것으로 예상된다. 실제로 실시예 2와 실시예 4는 구리(Cu)가 5.56 내지 5.8 중량%, 지르코늄(Zr)이 0.11 내지 0.12 중량% 포함됨으로써, 주요강화상의 부피분율이 증가되고, 압연판재의 결정립이 미세화 되며, 상기 지르코늄(Zr)이 입계에서의 국부적인 변형이나 슬립을 억제하여 강도 상승의 효과가 있다. On the other hand, comparing Examples 2, 4, and Comparative Example 7, in which the cold reduction ratio and the first aging treatment time are similar, Example 2 and Example 4 have a tensile strength of 490 MPa or more and a yield strength of 380 MPa or more, It can be seen that Comparative Example 7 has a tensile strength of 440.3 MPa and a yield strength of 338.8 MPa. It is expected that the above difference is realized due to the difference in composition, more specifically, the difference in the content of copper (Cu) and zirconium (Zr). In fact, Examples 2 and 4 contain 5.56 to 5.8% by weight of copper (Cu) and 0.11 to 0.12% by weight of zirconium (Zr), so that the volume fraction of the main reinforcing phase is increased, and the crystal grains of the rolled sheet are refined, The zirconium (Zr) has an effect of increasing strength by suppressing local deformation or slip at grain boundaries.
다. 제2 시효처리 조건 확인 all. Confirmation of 2nd aging treatment conditions
알루미늄 합금 압연판재의 가공열처리(용체화처리 - 냉간압연 - 제1 시효처리 - 제2 시효처리) 중 제2 시효처리 조건이 알루미늄 합금의 기계적 특성을 구성하는데 어떠한 영향력을 미치는지 확인하기 위하여 하기 실시예 또는 제조예에 따라 고강도 알루미늄 합금 압연판재를 제조하였다.In order to confirm the influence of the second aging treatment condition on the mechanical properties of the aluminum alloy during the processing heat treatment (solution heat treatment - cold rolling - first aging treatment - second aging treatment) of aluminum alloy rolled sheet, the following example Alternatively, a high-strength aluminum alloy rolled sheet was manufactured according to Manufacturing Example.
[실시예 5][Example 5]
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고강도 알루미늄 합금 압연판재를 제조한 후, 180℃로 최대 인장강도를 갖는 유지시간에서 제2 시효처리를 수행하였으며, 제2 시효처리가 완료된 압연판재를 상온으로 온도가 떨어질 때 까지 공냉하였다. After manufacturing a high-strength aluminum alloy rolled sheet in the same manner as in Example 1, a second aging treatment was performed at a holding time of maximum tensile strength at 180 ° C, and the second aging treatment was completed at room temperature. It was air-cooled until it fell.
[실시예 6][Example 6]
상기 실시예 2와 동일한 방법으로 고강도 알루미늄 합금 압연판재를 제조했다는 것 외 모든 과정을 실시예 5와 동일하게 수행하였다. All processes were performed in the same manner as in Example 5 except that a high-strength aluminum alloy rolled sheet was manufactured in the same manner as in Example 2.
[실시예 7][Example 7]
상기 실시예 3과 동일한 방법으로 고강도 알루미늄 합금 압연판재를 제조했다는 것 외 모든 과정을 실시예 5와 동일하게 수행하였다. All processes were performed in the same manner as in Example 5 except that a high-strength aluminum alloy rolled sheet was manufactured in the same manner as in Example 3.
[실시예 8][Example 8]
5.6%의 냉간압하율로 냉간압연했다는 것 외 모든 과정을 실시예 5와 동일하게 수행하였다. All processes were performed in the same manner as in Example 5 except for cold rolling at a cold rolling reduction of 5.6%.
[실시예 9][Example 9]
1.5%의 냉간압하율로 냉간압연했다는 것 외 모든 과정을 실시예 5와 동일하게 수행하였다. All processes were performed in the same manner as in Example 5 except that cold rolling was performed at a cold rolling reduction of 1.5%.
[실시예 10][Example 10]
상기 실시예 4와 동일한 방법으로 고강도 알루미늄 합금 압연판재를 제조한 후 15%의 냉간압하율로 냉간압연했다는 것 외 모든 과정을 실시예 5와 동일하게 수행하였다. After manufacturing a high-strength aluminum alloy rolled sheet in the same manner as in Example 4, all processes were performed in the same manner as in Example 5 except for cold rolling at a cold rolling reduction of 15%.
[실시예 11][Example 11]
10%의 냉간압하율로 냉간압연했다는 것 외 모든 과정을 실시예 10과 동일하게 수행하였다.All processes were performed in the same manner as in Example 10 except for cold rolling at a cold rolling reduction of 10%.
[실시예 12][Example 12]
5%의 냉간압하율로 냉간압연했다는 것 외 모든 과정을 실시예 10과 동일하게 수행하였다.All processes were performed in the same manner as in Example 10 except for cold rolling at a cold rolling reduction of 5%.
[비교예 9][Comparative Example 9]
150℃에서 제2 시효처리 과정을 수행했다는 것 외 모든 과정을 실시예 6과 같이 수행하였다. All procedures were performed as in Example 6 except that the second aging treatment was performed at 150 ° C.
[비교예 10][Comparative Example 10]
210℃에서 제2 시효처리 과정을 수행했다는 것 외 모든 과정을 실시예 6과 같이 수행하였다. All procedures were performed as in Example 6 except that the second aging treatment was performed at 210 ° C.
[비교예 11][Comparative Example 11]
상기 비교예 1과 동일한 방법으로 고강도 알루미늄 합금 압연판재를 제조한 것 외 모든 과정을 실시예 5와 동일하게 수행하였다. All processes were performed in the same manner as in Example 5 except for preparing a high-strength aluminum alloy rolled sheet in the same manner as in Comparative Example 1.
[비교예 12][Comparative Example 12]
표 1의 비교 제조예 1과 같은 조성으로 2xxx계 알루미늄 합금재료를 준비하였으며, 1.84%의 냉간압하율로 냉간압연했다는 것 외 모든 과정을 실시예 5와 동일하게 수행하였다. A 2xxx-based aluminum alloy material was prepared with the same composition as Comparative Preparation Example 1 in Table 1, and all processes were performed in the same manner as in Example 5 except that cold rolling was performed at a cold rolling reduction of 1.84%.
[비교예 13][Comparative Example 13]
상기 비교예 7과 동일한 방법으로 고강도 알루미늄 합금 압연판재를 제조했다는 것 외 모든 과정을 실시예 6과 동일하게 수행하였다. All processes were performed in the same manner as in Example 6 except that a high-strength aluminum alloy rolled sheet was manufactured in the same manner as in Comparative Example 7.
[비교예 14][Comparative Example 14]
5%의 냉간압하율로 냉간압연했다는 것 외 모든 과정을 비교예 13과 동일하게 수행하였다. All processes were performed in the same manner as in Comparative Example 13 except for cold rolling at a cold rolling reduction of 5%.
[비교예 15][Comparative Example 15]
15%의 냉간압하율로 냉간압연했다는 것 외 모든 과정을 비교예 13과 동일하게 수행하였다. All processes were performed in the same manner as in Comparative Example 13 except for cold rolling at a cold rolling reduction of 15%.
[비교예 16][Comparative Example 16]
상기 비교예 8과 동일한 방법으로 고강도 알루미늄 합금 압연판재를 제조했으며, 냉간압연이 아닌 냉간 스트레칭 공법을 적용한 것 외 모든 과정을 실시예 5와 동일하게 수행하였다. A high-strength aluminum alloy rolled sheet was manufactured in the same manner as in Comparative Example 8, and all processes were performed in the same manner as in Example 5 except that the cold stretching method was applied instead of cold rolling.
[비교예 17][Comparative Example 17]
표 1의 비교 제조예 3과 같은 조성으로 2xxx계 알루미늄 합금재료를 준비했으며, 냉간압연이 아닌 냉간 스트레칭 공정을 포함하는 통상의 고강도 알루미늄 합금 압연판재 제조공법을 적용하였다는 것 외 모든 과정을 비교예 16과 동일하게 수행하였다. A 2xxx-based aluminum alloy material was prepared with the same composition as Comparative Manufacturing Example 3 in Table 1, and all processes except that a conventional high-strength aluminum alloy rolled sheet manufacturing method including a cold stretching process other than cold rolling were applied were applied. The same procedure as in 16 was performed.
상기 실시예 5 내지 12 및 비교예 9 내지 17로 제조한 고강도 알루미늄 합금 압연판재에 대하여 인장시험기를 이용하여 상온에서 인장강도, 항복강도 및 연신율을 하기 표 3과 같이 측정하였다. The tensile strength, yield strength and elongation at room temperature were measured as shown in Table 3 below using a tensile tester for the high-strength aluminum alloy rolled sheets prepared in Examples 5 to 12 and Comparative Examples 9 to 17.
(%)cold rolling reduction
(%)
온도 (℃)Second aging treatment
Temperature (℃)
(㎫)The tensile strength
(MPa)
(㎫)yield strength
(MPa)
(%)elongation rate
(%)
우선, 통상적인 스트레칭 공법을 통해 압연판재를 제조한 비교예 16 및 17과 본 발명의 실시 예에 따라 가공열처리(용체화처리 - 냉간압연 - 제1 시효처리 - 제2 시효처리)를 모두 수행한 실시예 5 내지 12를 비교할 수 있다. First, processing heat treatment (solution heat treatment - cold rolling - first aging treatment - second aging treatment) was performed according to Comparative Examples 16 and 17 in which rolled sheets were manufactured through a conventional stretching method and an embodiment of the present invention. Examples 5 to 12 can be compared.
구체적으로 본 발명의 실시 예에 따른 고강도 알루미늄 합금 압연판재는 인장강도가 518 내지 573㎫이며, 항복강도가 482 내지 547㎫로 인장강도가 500 내지 501㎫, 항복강도가 477 내지 489㎫인 스트레칭 기법에 비해 고강도의 고강도 알루미늄 합금 압연판재를 제조할 수 있음을 확인하였다. Specifically, the high-strength aluminum alloy rolled sheet according to an embodiment of the present invention has a tensile strength of 518 to 573 MPa, a yield strength of 482 to 547 MPa, a tensile strength of 500 to 501 MPa, and a yield strength of 477 to 489 MPa. It was confirmed that a high-strength high-strength aluminum alloy rolled sheet material could be manufactured compared to the above.
또한, 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예 5로 제조된 고강도 알루미늄 합금 압연판재(도 3의 (a))는 표면상태가 고르고 불량이 없으나, 본 발명의 비교예 16으로 제조된 고강도 알루미늄 합금 압연판재(도 3의 (b))는 표면에 심한 오렌지필이 관찰되었다. 표면조도 또한 실시예 5는 0.292㎛의 비교적 고른 표면조도를 가지는 반면에, 비교예 16은 2.079㎛에 거친 표면조도를 가지고 있음을 알 수 있다. In addition, referring to FIG. 3, the high-strength aluminum alloy rolled sheet (FIG. 3 (a)) prepared in Example 5 of the present invention has an even surface condition and has no defects, but the high-strength aluminum produced in Comparative Example 16 of the present invention Severe orange peel was observed on the surface of the alloy rolled sheet (Fig. 3 (b)). Surface roughness It can also be seen that Example 5 has a relatively even surface roughness of 0.292 μm, whereas Comparative Example 16 has a rough surface roughness of 2.079 μm.
이러한 차이는 통상의 스트레칭 공법은 알루미늄 합금 압연판재의 양 끝으로 인장응력을 받아서, 결정립이 증가하여 조대해지고, 결정립 간 이방성이 형성되기 때문으로 생각된다. 반면에 본 발명의 실시 예에 따른 알루미늄 합금 압연판재는 스트레칭 과정이 없어서 표면상태가 우수하며, 냉간압연과 제1, 제2 시효처리를 통해 강도를 더욱더 강화할 수 있다. This difference is considered to be due to the general stretching method receiving tensile stress at both ends of the aluminum alloy rolled sheet, increasing the grains to become coarse, and forming anisotropy between grains. On the other hand, the aluminum alloy rolled sheet according to the embodiment of the present invention has an excellent surface condition because there is no stretching process, and the strength can be further strengthened through cold rolling and first and second aging treatments.
이번에는 제2 시효처리 온도에 따른 물성의 변화에 대해 비교할 수 있다. 구체적으로 본 발명의 실시 예에 따라 160 내지 200℃ 에서 제2 시효처리된 실시예 5 내지 12는 482㎫ 이상의 항복강도와 518㎫ 이상의 인장강도를 구현할 수 있다. 동시에 6.5% 이상의 연신율을 확보하였다. 이는 상기 제2 시효처리를 통해, 알루미늄 합금 압연판재의 과포화 고용체가 충분히 석출되며 시효처리되어 목표하는 기계적 특성을 구현하였기 때문이다. This time, it is possible to compare the change in physical properties according to the second aging treatment temperature. Specifically, Examples 5 to 12 subjected to the second aging treatment at 160 to 200 ° C according to an embodiment of the present invention can implement a yield strength of 482 MPa or more and a tensile strength of 518 MPa or more. At the same time, elongation of 6.5% or more was secured. This is because, through the second aging treatment, the supersaturated solid solution of the aluminum alloy rolled sheet material is sufficiently precipitated and the aging treatment implements the desired mechanical properties.
반면에, 제2 시효처리 온도가 160℃ 미만인 비교예 9는 506㎫의 인장강도 및 475㎫의 항복강도를 가져 실시예 5 내지 12에 비해 충분한 강도를 확보하지 못함을 알 수 있다. 또한, 제2 시효처리를 210℃에서 수행한 비교예 10은 인장강도가 532㎫, 항복강도가 485㎫ 로 감소하였다. 이는 앞서 설명한 바와 같이 고강도 알루미늄 합금 압연판재가 과시효되어 석출물 간 거리가 증가하였기 때문이다. On the other hand, Comparative Example 9 having a second aging treatment temperature of less than 160° C. has a tensile strength of 506 MPa and a yield strength of 475 MPa, so it can be seen that it does not secure sufficient strength compared to Examples 5 to 12. In addition, Comparative Example 10 in which the second aging treatment was performed at 210 ° C. had a tensile strength of 532 MPa and a yield strength of 485 MPa. This is because, as described above, the distance between precipitates increased due to overaging of the high-strength aluminum alloy rolled sheet.
아울러, 상기 제2 시효처리는 냉간압하율에 따라서도 그 효과가 다르게 구현된다는 것을 확인할 수 있다. 구체적으로 유사한 조성과 제2 시효처리 조건을 가지는 실시예 5 내지 12는 상기 냉간 압하율이 증가할수록 강도도 증가하는 것을 알 수 있다. In addition, it can be confirmed that the effect of the second aging treatment is implemented differently depending on the cold rolling reduction ratio. Specifically, in Examples 5 to 12 having similar compositions and second aging treatment conditions, it can be seen that the strength increases as the cold reduction ratio increases.
한편, 도 4를 참조하면, 알루미늄 합금의 조성이 제조예 1로 동일하고, 제2 시효처리가 180℃에서 수행될 경우, 냉간압하량이 증가됨에 따라 강도가 현저하게 향상될 뿐만아니라 최대인장강도에 도달하는 시간이 현저히 단축됨을 확인할 수 있다. 이는 고강도화 측면에서 뿐만 아니라 생산성 향상 측면에서도 본 발명에서의 실시예에 따른 판재 제조방법이 큰 이점이 있음을 시사한다.On the other hand, referring to FIG. 4, when the composition of the aluminum alloy is the same as in Preparation Example 1 and the second aging treatment is performed at 180° C., not only the strength is remarkably improved as the amount of cold rolling reduction increases, but also the maximum tensile strength. It can be seen that the arrival time is significantly shortened. This suggests that the plate material manufacturing method according to the embodiment of the present invention has a great advantage not only in terms of high strength but also in terms of productivity improvement.
또한, 도 4에서 제조예 1과 같은 조성을 가진 판재를 10% 냉간압하율로 압연한 조건(도 4에서 표식이 ‘△’인 그래프)과, 비교 제조예 2와 같은 조성을 가진 판재를 10% 냉간압하율로 압연한 조건(도 4에서 표식이 ‘☆’인 그래프)을 비교할 수 있다. In addition, in FIG. 4, the plate material having the same composition as in Preparation Example 1 was rolled at a 10% cold reduction rate (a graph marked 'Δ' in FIG. 4) and the plate material having the same composition as in Comparative Preparation Example 2 was cold The rolling conditions (a graph marked with '☆' in FIG. 4) can be compared with the reduction ratio.
도 4에서 표식이 ‘△’인 그래프와 표식이‘☆’인 그래프를 비교하면, 시효처리 및 냉간가공 정도가 유사할 때, 표식이 ‘△’인 그래프가 표식이‘☆’인 조건에 비해 강도가 현저하게 향상됨을 확인할 수 있다. 이는, 제조예 1과 같은 조성을 가진 판재가 비교 제조예 2와 같은 조성을 가진 판재보다 동일한 냉간압하율로 압연하였을 때, 강도가 현저하게 향상될 수 있다는 것을 의미한다. In FIG. 4, comparing the graph marked with '△' and the graph marked with '☆', when the degree of aging treatment and cold working are similar, the graph marked with '△' is compared to the condition with the marked '☆'. It can be seen that the strength is significantly improved. This means that when the plate material having the same composition as Preparation Example 1 is rolled at the same cold reduction rate as the plate material having the same composition as Comparative Preparation Example 2, the strength can be significantly improved.
상술한 강도 차이는 구리(Cu) 및 지르코늄(Zr) 함량에 기인한다. 구체적으로, 표식이‘△’인 그래프는 지르코늄(Zr)을 0.11 중량% 포함하여 강도 증가의 효과가 있으나, 표식이‘☆’인 그래프는 지르코늄(Zr)을 포함하지 않아 동일한 냉간압연을 수행하여도 인장강도 및 항복강도에 차이가 발생한다.The aforementioned difference in strength is due to copper (Cu) and zirconium (Zr) contents. Specifically, the graph marked '△' contains 0.11% by weight of zirconium (Zr) and has an effect of increasing strength, but the graph marked '☆' does not contain zirconium (Zr) and performs the same cold rolling. There is also a difference in tensile strength and yield strength.
추가적으로 상기 지르코늄(Zr) 유무에 따른 강도의 차이를 더 구체적으로 분석하기 위해 고강도 알루미늄 합금 압연판재의 미세조직을 촬영하였다. In addition, in order to more specifically analyze the difference in strength according to the presence or absence of zirconium (Zr), the microstructure of the high-strength aluminum alloy rolled sheet was photographed.
도 5를 참조하면, 지르코늄(Zr)을 포함하는 실시예 5(도 5의 (a)), 실시예 6(도 5의 (b)) 및 실시예 7(도 5의 (c))에 따라 제조된 고강도 알루미늄 합금 압연판재는 결정립 크기가 비교적 미세한 것을 확인할 수 있다. 이는 상기 고강도 알루미늄 합금 압연판재 내 첨부된 지르코늄(Zr)에 의해 결정립 미세화가 수행되며 이로 인하여 기계적 강도 향상에 영향을 미쳤다는 증거이다. Referring to Figure 5, according to Example 5 (Fig. 5 (a)), Example 6 (Fig. 5 (b)) and Example 7 (Fig. 5 (c)) including zirconium (Zr) It can be seen that the manufactured high-strength aluminum alloy rolled sheet has a relatively fine grain size. This is evidence that crystal grain refinement is performed by zirconium (Zr) attached in the high-strength aluminum alloy rolled sheet material, thereby affecting mechanical strength improvement.
반면에, 지르코늄(Zr)이 첨가되지 않은 비교예 12(도 6의(a)) 및 비교예 17(도 6의(b))은 상대적으로 결정립이 조대화된 것을 확인할 수 있다. On the other hand, in Comparative Example 12 (FIG. 6(a)) and Comparative Example 17 (FIG. 6(b)) in which zirconium (Zr) was not added, it can be confirmed that the crystal grains were relatively coarsened.
이러한 결정립의 크기차이가 시료처리 시 강도 형성에 결정적으로 기여하게 되며, 이로 인하여 고강도 특성이 구현되는 것을 확인할 수 있다. It can be confirmed that the size difference of these crystal grains contributes decisively to the formation of strength during sample processing, and as a result, high-strength characteristics are realized.
마지막으로, 상기 실시예 5 내지 7과 비교예 16 내지는 17의 방법으로 300 x 400㎟의 넓이와 30.20㎜두께(오차범위 ±0.04)의 시험편을 제조한 후, 방탄 실험을 수행하였다. 방탄 실험은 MIL-STD-662F 규격에 준하여 수행되었으며, 구체적으로 부분관통 2회, 완전관통 2회씩 실험하였다. 그 결과를 하기 표 4에 개시한다.Finally, after preparing a test piece having an area of 300 x 400 mm and a thickness of 30.20 mm (error range ± 0.04) by the methods of Examples 5 to 7 and Comparative Examples 16 to 17, a ballistic test was performed. The bulletproof test was conducted according to the MIL-STD-662F standard, and specifically, two partial penetration tests and two complete penetration tests were conducted. The results are disclosed in Table 4 below.
(㎜)specimen thickness
(mm)
V50 (㎧)protection limit speed
V 50 (㎧)
(㎧)speed range
(㎧)
상기 표 4를 참조하면, 실시예 5 내지 7로 제조된 고강도 알루미늄 합금 압연판재는 방호한계 속도(V50)가 761.5 내지 770.0㎧로 통상적인 스트레칭 공정으로 제조된 비교예 16 내지는 17 고강도 알루미늄 합금 압연판재에 비해 11.7 내지 24.8 ㎧ 향상되었음을 확인할 수 있다. Referring to Table 4, the high-strength aluminum alloy rolled sheets prepared in Examples 5 to 7 have a protection limit speed (V 50 ) of 761.5 to 770.0 m/s and Comparative Examples 16 to 17 high-strength aluminum alloys prepared by a conventional stretching process It can be confirmed that 11.7 to 24.8 ㎧ is improved compared to the plate material.
즉, 본 발명의 실시 예에 따른 고강도 알루미늄 합금 압연판재는 통상적인 스트레칭 공정 대신 기존에 압연 및 열처리 설비를 활용할 수 있는 압연 설비를 사용하는 가공열처리(용체화처리 - 냉간압연 - 제1 시효처리 - 제2 시효처리)를 통해 알루미늄 합금 압연판재를 제조하되, 냉간압연, 제1 시효처리 및 제2 시효처리의 조건을 조절하여 강도, 연신율뿐만 아니라 고속변형에서의 강도특성을 확보할 수 있다. That is, the high-strength aluminum alloy rolled sheet according to an embodiment of the present invention is subjected to processing heat treatment (solution heat treatment - cold rolling - first aging treatment - using rolling equipment that can utilize existing rolling and heat treatment equipment instead of the usual stretching process). The aluminum alloy rolled sheet material is manufactured through the second aging treatment), but strength characteristics at high speed deformation as well as strength and elongation can be secured by adjusting the conditions of cold rolling, first aging treatment and second aging treatment.
이상과 같이 특정된 사항들과 한정된 실시예를 통해 본 발명이 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. Although the present invention has been described through specific details and limited examples as described above, this is only provided to help a more general understanding of the present invention, the present invention is not limited to the above examples, and the present invention belongs Various modifications and variations from these descriptions are possible to those skilled in the art.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and it will be said that not only the claims to be described later, but also all modifications equivalent or equivalent to these claims belong to the scope of the present invention. .
Claims (13)
b) 상기 용융된 알루미늄 합금을 주조하는 단계;
c) 상기 주조된 합금을 균질화처리하는 단계 ;
d) 상기 균질화처리된 알루미늄 합금을 재가열하는 단계;
e) 상기 재가열된 알루미늄 합금을 열간압연하는 단계;
f) 상기 열간압연된 알루미늄 합금을 용체화처리하는 단계;
g) 상기 용체화처리된 알루미늄 압연판재를 냉간압연하는 단계;
h) 상기 냉간압연된 알루미늄 압연판재를 제1 시효처리하는 단계; 및
i) 상기 제1 시효처리된 알루미늄 압연판재를 제2 시효처리하는 단계;를 포함하고,
상기 h) 단계는 20 내지 40℃에서 20 내지 200시간 동안 수행되고,
상기 i) 단계는,
(i-1) 160 내지 200℃에서 1 내지 20시간 유지하는 단계; 및
(i-2) 상기 i-1) 단계를 수행한 판재를 공냉하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고강도 알루미늄 압연판재의 제조 방법..a) In weight percent, copper (Cu) 5.1 to 5.9, magnesium (Mg) 0.6 to 0.9, manganese (Mn) 0.25 to 0.6, silver (Ag) 0.15 to 0.25, zirconium (Zr) 0.07 to 0.13, silicon (Si) Melting an aluminum alloy material consisting of 0.04 to 0.1, iron (Fe) 0.09 to 0.15, titanium (Ti) greater than 0 and less than 0.1, vanadium (V) 0.02 to 0.05, and the balance aluminum (Al) and unavoidable impurities;
b) casting the molten aluminum alloy;
c) homogenizing the cast alloy;
d) reheating the homogenized aluminum alloy;
e) hot rolling the reheated aluminum alloy;
f) subjecting the hot-rolled aluminum alloy to a solution heat treatment;
g) cold-rolling the solution heat-treated aluminum rolled sheet;
h) subjecting the cold-rolled rolled aluminum sheet to a first aging treatment; and
Including; i) second aging treatment of the aluminum rolled sheet subjected to the first aging treatment;
Step h) is performed at 20 to 40 ° C. for 20 to 200 hours,
In step i),
(i-1) maintaining at 160 to 200° C. for 1 to 20 hours; and
(i-2) A method for producing a high-strength aluminum rolled sheet material comprising the step of air-cooling the sheet material having performed step i-1).
상기 d) 단계는 450 내지 500℃에서 10 내지 15시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 고강도 알루미늄 압연판재의 제조 방법.According to claim 1,
Step d) is a method for producing a high-strength aluminum rolled sheet, characterized in that carried out at 450 to 500 ℃ for 10 to 15 hours.
상기 e) 단계는 60 내지 90%의 압하율로 수행되는 것을 특징으로 하는, 고강도 알루미늄 압연판재의 제조 방법.According to claim 1,
Step e) is characterized in that carried out at a reduction ratio of 60 to 90%, a method for producing a high-strength aluminum rolled sheet.
상기 f) 단계는 500 내지 550℃에서 0.5 내지 10시간 동안 유지되는 것을 특징으로 하는, 고강도 알루미늄 압연판재의 제조 방법.According to claim 1,
Step f) is characterized in that maintained at 500 to 550 ℃ for 0.5 to 10 hours, a method for producing a high-strength aluminum rolled sheet.
상기 g) 단계는 1.5 내지 20%의 냉간압하율로 수행되는 것을 특징으로 하는, 고강도 알루미늄 압연판재의 제조 방법.According to claim 1,
Step g) is characterized in that carried out at a cold rolling reduction of 1.5 to 20%, a method for producing a high-strength aluminum rolled sheet.
상기 g) 단계는 f) 단계 직후 72시간 이내로 수행되는 것을 특징으로 하는, 고강도 알루미늄 압연판재의 제조 방법.According to claim 1,
Step g) is characterized in that carried out within 72 hours immediately after step f), a method for producing a high-strength aluminum rolled sheet.
상기 g) 단계는 f) 단계 직후 3시간 이내로 수행되는 것을 특징으로 하는, 고강도 알루미늄 압연판재의 제조 방법.According to claim 6,
Step g) is a method for producing a high-strength aluminum rolled sheet, characterized in that performed within 3 hours immediately after step f).
상기 구리(Cu) 및 마그네슘(Mg)의 함량이 하기 관계식 1을 만족하며,
20 내지 40℃에서 20 내지 200시간 동안 수행되는 제1 시효처리 및 160 내지 200℃에서 1 내지 20시간 유지하고, 공냉하는 제2 시효처리를 수행하여 제조된 것을 특징으로 하는, 고강도 알루미늄 압연판재.
[관계식 1]
7.5 ≤ [Cu]/[Mg] ≤ 9.5
(상기 관계식 1에서 [Cu]는 구리(Cu)의 중량%이며, [Mg]는 마그네슘(Mg)의 중량%이다.)By weight%, copper (Cu) 5.1 to 5.9, magnesium (Mg) 0.6 to 0.9, manganese (Mn) 0.25 to 0.6, silver (Ag) 0.15 to 0.25, zirconium (Zr) 0.07 to 0.13, silicon (Si) 0.04 to 0.04 0.1, iron (Fe) 0.09 to 0.15, titanium (Ti) greater than 0 and less than 0.1, vanadium (V) 0.02 to 0.05, and the balance consisting of aluminum (Al) and unavoidable impurities,
The content of copper (Cu) and magnesium (Mg) satisfies the following relational expression 1,
Characterized in that it is produced by performing a first aging treatment performed at 20 to 40 ° C. for 20 to 200 hours and a second aging treatment performed at 160 to 200 ° C. for 1 to 20 hours and air-cooled, high-strength aluminum rolled sheet.
[Relationship 1]
7.5 ≤ [Cu]/[Mg] ≤ 9.5
(In the above relational expression 1, [Cu] is the weight% of copper (Cu), and [Mg] is the weight% of magnesium (Mg).)
상기 알루미늄 압연판재의 연신율이 6.5% 이상인 것을 특징으로 하는, 고강도 알루미늄 압연판재.According to claim 10,
Characterized in that the elongation of the aluminum rolled sheet is 6.5% or more, high-strength aluminum rolled sheet.
상기 알루미늄 압연판재의 항복강도가 480 내지 600㎫인 것을 특징으로 하는, 고강도 알루미늄 압연판재.According to claim 10,
Characterized in that the yield strength of the aluminum rolled sheet is 480 to 600 MPa, high-strength aluminum rolled sheet.
상기 알루미늄 압연판재의 인장강도가 510 내지 700㎫인 것을 특징으로 하는, 고강도 알루미늄 압연판재.
According to claim 11,
Characterized in that the tensile strength of the aluminum rolled sheet is 510 to 700 MPa, high-strength aluminum rolled sheet.
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