本發(fā)明涉及鋁合金復合板和鋁合金復合結(jié)構(gòu)構(gòu)件(以下將鋁也稱為鋁和al)。在此所謂復合板，就是將鋁合金層之間彼此層疊，經(jīng)軋制等而相互一體接合而成的層疊板。

背景技術：

汽車的車體和飛機的機身等為了輕量化，作為原材而使用鋁合金板的運輸機械的結(jié)構(gòu)構(gòu)件中，為了高強度化的高合金化與成形為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的成形性容易產(chǎn)生矛盾。

例如，結(jié)構(gòu)構(gòu)件用的7000系鋁合金和超硬鋁合金(al－5.5％zn－2.5％mg合金)等，作為用于高強度化的典型的手段，是使zn和mg等的高強度化元素量增加，但存在延展性降低而難以成形為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的問題。另外還有一個問題，就是若如此高合金化，則耐腐蝕性降低，或在保管中發(fā)生室溫時效(時效硬化)而強度增加，成形為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的成形性顯著降低。另外，也有在軋制工序等之中，板的生產(chǎn)效率也低的問題。

這樣的高強度化與成形性相矛盾的課題，僅僅通過所述7000系鋁合金板、超硬鋁合金板等的鋁合金板單體(單一的板，單板)的組成和組織或制法來解決非常困難。

作為這一問題的解決的方向，一直以來，已知有將具有不同組成和特性的鋁合金層(板)彼此相互層疊2～4層的鋁合金復合板(層疊板)。

其代表例就是在3000系鋁合金的芯材上，包覆有7000系鋁合金的犧牲陽極材、4000系鋁合金的釬料的3層～4層結(jié)構(gòu)的熱交換器用鋁合金釬焊板。

另外，在專利文獻1中，也提出有一種由復合材料構(gòu)成的汽車燃料箱用鋁合金材，分別使芯材為用于高強度化的5000系鋁合金材，使皮材為用于耐腐蝕性提高的7000系鋁合金材。

另外，在專利文獻2中，還提出有一種復合板的制造方法，其利用1000系、3000系、4000系、5000系、6000系、7000系等的鋁合金的熔點差，通過使用了雙輥的連續(xù)鑄造，使鋁合金彼此最大層疊4層而一體化。

此外，在專利文獻3中還提出，在層疊多個鋁合金層時，使cu防腐層介于這些鋁合金層的層間，通過高溫的熱處理，使該cu防腐層的cu擴散至被接合的鋁合金層中，從而使復合板的耐腐蝕性提高。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本國特開2004－285391號公報

專利文獻2：日本國專利第5083862號公報

專利文獻3：日本國特開2013－95980號公報

但是，在這些現(xiàn)有的鋁合金復合板中，作為所述運輸機械的結(jié)構(gòu)構(gòu)件用，解決所述高強度化與成形性相互矛盾這一課題的方法，尚罕有發(fā)現(xiàn)。因此，作為運輸機械的結(jié)構(gòu)構(gòu)件用的鋁合金復合板中，存在使之兼?zhèn)涓邚姸然透叱尚涡缘募夹g性的課題。

技術實現(xiàn)要素：

針對這一課題，本發(fā)明的目的在于，提供一種解決所述高強度化與成形性相互矛盾的課題，兼?zhèn)涓邚姸然透叱尚涡缘匿X合金復合板和鋁合金復合結(jié)構(gòu)構(gòu)件。

為了達成這一目的，本發(fā)明的鋁合金復合板的要旨是，

一種層疊有多個鋁合金層的鋁合金復合板，其中，由如下組成構(gòu)成：

層疊于該鋁合金復合板的最表層側(cè)的所述鋁合金層的內(nèi)側(cè)的所述鋁合金層，分別含有mg：3～10質(zhì)量％、zn：5～30質(zhì)量％中的一種或兩種，并且，

所述最表層側(cè)的鋁合金層在3～10質(zhì)量％的范圍含有mg，且將zn抑制在2質(zhì)量％以下(含0質(zhì)量％)，

這些鋁合金層以如下方式層疊，即，使mg或zn的任意一種的含量互不相同的鋁合金層彼此鄰接而接合，合計層疊數(shù)為5～15層，且整體的板厚為1～5mm，

所述鋁合金復合板的mg和zn的各平均含量，作為使所述層疊的各鋁合金層的mg、zn的各含量平均化的值，為mg：2～8質(zhì)量％、zn：3～20質(zhì)量％的范圍，

作為對于所述鋁合金復合板實施了擴散熱處理之后的組織，所述層疊的各鋁合金層的晶粒直徑經(jīng)平均化的平均晶粒直徑為200μm以下，并且所層疊的鋁合金層之間具有mg和zn彼此互相擴散的mg和zn的相互擴散區(qū)域，

作為該mg和zn的相互擴散區(qū)域，mg和zn的濃度與實施所述擴散熱處理之前的鋁合金層的mg和zn的各含量之中的各自最大量比較，分別為30～70％這一范圍的所述mg和zn的相互擴散區(qū)域，在所述板厚方向上的合計的厚度占所述鋁合金復合板的板厚的40％以上。

另外，用于達成所述目的的本發(fā)明的鋁合金復合結(jié)構(gòu)構(gòu)件的要旨是，

一種上述鋁合金復合板經(jīng)沖壓成形而成的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其中，具有如下組織：

作為在所述沖壓成形后實施了擴散熱處理和人工時效處理之后的組織，所層疊的所述各鋁合金層的晶粒直徑經(jīng)平均化的平均晶粒直徑為200μm以下，并且層疊的所述鋁合金層之間具有mg和zn彼此相互擴散的mg和zn的相互擴散區(qū)域，

作為該mg和zn的相互擴散區(qū)域，mg和zn的濃度與實施所述擴散熱處理之前的鋁合金層的mg和zn的各含量之中的各自最大量比較，分別為30～70％這一范圍的所述mg和zn的相互擴散區(qū)域，在所述板厚方向上的合計的厚度占所述鋁合金復合板的板厚的40％以上，并且，

具有400mpa以上的0.2％屈服強度。

本發(fā)明為了使鋁合金復合板兼?zhèn)涓邚姸然透叱尚涡?，以所述的層?shù)和板厚為前提，使互相復合的鋁合金層成為大量含有mg、zn的特定的組成。由此，首先是提高原料復合板的延展性，確保成形為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的沖壓成形性。在此原材階段的高強度化，因反而阻礙沖壓成形性而無需進行。

然后，沖壓成形為結(jié)構(gòu)構(gòu)件，之后使互相復合的鋁合金層之間含有的mg、zn，通過擴散熱處理而擴散至彼此層疊的板的組織中。而后，借助這樣的元素的擴散，使這些由mg、zn或cu等形成的新的復合析出物(時效析出物)，在彼此的接合界面部析出，以實現(xiàn)高強度化。在這一點上，所述復合的鋁合金層的大量含有mg、zn等的特定的組成，不僅是從延展性的觀點出發(fā)的組成，而且是通過擴散熱處理，使經(jīng)由所述元素的擴散形成的復合析出物在彼此的接合界面部析出而用于高強度化的組成。

在本發(fā)明中，為了通過這樣的元素擴散機理的顯現(xiàn)而實現(xiàn)高強度化，前提是對于由鋁合金復合板成形的鋁合金復合結(jié)構(gòu)構(gòu)件，實施擴散熱處理。

而后，作為實施了所述擴散熱處理，或在所述擴散熱處理后進一步實施了人工時效處理(以下，也稱為t6處理)的鋁合金復合結(jié)構(gòu)構(gòu)件，另外，作為再次實施了涂裝烘烤處理等的人工時效(硬化)處理的鋁合金復合結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其通過所述人工時效處理，屈服強度(強度)提高，能夠確保需要的強度，涂裝烘烤硬化性和人工時效硬化處理性，即烘烤硬化性(以下，也稱為bh性)優(yōu)異。

為了保證這樣的元素擴散機理的顯現(xiàn)帶來的高強度化(bh性)，作為實施所述擴散熱處理，和相繼的人工時效硬化處理(t6處理)之后的鋁合金復合板(鋁合金復合結(jié)構(gòu)構(gòu)件)的組織，由板厚方向的mg和zn的濃度分布，規(guī)定各鋁合金層的mg和zn的相互擴散區(qū)域。

由此，本發(fā)明能夠使實施了擴散熱處理之后作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件使用的鋁合金復合板兼?zhèn)涓邚姸然透叱尚涡浴?/p>

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明復合板的一個方式的剖面圖。

圖2是表示本發(fā)明復合板的另一方式的剖面圖。

圖3是表示本發(fā)明的實施例(發(fā)明例1)的擴散熱處理后的鋁合金復合板的mg和zn在板厚方向的濃度分布的圖。

圖4是表示本發(fā)明的實施例(比較例14)的擴散熱處理后的鋁合金復合板的mg和zn在板厚方向的濃度分布的圖。

具體實施方式

使用圖1、2，就用于實施本發(fā)明的鋁合金復合板(以下，僅稱為復合板)和以其為原材成形的鋁合金復合結(jié)構(gòu)構(gòu)件(以下，僅稱為復合結(jié)構(gòu)構(gòu)件)的最佳的方式進行說明。還有，圖1、2不過是表示本發(fā)明復合板的寬度方向或軋制方向(縱長方向)的一部分的斷面，這樣的斷面構(gòu)造跨越本發(fā)明復合板的整個寬度方向或軋制方向而均勻地(一樣地)延伸。

另外，在以下的本發(fā)明實施方式的說明中，復合之前的板稱為鋁合金板，該板經(jīng)軋制復合而薄壁化之后的復合板中的層稱為鋁合金層。

因此，復合板中的關于鋁合金層的組成和層疊的方法等的規(guī)定意義，能夠改寫為復合之前的鋁合金板和鑄塊的規(guī)定意義。

(復合板的層疊的方法)

本發(fā)明復合板，在規(guī)定范圍內(nèi)含有mg、zn的一種或兩種的鋁合金層之間，mg或zn的任意一個的含量互不相同的鋁合金層之間，被相互層疊(復合)5～15層(張)。而且，其是這些層疊的復合板整體的板厚在1～5mm的范圍的比較薄的鋁合金復合板。

在本發(fā)明的復合板中，需要根據(jù)層疊時組合的鋁合金層的彼此的組成，改變層疊的方法。使用圖1、2，說明這樣的層疊的方法。

圖1是將al－mg系的板(后述的表1的a等的鋁合金層)作為最表層側(cè)的所述鋁合金層(雙最外層，兩個最外層)，分別在其內(nèi)側(cè)層疊al－zn系的板(后述的表1的d或e等的鋁合金層)，在中心配置al－mg系的板(后述的表1的a等的鋁合金層)，將其層疊合計5層的例子。

圖2還是將al－mg系的板(后述的表1的a等的鋁合金層)作為最表層側(cè)的所述鋁合金層(雙最外層，兩上最外層)，分別在其內(nèi)側(cè)層疊al－zn－mg系的板，在中心配置al－mg系的板(后述的表1的a等的鋁合金層)，將其層疊合計5層的例子。

此圖1、2均是使互相層疊的板為在所述規(guī)定的范圍內(nèi)分別含有mg、zn的一種或兩種的這類鋁合金層，是至少mg或zn的彼此含量不同的這類鋁合金層的本發(fā)明例。

這些組合的鋁合金層之中，在所述規(guī)定含量范圍內(nèi)含有zn的圖1的al－zn系、圖2的al－zn－mg系的鋁合金層，因為耐腐蝕性差，所以為了確保復合板的耐腐蝕性，而使之處于復合板的內(nèi)側(cè)而層疊。使這些含有zn的鋁合金層，處于復合板的外側(cè)(表面?zhèn)?、表層?cè))而層疊時，因為zn的含量多，所以復合板進而是復合結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐腐蝕性降低。

因此，在此圖1、2中，在復合板的最表層側(cè)(雙方的最外側(cè)，雙表面?zhèn)?，雙表層側(cè))的鋁合金層，層疊al－mg系等在所述含量范圍(3～10質(zhì)量％的范圍)內(nèi)含有mg的復合板。但是，在這樣的al－mg系等的情況下，如果除mg以外還含有zn、cu，則耐腐蝕性仍然降低，因此需要作為不會使耐腐蝕性大幅降低的、將zn分別抑制在2質(zhì)量％以下(含0質(zhì)量％)的鋁合金層。

層疊的層(后述的鑄塊或板的張數(shù)、層疊數(shù))，為了發(fā)揮復合板的特性，因為越多層越有效，所以需要為5層(5張)以上的層。4層以下時，即使籌劃層疊的方法，在板厚為1～5mm的范圍這樣比較薄的鋁合金復合板中，特性上與單體的板(單板)仍無顯著差別，沒有層疊意義。另一方面，作為復合板的特性，如果層疊超過15層(15張)，期望特性進一步提高，但若考慮實用的制造工序中的生產(chǎn)率，則是非效率而不現(xiàn)實的，因此15層左右是上限。

(復合板的制造方法)

對于截至實施擴散熱處理前的本發(fā)明復合板的制造方法進行說明。

在通常的單體的板(單板)中，如果用所述7000系等，像本發(fā)明這樣高合金化而使mg至10質(zhì)量％，或使zn至30質(zhì)量％等的情況下，則延展性極端降低，會發(fā)生軋制裂紋等而不能軋制。相對于此，在本發(fā)明中，因為是薄板彼此，而且是組成互不相同的薄板彼此的層疊板(層疊鑄塊)，所以即使進行所述高合金化，因為延展性高，所以可以進行熱軋，包括進行冷軋，直到薄板的復合。即，截至實施擴散熱處理之前的本發(fā)明復合板，在通過通常的軋制工序，從而能夠作為軋制復合板進行制造這方面也有優(yōu)點。

因此，通過軋制而成為復合板之前，將在規(guī)定范圍內(nèi)含有mg、zn的一種或兩種的鋁合金鑄塊或板彼此，mg或zn的任意一種的含量互不相同的鋁合金鑄塊或板彼此，相互層疊(復合)5～15張。而后，與通常的軋制工序同樣，根據(jù)需要實施均質(zhì)化熱處理后，能夠進行熱軋而成為復合板。

為了在所述板厚范圍內(nèi)進一步薄壁化，除此之外，根據(jù)需要一邊實施中間退火一邊冷軋。對于這些軋制復合板，根據(jù)需要實施調(diào)質(zhì)(退火、固溶等的熱處理)，制造本發(fā)明復合板。

在此，對于各鋁合金鑄塊分別各自進行均質(zhì)化熱處理后，也可以將互相重合而層疊的鑄塊，再加熱到熱軋溫度后再進行熱軋?；蛘?，也可以是如下工序，對于各鋁合金鑄塊分別各自實施均質(zhì)化熱處理之后，再分別各自進行熱軋，根據(jù)需要分別各自進一步實施中間退火或冷軋，分別達到各自適當?shù)陌搴裰螅瑢τ谙嗷ブ睾蠈盈B的板材，再實施冷軋而成為復合板。

之所以使本發(fā)明的復合板整體的板厚在1～5mm這樣比較薄的范圍，由于這一范圍是所述運輸機械的結(jié)構(gòu)構(gòu)件所通用的板厚范圍。如果板厚低于1mm，則不滿足作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件需要的剛性、強度、加工性、焊接性等的必要特性。另一方面，板厚高于5mm時，沖壓成形為運輸機械的結(jié)構(gòu)構(gòu)件困難，另外由于重量增加，作為所述運輸機械的結(jié)構(gòu)構(gòu)件需要的輕量化無法實現(xiàn)。

通過所述軋制復合法，用于使最終的復合板整體的板厚為1～5mm的所述鑄塊的厚度(板厚)，當然也會依據(jù)層疊的張數(shù)(層數(shù))和軋制率等，但會在50～200mm左右。另外，最終的復合板整體的板厚為1～5mm時所層疊的各合金層的厚度，雖然也基于層疊的張數(shù)(層數(shù))，但會在0.05～2.0mm(50～2000μm)左右。

另外，如果是對單體實施均質(zhì)化熱處理、熱軋、或冷軋之后，再層疊并經(jīng)由冷軋工序而成為復合板的過程，則層疊階段的各板材的厚度，當然也會根據(jù)層疊的張數(shù)(層數(shù))和軋制率等，但會在0.5～5.0mm左右。

(鋁合金)

擴散熱處理前的(成形為結(jié)構(gòu)構(gòu)件前的)復合板中，在所述最表層的內(nèi)側(cè)所層疊的鋁合金層的組成，分別含有mg：3～10質(zhì)量％、zn：5～30質(zhì)量％中的一種或兩種。即，復合(層疊)之前的鋁合金板和鑄塊，或經(jīng)復合的鋁合金層的組成中，含有mg：3～10質(zhì)量％、zn：5～30質(zhì)量％的一種或兩種。

另外，擴散熱處理前的(成形為結(jié)構(gòu)構(gòu)件前的)所述鋁合金復合板整體的mg和zn的各平均含量，作為使所述層疊的各鋁合金層的mg、zn的各含量平均化的值，為mg：2～8質(zhì)量％、zn：3～20質(zhì)量％的范圍。

而且，所述組成的鋁合金層(板)之間，至少mg或zn的任意一個的含量互不相同的鋁合金層(板)之間互相層疊，作為所述鋁合金復合板整體，在各自所述含量范圍含有mg和zn，這在成形性和強度的兼?zhèn)渖鲜潜匾摹?/p>

(在最表層的內(nèi)側(cè)所層疊的鋁合金層的組成)

這些所謂含有mg：3～10質(zhì)量％、zn：5～30質(zhì)量％中的一種或兩種的鋁合金層，也可以是al－zn系、al－mg系的二元系鋁合金。另外，也可以是在此二元系中再加入zn、mg和cu、zr、ag的選擇的添加元素的al－zn－mg系、al－zn－cu系、al－mg－cu系等的三元系、al－zn－cu－zr等的四元系、al－zn－mg―cu－zr等的五元系等。

使這些鋁合金層以mg或zn的任意一個的含量互不相同的鋁合金層之間鄰接接合的方式互相組合層疊，作為復合板整體，以在所述平均含量范圍內(nèi)含有mg和zn，或含有cu、zr、ag的選擇性添加元素等的方式，層疊規(guī)定張數(shù)。

以下，對于復合的鋁合金層和作為復合板的組成的各元素的含有或限制意義分別加以說明。還有，作為復合板的組成的情況下，將各元素的含量，從鋁合金層的各元素的含量，改寫為層疊的各板(全部的板)的各個元素的含量的平均值。關于含量的以下％的表示全部是質(zhì)量％的意思。

mg：3～10％

作為必須的合金元素的mg與zn一起，在復合板和復合結(jié)構(gòu)構(gòu)件的組織中形成團簇(微細析出物)而使加工硬化特性提高。另外，在復合板和復合結(jié)構(gòu)構(gòu)件的組織和接合界面部形成時效析出物而使強度提高。mg含量低于3％時，強度不足，若高于10％，則鑄造裂紋發(fā)生，另外復合板(鑄塊)的軋制性降低，復合板的制造變得困難。

zn：5～30％

作為必須的合金元素的zn與mg一起，在復合板和復合結(jié)構(gòu)構(gòu)件的組織中形成團簇(微細析出物)，使加工硬化特性提高。另外，在復合板和復合結(jié)構(gòu)構(gòu)件的組織和接合界面部形成時效析出物，使強度提高。zn含量低于5％時，強度不足，強度與成形性的平衡也降低。另一方面，若zn高于30％，則鑄造裂紋發(fā)生，另外復合板(鑄塊)的軋制性降低，復合板的制造變得困難。即使可以制造時，晶界析出物mgzn2增，也容易發(fā)生晶界腐蝕，耐腐蝕性顯著劣化，成形性也降低。

cu、zr、ag之中的一種或兩種以上

cu、zr、ag在作用機理上有一些差異，但都是使復合板和復合結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強度提高的同效元素，根據(jù)需要使之含有。

cu除了強度提高效果以外，還有耐腐蝕性提高效果。zr通過使鑄塊和復合板的晶粒微細化，ag通過使復合板和復合結(jié)構(gòu)構(gòu)件的組織和在接合界面所形成的時效析出物微細化，即使分別少量的含有，也有強度提高效果。但是，若此cu、zr、ag的含量過多，則復合板的制造變得困難，或即使可以制造，也會發(fā)生耐scc性等的耐腐蝕性反而降低，或延展性和強度特性反而降低等各種問題。因此，選擇性地使之含有時，cu：0.5～5質(zhì)量％，zr：0.3質(zhì)量％以下(但不含0％)，ag：0.8質(zhì)量％以下(但不含0％)。

其他的元素：

這些記述以外的其他的元素是不可避免的雜質(zhì)。作為熔煉原料，除了純鋁錠以外，也會使用鋁合金廢料，由此可設想到(允許)這些雜質(zhì)元素的混入等而允許含有。具體來說，如果是fe：0.5％以下、si：0.5％以下、li：0.1％以下、mn：0.5％以下、cr：0.3％以下、sn：0.1％以下、ti：0.1％以下的各個含量，則不會使本發(fā)明的復合板的延展性和強度特性降低，可允許含有。

(復合板整體的組成)

在本發(fā)明中，隨著所述鋁合金層的組成，作為所述擴散熱處理前的復合板整體的平均組成，一起規(guī)定了mg和zn的平均含量。

該復合板整體的mg和zn的平均含量，作為加權算術平均值而求得，即對于層疊的所述各鋁合金層的mg、zn的各含量，進行了與所述復合層厚度比相對應的加權的值。而且，作為該加權算術平均值，使復合板整體的mg和zn的平均含量，在mg：2～8質(zhì)量％、zn：3～20質(zhì)量％的范圍含有。

即，作為復合板整體的平均組成，由如下組成構(gòu)成：在所述規(guī)定的平均含量范圍內(nèi)分別含有mg、zn中的一種或兩種，其中還選擇性地含有cu、zr、ag之中的一種或兩種以上，余量為鋁和不可避免的雜質(zhì)。

在此，復合板整體的mg和zn的平均含量，為對于構(gòu)成復合板的各鋁合金層的各個鋁合金的mg、zn的含量，進行了與該鋁合金層的復合層厚度比相對應的加權而求得的加權算術平均值。還有，所謂復合層厚度比，就是例如在5層鋁合金復合板中，如果各鋁合金層是均等的厚度，則各鋁合金層的復合層厚度比全部為20％。使用該復合層厚度比，計算mg、zn的含量的加權算術平均值，作為復合板整體的mg和zn的平均含量。

作為該復合板整體的平均組成，mg、zn的含量的各自的平均含量過少，低于所述各下限值時，作為復合板實施500℃×2小時的擴散熱處理之后的組織，mg、zn等向相互層疊的板的組織中的擴散不足。其結(jié)果是，通過該擴散，由此mg、zn等形成的新的復合析出物(時效析出物)向彼此的接合界面部的析出量不足。因此，mg和zn的濃度分別為30～70％的范圍的mg和zn的相互擴散區(qū)域在所述板厚方向上的合計的厚度，低于所述鋁合金復合板的板厚的40％，不能使所述鋁合金復合板高強度化。具體來說，對于該鋁合金復合板，實施擴散熱處理和人工時效處理而成的鋁合金復合結(jié)構(gòu)構(gòu)件，作為其強度，不能具有400mpa以上的0.2％屈服強度。

另一方面，作為該復合板整體的平均組成，mg、zn的含量的各自的平均含量過多，高于所述各上限值時，復合板的延展性顯著降低。因此，沖壓成形性降低到與所述結(jié)構(gòu)構(gòu)件用的7000系鋁合金板和超硬鋁合金板、2000系鋁合金板和8000系鋁合金板同等的水平，將喪失作為復合板的意義。

本發(fā)明其意圖在于，替代結(jié)構(gòu)構(gòu)件用的7000系、超硬鋁合金(al－5.5％zn－2.5％mg合金)、2000系、8000系等的鋁合金板。即著眼點在于，在作為成形原材的復合板的階段，大幅提高這些高強度材的延展性，并且在成形為結(jié)構(gòu)構(gòu)件后，通過擴散熱處理和人工時效處理，使之與這些現(xiàn)有的由單板構(gòu)成的高強度材達到同樣的高強度化。因此，最終的復合板的組成，作為復合板整體的組成，需要成為與所述結(jié)構(gòu)構(gòu)件用的7000系鋁合金板和超硬鋁合金板、2000系鋁合金板和8000系鋁合金板的組成相同或與之近似的組成。

因此，從這樣的觀點出發(fā)，使本發(fā)明的復合板的組成，接近現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)用的7000系、超硬鋁合金、2000系、8000系等的鋁合金板的單板也有意義。即，使這些現(xiàn)有的鋁合金板的作為主要元素的mg、zn的一種或兩種，在mg：3～10質(zhì)量％、zn：5～30質(zhì)量％的范圍分別含有存在意義。

在這一點上，本發(fā)明復合板或鋁合金層，可以是所述現(xiàn)有的鋁合金板的組成，也可以含有選擇性包含的si和li。

(復合板的元素的相互擴散組織)

在本發(fā)明中，以如上方式通過合金組成本身，和合金組成的組合而使成形性提高了的鋁合金復合板，在將其沖壓成形為相應用途的結(jié)構(gòu)構(gòu)件后，進行擴散熱處理，使之高強度化。進行此擴散熱處理而使之高強度化之后，并非不能成形為結(jié)構(gòu)構(gòu)件，但成形本身困難，需要極大的勞力。

通過該擴散熱處理，使復合的鋁合金層含有的mg、zn，在層疊的(接合的)鋁合金層之間相互擴散。通過這樣的元素的相互擴散，使由此mg、zn等形成的zn－mg系新的微細復合析出物(時效析出物)在彼此的接合界面部高密度地析出，進行界面部組織控制(納米級尺寸的微細析出物的超高密度分散)。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)在實施擴散熱處理之后，優(yōu)選在進一步實施人工時效處理之后的復合板(結(jié)構(gòu)構(gòu)件)的高強度化。

因此，本發(fā)明的所謂鋁合金復合板的元素的相互擴散組織，與鋁合金層的平均晶粒直徑，都如本申請的方案規(guī)定，是實施擴散熱處理之后的鋁合金復合板的組織，實際上，是成形鋁合金復合板之后的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的組織。

在本發(fā)明中，以作為原材的鋁合金復合板的組織也能夠判別的方式，將其作為對該鋁合金復合板實施擴散熱處理時的元素的相互擴散組織(mg和zn的相互擴散區(qū)域)或平均晶粒直徑加以規(guī)定。

即，以成形而成為結(jié)構(gòu)構(gòu)件之后即使不實施擴散熱處理，在原材的鋁合金復合板的階段，也能夠?qū)υ摻M織進行判別、評價的這一方式，如后述的實施例這樣，對于該鋁合金復合板，可以說作為嘗試而實施擴散熱處理，并規(guī)定這種情況下的mg和zn的相互擴散區(qū)域和平均晶粒直徑。

為了使鋁合金層所含的mg、zn在層疊的鋁合金層之間相互擴散，作為前提，需要互相層疊的鋁合金層，是在規(guī)定的范圍分別含有mg、zn的一種或兩種的這類鋁合金層，即是至少mg或zn彼此的含量不同的這類鋁合金層。

即，在彼此相同的mg、zn的含量下，彼此的層的其他元素的含量即使例如不同，該mg和zn在接合的層之間也不會發(fā)生相互擴散，因此不能使mg和zn的新的微細復合析出物(時效析出物)在彼此的接合界面部高密度析出，無法實現(xiàn)高強度化。

所述復合的鋁合金層成為大量含有mg、zn的所述特定的組成，和使互相層疊、接合的層成為至少mg或zn的彼此含量不同的這類鋁合金層，不僅是從延展性的觀點出發(fā)的組成，而且也是通過擴散熱處理，使經(jīng)由所述元素的擴散形成的復合析出物在彼此的接合界面部析出而用于高強度化的組成。

(mg和zn的相互擴散區(qū)域)

在本發(fā)明中，為了保證這樣的機理表現(xiàn)帶來的高強度化，作為實施所述擴散熱處理，和相繼的人工時效硬化處理(t6處理)之后的鋁合金復合板(或結(jié)構(gòu)構(gòu)件)的板厚方向的mg和zn的濃度分布，層疊的所述鋁合金層的平均晶粒直徑，如后述，均為200μm以下，并且具有層疊的鋁合金層之間的mg和zn彼此互相擴散的mg和zn的相互擴散區(qū)域。

作為此mg和zn的相互擴散區(qū)域，規(guī)定如下，mg和zn的濃度，與實施所述擴散熱處理之前(本來的)層疊的鋁合金層中的mg和zn的各含量的最大值(達到最大的mg和zn的各含量＝各最大量)比較，分別為30～70％的范圍的所述mg和zn的相互擴散區(qū)域在所述板厚方向上的合計的厚度，占所述鋁合金復合板的板厚的40％以上。

這樣的實施擴散熱處理后的mg和zn的相互擴散區(qū)域的厚度(大小)的程度，目標是利用所述mg和zn的相互擴散帶來的復合析出物在接合界面部的析出進行高強度化，其與復合板整體的強度直接而再現(xiàn)性良好地相互關聯(lián)。即，實施擴散熱處理之后的mg和zn的相互擴散區(qū)域的厚度(大小)越厚(大)，越能夠使所述鋁合金復合板(結(jié)構(gòu)構(gòu)件)高強度化。

根據(jù)所述擴散熱處理的溫度和時間的條件，mg和zn的濃度分別為30～70％的范圍的mg和zn的相互擴散區(qū)域在所述板厚方向上的合計的厚度有所不同。因此重要的是，使所述規(guī)定的mg和zn的濃度在mg和zn的相互擴散區(qū)域的板厚方向上的合計的厚度，占所述鋁合金復合板的板厚的40％以上，如此來選擇所述擴散熱處理的溫度和時間。

因此，在本發(fā)明中，為了保證這樣的元素的擴散機理的顯現(xiàn)帶來的高強度化，作為鋁合金復合板的組織，將實施擴散熱處理時的鋁合金復合板的所述特定的mg和zn的相互擴散區(qū)域，可以說作為板厚方向的mg和zn的濃度分布加以規(guī)定。由此，能夠使實施了擴散熱處理之后作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件使用的鋁合金復合板，兼?zhèn)涓邚姸然透叱尚涡浴?/p>

這一點上，mg和zn的濃度，與實施所述擴散熱處理之前的鋁合金層的mg和zn的各含量之中的各最大量比較，分別為30～70％的范圍的mg和zn的相互擴散區(qū)域在所述板厚方向上的合計的厚度，低于所述鋁合金復合板的板厚的40％時，所述mg和zn的相互擴散形成的復合析出物在接合界面部的析出量少，不能使所述鋁合金復合板高強度化。

附帶一句，mg與zn的濃度，與實施所述擴散熱處理之前的鋁合金層的mg和zn的各含量之中的各最大量比較，分別為30～70％的范圍的mg和zn的相互擴散區(qū)域在所述板厚方向上的合計的厚度的上限，是所述鋁合金復合板的板厚的100％，但若從使mg和zn相互擴散的制造極限(擴散熱處理的極限)出發(fā)，則為90％左右。

還有，通過恰當控制上述mg和zn的相互擴散區(qū)域，在擴散熱處理、人工時效處理時，在這些相互擴散區(qū)域，時效硬化得到促進，在這些區(qū)域中硬度增大。作為硬度的目標，以維氏硬度計上升至120hv以上的區(qū)域，在板厚總體中所占的比例增大，作為整體的屈服強度增大。

(平均晶粒直徑)

實施了所述擴散熱處理和后續(xù)的人工時效硬化處理(t6處理)之后的結(jié)構(gòu)構(gòu)件(或復合板)中，使層疊的所述各鋁合金層(板厚中心部)的晶粒直徑經(jīng)平均化的平均晶粒直徑，為200μm以下的微細晶粒。換言之，就是即使經(jīng)過擴散熱處理也不使之粗大化。

即，層疊的所述各鋁合金層(板厚中心部)的全部晶粒直徑經(jīng)過平均化的平均晶粒直徑高于200μm時，意味著所層疊的鋁合金層之中的大部分的晶粒直徑高于200μm而粗大化。

因此，對于這些層疊了鋁合金層的復合板，實施所述t6處理和進一步實施涂裝烘烤處理之后，鋁合金復合結(jié)構(gòu)構(gòu)件將不能具備400mpa以上的0.2％屈服強度。

本發(fā)明復合板的厚度和為了層疊而組合的各個鋁合金層的厚度如果厚，則每一層鋁合金層的平均晶粒直徑對于強度和成形性的貢獻變小。但是，在本發(fā)明中，鋁合金層之間相互層疊(復合)5～15層(張)，并且，這些層疊的復合板是整體的板厚為1～5mm的薄板，因此第一層的鋁合金層的平均晶粒直徑對于強度和成形性的貢獻顯著變大。

(擴散熱處理)

為了使結(jié)構(gòu)構(gòu)件(或復合板)的組織，如上述這樣，層疊的所述各鋁合金層的晶粒直徑經(jīng)平均化的平均晶粒直徑為200μm以下，并且具有用于保證高強度化的所述特定的厚度以上的mg和zn的相互擴散區(qū)域，需要以優(yōu)選的條件對于結(jié)構(gòu)構(gòu)件復合板進行擴散熱處理。在這一點上，以熱處理爐加熱結(jié)構(gòu)構(gòu)件(或復合板)，作為目標，從在470℃～550℃的溫度下保持0.1～24小時的條件范圍中選擇，進行擴散熱處理。

但是，當然由于層疊的鋁合金層的組成、層疊數(shù)和層疊的組合不同，擴散熱處理帶來的鋁合金層之間的mg和zn的相互擴散，和擴散熱處理后的平均晶粒直徑會大不相同。

因此，根據(jù)層疊的鋁合金層的所述條件不同，即使在所述條件范圍內(nèi)，也會有溫度過低，或保持時間過短，所述鋁合金層之間的mg和zn的相互擴散不足，mg和zn的相互擴散區(qū)域薄(小)，不能高強度化的情況。

另外，反之，根據(jù)層疊的鋁合金層的所述條件不同，即使在所述條件范圍內(nèi)，也會擴散熱處理的溫度過高，或保持時間過長，所述各鋁合金層的晶粒粗大化，不能使平均晶粒直徑為200μm以下，仍然不能高強度化。

因此，根據(jù)層疊的鋁合金層的組成、層疊數(shù)和層疊的組合，如后述的實施例，需要求得(選擇)擴散熱處理的溫度和時間的最佳條件，精確地進行控制。

(人工時效處理)

為了使實施了以上這樣的擴散熱處理之后的結(jié)構(gòu)構(gòu)件(或復合板)進一步高強度化，優(yōu)選實施人工時效處理(人工時效硬化處理)。

關于此高強度化，在本發(fā)明中，復合板經(jīng)沖壓成形而成的鋁合金復合結(jié)構(gòu)構(gòu)件的高強度化的目標，作為人工時效處理后的強度，是具有400mpa以上的0.2％屈服強度。

因此，人工時效處理的溫度和時間的條件，由預期的強度和原材的復合板的強度，或復合板的制造后至人工時效處理的室溫時效的進行程度等決定。

附帶一句，若例示優(yōu)選的人工時效處理的條件，如果是一段的時效處理，則進行100～150℃下的時效處理12～36小時(含過時效區(qū)域)。另外，在二段的工序中，從如下范圍選擇(含過時效區(qū)域)：第一段熱處理溫度在70～100℃的范圍、2小時以上，第二段的熱處理溫度在100～170℃的范圍，5小時以上。

在此，本發(fā)明的鋁合金復合板和結(jié)構(gòu)構(gòu)件中規(guī)定的、所述mg和zn的相互擴散區(qū)域、元素的相互擴散組織，還有鋁合金層的所述平均晶粒直徑，經(jīng)過這一條件范圍的人工時效處理，幾乎沒有變化。因此，本發(fā)明的鋁合金復合板和結(jié)構(gòu)構(gòu)件中規(guī)定的、所述的mg和zn的相互擴散區(qū)域的所述厚度，和鋁合金層的所述平均晶粒直徑的測量，可以在所述擴散熱處理后，也可以在該擴散熱處理之后再實施所述人工時效處理之后。

此外，對于復合結(jié)構(gòu)構(gòu)件(或復合板)進行涂裝烘烤處理時，可以在通常的條件范圍進行，以160℃～210℃進行20～30分鐘。

實施例

以下，列舉實施例更具體地說明本發(fā)明。

層疊多個鋁合金層，并且實施擴散熱處理，制造層疊的鋁合金層的mg和zn的相互擴散區(qū)域各不相同的鋁合金復合板，比較成形性和強度。其結(jié)果顯示在表2中。

鋁合金復合板的具體的制造如下。

熔化、鑄造表1所示的a～k的合金組成的鋁合金鑄塊，分別通過常規(guī)方法進行均質(zhì)化熱處理和熱軋，根據(jù)需要實施冷軋，使復合層厚度比成為對應全部層疊數(shù)的均等比例，如此分別制造將板厚調(diào)整為相同的1mm的所述各組成的板材。

將這些板材，按表2所示的各個組合重合層疊，通過在400℃×30分鐘的再加熱后，以此溫度開始熱軋的軋制復合法，使該層疊板材成為復合熱軋板。

對于這些復合熱軋板，各例均是一邊再實施400℃×1秒的中間退火，一邊冷軋，并實施以平均升溫速度4℃/分鐘、到達溫度400℃保持2小時后，以20℃/秒的冷卻速度進行冷卻的熱處理，成為表2所示的各復合板厚(各層的合計板厚)的復合板。

這些最終的復合板整體的板厚為1～5mm時，所層疊的各合金板的厚度為0.1～2.0mm(100～2000μm)左右的范圍。這些復合板的復合層厚度比如前述，以各鋁合金層的厚度(復合層厚度比)各自均等的方式制造。

在表2的多層鋁合金復合板一欄中，作為該鋁合金復合板整體的mg和zn的各平均含量，和作為表1的板的合計層疊數(shù)、板厚、層疊的板的組合，是從層疊的上側(cè)向下側(cè)按順序顯示表1所示的a～k的鋁合金層(板)的類別。

例如，按adada、bebeb、cfcfc等的順序，層疊有5層、11層、13層的奇數(shù)層的復合板，意味著表1的a、b、c等的鋁合金層，分別層疊在各復合板的雙外側(cè)(最上側(cè)和最下側(cè))，表1的d、e、f、g、h、i等的各鋁合金層，層疊在復合板的內(nèi)側(cè)。

表2所述的作為鋁合金復合板的平均組成的mg、zn的各含量，因為各鋁合金層(板)的厚度均等，所以各鋁合金層的復合層厚度比，由對應全部層疊數(shù)的作為均等比例的加權算術平均值計算。

該制造好的復合板的延伸率(％)，通過后述的室溫拉伸試驗調(diào)査，其結(jié)果顯示在表2中。

此外，對于所述制造的鋁合金復合板，設想(模擬)作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件使用，以表2所示的各條件實施擴散熱處理后，共同在室溫下保持1周后，以120℃分別實施2小時的人工時效處理(t6處理)，從該t6處理后的鋁合金復合板上提取試料。

而后，測量該試料的擴散熱處理后的鋁合金復合板中，所層疊的各鋁合金層板厚中心部的平均晶粒直徑、層疊的鋁合金層之間的mg和zn彼此相互擴散的mg和zn的相互擴散區(qū)域在板厚方向上的合計的厚度的比例。

mg和zn的相互擴散區(qū)域的測量中，是從復合板的寬度方向的任意的5處提取5個試料，使用電子探針顯微分析儀(epma)，分別測量各自的各板厚方向的斷面中的板厚方向的mg和zn的濃度。

而后，根據(jù)在板厚方向上每1μm測量的mg和zn的濃度，與實施所述擴散熱處理之前的鋁合金層的mg和zn的各含量之中的各最大量比較，判斷是否是分別在30～70％的范圍的mg和zn的相互擴散區(qū)域，求得這些相互擴散區(qū)域在所述板厚方向上的合計的厚度，計算其對于所述鋁合金復合板的板厚的比例(％)。然后，作為所述mg和zn的相互擴散區(qū)域在所述板厚方向上的合計的厚度，對于所述鋁合金復合板的板厚的比例(％)的比例，將測量到的5個試料的各比例平均化。

圖3、4中，表示測量的擴散熱處理后的鋁合金復合板的mg和zn在板厚方向的濃度分布。

圖3是表1的a和d的鋁合金層的組合，是表2的發(fā)明例1(adada)，所述圖1的模式的組合。圖4是表1的b和f的鋁合金層的組合，是表2的比較例14(bfbfb)，是所述圖1的模式的組合。

在此圖3、4中，橫軸表示0～1000μm(板厚1mm)的、從復合板的表面(0μm)至背面(1000μm)的板厚方向的各位置。另外，縱軸表示mg和zn的濃度(含量，質(zhì)量％)。

在圖3、4中，顯示mg濃度最高的區(qū)域為表1的a或b的原本的(實施擴散熱處理前的)鋁合金層，zn濃度最高的區(qū)域為表1的d或f的原本的(實施擴散熱處理之前的)鋁合金層的區(qū)域，其以外的mg、zn的濃度帶梯度的區(qū)域是mg和zn的相互擴散區(qū)域。

因此，所謂與實施所述擴散熱處理之前的、原本的鋁合金層的mg和zn的各含量之中的各最大量相比較，分別為30～70％的范圍的mg和zn的相互擴散區(qū)域，在mg、zn的濃度帶梯度的區(qū)域中不僅包括mg和zn的相互擴散區(qū)域的厚度，也包括原本的鋁合金層的mg和zn的各含量因擴散而減少的、原本的鋁合金層的厚度。

附帶一提，在圖3、4中，實施所述擴散熱處理之前的(原本的)鋁合金層的mg和zn的各含量之中的各最大量，是表1的a或b的鋁合金層的mg含量5.0質(zhì)量％，是表1的d或f的鋁合金層的zn含量20.0質(zhì)量％。

另外，在所述t6處理后的試料中，測量所層疊的各鋁合金層的平均晶粒直徑。即，首先，對于在層疊的全部的鋁合金層的各板厚中心部，測量了所述mg和zn的濃度分布的相同斷面，以100倍的光學顯微鏡分別觀察各5個視野，分別測量晶粒直徑。然后，根據(jù)這些測量結(jié)果，分別求得各鋁合金層的每個板厚中心部的平均晶粒直徑。此外，使這些各鋁合金層的每個板厚中心部的平均晶粒直徑，基于層疊的全部鋁合金層進行平均化，作為方案1中規(guī)定的“使層疊的各鋁合金層的晶粒直徑平均化的平均晶粒直徑”(μm)。其結(jié)果顯示在表2中。

此外，如表2所示，還調(diào)查所述t6處理后的鋁合金復合板的0.2％屈服強度(mpa)。其結(jié)果也顯示在表2中。

各例均是將所述試驗片加工成jis5號試驗片，使拉伸方向相對于軋制方向平行，如此進行室溫拉伸試驗，測量0.2％屈服強度(mpa)。室溫拉伸試驗基于jis2241(1980)，在室溫20℃下進行試驗，評點間距離為50mm，拉伸速度為5mm/分鐘，以固定的速度進行直至試驗片斷裂。也按此要領測量所述制造后的(所述t6處理前的)復合板的總延伸率(％)。

另外，為了參考，調(diào)查所述t6處理后的試料中，復合板斷面的板厚方向的硬度分布(hv)。用市場銷售的顯微維氏硬度計，按順序測量復合板斷面的板厚方向的硬度，使壓痕的間隔緊密地進行測量，計算維氏硬度為120hv以上的區(qū)域在板厚方向上所占的比例(達到120hv以上的壓痕的合計長度在板厚中所占的比例：％)。顯微維氏硬度的測量條件是使載荷為10g。

表2的發(fā)明例1～12中，作為擴散熱處理前的組成，層疊的鋁合金層為規(guī)定的合金組成，鋁合金復合板的mg和zn的各平均含量也在規(guī)定的范圍。另外，由如下組成構(gòu)成：在規(guī)定含量范圍內(nèi)含有zn的d、e、f、g、h、i的鋁合金層，層疊于復合板的內(nèi)側(cè)，并且各個最表層側(cè)的鋁合金層a、b、c在3～10質(zhì)量％的范圍內(nèi)含有mg，并且，將zn抑制在2質(zhì)量％以下(含0質(zhì)量％)。

另外，這些鋁合金層以如下方式層疊，使mg或zn的任意一個的含量互不相同的鋁合金層彼此鄰接而接合，合計層疊數(shù)為5～13層這樣的規(guī)定層疊數(shù)，所以使整體的板厚為規(guī)定范圍。

而后，以恰當?shù)臈l件進行擴散熱處理后的鋁合金復合板中，被層疊的所述鋁合金層的平均晶粒直徑均為200μm以下，并且具有mg和zn的相互擴散區(qū)域。

此外，該mg和zn的相互擴散區(qū)域的mg和zn的濃度，與實施所述擴散熱處理之前的鋁合金層的mg和zn的各含量之中的各最大量比較，分別為30～70％的范圍的mg和zn的相互擴散區(qū)域，在所述板厚方向上的合計的厚度，占鋁合金復合板的板厚的40％以上。

其結(jié)果是，發(fā)明例的復合板，所述制造后的(所述t6處理前的)復合板的總延伸率為17％以上，顯示出高成形性。另外，設想的是將該鋁合金復合板沖壓成形為結(jié)構(gòu)構(gòu)件之后進行熱處理，即進行擴散熱處理、室溫時效、人工時效處理之后，顯示出0.2％屈服強度為400mpa以上的高強度。這一事實也證明，在復合板斷面的板厚方向的硬度分布(hv)中，維氏硬度為120hv以上的區(qū)域在板厚方向所占的比例大。

相對于此，表2的比較例13～21不滿足本發(fā)明所規(guī)定的要件，所述制造后的復合板的延伸率雖然與發(fā)明例同樣，但所述擴散熱處理、室溫時效、人工時效處理后的0.2％屈服強度均低于350mpa而顯著降低。這一事實也證明，在復合板斷面的板厚方向的硬度分布(hv)中，維氏硬度為120hv以上的區(qū)域在板厚方向所占的比例比發(fā)明例小。

比較例13雖然層疊的鋁合金層的組合與所述發(fā)明例相同，但是所述層疊數(shù)為ada這樣3層而過少。因此，雖然所述擴散熱處理與所述發(fā)明例為相同的條件，但是所層疊的所述鋁合金層的平均晶粒直徑過大而高于200μm，所述mg和zn的相互擴散區(qū)域在所述板厚方向上的合計的厚度，也不過是低于鋁合金復合板的板厚的40％。

比較例14～19雖然層疊的鋁合金層的組合與所述發(fā)明例相同，但是所述擴散熱處理，不是與鋁合金層的條件(組成、層疊數(shù)、層疊的組合)相應的最佳條件(溫度、保持時間)。

因此，所述mg和zn的相互擴散區(qū)域在所述板厚方向上的合計的厚度，不過是低于鋁合金復合板的板厚的40％。

比較例20中，層疊的鋁合金層的組成為表1的j、k而脫離規(guī)定，mg、zn的含量過少，即使作為平均組成，其含量也過少。

因此，所述mg和zn的相互擴散區(qū)域在所述板厚方向的合計的厚度，也不過是低于鋁合金復合板的板厚的40％。

比較例21中，層疊的鋁合金層的組成為表1的k而脫離規(guī)定，zn的含量過少，即使作為平均組成，zn的含量也過少。

因此，所述mg和zn的相互擴散區(qū)域在所述板厚方向的合計的厚度，也不過是低于鋁合金復合板的板厚的40％。

[表1]

[表2]

由這些實施例可證明，用于成為兼?zhèn)涓邚姸然透叱尚涡缘匿X合金復合板的本發(fā)明的各要件的意義。

詳細另外參照特定的實施方式說明了本發(fā)明，但不脫離本發(fā)明的精神和范圍能夠加以各種變更和修改，這對于從業(yè)者來說很清楚。

本申請基于2015年3月25日申請的日本專利申請(專利申請2015－063100)，其內(nèi)容在此作為參照而編入。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供兼?zhèn)涓邚姸然透叱尚涡缘匿X合金復合板或成形該復合板而成的運輸機械用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其可解決現(xiàn)有的7000系鋁合金等的單板中，在高強度級別下與成形性的矛盾。