[发明专利]用于定制空间强度和可成形性的非均匀热处理

说明书

本公开描述具有空间上非均匀的强度和可成形性剖面的金属产品。这些性质的空间非均匀性可通过以空间上非均匀的方式对所述金属产品进行热处理以使得所述金属产品的不同部分表现出不同的强度和可成形性特性来获得。所述金属产品可成形为冲压产品，其中强度和可成形性特征被定制以允许在冲压过程中进行合适的拉伸。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年7月6日提交的美国临时申请62/694,507的权益和优先权，所述申请特此通过引用以其整体并入。

技术领域

本公开总体上涉及冶金，并且更具体地，涉及表现出非均匀强度和可成形性特性的金属产品、成形金属产品、用于制造和使用表现出非均匀强度和可成形性的金属产品的方法以及用于制造成形金属产品的方法。

背景技术

金属的强度和可成形性可通过对金属进行加工和热处理来改变。例如，可对铝合金产品进行冷加工以提高强度，但是这种强度的提高可能以降低可成形性特点为代价。可对某些合金进行回火以提高可成形性，但是这种可成形性的提高可能以降低强度为代价。然而，其他合金可通过热处理来提高其强度。

发明内容

术语实施方案和相似术语意图广泛指代本公开的主题和以下权利要求全部。包含这些术语的陈述不应被理解为限制本文描述的主题或限制以下权利要求的含义或范围。本文中涵盖的本公开的实施方案由以下权利要求而非本发明内容限定。本发明内容是本公开的各个方面的高级概述，并且介绍在下面的具体实施方式部分中进一步描述的概念中的一些。本发明内容并不意图确认所要求保护的主题的关键特征或本质特征，也不意图孤立地用于确定所要求保护的主题的范围。本主题应通过参考本公开的整个说明书、任何或所有附图以及每项权利要求的适当部分来理解。

在一方面，描述金属产品，诸如具有非均匀强度和可成形性特性的金属产品。所述强度和可成形性特性可针对特定目标应用而在空间上定制。这些在空间上定制的性质可通过对金属产品进行非均匀热处理和/或淬火来产生。例如，将要冲压成零件的金属产品(诸如片材金属)可受益于在产品的某些位置处提高的可成形性特性，而在其他位置处的强度可能是有利的和/或期望的。本文还描述热处理的方法。有利的是，可使用加热源、冷却源和/或淬火源的阵列来对金属产品进行热处理。

总体上，所公开的金属产品表现出在金属的空间区域或体积上变化的强度和可成形性特性。例如，金属产品的一些区域可表现出高强度和低可成形性特性，而其他区域可表现出低强度和高可成形性特性。以此方式，可获得在空间上定制的金属产品，以满足最终产品或中间产品中的某些要求或期望的性质。

某些金属合金(诸如不可热处理的合金)可通过施加热处理(即，回火)来获得提高的可成形性特性。也可通过其他工艺来改变强度和可成形性特性。例如，3xxx系列、4xxx系列和5xxx系列铝合金可通过冷加工来增强，而改进的可成形性特性和强度的降低则可通过施加导致使金属回火的热处理来实现。

其他金属合金(诸如可热处理的合金)可通过适当的热处理(即，固溶热处理和淬火)以及其他工艺来增强。例如，2xxx系列、6xxx系列和7xxx系列铝合金可通过冷加工、固溶热处理和淬火以及(任选地)人工老化来增强。可热处理的合金的可成形性特性也可通过施加某些热处理来提高。

可使用多种技术来对金属产品施加空间上非均匀热处理，诸如通过使用加热、冷却和/或淬火元件的一维或二维阵列。在一些实例中，可以空间上非均匀的方式对金属产品应用磁(或电磁)感应加热技术，其中通过将金属产品暴露于来自一系列磁源(或多对磁源或多个磁源)的旋转磁场而在金属内部感应出涡流，以根据期望的空间构型感应地加热金属的部分。金属产品与旋转磁场源(可以是永磁体或电磁体)之间的距离可影响加热发生的速率。类似地，磁场的旋转速率可影响加热速率。磁场的强度也可影响加热速率。相邻磁源之间的间隙间隔也可影响加热速率。在一些情况下，可对金属产品(任选地处于运动中)施加多个系列的旋转磁场以实现特定加热速率或将金属产品的部分驱动至特定温度达特定时间量，以在金属产品内实现期望的空间上非均匀的温度分布。