特開 2020-97795 均衡のとれた装甲貫通‐破片化性能を有する防御用途のための７ｘｘｘ合金

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-97795(P2020-97795A)

(43)【公開日】2020年6月25日

(54)【発明の名称】均衡のとれた装甲貫通‐破片化性能を有する防御用途のための７ｘｘｘ合金

(51)【国際特許分類】

   C22C 21/10 20060101AFI20200529BHJP

   C22F 1/053 20060101ALN20200529BHJP

   C22F 1/00 20060101ALN20200529BHJP

【ＦＩ】

   C22C21/10

   C22F1/053

   C22F1/00 631Z

   C22F1/00 682

   C22F1/00 683

   C22F1/00 684C

   C22F1/00 691B

   C22F1/00 691C

   C22F1/00 602

   C22F1/00 623

   C22F1/00 694A

【審査請求】有

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2020-26798(P2020-26798)

(22)【出願日】2020年2月20日

(62)【分割の表示】特願2016-555702(P2016-555702)の分割

【原出願日】2015年3月3日

(31)【優先権主張番号】61/948,870

(32)【優先日】2014年3月6日

(33)【優先権主張国】US

(71)【出願人】

【識別番号】504274240

【氏名又は名称】コンステリウム ロールド プロダクツ−レイヴンズウッド，エルエルシー

【氏名又は名称原語表記】Ｃｏｎｓｔｅｌｌｉｕｍ Ｒｏｌｌｅｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｒａｖｅｎｓｗｏｏｄ，ＬＬＣ

(71)【出願人】

【識別番号】513149104

【氏名又は名称】コンステリウム ヴァレ エスアー（アーゲー，エルティーディー）

【氏名又は名称原語表記】ＣＯＮＳＴＥＬＬＩＵＭ ＶＡＬＡＩＳ ＳＡ（ＡＧ，ＬＴＤ）

(74)【代理人】

【識別番号】100080447

【弁理士】

【氏名又は名称】太田 恵一

(72)【発明者】

【氏名】フランクリン，ジャック

(72)【発明者】

【氏名】ジャックロ，クリストフ

(72)【発明者】

【氏名】ニジンスキー，ミカエル

(57)【要約】      （修正有）

【課題】高力アルミニウム合金製の軍用車両のための装甲部品を提供する。
【解決手段】所定の組成を有する７ｘｘｘ合金からなり、厚さが０．５〜３インチのプレートの形状であり、７ｘｘｘ合金は過時効されて、（ｉ）Ｖ５０（ＦＳＰ ２０ｍｍ）＞１６３３Ｔ^２−１４７９Ｔ＋１２９０（Ｔはプレートの厚さであり（単位インチ）、Ｖ５０の単位はフィート／秒である）の弾道限界Ｖ５０のフラグメント疑似粒子、（ｉｉ）Ｖ５０（０．３０ｃａｌ ＡＰ Ｍ２）＞−２８２Ｔ^２＋１８５０Ｔ＋６１０（Ｔはプレートの厚さであり（単位インチ）、Ｖ５０の単位はフィート／秒である）の弾道限界Ｖ５０の装甲貫通が得られることを特徴とする装甲部品。
【選択図】図１ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

７ｘｘｘシリーズアルミニウム合金から製造される装甲部品であって、アルミニウム合金は
‐８．４重量％≦Ｚｎ≦１０．５重量％
‐１．３重量％≦Ｍｇ≦２重量％
‐１．２重量％≦Ｃｕ≦２重量％
‐Ｚｒ、Ｓｃ、Ｖ、Ｈｆ、ＣｒおよびＭｎから選択される少なくとも一つの分散質形成元素であり、分散質形成元素の総含有量は０．０５重量％より高く、Ｚｒ含有量は０．１５重量％未満、Ｓｃ、Ｃｒ、ＨｆおよびＶの含有量はそれぞれ０．３重量％未満、Ｍｎ添加の最大値は０．３０重量％
‐アルミニウム、偶発的元素および不純物である残余
からなり、
７ｘｘｘ合金は厚さが１２．７から７６．２ｍｍのプレートの形状であり、
７ｘｘｘ合金は、時効されて
（ｉ）下記のような弾道限界Ｖ５０のフラグメント疑似粒子：
Ｖ５０（ＦＳＰ ２０ｍｍ）＞０．７７１５Ｔ^２−１７．７５Ｔ＋３９３
（但し上記式において、Ｔはプレートの厚さ（単位ｍｍ）であり、およびＶ５０の単位はｍ／ｓである）
（ｉｉ）下記のような弾道限界Ｖ５０の装甲貫通：
Ｖ５０（０．３０ｃａｌ ＡＰ Ｍ２）＞−０．１３３１Ｔ^２＋２２．２２Ｔ＋１８６
（但し上記式において、Ｔはプレートの厚さ（単位ｍｍ）であり、およびＶ５０の単位はｍ／ｓである）
が得られる、
ことを特徴とする装甲部品。

【請求項2】

Ｍｇ／Ｚｎ≦０．２０であることを特徴とする、請求項１に記載の装甲部品。

【請求項3】

０．９≦Ｃｕ／Ｍｇ≦１．１であることを特徴とする、請求項１に記載の装甲部品。

【請求項4】

分散質形成元素がジルコニウムであり、その含有量は０．０５重量％〜０．１５重量％であることを特徴とする、請求項１に記載の装甲部品。

【請求項5】

Ｆｅ＜０．１重量％およびＳｉ＜０．１重量％であることを特徴とする、請求項１に記載の装甲部品。

【請求項6】

７ｘｘｘシリーズアルミニウム合金は、
８．５重量％≦Ｚｎ≦９．５重量％、
１．５重量％≦Ｍｇ≦２重量％、
１．４重量％≦Ｃｕ≦１．８重量％、
Ｆｅ＜０．１重量％、
Ｓｉ＜０．１重量％、
０．０５重量％≦Ｚｒ≦０．１５重量％；残余はアルミニウムおよび偶発的元素および不純物、
からなることを特徴とする、請求項１に記載の装甲部品。

【請求項7】

１．８重量％≦Ｍｇ≦２重量％であることを特徴とする、請求項６に記載の装甲部品。

【請求項8】

ＦＳＰ Ｖ５０弾道限界は、下記のように、
Ｖ５０（ＦＳＰ ２０ｍｍ）＞０．７７１５Ｔ^２−１７．７５Ｔ＋４０２ （Ｉ−ａ）
（但し上記式において、Ｔはプレートの厚さ（単位ｍｍ）であり、およびＶ５０の単位はｍ／ｓである）
であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載の装甲部品。

【請求項9】

ＦＳＰ Ｖ５０弾道限界は、下記のように、
Ｖ５０（ＦＳＰ ２０ｍｍ）＞０．７７１５Ｔ^２−１７．７５Ｔ＋４１１ （Ｉ−ｂ）
（但し上記式において、Ｔはプレートの厚さ（単位ｍｍ）であり、およびＶ５０の単位はｍ／ｓである）
であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載の装甲部品。

【請求項10】

ＡＰ Ｖ５０弾道限界は、下記のように、
Ｖ５０（０．３０ｃａｌ ＡＰ Ｍ２）＞−０．１３３１Ｔ^２＋２２．２２Ｔ＋２１３ （ＩＩ−ａ）
（但し上記式において、Ｔはプレートの厚さ（単位ｍｍ）であり、およびＶ５０の単位はｍ／ｓである）
であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載の装甲部品。

【請求項11】

ＡＰ Ｖ５０弾道限界は、下記のように、
Ｖ５０（０．３０ｃａｌ ＡＰ Ｍ２）＞−０．１３３１Ｔ^２＋２２．２２Ｔ＋２４１ （ＩＩ−ｂ）
（但し上記式において、Ｔはプレートの厚さ（単位ｍｍ）であり、およびＶ５０の単位はｍ／ｓである）
であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載の装甲部品。

【請求項12】

前記プレートは融接され、溶接後の最大引張強さは、溶接前の最大引張強さの４５％より大きいことを特徴とする、請求項１に記載の装甲部品。

【請求項13】

前記プレートは融接され、溶接後の最大引張強さは３０３ＭＰａより大きいことを特徴とする、請求項１に記載の装甲部品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、７ｘｘｘシリーズアルミニウム合金のような、高力アルミニウム合金製の軍用車両のための装甲部品に関するものである。より詳細には、車両の外側面に装着する着脱式パネルである装甲外殻壁およびアドオンアップリケを製造するために使用される装甲部品に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に、装甲シールドは通常、鋼鉄、アルミニウム、チタン、またはそれらの合金の金属パネルを含む。そのようなパネルは一般的に、貫通爆弾の衝突中の運動エネルギーを吸収する優れた能力を有する。しかしながら特に合金鋼製の場合、そのようなパネルは重く、車両が支持する重量に関してはエネルギー吸収に関する有効性は低い。したがって、そのような用途にはアルミニウム合金製のアルミニウム部品が好まれる。

【0003】

装甲パネルは、衝撃および衝突にさらされる面、および背面または出口面を有する。金属装甲パネルへの衝撃で、徹甲弾はパネル内で完全に停止されるが、パネルのその背面での損傷の結果、破片が形成されパネルから車両内部に向かって激しく放出されることがある。

【0004】

合金の化学組成に関する全ての表示は、別に記載が無ければ、合金の総重量に基づく重量による質量パーセンテージとして表示される。１．４Ｃｕという表記は、重量％での銅含有量に１．４乗じることを意味する。合金の表示は、当業者には公知の「Ｔｈｅ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ」の規定に従っている。質別の定義は、ヨーロッパ規格ＥＮ５１５に定められている。

【0005】

静的機械特性、言い換えれば最大引張強さＵＴＳ、引張降伏応力ＴＹＳ、および破断点伸びＡは、別に記載が無ければＥＮ１０００２−１規格による引張試験によって測定され、片が採取される場所およびそれらの方向は、ＥＮ４８５−１規格によって定義される。別に記載が無ければ、ＥＮ１２２５８−１による定義が適用される。

【0006】

装甲パネルは、それらのシールドの有効性を特徴付けするために一般に二種類の試験を受ける。第一の試験は、徹甲弾を停止させるそれらの能力を定量化するためのもので、文字「ＡＰ」（「Ａｒｍｏｒ Ｐｉｅｒｃｉｎｇ」）によって表示され、耐貫通性を特徴付けする。第二の試験は、破砕された破片を生じさせる衝撃に耐えるそれらの能力を定量化するためのものである。この第二のタイプの試験は略語「ＦＳＰ」（「Ｆｒａｇｍｅｎｔ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｐｒｏｊｅｃｔｉｌｅｓ」）として参照される。これらの試験中、装甲パネルは、様々な形状およびサイズ（ＡＰ試験では紡錘体の形状、ＦＳＰ試験ではよりずんぐりした形状）の弾のターゲットである。各種類の試験では、テストパネルの厚さおよび前記装甲パネルが防御しようとする脅威の種類に応じて、複数の形状が弾で使用される。例えば米軍仕様ＭＩＬ−ＤＴＬ−４６０６３Ｈによると、７０３９合金製で１．５”より厚いプレートは、０．５”口径ＡＰ Ｍ２弾によるＡＰ試験を受け、一方１．５”より薄いプレートは、０．３”口径ＡＰ Ｍ２弾によるＡＰ試験を受ける。しかしながら実際には、１．５”よりわずかに厚いプレートでのＡＰ試験では、０．３”口径ＡＰ Ｍ２弾がまだ使用されている。

【0007】

両方の試験において、弾を停止させ運動エネルギーを吸収する能力は、速度の大きさを有する「Ｖ５０弾道限界」と呼ばれるパラメータによって定量化される。Ｖ５０とは、例えばＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２（１９９７）規格によって定義されている、装甲材料の貫通確率が５０％である速度である。それは、部分的な貫通に対応する最高速度を有する結果、
および完全な貫通に対応する最低速度を有する結果を同数採取することにより生じる、弾が衝突時に達する速度平均を計算することによって設定される。衝突する弾、または（弾のまたは試験サンプルの）いずれかの破片が、試験サンプルの後ろに配置された薄いウイットネスプレートを貫通するとき、完全な貫通が生じる。

【0008】

全ての装甲材料において、装甲貫通抵抗およびフラグメント疑似粒子抵抗は拮抗作用であり、材料が高いＡＰ抵抗を有するとき、多くの場合ＦＳＰ抵抗は貧弱である。反対に、高いＦＳＰ抵抗を有する材料は、多くの場合平凡なＡＰ抵抗を示す。

【0009】

米国特許第８２０６５１７号明細書には、主に７．０〜９．５重量％のＺｎ、１．３〜１．６８重量％のＭｇ、１．２〜１．９重量％のＣｕ、０．４重量％以下の少なくとも一つの粒子構造元素を含み、残余はアルミニウムおよび偶発的元素および不純物である７ｘｘｘシリーズアルミニウム合金製の、厚さが１〜４インチのプレートの形状の装甲部品が開示されている。前記７ｘｘｘシリーズアルミニウム合金は過時効され、その結果降伏強さ、ＦＳＰ性能、および破砕抵抗に関する三つの条件に同時に適合するはずである。米国特許第８２０６５１７号明細書で特許請求されている７ｘｘｘシリーズアルミニウム合金の化学的性質は、大部分はＡＡ７０８５合金のそれと重なる。米軍仕様ＭＩＬ−ＤＴＬ−３２３７５（ＭＲ）は、公称厚さが０．５００〜３０００インチの非融接用途用の７０８５鍛造アルミニウム合金装甲プレートをカバーする。この明細書によると、７０８５合金は溶接不可能なアップリケ装甲としてのみ使用されるべきである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】米国特許第８２０６５１７号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

高い装甲貫通（ＡＰ）抵抗およびフラグメント疑似粒子（ＦＳＰ）抵抗を同時に有する７ＸＸＸ合金を完成させることは一般的に困難である。さらに、溶接後に基準を満たした挙動を有し、したがって溶接装甲外殻壁を製造するために使用される７ｘｘｘ合金を完成させることは、より困難である。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の第一の目的は、７ｘｘｘシリーズアルミニウム合金から製造される装甲部品であって、アルミニウム合金は主に
‐８．４重量％≦Ｚｎ≦１０．５重量％
‐１．３重量％≦Ｍｇ≦２重量％
‐１．２重量％≦Ｃｕ≦２重量％
‐少なくとも一つの分散質形成元素であり、分散質形成元素の総含有量は０．０５重量％より高い
‐実質的にはアルミニウム、偶発的元素、および不純物である残余
からなり、
７ｘｘｘ合金は厚さが約０．５から約３インチ、すなわち約１２．７から約７６．２ｍｍのプレートの形状であり、
７ｘｘｘ合金は過時効されて
（ｉ）下記のような弾道限界Ｖ５０のフラグメント疑似粒子：
Ｖ５０（ＦＳＰ ２０ｍｍ）＞１６３３Ｔ^２−１４７９Ｔ＋１２９０
（但し上記式において、Ｔはプレートの厚さであり（単位インチ）、およびＶ５０の単位はフィート／秒である）
（ｉｉ）下記のような弾道限界Ｖ５０の装甲貫通：
Ｖ５０（０．３０ｃａｌ ＡＰ Ｍ２）＞−２８２Ｔ^２＋１８５０Ｔ＋６１０
（但し上記式において、Ｔはプレートの厚さであり（単位インチ）、およびＶ５０の単位はフィート／秒である）
が得られる、
ことを特徴とする装甲部品に関する。

【0013】

亜鉛、マグネシウム、および銅は、本発明による装甲部品のアルミニウム合金の主要な合金元素である。５０年以上前に装甲用途用に開発されたアルミニウム合金ＡＡ７０３９と比較すると、前記アルミニウム合金は銅を含み、Ｚｎ含有量が高く、Ｍｇ含有量が低い。

【0014】

亜鉛は、第一の主要合金元素である。本発明の枠内で定義された範囲のＭｇおよびＣｕ含有量と組み合わされて、ＡＰおよびＦＳＰ弾道試験で、すなわち同一の鋳造合金から製造されたサンプルについて同時に得られる最も高い結果は、Ｚｎ含有量が約８．４重量％以上および約１０．５重量％以下で得られる。Ｚｎ含有量は好ましくは、約８．５重量％から約９．５重量％、より好ましくは約８．５重量％から約９．０重量％である。

【0015】

マグネシウム含有量は、亜鉛含有量よりかなり低い。有利には、Ｍｇ／Ｚｎ比は０．２０以下であり、但しＭｇおよびＺｎはアルミニウム合金中のマグネシウムおよび亜鉛の重量パーセンテージである。本発明の枠内で定義された範囲のＺｎおよびＣｕ含有量と組み合わされて、ＡＰおよびＦＳＰ弾道試験で同時に得られる最も高い結果は、マグネシウム含有量が約１．３重量％未満、および約２重量％より高いときに得られた。好ましくは、マグネシウム含有量は、約１．５重量％から約２重量％、より好ましくは約１．８重量％から約２．０重量％、すなわち約１．７５重量％から約２．０４重量％である。

【0016】

ＡＡ７０３９と比較すると、銅はさらに主要な合金元素である。本発明の枠内で定義された範囲のＺｎおよびＭｇ含有量と組み合わされて、ＡＰおよびＦＳＰ弾道試験で同時に得られる最も高い結果は、銅含有量が約１．２重量％以上および２重量％以下で得られた。好ましくは、Ｃｕ含有量は約１．４重量％から約１．８重量％である。本出願人はまた、銅およびマグネシウム含有量（重量％）がほぼ同じとき、一般的に０．９≦Ｃｕ／Ｍｇ≦１．１のとき、同時に最も高い装甲貫通（ＡＰ）抵抗およびフラグメント疑似粒子（ＦＳＰ）抵抗が得られることに気づいた。

【0017】

Ｚｒ、Ｓｃ、Ｖ、Ｈｆ、Ｔｉ、ＣｒおよびＭｎのような分散質形成元素を添加して、粒子構造を制御する。分散質形成元素の最適レベルは処理によって変化する。好ましくは、分散質形成元素は主にジルコニウムである。好ましくは、Ｚｒ含有量は約０．１５重量％未満、より好ましくは約０．０８重量％未満である。

【0018】

別の分散質形成元素を単独で、または他の分散質形成元素とともに添加することができる。例えば、スカンジウムを分散質形成元素として添加してもよい。その含有量は好ましくは約０．３重量％未満、およびより好ましくは約０．１８重量％未満である。ジルコニウムと組み合わせるとき、ＳｃおよびＺｒの合計は、好ましくは約０．１７重量％未満である。クロム、ハフニウムまたはバナジウムは、約０．３重量％未満、好ましくは約０．１５重量％の含有量で添加することができる。マンガンは単独で、または他の分散質形成元素の一つと組み合わせて添加することができる。Ｍｎ添加の好ましい最大値は約０．３０重量％である。

【0019】

残余は、実質的にアルミニウム、偶発的元素、および不純物である。「実質的に」とは、少量の他の元素が意図的に添加されることを意味すると理解されよう。「偶発的元素および不純物」とは、合金に意図的に添加されるわけではないが、製造過程の結果として、または個別の合金元素の天然不純物として、不可避的に合金中に発生する元素および不純物の含有を意味すると理解されよう。Ｆｅ含有量は、好ましくは約０．３重量％未満、より好ましくは約０．１重量％未満である。Ｓｉ含有量は、好ましくは約０．２重量％未満、より好ましくは約０．１重量％未満である。好ましくは、１００重量％とした合金の総重量に基づき、総不純物含有量は約０．１５重量％以下で、各々他の不純物元素は約０．０５重量％まで存在する。

【0020】

本発明による合金製品は、従来の溶融方法によって製造され、インゴット型に鋳造される。ホウ化チタンまたは炭化チタンなどの結晶成長抑制剤を使用することがある。スカルピングおよび４６０〜５２０℃で５〜６０時間均質化した後、インゴットはさらに熱間加工、通常は複数の工程で熱間圧延され、厚さが０．５〜３インチであるターゲットゲージに近いプレートが得られる。次に製品は、好ましくは４６０〜４８０℃で１〜５時間固溶化熱処理され、９５℃未満に焼入れされる。製品はさらに、例えば２％まで、一般的には１〜３％の範囲で、例えば引き伸ばしによって加工され、次に時効させて、組み合わされた目標弾道特性を得る：
Ｖ５０（ＦＳＰ ２０ｍｍ）＞１６３３Ｔ^２−１４７９Ｔ＋１２９０ （Ｉ）
Ｖ５０（０．３０ｃａｌ ＡＰ Ｍ２）＞−２８２Ｔ^２＋１８５０Ｔ＋６１０ （ＩＩ）
（但し上記式において、Ｔはプレートの厚さであり（単位インチ）、およびＶ５０の単位はフィート／秒である）

【0021】

使用する単位が国際単位系であるならば、適合すべき不等式は下記の通りである：
Ｖ５０（ＦＳＰ ２０ｍｍ）＞０．７７１５Ｔ^２−１７．７５Ｔ＋３９３ （Ｉ’）
Ｖ５０（０．３０ｃａｌ ＡＰ Ｍ２）＞−０．１３３１Ｔ^２＋２２．２２Ｔ＋１８６ （ＩＩ’）
（但し上記式において、Ｔはプレートの厚さ（単位ｍｍ）であり、２３ｍｍ〜４１ｍｍの範囲であり、およびＶ５０の単位はｍ／ｓである）

【0022】

本発明によると、装甲部品の７ｘｘｘ合金プレートの厚さは約０．５〜３インチ、すなわち約１２．７〜７６．２ｍｍである。しかしながら、米軍規格によって、そのような厚さには最小ＦＳＰ ２０ｍｍおよび０．３ｃａｌ ＡＰ Ｍ２ Ｖ５０値が要求されるので、満たすべき弾道ＡＰおよびＦＳＰ不等式は、より狭い厚さ範囲（０．９”〜１．５”）に関連する（例えば、ＭＩＬ−ＤＴＬ−４６０６３ＨおよびＭＩＬ−ＤＴＬ−３２３７５を参照）。このため、「７ｘｘｘ合金は過時効され、・・・が得られる」の文章、それに続く前記７ｘｘｘ合金が厚さ０．９”〜１．５”のプレートの形状であるときだけ測定することができる特定の弾道特性によって、前記範囲の厚さを有するプレートの形状の７ｘｘｘ合金について規定された時間‐温度、過時効スケジュールが、特許請求された範囲内の０．９”より薄い厚み、または１．５”より厚い厚みを有するプレートの形状の前記７ｘｘｘ合金にも適用されることを意味することが理解されよう。

【0023】

それらに対して実行される時効処理が何であれ、公知の合金はそのような有利な性能バランスを示さない。時効処理が、高いＶ５０（０．３ｃａｌ ＡＰ Ｍ２）値を得ることに適し不等式（ＩＩ）を満たすならば、ＦＳＰ特性は劣り、したがってＶ５０（ＦＳＰ ２０ｍｍ）は不等式（Ｉ）に適合しない。同様に、時効処理が、高いＶ５０（ＦＳＰ ２０ｍｍ）値を得ることに適し不等式（Ｉ）を満たすならば、ＡＰ特性は劣り、したがってＶ５０（０．３ｃａｌ ＡＰ Ｍ２）は不等式（ＩＩ）に適合しない。

【0024】

好ましくは、均質化は約４９３〜５０７℃で約２０時間実施され、さらにインゴットは第一の通路で、４４０℃近傍の温度で熱間圧延され、圧延製品は次に約４７０〜４７５℃で約２〜４時間固溶化熱処理され、次に冷水への浸漬または冷水の噴霧、または急速冷却によって焼入れされ、続いて少なくとも二つの工程で過時効処理される。一般的な二段過時効処理は、約１１０〜１３０℃で約４〜８時間、加えて約１４０〜１６０℃で約１２〜２０時間である。好ましい二段過時効処理は、約１１５〜１２５℃で約５〜７時間、加えて約１４５〜１５５℃で約１４〜１８時間である。

【0025】

別の実施態様では、時効処理の１５０℃での総等価時間は２５時間を越えず、好ましくは約５時間から約２５時間の範囲にあり、さらに好ましくは約１０時間から約２０時間の範囲にある。１５０℃での等価時間ｔ（ｅｑ）は、下記式によって定義される。

【0026】

【数1】

【0027】

上記の式において、Ｔは時間ｔ（単位は時間）とともに進行する処理の瞬間的ケルビン温度であり、Ｔ_ｒｅｆは１５０℃（４３２Ｋ）に選択した基準温度である。ｔ（ｅｑ）は時間で表示される。１５６８３Ｋの一定値は、Ｍｇの拡散活性化エネルギー、Ｑ＝１３０４００Ｊ／ｍｏｌから派生する。ｔ（ｅｑ）として与えられた式は、加熱および冷却工程を考慮する。

【0028】

本発明の好ましい一実施態様では、合金の化学組成は下記の通りである：
８．５重量％≦Ｚｎ≦９．５重量％、
１．５重量％≦Ｍｇ≦２重量％、
１．４重量％≦Ｃｕ≦１．８重量％、
Ｆｅ＜０．１重量％、
Ｓｉ＜０．１重量％、
０．０５重量％≦Ｚｒ≦０．１５重量％、残余はアルミニウムおよび偶発的元素および不純物。

【0029】

ある実施態様では、化学組成および製造方法によって、より良好なＶ５０弾道結果を得ることができる。例えば、ＦＳＰ弾道限界は下記のようになる：
Ｖ５０（ＦＳＰ ２０ｍｍ）＞１６３３Ｔ^２−１４７９Ｔ＋１３２０ （Ｉ−ａ）、またはさらに
Ｖ５０（ＦＳＰ ２０ｍｍ）＞１６３３Ｔ^２−１４７９Ｔ＋１３５０ （Ｉ−ｂ）、
一方、ＡＰ弾道限界は、なお不等式（ＩＩ）に適合する。

【0030】

別の実施態様では、ＦＳＰ弾道限界は下記のようになる：
Ｖ５０（０．３０ｃａｌ ＡＰ Ｍ２）＞−２８２Ｔ^２＋１８５０Ｔ＋７００ （ＩＩ−ａ）、またはさらに
Ｖ５０（０．３０ｃａｌ ＡＰ Ｍ２）＞−２８２Ｔ^２＋１８５０Ｔ＋７９０ （ＩＩ−ｂ）
一方、ＦＳＰ弾道限界は、なお不等式（Ｉ）に適合する。

【0031】

好ましい一実施態様では、７ｘｘｘ合金の化学的組成は
８．５重量％≦Ｚｎ≦９．０重量％
１．８重量％≦Ｍｇ≦２重量％
１．４重量％≦Ｃｕ≦１．８重量％
Ｆｅ＜０．１重量％
Ｓｉ＜０．１重量％
０．０５重量％≦Ｚｒ≦０．１５重量％、残余はアルミニウムおよび偶発的元素および不純物であり、
７ｘｘｘ合金は厚さ０．５〜３インチのプレートの形状であり、
７ｘｘｘ合金は過時効されて
（ｉ）下記のようなＶ５０弾道限界のフラグメント疑似粒子：
Ｖ５０（ＦＳＰ ２０ｍｍ）＞１６３３Ｔ^２−１４７９Ｔ＋１３５０ （Ｉ−ｂ）
（但し上記式において、Ｔはプレートの厚さであり（単位インチ）、およびＶ５０の単位はフィート／秒である）
（ｉｉ）下記のようなＶ５０弾道限界の装甲貫通：
Ｖ５０（０．３０ｃａｌ ＡＰ Ｍ２）＞−２８２Ｔ^２＋１８５０Ｔ＋７９０ （ＩＩ−ｂ）
（但し上記式において、Ｔはプレートの厚さであり（単位インチ）、およびＶ５０の単位はフィート／秒である）
が得られる。

【0032】

さらに、本発明による装甲プレートを溶接して、装甲外殻を製造することができる。§５．９ ｏｆ ｔｈｅ Ｇｒｏｕｎｄ Ｃｏｍｂａｔ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｗｅｌｄｉｎｇ Ｃｏｄｅ １９２０７−１２４７２３０１によると、引張り試験サンプルを機械加工して、突合せ溶接の溶接後強さを測定した。そのサンプルは、０．５”プレートを端と端を合わせて配置して、ＭＩＧ技術を使用してそれらを溶接することによって得られた。このようにして得られた突合せ溶接は、４１ｋｓｉより高い最大引張強さを示し、それは溶接前の引張強さの少なくとも４５％に等しい。本発明者は、フィラーワイヤの適切な選択によって、突合せ溶接は４４ｋｓｉより高く、さらには４７ｋｓｉより高い引張強さを有することがあることに気づいた。後者の場合、溶接後の最大引張強さは、溶接前の引張強さの少なくとも５０％に等しい。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1a】本発明による装甲プレートで得られるＦＳＰ弾道性能を示すグラフである。図１ａで「最小」と呼ぶ黒い線は、Ｖ５０（ＦＳＰ ２０ｍｍ）＝１６３３Ｔ^２−１４７９Ｔ＋１２９０（但し上記式において、Ｔはプレートの厚さであり（単位インチ）、およびＶ５０の単位はフィート／秒である）である。

【図1b】本発明による装甲プレートで得られる０．３ｃａｌ ＡＰ Ｍ２弾道性能を示すグラフである。図１ｂで「最小」と呼ぶ黒い線は、Ｖ５０（０．３０ｃａｌ ＡＰ Ｍ２）＝−２８２Ｔ^２＋１８５０Ｔ＋６１０（但し上記式において、Ｔはプレートの厚さであり（単位インチ）、およびＶ５０の単位はフィート／秒である）である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

実施例１：ＡＰおよびＦＳＰ特性
合金プレート製品は、下記の化学組成（重量％）を有する合金から製造された。

【0035】

【表1】

【0036】

合金ＡおよびＢは、本発明による化学組成を有する。合金Ｃの亜鉛含有量は、特許請求された最小含有量より低い。合金ＣのＭｇ／Ｚｎ比はほぼ０．２５であり、すなわち０．２０より高い。合金ＤはＡＡ７０３９シリーズアルミニウム合金に属する。

【0037】

プレート製品は、下記の方法を使用して製造された：
‐組成が表１に示されている合金のインゴットを鋳造し、
‐インゴットを均質化し、
‐均質化したインゴットを熱間加工して、中間ゲージに到達させ、
‐プレートを固溶化熱処理し、
‐焼入れし、
‐前記プレートを冷間加工して、最終ゲージに到達させ、
‐表２に示したように引き伸ばしたプレートを人工時効させる。

【0038】

プレート製品は、０．９”〜１．６”の範囲で変動する様々な厚さを有し、それらの弾道特性について試験した。二つの弾道試験は、米軍規格ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆ（１９９７）にしたがって実施された。すなわち、０．３インチ（７．６２ｍｍ）発射物を使用する装甲貫通試験、および２０ｍｍフラグメント疑似発射物を使用するＦＳＰ試験が実施された。下記表２に記載した結果を図１ａおよび図１ｂで図示する。

【0039】

ＡＡ７０３９シリーズプレート製品、特に最も薄いプレート（Ｄ−３、Ｄ−４およびＤ−５）はかなり良好なＦＳＰ弾道特性を有するが、一方でＡＰ弾道特性は劣っている。より厚いプレートＤ−１およびＤ−２は、ＡＰおよびＦＳＰ弾道特性のどちらも劣っている。

【0040】

Ｃ合金プレート製品についての結果は、ＦＳＰ性能が高いときＡＰ性能は劣り（Ｃ−１）、ＡＰ性能が高いときＦＳＰ性能が劣っている（Ｃ−２、Ｃ−３）ことを示す。

【0041】

プレート製品Ａ−１、Ａ−２、Ａ−３、Ｂ−１、およびＢ−２は、高いＡＰおよびＦＳＰ性能を組み合わせて有する。サンプルＡ−４は、Ａ−１と同じ厚さを有する。Ａ−４は、Ａ−１より大幅に過時効された。Ａ−４のＡＰ弾道性能は、Ａ−１より少し低い。Ａ−４のＦＳＰ弾道性能は、Ａ−１より著しく低い。

【0042】

【表2】

【0043】

実施例２：溶接後の強さ
合金Ａ製の一対の０．５インチ厚みのプレート製品を、Ｌ方向に沿って突合せ溶接した。合金Ａ製のもう一対の０．５インチ厚みのプレート製品を、ＬＴ方向に沿って突合せ溶接した。それらは、Ｇｒｏｕｎｄ Ｃｏｍｂａｔ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｗｅｌｄｉｎｇ Ｃｏｄｅ １９２０７によって、ＭＩＧ技術、パルス溶接電流、およびＡＡ５３５６またはＡＡ４０４３の１．２ｍｍまたは１．６６ｍｍ径のフィラーワイヤを使用して溶接された。引張り試験サンプルを機械加工して、これらの突合せ溶接の溶接後の強さを測定した。引張り試験の結果を表３に示す。いずれにせよ、溶接後の最大引張強さは、少なくとも４０．８ｋｓｉ（２８１ＭＰａ）に等しく、すなわち溶接前の最大引張強さ（６０７ＭＰａ−８８ｋｓｉ）の４５％以上である。

【0044】

フィラーワイヤの適切な選択によって、突合せ溶接は溶接前の引張強さの５０％に少なくとも等しい最大引張強さを有することが注目される。また突合せ溶接は、４４ｋｓｉ（３０４ＭＰａ）より高い、さらに４７ｋｓｉ（３２４ＭＰａ）より高い引張強さを有することが注目される。

【0045】

【表3】

【図1a】

【図1b】