Übersicht über die Aluminiumlegierung 7075
Aluminium 7075 ist eine wärmebehandelbare Legierung auf Basis von Zink, Magnesium und Kupfer und eine der höchstfesten Aluminiumsorten, die in kommerziellen Blechen, Platten und Strangpressstangen erhältlich sind. Nach entsprechender Lösungsbehandlung und künstlicher Alterung erreicht es Zugfestigkeiten, die mit dem unteren Bereich legierter Stähle übertreffen, während etwa ein Drittel der Stahldichte erhalten bleibt. Diese Kombination ist der Grund, warum 7075 mit Flugzeugzellenstrukturen, hochbelasteten Armaturen und anspruchsvollen mechanischen Komponenten in Verbindung gebracht wird. Der Nachteil ist eine geringere allgemeine Korrosionsbeständigkeit als bei der 6000er-Serie und eine schlechte Schweißbarkeit, sodass die Legierung normalerweise eher für mechanisch befestigte oder geklebte Baugruppen als für geschweißte Baugruppen verwendet wird.
Die Dichte beträgt etwa 2,81 g/cm3, der Elastizitätsmodul etwa 71,7 GPa, und die Legierung reagiert gut auf die Bearbeitung und ergibt glänzende Oberflächen und stabile Abmessungen, wenn die Teile vor dem endgültigen Schneiden entspannt werden.
Chemische Zusammensetzung
Nachfolgend sind die registrierten Nominalbereiche für die Legierung in Gewichtsprozent aufgeführt. Die Kontrolle der Zusammensetzung ist der Hauptgrund dafür, dass die Sorte nach der Alterung ihre charakteristische Festigkeit erreicht.
| Element | Inhalt (Gew.%) | Rolle |
|---|---|---|
| Zink (Zn) | 5.1 - 6.1 | Hauptstärkungselement mit Magnesium |
| Magnesium (Mg) | 2.1 - 2.9 | Bildet die stärkenden Niederschläge |
| Kupfer (Cu) | 1.2 - 2.0 | Erhöht die Festigkeit, verringert aber auch die allgemeine Korrosionsbeständigkeit |
| Chrom (Cr) | 0.18 - 0.28 | Steuert die Kornstruktur und das Spannungs-Korrosionsverhalten |
| Eisen (Fe) | 0,50 max | Verunreinigung; niedrige Werte schützen die Zähigkeit |
| Silizium (Si) | 0,40 max | Verunreinigung |
| Mangan (Mn) | 0,30 max | Verunreinigung, kontrolliert auf Zähigkeit |
| Titan (Ti) | 0,20 max | Getreideverfeinerer |
| Sonstiges (jeweils / gesamt) | 0,05 / 0,15 max | Restelemente |
| Aluminium (Al) | Rest | Matrix |
Mechanische Eigenschaften nach Temperierung
Die folgenden typischen Längsschnittwerte veranschaulichen, wie die Auswahl der Härte das Eigenschaftsgleichgewicht verändert. Lieferungen von Blechen und Platten sind üblicherweise nach ASTM B209/B209M zertifiziert, während extrudierte Stäbe und Profile ASTM B221 und europäischen Äquivalenten wie EN 755-2 folgen; Die Mindestwerte variieren je nach Produktform und -dicke.
| Temperament | Streckgrenze Rp0,2 (MPa) | Zugfestigkeit Rm (MPa) | Dehnung (%) | Typische Härte (HBW) |
|---|---|---|---|---|
| O (geglüht) | etwa 100 | etwa 230 | 17 | etwa 60 |
| T6 | etwa 500 | etwa 570 | 11 | etwa 150 |
| T651 (Platte) | 470 Min | 540 Min | 9 Min | etwa 150 |
| T73 / T7351 | etwa 435 | etwa 505 | 13 | etwa 135 |
T6 und T651 bieten die höchste Festigkeit und werden dort eingesetzt, wo Steifigkeit und Belastbarkeit das Design dominieren. Bei T73 und T7351 handelt es sich um überalterte Härtegrade, die etwa zehn Prozent an Festigkeit einbüßen und dafür eine deutlich bessere Beständigkeit gegen Spannungsrisse-korrosionsrissige Eigenschaften erhalten. Dies macht sie zur bevorzugten Wahl für Teile, die in einer korrosiven Umgebung anhaltender Zugspannung ausgesetzt sind.
Physikalische und thermische Eigenschaften
| Eigentum | Typischer Wert |
|---|---|
| Dichte | 2,81 g/cm3 |
| Elastizitätsmodul | 71,7 GPa |
| Schmelzbereich | etwa 477 - 635 Grad C |
| Wärmeleitfähigkeit (25 Grad C) | ca. 130 W/(mK) |
| Wärmeausdehnungskoeffizient | etwa 23,6 Mikrometer/(mK), 20 - 100 Grad C |
| Elektrische Leitfähigkeit | etwa 33 Prozent IACS |
Bearbeiten, Umformen und Fügen
Bearbeitung.Mit mittelmäßig bis gut bewertet. Scharfe positive -Rechenwerkzeuge, hohe Spindelgeschwindigkeit und ausreichende Spanabfuhr sorgen für eine hervorragende Oberflächengüte. Eine grobe Bearbeitung, gefolgt von einer Entspannungspause und einem leichten Schlichtschnitt, minimiert die Verformung dünner Abschnitte.
Bildung.Die Umformbarkeit bei T6 ist begrenzt, daher werden enge Biegungen normalerweise im geglühten Zustand hergestellt und anschließend gealtert, oder durch Warmumformung.
Schweißen.Generell nicht zu empfehlen. Beim Schmelzschweißen geht in der Wärmeeinflusszone ein großer Teil der Festigkeit des Grundmetalls verloren und es besteht ein erhöhtes Rissrisiko. Nieten, Schrauben und Kleben sind die üblichen Verbindungsmethoden.
Korrosionsschutz.Eloxierung, chemische Konversionsbeschichtung und Grundierungssysteme verbessern die Haltbarkeit, und blanke Oberflächen sollten im Nassbetrieb nicht mit unterschiedlichen Metallen in Kontakt kommen.
Oberflächenbeschaffenheit.Die Legierung lässt sich gut polieren und nimmt Schutzbeschichtungen gut auf, weshalb sie für Formen und Präzisionswerkzeuge verwendet wird, die sowohl Härte als auch ein feines Finish erfordern.
Typische Anwendungen
Flügelhäute, Stringer, Rahmen, Rumpfkomponenten und Fahrwerksteile von Flugzeugen
Beschläge und Halterungen für die Luft- und Raumfahrt sowie die Verteidigung, die hohe konzentrierte Lasten tragen
Hochleistungs-Fahrradrahmen, Komponenten und Sportgeräte
Formen und Werkzeuge, die eine hohe Härte bei gleichzeitiger Polierbarkeit erfordern
Präzisionsmaschinenteile, Zahnräder, Wellen und Prototypenhardware
Marine-Hardware nur, wenn sie vor Korrosion geschützt und von anderen Metallen isoliert ist
FAQ
F: Was macht 7075 stärker als die meisten anderen Aluminiumlegierungen?
Sein Zink-, Magnesium- und Kupfergehalt bildet während der künstlichen Alterung eine dichte Verteilung feiner Ausscheidungen, die die Versetzungsbewegung blockieren und eine sehr hohe Streckgrenze in den Härtegraden T6 und T651 erzeugen.
F: Wann sollte T73 oder T7351 anstelle von T6 gewählt werden?
Wenn ein Teil in einer korrosiven Umgebung einer anhaltenden Zugspannung ausgesetzt ist oder wenn Spannungsrisse durch Korrosion ein Sicherheitsrisiko darstellen würden. Der über-gealterte Härtegrad bietet eine deutlich bessere Rissbeständigkeit bei einem bescheidenen Festigkeitsverlust.
F: Kann 7075 geschweißt werden?
Schmelzschweißen wird nicht empfohlen, da die von der Hitze betroffene Zone an Festigkeit verliert und rissempfindlich wird. Stattdessen sollte eine mechanische Befestigung, eine Verklebung oder ein Wechsel auf eine schweißbare Legierung wie 6061 in Betracht gezogen werden.
F: Wie schneidet 7075 im Vergleich zu 6061 ab?
7075 bietet eine deutlich höhere Festigkeit, während 6061 eine bessere Korrosionsbeständigkeit, Schweißbarkeit, Formbarkeit und geringere Kosten bietet. Bei der allgemeinen Fertigung wird normalerweise 6061 bevorzugt, und bei gewichtskritischen Teilen mit hoher-Beanspruchung wird normalerweise 7075 bevorzugt.
F: Ist 7075 salzwasserbeständig?
Es ist die am wenigsten korrosionsbeständige -gängige Legierung mit hoher Festigkeit. Mit geeigneter Beschichtung, Eloxierung und Isolierung gegen unterschiedliche Metalle kann es in Meeresumgebungen eingesetzt werden, eine ungeschützte Exposition wird jedoch nicht empfohlen.
F: Welche Produktformen sind verfügbar?
Bleche, Platten, extrudierte Stangen, Stäbe und Profile sind Standard, wobei Platten üblicherweise in T651 und extrudierte Produkte in T6 oder T6511 geliefert werden, je nach Werk und bestellter Abmessung.
