Aluminium 7075 ist eine hochfeste, w?rmebehandelbare Legierung, die wegen ihrer ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften und ihres guten Verh?ltnisses von Festigkeit zu Gewicht beliebt ist. Diese Legierung besteht haupts?chlich aus Aluminium, Zink und geringen Mengen an Magnesium und Kupfer. Dadurch weist sie eine ausgezeichnete Widerstandsf?higkeit gegen Belastung und Ermüdung auf. In diesem Artikel werden die wichtigsten Eigenschaften, Verarbeitungstechniken und Anwendungen von Aluminium 7075 untersucht, so dass der Leser einen umfassenden überblick über die F?higkeiten dieser Legierung unter verschiedenen industriellen Bedingungen erh?lt.

überblick über Aluminium 7075

Aluminium ist eine w?rmebehandelbare Legierung, die zur 7xxx-Serie von Aluminiumlegierungen geh?rt. Sie ist haupts?chlich mit Zink legiert und hat einen Gehalt von etwa 6%. Die Sorte ist für ihre hervorragenden mechanischen Eigenschaften wie hohe Festigkeit, geringes Gewicht und Ermüdungsbest?ndigkeit bekannt. Obwohl Aluminium 7075 eine ausgezeichnete Festigkeit aufweist, kann es in bestimmten Umgebungen zu Spannungsrisskorrosion neigen und erfordert oft Schutzbeschichtungen oder Eloxierung, um seine Korrosionsbest?ndigkeit zu verbessern.

Aluminium 7075 besteht aus 5,1-6,1% Zink, 2,1-2,9% Magnesium und 1,2-2,0% Kupfer sowie aus Spuren anderer Elemente wie Chrom, Silizium und Mangan.

Tabelle 1. Zusammensetzung von Aluminium 7075-Legierungen (%)

Al		Zn	Mg	Cu	Cr	Fe	Mn	Ti	Si
Restbetrag		5.1-6.1	2.1-2.9	1.2-2.0	0.18-0.28	0.50	0.30	0.20	0.40

Temperaturen von Aluminium 7075

Die gebr?uchlichsten Zust?nde von Aluminium 7075 sind O-Zustand, T6, T651, T7, T7351.

7075-O

Es handelt sich um eine nicht w?rmebehandelte 7075-Legierung mit einer maximalen Zugfestigkeit von h?chstens 240 MPa und einer maximalen Streckgrenze von h?chstens 120 Mpa. Das Material hat eine ausgezeichnete Korrosions- und Ermüdungsbest?ndigkeit.

7075-T6

7075-T6 ist ein l?sungsgeglühtes und künstlich gealtertes Material. Dieses Material hat eine maximale Zugfestigkeit von nicht mehr als 560 MPa und eine maximale Streckgrenze von nicht mehr als 480 Mpa. Dies ist der am h?ufigsten verwendete Zustand der 7075-Aluminiumlegierung.

7075-T651

7075 -T651 ist l?sungsgeglüht, spannungsarmgeglüht und dann künstlich gealtert. Dieses Material hat eine maximale Zugfestigkeit von nicht mehr als 550 MPa und eine maximale Streckgrenze von nicht mehr als 460 Mpa. Das Spannungsarmglühen erfolgt durch Dehnung des Metalls um einen Betrag, der von der Art des herzustellenden Standard-Knetprodukts (Blech, Platte, Stange oder Schmiedestück) abh?ngt.

7075-T7

7075-T7 ist ein l?sungsgeglühtes und durch künstliche Mittelung stabilisiertes Material. Dieses Material hat eine maximale Zugfestigkeit von nicht mehr als 500 MPa und eine maximale Streckgrenze von nicht mehr als 410 Mpa. Es hat die zweith?chste Duktilit?t im Vergleich zu den anderen Varianten von 7075-Aluminium.

7075-T7351

7075-T7351 ist l?sungsgeglüht, spannungsarmgeglüht und anschlie?end durch künstliche Mittelung stabilisiert. Dieses Material hat eine maximale Zugfestigkeit von nicht mehr als 510 MPa und eine maximale Streckgrenze von nicht mehr als 410 Mpa.

Tabelle 2. Mechanische Eigenschaften der Aluminiumlegierung 7075

Temperament	Zugfestigkeit, MPa	Streckgrenze, MPa	Dehnung, %	H?rte, HB
7075-O	240	120	12	59
7075-T6	560	480	8	150
7075-T651	550	460	8	150
7075-T7	500	410	9	K.A.
7075-T7351	510	410	7.5	140

Eigenschaften von Aluminium 7075

Aluminium 7075 ist eine Hochleistungslegierung, die für ihre guten mechanischen Eigenschaften bekannt ist, insbesondere für ihr Verh?ltnis von Festigkeit zu Gewicht, was sie zu einer idealen Wahl für anspruchsvolle Branchen wie die Luft- und Raumfahrt und die Automobilindustrie macht. Um wirklich zu verstehen, warum 7075 so hoch angesehen ist, ist es wichtig, seine wichtigsten Materialeigenschaften genauer zu untersuchen.

Zugfestigkeit: 560 MPa

Die Zugfestigkeit ist die gr??tm?gliche Spannung, die ein Material aushalten kann, wenn es gedehnt oder gezogen wird, bevor es bricht. In dieser Hinsicht hat Aluminium 7075 eine Zugfestigkeit von 560 MPa, d.h. es kann hohen Kr?ften standhalten, bevor es bricht. Aufgrund dieser Zugfestigkeit eignet sich 7075-Aluminium ideal für Anwendungen, bei denen hohe Kr?fte ohne Dehnung oder Bruch ausgehalten werden müssen, wie z. B. bei Strukturbauteilen von Flugzeugen und anderen milit?rischen Ger?ten.

Streckgrenze: 480 MPa

Die Streckgrenze ist die Spannung, bei der das Material beginnt, sich plastisch zu verformen, d. h. es kehrt nicht mehr in seine ursprüngliche Form zurück, sobald die Spannung aufgehoben wird. Die Streckgrenze von Aluminium 7075 betr?gt 480 MPa. Dies ist eine der wichtigsten Eigenschaften, da sie die maximale Belastung angibt, die das Material aushalten kann, ohne sich dauerhaft zu verbiegen oder zu verziehen.

Aus praktischer Sicht macht diese hohe Streckgrenze 7075-Aluminium zu einem ausgezeichneten Werkstoff für Bauteile, die auch bei starker Belastung ihre Form behalten müssen, wie z. B. Flugzeugflügel, Rumpfrahmen und andere Strukturelemente in der Luft- und Raumfahrttechnik.

H?rte: 150 HB

Die H?rte bezieht sich auf die Widerstandsf?higkeit gegenüber Eindrücken, Abrieb oder Kratzern. Die H?rte von Aluminium 7075 wird mit 150 HB (Brinell-H?rte) angegeben. Diese Eigenschaft ist vor allem für Teile von Interesse, die einer hohen Abnutzung ausgesetzt sind oder deren Oberfl?che so widerstandsf?hig sein muss, dass sie Besch?digungen an der Oberfl?che standh?lt.

Im Allgemeinen steigt mit zunehmender H?rte die Verschlei?festigkeit, aber es wird auch immer schwieriger, das Material zu bearbeiten. 7075 eignet sich daher hervorragend für Zahnr?der, Werkzeuge und verschlei?intensive Teile, die im Maschinenbau, in der Luft- und Raumfahrt und bei milit?rischen Anwendungen eingesetzt werden.

Dichte: 2,85 g/cm3

Die Dichte ist definiert als die Masse eines Materials pro Volumeneinheit. Die Dichte von Aluminium 7075 betr?gt 2,85 g/cm3 und liegt damit im Vergleich zu einigen anderen Werkstoffen wie Stahl oder Titan am unteren Ende. Dies tr?gt dazu bei, dass die Legierung in Bezug auf das Gewicht schlank bleibt, was sehr wichtig ist, wenn das Gewicht bei allen Priorit?ten eine Rolle spielt.

Elektrische Leitf?higkeit: 33% IACS

Die elektrische Leitf?higkeit ist die F?higkeit eines Materials, elektrischen Strom zu leiten. Das Aluminium 7075 hat eine elektrische Leitf?higkeit von 33% IACS-International Annealed Copper Standard. Das würde bedeuten, dass 7075 weniger leitf?hig ist als reines Aluminium, das eine Leitf?higkeit von etwa 60% IACS hat.

W?rmeleitf?higkeit: 130 W/m-K

Die W?rmeleitf?higkeit beschreibt die F?higkeit eines Materials, W?rme zu leiten. Für Aluminium 7075 betr?gt dieser Wert 130 W/m-K. Obwohl dieser Wert nur etwa halb so hoch ist wie der von reinem Aluminium mit einer W?rmeleitf?higkeit von 235 W/m-K, kann 7075 bei den meisten Anwendungen, bei denen eine wichtige W?rmeübertragung stattfindet, dennoch eine angemessene Leistung erbringen.

W?rmeausdehnung: 23 μm/m-K

Die thermische Ausdehnung ist der Prozess, bei dem das Material mit zunehmender W?rme an Gr??e gewinnt. Der W?rmeausdehnungskoeffizient für Aluminium 7075 wird mit 23 μm/m-K angegeben, was bedeutet, dass sich die L?nge pro Meter um 23 Mikrometer vergr??ert, wenn die Temperatur um 1°C steigt. Dies entspricht einer relativ geringen thermischen Ausdehnung, so dass Temperatur?nderungen die Dimensionsstabilit?t von 7075-Aluminium nicht beeintr?chtigen.

Elastizit?tsmodul: 70 GPa

Der Elastizit?tsmodul, oft auch als Elastizit?tsmodul bezeichnet, ist ein Ma? für die Steifigkeit eines Materials oder seinen Widerstand gegen Verformung unter Belastung. Der Elastizit?tsmodul für Aluminium 7075 betr?gt 70 GPa. Dies würde bedeuten, dass die Legierung ziemlich steif ist, da die Tendenz zur Verformung unter Belastung sehr gering ist. Aluminium 7075 hat einen hohen Elastizit?tsmodul und eignet sich daher besonders für Anwendungen, bei denen es auf Ma?haltigkeit und geringe Verformung ankommt. Die Steifigkeit von 7075 kann in Bauteilen wie Flugzeugflügeln und Strukturtr?gern von Hochleistungsmaschinen sehr vorteilhaft genutzt werden, da sie dafür sorgt, dass diese auch unter schweren Lasten oder Belastungen ihre Form und Festigkeit behalten.

Schmelzpunkt: 480°C

Der Schmelzpunkt ist die Temperatur, bei der ein Material von einem festen Zustand in eine Flüssigkeit übergeht. Die Schmelztemperatur von Aluminium 7075 liegt bei 480 °C und ist damit recht hoch. Es kann daher perfekt für Bedingungen eingesetzt werden, bei denen es extremen Temperaturen ausgesetzt ist, ohne seine Integrit?t zu verlieren.

Schwei?eignung: Schlecht

Aluminium 7075 ist sehr schlecht schwei?bar, da seine hohe Festigkeit in Verbindung mit seiner Zusammensetzung aus Zink und Kupfer sehr leicht zu Rissen w?hrend des Schwei?prozesses führt. Um ein zuverl?ssiges Schwei?en zu erreichen, werden spezielle Techniken wie Vorw?rmung, kontrollierte Abkühlung und besondere Schwei?zusatzwerkstoffe eingesetzt. Daher wird Aluminium 7075 normalerweise nicht für Anwendungen ausgew?hlt, die zwingend geschwei?t werden müssen; stattdessen wird auf andere Verbindungsarten wie Schrauben, Nieten oder Kleben zurückgegriffen.

Aluminium 7075 kann jedoch mit den richtigen Techniken eine gute Schwei?barkeit aufweisen.

Das g?ngigste Verfahren ist das Gas-Wolfram-Lichtbogenschwei?en (GTAW), das qualitativ hochwertige Schwei?n?hte bietet.

Gas-Metall-Lichtbogenschwei?en (GMAW) ist ebenfalls m?glich, aber es muss darauf geachtet werden, dass die W?rmezufuhr minimiert und Hitzerisse w?hrend des Schwei?vorgangs vermieden werden.

Das widerstandsf?hige Punktschwei?en mit einer stumpfen Elektrode ist für das Verbinden von 7075 sehr effektiv, aber die Schwei?stellen müssen gründlich gereinigt werden, um eine starke Verbindung zu gew?hrleisten.

Das Reibrührschwei?en (Friction Stir Welding, FSW) erzeugt qualitativ hochwertige Festk?rperschwei?ungen bei allen Temperaturen von Aluminium 7075.

Korrosionsbest?ndigkeit: Allgemein

Die allgemeine Korrosionsbest?ndigkeit von Aluminium 7075 ist im Vergleich zu einigen anderen Aluminiumlegierungen, wie z. B. Aluminium 6061, relativ gering. Der gr??te Schwachpunkt ist jedoch die Anf?lligkeit dieser Legierung für Spannungsrisskorrosion unter Bedingungen, die man als ziemlich extrem bezeichnen k?nnte, z. B. in einer Meeresumgebung oder unter stark sauren Bedingungen. Um dies zu vermeiden, wird Aluminium 7075 in der Regel eloxiert oder mit Schutzschichten versehen, die es korrosionsbest?ndig machen.

Tabelle 3. Eigenschaften von Aluminium 7075-Legierungen (T6)

Eigenschaften	Wert
Zugfestigkeit, MPa	560
Zugfestigkeit, MPa	480
H?rte, HB	150
Dichte, g/cm3	2.85
Elektrische Leitf?higkeit, IACS	33
W?rmeleitf?higkeit, W/m-K	130
W?rmeausdehnung, μm/m-K	23
Elastizit?tsmodul, GPa	70
Schmelzpunkt, ℃	480
Schwei?eignung	Schlecht
Korrosionsbest?ndigkeit	Allgemein

Der Preis von Aluminium ist 7075

Der Preis von Aluminium 7075 h?ngt von mehreren Faktoren ab: Marktnachfrage, Produktionskosten, Lieferanten und Materialspezifikationen. Der Preis ist im Allgemeinen h?her als bei anderen Aluminiumlegierungen, da es sich um eine hochfeste Legierung handelt, die einen komplexen Produktionsprozess erfordert.

Der allgemeine Preis eines Blechs aus 7075-Aluminiumlegierung betr?gt etwa $10-20 pro kg, je nach Gr??e und Dicke, Oberfl?chenbehandlungund die Abnahmemenge.

Der Preis für eine 7075 Aluminiumlegierung Rundbarren ist etwa $12-22 pro kg; detaillierte Angebote sollten auf der Grundlage des Durchmessers einer Bar und nach dem Lieferanten werden.

Wenn es sich um 7075-T6 handelt, ist es aufgrund der verst?rkten W?rmebehandlung, die die Materialeigenschaften verbessert, sicherlich teurer. In der Regel wird 7075-T6-Legierung kosten etwa 5-15% h?her als die normale 7075 Aluminium-Legierung.

Vorteile von Aluminium 7075

Aluminium 7075 hat die Vorteile einer hohen Festigkeit bei guter Ermüdungsbest?ndigkeit und eignet sich besonders für Anwendungen, die ein Hochleistungsmaterial erfordern. Einige Beispiele sind die Luft- und Raumfahrt- sowie die Milit?rindustrie. Ein hoher Zinkgehalt sorgt für eine erhebliche Verfestigung durch Ausscheidungsh?rtung in 7075, w?hrend der relativ hohe Chromgehalt die Duktilit?t und Z?higkeit der Legierung erh?ht, indem er das Kristallwachstum reduziert.

Aluminium 7075 hat jedoch einige Nachteile, wie z. B. die Korrosionsbest?ndigkeit, die im Vergleich zu anderen Kategorien von Aluminiumlegierungen, z. B. der Serie 2000, als durchschnittlich eingestuft wird. Au?erdem l?sst sich diese Legierung schlecht schwei?en und ist daher bei der Herstellung sehr empfindlich gegenüber Schwei?techniken und Verarbeitungsbedingungen. In Anbetracht dieser Nachteile ist diese Legierung aufgrund ihres ausgezeichneten Verh?ltnisses von Festigkeit zu Gewicht und ihrer Ermüdungsbest?ndigkeit die erste Wahl für sehr anspruchsvolle Anwendungen, bei denen die Leistung nicht beeintr?chtigt werden darf.

Bearbeitungsverfahren für Aluminium 7075

Die Aluminiumlegierung 7075 l?sst sich gut bearbeiten, aber aufgrund der hohen Intensit?t und H?rte muss die Wahl der Bearbeitungsmethoden und -parameter gut überlegt sein, um Fehler wie Werkzeugverschlei?, W?rmeentwicklung und Materialverzug zu vermeiden.

Pr?zisionsbauteile k?nnen aus 7075er Aluminium mit traditionellen Schneidverfahren hergestellt werden, wie z. B. fr?sen, Drehenund Bohren. In Anbetracht der hohen Festigkeit des Materials müssen scharfe, qualitativ hochwertige Schneidwerkzeuge verwendet werden, und die Optimierung der Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe sollte zusammen mit der Verwendung von Kühlmitteln eingesetzt werden, um die W?rmeentwicklung zu minimieren. Techniken zur Oberfl?chenbearbeitung, wie Eloxierenwerden auch h?ufig verwendet, um die Korrosionsbest?ndigkeit und das ansprechende Aussehen zu verbessern.

Für komplexe Geometrien kann 7075 Aluminium auch erfolgreich mit CNC-Bearbeitungwas eine hohe Pr?zision und gute Wiederholbarkeit erm?glicht. In einigen F?llen kann die Funkenerosion eine nicht-traditionelle Methode sein, um eine komplizierte Form zu erzeugen. Die richtige Werkzeugbestückung in Verbindung mit einem guten W?rmemanagement und der Einhaltung bew?hrter Bearbeitungsmethoden erm?glicht es der Legierung, ihre mechanischen Eigenschaften beizubehalten und eine gute Oberfl?chengüte und Ma?genauigkeit zu erzielen.

Anwendungen von Aluminium 7075

Aluminium 7075 wird aufgrund seiner hervorragenden mechanischen Eigenschaften in vielen industriellen Anwendungen eingesetzt. Am h?ufigsten wird es in der Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet, wo es als Material für Strukturteile wie Flugzeugflügel, Rümpfe und Fahrwerke dient. Aufgrund der Kombination aus Festigkeit und geringem Gewicht wird die Legierung auch für milit?rische Ausrüstungen, Fahrzeugteile, Bootsrümpfe, Fahrradrahmen und hochwertigste Sportger?te verwendet. Ein weiteres wichtiges Einsatzgebiet von 7075-Aluminium ist die Pr?zisionsbearbeitung hoch beanspruchter Teile für die Automobilindustrie, Industriemaschinen und Werkzeugbau, wo Leistung und Langlebigkeit entscheidend sind.

Schlussfolgerung

Aluminium 7075 gilt aufgrund seiner hervorragenden Festigkeit und Haltbarkeit als bevorzugte Wahl. Allerdings müssen sowohl seine Bearbeitbarkeit als auch seine Schwei?eigenschaften richtig ausgew?hlt werden, um bei der Produktion die besten Ergebnisse zu erzielen. Die Eigenschaften von 7075 k?nnen durch verschiedene W?rmebehandlungsverfahren, Oberfl?chenbehandlungen und Bearbeitungstechniken ma?geschneidert werden, um bestimmte Leistungskriterien zu erfüllen. Auch wenn seine Kosten und die damit verbundenen Verarbeitungsschwierigkeiten seine Anwendung in einigen Bereichen einschr?nken k?nnen, überwiegen die Vorteile der Leistung unter Hochleistungsbedingungen in der Luft- und Raumfahrt und in der Feinmechanik weiterhin die Nachteile.