Nhôm 7075 là hợp kim nhôm biến dạng hóa bền, với kẽm là nguyên tố hợp kim chính. Nhôm A7075 có độ bền cao nhất, sức mạnh tương đương với nhiều loại thép, có sức bền mỏi và độ gia công trung bình, nhưng lại nhẹ hơn thép. Các thành phần hợp kim chính của Nhôm A7075 nhôm kẽm và đồng; nguyên tố kim loại khác của nó bao gồm Mg, Fe, Si, Mn, Cr, Ti, trong thứ tự giảm dần số lượng. Nhôm A7075 có tính chống ăn mòn thấp hơn nhiều hợp kim nhôm khác, nhưng tốt hơn các hợp kim 2000.
Nhôm 7075 đầu tiên được phát triển bí mật bởi một công ty Nhật Bản, Sumitomo Metal, vào năm 1935, nhưng được Alcoa giới thiệu vào năm 1943 và được tiêu chuẩn hóa để sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ vào năm 1945. 7075 cuối cùng đã được sử dụng để sản xuất khung máy bay trong Không lực Hải quân Đế quốc Nhật Bản.
Thành phần hóa học của nhôm A7075
| Thành phần | Tỷ lệ (%) |
|---|---|
| Aluminum, Al (nhôm) | 90 |
| Zinc, Zn (Kẽm) | 5.6 |
| Magnesium, Mg (Ma giê) | 2.5 |
| Copper, Cu (Đồng) | 1.6 |
| Chromium, Cr (Crôm) | 0.23 |
Đặc tính Nhôm A7075
- Tỷ trọng: 2.81 g/cm³
- Nhiệt độ nóng chảy: 483°C
Thuộc tính nhiệt
| Properties | Conditions | ||
|---|---|---|---|
| T (ºC) | Treatment | ||
| Thermal expansion | 23.2 (10-6/ºC) | 20-100 | – |
| Thermal conductivity | 130 W/mK | 25 | T6 |
Tính chất vật lý của hợp kim Nhôm A7075
| Độ bền tới hạn (PSI) | Độ bền uốn (PSI) | Độ bền trượt (PSI) | Độ kéo dãn trong 2″ | Độ cứng Brinell |
|---|---|---|---|---|
| 78,000 | 67,000 | 48,000 | 10 | 150 |
Tính dẫn điện
| Điện trở suất | 5.15e-006 ohm-cm | 5.15e-006 ohm-cm | AA; Điển hình ở 68°F |
|---|---|---|---|
| CTE, tuyến tính 68°F | 23,6 μm/m-°C | 13,1 μin/in-F | AA; Điển hình; Trung bình trên 68-212°F phạm vi. |
| CTE, tuyến tính 250°C | 25,2 μm/m-°C | 14μin /°F | Trung bình trong khoảng 20-300°C |
| Nhiệt dung riêng | 0,96 J/g-°C | 0.229 BTU/lb-°F | |
| Dẫn nhiệt | 130 W/mK | 900 BTU-in / hr-ft²- ° F | AA; Điển hình ở 77°F |
| Độ nóng chảy | 477 – 635°C | 890 – 1175°F | AA |
| Solidus | 477°C | 890°F | AA; Điển hình |
| Liquidus | 635°C | 1175°F | AA; Điển hình |
| Nhiệt Nhiệt | 413°C | 775°F | |
| Nhiệt độ Giải pháp | 466 – 482°C | 870 – 900°F | |
| Nhiệt độ già hóa | 121 ° C | 250°F |
Tính chất cơ học
Các tính chất cơ học của nhôm 7075 phụ thuộc rất lớn vào quá trình ủ của vật liệu.
7075-0
7075 không được xử lý nhiệt (7075-0 độ) có độ bền kéo tối đa không quá 280 MPa (40.000 psi) và độ đàn hồi tối đa không quá 140 MPa (21.000 psi). Vật liệu này có độ giãn dài (kéo dài trước khi đứt) là 9-10%. Như trường hợp của tất cả các hợp kim nhôm 7075, 7075-0 có khả năng chống ăn mòn cao kết hợp với cấu hình cường độ thường được chấp nhận.
7075-T6
Có độ bền kéo cực đại là 510–540 MPa (74,000–78,000 psi) và độ đàn hồi ít nhất 430–480 MPa (63,000–69,000 psi). Nó có độ giãn dàikhi đứt là 5-11%.
Nhiệt độ T6 thường đạt được bằng cách đồng nhất hóa vật đúc 7075 ở 450°C trong vài giờ, làm nguội và sau đó lão hóa ở 120°C trong 24 giờ. Điều này mang lại độ đàn hồi cực đại của hợp kim 7075. Sức mạnh có nguồn gốc chủ yếu từ các kết tủa eta và eta’ phân tán mịn cả trong hạt và dọc theo ranh giới hạt. [7]
7075-T651
Trạng thái T651 có độ bền kéo tối đa là 570 MPa (83.000 psi) và độ đàn hồi 500 MPa (73.000 psi). Nó có độ giãn dài khi đứt khoảng 3-9%. Các tính chất này có thể thay đổi tùy thuộc vào hình thức của vật liệu được sử dụng. Tấm dày hơn có thể thể hiện sức căng, độ đàn hồi và độ giãn dài thấp hơn so với những con số được liệt kê ở trên.
7075-T7
Trạng thái T7 có độ bền kéo cuối cùng là 505 MPa (73.200 psi) và độ đàn hồi là 435 MPa (63.100 psi). Nó có độ giãn dài khi đứt là 13%. Tính chất T7 đạt được bằng cách vượt quá (có nghĩa là lão hóa qua độ cứng cực đại) của vật liệu. Điều này thường được thực hiện bằng cách lão hóa ở 100-120°C trong vài giờ và sau đó ở 160-180°C trong 24 giờ trở lên. Tính chất T7 tạo ra cấu trúc vi mô của hầu hết các kết tủa eta. Trái ngược với tính chất T6, các hạt eta này lớn hơn nhiều và ưa sự phát triển dọc theo ranh giới hạt. Điều này làm giảm tính nhạy cảm đối với nội ứng suất. Trạng thái nhiệt T7 tương đương với T73.
7075-RRA
Trạng thái thụt lùi và dòng dõi (RRA) là trạng thái xử lý nhiệt nhiều tầng. Bắt đầu với một tấm ở trạng thái xử lý nhiệt T6, nó liên quan đến việc vượt quá độ cứng cực đại (trạng thái T6) đến gần trạng thái T7. Một lần gặt tiếp theo ở 120°C trong 24 giờ sẽ trả lại độ cứng và cường độ gần hoặc rất gần với mức độ nhiệt độ T6.
Phương pháp xử lý RRA có thể được thực hiện với nhiều quá trình khác nhau. Các hướng dẫn chung đang lùi về giữa 180–240 °C trong 15 phút 10 giây.
Ứng dụng
Việc sử dụng hàng loạt hợp kim nhôm 7075 đầu tiên trên thế giới là dành cho máy bay chiến đấu Mitsubishi A6M Zero. Máy bay được biết đến với khả năng cơ động tuyệt vời nhờ vào độ bền cao hơn của 7075 so với các hợp kim nhôm trước đây.
Hợp kim 7000 series như 7075 thường được sử dụng trong các ứng dụng vận tải có độ bền kéo cao, bao gồm hàng hải, ô tô và hàng không. Những đặc tính tương tự này dẫn đến việc sử dụng nó trong các thiết bị leo núi, linh kiện xe đạp, khung inlines và khung treo dù lượn thường được làm từ hợp kim nhôm 7075. Các mô hình điều khiển từ xa RC thường sử dụng 7075 và 6061 cho các tấm khung. 7075 được sử dụng trong sản xuất súng trường M16 cho quân đội Mỹ cũng như súng trường kiểu AR-15 cho thị trường dân sự. Đặc biệt là các chi tiết chất lượng cao ở M16 thân súng phía trên và phía dưới cũng như ống cũng như các ống mở rộng thường được chế tạo từ hợp kim 7075-T6. Desert Tactical Arms, SIG Sauer và công ty vũ khí PGM của Pháp sử dụng nó cho súng trường bắn tỉa chính xác của họ.
Do cường độ cao, mật độ thấp, tính chất nhiệt và khả năng đánh bóng cao, 7075 được sử dụng rộng rãi trong sản xuất dụng cụ khuôn. Hợp kim này đã được tiếp tục tinh chế thành các hợp kim 7000 series khác cho ứng dụng này, cụ thể là 7050 và 7020.