Pulver aus Aluminiumlegierung 7050
Inhaltsübersicht
Pulver aus Aluminiumlegierung 7050 ist eine hochfeste Luft- und Raumfahrtlegierung, die auch in Pulverform für die additive Fertigung und andere pulvermetallurgische Anwendungen erhältlich ist. Mit Zink und Magnesium als primären Legierungsbestandteilen weist diese Legierung der Serie 7xxx hervorragende mechanische Eigenschaften auf, die sich ideal für kritische Strukturkomponenten eignen.
Übersicht Pulver aus Aluminiumlegierung 7050
| Eigentum | Beschreibung |
|---|---|
| Legierung | AA7050 |
| UNS-Nummer | A97050 |
| EN-Bezeichnung | EN AW-7050 |
| Primäre Legierungselemente | Zink (Zn), Magnesium (Mg), Kupfer (Cu) |
| Stärke | Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht |
| Zugfestigkeit | Bis zu 570 MPa (Härtegrad T651) |
| Streckgrenze | Bis zu 500 MPa (Härtegrad T651) |
| Bruchzähigkeit | Etwa 33 MPa√m (Härtegrad T7351) |
| Ermüdungsfestigkeit | Etwa 310 MPa bei 107 Zyklen (Härtegrad T7351) |
| Korrosionsbeständigkeit | Gut |
| Wärmeleitfähigkeit | Hoch |
| Bearbeitbarkeit | Gut |
| Anwendungen | |
| Luft- und Raumfahrt | Strukturelle Flugzeugkomponenten, Fahrwerke, Raketen |
| Automobilindustrie | Räder, Querlenker, Antriebsstrangteile |
| Industriell | Robotik, Werkzeugvorrichtungen und Vorrichtungen, Instrumentierung |
| Marine | Propeller, Antriebswellen, Pumpen, Ventile |
| Methoden der Pulverherstellung | Gaszerstäubung, Plasmazerstäubung, Kryomahlen |
Arten von Aluminium 7050-Pulver
Je nach Herstellungsverfahren und Eigenschaften gibt es verschiedene Al7050-Pulversorten:
| Typ | Beschreibung | Partikelgröße | Morphologie | Scheinbare Dichte |
|---|---|---|---|---|
| Zerstäubtes Gas | Inertgaszerstäubung liefert kugelförmiges Pulver | 15-45 μm | Abgerundet | ∼1,6 g/cc |
| Zerstäubtes Wasser | Wasser bricht die Schmelze auf und bildet unregelmäßige Partikel | 15-100 μm | Zerklüftet, porös | ∼1,2 g/cc |
| Plasma zerstäubt | Glattes, kugelförmiges Nano- bis Mikronpulver aus Plasma | 5-45 μm | Sehr kugelförmig | ∼2 g/cc |
| Mechanisch legiert | Hochenergetisches Kugelmahlen mischt und verfeinert Pulver | 15-100 μm | Zerklüftete, zusammengesetzte Partikel | ∼1,8 g/cc |
Je nach der endgültigen Anwendungsmethode wird die geeignete Sorte gewählt. Kleinere Körnungen unter 100 Mikrometer ermöglichen eine bessere Dichte des Pulverbettes und eine bessere Druckauflösung.
Zusammensetzung Pulver aus Aluminiumlegierung 7050
Als Strukturlegierung für die Luft- und Raumfahrt ist die Zusammensetzung von 7050:
| Element | Gewicht % | Rolle |
|---|---|---|
| Zink | 5.7 – 6.7% | Wichtiges Legierungselement, verbessert die Festigkeit durch Ausfällung |
| Magnesium | 1.9 – 2.6% | Stärkendes Element, bildet MgZn2-Ausscheidungen |
| Kupfer | 2.0 – 2.6% | Hilft bei der Feinabstimmung der mechanischen Eigenschaften |
| Eisen | ≤0,15% | Verunreinigungsgrad, niedrig gehalten |
| Silizium | ≤0.12% | Element der Verunreinigung |
| Chrom | ≤0,04% | Nur als Spurenverunreinigung vorhanden |
| Mangan | ≤0,05% | Als Verunreinigung gering gehalten |
| Aluminium | Bilanz | Grundelement |
Gelegentlich werden Silber, Lithium oder andere Elemente hinzugefügt, um die Pulvereigenschaften zu verändern.
Pulver aus Aluminiumlegierung 7050 Eigenschaften
Schlüsseleigenschaften von Al7050-Legierungspulver für die additive Fertigung:
Physikalische Eigenschaften
| Eigentum | Wert |
|---|---|
| Dichte | 2,83 g/cm3 |
| Schmelzpunkt | ∼635°C |
| Wärmeleitfähigkeit | 130 W/m-K |
| Spezifische Wärmekapazität | 0,88 J/g-K |
| Elektrischer spezifischer Widerstand | ∼4,5 μΩ-cm |
| CTE | 23 μm/m-K |
| Farbe | Dunkelgrau bis schwarz |
Aufgrund der geringen Dichte und der hohen Festigkeit eignet sich Al7050 für die Luft- und Raumfahrt und ermöglicht Gewichtseinsparungen.
Mechanische Eigenschaften
| Eigentum | Wie gedruckt | Wärmebehandelt |
|---|---|---|
| Zugfestigkeit | ≥450 MPa | ≥570 MPa |
| Streckgrenze | ≥400 MPa | ≥500 MPa |
| Dehnung | ∼8% | ∼10% |
| Härte | ∼150 VPN | ∼195 VPN |
| Ermüdungsfestigkeit | 100 MPa | 230 MPa |
Durch eine kontrollierte Wärmebehandlung bei niedrigen Spannungen wird ein optimales Ausscheidungsgefüge entwickelt, das die mechanische Leistungsfähigkeit verbessert.
Leistungsattribute
| Parameter | Wert | Einheit |
|---|---|---|
| Verhältnis Stärke/Gewicht | Hoch | MPa/(g/cm3) |
| Verhältnis von Steifigkeit zu Gewicht | Hoch | GPa/(g/cm3) |
| Korrosionsbeständigkeit | Gut | – |
| Schweißeignung | Messe | – |
| Leitfähigkeit | Ausgezeichnet | %IACS |
| Hochtemperaturleistung | Gut | – |
Aufgrund dieser Eigenschaften eignet sich Al7050 für kommerzielle und militärische Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt.
Produktion Pulver aus Aluminiumlegierung 7050
| Prozess | Beschreibung |
|---|---|
| Zerstäubung | Die geschmolzene Legierung 7050 wird in den Zerstäuber geleitet. Das flüssige Metall wird durch Inertgas (in der Regel Stickstoff) oder einen Plasmastrahl in feine Tröpfchen zerlegt. Aufgrund des großen Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen verfestigen sich die Tröpfchen schnell zu kugelförmigen Pulverteilchen. Es gibt verschiedene Techniken, darunter: Gaszerstäubung (GA) - Die gängigste Methode zur Herstellung von 7050-Pulver. Plasmazerstäubung (PA) - Bietet eine feinere Kontrolle der Partikelgröße. |
| Fräsen | Optionaler Schritt zur weiteren Verfeinerung der Partikelgröße und -morphologie, der in der Regel bei durch GA hergestellten Pulvern angewendet wird. Beim mechanischen Mahlen werden Mahlkörper eingesetzt, um die gewünschten Partikeleigenschaften zu erzielen. Kryomahlen - Ein spezielles Mahlverfahren, das bei niedrigen Temperaturen durchgeführt wird, um die Oxidation zu minimieren und den Pulverfluss zu verbessern. |
| Siebung/Klassifizierung | Das Pulver wird mithilfe von Sieben oder Klassierern in bestimmte Größenfraktionen getrennt. Sorgt für eine gleichmäßige Partikelgrößenverteilung für optimalen Fluss und Packung in Additive Manufacturing (AM)-Prozessen. |
| Mischen (fakultativ) | Mischen von Pulvern aus verschiedenen Chargen, um eine einheitliche Chemie und einheitliche Eigenschaften zu erreichen. |
| Qualitätskontrolle | Das Pulver wird rigoros getestet, um sicherzustellen, dass es die strengen Spezifikationen erfüllt: Chemische Zusammensetzung Partikelgrößenverteilung Morphologie (Form) Fließfähigkeit Feuchtigkeitsgehalt Sauerstoffgehalt |
| Wichtige Pulvereigenschaften | Beschreibung | Bedeutung für AM |
|---|---|---|
| Partikelgrößenverteilung | Verteilung der Pulverpartikelgrößen. | Beeinflusst die Packungsdichte, die Fließfähigkeit und die Eigenschaften des fertigen Teils. Normalerweise liegt der gewünschte Bereich für 7050 AM bei 15-63 Mikrometern. |
| Morphologie | Form der Pulverteilchen. | Kugelförmige Partikel bieten im Vergleich zu unregelmäßigen Formen eine bessere Fließfähigkeit und Packung. |
| Zusammensetzung der Legierung | Spezifische Prozentsätze der Elemente im Pulver. | Bestimmt die mechanischen Eigenschaften, die Korrosionsbeständigkeit und andere Merkmale des Endprodukts. 7050-Pulver enthält in der Regel Zink (6%), Magnesium (2%) und Kupfer (2,3%) als wichtige Legierungselemente. |
| Scheinbare Dichte | Schüttdichte des Pulvers. | Beeinflusst die endgültige Dichte des gedruckten Teils. |
| Fließfähigkeit | Leichtigkeit, mit der das Pulver fließt. | Gemessen an der Hall-Durchflussrate. Entscheidend für die gleichmäßige Schichtbildung bei AM-Prozessen. |
| Feuchtigkeitsgehalt | Menge der vom Pulver aufgenommenen Feuchtigkeit. | Minimiert die Oxidation des Pulvers während der Lagerung und der AM-Verarbeitung. Normalerweise unter 0,1% für 7050-Pulver. |
Anwendungen Pulver aus Aluminiumlegierung 7050
| Anwendungen | Gewünschte Eigenschaften |
|---|---|
| Luft- und Raumfahrt (einschließlich Flugzeugstrukturen, Fahrwerke und Raumfahrzeugkomponenten) | Hohe Festigkeit, Bruchzähigkeit, Ermüdungsfestigkeit |
| Automobilindustrie (einschließlich Räder, Motorkomponenten und Karosserieteile) | Hohe Festigkeit, geringes Gewicht |
| Sportartikel (einschließlich Baseballschläger, Fahrradrahmen und Golfschläger) | Hohe Festigkeit, gute Ermüdungsbeständigkeit |
| Militärische Anwendungen (einschließlich Panzerung, Waffen und Fahrzeuge) | Hohe Festigkeit, Schweißbarkeit |
| Formgebung und Werkzeugbau (aufgrund seiner guten Dimensionsstabilität und Verschleißfestigkeit) | Formbeständigkeit, Verschleißfestigkeit |
| Elektronik (aufgrund seiner guten elektrischen Leitfähigkeit) | Elektrische Leitfähigkeit |
| Kryogene Anwendungen (aufgrund seiner guten Tieftemperaturfestigkeit) | Tieftemperaturfestigkeit |
| Marineanwendungen (aufgrund seiner guten Korrosionsbeständigkeit) | Korrosionsbeständigkeit |
| Medizinische Anwendungen (aufgrund seiner Biokompatibilität) | Biokompatibilität |
| Konstruktion (aufgrund des hohen Verhältnisses von Festigkeit zu Gewicht) | Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht |
Pulver aus Aluminiumlegierung 7050 Spezifikationen
Aluminiumlegierung 7050 Pulver Spezifikationen
| Eigentum | Beschreibung | Typischer Wert | Einheiten |
|---|---|---|---|
| Chemische Zusammensetzung | Aluminiumlegierungspulver 7050 ist eine hochfeste Aluminiumlegierung, die mehrere Schlüsselelemente in bestimmten Anteilen enthält. | Aluminium (Al): Bilanz Zink (Zn): 5.7 – 6.7% Magnesium (Mg): 2.0 – 2.6% Kupfer (Cu): 2.0 – 2.5% Andere Elemente (Si, Fe, Mn, Cr, Ti, Zr): ≤ 0,15% gesamt | wt% |
| Morphologie der Partikel | Die Form und die Oberflächeneigenschaften der Pulverpartikel beeinflussen deren Fließfähigkeit, Packungsdichte und Bedruckbarkeit. | Sphärisch oder nahezu sphärisch | |
| Partikelgrößenverteilung | Die Größe der Pulverpartikel spielt eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Oberflächenbeschaffenheit, der mechanischen Eigenschaften und der Gesamtqualität des gedruckten Endprodukts. | Sie werden in der Regel in verschiedenen Größen angeboten, z. B. 15-45 μm, 45-100 μm oder 100-150 μm. Für bestimmte Anwendungen können engere Größenverteilungen erwünscht sein. | μm |
| Scheinbare Dichte | Dies bezieht sich auf die Schüttdichte des Pulvers unter Berücksichtigung der Zwischenräume zwischen den Partikeln. | Ungefähr 2,6 - 2,8 g/cm³ | g/cm³ |
| Zapfstellendichte | Die Abstichdichte ist die Dichte des Pulvers nach einem standardisierten Abstichverfahren zur Minimierung von Hohlräumen. | Geringfügig höher als die scheinbare Dichte, typischerweise etwa 3,0 - 3,2 g/cm³ | g/cm³ |
| Fließfähigkeit | Eine gute Fließfähigkeit ist für eine gleichmäßige Pulverabscheidung in additiven Fertigungsverfahren unerlässlich. | Die sphärische Morphologie und die geeignete Partikelgrößenverteilung tragen zu einer guten Fließfähigkeit bei. | |
| Mechanische Eigenschaften (Knetäquivalent) | Während die genauen Eigenschaften je nach Herstellungsverfahren und Nachbearbeitungstechniken variieren können, bietet 7050-Aluminiumpulver im Allgemeinen hervorragende mechanische Eigenschaften, die mit denen von 7050-Aluminium in Knetform (als Massenware) vergleichbar sind. | Streckgrenze: 415 - 475 MPa Zugfestigkeit: 500 - 570 MPa Dehnung: 12 – 18% | MPa, % |
Klassen
Gemäß MPIF 35-Normen auf der Grundlage der Partikelgröße:
| Klasse | Partikelgröße |
|---|---|
| Ultrafeine | 1 - 20 μm |
| Sehr gut | 15 - 45 μm |
| Fein | 25 - 75 μm |
| Relativ grob | 53 - 105 μm |
Ultrafeines und sehr feines Al7050, geeignet für das Laserschmelzen.
Normen
- ASTM B233 - Norm für Aluminiumpulver und -flocken für das thermische Spritzen
- MPIF 35 - Norm für Aluminium und Aluminiumlegierungspulver
- ISO 22053 - Bestimmung der Teilchengröße von Metallpulvern für die additive Fertigung
Preisgestaltung Pulver aus Aluminiumlegierung 7050
Repräsentative Preise, 2023:
| Klasse | Preis |
|---|---|
| Ultrafeine | $45 - $55 pro kg |
| Sehr gut | $35 - $50 pro kg |
| Fein | $18 - $35 pro kg |
| Grob | $12 - $25 pro kg |
Höhere Sphärizität, kleinere und enger verteilte Pulvergrößen erfordern einen höheren Preis.
Vor- und Nachteile von Aluminiumlegierung 7050 Pulver
| Profis | Nachteile |
|---|---|
| Hohe Festigkeit: Das Pulver aus der Aluminiumlegierung 7050 verfügt über hervorragende Festigkeitseigenschaften, die die anderer üblicherweise für die additive Fertigung verwendeter Aluminiumlegierungen wie 6061 oder 7075 übertreffen. Dadurch eignet sie sich für Anwendungen, die eine hohe Belastbarkeit erfordern, wie z. B. Luft- und Raumfahrtkomponenten oder Strukturteile. | Begrenzte Duktilität: Im Vergleich zu einigen anderen Aluminiumlegierungen weist 7050-Pulver eine geringere Duktilität auf, d. h. es hat eine geringere Fähigkeit, sich vor dem Bruch plastisch zu verformen. Dies kann bei Anwendungen, die ein gewisses Maß an Flexibilität oder Biegsamkeit erfordern, von Nachteil sein. |
| Gute Korrosionsbeständigkeit: 7050 Aluminiumpulver bietet eine gute Korrosionsbeständigkeit, insbesondere bei Anwendungen in Salzwasserumgebungen. Die Anwesenheit von Zink und Magnesium in der Legierung trägt zu dieser verbesserten Korrosionsleistung bei. | Nachbearbeitungsanforderungen: Um die optimalen mechanischen Eigenschaften von 7050-Aluminium zu erreichen, müssen mit 7050-Pulver gedruckte Teile häufig nachbearbeitet werden, z. B. durch heißisostatisches Pressen (HIP). Dies erhöht die Komplexität und die Kosten des Herstellungsprozesses. |
| Leichtes Gewicht: Wie alle Aluminiumlegierungen bietet auch 7050-Pulver einen erheblichen Gewichtsvorteil gegenüber schwereren Materialien wie Stahl oder Titan. Dies macht es ideal für gewichtskritische Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und anderen Branchen. | Höhere Kosten: Pulver aus der Aluminiumlegierung 7050 kann aufgrund der zusätzlichen Elemente, die in der Legierung enthalten sind, und der möglicherweise erforderlichen speziellen Herstellungsverfahren teurer sein als einige andere Aluminiumpulver. |
| Hervorragende Schweißeignung: 7050-Aluminiumpulver weist eine gute Schweißbarkeit auf, was das Verbinden von 3D-gedruckten Teilen oder die Schaffung von Hybridstrukturen ermöglicht, die additiv gefertigte Komponenten mit traditionell hergestellten Elementen kombinieren. | Anisotropie: Ähnlich wie bei anderen Metalllegierungspulvern können mit 7050-Pulver gedruckte Teile anisotrope Eigenschaften aufweisen. Das bedeutet, dass ihre mechanische Festigkeit je nach Druckrichtung variieren kann. Um diesen Effekt abzumildern, sind sorgfältige Designüberlegungen erforderlich. |
| Maßgeschneiderte Eigenschaften: Die spezifischen Eigenschaften von 7050-Aluminiumpulver können durch Anpassungen im Herstellungsprozess beeinflusst werden, z. B. durch die Parameter der Pulverzerstäubung und die Wärmebehandlungstechniken. Dies ermöglicht ein gewisses Maß an Individualisierung, um die gewünschten Eigenschaften für eine bestimmte Anwendung zu erreichen. | Sicherheitsvorkehrungen: Aluminiumlegierungspulver 7050 kann, wie die meisten Metallpulver, bei der Handhabung Sicherheitsrisiken bergen. Richtige Belüftung, persönliche Schutzausrüstung und die Einhaltung von Sicherheitsprotokollen sind unerlässlich, um die Risiken zu minimieren. |
Pulver aus Aluminiumlegierung 7050 Anbieter
Zu den führenden Herstellern von Al7050-Pulver gehören:
| Unternehmen | Standort |
|---|---|
| Alpoco | UK |
| AMC-Pulver | Deutschland |
| Herstellung von Metallpulvern | UK |
| Sandvik Fischadler | UK |
| PyroGenesis | Kanada |
| TLS Technik | Deutschland |
Diese und weitere Anbieter von LPF-Maschinen liefern anwendungsspezifische Al7050-Pulverpartien an industrielle Abnehmer.
FAQs
| Frage | Antwort |
|---|---|
| Was ist Aluminiumlegierung 7050 Pulver? | Sphäroidisches, gas- oder wasserverdüstes Pulver aus einer Luft- und Raumfahrtlegierung der Serie 7xxx mit Primärlegierungszusätzen von Zink und Magnesium |
| Wofür wird Legierungspulver 7050 verwendet? | Additive Fertigung von leichten Strukturbauteilen für die Luftfahrt, den Automobilbau und die Schifffahrt |
| Wie ist die typische Zusammensetzung von Al7050-Pulver? | ∼6% Zink, ∼2,5% Magnesium, ∼2,4% Kupfer, ausgeglichen durch Aluminium und Spurenelemente wie Fe, Si, Mn. |
| Was sind die verschiedenen Arten von Al7050-Pulver? | Gasverdüstes, wasserverdüstes, plasmagestäubtes und mechanisch legiertes Pulver |
| Was sind die Eigenschaften von Al7050-Legierungspulver? | Dichte - 2,83 g/cm3; Zugfestigkeit - über 500 MPa; Härte - 150 bis 200 VPN; ausgezeichnetes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht; mäßige Korrosionsbeständigkeit |
| Was ist die typische Partikelgröße von Al7050-Pulver für die additive Fertigung? | 15 bis 45 Mikrometer, klassifiziert als sehr feine Körnung |
| Muss Al7050-Pulver vor seiner Verwendung desoxidiert oder sphäroidisiert werden? | Wünschenswert ist ein Sauerstoffgehalt von weniger als 50 bis 100 ppm; Sphärizität über 0,9 bevorzugt |
| Ist Al7050 bei der Handhabung und Lagerung gefährlich? | Keine größeren Gefahren, aber das Einatmen von feinem Pulver kann zu Reizungen der Atemwege führen |
Zusammenfassung
Mit einer starken Mischung aus hoher Festigkeit, respektabler Bruchzähigkeit und mäßiger Korrosionsbeständigkeit weist die Aluminiumlegierung 7050 unter den Nichteisenpulveroptionen für die additive Fertigung attraktive Eigenschaften auf. Ein sorgfältiges Augenmerk auf die Pulverqualität und die Recyclingfähigkeit verspricht eine außergewöhnliche strukturelle Leistung im Betrieb, sobald die Komponenten mit großen Pulverbettanlagen der neuesten Generation verarbeitet werden.
Mit der zunehmenden Akzeptanz von Aluminiumlegierungen in der Luftfahrt, der Raketentechnik und im Premium-Automobilsektor wird Al7050-Pulver die Herstellung komplexer, leichter Formen und Gitter vorantreiben, die bisher nicht realisierbar waren, und neue Funktionsebenen unterstützen.
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