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

EigentumBeschreibung
LegierungAA7050
UNS-NummerA97050
EN-BezeichnungEN AW-7050
Primäre LegierungselementeZink (Zn), Magnesium (Mg), Kupfer (Cu)
StärkeHohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht
ZugfestigkeitBis zu 570 MPa (Härtegrad T651)
StreckgrenzeBis zu 500 MPa (Härtegrad T651)
BruchzähigkeitEtwa 33 MPa√m (Härtegrad T7351)
ErmüdungsfestigkeitEtwa 310 MPa bei 107 Zyklen (Härtegrad T7351)
KorrosionsbeständigkeitGut
WärmeleitfähigkeitHoch
BearbeitbarkeitGut
Anwendungen
Luft- und RaumfahrtStrukturelle Flugzeugkomponenten, Fahrwerke, Raketen
AutomobilindustrieRäder, Querlenker, Antriebsstrangteile
IndustriellRobotik, Werkzeugvorrichtungen und Vorrichtungen, Instrumentierung
MarinePropeller, Antriebswellen, Pumpen, Ventile
Methoden der PulverherstellungGaszerstäubung, Plasmazerstäubung, Kryomahlen
Pulver aus Aluminiumlegierung 7050
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Arten von Aluminium 7050-Pulver

Je nach Herstellungsverfahren und Eigenschaften gibt es verschiedene Al7050-Pulversorten:

TypBeschreibungPartikelgrößeMorphologieScheinbare Dichte
Zerstäubtes GasInertgaszerstäubung liefert kugelförmiges Pulver15-45 μmAbgerundet∼1,6 g/cc
Zerstäubtes WasserWasser bricht die Schmelze auf und bildet unregelmäßige Partikel15-100 μmZerklüftet, porös∼1,2 g/cc
Plasma zerstäubtGlattes, kugelförmiges Nano- bis Mikronpulver aus Plasma5-45 μmSehr kugelförmig∼2 g/cc
Mechanisch legiertHochenergetisches Kugelmahlen mischt und verfeinert Pulver15-100 μmZerklüftete, 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:

ElementGewicht %Rolle
Zink5.7 – 6.7%Wichtiges Legierungselement, verbessert die Festigkeit durch Ausfällung
Magnesium1.9 – 2.6%Stärkendes Element, bildet MgZn2-Ausscheidungen
Kupfer2.0 – 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
AluminiumBilanzGrundelement

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

EigentumWert
Dichte2,83 g/cm3
Schmelzpunkt∼635°C
Wärmeleitfähigkeit130 W/m-K
Spezifische Wärmekapazität0,88 J/g-K
Elektrischer spezifischer Widerstand∼4,5 μΩ-cm
CTE23 μm/m-K
FarbeDunkelgrau bis schwarz

Aufgrund der geringen Dichte und der hohen Festigkeit eignet sich Al7050 für die Luft- und Raumfahrt und ermöglicht Gewichtseinsparungen.

Mechanische Eigenschaften

EigentumWie gedrucktWärmebehandelt
Zugfestigkeit≥450 MPa≥570 MPa
Streckgrenze≥400 MPa≥500 MPa
Dehnung∼8%∼10%
Härte∼150 VPN∼195 VPN
Ermüdungsfestigkeit100 MPa230 MPa

Durch eine kontrollierte Wärmebehandlung bei niedrigen Spannungen wird ein optimales Ausscheidungsgefüge entwickelt, das die mechanische Leistungsfähigkeit verbessert.

Leistungsattribute

ParameterWertEinheit
Verhältnis Stärke/GewichtHochMPa/(g/cm3)
Verhältnis von Steifigkeit zu GewichtHochGPa/(g/cm3)
KorrosionsbeständigkeitGut
SchweißeignungMesse
LeitfähigkeitAusgezeichnet%IACS
HochtemperaturleistungGut

Aufgrund dieser Eigenschaften eignet sich Al7050 für kommerzielle und militärische Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt.

Produktion Pulver aus Aluminiumlegierung 7050

ProzessBeschreibung
ZerstäubungDie 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.
FräsenOptionaler 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/KlassifizierungDas 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.
QualitätskontrolleDas Pulver wird rigoros getestet, um sicherzustellen, dass es die strengen Spezifikationen erfüllt:
Chemische Zusammensetzung
Partikelgrößenverteilung
Morphologie (Form)
Fließfähigkeit
Feuchtigkeitsgehalt
Sauerstoffgehalt
Wichtige PulvereigenschaftenBeschreibungBedeutung für AM
PartikelgrößenverteilungVerteilung 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.
MorphologieForm der Pulverteilchen.Kugelförmige Partikel bieten im Vergleich zu unregelmäßigen Formen eine bessere Fließfähigkeit und Packung.
Zusammensetzung der LegierungSpezifische 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 DichteSchüttdichte des Pulvers.Beeinflusst die endgültige Dichte des gedruckten Teils.
FließfähigkeitLeichtigkeit, mit der das Pulver fließt.Gemessen an der Hall-Durchflussrate. Entscheidend für die gleichmäßige Schichtbildung bei AM-Prozessen.
FeuchtigkeitsgehaltMenge der vom Pulver aufgenommenen Feuchtigkeit.Minimiert die Oxidation des Pulvers während der Lagerung und der AM-Verarbeitung.
Normalerweise unter 0,1% für 7050-Pulver.
Pulver aus Aluminiumlegierung 7050

Anwendungen Pulver aus Aluminiumlegierung 7050

AnwendungenGewünschte 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

EigentumBeschreibungTypischer WertEinheiten
Chemische ZusammensetzungAluminiumlegierungspulver 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 PartikelDie Form und die Oberflächeneigenschaften der Pulverpartikel beeinflussen deren Fließfähigkeit, Packungsdichte und Bedruckbarkeit.Sphärisch oder nahezu sphärisch
PartikelgrößenverteilungDie 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 DichteDies bezieht sich auf die Schüttdichte des Pulvers unter Berücksichtigung der Zwischenräume zwischen den Partikeln.Ungefähr 2,6 - 2,8 g/cm³g/cm³
ZapfstellendichteDie 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/cm³g/cm³
FließfähigkeitEine 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:

KlassePartikelgröße
Ultrafeine1 - 20 μm
Sehr gut15 - 45 μm
Fein25 - 75 μm
Relativ grob53 - 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:

KlassePreis
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

ProfisNachteile
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:

UnternehmenStandort
AlpocoUK
AMC-PulverDeutschland
Herstellung von MetallpulvernUK
Sandvik FischadlerUK
PyroGenesisKanada
TLS TechnikDeutschland

Diese und weitere Anbieter von LPF-Maschinen liefern anwendungsspezifische Al7050-Pulverpartien an industrielle Abnehmer.

Pulver aus Aluminiumlegierung 7050

FAQs

FrageAntwort
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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