Polvo de aleación de aluminio 7050
Índice
polvo de aleación de aluminio 7050 es una aleación aeroespacial de alta resistencia también disponible en forma de polvo para fabricación aditiva y otras aplicaciones pulvimetalúrgicas. Con el zinc y el magnesio como aleantes primarios, esta aleación de la serie 7xxx demuestra unas propiedades mecánicas superiores ideales para componentes estructurales críticos.
Visión general de polvo de aleación de aluminio 7050
| Propiedad | Descripción |
|---|---|
| Aleación | AA7050 |
| Número UNS | A97050 |
| EN Designation | EN AW-7050 |
| Elementos de aleación primarios | Zinc (Zn), Magnesium (Mg), Copper (Cu) |
| Fuerza | Elevada relación resistencia/peso |
| Resistencia a la tracción | Up to 570 MPa (T651 temper) |
| Límite elástico | Up to 500 MPa (T651 temper) |
| Resistencia a la fractura | Around 33 MPa√m (T7351 temper) |
| Resistencia a la fatiga | About 310 MPa at 107 cycles (T7351 temper) |
| Resistencia a la corrosión | Bien |
| Conductividad térmica | Alta |
| Maquinabilidad | Bien |
| Aplicaciones | |
| Aeroespacial | Componentes estructurales de fuselajes, trenes de aterrizaje, cohetes. |
| Automoción | Ruedas, brazos de control, piezas de transmisión. |
| Industrial | Robótica, plantillas y accesorios de herramientas, instrumentación. |
| Marina | Hélices, ejes de transmisión, bombas, válvulas. |
| Métodos de producción de polvo | Gas atomization, plasma atomization, cryomilling |
Tipos de polvo de aluminio 7050
Según el método de producción y las características, las variedades comunes de polvo de Al7050 incluyen:
| Tipo | Descripción | Tamaño de las partículas | Morfología | Densidad aparente |
|---|---|---|---|---|
| Gas atomizado | La atomización con gas inerte proporciona polvo esférico | 15-45 μm | Redondeado | ∼1,6 g/cc |
| Agua atomizada | La disgregación del agua fundida forma partículas irregulares | 15-100 μm | Dentado, poroso | ∼1,2 g/cc |
| Plasma atomizado | Polvo esférico y liso de tamaño nanométrico obtenido por plasma | 5-45 μm | Muy esférica | ∼2 g/cc |
| Aleación mecánica | La molienda de bolas de alta energía mezcla y refina el polvo | 15-100 μm | Partículas irregulares y compuestas | ∼1,8 g/cc |
En función del método de aplicación final, se elige el grado adecuado. Los tamaños más pequeños, por debajo de 100 micras, permiten mejores densidades de lecho de polvo y resolución de impresión.
Composición de polvo de aleación de aluminio 7050
Como aleación estructural aeroespacial, la composición del 7050 es:
| Elemento | Peso % | Papel |
|---|---|---|
| Zinc | 5.7 – 6.7% | Principal elemento de aleación, mejora la resistencia por precipitación. |
| Magnesio | 1.9 – 2.6% | Elemento reforzante, forma precipitados de MgZn2 |
| Cobre | 2.0 – 2.6% | Ayuda a ajustar las propiedades mecánicas |
| Hierro | ≤0.15% | Bajo nivel de impurezas |
| Silicio | ≤0.12% | Elemento de impureza |
| Cromo | ≤0.04% | Presente sólo como impureza traza |
| Manganeso | ≤0.05% | Se mantiene bajo como impureza |
| Aluminio | Saldo | Elemento base |
A veces se utilizan adiciones intencionadas de plata, litio u otros elementos para modificar las características del polvo.
polvo de aleación de aluminio 7050 Propiedades
Propiedades clave del polvo de aleación Al7050 adecuado para la fabricación aditiva:
Propiedades físicas
| Propiedad | Valor |
|---|---|
| Densidad | 2,83 g/cm3 |
| Punto de fusión | ∼635°C |
| Conductividad térmica | 130 W/m-K |
| Capacidad calorífica específica | 0,88 J/g-K |
| Resistividad eléctrica | ∼4,5 μΩ-cm |
| CTE | 23 μm/m-K |
| Color | Gris oscuro a negro |
Su baja densidad unida a su resistencia hace que el Al7050 sea adecuado para los sectores aeroespacial y aeronáutico, lo que permite ahorrar peso.
Propiedades mecánicas
| Propiedad | Como impreso | Tratamiento térmico |
|---|---|---|
| Resistencia a la tracción | ≥450 MPa | ≥570 MPa |
| Límite elástico | ≥400 MPa | ≥500 MPa |
| Alargamiento | ∼8% | ∼10% |
| Dureza | ∼150 VPN | ∼195 VPN |
| Resistencia a la fatiga | 100 MPa | 230 MPa |
El tratamiento térmico controlado de baja tensión desarrolla una microestructura de precipitación óptima que mejora el rendimiento mecánico.
Atributos de rendimiento
| Parámetro | Valor | Unidad |
|---|---|---|
| Relación resistencia/peso | Alta | MPa/(g/cm3) |
| Relación rigidez/peso | Alta | GPa/(g/cm3) |
| Resistencia a la corrosión | Bien | – |
| Soldabilidad | Feria | – |
| Conductividad | Excelente | %IACS |
| Rendimiento a alta temperatura | Bien | – |
Estas características hacen que el Al7050 sea adecuado para aplicaciones aeroespaciales comerciales y de defensa.
Producción de polvo de aleación de aluminio 7050
| Proceso | Descripción |
|---|---|
| Atomización | Molten 7050 alloy is fed into the atomizer. Inert gas (typically nitrogen) or plasma jet is used to break up the liquid metal into fine droplets. Droplets rapidly solidify into spherical powder particles due to the high surface area to volume ratio. Various techniques exist, including: Gas Atomization (GA) – Most common method for 7050 powder production. Plasma Atomization (PA) – Offers finer particle size control. |
| Fresado | Optional step to further refine particle size and morphology, typically used for powders produced by GA. Mechanical milling uses grinding media to achieve the desired particle characteristics. Cryomilling – A specialized milling process conducted at low temperatures to minimize oxidation and improve powder flow. |
| Sieving/Classification | Powder is separated into specific size fractions using sieves or classifiers. Ensures consistent particle size distribution for optimal flow and packing in Additive Manufacturing (AM) processes. |
| Mixing (Optional) | Blending powders from different batches to achieve uniform chemistry and properties. |
| Control de calidad | Powder is rigorously tested to ensure it meets strict specifications for: Composición química Distribución granulométrica Morphology (shape) Fluidez Contenido en humedad Contenido de oxígeno |
| Key Powder Characteristics | Descripción | Importance for AM |
|---|---|---|
| Distribución del tamaño de las partículas | Distribution of powder particle sizes. | Affects packing density, flowability, and final part properties. Typically desired range for 7050 AM is 15-63 microns. |
| Morfología | Shape of the powder particles. | Spherical particles offer better flowability and packing compared to irregular shapes. |
| Composición de la aleación | Specific percentages of elements in the powder. | Determines the mechanical properties, corrosion resistance, and other characteristics of the final part. 7050 powder typically contains Zinc (6%), Magnesium (2%), Copper (2.3%) as key alloying elements. |
| Densidad aparente | Bulk density of the powder. | Impacts the final density of the printed part. |
| Fluidez | Ease with which powder flows. | Measured by Hall flow rate. Crucial for uniform layer formation in AM processes. |
| Contenido de humedad | Amount of moisture absorbed by the powder. | Minimizes powder oxidation during storage and AM processing. Typically below 0.1% for 7050 powder. |
Aplicaciones de polvo de aleación de aluminio 7050
| Aplicaciones | Properties desired |
|---|---|
| Aerospace (including aircraft structures, landing gear, and spacecraft components) | High strength, fracture toughness, fatigue strength |
| Automotive (including wheels, engine components, and body panels) | Alta resistencia, peso ligero |
| Sporting goods (including baseball bats, bicycle frames, and golf clubs) | Alta resistencia, buena resistencia a la fatiga |
| Military applications (including armor, weapons, and vehicles) | High strength, weldability |
| Molding and tooling (due to its good dimensional stability and wear resistance) | Dimensional stability, wear resistance |
| Electronics (due to its good electrical conductivity) | Conductividad eléctrica |
| Cryogenic applications (due to its good low-temperature strength) | Low-temperature strength |
| Marine applications (due to its good corrosion resistance) | Resistencia a la corrosión |
| Medical applications (due to its biocompatibility) | Biocompatibilidad |
| Construction (due to its high strength-to-weight ratio) | Elevada relación resistencia/peso |
polvo de aleación de aluminio 7050 Especificaciones
Aluminum Alloy 7050 Powder Specifications
| Propiedad | Descripción | Valor típico | Unidades |
|---|---|---|---|
| Composición química | Aluminum alloy 7050 powder is a high-strength aluminum alloy containing several key elements in specific proportions. | Aluminio (Al): Saldo Zinc (Zn): 5.7 – 6.7% Magnesio (Mg): 2.0 – 2.6% Cobre (Cu): 2.0 – 2.5% Other elements (Si, Fe, Mn, Cr, Ti, Zr): ≤ 0.15% total | wt% |
| Morfología de las partículas | The shape and surface characteristics of the powder particles influence their flowability, packing density, and printability. | Spherical or near-spherical | |
| Distribución del tamaño de las partículas | The size of the powder particles plays a crucial role in determining the surface finish, mechanical properties, and overall quality of the final printed part. | Typically offered in a range of sizes, such as 15-45 μm, 45-100 μm, or 100-150 μm. Narrower size distributions may be desired for specific applications. | µm |
| Densidad aparente | This refers to the bulk density of the powder, considering the spaces between particles. | Approximately 2.6 – 2.8 g/cm³ | g/cm³ |
| Densidad del grifo | Tap density represents the density of the powder after a standardized tapping process to minimize voids. | Slightly higher than apparent density, typically around 3.0 – 3.2 g/cm³ | g/cm³ |
| Fluidez | Good flowability is essential for even powder deposition in additive manufacturing processes. | Spherical morphology and appropriate particle size distribution contribute to good flowability. | |
| Mechanical Properties (wrought equivalent) | While the exact properties can vary depending on the manufacturing process and post-processing techniques, 7050 aluminum powder generally offers excellent mechanical properties comparable to wrought (bulk) 7050 aluminum. | Límite elástico: 415 – 475 MPa Resistencia a la tracción: 500 – 570 MPa Elongación: 12 – 18% | MPa, % |
Grados
Según normas MPIF 35 basadas en el tamaño de las partículas:
| Grado | Tamaño de las partículas |
|---|---|
| Ultrafino | 1 - 20 μm |
| Muy bueno | 15 - 45 μm |
| Fino | 25 - 75 μm |
| Relativamente gruesa | 53 - 105 μm |
Al7050 ultrafino y muy fino apto para la fusión por láser.
Normas
- ASTM B233 - Norma para polvo y escamas de aluminio para proyección térmica
- MPIF 35 - Norma para polvos de aluminio y aleaciones de aluminio
- ISO 22053 - Determinación del tamaño de las partículas de polvos metálicos utilizados para la fabricación aditiva
Precios de polvo de aleación de aluminio 7050
Precios representativos, 2023:
| Grado | Precio |
|---|---|
| Ultrafino | $45 - $55 por kg |
| Muy bueno | $35 - $50 por kg |
| Fino | $18 - $35 por kg |
| Grueso | $12 - $25 por kg |
La mayor esfericidad y los tamaños de polvo más pequeños y de distribución más estrecha exigen precios más elevados.
Pros and Cons of Aluminum Alloy 7050 Powder
| Pros | Contras |
|---|---|
| Alta resistencia: Aluminum alloy 7050 powder boasts excellent strength properties, exceeding those of other commonly used aluminum alloys for additive manufacturing like 6061 or 7075. This makes it suitable for applications requiring high load-bearing capacity, such as aerospace components or structural parts. | Ductilidad limitada: Compared to some other aluminum alloys, 7050 powder exhibits lower ductility, meaning it has a reduced ability to deform plastically before fracture. This can be a drawback for applications requiring some degree of flexibility or bendability. |
| Buena resistencia a la corrosión: 7050 aluminum powder offers good resistance to corrosion, particularly for applications involving saltwater environments. The presence of zinc and magnesium in the alloy contributes to this enhanced corrosion performance. | Requisitos de postprocesamiento: To achieve the optimal mechanical properties of 7050 aluminum, parts printed with 7050 powder often require post-processing steps like hot isostatic pressing (HIP). This adds complexity and cost to the manufacturing process. |
| Ligero: As with all aluminum alloys, 7050 powder offers a significant weight advantage compared to heavier materials like steel or titanium. This makes it ideal for weight-critical applications in aerospace, automotive, and other industries. | Mayor coste: Aluminum alloy 7050 powder can be more expensive than some other aluminum powders due to the additional elements included in the alloy and the potential need for specialized manufacturing processes. |
| Excelente soldabilidad: 7050 aluminum powder exhibits good weldability, allowing for the joining of 3D printed parts or the creation of hybrid structures combining additively manufactured components with traditionally fabricated elements. | Anisotropía: Similar to other metal alloy powders, parts printed with 7050 powder can exhibit anisotropic properties. This means their mechanical strength can vary depending on the printing direction. Careful design considerations are necessary to mitigate this effect. |
| Propiedades a medida: The specific properties of 7050 aluminum powder can be influenced by adjustments in the manufacturing process, such as powder atomization parameters and heat treatment techniques. This allows for some degree of customization to achieve desired characteristics for a particular application. | Precauciones de seguridad: Aluminum alloy 7050 powder, like most metal powders, can pose safety hazards during handling. Proper ventilation, personal protective equipment, and adherence to safety protocols are essential to minimize risks. |
polvo de aleación de aluminio 7050 Proveedores
Entre los principales fabricantes de polvo de Al7050 se incluyen:
| Empresa | Ubicación |
|---|---|
| Alpoco | REINO UNIDO |
| Polvos AMC | Alemania |
| Fabricación de polvos metálicos | REINO UNIDO |
| Sandvik Osprey | REINO UNIDO |
| PyroGenesis | Canadá |
| TLS Técnica | Alemania |
Estos y otros proveedores secundarios de máquinas LPF proporcionan lotes de polvo Al7050 para aplicaciones específicas a compradores industriales.
Preguntas frecuentes
| Pregunta | Respuesta |
|---|---|
| ¿Qué es el polvo de aleación de aluminio 7050? | Polvo esferoidal atomizado con gas o agua de la aleación aeroespacial de la serie 7xxx con adiciones primarias de aleación de zinc y magnesio. |
| ¿Para qué se utiliza el polvo de aleación 7050? | Fabricación aditiva de componentes estructurales ligeros para aplicaciones de aviación, automoción y náutica |
| ¿Cuál es la composición típica del polvo de Al7050? | ∼6% de zinc, ∼2,5% de magnesio, ∼2,4% de cobre equilibrado con aluminio más oligoelementos como Fe, Si, Mn. |
| ¿Cuáles son las distintas variedades de polvo Al7050? | Polvo atomizado con gas, con agua, con plasma y aleado mecánicamente |
| ¿Cuáles son las propiedades del polvo de aleación Al7050? | Densidad - 2,83 g/cm3; resistencia a la tracción - más de 500 MPa; dureza - 150 a 200 VPN; excelente relación resistencia-peso; resistencia moderada a la corrosión. |
| ¿Cuál es la granulometría típica del polvo de Al7050 para la fabricación aditiva? | De 15 a 45 micras clasificadas en el grado Muy Fino |
| ¿Es necesario desoxidar o esferoidizar el polvo de Al7050 antes de utilizarlo? | Es deseable que el contenido de oxígeno sea inferior a 50-100 ppm; se prefiere una esfericidad superior a 0,9. |
| ¿Es peligroso el Al7050 durante su manipulación y almacenamiento? | No presenta riesgos importantes, pero la inhalación de polvo fino puede causar irritación respiratoria |
Resumen
Con una potente combinación de alta resistencia, respetable tenacidad a la fractura y moderada resistencia a la corrosión, la aleación de aluminio 7050 presenta propiedades atractivas entre las opciones de polvo no ferroso para la fabricación aditiva. Una cuidadosa atención a la calidad del polvo y a la reciclabilidad promete un excepcional rendimiento estructural en servicio una vez que los componentes se procesen mediante sistemas de lecho de polvo de gran tamaño de última generación.
A medida que las aleaciones de aluminio vayan ganando aceptación en los sectores de la aviación, la cohetería y la automoción de alta gama, el polvo de Al7050 impulsará la fabricación de formas y entramados ligeros complejos hasta ahora inviables, respaldando nuevos niveles de funcionalidad.
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