Poudre d'alliage d'aluminium 7050
Table des matières
poudre d'alliage d'aluminium 7050 est un alliage aérospatial à haute résistance également disponible sous forme de poudre pour la fabrication additive et d'autres applications de métallurgie des poudres. Avec le zinc et le magnésium comme principaux alliages, cet alliage de la série 7xxx présente des propriétés mécaniques supérieures, idéales pour les composants structurels critiques.
Vue d'ensemble de poudre d'alliage d'aluminium 7050
| Propriété | Description |
|---|---|
| Alliage | AA7050 |
| Numéro UNS | A97050 |
| EN Designation | EN AW-7050 |
| Éléments d'alliage primaire | Zinc (Zn), Magnesium (Mg), Copper (Cu) |
| La force | Rapport résistance/poids élevé |
| Résistance à la traction | Up to 570 MPa (T651 temper) |
| Limite d'élasticité | Up to 500 MPa (T651 temper) |
| Résistance à la rupture | Around 33 MPa√m (T7351 temper) |
| Résistance à la fatigue | About 310 MPa at 107 cycles (T7351 temper) |
| Résistance à la corrosion | Bon |
| Conductivité thermique | Haut |
| Usinabilité | Bon |
| Applications | |
| Aérospatiale | Composants structurels de cellule, trains d'atterrissage, fusées |
| Automobile | Roues, bras de commande, pièces de transmission |
| Industriel | Robotique, gabarits et montages d'outillage, instrumentation |
| Marine | Hélices, arbres de transmission, pompes, vannes |
| Méthodes de production des poudres | Gas atomization, plasma atomization, cryomilling |
Types de poudre d'aluminium 7050
En fonction de la méthode de production et des caractéristiques, les variétés de poudre d'Al7050 les plus courantes sont les suivantes :
| Type | Description | Taille des particules | Morphologie | Densité apparente |
|---|---|---|---|---|
| Gaz atomisé | L'atomisation sous gaz inerte permet d'obtenir une poudre sphérique | 15-45 μm | Arrondi | ∼1,6 g/cc |
| Eau pulvérisée | L'eau qui se détache de la masse fondue forme des particules irrégulières | 15-100 μm | Jalonné, poreux | ∼1,2 g/cc |
| Plasma atomisé | Poudre lisse et sphérique de taille nanométrique à micronique obtenue par plasma | 5-45 μm | Très sphérique | ∼2 g/cc |
| Alliage mécanique | Le broyage à billes à haute énergie permet de mélanger et d'affiner les poudres | 15-100 μm | Particules composites déchiquetées | ∼1,8 g/cc |
La qualité appropriée est choisie en fonction de la méthode d'application finale. Des tailles plus petites, inférieures à 100 microns, permettent d'améliorer la densité du lit de poudre et la résolution de l'impression.
Composition de poudre d'alliage d'aluminium 7050
En tant qu'alliage structurel pour l'aérospatiale, la composition du 7050 est.. :
| Élément | Poids % | Rôle |
|---|---|---|
| Zinc | 5.7 – 6.7% | Principal élément d'alliage, améliore la résistance par précipitation |
| Magnésium | 1.9 – 2.6% | Élément renforçant, forme des précipités de MgZn2 |
| Cuivre | 2.0 – 2.6% | Permet d'affiner les propriétés mécaniques |
| Le fer | ≤0.15% | Niveau d'impureté maintenu à un faible niveau |
| Silicium | ≤0.12% | Élément d'impureté |
| Chrome | ≤0.04% | Présente uniquement sous forme de traces d'impuretés |
| Manganèse | ≤0.05% | Maintenue à un niveau bas en tant qu'impureté |
| Aluminium | Équilibre | Élément de base |
Des ajouts intentionnels d'argent, de lithium ou d'autres éléments sont parfois utilisés pour modifier les caractéristiques de la poudre.
poudre d'alliage d'aluminium 7050 Propriétés
Propriétés clés de la poudre d'alliage Al7050 adaptée à la fabrication additive :
Propriétés physiques
| Propriété | Valeur |
|---|---|
| Densité | 2,83 g/cm3 |
| Point de fusion | ∼635°C |
| Conductivité thermique | 130 W/m-K |
| Capacité thermique spécifique | 0,88 J/g-K |
| Résistivité électrique | ∼4.5 μΩ-cm |
| CTE | 23 μm/m-K |
| Couleur | Gris foncé à noir |
Grâce à sa faible densité et à sa résistance, l'Al7050 convient aux secteurs de l'aérospatiale et de l'aviation, ce qui permet de réduire le poids.
Propriétés mécaniques
| Propriété | Tel qu'imprimé | Traité thermiquement |
|---|---|---|
| Résistance à la traction | ≥450 MPa | ≥570 MPa |
| Limite d'élasticité | ≥400 MPa | ≥500 MPa |
| Élongation | ∼8% | ∼10% |
| Dureté | ∼150 VPN | ∼195 VPN |
| Résistance à la fatigue | 100 MPa | 230 MPa |
Le traitement thermique contrôlé à faible contrainte développe une microstructure de précipitation optimale qui améliore les performances mécaniques.
Attributs de performance
| Paramètres | Valeur | Unité |
|---|---|---|
| Rapport résistance/poids | Haut | MPa/(g/cm3) |
| Rapport rigidité/poids | Haut | GPa/(g/cm3) |
| Résistance à la corrosion | Bon | – |
| Soudabilité | Juste | – |
| Conductivité | Excellent | %IACS |
| Performances à haute température | Bon | – |
Ces caractéristiques font que l'Al7050 convient aux applications aérospatiales commerciales et de défense.
Production de poudre d'alliage d'aluminium 7050
| Processus | Description |
|---|---|
| Atomisation | 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. |
| Fraisage | 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. |
| Contrôle de la qualité | Powder is rigorously tested to ensure it meets strict specifications for: Composition chimique Distribution de la taille des particules Morphology (shape) Capacité d'écoulement Teneur en eau Teneur en oxygène |
| Key Powder Characteristics | Description | Importance for AM |
|---|---|---|
| Distribution de la taille des particules | Distribution of powder particle sizes. | Affects packing density, flowability, and final part properties. Typically desired range for 7050 AM is 15-63 microns. |
| Morphologie | Shape of the powder particles. | Spherical particles offer better flowability and packing compared to irregular shapes. |
| Composition de l'alliage | 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. |
| Densité apparente | Bulk density of the powder. | Impacts the final density of the printed part. |
| Capacité d'écoulement | Ease with which powder flows. | Measured by Hall flow rate. Crucial for uniform layer formation in AM processes. |
| Teneur en eau | Amount of moisture absorbed by the powder. | Minimizes powder oxidation during storage and AM processing. Typically below 0.1% for 7050 powder. |
Applications de poudre d'alliage d'aluminium 7050
| Applications | 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) | Haute résistance, poids léger |
| Sporting goods (including baseball bats, bicycle frames, and golf clubs) | Haute résistance, bonne résistance à la fatigue |
| 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) | Conductivité électrique |
| Cryogenic applications (due to its good low-temperature strength) | Low-temperature strength |
| Marine applications (due to its good corrosion resistance) | Résistance à la corrosion |
| Medical applications (due to its biocompatibility) | Biocompatibilité |
| Construction (due to its high strength-to-weight ratio) | Rapport résistance/poids élevé |
poudre d'alliage d'aluminium 7050 Spécifications
Aluminum Alloy 7050 Powder Specifications
| Propriété | Description | Valeur typique | Unités |
|---|---|---|---|
| Composition chimique | Aluminum alloy 7050 powder is a high-strength aluminum alloy containing several key elements in specific proportions. | Aluminium (Al) : Équilibre Zinc (Zn) : 5.7 – 6.7% Magnésium (Mg) : 2.0 – 2.6% Cuivre (Cu) : 2.0 – 2.5% Other elements (Si, Fe, Mn, Cr, Ti, Zr): ≤ 0.15% total | wt% |
| Morphologie des particules | The shape and surface characteristics of the powder particles influence their flowability, packing density, and printability. | Spherical or near-spherical | |
| Distribution de la taille des particules | 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 |
| Densité apparente | This refers to the bulk density of the powder, considering the spaces between particles. | Approximately 2.6 – 2.8 g/cm³ | g/cm³ |
| Densité du robinet | 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 |
| Capacité d'écoulement | 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. | Limite d'élasticité : 415 – 475 MPa Résistance à la traction : 500 – 570 MPa Élongation : 12 – 18% | MPa, % |
Notes
Selon les normes MPIF 35 basées sur la taille des particules :
| Grade | Taille des particules |
|---|---|
| Ultrafine | 1 - 20 μm |
| Très bon | 15 - 45 μm |
| Bien | 25 - 75 μm |
| Relativement grossier | 53 - 105 μm |
Al7050 ultrafin et très fin adapté à la fusion par laser.
Normes
- ASTM B233 - Norme pour la poudre et le flocon d'aluminium pour la projection thermique
- MPIF 35 - Norme pour les poudres d'aluminium et d'alliages d'aluminium
- ISO 22053 - Détermination de la taille des particules de poudres métalliques utilisées pour la fabrication additive
Tarification de poudre d'alliage d'aluminium 7050
Prix représentatifs, 2023 :
| Grade | Prix |
|---|---|
| Ultrafine | $45 - $55 par kg |
| Très bon | $35 - $50 par kg |
| Bien | $18 - $35 par kg |
| Grossière | $12 - $25 par kg |
Une sphéricité plus élevée, des tailles de poudre plus petites et une distribution plus étroite permettent d'obtenir des prix plus élevés.
Pros and Cons of Aluminum Alloy 7050 Powder
| Pour | Cons |
|---|---|
| Haute résistance : 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. | Ductilité limitée : 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. |
| Bonne résistance à la corrosion : 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. | Exigences en matière de post-traitement : 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. |
| Léger : 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. | Coût plus élevé : 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. |
| Excellente soudabilité : 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. | Anisotropie : 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. |
| Propriétés personnalisables : 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. | Précautions de sécurité : 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. |
poudre d'alliage d'aluminium 7050 Fournisseurs
Les principaux fabricants de poudre d'Al7050 sont les suivants :
| Entreprise | Localisation |
|---|---|
| Alpoco | ROYAUME-UNI |
| Poudres AMC | Allemagne |
| Fabrication de poudres métalliques | ROYAUME-UNI |
| Sandvik Osprey | ROYAUME-UNI |
| PyroGenesis | Canada |
| TLS Technik | Allemagne |
Ces fournisseurs, ainsi que d'autres fournisseurs de machines LPF, proposent aux acheteurs industriels des lots de poudre d'Al7050 adaptés à des applications spécifiques.
FAQ
| Question | Répondre |
|---|---|
| Qu'est-ce que la poudre d'alliage d'aluminium 7050 ? | Poudre sphéroïdale atomisée au gaz ou à l'eau d'un alliage aérospatial de la série 7xxx avec des ajouts d'alliage primaire de zinc et de magnésium |
| À quoi sert la poudre d'alliage 7050 ? | Fabrication additive de composants structurels légers pour l'aviation, l'automobile et la marine |
| Quelle est la composition typique de la poudre Al7050 ? | ∼6% de zinc, ∼2.5% de magnésium, ∼2.4% de cuivre équilibré par de l'aluminium et des oligo-éléments comme Fe, Si, Mn. |
| Quelles sont les différentes variétés de poudre Al7050 ? | Poudre atomisée au gaz, à l'eau, au plasma et alliage mécanique |
| Quelles sont les propriétés de la poudre d'alliage Al7050 ? | Densité - 2,83 g/cm3 ; résistance à la traction - plus de 500 MPa ; dureté - 150 à 200 VPN ; excellent rapport résistance/poids ; résistance modérée à la corrosion. |
| Quelle est la taille typique des particules de poudre d'Al7050 pour la fabrication additive ? | 15 à 45 microns classés dans la catégorie très fine |
| La poudre Al7050 doit-elle être désoxydée ou sphéroïdisée avant d'être utilisée ? | Il est souhaitable que la teneur en oxygène soit inférieure à 50-100 ppm ; une sphéricité supérieure à 0,9 est souhaitable. |
| Le Al7050 est-il dangereux lors de sa manipulation et de son stockage ? | Pas de risques majeurs, mais l'inhalation d'une fine poudre peut provoquer une irritation des voies respiratoires. |
Résumé
Avec un mélange puissant de haute résistance, de ténacité respectable et de résistance modérée à la corrosion, l'alliage d'aluminium 7050 présente des propriétés intéressantes parmi les options de poudres non ferreuses pour la fabrication additive. L'attention portée à la qualité de la poudre et à la recyclabilité promet des performances structurelles exceptionnelles en service une fois que les composants sont traités par des systèmes de lit de poudre de dernière génération.
Les alliages d'aluminium étant de plus en plus acceptés dans les secteurs de l'aviation, de la fusée et de l'automobile haut de gamme, la poudre d'Al7050 sera le fer de lance de la fabrication de formes légères complexes et de treillis jusqu'ici non viables, ce qui permettra d'atteindre de nouveaux niveaux de fonctionnalité.
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