7075 Alüminyum Tozu: Kapsamlı Bir Kılavuz

7075 Alüminyum Tozuna Genel Bakış

7075 alüminyum tozu, alüminyum, çinko, magnezyum, bakır ve az miktarda silikon, demir, manganez, krom ve titanyumdan yapılmış çok güçlü bir alüminyum alaşımıdır. Havacılık ve uzay bileşenleri gibi yüksek mukavemet-ağırlık oranı ve iyi yorulma mukavemeti gerektiren uygulamalarda yaygın olarak kullanılır.

7075 alüminyum tozu mükemmel mukavemet özelliklerine, iyi yorulma direncine, ortalama işlenebilirliğe sahiptir ve ısıl işlem uygulanabilir. Ekstrüzyon, dövme veya haddeleme yoluyla işlenebilir ve toz, levha, plaka, çubuklar ve ekstrüzyonlar gibi çeşitli formlarda mevcuttur.

7075 alüminyum tozunun bazı temel özellikleri ve karakteristikleri:

• Yüksek mukavemet ve sertlik - 510-570 MPa nihai gerilme mukavemetine ve 150-190 Brinell sertliğine sahiptir.
• İyi yorulma direnci - Yaklaşık 30-40%, 7050 gibi diğer 7xxx serisi alüminyum alaşımlarından daha iyi yorulma dayanımı.
• Hafif - Yoğunluğu 2,81 g/cm3 olup çelik alaşımlardan daha hafiftir.
• Isıl işlem uygulanabilir - Çözelti ısıl işlemi, su verme ve yapay yaşlandırma gibi ısıl işlemlerle güçlendirilebilir.
• İyi tokluk - 50 mm kesitte 11% uzama.
• İyi boyutsal kararlılık - Gerinim sertleşmesi sorunlarından etkilenmez.
• Korozyona dayanıklı - Krom ilavesi sayesinde pul pul dökülme korozyonuna karşı dirençlidir.
• Kaynaklanabilir - Gaz tungsten ark kaynağı ve gaz metal ark kaynağı kullanılarak kaynak yapılabilir.
• İletken - Isı iletkenliği 130 W/m-K ve elektrik iletkenliği 43% IACS'dir.

7075 Alüminyum Bileşimi

7075 alüminyum, 7xxx serisi veya Al-Zn-Mg-Cu serisi yüksek mukavemetli alüminyum alaşımlarına aittir. Tipik bileşim aşağıda gösterilmiştir:

• Çinko, çökelme sertleşmesi yoluyla mukavemet sağlayan birincil alaşım elementidir. Mg ve Cu da çökelme sertleşmesine yardımcı olur.
• Krom, gerilme korozyonu çatlama direncini artırır.
• Demir, silikon, manganez ve titanyum safsızlık olarak mevcuttur.

Çinko, magnezyum ve bakır kombinasyonu 7075'i oldukça güçlü kılarken yeterli şekillendirilebilirlik, kaynaklanabilirlik, işlenebilirlik ve korozyon direncini de korur.

7075 Alüminyumun Mekanik Özellikleri

7075 alüminyum tozu, iyi kırılma tokluğu ile birlikte mükemmel mukavemet özelliklerine sahiptir. Tavlanmış ve çeşitli ısıl işlem görmüş sıcaklıklardaki mekanik özellikler aşağıda verilmiştir:

Tablo 1. 7075 alüminyumun mekanik özellikleri

• Tavlanmış O temperinde, mukavemet düşükken uzama yüksektir.
• T6 tavında akma dayanımı 503 MPa'ya ve çekme dayanımı 572 MPa'ya ulaşırken uzama 11%'dir.
• Aşırı yaşlandırılmış T7351 menevişi de sünekliği azaltılmış yüksek mukavemetlere sahiptir.
• T651 ve T736 gibi az yaşlandırılmış temperler iyi bir mukavemet ve şekillendirilebilirlik dengesi sunar.

7075 alüminyum, neredeyse çeliklerle karşılaştırılabilir mükemmel yorulma direncine sahiptir. T6 temperinde 33 MPa√m'lik iyi bir kırılma tokluğuna sahiptir. Ayrıca iyi çatlak büyüme direnci gösterir.

Fiziksel Özellikler

7075 alüminyum tozu düşük yoğunluğa, yüksek termal ve elektriksel iletkenliğe ve iyi korozyon direncine sahiptir. Yoğunluğu 2,81 g/cm3 olup çelik alaşımlarının neredeyse üçte biri kadardır.

Tablo 2. 7075 alüminyumun fiziksel özellikleri

Termal iletkenlik polimerlerden çok daha yüksektir ancak saf alüminyum ve bakırdan daha düşüktür. Termal genleşme oranı yumuşak çelikten 50% daha yüksektir.

İşleme Özellikleri

7075 alüminyum, pirinç işleme kolaylığı ile karşılaştırıldığında ortalama 65% işlenebilirlik derecesine sahiptir.

• Tornalama - Karbür kesici takımlar tavsiye edilir. Yüksek kesme hızları ve düşük ilerleme oranları tercih edilir.
• Frezeleme - Yüksek helis açılı karbür parmak frezeler kullanılmalıdır. Tırmanma frezeleme daha iyi finiş verir.
• Delme - Yüksek hız çeliği veya karbürden yapılmış burgulu matkaplar uygundur. Talaş kontrolü önemlidir.
• Taşlama - Yüklenmeye karşı dirençli resinoid bağlı taşlar etkilidir. Bol miktarda soğutma sıvısı kullanın.
• Testere ile kesme - İnce dişli bıçaklarla düşük ilerleme hızları pürüzsüz finisaj sağlar. Hava veya sis sistemleri talaş kontrolüne yardımcı olur.

Talaş kırılmasını iyileştirmek için sülfür eklemek işlenebilirliği daha da artırabilir. İş sertleşmesini önlemek için rijit kurulumlar ve keskin takımlar kullanın.

Kaynaklanabilirlik

7075 alüminyum alaşımı, uygun teknikler izlenerek oldukça iyi kaynaklanabilirliğe sahiptir -

• Gaz tungsten ark kaynağı (GTAW) yaygın olarak kullanılır. 4043 alüminyum dolgu alaşımı en güçlü kaynakları üretir.
• Gaz metal ark kaynağı (GMAW) da kullanılabilir ancak sıcak çatlamayı azaltmak için ısı girdisi en aza indirilmelidir.
• Kesik koni elektrotlarla direnç nokta kaynağı çok iyi çalışır. Kaynak arayüzleri iyice temizlenmelidir.
• Sürtünme karıştırma kaynağı, 7075 alüminyumun tüm sıcaklıklarında yüksek kaliteli katı hal kaynakları üretebilir.
• Isıdan etkilenen bölge ana metalden daha yumuşak olacaktır. Çözelti işlemi ve yaşlandırma özellikleri geri kazandırır.

Korozyon Direnci

7075 alüminyum tozu, atmosferde ve tatlı suda genel korozyona karşı iyi bir direnç sunar.

• İnce yüzey oksit filmi, nötr çözeltilerde korozyona karşı etkili bir bariyer sağlar.
• Çinko, magnezyum, bakır ve krom gibi alaşım elementleri korozyon direnci sağlar.
• Krom ilavesi taneler arası ve pul pul dökülme korozyonuna yatkınlığı önler.
• Alkali çözeltilere karşı zayıf direnç, ancak anotlama ile iyileştirilebilir.
• Yüksek gerilimde bazı ortamlarda gerilme korozyonu çatlamasına karşı hassastır.
• Daha asil metallerle birleştiğinde galvanik korozyona eğilimlidir. Paslanmaz çelik ile temastan kaçının.

Genel olarak, 7075 alüminyum en yaygın mimari, denizcilik ve endüstriyel uygulamalar için tatmin edici korozyon direncine sahiptir.

7075 Alüminyum Uygulamaları

Yüksek mukavemet, hafiflik, yorulma direnci ve makul maliyetin benzersiz kombinasyonu, 7075 alüminyumu çeşitli zorlu uygulamalar için uygun hale getirir:

Tablo 3. 7075 alüminyum uygulamaları

Havacılık ve uzay uygulamaları, katı mukavemet ve ağırlık gereksinimleri nedeniyle kullanımın çoğunu oluşturur. Otomotiv ve yüksek performanslı denizcilik bileşenleri de 7075 alüminyum ekstrüzyonları ve dövmeleri kullanır.

7075 Alüminyum Tozu Çeşitleri

7075 alüminyum tozu, üretim prosesine ve partikül özelliklerine bağlı olarak farklı tiplerde mevcuttur:

Atomize 7075 Alüminyum Tozu

• Erimiş 7075 alüminyum alaşımının toz halinde katılaşan ince damlacıklar halinde atomize edilmesiyle üretilir.
• 10-180 mikron arasında geniş boyut dağılımına sahip düzensiz şekilli partiküller.
• Toz metalürjisi yönteminde sıkıştırma ve sinterleme yoluyla parça yapımında kullanılır.

Tablo 4. Atomize 7075 alüminyum tozunun özellikleri

Gaz Atomize 7075 Al Tozu

• İnert gaz atomizasyonu ile çok ince küresel partiküller halinde üretilir.
• Pürüzsüz yüzey, düzenli şekil ve dar boyut dağılımı.
• DMLS ve SLM katkılı üretim gibi gelişmiş metal AM süreçlerinde kullanılır.

Tablo 5. Gaz atomize 7075 alüminyum tozunun özellikleri

Öğütülmüş 7075 Alüminyum Pullar

• 7075 alüminyum tozu hammaddesinin öğütülmesi ile üretilen düzensiz pul benzeri parçacıklar.
• Kaplamalarda ve astarlarda kullanılan yüksek yüzey alanlı pul pul parçacıklar.
• Yakıt katkı maddesi olarak, patlayıcılarda ve pirotekniklerde de kullanılır.

Tablo 6. Öğütülmüş 7075 alüminyum pulların özellikleri

7075 Alüminyum Tozunun İşlenmesi

7075 alüminyum tozu, toz metalurjisi pres ve sinter yolu gibi yöntemlerin yanı sıra eklemeli üretim teknikleri kullanılarak bitmiş bileşenlere işlenebilir:

Toz Metalurjisi İşlemleri

Tipik adımlar şunları içerir:

• Sıkıştırma - 65-90% teorik yoğunluğa sahip yeşil kompakt parçalar oluşturmak için soğuk presleme ve ardından izostatik presleme.
• Sinterleme - Kapalı gözeneklilik ve 95% yoğunluk elde etmek için 1-3 saat boyunca 600-650°C'de vakum sinterleme.
• Sızma - Yoğunluğu 99% veya üzerine çıkarmak için basınç altında infiltre edilmiş erimiş alüminyum.
• Isıl işlem - Çözelti ısıl işlemi ve ardından gerekli özellikleri elde etmek için su verme ve yaşlandırma.

Toz metalürjisi yöntemi, karmaşık net şekilli bileşenleri yakın toleranslarda üreterek talaşlı imalat israfını önleyebilir.

Katmanlı Üretim

7075 alüminyum tozu, toz yatağı füzyon teknikleri kullanılarak tam yoğunluklu bileşenlere işlenir:

• Doğrudan metal lazer sinterleme (DMLS) - CAD modeline dayalı olarak toz katmanlarını seçici olarak kaynaştırmak için odaklanmış lazer ışını kullanır.
• Seçici lazer eritme (SLM) - İnce mikro yapıya sahip tamamen yoğun bileşenlere yol açan tam erime elde edildi.
• Elektron ışını eritme (EBM) - Daha hızlı yapı oranları ancak sadece vakum altında yapılır.

AM, üstün mekanik özelliklere ve malzeme kullanımına sahip karmaşık, hafif geometrilerin üretilmesini sağlar.

7075 Alüminyum Tozu Tedariki ve Fiyatlandırması

Başlıca küresel 7075 alüminyum tozu tedarikçilerinden bazıları şunlardır:

Tablo 7. 7075 Alüminyum tozu tedarikçileri ve fiyatlandırması

• Atomize 7075, pres ve sinter uygulamaları için en düşük maliyetli kalitedir.
• AM için gaz atomize toz, küresellik ve boyut kontrolü nedeniyle daha maliyetlidir.
• Minimum sipariş hacimleri tedarikçiye bağlı olarak 25 kg ila 500 kg arasında değişebilir.
• Özel partikül boyutu dağılımları ve yakın boyut kontrolü, premium fiyatlandırma gerektirir.
• Fiyatlar saflığa, üretim yöntemine, boyut aralığına ve satın alma hacmine bağlıdır.

Diğer Alüminyum Alaşımları ile Karşılaştırma

7075 alüminyum aşağıda diğer bazı popüler 7xxx ve 2xxx serisi alüminyum alaşımları ile karşılaştırılmıştır:

Tablo 8. 7075 alüminyumun diğer alaşımlarla karşılaştırılması

• 7075 mukavemet, tokluk, kaynaklanabilirlik ve maliyet açısından en iyi kombinasyona sahiptir.
• 2024 daha ucuzdur ancak daha düşük mukavemet ve kırılma tokluğuna sahiptir.
• 7178 en güçlüsüdür ancak çok pahalıdır ve tokluğu zayıftır.
• 6061 iyi korozyon direncine ve kaynaklanabilirliğe sahiptir ancak daha düşük mukavemete sahiptir.
• 7050, 7075'ten biraz daha güçlüdür ancak yorulma mukavemeti ve tokluk açısından daha düşüktür.

Çoğu yüksek mukavemetli havacılık ve savunma uygulamaları için 7075 en iyi özellik ve maliyet dengesini sunar. Otomotiv ve genel mühendislik de kolay bulunabilirliği, işlenebilirliği ve eloksal tepkisi nedeniyle 7075'i tercih etmektedir.

Sınırlamalar ve Dezavantajlar

Güçlü yönlerine rağmen, 7075 alüminyumun da belirli sınırlamaları vardır:

• Diğer bazı alüminyum alaşımlarına göre stres korozyonuna daha duyarlıdır.
• 2024 ve 2024 gibi 2xxx alaşımlarından daha düşük kırılma tokluğu.
• 5xxx deniz sınıfı alaşımlardan daha az korozyona dayanıklıdır.
• 4xxx, 5xxx ve 6xxx serisi alüminyum alaşımlarından daha zor kaynaklanır.
• 250°C'nin üzerindeki yüksek sıcaklık uygulamaları için uygun değildir.
• 6061 ve 5052 alüminyum gibi alaşımlardan önemli ölçüde daha pahalıdır.
• Optimum özelliklere ulaşmak için ısıl işlem gerektirir.

7075 Alüminyum Tozu - SSS

Q. 7075 alüminyum 2024 alüminyum ile nasıl karşılaştırılır?

A. 7075, 2024 alüminyumdan daha yüksek mukavemet, sertlik, yorulma mukavemeti ve daha iyi stres korozyon direncine sahiptir. Kırılma tokluğu ve şekillendirilebilirliği daha düşüktür. 7075 ayrıca 2024 alüminyumdan 30-40% daha yüksek maliyet sağlayan daha yüksek miktarda alaşım elementi içerir.

Q. 7075-T6 ve 7075-T651 temper aynı mıdır?

A. No. T6, maksimum mukavemet sağlayan en yüksek yaşlandırma temperini ifade eder. T651, T6'dan biraz daha düşük mukavemette daha iyi tokluk sağlayan hafif yaşlandırılmıştır.

Q. 7075 alüminyumda çinko, magnezyum ve bakır içeriği nedir?

A. Tipik bileşim - çinko 5.1-6.1%, magnezyum 2.1-2.9%, bakır 1.2-2.0%'dir. Geri kalanı alüminyum ve krom, silikon vb. gibi diğer küçük alaşım elementleridir.

Q. 7075 alüminyum anodize edilebilir mi?

A. Evet, 7075 alüminyum, korozyon ve aşınma direncini artıran bir oksit kaplama üretmek için anodize edilebilir. Sert eloksal 75 mikrona kadar kaplama kalınlığı verirken, normal eloksal 25 mikrona kadar kaplama kalınlığı verir.

Q. 7075-T6 alüminyumun sertliği nedir?

A. 7075-T6 alüminyum 150-190 aralığında Brinell sertlik değerine sahiptir. Karşılık gelen Rockwell sertliği Rockwell B 95-105'tir.

Q. 7075 alüminyum uçaklarda kullanılır mı?

A. Evet, 7075 alüminyum gövde kaplamaları, kanatlar, kaburgalar ve perdeler gibi uçak yapısal parçalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Yüksek mukavemet / ağırlık oranı, uçak ağırlığını azaltmak için kritik öneme sahiptir.

Q. 7075 ve 7050 alüminyum alaşımları arasındaki fark nedir?

A. Temel fark, 7075'in biraz daha yüksek mukavemete sahip olması ve 7050'nin marjinal olarak daha iyi stres korozyon direncine sahip olmasıdır. 7075 ayrıca daha iyi yorulma dayanımına sahiptir. Genel olarak, 7075 çoğu uygulama için daha iyi bir özellik kombinasyonu sunar.

Q. 7075 alüminyum tozu nasıl saklanmalıdır?

A. 7075 alüminyum tozu kapalı kaplarda serin ve kuru bir ortamda saklanmalıdır. Neme maruz kalması oksidasyona yol açabilirken, aşırı sıcaklıklar toz özelliklerini ve akışkanlığı etkileyebilir. İdeal depolama koşullarında raf ömrü 1-2 yıla kadardır.

Sonuç

7075 alüminyum tozu, mükemmel mukavemet özelliklerine sahip hafif ve dayanıklı bir alüminyum alaşımıdır, bu da onu havacılık, uçak, savunma ve yüksek performanslı otomobillerdeki zorlu uygulamalar için uygun hale getirir. İyi işlenebilirliği, kaynaklanabilirliği ve korozyon direnci de genel mühendislik uygulamalarında kullanımına izin verir. Diğer alüminyum alaşımlarıyla karşılaştırıldığında güçlü yönlerinin ve sınırlamalarının dikkatlice değerlendirilmesi, belirli tasarım gereksinimleri için en uygun olanın belirlenmesine yardımcı olabilir.