Gambaran Umum dari 7075 Bubuk Aluminium
Serbuk aluminium 7075 adalah paduan aluminium yang sangat kuat yang terbuat dari aluminium, seng, magnesium, tembaga, dan sejumlah kecil silikon, besi, mangan, kromium, dan titanium. Ini banyak digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan rasio kekuatan-terhadap-berat yang tinggi dan kekuatan fatik yang baik seperti komponen kedirgantaraan dan penerbangan.
Serbuk aluminium 7075 memiliki sifat kekuatan yang sangat baik, ketahanan lelah yang baik, kemampuan mesin rata-rata dan dapat diolah dengan panas. Ini dapat diproses melalui ekstrusi, penempaan atau penggulungan dan tersedia dalam berbagai bentuk seperti bubuk, lembaran, pelat, batangan dan ekstrusi.
Beberapa sifat dan karakteristik utama bubuk aluminium 7075:
- Kekuatan dan kekerasan tinggi - Memiliki kekuatan tarik tertinggi 510-570 MPa dan kekerasan Brinell 150-190.
- Ketahanan lelah yang baik - Sekitar 30-40% kekuatan kelelahan yang lebih baik daripada paduan aluminium seri 7xxx lainnya seperti 7050.
- Ringan - Kepadatan 2,81 g/cm3 membuatnya lebih ringan dari paduan baja.
- Dapat diberi perlakuan panas - Dapat diperkuat melalui proses perlakuan panas seperti perlakuan panas larutan, pendinginan, dan penuaan buatan.
- Ketangguhan yang baik - Perpanjangan 11% pada bagian 50mm.
- Stabilitas dimensi yang baik - Tidak mengalami masalah pengerasan regangan.
- Tahan korosi - Menahan korosi pengelupasan kulit karena penambahan kromium.
- Dapat dilas - Dapat dilas menggunakan las busur tungsten gas dan las busur logam gas.
- Konduktif - Konduktivitas termal 130 W/m-K dan konduktivitas listrik 43% IACS.
Komposisi 7075 Aluminium
Aluminium 7075 termasuk dalam seri 7xxx atau seri Al-Zn-Mg-Cu dari paduan aluminium berkekuatan tinggi. Komposisi tipikal ditunjukkan di bawah ini:
| Elemen | Zn | Mg | Cu | Fe | Si | Mn | Cr | Ti | Al |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Berat % | 5.1-6.1 | 2.1-2.9 | 1.2-2.0 | Maks 0,5 | Maks 0,4 | Maks 0,3 | 0.18-0.28 | Max 0,2 | Keseimbangan |
- Seng adalah elemen paduan utama yang memberikan kekuatan melalui pengerasan presipitasi. Mg dan Cu juga membantu dalam pengerasan presipitasi.
- Kromium meningkatkan ketahanan terhadap retak korosi tegangan.
- Besi, silikon, mangan dan titanium hadir sebagai pengotor.
Kombinasi seng, magnesium, dan tembaga membuat 7075 sangat kuat dengan tetap mempertahankan sifat mampu bentuk, mampu las, mampu mesin, dan ketahanan korosi yang memadai.
Sifat Mekanis Aluminium 7075
Serbuk aluminium 7075 memiliki sifat kekuatan yang sangat baik ditambah dengan ketangguhan patah yang baik. Sifat mekanik dalam anil dan berbagai suhu perlakuan panas diberikan di bawah ini:
Tabel 1. Sifat mekanis dari aluminium 7075
| Marah | Kekuatan Luluh (MPa) | Kekuatan Tarik (MPa) | Perpanjangan (%) |
|---|---|---|---|
| O | 103 | 241 | 17 |
| T6 | 503 | 572 | 11 |
| T651 | 469 | 524 | 12 |
| T7351 | 503 | 572 | 8 |
| T736 | 455 | 496 | 10 |
- Pada temper O anil, perpanjangannya tinggi sementara kekuatannya rendah.
- Pada temper T6 usia puncak, kekuatan luluh mencapai 503 MPa dan kekuatan tarik 572 MPa sementara perpanjangannya 11%.
- Temper T7351 yang terlalu tua juga memiliki kekuatan tinggi dengan keuletan yang berkurang.
- Temperatur di bawah umur seperti T651 dan T736 menawarkan keseimbangan yang baik antara kekuatan dan kemampuan bentuk.
Aluminium 7075 memiliki ketahanan lelah yang sangat baik, hampir sebanding dengan baja. Ini memiliki ketangguhan retak yang baik sebesar 33 MPa√m pada temper T6. Ini juga menunjukkan ketahanan pertumbuhan retak yang baik.
Sifat Fisik
Serbuk aluminium 7075 memiliki kepadatan rendah, konduktivitas termal dan listrik yang tinggi, serta ketahanan korosi yang baik. Kepadatannya adalah 2,81 g/cm3, hampir sepertiga dari paduan baja.
Meja 2. Sifat-sifat fisik aluminium 7075
| Properti | Nilai |
|---|---|
| Kepadatan | 2,81 g/cm3 |
| Titik leleh | 475°C |
| Konduktivitas termal | 130 W/m-K |
| Konduktivitas listrik | 43% IACS |
| Modulus elastisitas | 71,7 GPa |
| Rasio Poisson | 0.33 |
| Ekspansi termal | 23,6 x 10-6/K |
Konduktivitas termal jauh lebih tinggi daripada polimer tetapi lebih rendah daripada aluminium dan tembaga murni. Tingkat ekspansi termal 50% lebih tinggi dari baja ringan.
Karakteristik Pemesinan
Aluminium 7075 memiliki peringkat machinability rata-rata 65% jika dibandingkan dengan kemudahan pemesinan kuningan.
- Pembubutan - Alat potong karbida direkomendasikan. Kecepatan potong tinggi dan laju pemakanan rendah lebih disukai.
- Penggilingan - End mill karbida dengan sudut helix tinggi harus digunakan. Gerinda panjat memberikan hasil akhir yang lebih baik.
- Pengeboran - Bor puntir yang terbuat dari baja atau karbida berkecepatan tinggi sangat cocok. Kontrol chip itu penting.
- Penggerindaan - Roda berikat resinoid yang menahan beban adalah efektif. Gunakan cairan pendingin yang banyak.
- Penggergajian - Laju pemakanan yang rendah dengan mata pisau yang halus memberikan hasil akhir yang halus. Sistem udara atau kabut membantu kontrol chip.
Menambahkan belerang untuk meningkatkan pemecahan chip dapat lebih meningkatkan kemampuan mesin. Gunakan penyetelan yang kaku dan alat yang tajam untuk menghindari pengerasan kerja.
Kemampuan las
Paduan aluminium 7075 memiliki kemampuan las yang cukup baik dengan mengikuti teknik yang tepat -
- Pengelasan busur tungsten gas (GTAW) umumnya digunakan. Paduan pengisi aluminium 4043 menghasilkan lasan terkuat.
- Pengelasan busur logam gas (GMAW) juga dapat digunakan, tetapi masukan panas harus diminimalkan untuk mengurangi keretakan panas.
- Pengelasan titik resistansi dengan elektroda kerucut terpotong bekerja dengan sangat baik. Antarmuka las harus dibersihkan secara menyeluruh.
- Pengelasan gesekan aduk dapat menghasilkan pengelasan solid state berkualitas tinggi di semua temperatur aluminium 7075.
- Zona yang terpengaruh panas akan lebih lembut daripada logam dasar. Perlakuan larutan dan penuaan mengembalikan sifat-sifatnya.
Ketahanan Korosi
Serbuk aluminium 7075 menawarkan ketahanan yang baik terhadap korosi umum di atmosfer dan air tawar.
- Lapisan oksida permukaan yang tipis memberikan penghalang yang efektif terhadap korosi dalam larutan netral.
- Elemen paduan seperti seng, magnesium, tembaga dan kromium memberikan ketahanan terhadap korosi.
- Penambahan kromium mencegah kerentanan terhadap korosi intergranular dan pengelupasan kulit.
- Resistensi yang buruk terhadap larutan alkali tetapi dapat ditingkatkan dengan anodisasi.
- Sensitif terhadap retak korosi tegangan di beberapa lingkungan saat mengalami tekanan tinggi.
- Rentan terhadap korosi galvanik bila dipasangkan dengan logam yang lebih mulia. Hindari kontak dengan baja tahan karat.
Secara keseluruhan, aluminium 7075 memiliki ketahanan korosi yang memuaskan untuk sebagian besar aplikasi arsitektur, kelautan, dan industri.
Aplikasi dari 7075 Aluminium
Kombinasi unik antara kekuatan tinggi, ringan, tahan lelah, dan biaya yang masuk akal membuat aluminium 7075 cocok untuk berbagai aplikasi yang menuntut:
Tabel 3. Aplikasi aluminium 7075
| Industri | Aplikasi |
|---|---|
| Dirgantara | Komponen struktural pesawat seperti sayap, badan pesawat, sekat, rangka, pengencang |
| Selongsong rudal dan roket, tabung peluncur, pengencang, braket | |
| Parabola dan struktur satelit | |
| Otomotif | Sasis, tautan, kuk driveline, poros, katup, alat kelengkapan |
| Kelautan | Tiang, struktur pendukung antena |
| Lambung kapal, gang, struktur atas, baling-baling | |
| Pertahanan | Lambung kendaraan lapis baja, rumah, sistem penyapu ranjau |
| Dudukan senjata, peluncur roket, selongsong peluru | |
| Teknik umum | Jig, perlengkapan, lengan robot, katup, roda gigi, poros |
| Rumah motor, kopling, pelapis silinder, cetakan tiup |
Aplikasi kedirgantaraan menyumbang sebagian besar penggunaan karena persyaratan kekuatan dan berat yang ketat. Komponen otomotif dan kelautan berkinerja tinggi juga menggunakan ekstrusi dan tempa aluminium 7075.
Jenis-jenis Bubuk Aluminium 7075
Serbuk aluminium 7075 tersedia dalam berbagai jenis tergantung pada proses produksi dan karakteristik partikel:
Bubuk Aluminium 7075 yang dikabutkan
- Diproduksi dengan cara mengatomisasi paduan aluminium 7075 cair menjadi tetesan halus yang mengeras menjadi bubuk.
- Partikel berbentuk tidak beraturan dengan distribusi ukuran yang luas dari 10 hingga 180 mikron.
- Digunakan dalam rute metalurgi serbuk untuk membuat komponen dengan pemadatan dan sintering.
Tabel 4. Spesifikasi bubuk aluminium 7075 yang dikabutkan
| Properti | Nilai |
|---|---|
| Bentuk partikel | Tidak beraturan, berbentuk bola |
| Ukuran partikel (mikron) | 10 – 180 |
| Kepadatan yang tampak (g/cc) | ~ 2.7 |
| Kepadatan nyata (g/cc) | 2.8 |
| Laju aliran (s/50g) | ~ 28 |
Bubuk 7075 Al yang diatomisasi dengan gas
- Diproduksi oleh atomisasi gas inert menjadi partikel bola yang sangat halus.
- Permukaan halus, bentuk teratur dan distribusi ukuran yang sempit.
- Digunakan dalam proses AM logam tingkat lanjut seperti manufaktur aditif DMLS dan SLM.
Tabel 5. Spesifikasi bubuk aluminium 7075 yang dikabutkan dengan gas
| Properti | Nilai |
|---|---|
| Bentuk partikel | Bulat |
| Ukuran partikel (mikron) | 15 – 45 |
| Kepadatan yang tampak (g/cc) | ~ 2 |
| Kepadatan nyata (g/cc) | 2.8 |
| Laju aliran (s/50g) | ~ 25 |
Serpihan Aluminium 7075 yang digiling
- Partikel seperti serpihan tak beraturan yang dihasilkan dari penggilingan bahan baku serbuk aluminium 7075.
- Partikel bersisik dengan luas permukaan tinggi yang digunakan dalam pelapis dan primer.
- Juga digunakan sebagai aditif bahan bakar, bahan peledak dan kembang api.
Tabel 6. Spesifikasi serpihan aluminium 7075 yang digiling
| Properti | Nilai |
|---|---|
| Bentuk partikel | Serpihan |
| Rasio aspek | ~ 10:1 |
| Ketebalan (mikron) | 0.5 - 4 |
| Kepadatan yang tampak (g/cc) | 0.25 - 1 |
| Kepadatan nyata (g/cc) | 2.8 |
Pengolahan 7075 Bubuk Aluminium
Serbuk aluminium 7075 dapat diproses menjadi komponen jadi dengan menggunakan metode seperti metalurgi metalurgi serbuk dan rute sinter serta teknik manufaktur aditif:
Pemrosesan Metalurgi Serbuk
Langkah-langkah umum meliputi:
- Pemadatan - Pengepresan dingin diikuti dengan pengepresan isostatik untuk membentuk bagian yang kompak berwarna hijau dengan kepadatan teoretis 65-90%.
- Sintering - Sintering vakum pada suhu 600-650°C selama 1-3 jam untuk mencapai porositas tertutup dan densitas 95%.
- Infiltrasi - Aluminium cair yang disusupi di bawah tekanan untuk meningkatkan kepadatan hingga 99% atau lebih tinggi.
- Perlakuan panas - Perlakuan panas larutan diikuti dengan pendinginan dan penuaan untuk mencapai sifat yang dibutuhkan.
Rute metalurgi serbuk dapat menghasilkan komponen bentuk bersih yang kompleks untuk menutup toleransi sehingga menghindari pemesinan yang boros.
Manufaktur Aditif
Serbuk aluminium 7075 diproses menjadi komponen dengan kepadatan penuh menggunakan teknik fusi unggun bubuk seperti:
- Sintering laser logam langsung (DMLS) - Menggunakan sinar laser terfokus untuk memadukan lapisan bubuk secara selektif berdasarkan model CAD.
- Peleburan laser selektif (SLM) - Peleburan penuh yang dicapai menghasilkan komponen yang sepenuhnya padat dengan struktur mikro yang halus.
- Peleburan berkas elektron (EBM) - Laju pembuatan lebih cepat tetapi hanya dilakukan dalam kondisi vakum.
AM memungkinkan fabrikasi geometri yang rumit dan ringan dengan sifat mekanik dan pemanfaatan material yang unggul.
Pasokan dan Harga Bubuk Aluminium 7075
Beberapa pemasok global utama bubuk aluminium 7075 meliputi:
Tabel 7. 7075 Pemasok dan harga bubuk aluminium
| Pemasok | Nilai | Ukuran Partikel | Kisaran Harga |
|---|---|---|---|
| Alcoa | 7075, Z7075 | 10-180 μm | $10-15 / lb |
| Valimet | 7075 | 15-63 μm | $13-17/lb |
| 45-105 μm | $11-14 / lb | ||
| TLS Technik | 7075 | 20-90 μm | $15-22 / lb |
| Sandvik | 7075 | 15-45 μm | $18-25 / lb |
| Teknologi LPW | 7075 | 15-45 μm | $22-30/lb |
| AP&C | 7075, 7075-O | 5-50 μm | $25-40 / lb |
- Atomized 7075 adalah kelas biaya terendah untuk aplikasi press dan sinter.
- Serbuk yang diatomisasi gas untuk AM lebih mahal karena kontrol kebulatan dan ukurannya.
- Volume pesanan minimum dapat berkisar antara 25 kg hingga 500 kg, tergantung pada pemasok.
- Distribusi ukuran partikel khusus dan kontrol ukuran yang ketat memerlukan harga premium.
- Harga tergantung pada kemurnian, metode produksi, kisaran ukuran, dan volume pembelian.
Perbandingan dengan Paduan Aluminium Lainnya
Aluminium 7075 dibandingkan di bawah ini dengan beberapa paduan aluminium seri 7xxx dan 2xxx yang populer:
Tabel 8. Perbandingan aluminium 7075 dengan paduan lainnya
| Paduan | Kekuatan Luluh (MPa) | Kekuatan Kelelahan (MPa) | Ketangguhan Fraktur (MPa√m) | Ketahanan Korosi | Kemampuan las | Biaya |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2024 Al | 440 | 159 | 29 | Rata-rata | Adil | Rendah |
| 6061 Al | 290 | 115 | 15 | Bagus. | Luar biasa | Rendah |
| 7050 Al | 455 | 165 | 25 | Rata-rata | Adil | Tinggi |
| 7075 Al | 470 | 208 | 33 | Rata-rata | Bagus. | Sedang |
| 7178 Al | 490 | 170 | 20 | Rata-rata | Adil | Sangat Tinggi |
- 7075 memiliki kombinasi terbaik antara kekuatan, ketangguhan, kemampuan las, dan biaya.
- 2024 lebih murah tetapi memiliki kekuatan dan ketangguhan retak yang lebih rendah.
- 7178 adalah yang terkuat tetapi sangat mahal dan ketangguhannya buruk.
- 6061 memiliki ketahanan korosi dan kemampuan las yang baik tetapi kekuatannya lebih rendah.
- 7050 sedikit lebih kuat dari 7075 tetapi lebih rendah dalam hal kekuatan dan ketangguhan fatik.
Untuk sebagian besar aplikasi kedirgantaraan dan pertahanan berkekuatan tinggi, 7075 menawarkan keseimbangan terbaik antara properti dan biaya. Teknik otomotif dan umum juga lebih memilih 7075 karena ketersediaannya yang mudah, kemampuan mesin, dan respons anodisasi.
Keterbatasan dan Kekurangan
Terlepas dari kekuatannya, aluminium 7075 juga memiliki keterbatasan tertentu:
- Lebih rentan terhadap korosi tegangan daripada beberapa paduan aluminium lainnya.
- Ketangguhan patah yang lebih rendah dari paduan 2xxx seperti 2024 dan 2024.
- Kurang tahan korosi dibandingkan dengan paduan kelas laut 5xxx.
- Lebih sulit untuk dilas daripada paduan aluminium seri 4xxx, 5xxx dan 6xxx.
- Tidak cocok untuk aplikasi suhu tinggi di atas 250°C.
- Secara signifikan lebih mahal daripada paduan seperti aluminium 6061 dan 5052.
- Membutuhkan proses perlakuan panas untuk mencapai sifat yang optimal.
7075 Serbuk Aluminium - Pertanyaan Umum
Q. Bagaimana perbandingan aluminium 7075 dengan aluminium 2024?
A. 7075 memiliki kekuatan, kekerasan, kekuatan fatik, dan ketahanan korosi tegangan yang lebih baik daripada aluminium 2024. Ini memiliki ketangguhan patah dan sifat mampu bentuk yang lebih rendah. 7075 juga mengandung jumlah elemen paduan yang lebih tinggi sehingga harganya 30-40% lebih tinggi dari aluminium 2024.
Q. Apakah temperatur 7075-T6 dan 7075-T651 sama?
A. No. T6 mengacu pada temperatur usia puncak yang memberikan kekuatan maksimum. T651 sedikit di bawah umur yang memberikan ketangguhan yang lebih baik dengan kekuatan yang sedikit lebih rendah daripada T6.
Q. Apa saja kandungan seng, magnesium, dan tembaga dalam aluminium 7075?
A. Komposisi tipikal adalah - seng 5.1-6.1%, magnesium 2.1-2.9%, tembaga 1.2-2.0%. Sisanya adalah aluminium dan elemen paduan kecil lainnya seperti kromium, silikon, dll.
Q. Bisakah aluminium 7075 dianodisasi?
A. Ya, aluminium 7075 dapat dianodisasi untuk menghasilkan lapisan oksida yang meningkatkan ketahanan terhadap korosi dan keausan. Anodisasi keras memberikan ketebalan lapisan hingga 75 mikron sementara anodisasi biasa memberikan hingga 25 mikron.
Q. Berapa kekerasan aluminium 7075-T6?
A. Aluminium 7075-T6 memiliki nilai kekerasan Brinell dalam kisaran 150-190. Kekerasan Rockwell yang sesuai adalah Rockwell B 95-105.
Q. Apakah aluminium 7075 digunakan di pesawat terbang?
A. Ya, aluminium 7075 banyak digunakan pada bagian struktural pesawat seperti kulit badan pesawat, sayap, rusuk, dan sekat. Rasio kekuatan terhadap beratnya yang tinggi sangat penting untuk mengurangi berat pesawat.
Q. Apa perbedaan antara paduan aluminium 7075 dan 7050?
A. Perbedaan utamanya adalah 7075 memiliki kekuatan yang sedikit lebih tinggi sementara 7050 memiliki ketahanan korosi tegangan yang sedikit lebih baik. 7075 juga memiliki kekuatan fatik yang lebih baik. Secara keseluruhan, 7075 menawarkan kombinasi properti yang lebih baik untuk sebagian besar aplikasi.
Q. Bagaimana seharusnya bubuk aluminium 7075 disimpan?
A. Serbuk aluminium 7075 harus disimpan dalam wadah tertutup di lingkungan yang sejuk dan kering. Paparan kelembaban dapat menyebabkan oksidasi sementara suhu yang ekstrem dapat mempengaruhi sifat bubuk dan kemampuan mengalir. Umur simpan hingga 1-2 tahun dalam kondisi penyimpanan yang ideal.
Kesimpulan
Serbuk aluminium 7075 adalah paduan aluminium yang ringan dan tahan lama dengan sifat kekuatan yang sangat baik, sehingga cocok untuk aplikasi yang menuntut di bidang kedirgantaraan, pesawat terbang, pertahanan, dan mobil berkinerja tinggi. Kemampuan mesin, kemampuan las, dan ketahanan korosinya yang baik juga memungkinkan penggunaannya dalam aplikasi teknik umum. Pertimbangan yang cermat terhadap kekuatan dan keterbatasannya jika dibandingkan dengan paduan aluminium lainnya dapat membantu mengidentifikasi kecocokan terbaik untuk persyaratan desain tertentu.