Przegląd Proszek ze stopu aluminium 7050
Proszek ze stopu aluminium 7050 to mocny, wytrzymały, nadający się do obróbki cieplnej proszek stopowy o wysokich właściwościach wytrzymałościowych w połączeniu z doskonałą odpornością na zmęczenie. Jest to część serii 7xxx stopów aluminium, w których cynk jest głównym pierwiastkiem stopowym.
Proszek ze stopu 7050 charakteryzuje się wysokim stosunkiem wytrzymałości do masy i jest powszechnie wykorzystywany w zastosowaniach konstrukcyjnych i narażonych na duże obciążenia w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym i obronnym. Części wykonane przy użyciu technik metalurgii proszków 7050 mogą zastąpić komponenty tradycyjnie wykonane ze stali, tytanu lub stopów niklu.
Niektóre kluczowe właściwości i cechy proszku ze stopu aluminium 7050 obejmują:
Właściwości proszku ze stopu aluminium 7050
| Właściwości | Szczegóły |
|---|---|
| Oznaczenie stopu | 7050 |
| Elementy stopowe | Cynk, magnez, miedź, cyrkon |
| Gęstość | 2,83 g/cm3 |
| Temperatura topnienia | Około 635°C |
| Siła | Bardzo wysoka wytrzymałość na rozciąganie powyżej 510 MPa po obróbce cieplnej |
| Wytrzymałość zmęczeniowa | Doskonała w porównaniu z innymi stopami 7xxx |
| Odporność na korozję | Umiarkowane, mniej niż czyste aluminium |
| Przewodność | Dobra przewodność elektryczna i cieplna |
| Wykonalność | Dobra skrawalność i formowalność |
| Spawalność | Niska ze względu na wysoką zawartość stopu |
Wysoka zawartość cynku i miedzi w proszku 7050 umożliwia obróbkę cieplną w celu uzyskania bardzo wysokiej granicy plastyczności i wytrzymałości na rozciąganie, zapewniając jednocześnie dobrą odporność na zmęczenie w porównaniu do innych lotniczych stopów aluminium.
Poniższe sekcje zawierają więcej szczegółów na temat składu, metod przetwarzania, właściwości, zastosowań, specyfikacji, cen, zalet i ograniczeń proszku ze stopu aluminium 7050.
Skład proszku ze stopu aluminium 7050
Stop aluminium 7050 ma następujący typowy skład pierwiastkowy:
Skład stopu aluminium 7050
| Element | Waga % |
|---|---|
| Aluminium (Al) | 87.7 – 91.4% |
| Cynk (Zn) | 5.7 – 6.7% |
| Magnez (Mg) | 1.9 – 2.6% |
| Miedź (Cu) | 2.0 – 2.5% |
| Cyrkon (Zr) | 0.08 – 0.15% |
| Inne (Fe, Si, Mn, Cr, Ti) | <0,15% każdy |
Wysoki poziom cynku umożliwia obróbkę cieplną utwardzania wydzieleniowego w celu osiągnięcia bardzo wysokiej wytrzymałości. Magnez i miedź wzmacniają efekt utwardzania wydzieleniowego w połączeniu z cynkiem.
Cyrkon jest dodawany w celu kontroli struktury ziarna. Żelazo, krzem, mangan, chrom i tytan są obecne jako zanieczyszczenia o niewielkich indywidualnych limitach.
Proszek ze stopu aluminium 7050 Przetwarzanie
Proszek ze stopu aluminium 7050 może być wytwarzany w postaci w pełni zagęszczonych komponentów metalurgii proszków przy użyciu takich technik jak:
- Prasowanie izostatyczne na gorąco (HIP)
- Bezpośrednie wytłaczanie na gorąco
- Formowanie wtryskowe metali
HIP polega na zamknięciu proszku w pojemniku i zastosowaniu ciepła oraz bardzo wysokich ciśnień izostatycznych w specjalnych zbiornikach w celu konsolidacji proszku. Pozwala to uniknąć wcześniejszych etapów zagęszczania i uzyskać jednolite właściwości oraz części o kształcie netto lub zbliżonym do netto.
Bezpośrednie wytłaczanie na gorąco polega na zagęszczaniu proszku w kęsy, a następnie przetłaczaniu go przez matrycę w celu wytworzenia długich profili lub prętów. Wysokie ciśnienie i ciepło łączą cząstki podczas odkształcania w całkowicie zwarty produkt.
Formowanie wtryskowe metali umożliwia kształtowanie bardziej złożonych części o kształcie siatki lub zbliżonym do siatki z proszku przy użyciu specjalistycznego oprzyrządowania. Mieszanina proszku i spoiwa znana jako materiał wsadowy jest wtryskiwana do form, a następnie poddawana procesowi usuwania lepiszcza i spiekania.
Sam proszek ze stopu aluminium 7050 jest rozpylany ze stopionych stopów do postaci drobnych kulistych proszków o średnicy około 10 - 45 mikronów przy użyciu procesów atomizacji w gazie obojętnym lub atomizacji wodnej. Czystość, rozkład wielkości cząstek, morfologia i zawartość tlenków na powierzchni są dokładnie kontrolowane, aby zapewnić pełną gęstość podczas konsolidacji.
Proszek ze stopu aluminium 7050 Właściwości
Właściwości części wykonanych z proszku stopu aluminium 7050 można dostosować poprzez zmianę parametrów przetwarzania. Niektóre typowe właściwości po obróbce cieplnej to:
Właściwości proszku ze stopu aluminium 7050
| Nieruchomość | Stan jak w HIP | Obróbka cieplna T6 | T7 Obrobione cieplnie |
|---|---|---|---|
| Mechaniczny | |||
| Wytrzymałość na rozciąganie | Około 350 MPa | Ponad 510 MPa | Około 490 MPa |
| Wytrzymałość na rozciąganie | Około 310 MPa | Ponad 455 MPa | Około 415 MPa |
| Wydłużenie | Ponad 10% | Około 11% | Około 12% |
| Twardość | Około 150 HB | Ponad 175 HB | Około 170 HB |
| Fizyczny | |||
| Gęstość | 2,83 g/cm3 | 2,83 g/cm3 | 2,83 g/cm3 |
| Przewodność elektryczna | 43% IACS | 36% IACS | 39% IACS |
| Inne | |||
| Okres trwałości | Doskonały, typowe 5 lat | – | – |
| Odporność na korozję | Dobry w szczytowym okresie temperamentu | Dobry w szczytowym okresie temperamentu | Dobry w szczytowym okresie temperamentu |
| Spawalność | Słaby | Słaby | Słaby |
| Obrabialność | Uczciwy | Uczciwy | Uczciwy |
| Wytrzymałość zmęczeniowa | Doskonały | Doskonały | Doskonały |
Odpuszczanie T6 obejmuje obróbkę cieplną w roztworze, a następnie sztuczne starzenie w celu osiągnięcia maksymalnej wytrzymałości. Kondycjonowanie T7 stosuje starzenie po T6, aby zapewnić lepszą odporność na pękanie korozyjne naprężeniowe przy nieznacznie obniżonych poziomach wytrzymałości.
Proszek ze stopu 7050 ma niską gęstość w połączeniu z wysokim poziomem wytrzymałości, co prowadzi do doskonałych właściwości wytrzymałościowych. Przewodność cieplna i elektryczna jest umiarkowana jak na stop aluminium. Odporność na korozję jest gorsza niż w przypadku czystego aluminium, ale akceptowalna w większości środowisk.
W szczególności wytrzymałość zmęczeniowa jest wyjątkowa dla lotniczych stopów aluminium, podczas gdy skrawalność i spawalność są gorsze od bardziej formowalnych stopów, takich jak 6061, ze względu na wysoki poziom cynku.
Proszek ze stopu aluminium 7050 Zastosowania
Połączenie tych właściwości sprawia, że proszek ze stopu aluminium 7050 nadaje się do:
Zastosowania proszku ze stopu aluminium 7050
| Przemysł | Zastosowanie | Powody |
|---|---|---|
| Lotnictwo i kosmonautyka | Strukturalne części płatowca, podwozie, skrzydła, osprzęt | Wysoki stosunek wytrzymałości do masy, odporność na zmęczenie materiału |
| Motoryzacja | Podwozie, zawieszenie, skrzynie biegów | Wysoka wytrzymałość właściwa, zastępuje stopy odlewnicze |
| Przemysłowy | Robotyka, olinowanie, sprzęt do podnoszenia | Wytrzymałość i spawalność mniej krytyczne |
| Obrona | Płyta pancerna, pojazdy wojskowe | Ochrona balistyczna, umiarkowana gęstość |
| Marine | Wsporniki, części okrętów wojennych | Odporność na korozję w środowisku morskim |
| Sport | Części rowerowe, główki kijów golfowych | Charakterystyka działania |
W zastosowaniach lotniczych, 7050 jest drugim w użyciu stopem aluminium po 7075 w przypadku elementów płatowca o krytycznej wytrzymałości, wymagających trwałości. Części obrabiane metodą HIP zastępują zwykle odkuwki i części wykonane z kęsów.
Zastosowania motoryzacyjne i obronne wykorzystują lekkość i wydajność w porównaniu z bardziej konwencjonalnymi stopami aluminium lub magnezu, z lepszymi właściwościami mechanicznymi w porównaniu z kompozytami.
Proszek ze stopu aluminium 7050 Specyfikacje
Proszek ze stopu 7050 i skonsolidowane produkty spełniają różne specyfikacje, które określają limity składu, metody przetwarzania, właściwości i wymagania jakościowe dla zastosowań lotniczych i obronnych:
Specyfikacja proszku ze stopu aluminium 7050
| Standard | Tytuł |
|---|---|
| AMS 4282 | Proszek metaliczny do części konstrukcyjnych PM |
| AMS 4285 | Skonsolidowany proszek Alloy HIP dla części konstrukcyjnych PM |
| ASTM B947 | Stopy aluminium w metalurgii proszków (PM) |
| AA 7050 | Stop aluminium 7050 |
Specyfikacje obejmują rozkład wielkości proszku, kształt i charakterystykę przepływu, limity zanieczyszczeń, typową gęstość i właściwości mechaniczne w różnych warunkach obróbki cieplnej, procedury pobierania próbek, metody testowania, kryteria kontroli i wymagania dotyczące dokumentacji.
Dostawcy proszku ze stopu aluminium 7050
Do wiodących światowych dostawców proszków ze stopu aluminium 7050 należą:
Dostawcy proszku ze stopu aluminium 7050
| Firma | Lokalizacja |
|---|---|
| Sandvik Osprey | WIELKA BRYTANIA |
| Alpoco | WIELKA BRYTANIA |
| Valimet Inc. | USA |
Firmy te oferują atomizowane gazem lub wodą proszki ze stopu aluminium 7050 dostosowane do zastosowań w produkcji dodatków uszlachetniających lub formowaniu wtryskowym metali o wyspecjalizowanych rozkładach wielkości cząstek i kształtach.
Ponadto, główni producenci i konsolidatorzy proszków metali mają duże doświadczenie w pracy z systemami stopów 7050 zoptymalizowanymi pod kątem prasowania izostatycznego na gorąco zgodnie ze specyfikacjami komponentów lotniczych.
Proszek ze stopu aluminium 7050 Koszt
Ceny proszku ze stopu aluminium 7050 zależą w znacznym stopniu od:
- Czystość / poziomy zanieczyszczeń
- Rozkład wielkości cząstek
- Morfologia i kształt
- Ilość zakupu
- Dodatkowe przetwarzanie, takie jak przesiewanie
Orientacyjne ceny sferycznego proszku 7050 atomizowanego gazem, nadającego się do produkcji dodatków, wynoszą około $50 - $65 za kg. Ceny są wyższe w przypadku ściślejszej dystrybucji wymaganej dla surowców MIM lub prasowania izostatycznego na gorąco.
Proszek ze stopu aluminium 7050 Plusy i minusy
Zalety proszku ze stopu aluminium 7050
- Najbardziej wytrzymały stop serii 7xxx
- Doskonała wydajność zmęczeniowa
- Niska gęstość
- Szeroko stosowany w przemyśle lotniczym
- Zastępuje stale i stopy tytanu
- Części mogą mieć złożone, monolityczne kształty
Ograniczenia Proszek ze stopu aluminium 7050
- Umiarkowana odporność na korozję
- Problemy ze spawalnością
- Niższa przewodność cieplna / elektryczna
- Koszt jest wyższy niż w przypadku zwykłych stopów do wytłaczania
- Przetwarzanie ma więcej kontroli i kwalifikacji
W przypadku wielu krytycznych części konstrukcyjnych potrzebnych w zastosowaniach wymagających wysokiej wydajności, stal 7050 zapewnia istotne połączenie wytrzymałości, odporności na uszkodzenia i niskiej masy. Pomimo pewnych wad związanych z wytwarzaniem i korozją, możliwości te równoważą nieco wyższe koszty proszku tam, gdzie oszczędność masy ma znaczenie.
Najczęściej zadawane pytania
Często zadawane pytania dotyczące proszku ze stopu aluminium 7050
P: Co to jest stop aluminium 7050?
O: 7050 to bardzo wytrzymały stop aluminium serii 7xxx zawierający główne dodatki cynku, magnezu i miedzi oraz dodatki śladowe, takie jak cyrkon. Jest utwardzany wydzieleniowo, co pozwala uzyskać wyjątkowe połączenie wytrzymałości na rozciąganie i odporności na zmęczenie materiału.
P: Czy 7050 jest mocniejszy niż 7075?
O: Tak, stop aluminium 7050 ma nieco wyższą wytrzymałość na rozciąganie i granicę plastyczności niż bardzo popularny stop 7075 w temperaturach szczytowych, a także doskonałą wytrzymałość zmęczeniową. Dorównuje odpornością na korozję stopowi 7075.
P: Jakie są niektóre zastosowania aluminium 7050?
O: Kluczowe zastosowania to części konstrukcyjne samolotów, takie jak poszycia skrzydeł, okucia i pylony, elementy wirników helikopterów, takie jak wrzeciona, podwozia samochodowe i części zawieszenia, zastosowania takie jak pancerze, wysięgniki kosmiczne, sprzęt do podnoszenia i artykuły sportowe, takie jak główki kijów golfowych i obręcze rowerowe.
P: Jakie metody przetwarzania mogą tworzyć części ze stopu 7050?
O: Podczas gdy tradycyjne procesy kute, takie jak wytłaczanie i kucie, mogą wytwarzać produkty 7050, techniki metalurgii proszków szybko się rozwijają, w tym prasowanie izostatyczne na gorąco (HIP), bezpośrednie wytłaczanie na gorąco i formowanie wtryskowe metali (MIM) w celu wykorzystania mocnych stron stopu.
P: Czy aluminium 7050 jest spawalne?
O: Nie, spawanie stopu 7050 jest bardzo trudne w porównaniu do stopów o średniej lub niższej wytrzymałości ze względu na pękanie spowodowane wysoką zawartością cynku i miedzi. Alternatywnymi zalecanymi metodami łączenia jest mocowanie mechaniczne lub klejenie.
P: Co zastępuje stopy aluminium 7050?
O: W przypadku najwyższych wymagań wytrzymałościowych, gdzie trwałość zmęczeniowa jest mniej krytyczna, oceniane są stopy aluminium lotniczego o bardzo wysokiej wytrzymałości, takie jak C465 lub 7085, aby zastąpić niektóre zastosowania stopu 7050. Kompozyty i zaawansowane stopy metali są również konkurencyjnymi rozwiązaniami.
