آلومینیوم آلیاژ 7075

آلومینیوم آلیاژ ۷۰۷۵ از سری آلیاژهای آلومینیوم است که در آن روی به عنوان عنصر اصلی آلیاژی به حساب می‌آید. از مزایای آن می‌توان به استحکام قابل مقایسه با بسیاری از فولادها، استحکام خستگی خوب و سطح متوسط ماشین‌کاری و از معایب آن می‌توان به مقاومت کمتر در برابر خوردگی در مقایسه با بسیاری از آلیاژهای آلومینیومی اشاره کرد. هزینهٔ تولید آن بسیار بالاست که استفاده آن را در صنایع محدود می‌سازد. آلیاژ آلومینیوم ۷۰۷۵ از مهمترین آلیاژهای آلومینیوم با استحکام بالا به شمار می‌رود که به صورت گسترده‌ای برای ساخت اجزاء مختلف در صنایع هوافضا، دفاعی و نظامی به کار می‌رود. به طوریکه در بین ۲۵ آلیاژ آلومینیوم کارپذیر رایج، آلیاژ ۷۰۷۵ به عنوان مشکلترین آلیاژ جهت اکستروژن ارزیابی شده است.

ترکیب آلیاژ آلومینیوم ۷۰۷۵ تقریباً شامل ۵٫۶–۶٫۱٪ روی، ۲٫۱–۲٫۵٪ منیزیم، ۱٫۲–۱٫۶٪ مس و کمتر از نیم درصد سیلیکون، آهن، منگنز، تیتانیوم، کروم و دیگر فلزات می‌باشد. از مهمترین مشتقات این آلیاژ که در عملیات برگشت دادن یا تمپر کردن تولید می‌شوند می‌توان به o-7075, T6-7075 ,T651-7075 اشاره کرد.

تاریخچه و توسعه

آلومینیوم 7075 اولین بار در دهه ۱۹۴۰ توسعه یافت و به سرعت به عنوان یکی از بهترین آلیاژها برای کاربردهای سخت و استحکام بالا شناخته شد. این آلیاژ به دلیل نسبت بالای روی و مس در ترکیب خود، توانسته است استحکام و سختی بالایی را ارائه دهد. با گذشت زمان، توسعه‌های بیشتری در فرایندهای تولید و تغییرات ترکیبی برای بهبود خواص این آلیاژ انجام شده است.

ترکیب شیمیایی

ترکیب شیمیایی آلومینیوم 7075 به شرح زیر است:

• روی (Zn): 5.1% – 6.1%
• مس (Cu): 1.2% – 2.0%
• منگنز (Mn): 0.3% – 0.9%
• سیلیکون (Si): حداکثر 0.4%
• آهن (Fe): حداکثر 0.5%
• منیزیم (Mg): 2.1% – 2.9%
• کروم (Cr): 0.18% – 0.28%

این ترکیب خاص باعث می‌شود که آلیاژ 7075 دارای خواص مکانیکی و فیزیکی برجسته‌ای باشد.

خواص مکانیکی

آلومینیوم 7075 دارای خواص مکانیکی فوق‌العاده‌ای است:

• استحکام کششی: حدود 570 مگاپاسکال
• استحکام تسلیم: حدود 505 مگاپاسکال
• سختی: به طور معمول در حدود 150 برینل
• مدول الاستیسیته: حدود 71 گیگاپاسکال
• مقاومت در برابر خستگی: این آلیاژ دارای مقاومت خوبی در برابر خستگی است، که آن را برای استفاده در بارهای متناوب ایده‌آل می‌سازد.

خواص عمومی

چگالی آلومینیوم 7075A برابر 2.810 g/cm³ می‌باشد. (0.1015 lb/in³)

در میان آلیاژهای کار پذیر آلومینیم، آلیاژهای سری 2xxx، 6xxx، 7xxx قابلیت انجام عملیات حرارتی را دارند.

ویژگی‌ها

1. سبک وزن: آلومینیوم 7075 نسبت به فولاد بسیار سبک‌تر است، که موجب کاهش وزن سازه‌ها می‌شود. این ویژگی به ویژه در صنایع هوافضا اهمیت دارد.
2. مقاومت در برابر خوردگی: این آلیاژ به طور طبیعی در برابر خوردگی مقاوم است، اما معمولاً برای افزایش مقاومت آن را آنودایز می‌کنند.
3. قابلیت ماشین‌کاری: آلومینیوم 7075 به راحتی قابل ماشین‌کاری است و می‌توان آن را به اشکال و اندازه‌های مختلف تبدیل کرد.
4. مقاومت در برابر خستگی: این آلیاژ دارای مقاومت خوبی در برابر خستگی است، که آن را برای استفاده در بارهای متناوب ایده‌آل می‌سازد.
5. پایداری ابعادی: آلومینیوم 7075 به دلیل پایداری ابعادی خود در دماهای مختلف، در کاربردهای دقیق و حساس بسیار مناسب است.

مزایای استفاده از آلومینیوم آلیاژ 7075

• عملکرد بالای مکانیکی: به دلیل استحکام و سختی بالا، آلومینیوم 7075 می‌تواند در شرایط بارگذاری شدید و محیط‌های سخت به خوبی عمل کند.
• کاهش وزن: استفاده از این آلیاژ در صنایع مختلف به کاهش وزن کلی سازه‌ها کمک می‌کند، که منجر به افزایش کارایی و کاهش مصرف سوخت می‌شود.
• دوام و طول عمر: مقاومت در برابر خوردگی و خستگی باعث می‌شود که این آلیاژ دارای طول عمر بالایی باشد، که به صرفه‌جویی در هزینه‌ها و زمان تعمیر و نگهداری کمک می‌کند.
• قابلیت بازیافت: آلومینیوم 7075 به راحتی قابل بازیافت است، که این ویژگی به حفظ محیط زیست کمک می‌کند.
• تطبیق‌پذیری: این آلیاژ به راحتی می‌تواند با دیگر مواد ترکیب شود و در فرایندهای مختلف تولید مورد استفاده قرار گیرد.

معایب

با وجود مزایای فراوان، آلومینیوم 7075 دارای معایبی نیز هست:

• قیمت بالا: هزینه تولید و قیمت بالای این آلیاژ ممکن است برای برخی صنایع محدودیت ایجاد کند.
• حساسیت به ترک: در برخی شرایط، این آلیاژ ممکن است به ترک‌های ناشی از تنش‌های حرارتی حساس باشد.
• مشکلات جوشکاری: جوشکاری آلومینیوم 7075 دشوارتر از برخی دیگر از آلیاژها است و نیاز به تکنیک‌های خاصی دارد.

کاربردها

آلیاژهای سری ۷۰۰۰ از قبیل ۷۰۷۵ اغلب در صنایع حمل و نقل از جمله حمل و نقل دریایی، هوایی و خودروها به دلیل بالا بودن نسبت استحکام به چگالی مورد استفاده قرار می‌گیرد و همچنین این قابلیت سبکی و استحکام بالا باعث شده تا این آلیاژ در تجهیزات صخره نوردی، قطعات دوچرخه، قاب اسکیت‌ها و بدنه گلایدرها نیز به کار برده شود.

در بدنه اغلب مدل‌های سرگرمی رادیو کنترل معمولاً از آلیاژهای ۷۰۷۵ و ۶۰۶۱ برای صفحات شاسی استفاده می‌شود.

۷۰۷۵ همچنین در تولید تفنگ M16 برای ارتش آمریکا استفاده می‌شود.

شرکت‌های ساخت اسلحه از جمله Desert Tactical Arms, SIG Sauer و شرکت جنگ‌افزار فرانسوی PGM از این آلیاژ برای افزایش دقت در اسلحه استفاده می‌کنند.

همچنین به صورت میله برای چوب بازی لاکراس، شمشیر STX و مجموعه بعضی از چاقو و چنگال‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. به علت استحکام بالا، چگالی پایین، خواص حرارتی مطلوب و قابلیت پولیش بالا آلیاژ ۷۰۷۵ به طور گسترده‌ای در ساخت ابزار قالب استفاده می‌شود.