알루미늄 합금 7075 분말 은 항공우주, 군용 차량 및 장비, 해양 응용 분야, 금형, 공구 및 고응력 구조 부품에 널리 사용되는 강하고 단단하며 가벼운 소재입니다. 다음은 7075 알루미늄 합금의 주요 기능과 응용 분야입니다:
강도 및 경도
알루미늄 합금 7075 파우더가 광범위하게 사용되는 주된 이유 중 하나는 무게 대비 강도가 높기 때문입니다. 가벼우면서도 뛰어난 강도 특성을 가지고 있습니다. 7075는 T6 템퍼에서 인장 강도가 83,000psi이고 항복 강도는 73,000psi입니다.
이 강도는 알루미늄 매트릭스를 강화하는 침전물을 형성하는 아연, 마그네슘, 구리와 같은 합금 원소에서 비롯됩니다. T6 열처리는 미세한 침전물을 형성하여 강도를 더욱 향상시킵니다. 합금과 열처리의 조합으로 알루미늄 합금 7075 파우더는 6061과 같은 다른 인기 알루미늄 합금보다 훨씬 더 강합니다.
알루미늄 합금 7075 파우더는 강도가 높을 뿐만 아니라 경도가 우수하여 내마모성이 뛰어납니다. 일반적인 브리넬 경도는 약 150입니다. 이 경도는 강도를 제공하는 동일한 침전물에서 비롯됩니다. 이러한 강도와 경도의 조합으로 인해 7075는 높은 응력, 진동, 충격 또는 마모가 발생하는 부품에 적합합니다.
인성 및 피로 저항
7075는 강하고 단단할 뿐만 아니라 다른 고강도 알루미늄 합금에 비해 인성과 내피로성이 우수합니다. 이는 아연 및 마그네슘과 같은 합금 원소를 신중하게 제어하기 때문에 가능합니다. 이러한 원소가 너무 많으면 연성과 파단 인성이 저하될 수 있습니다. 그러나 최적의 수준에서 7075는 인장 시험에서 40% 연신율과 25% 면적 감소를 달성할 수 있습니다.
알루미늄 합금 7075 분말은 인성과 충격에 견디는 능력 덕분에 피로 하중을 받는 항공기 격벽과 같은 단조품에 적합한 소재입니다. 이 합금은 높은 사이클 피로 응용 분야에 사용할 수 있습니다. 최적의 인성과 피로 저항성을 달성하려면 적절한 열처리가 중요합니다.
알루미늄 합금 7075 분말의 내식성
다른 알루미늄 합금만큼 부식에 강하지는 않지만 알루미늄 합금 7075 파우더는 대부분의 환경에서 일반적인 부식에 대해 우수한 내식성을 제공합니다. 이는 내식성을 향상시키는 아연 함량이 높기 때문입니다.
T6 템퍼에서는 응력 부식 균열에 다소 취약합니다. 그러나 T73 템퍼에서는 응력 부식 저항성이 향상됩니다. 크롬산염 전환 코팅 또는 아노다이징을 추가하면 부식 방지 기능이 향상됩니다. 전반적으로 7075의 내식성은 대부분의 용도에 충분합니다.
기계 가공성
7075는 6061과 같은 부드러운 합금만큼은 아니지만 고강도 알루미늄 합금으로서는 비교적 우수한 가공성을 가지고 있습니다. 공구는 더 부드러운 합금보다 더 빨리 마모되지만 알루미늄 합금 7075 분말은 쉽게 부서지는 칩을 생성합니다. 따라서 고속 밀링 및 선반을 사용하여 가공할 수 있습니다. 절삭 깊이는 다른 합금보다 낮아야 합니다. 공구 수명을 최대화하려면 항상 절삭유와 윤활유를 사용해야 합니다.
합금의 강도는 가공 시 몇 가지 문제를 야기합니다. 날카로운 절삭 공구를 사용하고 과도한 속도/이송을 피하며 가벼운 마무리 절삭을 수행하여 작업 경화를 최소화해야 합니다. 소둔 알루미늄 합금 7075 분말은 약간 낮은 강도가 허용되는 경우 향상된 가공성을 제공합니다.
용접성
알루미늄 합금 7075 분말의 용접성은 다른 알루미늄 합금에 비해 열악한 것으로 간주됩니다. 7075 용접 시 응고 균열과 같은 문제가 발생할 수 있습니다. 아연 함량이 높으면 액체 금속이 응고되는 동안 상당히 수축하여 열 균열에 대한 민감성이 증가합니다.
용접성을 향상시키기 위해 5356과 같은 특수 필러 봉이 사용됩니다. 예열, 인터패스 온도 유지, 용접 후 열처리와 같은 예방 조치를 취해야 합니다. 마찰 교반 용접은 용융 용접 방법보다 더 나은 결과를 제공합니다. 전반적으로 알루미늄 합금 7075 분말의 용접은 주의가 필요하지만 적절한 절차를 사용하면 건전한 용접이 가능합니다.
성형성
알루미늄 합금 7075 분말은 강도가 높기 때문에 다른 알루미늄 합금에 비해 성형성이 상대적으로 낮습니다. 최고 숙성된 T6 템퍼에서는 성형 특성이 좋지 않습니다. 성형 전에 합금을 어닐링하면 연성 및 구부러짐성이 향상됩니다.
복잡한 형상의 경우 최종 열처리 전에 최대 성형 특성을 가진 W 템퍼 또는 O 템퍼를 사용할 수 있습니다. 드로잉, 굽힘, 플랜지 및 압착과 같은 작업은 적절하게 어닐링되거나 노화 된 템퍼에서 수행 할 수 있습니다. 연신 및 딥 드로잉 응답이 양호합니다. 5052 및 3003과 같은 합금은 성형성이 중요한 경우 더 나은 선택입니다.
가용성 및 비용
알루미늄 합금 7075 분말은 주요 알루미늄 공급업체에서 시트, 플레이트, 바, 막대, 튜브 및 와이어와 같은 다양한 제품 형태로 널리 공급됩니다. 다양한 성질을 사용할 수 있지만 T651 및 T7351 판재와 시트가 가장 일반적입니다.
항공우주 등급 알루미늄인 7075는 다른 범용 합금보다 가격이 높습니다. 하지만 향상된 강도와 성능에 비해 엄청나게 비싸지는 않습니다. 항공기에 광범위하게 사용된다는 것은 수요가 많고 가용성이 좋다는 것을 의미합니다.
주요 애플리케이션
알루미늄 합금 7075 분말의 특성을 활용하는 가장 일반적인 응용 분야는 다음과 같습니다:
- 항공기 구조 강도와 경량화가 중요한 날개, 스킨, 리브, 격벽과 같은 기체 구성 요소에 광범위하게 사용됩니다.
- 항공우주 부품 동체 섹션, 극저온 탱크, 추력 구조물과 같이 발사체 및 우주선의 응력이 높은 부품에 사용됩니다.
- 군용 차량 트럭, 헬리콥터, 선박, 잠수함 등 차량의 핵심 구조 부품에 사용됩니다. 더 가벼운 무게로 강도를 높입니다.
- 금형 및 툴링 – 시제품 금형 및 내구성 있는 툴링 애플리케이션에 적합한 강도, 경도 및 가공성의 균형을 제공합니다.
- 해양 애플리케이션 내식성이 중요한 선체, 상부 구조물, 마스트, 리깅과 같은 보트 및 선박 부품에 널리 사용됩니다.
- 자전거 가벼운 무게와 우수한 내피로성이 요구되는 고급 자전거 프레임 및 부품에 주로 사용됩니다.
- 자동차 부품 일부 중요한 엔진 및 드라이브 트레인 구성 요소와 레이싱 애플리케이션에 사용됩니다.
- 레크리에이션 제품 &8211; 양궁 장비, 스키 및 등산 스틱, 강도와 가벼운 무게가 우선시되는 장비와 같은 제품에 사용됩니다.
요약하면, 알루미늄 합금 7075 분말은 고강도, 우수한 인성 및 피로 저항성, 경도 및 내마모성, 적절한 내식성, 합리적인 가공성 및 성형성의 탁월한 조합을 제공하므로 가벼운 무게가 중요한 고응력 구조물 응용 분야에 이상적입니다. 높은 비용은 항공우주, 군사, 해양 및 기타 까다로운 애플리케이션에서 제공하는 성능상의 이점으로 상쇄됩니다.
화학 성분
알루미늄 합금 7075 분말의 일반적인 화학 성분은 다음과 같습니다:
- 알루미늄: 87.1~91.4%
- 아연: 5.1~6.1%
- 마그네슘: 2.1 ~ 2.9%
- 구리: 1.2 ~ 2.0%
- 철분: 최대 0.5%
- 실리콘: 최대 0.4%
- 망간: 최대 0.3%
- 크롬: 0.18~0.28%
- 기타 요소(합계): 최대 0.15%
아연, 마그네슘, 구리와 같은 주요 합금 원소는 주로 침전 경화를 통해 강도에 기여합니다. 크롬은 응력 부식 균열 저항성을 향상시킵니다. 철, 실리콘, 망간은 불순물로 존재합니다. 주요 합금 원소의 비율과 불순물 제한은 합금의 최적의 특성을 보장하기 위해 세심하게 제어됩니다.
기계적 특성
T6 성질의 알루미늄 합금 7075 분말의 일반적인 기계적 특성은 다음과 같습니다:
- 인장 강도: 83,000psi
- 항복 강도: 73,000psi
- 신장: 11%
- 면적 감소: 15%
- 경도: 150 브리넬
- 탄성 계수: 10,200 ksi
- 전단 강도: 48,000psi
- 피로 강도: 28,000psi
특성은 제품 형태와 정확한 성질에 따라 다소 차이가 있습니다. 하지만 이 정도의 강도를 가진 합금치고는 적당한 연성과 인성을 유지하면서도 뛰어난 강도 특성을 확인할 수 있습니다. 고온에서는 기계적 특성이 저하된다는 점에 유의하세요.
열처리
알루미늄 합금 7075 분말에서 최적의 특성을 얻기 위한 핵심 단계는 일반적으로 T6 템퍼로 열처리하는 것입니다. 주요 열처리 단계는 다음과 같습니다:
1. 용액 열처리 합금을 875~885°F의 온도로 가열하고 1~2시간 동안 유지합니다. 이렇게 하면 합금이 단상 영역으로 이동하고 용해성 입자가 용해됩니다.
2. 담금질 가열 후 합금은 일반적으로 물에서 빠르게 냉각되거나 담금질됩니다. 이렇게 하면 과포화 고체 용액이 생성됩니다.
3. 노화 그런 다음 원하는 강도에 따라 250-350°F에서 4-36시간 동안 합금을 숙성합니다. 이 단계에서 노화 경화 침전물이 형성됩니다.
4. 스트레칭 일반적으로 노화 후 2~5% 강도의 스트레칭을 실시하여 재료를 곧게 펴고 약간의 탈구 경화를 제공합니다.
T6 템퍼는 최적의 강도를 제공합니다. 저숙성 T7 템퍼는 약간의 강도와 향상된 인성을 교환합니다. 숙성된 T73 템퍼는 낮은 강도 수준에서 내식성과 성형성을 향상시킵니다.
마이크로 구조
알루미늄 합금 7075 분말의 미세 구조는 다음과 같이 구성됩니다:
- 알루미늄이 풍부한 매트릭스 – 이것은 미세 구조의 대부분을 형성하고 합금에 가벼운 특성을 부여합니다. 실제 입자는 상당히 거칠습니다.
- 금속 간 침전물 &8211; MgZn2, Al2CuMg, Al2Cu와 같은 강화 용질을 포함하는 입자는 열처리 중에 형성되어 상당한 침전물 경화를 제공합니다.
- 분산형 입자 &8211; 망간을 함유한 미세한 입자는 열간 가공 및 열처리 시 입자 구조와 재결정을 제어하는 데 도움이 됩니다.
- 알파상 입자 &8211; 철과 실리콘이 포함된 더 거친 불용성 입자로 고온 특성은 향상되지만 파단 인성은 낮아집니다.
연성 매트릭스와 분산 경화 입자 간의 상호 작용으로 합금에 강도, 경도 및 인성의 고유한 조합을 제공합니다. 합금과 열처리를 통해 침전물을 세심하게 제어하는 것이 핵심입니다.
원소 합금의 효과
알루미늄 합금 7075 분말의 주요 합금 원소는 다음과 같은 주요 기능을 수행합니다:
- 아연 주요 합금 첨가제인 아연은 강화 침전물을 형성하여 강도를 크게 향상시킵니다. 또한 침전물 경화를 돕고 피로 강도를 향상시킵니다. 수치가 높을수록 내식성이 약간 감소합니다.
- 마그네슘 마그네슘은 또한 MgZn2와 같은 입자를 통해 상당한 강수량 경화를 제공합니다. 내식성의 감소를 최소화하면서 강도를 높입니다. 고온에서 경도와 기계적 특성을 향상시킵니다.
- 구리 구리는 Al2CuMg 입자의 침전을 통해 강도를 높입니다. 또한 칩의 취성을 높여 가공성을 향상시킵니다. 그러나 과도한 구리는 파단 인성을 감소시킵니다.
- 크롬 – 소량 첨가된 크롬은 응력 부식 균열을 완화하는 입자를 형성합니다. 피팅 부식에 대한 저항력을 제공합니다. 약간의 강화 효과가 있습니다.
- Iron 불순물로 존재하는 철은 다량 함유 시 골절 인성 및 연성을 감소시킵니다. 열처리 반응 향상에 기여합니다. 더 낮은 한계가 바람직합니다.
대체 지정 및 성적
항공우주 산업에서 광범위하게 사용되는 알루미늄 합금 7075 분말은 다음과 같은 여러 가지 대체 항공기 알루미늄 명칭 및 등급으로도 불립니다:
- 알루미늄 7075-T6
- 알루미늄 7075-T651
- 알루미늄 7075-T7351
- AA7075-T6
- AA 7075-T651
- Alclad 7075-T6
- AMS 4045
- AMS 4130
- AMS 7010
- AMS 7090
- QQ-A-225/9
- MIL-A-7075
- UNS A97075
- ALCOA 7075-T6
7075 대시 번호는 알루미늄 합금을 나타내고, 두 번째 숫자는 성질을 나타냅니다. T6 및 T651이 가장 일반적인 템퍼로, 최적의 강도를 제공합니다. 일부 사양에는 약간의 구성 성분 차이가 있습니다.
사용 가능한 양식 및 마감재
알루미늄 합금 7075 분말은 다음과 같은 다양한 제품 형태, 모양 및 마감재로 공급업체에서 구매할 수 있습니다:
- 시트 두께는 0.025인치에서 6인치까지 제공됩니다. 재고 폭은 최대 49인치입니다.
- 플레이트 최대 10인치 두께로 제공됩니다. 막대, 스트립 및 기타 모양으로 자를 수 있습니다.
- Rod 직경 0.125~10인치. 단순한 원형 섹션.
- 바 – 다양한 크기의 직사각형 바. 정사각형, 육각형, 타원형 막대도 있습니다.
- 튜브 다양한 벽 두께의 0.125~12인치 직경의 심리스 또는 용접 튜브.
- 와이어 다양한 직경과 스풀 사이즈의 스풀 와이어 형태로 제공됩니다.
- 돌출부 앵글, 채널, 티 모양, 튜브 및 기타 특수 프로파일의 압출로 제공됩니다.
- 캐스팅 모래, 투자 및 영구 몰드 주조로 제공됩니다.
- 몰딩 – 강도 특성이 개선된 복잡한 모양으로 단조할 수 있습니다.
일반적인 마감에는 밀 마감, 아노다이징, 페인트, 파우더 코팅, 래커, 화학적 변환 코팅 등이 있습니다.
비용 및 가용성
알루미늄 합금 7075 분말은 주요 알루미늄 제품 공급업체 및 금속 서비스 센터를 통해 쉽게 구할 수 있습니다. 일반적인 크기와 형태에 따라 리드 타임은 1~4주 정도 소요됩니다. 전 세계에서 생산되지만 특히 미국 생산업체가 잘 대표합니다.
가격은 합금의 성질, 형태, 크기, 주문 수량 및 기타 요인에 따라 달라질 수 있습니다. 대략적인 비용입니다:
- 시트/플레이트: 파운드당 $6-12
- 바: 파운드당 $4-15
- 튜브: 파운드당 $6-20
- 와이어: 파운드당 $5-15
항공우주 등급 합금인 알루미늄 합금 7075 분말은 6061 및 7050 알루미늄과 같은 표준 합금에 비해 프리미엄 비용이 발생합니다. 그러나 까다로운 애플리케이션에 대한 추가 비용을 정당화할 수 있는 기계적 특성을 제공합니다.
자주 묻는 질문
다음은 알루미늄 합금 7075 파우더에 대해 자주 묻는 질문입니다:
Q: 7075-T6과 7075-T651 알루미늄의 주요 차이점은 무엇인가요?
A: T6와 T651 템퍼 명칭은 모두 최고 숙성 템퍼를 의미합니다. 유일한 차이점은 T651 소재는 스트레칭을 통해 응력이 완화된다는 점입니다. 이는 담금질로 인한 잔류 응력을 바로잡는 데 도움이 되지만 전반적인 기계적 특성에는 최소한의 영향을 미칩니다.
Q: 알루미늄 합금 7075 분말은 용접이 가능한가요?
A: 예, 7075는 용접이 가능하지만 5XXX 및 6XXX 시리즈 알루미늄과 같은 부드러운 합금보다 용접이 더 어렵고 균열이 발생하기 쉽습니다. 건전한 용접을 위해서는 적절한 필러 금속 선택, 예열 및 용접 후 열처리와 같은 예방 조치가 필요합니다. 일반적으로 마찰 교반 용접이 더 나은 결과를 제공합니다.
Q: 7075 알루미늄은 어떤 두께로 제공되나요?
A: 시트 형태의 7075는 0.025인치에서 6인치까지 다양한 두께로 제공됩니다. 플레이트는 최대 10인치 두께까지, 바/로드는 최대 10인치 직경까지 제공됩니다. 따라서 7075는 구조용에 적합한 두꺼운 섹션으로 쉽게 사용할 수 있습니다.
Q: 알루미늄 합금 7075 파우더-T6 알루미늄을 가공할 수 있나요?
A: 예, 7075-T6는 일반 또는 CNC 공작 기계를 사용하여 가공할 수 있지만 강도와 경도가 높기 때문에 주의가 필요합니다. 느린 속도, 가벼운 절삭 깊이, 날카로운 공구 및 절삭유를 사용하는 것이 좋습니다. 필요한 경우 어닐링 템퍼링이 더 쉽게 가공됩니다.
Q: 항공기에 7075 알루미늄이 사용되나요?
A: 예, 알루미늄 합금 7075 파우더는 항공기에 광범위하게 사용됩니다. 동체 스킨, 리브, 격벽, 날개, 엠펜니지와 같이 가벼운 무게와 높은 강도가 중요한 구조 부품에서 흔히 볼 수 있습니다. 우수한 피로 저항성은 항공기 설계에도 중요합니다.
Q: 7075 알루미늄에는 어떤 부식 방지제가 사용되나요?
A: 7075는 내식성을 위해 천연 표면 산화물에 의존합니다. 서비스 환경에 따라 아노다이징, 크롬산염 전환 코팅, 분말 코팅 또는 페인트와 같은 추가 보호 기능이 적용되기도 합니다. 일부 용도에 따라 내식성이 더 강한 합금으로 클래딩을 적용하기도 합니다.
Q: 7075 알루미늄에는 어떤 용접 공정이 사용되나요?
A: 7075 용접에는 5356과 같은 필러 금속을 사용하는 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW)과 가스 금속 아크 용접(GMAW)이 가장 일반적입니다. 마찰 교반 용접도 사용할 수 있습니다. 열 균열을 최소화하기 위해 예방 조치를 취해야 합니다. 용접 후 열처리는 용접을 강화하는 데 도움이 됩니다.
Q: 7075 알루미늄을 어닐링할 수 있나요?
A: 예, 7075 알루미늄을 어닐링하여 연성 및 성형성을 O 또는 W 온도에서 개선할 수 있습니다. 일반적인 어닐링은 415°C에서 1-3시간 동안 가열한 후 천천히 냉각하는 방식으로 이루어집니다. 어닐링은 연성을 일부 회복시키지만 강도를 희생시키며, 합금은 성형 후 고강도를 회복하기 위해 재숙성해야 합니다.
Q: 7075-T6 알루미늄이 6061-T6보다 더 강합니까?
A: 예, 7075-T6는 6061-T6 알루미늄보다 훨씬 더 높은 강도를 제공합니다. 7075의 인장 강도는 약 83,000psi인데 비해 6061의 인장 강도는 45,000psi로 거의 두 배에 달합니다. 7075의 아연과 구리 함량이 높을수록 강화 침전물이 더 많이 생성됩니다.
Q: 7075 알루미늄의 대체품에는 어떤 것이 있나요?
A: 비슷한 특성을 가진 몇 가지 잠재적 대안으로는 중간 강도의 경우 2024, 6013, 6061, 7050 및 7150 알루미늄이 있습니다. 더 높은 강도가 필요한 경우 2024, 2324, 2524, 7055, 7175, 7475. 향상된 내식성을 위한 6061, 5005, 5050.