AA 7075-T6 (7xxx-Serie, ultrahochfeste Aluminium-Zink-Magnesium-Kupfer-Legierung)

AA 7075-T6 ist eine der repräsentativsten Sorten unter den hochfesten Aluminiumlegierungen. Für Projekte, die Leichtbau, hohe Tragfähigkeit und Präzisionsbearbeitung erfordern und bei denen die Materialkosten nicht im Vordergrund stehen, ist AA 7075-T6 oft eine der ersten Sorten, die evaluiert werden.
Ultrahoch
Festigkeit

Hervorragendes Festigkeits-
zu-Gewicht-Verhältnis

Ausgezeichnet
Zerspanbarkeit

Optimiert für CNC
und Präzisionsteile

Hohe Ermüdungsfestigkeit
Leistungs-

Zuverlässig unter zyklischen
und dynamischen Lasten

Wärmebehandelbar
(T6-Zustand)

Konzipiert für maximale
Festigkeit und Stabilität

AA 7075-T6 (7xxx-Serie, Ultrahochfeste Aluminium-Zink-Magnesium-Kupfer-Legierung): Die Grundlagen

AA 7075-T6 gehört zur 7xxx-Serie der Aluminiumlegierungen. Das bestimmende Merkmal der 7xxx-Serie ist die Verwendung von Zink, Magnesium und Kupfer als Hauptlegierungselemente in der Aluminiummatrix. Das Zusammenspiel dieser Elemente in Verbindung mit einer sorgfältig kontrollierten Wärmebehandlung verleiht AA 7075-T6 eine Festigkeit, die weit über die gewöhnlicher Aluminiumlegierungen hinausgeht.

Das Suffix T6 bezieht sich auf seinen Zustand. Das “T” zeigt an, dass die Legierung durch Wärmebehandlung ausgehärtet wurde, und die “6” bedeutet, dass sie lösungsgeglüht und anschließend künstlich gealtert wurde. In der Praxis wird das Material zunächst bei etwa 450°C mehrere Stunden gehalten, damit sich die Legierungselemente gleichmäßig in der Aluminiummatrix lösen, dann schnell abgeschreckt, um einen übersättigten Zustand zu erhalten, und schließlich bei etwa 120°C etwa 24 Stunden lang gealtert, damit sich feine Ausscheidungen gleichmäßig im gesamten Material bilden. Dieser Prozess bringt 7075 in seinen Spitzenfestigkeitszustand, weshalb es als ultrahochfeste Aluminium-Zink-Magnesium-Kupfer-Legierung.

bezeichnet wird. Diese Beschreibung ist wohlverdient. Unter allen Aluminiumlegierungsfamilien liegt die 7xxx-Serie im Allgemeinen am oberen Ende des Festigkeitsbereichs.

AA 7075-T6 Aluminiumplatten und gefertigte Strukturbauteile für die hochfeste Metallverarbeitung

Kernleistungsgrenzen von AA 7075-T6

Festigkeitsniveau

Der herausragendste Vorteil von 7075-T6 ist seine außergewöhnlich hohe mechanische Festigkeit. Nach der Wärmebehandlung übertrifft seine Festigkeit die vieler konventioneller Stähle. Typische Werte umfassen eine Zugfestigkeit von 510 bis 572 MPa, eine Streckgrenze von 430 bis 503 MPa, und eine Dehnung von 5% bis 11%.

Ermüdungsleistung

Mit geeigneter Oberflächenbehandlung und solider Konstruktion kann 7075-T6 die Anforderungen vieler hochzyklischer Ermüdungsanwendungen erfüllen. Unter zyklischer Belastung kann es eine lange Lebensdauer standhalten, bevor Ermüdungsversagen auftritt.

Bearbeitungseignung

7075-T6 hat eine mittlere Härte mit einer Brinellhärte von typischerweise etwa 150 und bietet gute Zerspanbarkeit sowohl im geglühten als auch im ausscheidungsgehärteten Zustand. Seine relativ hohe Härte ermöglicht einen sauberen Schnitt, wodurch eine gute Oberflächengüte und Maßgenauigkeit erzielt werden können.

Korrosionsbeständigkeitsgrenzen

Die Korrosionsbeständigkeit ist einer der schwächeren Punkte von 7075-T6. Obwohl es in dieser Hinsicht besser abschneidet als viele Legierungen der 2xxx-Serie, erreicht es nicht die Korrosionsbeständigkeit der 5xxx- oder 6xxx-Serie. In starken Salzsprühumgebungen kann unzureichender Oberflächenschutz zu Korrosion führen.

Umform- und Fügebeschränkungen

Hohe Festigkeit bedeutet auch schwierigere Umformung, größere Rückfederung und ein höheres Rissrisiko. Die Umformung erfolgt in der Regel besser im O-Zustand, gefolgt von einer anschließenden Wärmebehandlung. Für das Fügen wird oft mechanische Befestigung wie Schrauben und Nieten bevorzugt, zusammen mit speziellen Verfahren wie Rührreibschweißen, wo geeignet.

Basisdaten und Sortenidentifikation für AA 7075-T6

Bevor man die grundlegenden Eigenschaften und Sortenbezeichnungen von 7075-T6 betrachtet, ist es hilfreich, zunächst sein Zusammensetzungsrahmenwerk zu verstehen.

Wareneingangsprüfung von AA 7075-T6 Aluminium mit Messwerkzeugen und Materialzertifizierungsdokumenten

Kernzusammensetzungsrahmen

Die hohe Festigkeit der Aluminiumlegierung 7075 stammt primär aus ihrer chemischen Zusammensetzung. Zink ist das Hauptverstärkungselement, typischerweise im Bereich von 5.1%–6.1%. Magnesium und Kupfer wirken als unterstützende Verstärkungselemente, wobei Magnesium bei 2.1%–2.9% und Kupfer bei 1.2%–2.0%. liegt. Zusätzlich zu diesen Hauptelementen enthält die Legierung auch geringe Mengen an Chrom, Titan und anderen Spurenelementen, um die Kornstruktur zu verfeinern und bestimmte Eigenschaften zu verbessern. Andere Elemente wie Silizium, Eisen und Mangan sind nur in sehr geringen Mengen vorhanden und werden im Allgemeinen innerhalb der Verunreinigungsgrenzen kontrolliert.

Allgemeine physikalische Eigenschaften

Als hochfeste Aluminiumlegierung hat 7075-T6 eine Dichte von etwa 2,81 g/cm³, was nahe an der der meisten Aluminiumlegierungen liegt und etwa zwei Drittel leichter als Stahl ist. Sein Elastizitätsmodul beträgt etwa 71,7 GPa, was ihm ein solides, aber nicht außergewöhnliches Steifigkeitsniveau verleiht. Der Schmelzbereich liegt bei etwa 532–635 °C. Die Wärmeleitfähigkeit liegt bei etwa 130 W/m·K, und der Wärmeausdehnungskoeffizient beträgt etwa 23 µm/m·K. Die elektrische Leitfähigkeit ist moderat und liegt bei ungefähr 33% IACS.

Gängige 7075-Legierungen und Wärmebehandlungszustände

Legierung / Zustand Kurze Erklärung
7075-T6 Lösungsgeglüht und künstlich gealtert; höchster Festigkeitszustand und der gängigste Standardlieferzustand
7075-T651 T6 mit Spannungsabbau durch Recken; geringere Verformung bei der Bearbeitung, üblicherweise für Platten verwendet
7075-T73 / T7351 Überalterter Zustand; verzichtet auf einen Teil der Festigkeit zugunsten einer besseren Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit
7075-T76 / T7651 Zwischen T6 und T73; balanciert Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit
7075-O Weichgeglühter Zustand; weich und besser für die Umformung vor einer späteren Wärmebehandlung geeignet

Wichtige Verarbeitungs- und Fertigungsaspekte für AA 7075-T6

AA 7075-T6 Aluminiumbauteil während einer kontrollierten CNC-Bearbeitung zur Reduzierung der Maßverformung

Kontrolle der Bearbeitungsverformung

Aufgrund seiner inneren Eigenspannungen und hohen Festigkeit kann sich AA 7075-T6 bei der Bearbeitung dünnwandiger oder geometrisch komplexer Teile verformen. Gängige Strategien sind symmetrische Bearbeitung, stufenweiser Materialabtrag und spannungsarme Aufspannung. Bei Teilen mit besonders engen Toleranzen kann ein Spannungsarmglühen zwischen Schrupp- und Schlichtbearbeitung eingefügt werden.

Präzisionsprüfung von AA 7075-T6 Bearbeitungsteilen auf Maßhaltigkeit nach der Wärmebehandlung

Maßhaltigkeit nach der Wärmebehandlung

Im T6-Zustand können sich, wenn bei der späteren Bearbeitung viel Material abgetragen wird oder das Teil ungleichmäßig erwärmt wird, Eigenspannungen abbauen und geringfügige Maßänderungen verursachen. Für Teile mit extrem anspruchsvollen Passungs- und Toleranzanforderungen, T651 wird manchmal bevorzugt, da der zusätzliche Spannungsabbau durch Recken einen besseren Ausgangspunkt für die Maßhaltigkeit bietet.

AA 7075-T6 Aluminiumbauteile vor und nach dem Eloxieren mit Maß- und Sichtprüfung

Auswirkung der Oberflächenbehandlung

Vor dem Eloxieren oder anderen Oberflächenbehandlungen ist es wichtig, mögliches Maßwachstum durch die Schichtdicke sowie die Erscheinungsgleichmäßigkeit zu berücksichtigen. In Zeichnungen sollte klar angegeben werden, ob kritische Passungsmaße vor oder nach der Oberflächenbehandlung gelten. Im Vergleich zu Legierungen der 6xxx-Serie ist 7075 hinsichtlich der Farbgleichmäßigkeit nach dem Eloxieren anspruchsvoller, daher sollten Abnahmekriterien vorab mit dem Lieferanten vereinbart werden.

AA 7075-T6 Aluminiumbauteile vor und nach dem Eloxieren mit Maß- und Sichtprüfung

Wahl der Fügemethode

Angesichts der Schweißeinschränkungen ist für dauerhafte Verbindungen in der Regel die Verwendung von Nieten oder hochfesten verschraubten mechanischen Verbindungen besser geeignet. Für nicht-strukturelle Abdichtungen oder angebaute Komponenten können auch hochleistungsfähige Strukturklebstoffe geeignet sein. In allen Fällen sollte die Verbindungskonstruktion übermäßige Spannungskonzentrationen vermeiden.

Für welche Teiletypen und Projektbedingungen ist AA 7075-T6 geeignet?

AA 7075-T6 ist kein universeller Werkstoff. Es ist am besten geeignet, wenn das Projekt Folgendes erfordert hohe Tragfähigkeit, hochfeste Unterstützung, Leichtbau, minimales Schweißen und nur moderate Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit.

Typische Teileanwendungen

Teiletyp Empfehlungsstufe Warum es sinnvoll ist
Hochfeste Halterungen und Verbindungsblöcke Sehr empfehlenswert Hochbelastete Strukturteile, üblicherweise spanend bearbeitet, bei denen die Werkstoffeigenschaften voll genutzt werden können
Vorrichtungskörper und Positionierblöcke Sehr empfehlenswert Gute Wahl, wenn Steifigkeit, Stabilität und Verschleißfestigkeit gleichermaßen wichtig sind
Lasttragende Teile in Bewegungsmechanismen Sehr empfehlenswert Gut geeignet für zyklische Belastung und Ermüdungsbeanspruchung, bei denen Ermüdungsleistung und spezifische Festigkeit entscheidend sind
Leichtbaustrukturteile Empfohlen Für gewichtsempfindliche Strukturen hilft seine hohe spezifische Festigkeit, die Masse zu reduzieren
Luft- und Raumfahrtstrukturkomponenten Empfohlen Gut geeignet für hochbeanspruchte Teile wie Flügel- und Rumpfrahmenkomponenten
Formplatten / Werkzeugplatten Empfohlen Hohe Festigkeit, gute Bearbeitbarkeit und Polierbarkeit machen es geeignet für Kunststoffformen und Niederdruck-Druckgussformen
Geschweißte Strukturteile Nicht empfohlen Schlechte Schweißeignung und erheblicher Festigkeitsverlust im Schweißbereich
Teile, die Meeresumgebungen ausgesetzt sind Mit Vorsicht verwenden Die Korrosionsbeständigkeit ist nur mäßig, daher kann eine Schutzbehandlung oder ein anderer Zustand erforderlich sein

Wann sollten Sie ein anderes Material oder einen anderen Zustand in Betracht ziehen?

Die Materialauswahl kann manchmal frustrierend sein. Ein häufiges Beispiel ist der Wunsch nach der Festigkeit von AA 7075-T6, während man mit dessen Schweißeignung oder Kosten weniger zufrieden ist. In solchen Fällen ist es sinnvoll, einen praktischen Ersatzin Betracht zu ziehen: ein Material mit weitgehend ähnlicher Leistung, bei dem ein bestimmter Kompromiss akzeptabel ist.

Die folgenden sind nützliche Alternativen zur Berücksichtigung:

Option Hauptgrund für die Berücksichtigung Am besten geeignete Anwendungen
7075-T651 Bessere Maßhaltigkeit bei der Bearbeitung Hochpräzisionsteile und Anwendungen, bei denen Verformung streng kontrolliert werden muss
7075-T73 / T7351 Bessere Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit Korrosive Umgebungen und Teile unter dauerhafter Zugspannung
6061-T6 / 6082-T6 Bessere Schweißeignung und ausgewogenere Gesamtkosten Geschweißte Konstruktionen, kostensensitive Projekte und Anwendungen mit moderaten Festigkeitsanforderungen
5052-H32 / 5083-H112 Bessere Umformbarkeit und Korrosionsbeständigkeit Blechumformung, Meeresumgebungen und geschweißte Konstruktionen
7050-T7451 Bessere Konsistenz der Dickenrichtungseigenschaften bei großen Querschnitten Dickblech, große Schmiedestücke und große hochbeanspruchte Komponenten
2024-T3 / T351 Starke Ermüdungsleistung und gute Schadenstoleranz Ermüdungskritische Luftfahrtteile und Strukturen mit höheren Anforderungen an die Schadenstoleranz

Welche Projektbedingungen sollten vor dem Kauf oder der Bemusterung bestätigt werden?

Für 7075 müssen Lastbedingungen, Fertigungsroute, Zustand, Oberflächenbehandlung und Rückverfolgbarkeitsanforderungen von Anfang an klar definiert werden. Bei dieser Legierung ist der spezifizierte Zustand eng mit der späteren Maßhaltigkeit verbunden, und sowohl das Materialzeugnis als auch die Wärmebehandlungsbescheinigung wirken sich direkt auf die Eingangsprüfung und jede nachfolgende Nachverfolgbarkeit aus.

Zu bestätigender Punkt Schlüsselfrage Beispielantwort Auswirkung auf die Materialauswahl oder Beschaffung
Teilefunktion Ist das Teil primär tragend, oder stehen Aussehen oder Umformbarkeit im Vordergrund? Tragendes Teil Macht 7075 zu einem wahrscheinlicheren Kandidaten
Lasttyp Statische, zyklische oder stoßartige Belastung? Zyklische Belastung Ermüdungs- und Strukturdetails müssen von Anfang an in die Konstruktion einbezogen werden
Fertigungsroute Primär CNC-Bearbeitung oder Schmieden mit anschließender Bearbeitung? Hauptsächlich CNC-Bearbeitung Platten- oder Stangenmaterial kann die bevorzugte Ausgangsform sein
Zerspanungsvolumen Wie viel Material wird entfernt, und gibt es dünne Wände oder tiefe Kavitäten? Hohes Zerspanungsvolumen T651 oder T7351 wird zur geeigneteren Zustandswahl
Fügeverfahren Verschraubt, genietet, verstiftet oder geschweißt? Hauptsächlich Schraubverbindungen Besser auf die Stärken von 7075 abgestimmt
Oberflächenbehandlung Eloxieren, Beschichten, Chromatieren oder Bearbeitungszustand? Harteloxieren Maßtoleranzen und Oberflächenkriterien sollten frühzeitig definiert werden
Maßliche Anforderungen Wie eng sind die Anforderungen an Ebenheit, Position oder Koaxialität? Ebenheit 0,05 mm Der Prozessplan sollte gestufte Schrupp- und Schlichtbearbeitung vorsehen
Chargenrückverfolgbarkeit Sind Materialzeugnisse und Wärmebehandlungsprotokolle erforderlich? Vollständige Chargenrückverfolgbarkeit erforderlich Zertifizierungsanforderungen sollten klar in der Bestellung festgehalten werden
Einsatzumgebung Innenbereich, Außenbereich, feuchte Umgebung oder Salzsprühnebel? Feuchte Umgebung Es könnte besser sein, zu bewerten T73 / T7351 oder einen stärkeren Oberflächenschutz zu spezifizieren

FAQs​

Seine Festigkeit nimmt tatsächlich mit sinkender Temperatur zu. Bei -196 °C, kann die Zugfestigkeit 700 MPa. überschreiten. Der Sprödübergang ist bei Stählen ein häufiges Problem, doch 7075 behält bei tiefen Temperaturen im Allgemeinen eine gute Zähigkeit bei. Es eignet sich daher für Tieftemperaturtechnik, Flüssigstickstofftank-Halterungen und kryogene Treibstoffsysteme in der Luft- und Raumfahrt.

7075-T6 hat typischerweise eine Bruchzähigkeit von etwa 26–28 MPa√m, während 2024-T3 häufiger im Bereich von 36–40 MPa√m liegt. Wenn maximale Festigkeit Priorität hat, wird 7075 oft bevorzugt. Wenn Schadenstoleranz wichtiger ist, können stattdessen 2024 oder 7475 bevorzugt werden. In der zivilen Luft- und Raumfahrt, ist Schadenstoleranz oft eine wesentliche Designpriorität.

Theoretisch ja, aber in der Praxis ist Vorsicht geboten. Die Nacharbeit eines bereits auf Endmaß bearbeiteten Teils birgt erhebliche Risiken, darunter Maßänderungen, Verformung und Oberflächenverschlechterung. Nacharbeit wird häufiger auf der Rohmaterialstufe in Betracht gezogen und ist bei Fertigteilen deutlich seltener.

In der chinesischen GB ist das Äquivalent 7A09. In der europäischen EN ist es EN AW-7075. In der deutschen DIN wird es oft als AlZnMgCu1,5 (3.4365). aufgeführt. In der japanischen JIS ist es A7075. Unter ISO kann es als AlZn5,5MgCu. erscheinen. Zusammensetzungsbereiche und Prüfverfahren können zwischen den Normen leicht variieren, daher sollte für internationale Projekte stets die Abnahmenorm klar angegeben werden.

Da Zink mit etwa 7,1 g/cm³, und Kupfer mit etwa 8,9 g/cm³, beide dichter als Aluminium sind, erhöhen sie die Dichte um etwa 4%. Dennoch ist der Festigkeitsunterschied zwischen 7075 und 6061 nahezu ein Faktor zwei, sodass die spezifische Festigkeit von 7075 bleibt deutlich höher. Bei gleichfester Auslegung kann 7075 ein leichteres Bauteil erzeugen. Bei gleichsteifer Auslegung wirkt sich die höhere Dichte jedoch weniger günstig aus.