A7075(超级硬铝合金)是什么?介绍其特征以及与类似材料之间的差异

发布日期: 2024-04-25

铝被用于飞机、家电、以及汽车零部件等我们身边的各种工业产品。一般来说,铝这种材料与铁系材料相比质量较轻,但其缺点是强度较低。不过,A7075 是强度最高的铝合金之一,其强度可与铁系金属材料相媲美。本文将介绍A7075 的用途、优缺点以及与其他铝材料的区别。
A7075 是强度最高的铝合金之一,其强度可与铁系金属材料相媲美。

 

 

 A7075是什么?

A7075是指在《JIS H 4040》标准中被称为“超级硬铝合金”的铝合金材料。这是一种含有锌、镁、铜的AL-ZN-MG-CU型合金。7000系列大致划分为AL-ZN-MG-CU型和AL-ZN-MG型,A7075是AL-ZN-MG-CU型的代表性材料。铝合金7000系列另外还有A7072和A7N01等。A7075 可以通过热处理(T6 处理)显著提高强度,这是一种典型的铝合金热处理方法。 通过固溶处理、淬火和时效硬化可以提高其强度。固溶处理是将金属加热到固溶状态,溶解其中的元素,然后进行淬火。 时效硬化处理是将经过固溶处理的材料保持在适当温度下以提高其强度的一种方法。A7075 不仅强度高,而且重量轻,与普通铝材无异。因此,它适用于需要强度高但重量轻的产品。过去,也曾经用于日本海军的战斗机。

 A7075的特征

下面从优点和缺点两个方面说明A7075的特征。

  • A7075的优点

强度较高:A7075 的最大特点是强度高, 它是所有铝合金中强度最高的,抗拉强度约为570N/MM^2。它的硬度也很高,约为150HBW左右。由于强度较高,它可用于承受高负荷和冲击的零部件。还可用于易被摩擦划伤的零部件。
切削性良好:A7075 的切削指数为 120,比较容易进行切削加工。虽然比切削指数180 的通用铝合金 A5052 稍逊一筹,但相对比不锈钢约55的切削指数, A7075可以说是属于易切削的材料。

  • A7075的缺点

耐腐蚀性:纯铝是一种高度耐腐蚀的材料,因为它与氧气结合后会在其表面形成一层氧化铝膜(氧化皮膜)。但由于A7075添加了铜元素,所以容易发生晶间腐蚀,表面无法形成稳定的氧化皮膜。因此,其耐腐蚀性能不如其他铝合金。
焊接性:A7075在焊接时,有时会发生被称为凝固裂纹的现象。凝固裂纹是指受热熔化的液相完成凝固时产生收缩应变,从而导致裂纹的现象。它虽然并非无法焊接,但是不锈钢、铁、A5052等的焊接性要比A7075更高。
强度会随着长期使用而降低:A7075的拉伸强度在未进行热处理时为270N/MM^2左右,但经过T6处理后,可提高到570N/MM^2左右。这是一个非常高的强度值,但 T6 处理的时效硬化有一个缺点,即在长期使用后强度会逐渐降低。
成本较高:A7075虽然具有较高的性能,但与其它铝合金材料相比成本较高。一般建议在有强度需求的部位使用A7075,其它部位则使用A5052等通用性铝合金。

 A7075的用途

A7075 具有重量轻、强度高的特点,因此其应用领域广泛。其主要用途介绍如下。
航空航天相关: 由于其重量轻、强度高,A7075 常用于飞机、人造卫星、火箭等的零部件材料。例如,许多外壳和高精度环形零部件都会用到它。

车辆、机器人相关: 铁路和汽车等车辆相关零部件也可以使用A7075。 它还可用于对强度有要求的机器人结构部件。
金属模具: 因其强度较高并且不易磨损,可以用于注塑成型品的金属模具。
运动器材: 用于滑雪板和金属球板等运动器材。由于其质轻并且耐冲击性较强,所以适合用于竞技性体育用品。

 

 A7075与其它铝材料之间的差异

铝合金从1000系列到8000系列,各有特征。本文将介绍A7075 与 常用的铝合金A2017、A2024 和 A5052之间的差异。此外,也介绍了不锈钢、铁与A7075之间的差异。

  • 与硬铝合金和超硬铝合金之间的差异

有三种铝被称为硬铝合金,A2017被称为硬铝合金,A2024被称为超硬铝合金,A7075被称为超级硬铝合金。A2017含有铜和镁,强度优良,具有与钢铁材料同等的高强度,可以用于飞机的零部件等。虽然同属于2000系列,但是A2024与A2017相比,铜和镁含量更高,其强度和切削加工性更好。但A2024与A2017相比,耐腐蚀性却稍差。A7075主要含有镁、锌、铜,与A2017和A2024相比其强度更高。另一方面,它有可能出现应力腐蚀裂纹。

  • 与A5052之间的差异

A5052属于5000系列的铝合金,含有镁。它是最为常见的铝合金,又被称为通用铝。它可用于制造各种机械、船舶和汽车零部件等。A5052的特征是重量轻、加工性好。但强度不太高。另一方面,硬铝合金通过添加铜可提高其强度。A7075不仅与A5052相比,在所有硬铝合金之中也是强度最高的铝合金。A5052 是一种通用铝材,可用作各种零部件的材料。而 A7075 的特点是强度高,可用作承受负荷或冲击载荷的零部件材料。但是,A7075的耐腐蚀性较差,需要充分注意使用环境。

  • 与不锈钢和铁之间的差异

普通铝的比重一般不到不锈钢和铁的一半。因此可用于减轻铁制零部件的重量。但是其强度通常不如不锈钢和铁。A7075的比重几乎与普通铝相同,但其强度却与铁和不锈钢相当或更高。因此,追求质轻且高强度的零部件,最适合使用A7075。A7075焊接性较差,不能像铁和不锈钢一样进行简单地焊接加工,应该注意使用螺丝、螺栓、铆钉等连接方法。

 总结

A7075最为显著的特征是其强度高,它的强度不亚于铁或不锈钢,而且与其他铝材一样,重量轻。与其他铝材相比,当你想减轻重量或增加强度时,它是一种理想的可选材料。但因A7075焊接性较差,因此需要注意与其他零部件的连接关系。由原有铝材改用A7075时,建议进行试制并验证确认。

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