Pulver aus Aluminiumlegierung 7050 ist eine hochfeste Luft- und Raumfahrtlegierung, die auch in Pulverform für die additive Fertigung und andere pulvermetallurgische Anwendungen erhältlich ist. Mit Zink und Magnesium als primären Legierungsbestandteilen weist diese Legierung der Serie 7xxx hervorragende mechanische Eigenschaften auf, die sich ideal für kritische Strukturkomponenten eignen.
Übersicht Pulver aus Aluminiumlegierung 7050
| Eigentum | Beschreibung |
|---|---|
| Legierung | AA7050 |
| UNS-Nummer | A97050 |
| EN-Bezeichnung | EN AW-7050 |
| Primäre Legierungselemente | Zink (Zn), Magnesium (Mg), Kupfer (Cu) |
| Stärke | Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht |
| Zugfestigkeit | Bis zu 570 MPa (Härtegrad T651) |
| Streckgrenze | Bis zu 500 MPa (Härtegrad T651) |
| Bruchzähigkeit | Etwa 33 MPa√m (Härtegrad T7351) |
| Ermüdungsfestigkeit | Etwa 310 MPa bei 107 Zyklen (Härtegrad T7351) |
| Korrosionsbeständigkeit | Gut |
| Wärmeleitfähigkeit | Hoch |
| Bearbeitbarkeit | Gut |
| Anwendungen | |
| Luft- und Raumfahrt | Strukturelle Flugzeugkomponenten, Fahrwerke, Raketen https://am-material.com/news/7050-aluminium-alloy-powder-in-3d-printing/ |
| Automobilindustrie | Räder, Querlenker, Antriebsstrangteile https://am-material.com/news/7050-aluminium-alloy-powder-in-3d-printing/ |
| Industriell | Robotik, Werkzeugvorrichtungen und Vorrichtungen, Instrumentierung https://am-material.com/news/7050-aluminium-alloy-powder-in-3d-printing/ |
| Marine | Propeller, Antriebswellen, Pumpen, Ventile https://am-material.com/news/7050-aluminium-alloy-powder-in-3d-printing/ |
| Methoden der Pulverherstellung | Gaszerstäubung, Plasmazerstäubung, Kryomahlen https://am-material.com/news/7050-aluminium-alloy-powder-in-3d-printing/ |
Arten von Aluminium 7050-Pulver
Je nach Herstellungsverfahren und Eigenschaften gibt es verschiedene Al7050-Pulversorten:
| Typ | Beschreibung | Partikelgröße | Morphologie | Scheinbare Dichte |
|---|---|---|---|---|
| Zerstäubtes Gas | Inertgaszerstäubung liefert kugelförmiges Pulver | 15-45 μm | Abgerundet | ∼1,6 g/cc |
| Zerstäubtes Wasser | Wasser bricht die Schmelze auf und bildet unregelmäßige Partikel | 15-100 μm | Zerklüftet, porös | ∼1,2 g/cc |
| Plasma zerstäubt | Glattes, kugelförmiges Nano- bis Mikronpulver aus Plasma | 5-45 μm | Sehr kugelförmig | ∼2 g/cc |
| Mechanisch legiert | Hochenergetisches Kugelmahlen mischt und verfeinert Pulver | 15-100 μm | Zerklüftete, zusammengesetzte Partikel | ∼1,8 g/cc |
Je nach der endgültigen Anwendungsmethode wird die geeignete Sorte gewählt. Kleinere Körnungen unter 100 Mikrometer ermöglichen eine bessere Dichte des Pulverbettes und eine bessere Druckauflösung.
Zusammensetzung Pulver aus Aluminiumlegierung 7050
Als Strukturlegierung für die Luft- und Raumfahrt ist die Zusammensetzung von 7050:
| Element | Gewicht % | Rolle |
|---|---|---|
| Zink | 5.7 – 6.7% | Wichtiges Legierungselement, verbessert die Festigkeit durch Ausfällung |
| Magnesium | 1.9 – 2.6% | Stärkendes Element, bildet MgZn2-Ausscheidungen |
| Kupfer | 2.0 – 2.6% | Hilft bei der Feinabstimmung der mechanischen Eigenschaften |
| Eisen | ≤0,15% | Verunreinigungsgrad, niedrig gehalten |
| Silizium | ≤0.12% | Element der Verunreinigung |
| Chrom | ≤0,04% | Nur als Spurenverunreinigung vorhanden |
| Mangan | ≤0,05% | Als Verunreinigung gering gehalten |
| Aluminium | Bilanz | Grundelement |
Gelegentlich werden Silber, Lithium oder andere Elemente hinzugefügt, um die Pulvereigenschaften zu verändern.
Pulver aus Aluminiumlegierung 7050 Eigenschaften
Schlüsseleigenschaften von Al7050-Legierungspulver für die additive Fertigung:
Physikalische Eigenschaften
| Eigentum | Wert |
|---|---|
| Dichte | 2,83 g/cm3 |
| Schmelzpunkt | ∼635°C |
| Wärmeleitfähigkeit | 130 W/m-K |
| Spezifische Wärmekapazität | 0,88 J/g-K |
| Elektrischer spezifischer Widerstand | ∼4,5 μΩ-cm |
| CTE | 23 μm/m-K |
| Farbe | Dunkelgrau bis schwarz |
Aufgrund der geringen Dichte und der hohen Festigkeit eignet sich Al7050 für die Luft- und Raumfahrt und ermöglicht Gewichtseinsparungen.
Mechanische Eigenschaften
| Eigentum | Wie gedruckt | Wärmebehandelt |
|---|---|---|
| Zugfestigkeit | ≥450 MPa | ≥570 MPa |
| Streckgrenze | ≥400 MPa | ≥500 MPa |
| Dehnung | ∼8% | ∼10% |
| Härte | ∼150 VPN | ∼195 VPN |
| Ermüdungsfestigkeit | 100 MPa | 230 MPa |
Durch eine kontrollierte Wärmebehandlung bei niedrigen Spannungen wird ein optimales Ausscheidungsgefüge entwickelt, das die mechanische Leistungsfähigkeit verbessert.
Leistungsattribute
| Parameter | Wert | Einheit |
|---|---|---|
| Verhältnis Stärke/Gewicht | Hoch | MPa/(g/cm3) |
| Verhältnis von Steifigkeit zu Gewicht | Hoch | GPa/(g/cm3) |
| Korrosionsbeständigkeit | Gut | – |
| Schweißeignung | Messe | – |
| Leitfähigkeit | Ausgezeichnet | %IACS |
| Hochtemperaturleistung | Gut | – |
Aufgrund dieser Eigenschaften eignet sich Al7050 für kommerzielle und militärische Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt.
Produktion Pulver aus Aluminiumlegierung 7050
| Prozess | Beschreibung |
|---|---|
| Zerstäubung | Die geschmolzene Legierung 7050 wird in den Zerstäuber geleitet. Das flüssige Metall wird durch Inertgas (in der Regel Stickstoff) oder einen Plasmastrahl in feine Tröpfchen zerlegt. Aufgrund des großen Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen verfestigen sich die Tröpfchen schnell zu kugelförmigen Pulverteilchen. Es gibt verschiedene Techniken, darunter: Gaszerstäubung (GA) - Die gängigste Methode zur Herstellung von 7050-Pulver. Plasmazerstäubung (PA) - Bietet eine feinere Kontrolle der Partikelgröße. |
| Fräsen | Optionaler Schritt zur weiteren Verfeinerung der Partikelgröße und -morphologie, der in der Regel bei durch GA hergestellten Pulvern angewendet wird. Beim mechanischen Mahlen werden Mahlkörper eingesetzt, um die gewünschten Partikeleigenschaften zu erzielen. Kryomahlen - Ein spezielles Mahlverfahren, das bei niedrigen Temperaturen durchgeführt wird, um die Oxidation zu minimieren und den Pulverfluss zu verbessern. |
| Siebung/Klassifizierung | Das Pulver wird mithilfe von Sieben oder Klassierern in bestimmte Größenfraktionen getrennt. Sorgt für eine gleichmäßige Partikelgrößenverteilung für optimalen Fluss und Packung in Additive Manufacturing (AM)-Prozessen. |
| Mischen (fakultativ) | Mischen von Pulvern aus verschiedenen Chargen, um eine einheitliche Chemie und einheitliche Eigenschaften zu erreichen. |
| Qualitätskontrolle | Das Pulver wird rigoros getestet, um sicherzustellen, dass es die strengen Spezifikationen erfüllt: Chemische Zusammensetzung Partikelgrößenverteilung Morphologie (Form) Fließfähigkeit Feuchtigkeitsgehalt Sauerstoffgehalt |
| Wichtige Pulvereigenschaften | Beschreibung | Bedeutung für AM |
|---|---|---|
| Partikelgrößenverteilung | Verteilung der Pulverpartikelgrößen. | Beeinflusst die Packungsdichte, die Fließfähigkeit und die Eigenschaften des fertigen Teils. Normalerweise liegt der gewünschte Bereich für 7050 AM bei 15-63 Mikrometern. |
| Morphologie | Form der Pulverteilchen. | Kugelförmige Partikel bieten im Vergleich zu unregelmäßigen Formen eine bessere Fließfähigkeit und Packung. |
| Zusammensetzung der Legierung | Spezifische Prozentsätze der Elemente im Pulver. | Bestimmt die mechanischen Eigenschaften, die Korrosionsbeständigkeit und andere Merkmale des Endprodukts. 7050-Pulver enthält in der Regel Zink (6%), Magnesium (2%) und Kupfer (2,3%) als wichtige Legierungselemente. |
| Scheinbare Dichte | Schüttdichte des Pulvers. | Beeinflusst die endgültige Dichte des gedruckten Teils. |
| Fließfähigkeit | Leichtigkeit, mit der das Pulver fließt. | Gemessen an der Hall-Durchflussrate. Entscheidend für die gleichmäßige Schichtbildung bei AM-Prozessen. |
| Feuchtigkeitsgehalt | Menge der vom Pulver aufgenommenen Feuchtigkeit. | Minimiert die Oxidation des Pulvers während der Lagerung und der AM-Verarbeitung. Normalerweise unter 0,1% für 7050-Pulver. |
Anwendungen Pulver aus Aluminiumlegierung 7050
| Anwendungen | Gewünschte Eigenschaften |
|---|---|
| Luft- und Raumfahrt (einschließlich Flugzeugstrukturen, Fahrwerke und Raumfahrzeugkomponenten) | Hohe Festigkeit, Bruchzähigkeit, Ermüdungsfestigkeit |
| Automobilindustrie (einschließlich Räder, Motorkomponenten und Karosserieteile) | Hohe Festigkeit, geringes Gewicht |
| Sportartikel (einschließlich Baseballschläger, Fahrradrahmen und Golfschläger) | High strength, good fatigue resistance |
| Military applications (including armor, weapons, and vehicles) | High strength, weldability |
| Molding and tooling (due to its good dimensional stability and wear resistance) | Dimensional stability, wear resistance |
| Electronics (due to its good electrical conductivity) | Elektrische Leitfähigkeit |
| Cryogenic applications (due to its good low-temperature strength) | Low-temperature strength |
| Marine applications (due to its good corrosion resistance) | Korrosionsbeständigkeit |
| Medical applications (due to its biocompatibility) | Biokompatibilität |
| Construction (due to its high strength-to-weight ratio) | Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht |
Pulver aus Aluminiumlegierung 7050 Spezifikationen
Aluminum Alloy 7050 Powder Specifications
| Eigentum | Beschreibung | Typischer Wert | Einheiten |
|---|---|---|---|
| Chemische Zusammensetzung | Aluminum alloy 7050 powder is a high-strength aluminum alloy containing several key elements in specific proportions. | Aluminium (Al): Bilanz Zink (Zn): 5.7 – 6.7% Magnesium (Mg): 2.0 – 2.6% Kupfer (Cu): 2.0 – 2.5% Other elements (Si, Fe, Mn, Cr, Ti, Zr): ≤ 0.15% total |
wt% |
| Morphologie der Partikel | The shape and surface characteristics of the powder particles influence their flowability, packing density, and printability. | Spherical or near-spherical | |
| Partikelgrößenverteilung | The size of the powder particles plays a crucial role in determining the surface finish, mechanical properties, and overall quality of the final printed part. | Typically offered in a range of sizes, such as 15-45 μm, 45-100 μm, or 100-150 μm. Narrower size distributions may be desired for specific applications. |
μm |
| Scheinbare Dichte | This refers to the bulk density of the powder, considering the spaces between particles. | Approximately 2.6 – 2.8 g/cm³ | g/cm³ |
| Zapfstellendichte | Tap density represents the density of the powder after a standardized tapping process to minimize voids. | Slightly higher than apparent density, typically around 3.0 – 3.2 g/cm³ | g/cm³ |
| Fließfähigkeit | Good flowability is essential for even powder deposition in additive manufacturing processes. | Spherical morphology and appropriate particle size distribution contribute to good flowability. | |
| Mechanical Properties (wrought equivalent) | While the exact properties can vary depending on the manufacturing process and post-processing techniques, 7050 aluminum powder generally offers excellent mechanical properties comparable to wrought (bulk) 7050 aluminum. | Streckgrenze: 415 – 475 MPa Zugfestigkeit: 500 – 570 MPa Dehnung: 12 – 18% |
MPa, % |
Klassen
Gemäß MPIF 35-Normen auf der Grundlage der Partikelgröße:
| Klasse | Partikelgröße |
|---|---|
| Ultrafeine | 1 - 20 μm |
| Sehr gut | 15 - 45 μm |
| Fein | 25 - 75 μm |
| Relativ grob | 53 - 105 μm |
Ultrafeines und sehr feines Al7050, geeignet für das Laserschmelzen.
Normen
- ASTM B233 - Norm für Aluminiumpulver und -flocken für das thermische Spritzen
- MPIF 35 - Norm für Aluminium und Aluminiumlegierungspulver
- ISO 22053 - Bestimmung der Teilchengröße von Metallpulvern für die additive Fertigung
Preisgestaltung Pulver aus Aluminiumlegierung 7050
Repräsentative Preise, 2023:
| Klasse | Preis |
|---|---|
| Ultrafeine | $45 - $55 pro kg |
| Sehr gut | $35 - $50 pro kg |
| Fein | $18 - $35 pro kg |
| Grob | $12 - $25 pro kg |
Höhere Sphärizität, kleinere und enger verteilte Pulvergrößen erfordern einen höheren Preis.
Pros and Cons of Aluminum Alloy 7050 Powder
| Profis | Nachteile |
|---|---|
| Hohe Festigkeit: Aluminum alloy 7050 powder boasts excellent strength properties, exceeding those of other commonly used aluminum alloys for additive manufacturing like 6061 or 7075. This makes it suitable for applications requiring high load-bearing capacity, such as aerospace components or structural parts. | Limited Ductility: Compared to some other aluminum alloys, 7050 powder exhibits lower ductility, meaning it has a reduced ability to deform plastically before fracture. This can be a drawback for applications requiring some degree of flexibility or bendability. |
| Gute Korrosionsbeständigkeit: 7050 aluminum powder offers good resistance to corrosion, particularly for applications involving saltwater environments. The presence of zinc and magnesium in the alloy contributes to this enhanced corrosion performance. | Nachbearbeitungsanforderungen: To achieve the optimal mechanical properties of 7050 aluminum, parts printed with 7050 powder often require post-processing steps like hot isostatic pressing (HIP). This adds complexity and cost to the manufacturing process. |
| Leichtes Gewicht: As with all aluminum alloys, 7050 powder offers a significant weight advantage compared to heavier materials like steel or titanium. This makes it ideal for weight-critical applications in aerospace, automotive, and other industries. | Höhere Kosten: Aluminum alloy 7050 powder can be more expensive than some other aluminum powders due to the additional elements included in the alloy and the potential need for specialized manufacturing processes. |
| Hervorragende Schweißeignung: 7050 aluminum powder exhibits good weldability, allowing for the joining of 3D printed parts or the creation of hybrid structures combining additively manufactured components with traditionally fabricated elements. | Anisotropie: Similar to other metal alloy powders, parts printed with 7050 powder can exhibit anisotropic properties. This means their mechanical strength can vary depending on the printing direction. Careful design considerations are necessary to mitigate this effect. |
| Maßgeschneiderte Eigenschaften: The specific properties of 7050 aluminum powder can be influenced by adjustments in the manufacturing process, such as powder atomization parameters and heat treatment techniques. This allows for some degree of customization to achieve desired characteristics for a particular application. | Sicherheitsvorkehrungen: Aluminum alloy 7050 powder, like most metal powders, can pose safety hazards during handling. Proper ventilation, personal protective equipment, and adherence to safety protocols are essential to minimize risks. |
Pulver aus Aluminiumlegierung 7050 Anbieter
Zu den führenden Herstellern von Al7050-Pulver gehören:
| Unternehmen | Standort |
|---|---|
| Alpoco | UK |
| AMC-Pulver | Deutschland |
| Herstellung von Metallpulvern | UK |
| Sandvik Fischadler | UK |
| PyroGenesis | Kanada |
| TLS Technik | Deutschland |
Diese und weitere Anbieter von LPF-Maschinen liefern anwendungsspezifische Al7050-Pulverpartien an industrielle Abnehmer.
FAQs
| Frage | Antwort |
|---|---|
| Was ist Aluminiumlegierung 7050 Pulver? | Sphäroidisches, gas- oder wasserverdüstes Pulver aus einer Luft- und Raumfahrtlegierung der Serie 7xxx mit Primärlegierungszusätzen von Zink und Magnesium |
| Wofür wird Legierungspulver 7050 verwendet? | Additive Fertigung von leichten Strukturbauteilen für die Luftfahrt, den Automobilbau und die Schifffahrt |
| Wie ist die typische Zusammensetzung von Al7050-Pulver? | ∼6% Zink, ∼2,5% Magnesium, ∼2,4% Kupfer, ausgeglichen durch Aluminium und Spurenelemente wie Fe, Si, Mn. |
| Was sind die verschiedenen Arten von Al7050-Pulver? | Gasverdüstes, wasserverdüstes, plasmagestäubtes und mechanisch legiertes Pulver |
| Was sind die Eigenschaften von Al7050-Legierungspulver? | Dichte - 2,83 g/cm3; Zugfestigkeit - über 500 MPa; Härte - 150 bis 200 VPN; ausgezeichnetes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht; mäßige Korrosionsbeständigkeit |
| Was ist die typische Partikelgröße von Al7050-Pulver für die additive Fertigung? | 15 bis 45 Mikrometer, klassifiziert als sehr feine Körnung |
| Muss Al7050-Pulver vor seiner Verwendung desoxidiert oder sphäroidisiert werden? | Wünschenswert ist ein Sauerstoffgehalt von weniger als 50 bis 100 ppm; Sphärizität über 0,9 bevorzugt |
| Ist Al7050 bei der Handhabung und Lagerung gefährlich? | Keine größeren Gefahren, aber das Einatmen von feinem Pulver kann zu Reizungen der Atemwege führen |
Zusammenfassung
Mit einer starken Mischung aus hoher Festigkeit, respektabler Bruchzähigkeit und mäßiger Korrosionsbeständigkeit weist die Aluminiumlegierung 7050 unter den Nichteisenpulveroptionen für die additive Fertigung attraktive Eigenschaften auf. Ein sorgfältiges Augenmerk auf die Pulverqualität und die Recyclingfähigkeit verspricht eine außergewöhnliche strukturelle Leistung im Betrieb, sobald die Komponenten mit großen Pulverbettanlagen der neuesten Generation verarbeitet werden.
Mit der zunehmenden Akzeptanz von Aluminiumlegierungen in der Luftfahrt, der Raketentechnik und im Premium-Automobilsektor wird Al7050-Pulver die Herstellung komplexer, leichter Formen und Gitter vorantreiben, die bisher nicht realisierbar waren, und neue Funktionsebenen unterstützen.
