Al 7075-Pulver: Typen, Eigenschaften, Vorteile

Übersicht

Al 7075 ist eine Aluminiumlegierung, die Zink als Hauptlegierungselement enthält. Sie wird häufig für Anwendungen verwendet, die ein hohes Verhältnis zwischen Festigkeit und Gewicht erfordern, wie z. B. Flugzeugstrukturen, Getriebe und Wellen, Befestigungselemente, Raketenteile sowie Schiffsarmaturen und -strukturen.

Al 7075 Pulver wird durch ein Gaszerstäubungsverfahren hergestellt. Bei diesem Verfahren wird die geschmolzene Legierung Al 7075 durch Hochgeschwindigkeits-Inertgas in feine Tröpfchen zerteilt. Die Tröpfchen verfestigen sich schnell zu kugelförmigen Pulvern. Al 7075-Pulver findet breite Anwendung in der Pulvermetallurgie, dem Metall-Spritzguss und der additiven Fertigung.

Einige wichtige Eigenschaften von Al 7075-Pulver:

  • Hohe Festigkeit und Härte
  • Leichtgewicht
  • Gute Korrosionsbeständigkeit
  • Hervorragende Verarbeitbarkeit
  • Hohe Wärmeleitfähigkeit
  • Nicht-magnetisch

Al 7075-Pulver ist in verschiedenen Größenbereichen von 10 Mikron bis 150 Mikron erhältlich. Die Größenverteilung und die Morphologie des Pulvers beeinflussen die Verdichtbarkeit, die Sinterfähigkeit und die Leistung des fertigen Teils. Sphärische Pulver mit einem engen Größenbereich bieten optimale Eigenschaften.

Al 7075-Pulver

Arten von Al 7075-Pulver

Gasverdüstes Al 7075-Pulver

Gasverdüstes Al 7075-Pulver hat eine kugelförmige Morphologie und eine glatte Oberfläche. Es weist eine ausgezeichnete Fließfähigkeit auf und kann zu hohen Dichten verdichtet werden. Die Gaszerstäubung ermöglicht die Kontrolle über die Partikelgrößenverteilung. Gewünschte Fraktionen können gesiebt werden, um Pulverfraktionen zu erhalten, die für bestimmte Anwendungen geeignet sind.

Typischer Größenbereich: 10 - 150 Mikrometer

Gemeinsame Größenfraktionen:

  • -150 +100 Mikrometer
  • -100 +75 Mikrometer
  • -75 +45 Mikrometer
  • -45 +10 Mikrometer

Anwendungen: Metall-Spritzgießen, additive Fertigung, Pulvermetallurgie

Wasserverdüstes Al 7075-Pulver

Wasserverdüstes Al 7075-Pulver hat eine unregelmäßige Morphologie mit Satellitenstrukturen. Im Vergleich zu gaszerstäubtem Pulver weist es eine breitere Partikelgrößenverteilung auf. Die unregelmäßige Struktur führt zu einer geringeren Fließfähigkeit. Aber es hat eine höhere Klopfdichte, die für Press- und Sinteranwendungen geeignet ist.

Typischer Größenbereich: 10 - 150 Mikrometer

Anwendungen: Press- und Sinterpulvermetallurgie

Legiertes Al 7075-Pulver

Legierte Al 7075-Pulver enthalten elementare Zusätze wie Scandium, die die mechanischen Eigenschaften des Endprodukts verbessern. Scandium erhöht die Festigkeit und Härte erheblich.

Anwendungen: Additive Hochleistungsfertigung, hochfeste P/M-Teile

Nanokristallines Al 7075-Pulver

Nanokristallines Al 7075-Pulver hat eine sehr feine Korngröße, typischerweise weniger als 100 nm. Durch die Prozesssteuerung während der Inertgasverdüsung kann eine nanokristalline Struktur erreicht werden. Die feinen Körner verbessern die mechanischen Eigenschaften durch die Hall-Petch-Beziehung.

Typischer Größenbereich: 10 - 45 Mikrometer

Anwendungen: Additive Fertigung, Sintern

Eigenschaften von Al 7075-Pulver

Partikelgrößenverteilung

  • Enge Verteilung verbessert Pulverfluss und Verdichtbarkeit
  • Weite Verbreitung passt zum Press-Sinter-Verfahren
  • Gaszerstäubung ergibt enge Verteilung
  • Wasserzerstäubung sorgt für breite Verteilung
  • Das Sieben klassifiziert das Pulver in die gewünschten Fraktionen

Morphologie

  • Sphärische Morphologie durch Gaszerstäubung verbessert Fluss und Packung
  • Unregelmäßige Morphologie durch Wasserzerstäubung verringert den Durchfluss

Pulverfluss

  • Fließfähiges Pulver für gleichmäßige Formfüllung bei MIM und AM erforderlich
  • Hausner-Verhältnis zeigt Fließfähigkeit an
  • Niedrigeres Hausner-Verhältnis = besserer Durchfluss
  • Gasverdüstes Pulver hat einen besseren Fluss

Scheinbare Dichte

  • Dichte der Pulvermasse, die die Verdichtbarkeit anzeigt
  • Höhere Rohdichte verbessert die Verdichtbarkeit
  • Zerstäubtes Gas = 2,7-3,1 g/cc
  • Zerstäubtes Wasser = 2,8-3,2 g/cc

Zapfstellendichte

  • Packungsdichte beim Klopfen/Vibrieren
  • Höhere Gewindedichte, geeignet für das Press-Sinter-Verfahren
  • Zerstäubtes Gas = 3,2-3,6 g/cc
  • Zerstäubtes Wasser = 3,5-3,8 g/cc

Anwendungen und Einsatzmöglichkeiten von Al 7075-Pulver

Metall-Spritzgießen (MIM)

MIM kombiniert das Kunststoff-Spritzgießverfahren mit der Pulvermetallurgie. Das Ausgangsmaterial aus Metallpulver und Bindemittel wird spritzgegossen und anschließend gesintert. Al 7075 MIM bietet:

  • Hochfeste Teile in komplexen Formen
  • Netznahe Formfähigkeit
  • Automatisierte skalierbare Produktion
  • Geringe Bearbeitungsanforderungen
  • Bauteile mit dünnen Wänden und versteckten Hohlräumen

Typische Größenfraktion: -45 +10 μm

Anwendungen: Luft- und Raumfahrtkomponenten, Automobilteile, Konsumgüter

Additive Fertigung

Al 7075-Pulver wird durch selektives Laserschmelzen, Elektronenstrahlschmelzen und Binder-Jetting additiv hergestellt. Die Vorteile sind:

  • Maßgeschneiderte, komplexe Geometrien sind möglich
  • Geringeres Gewicht durch optimiertes Design
  • Eliminierung von Baugruppen durch gedruckte integrierte Teile
  • Geringere Vorlaufzeit und Werkzeugkosten

Typische Größenfraktion: 15-45 μm

Anwendungen: Halterungen für die Luft- und Raumfahrt, Versteifungen, Verbindungselemente, Automobil, Industrie

Pulvermetallurgie

Al 7075-Pulver wird durch konventionelles und Mikrowellen-Sintern verdichtet und gesintert. Vorteile gegenüber Knetlegierungen:

  • Isotrope Eigenschaften von Pulverformaten
  • Fähigkeit zur Legierung von Elementen, die in der Barrenmetallurgie nicht mischbar sind
  • Herstellung von netznahen Formen

Typische Größenfraktion: -150 +45 μm

Anwendungen: P/M-Pleuelstangen, Getriebe, Schiffskomponenten

Thermische Spritzschichten

Al 7075-Pulver wird durch Flammspritzen, Plasmaspritzen, HVOF, Kältespritzen usw. aufgebracht. Vorteile:

  • Verschleiß- und Korrosionsschutz
  • Maßhaltige Wiederherstellung verschlissener Bauteile
  • Isolierung und thermische Barrieren

Typische Größenfraktion: -45 +15 μm

Anwendungen: Reparatur und Instandsetzung von Formen, Turbinenschaufeln, Lagern und Wellen

Aluminium-Matrix-Verbundwerkstoffe

Mit Keramikpartikeln verstärktes Al 7075 ergibt Verbundwerkstoffe mit sehr hoher Festigkeit und Steifigkeit. Herstellungsmethoden sind Pulvermetallurgie, Rührgießen, Pressgießen usw.

Typische Größenfraktion: -150 +45 μm

Anwendungen: Komponenten für Luft- und Raumfahrt und Verteidigung, Automobilteile, Sportartikel

Explosives Schweißen

Al 7075 und andere Metalle werden durch Explosionskleben mit einer dünnen Schicht Al 7075-Pulver dazwischen verbunden. Die Plattierung verbessert die Korrosionsbeständigkeit.

Typische Größenfraktion: -325 Maschen

Anwendungen: Bimetallbleche aus Al-Stahl, Al-Cu, Al-Ti usw.

Spezifikationen und Normen für Al 7075-Pulver

Größenbereich: 10 μm bis 150 μm

Morphologie: kugelförmig, körnig, unregelmäßige Form

Scheinbare Dichte: 2,7-3,2 g/cc

Klopfdichte: 3,2-3,8 g/cc

Hausner-Verhältnis: 1.1-1.3

Durchflussmenge: 25-35 s/50g

Zusammensetzung:

ElementZnMgCuFeSiMnCrTiAl
Wt %5.1-6.12.1-2.91.2-2.00,5 max0,4 max0,3 max0,28 max0,2 maxBilanz

Normen:

  • ASTM B213: Norm für Aluminiumpulver und pulvermetallurgische Produkte
  • ASTM E740: Standardleitfaden für die Charakterisierung von Partikeln in Metallpulvern und pulvermetallurgischen Presslingen
  • MPIF-Norm 46: Bestimmung der scheinbaren Dichte von nicht frei fließenden Metallpulvern
  • AMS 4200: Aluminium-Legierungs-Pulver
  • MIL-DTL-5637: Allgemeine Spezifikation für Aluminiumlegierungspulver zur Verwendung in Metall-Spritzgießverfahren
Al 7075-Pulver

Konstruktionsüberlegungen für Al 7075-Pulverteile

Wandstärke: Minimum 0,4 mm, Maximum 5 mm

Oberflächengüte: Wie gesintert = 0,8-3,0 μm Ra; Bearbeitet = 0,1-0,5 μm Ra

Toleranz der Abmessungen: ±0,5% Nennmaß

Mindestgröße des Merkmals:

  • Löcher: ≥ 1 mm Durchmesser, ≥ 2 mm Tiefe
  • Schlitze: 1 mm Breite
  • Stifte: 1 mm Durchmesser

Entnahmewinkel: ≥ 3° Zugluft an senkrechten Wänden

Filet-Radien: ≥ 0,5 mm an den inneren Ecken

Lieferanten und Preise für Al 7075-Pulver

Hier finden Sie einige der weltweit führenden Anbieter von Al 7075-Pulver:

AnbieterStandortGrößenbereichPreisspanne
HoganasSchweden10-150 μm$50-70/kg
GKNUK15-63 μm$45-65/kg
SandvikSchweden10-150 μm$55-75/kg
LPW-TechnologieUK10-45 μm$60-80/kg
Fortgeschrittene PuderKanada10-45 μm$55-70/kg

Der Preis variiert je nach:

  • Reinheitsgrade
  • Größenbereich und Verteilung des Pulvers
  • Morphologie (Gas- vs. Wasserzerstäubung)
  • Menge des Kaufs
  • Zusätzliche Bearbeitung wie mechanische/thermische Behandlung

Installation, Betrieb und Wartung von Al 7075-Pulverteilen

Einrichtung

  • Kontaktflächen gründlich reinigen, um Schmutz, Fett und Oxide zu entfernen
  • Tragen Sie eine Anti-Seize-Mischung auf Gewinde und Schnittstellen auf, wenn ein Festfressen zu befürchten ist.
  • Geeignete Befestigungsmittel verwenden - nicht zu fest anziehen
  • Sorgen Sie für eine gute Passform zwischen den Komponenten - minimieren Sie Lücken

Operation

  • Betrieb von pulvermetallurgischen Teilen innerhalb des Konstruktionsrahmens, um Ausfälle zu vermeiden
  • Begrenzung der Belastungsspitzen während des Betriebs durch Befolgung der empfohlenen Verfahren
  • Berücksichtigen Sie die Auswirkungen rauer Umgebungen wie Temperatur und Chemikalien, falls vorhanden.
  • Regelmäßig auf Anzeichen von Verschleiß, Rissen, Korrosion usw. untersuchen.

Wartung

  • Schmieren Sie bewegliche Baugruppen gemäß OEM-Richtlinien
  • Prüfen und Nachziehen von Befestigungselementen bei Bedarf
  • Identifizierung und Entschärfung von Kontaminations- oder Korrosionsquellen
  • Reparieren oder ersetzen Sie beschädigte Komponenten vor dem Wiederzusammenbau
  • Oberflächen nach Bedarf nachbearbeiten, um Toleranzen und Abstände einzuhalten

Auswahl eines Lieferanten für Al 7075-Pulver

Bei der Auswahl eines Lieferanten für Al 7075-Pulver sind folgende Schlüsselfaktoren zu beachten:

  • Technisches Fachwissen: Erfahrung im Umgang mit Al 7075, Kenntnisse über Bearbeitungsmethoden und Parameteroptimierung
  • Qualitätssysteme: ISO 9001-Zertifizierung, strenge Prozesskontrollen, Qualitätsprüfungen nach ASTM-Normen
  • Konsistenz: Nachgewiesene Fähigkeit zur Herstellung von Pulver nach engen Spezifikationen, Charge für Charge
  • F&E-Kapazitäten: Investiert in die Entwicklung neuer Pulversorten, Größen und neuer Anwendungen
  • Kundenservice: Reaktionsschnelles Team für Anwendungsentwicklung und technischen Support
  • Anpassungen: Fähigkeit zur Anpassung der Pulvereigenschaften und Größenbereiche an Ihre Anforderungen
  • Zusätzlicher Nutzen: Dienstleistungen wie Auftragsverarbeitung, Prototyping, Prüfung und Charakterisierung
  • Logistik: Fähigkeit, Pulver unter Wahrung der Qualität zu versenden und zu lagern
  • Preisgestaltung: Ausgewogenheit von Qualität und wettbewerbsfähigen Preisen für die gewünschte Qualität und Menge
  • Reputation und Referenzen: Positiver Ruf aufgrund von Kundenerfahrungen

Vergleich zwischen gaszerstäubtem und wasserzerstäubtem Al 7075-Pulver

ParameterZerstäubtes GasWasser zerstäubt
MorphologieSphärische, glatte OberflächeUnregelmäßige Form mit Satelliten
PartikelgrößenverteilungEngerer VertriebWeiterer Vertrieb
FließfähigkeitAusgezeichnetMäßig
Scheinbare Dichte2,7 - 3,1 g/cc2,8 - 3,2 g/cc
Dichte des Gewindebohrers3,2 - 3,6 g/cc3,5 - 3,8 g/cc
KompaktheitSehr gut aufgrund der MorphologieGut
Gesinterte DichteHöherUnter
Mechanische EigenschaftenInsgesamt besserGut
OberflächengüteGlattereRauhere
KostenHöherUnter
AnwendungenMIM, AMPressen und Sintern

Vorteile und Grenzen von Al 7075-Pulver

Vorteile

  • Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht
  • Gute Duktilität und Zähigkeit
  • Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit
  • Hohe Wärmeleitfähigkeit
  • Nicht-Toxizität
  • Im Vergleich zu einigen reaktiven Metallen nicht pyrophor
  • Near-Net-Shape-Fähigkeit in P/M und AM
  • Breites Spektrum an erreichbaren Eigenschaften

Beschränkungen

  • Relativ niedrige maximale Betriebstemperatur (120°C)
  • Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion mit Oberflächenbeschädigung
  • Nachbearbeitung kann erforderlich sein, um die endgültigen Toleranzen zu erreichen
  • Geringere Duktilität und Zähigkeit von P/M-Produkten im Vergleich zu Knetprodukten
  • Begrenzte Wiederverwertbarkeit von Pulvern nach Gebrauch
  • Höhere Kosten als bei einigen Eisenpulvern
Al 7075-Pulver

FAQ

F: Wie ist die Hauptzusammensetzung von Al 7075-Pulver?

A: Die wichtigsten Legierungselemente in Al 7075-Pulver sind Zink (5,1-6,1 wt%), Magnesium (2,1-2,9 wt%) und Kupfer (1,2-2,0 wt%). Der Rest ist Aluminium.

F: Was sind die typischen Verwendungszwecke von Al 7075-Pulver?

A: Zu den wichtigsten Anwendungen gehören Metall-Spritzguss, additive Fertigung, Pulvermetallurgie, thermische Spritzschichten, Aluminium-Matrix-Verbundwerkstoffe und Explosionsschweißen.

F: Welche Pulvergröße ist für das Metall-Spritzgießen am besten geeignet?

A: Für MIM wird in der Regel ein Pulvergrößenbereich von 10-45 Mikron verwendet, wobei die Fraktion -45+10 Mikron am häufigsten vorkommt.

F: Sind für Al 7075-Pulver besondere Lagerbedingungen erforderlich?

A: Al 7075-Pulver sollte in kühler, trockener Umgebung in versiegelten Behältern gelagert werden. Längerer Kontakt mit Feuchtigkeit kann zu Oxidation führen.

F: Welche Auswirkungen hat Zink in der Legierung Al 7075?

A: Zink erhöht die Festigkeit und Härte von Al 7075 durch Mischkristallverfestigung und Ausscheidungshärtung erheblich.

F: Was ist der Unterschied zwischen gas- und wasserverdüstem Al 7075-Pulver?

A: Gaszerstäubtes Pulver hat eine kugelförmige Morphologie für bessere Fließfähigkeit und Verdichtbarkeit. Wasserverdüstes Pulver hat eine unregelmäßige Form mit breiterer Partikelverteilung und eignet sich für das Press-Sinter-Verfahren.

F: Muss Al 7075-Pulver in einer inerten Atmosphäre gesintert werden?

A: Ja, das Sintern im Vakuum oder in einer Schutzgasatmosphäre wie Argon ist notwendig, um eine Oxidation des Pulvers zu verhindern. Stickstoff kann ebenfalls verwendet werden.

F: Was verursacht die dunkle Verfärbung von Al 7075-Pulver während der Lagerung?

A: Eine dunkle Verfärbung im Laufe der Zeit ist in der Regel eine oberflächliche Oxidation der Partikeloberflächen. Sie kann durch ordnungsgemäßes Abspülen, Reinigen und Behandeln vor der Verwendung entfernt werden.

F: Welche Nachbearbeitung wird für Al 7075 P/M-Teile verwendet?

A: Nach dem Sintern werden Vorgänge wie Wärmebehandlung, maschinelle Bearbeitung, Schleifen, Bohren und Endbearbeitung eingesetzt, um die endgültigen Abmessungen, Oberflächengüte, Maßtoleranzen und gewünschten mechanischen Eigenschaften zu erreichen.

F: Ist Al 7075-Pulver brennbar oder explosiv?

A: Nein, Al 7075-Pulver ist unter normalen Handhabungsbedingungen nicht brennbar oder explosiv. Es ist nicht als Gefahrgut für den Transport klassifiziert.

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