Алюминий 6061 против 7075: в чем разница

В постоянно меняющемся подходе к производству и обработке правильный выбор материала приобрел огромное значение для долговечности и качества продукта. Алюминиевые сплавы рассматриваются в качестве конструкционных компонентов, поскольку они обеспечивают многообещающий набор механических свойств и достигают лишь одной трети веса стали. Алюминиевые сплавы появились в ряду материалов, когда требуется высокое соотношение прочности и веса. Увлекательный набор свойств этих сплавов оказывает огромное влияние в различных областях, будь то аэрокосмическая промышленность, строительство или спорт. В этой статье будут подробно описаны преимущества и недостатки 6061 и 7075, чтобы обеспечить выбор правильного материала в соответствии с применением. Кроме того, цель статьи состоит в том, чтобы развить базовое понимание ключевых особенностей обоих сплавов и произвести дальнейшую революцию в различных секторах путем их сотрудничества.

Содержание:

Нажмите на ссылку ниже, чтобы перейти к разделу руководства:

Что означает 6061 в алюминии?

Что означает 7075 в алюминии?

Состав алюминиевого сплава

6061 против 7075: механические свойства алюминиевого сплава

Производство и переработка

7075 Алюминий Цена

Анодирование алюминия

Использование алюминия

Часто задаваемые вопросы об алюминии 7075

Что означает 6061 в алюминии?

6061 представляет собой деформируемый сплав (термообрабатываемый), и в соответствии с Единой системой нумерации (UNS) алюминиевые деформируемые сплавы классифицируются в четырехзначной системе с префиксом (UNS A96061) [1]. В названии марки первая буква шестерка обозначает основные легирующие элементы: магний и силикон. Вторая цифра — 0, что означает, что это не модифицированный, а стандартный состав. Последние две цифры обозначают концентрацию Mg и Si, которая составляет 1.0 мас.% Mg и 0.6 мас.% Si.

Что означает 7075 в алюминии?

Помимо алюминия в алюминиевом сплаве 7075 цинк является вторым по величине химическим элементом. Он также состоит из небольшого количества хрома, циркония, меди, магния и кремния. Это самый прочный сплав алюминия. Как упоминалось ранее, это обозначение присвоено UNS — A97075. А9 используется в качестве префикса, а 7075 обозначает тип легирующих элементов. 7075 и 7085 — наиболее популярные сплавы серии 7xxx, которые можно найти в компонентах аэрокосмической техники и военной технике соответственно.

Состав алюминиевого сплава

Чтобы изменить свойства чистого металла, для получения необходимых свойств добавляли различные легирующие элементы. В следующей таблице 1 показано количество различных легирующих элементов в 6061 и 7075.

Таблица 1. Химический состав al 7075 по сравнению с al 6061

6061 против 7075: механические свойства алюминиевого сплава

Поскольку выбор точного материала для определенного применения имеет важное значение для обеспечения его наилучшего использования. Выбор материала может напрямую влиять на затраты, безопасность, производительность, оптимизацию и совместимость. Таким образом, понимание физических свойств наряду с механическими свойствами имеет огромное значение для производительности и целостности продукта. Ключевые особенности сплавов 6063 и 7075 в состоянии Т6 следующие:

Плотность

Плотность материала зависит от массы на единицу объема. Это свойство имеет решающее значение в легких конструкциях, таких как компоненты аэрокосмической отрасли и автомобильные детали . Плотность сплавов 6061 и 7075 незначительно различается из-за наличия различных легирующих элементов и микроструктуры. Плотность сплава 7075 относительно выше, чем у сплава 6061, составляя 2.81 г/см³ ^и 2.70 г/см³ ^{соответственно} . Более высокая плотность сплава 7075 обусловлена ​​добавлением тяжелых легирующих элементов, таких как Zn и Mg.

Предел прочности на растяжение

Кривая напряжение-деформация имеет важное значение для понимания ряда механических свойств материала. Для количественной оценки данных были изготовлены стандартные образцы для испытаний на растяжение обоих материалов. Предел прочности на растяжение состоит из упругой и пластической деформаций. Максимальная прочность, достигаемая до разрушения, называется пределом прочности на растяжение (ППР). Сплав 7075 обладает большей прочностью по сравнению со сплавом 6061. ППР сплава 7075 составляет 510-538 МПа, тогда как у сплава 6061 он составляет не менее 290 МПа.

Предел текучести алюминия 7075 и 6061

Предел текучести объясняется как точка перехода от упругой области кривой растяжения к пластической области. Это означает, что если нагрузку снять, после прохождения предела текучести материал не вернется к своей первоначальной форме. Таким образом, для любого применения приложенная нагрузка поддерживается ниже предела текучести. Поскольку никакая деформация компонента недопустима при эксплуатации. Поскольку прочность у 7075 выше, то и предел текучести выше, чем у 6061. Предел текучести у 6061 и 7075 составляет 241 МПа и 434-476 МПа соответственно. Более высокий предел текучести означает, что материал будет постоянно деформироваться при сравнительно более высоких нагрузках.

Модуль сдвига и модуль упругости

Сопротивление деформации у 7075 выше, чем у 6061. Модули сдвига у 6061 и 7075 составляют 26 ГПа и 26.9 ГПа соответственно. Сплаву 7075 требуется больше силы, чтобы показать деформацию в плане направления силы. Модули упругости марок 6061 и 7075 составляют 68.6 ГПа и 71.7 ГПа. Поскольку 7075 обладает высоким модулем упругости, что указывает на то, что материал обладает высокой устойчивостью к упругости, и упругая деформация будет выдерживать более высокие нагрузки, тогда как 6061 относительно демонстрирует высокую упругость.

Предел выносливости

Усталостная прочность 7075 составляет 159 МПа, а 96.5 МПа - для 6061. Поскольку значения усталостной прочности указывают на то, что 7075 имеет более высокую усталостную прочность, чем 6061. Это указывает на то, что 7075 выдерживает более высокие нагрузки в течение определенного количества циклов, чем 6061. Усталостная прочность очень важна. в приложениях, где речь идет о циклической нагрузке. Поскольку 7075 используется в качестве конструкционного материала в аэрокосмической отрасли, ему приходится выдерживать вибрационные нагрузки. Согласно этому аспекту, 7075 будет лучшим материалом для применения в аэрокосмической отрасли в качестве конструкционных компонентов.

Тепловые свойства

Теплопроводность сплавов 6061 и 7075 составляет 151–202 Вт/м*К и 130–150 Вт/м*К соответственно. Сплав 6061 обладает более высокой теплопроводностью. Соответственно, линейный коэффициент теплового расширения составляет 2.36 × 10⁻⁵ ^К⁻¹ и 2.32 × 10⁻⁵ ^К⁻¹ для 6061 и 7075 соответственно ^{. Температура плавления сплава 7075 составляет 477 °C ,} что ниже, чем у сплава 6061 (585 °C).

Чистота поверхности

Качество поверхности и обрабатываемость сплава 6061 превосходят показатели сплава 7075. Оба сплава могут использоваться в различных областях, но если основным требованием является хорошее качество поверхности, то предпочтительнее будет 6061, например, для изготовления защелок на заказ . В случае, если качество поверхности является второстепенным требованием, а первостепенное значение имеет высокая прочность, то идеальным вариантом будет 7075, поскольку его можно обрабатывать даже с несколько менее качественной поверхностью, сохраняя при этом относительно высокую прочность.

Устойчивость к коррозии

Алюминиевые сплавы способны образовывать на поверхности оксидный слой, защищающий ее от дальнейшего окисления или коррозии. Коррозионная стойкость зависит от температуры и водной среды вокруг изделия. Хорошую коррозионную стойкость обеспечивает 6061 в присутствии азотной кислоты, гидрооксида аммония и аммиака. Наличие содержания Cu в 6061 снижает его коррозионную стойкость. Алюминиевая серия 7075 имеет лучшую коррозионную стойкость, чем 6061. Наличие Zn в 7075 улучшает коррозионную стойкость. Более того, 7075 обеспечивает многообещающие результаты в условиях перекрестного ионного растрескивания под напряжением.

Термическая обработка

Оба сплава должны пройти одинаковую термообработку Т6 с разными температурами и временем выдержки, а во время искусственного старения в обоих сплавах образуются разные типы выделений. В Таблице 2 указаны различные температурные диапазоны и времена выдержки для обоих сплавов.

Производство и переработка

Экструзия из сплава 6061 лучше, чем из 7075, благодаря его высокой прочности. Высокая прочность 7075 делает экструзию сравнительно сложной, поскольку требуется высокая температура, большая нагрузка на растяжение, а также ожидается значительный износ матрицы и большие деформации. Сплав 7075 используется в виде листов, заготовок и экструдированных деталей. Механическая обработка и формовка из 7075 возможны, но 6061 обеспечивает лучшие результаты. Формовка, такая как гибка и ковка, возможна для обоих сплавов.

7075 Алюминий Цена

Да, стоимость 7075 выше, чем 6061, так как в нем содержатся дорогие легирующие элементы, такие как цинк и медь. Спрос на сплав 7075 на рынке высок из-за его использования в высокопроизводительных приложениях и компонентах аэрокосмической промышленности. Высокий спрос и низкий коэффициент предложения привели к увеличению цены на сплав 7075 по сравнению со сплавом 6061. Производство продукции из сплава 6061 сравнительно менее сложное и трудоемкое, что способствует относительной рыночной стоимости сплава 6061.

Анодирование алюминия

Анодирование – это образование на сплавах оксидного слоя и их окрашивание в необходимый цвет. На самом деле слой оксида алюминия является пористым и герметизируется путем погружения в горячую деионизированную воду. Поскольку состав обоих сплавов различен, они по-разному реагируют на образование оксидов. Анодированный 6061 имеет относительно более темный цвет и хорошую отделку по сравнению с 7075. Поскольку прочность обоих сплавов различна, то и твердость анодированного слоя будет разной. Твердость сплава 7075 с нанесенным анодированным слоем превышает 6061. Оба сплава требуют одинаковой обработки перед анодированием, а именно очистки и травления. Параметры анодирования также будут отличаться, 7075 требовал более высоких напряжений для формирования оксидного слоя.

Использование алюминия

7075 и 6061, оба сплава относятся к конструкционным сплавам и используются в производстве тяжелых изделий. 7075 используется в самолетах, строительстве, арматуре, ракетах, шестернях, валах, обычных клапанах и автомобилях. Напротив, 6061 используется в кузовах грузовиков, судостроении, заклепках и железнодорожных вагонах.

Алюминиевая рама велосипеда

Оба сплава используются в рамах велосипедов, поскольку оба являются сплавами конструкционного класса. 6061 используется в рамах, где требуется легкий вес, долговечность и прочность. Сталь 7075 также используется в компонентах рамы, таких как рулевые трубы, тормоза и трубы рамы, где важным требованием является высокая прочность и жесткость. Кроме того, оба сплава используются при изготовлении шатунов (переносящих усилия от движения вразнос к приводу). As 7075 обладает жесткостью и высокой прочностью, что делает его подходящим кандидатом для использования в качестве шатуна. 6061 используется при производстве выносов и подседельных штырей, обеспечивая легкий вес велосипеда и устойчивость к коррозии. Кроме того, он используется в переключателях и тормозных рычагах.

Благодаря высокой прочности и усталостной стойкости 7075 используется во внедорожных велосипедах, где требуется амортизация, например в подвесках, точках поворота и амортизаторах. Долговечная работа, высокая прочность и способность эффективно передавать мощность, 7075 используется в корпусах кассет и ступицах. Поскольку эти компоненты широко используются и чрезвычайно важны при ускорении и торможении.

Оба сплава используются для изготовления ручек велосипеда, поскольку оба обладают достаточной прочностью, способной выдержать силу, приложенную водителем. 6061 обладает хорошей формуемостью, поэтому можно придать рулю любую форму.

Часто задаваемые вопросы об алюминии 7075

Ответ на этот вопрос никогда не может быть прямым «да» или «нет». Все они имеют свои преимущества и недостатки. Выбор сплава зависит от области применения. Предположим, требуется высокая прочность, 7075 в этом плане лучше, чем 6061. Если низкая стоимость является основным требованием, а прочность второстепенной, то будет выбран 6061. Если требуется высокая упругость и необходимо выбрать один сплав из 6061 и 7075, то лучшим выбором будет 6061. Таким образом, применение и требования к свойствам будут определять критерии выбора материала.

Часто задаваемые вопросы об алюминии 7075

Зачем использовать алюминий марки 7075?

7075 обеспечивает высокую предельную прочность на разрыв, сопротивление усталости, лучшую жесткость и легко доступен на рынке. Этот сплав также долговечен и обеспечивает хорошие характеристики и длительный срок службы, если проектирование и производство соответствуют требованиям.

Каковы недостатки алюминия 7075?

7075 обеспечивает более высокую прочность за счет пластичности. Он имеет относительно более высокую стоимость среди алюминиевых сплавов. Поэтому сфера использования авиационного алюминия 7075 не столь широка. Он имеет плохую обрабатываемость и хрупкость в определенных условиях.

Прочен ли алюминиевый сплав?

Да, алюминиевые сплавы прочны. Они известны своим высоким соотношением прочности к весу, особенно сплавы 7075 и 6061. Прочность и малый вес делают их всегда предпочтительным выбором при изготовлении деталей для аэрокосмической и автомобильной промышленности, таких как кронштейны, рамы и многое другое.