Was sind die Unterschiede zwischen 6061 Aluminium und 7075 Aluminium in Eigenschaften, Festigkeit, Verwendung und Anwendung

Was sind die Unterschiede zwischen 6061 Aluminium und 7075 Aluminium

Es gibt viele Überlegungen bei der Auswahl einer Legierung für ein Projekt. Aluminiumlegierungen sind Metalle, die hauptsächlich aus Aluminium bestehen und Legierungselemente enthalten, um die Fähigkeiten des Basismetalls Aluminium zu erhöhen. Dazu gehören erhöhte Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Leitfähigkeit usw. oder eine Kombination dieser Eigenschaften. Es gibt Dutzende von Aluminiumlegierungen, die speziell für diese Vorteile entwickelt wurden, sodass es viele Auswahlmöglichkeiten gibt, wenn die beste Legierung für Ihre Anwendung spezifiziert werden soll. Dieser Artikel vergleicht die Aluminiumlegierungen 6061 und 7075, zwei häufig verwendete Aluminiumtypen in der Industrie (für weitere Informationen besuchen Sie gerne unsere Artikel über 6061 und 7075 Aluminiumlegierungen). Die Unterschiede in Eigenschaften, Festigkeiten und Verwendungen werden untersucht, um aufzuzeigen, wo jede dieser Legierungen ihre Stärken hat und wo sie nicht spezifiziert werden sollten.

6061 Aluminiumlegierung

Typ 6061 Aluminium gehört zur 6xxx-Klasse von Aluminium, die Legierungen umfasst, die Magnesium und Silizium als Hauptbestandteile verwenden. Die elementare Zusammensetzung der 6061 Aluminiumlegierung ist wie folgt: 0,61 % Si, 1,01 % Mg, 0,21 % Cr, 0,28 % Cu und 97,91 % Al. Der Kupfergehalt des Typs 6061 macht ihn etwas anfällig für Korrosion; dieser Effekt ist jedoch nicht so ausgeprägt wie bei anderen kupferhaltigen Legierungen. Die Dichte der 6061 Aluminiumlegierung beträgt 2,7 g/cm³ (0,0975 lb/in³), etwa gleich wie reines Aluminium. Diese Legierung kann durch Wärmebehandlung gehärtet werden (mehr Informationen zu diesem Thema finden Sie in unserem Artikel über 2024 Aluminium). Einige der gebräuchlichsten Zustände von 6061 Aluminium sind 6061-T6 und 6061-T4, aber Käufer können die genaue Methode der Härtung spezifizieren, falls vorhanden. 6061 Aluminium hat eine gute Umformbarkeit, eignet sich hervorragend für Extrusionsprojekte und lässt sich leicht schweißen. Seine mäßig hohe Festigkeit und seine angemessene Korrosionsbeständigkeit machen Typ 6061 Aluminium zu einer vielseitigen Legierung mit vielen Anwendungen in Strukturmaterialien, geschweißten Baugruppen, Rohrleitungen, Befestigungselementen, elektronischen Bauteilen und vielem mehr.

7075 Aluminiumlegierung

Die 7075 Aluminiumlegierung gehört zur 7xxx-Serie, bei der Zink das primäre Legierungselement ist, obwohl oft auch Hilfselemente verwendet werden. Die nominelle chemische Zusammensetzung beträgt 90,01 % Al, 5,61 % Zn, 2,51 % Mg, 0,23 % Cr und 1,61 % Cu. Da 7075 mehr als 1 % Cu enthält, ist es stärker von ätzenden Umgebungen betroffen und besitzt nicht die hohe Korrosionsbeständigkeit, die andere Aluminiumlegierungen aufweisen. Dies ist ein notwendiger Nachteil, da der hohe Kupfergehalt diese Legierung außergewöhnlich stark macht. Die Dichte von 7075 Aluminium ist mit 2,81 g/cm³ (0,102 lb/in³) etwas höher als die von reinem Aluminium, und es kann ebenfalls durch Wärmebehandlung gehärtet werden (der gebräuchlichste Zustand ist 7075-T6). Diese Legierung ist eine der stärksten Aluminiumarten, ist jedoch schwer zu formen und zu schweißen und wird leichter durch Korrosion beeinträchtigt. Diese Nachteile werden durch die beeindruckende Festigkeit von 7075 Aluminium gerechtfertigt, das in hochbelasteten Umgebungen wie der Luft- und Raumfahrtindustrie, verschleißintensiven Teilen, Strukturmaterialien und militärischen Anwendungen glänzt.

Vergleich der Aluminiumlegierungen 6061 & 7075

Nachfolgend ist ein Vergleich einiger Materialeigenschaften zwischen den Aluminiumlegierungen 6061 und 7075 dargestellt, um die Unterschiede hervorzuheben. Zur Vereinfachung des Verständnisses wurde in diesem Artikel die gleiche Wärmebehandlungsmethode für beide Legierungen gewählt (6061-T6 und 7075-T6), wobei zu beachten ist, dass sich die unten angegebenen Werte je nach Härtungsmethode ändern. Diese Eigenschaften werden kurz erläutert, sind aber in Tabelle 1 zur besseren Übersicht zusammengefasst.

Vergleich der Materialeigenschaften zwischen 6061 & 7075 Aluminiumlegierungen

Die Streckgrenze ist das Maß für die maximale Spannung, die eine Legierungsprobe nicht dauerhaft (oder nur „elastisch“) verformt (um mehr zu diesem Thema zu erfahren, lesen Sie gerne unseren Artikel über die 7075 Aluminiumlegierung). Beim Vergleich der Streckgrenzen von 6061 und 7075 Aluminium wird deutlich, dass 7075 Aluminium fast doppelt so hoch ist. Dies ist eine Folge der chemischen Zusammensetzung von 7075 sowie des Wärmebehandlungsprozesses. Die 6061-Legierung sollte jedoch nicht als schwach angesehen werden, da eine Streckgrenze von 276 MPa nur geringfügig unter der einiger niedriglegierter Stähle liegt.

Der Elastizitätsmodul ist ein Maß für den Widerstand eines Materials gegen dauerhafte (oder „plastische“) Verformung. Er ist nützlich, um die „Steifigkeit“ eines Materials zu definieren. Es gibt einen kleinen Unterschied beim Vergleich der Module dieser Legierungen, was darauf hindeutet, dass sich diese Materialien bei elastischer Verformung ähnlich verhalten.

Die Wärmeleitfähigkeit eines Materials ist ein Maß dafür, wie gut Wärme durch das Material übertragen wird (oder wie gut es Wärme „leiten“ kann). Eine hohe Wärmeleitfähigkeit (wie bei diesen Metallen zu sehen) deutet darauf hin, dass sie Wärme leicht leiten und keine isolierenden Materialien sind. Beachten Sie, dass diese Werte aus empirischen Tests abgeleitet wurden und je nach Wärmebehandlung, Legierungszusammensetzung und anderen Faktoren schwanken. Da die Wärmeleitfähigkeit von 6061 Aluminium im Allgemeinen höher ist, eignet es sich besser für wärmeableitende Anwendungen (wie Kühlkörper und Wärmetauscher) als 7075 Aluminium, obwohl die Wärmeleitfähigkeit von 7075 Aluminium ebenfalls recht gut ist.

Der Schmelzpunkt ist die Temperatur, bei der die Legierung vom festen in den flüssigen Zustand übergeht, und wird in Bereichen angegeben, da die Härtegrade und Elementzusammensetzungen sowie einzigartige Phasenzustände variieren. Es ist interessant zu sehen, dass die 7075-Legierung, obwohl sie doppelt so stark ist wie die 6061-Legierung, bei einer etwas niedrigeren Temperatur schmilzt. Dieser Wert ist für den Wärmebehandlungsprozess nützlich, bei dem diese Temperaturen manchmal erreicht werden müssen, um die Legierungselemente gleichmäßig im Grundmetall zu verteilen, oder bei Hochtemperaturanwendungen.

Der elektrische Widerstand ist ein Maß dafür, wie gut das Material dem Stromfluss widersteht. Er ist das Gegenteil der elektrischen Leitfähigkeit, die ähnlich wie die Wärmeleitfähigkeit funktioniert, jedoch mit elektrischem Strom und nicht mit Wärme. Beide Legierungen haben einen niedrigen Widerstand, was auf eine hohe Leitfähigkeit hinweist, und sind daher leitfähige Materialien, die in elektrischen Anwendungen nützlich sind. 6061 eignet sich im Allgemeinen besser für diese Anwendungen, da es weiter verbreitet ist, sich leichter formen und schweißen lässt und etwas leitfähiger ist als 7075 Aluminium.

Die Härte eines Materials ist seine Reaktion auf lokale Eindrücke durch eine standardisierte Kraft; in diesem Fall wird sie mit einer 500g-Kraft gemessen, die von einer 50mm-Kugel auf das Metall ausgeübt wird. Es gibt viele verschiedene Skalen zur Quantifizierung der Härte, aber dieser Artikel hebt die gebräuchlichere Brinell-Skala hervor. Zum Vergleich: Die Brinell-Härte von Glas (ein sehr hartes Material) beträgt 1550, während Blei (ein weiches Material) eine Brinell-Härte von 5 hat. Härte ist ein wichtiges Maß, da ein härteres Material eher durch spröden Bruch versagt, weshalb ein Gleichgewicht zwischen Härte und Duktilität gefunden werden muss. Beide Legierungen sind hart genug, um leichter Verformung zu widerstehen, aber duktil genug, um nicht leicht zu zerbrechen oder zu reißen, was sie beide zu ausgezeichneten Wahlmöglichkeiten für Baumaterialien macht. Wenn eine Legierung aufgrund ihrer Härte gewählt werden müsste, sollte 7075 Aluminium spezifiziert werden, da es im Allgemeinen härter ist als die Legierung 6061.

Die Bearbeitbarkeit eines Materials ist ein Maß dafür, wie es auf Bearbeitungsverfahren wie Fräsen, Schneiden, Druckgießen usw. reagiert und wird anhand von Werkzeuggeschwindigkeit, Oberflächenqualität und Werkzeugstandzeit bei der Bearbeitung einer bestimmten Legierung berechnet. So wie die Härte auf verschiedene Weise definiert werden kann, gilt dies auch für die Bearbeitbarkeit, weshalb dieser Artikel eine qualitative Bewertung (ausgezeichnet/gut/akzeptabel/schlecht) zur Vermeidung von Verwirrung bietet. Beide Legierungen lassen sich ohne große Probleme bearbeiten, aber 6061 Aluminium ist die bevorzugte Wahl, wenn die Bearbeitbarkeit eine Rolle spielt. Beachten Sie, dass keine dieser Legierungen gewählt werden sollte, wenn die Bearbeitbarkeit Priorität hat, da bestimmte Legierungen wie Typ 2011, 2007 und 3003 besser auf Bearbeitung reagieren und diesen beiden Legierungen vorzuziehen sind.

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