DIN 1725-1 / WL 3.4365 T73: Hochfeste 7075-Aluminiumlegierung (Al-Zn-Mg-Cu) für Luftfahrt
Überblick
Der Werkstoff DIN 3.4365 (EN AW-7075) im Zustand T73 (lösungsgeglüht, übergealtert/gestabilisiert) ist eine der festesten Aluminiumlegierungen im kommerziellen Einsatz. Die Legierung der 7000er-Serie (Al-Zn-Mg-Cu) bietet ein exzellentes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis und wurde speziell für die Luftfahrt entwickelt. Der T73-Zustand (Überalterung) verbessert die Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit (SCC) signifikant gegenüber dem T6-Zustand, wobei die Festigkeit nur geringfügig abnimmt. Ein besonderes Merkmal: Bei Tieftemperaturen (< 0 °C) steigt die Festigkeit weiter an, was sie für kryogene Anwendungen interessant macht.
Physikalische und mechanische Eigenschaften
Allgemeine Eigenschaften
| Eigenschaft | Temperatur | Wert | Zustand | Normen | Form |
|---|
| Dichte | 20 °C | 2,80 g/cm³ | T73 | WL 3.4364-1, DIN 1725-1 | Schmiedestück, Profil |
Mechanische Eigenschaften
| Eigenschaft | Temperatur | Wert | Zustand | Normen | Form | Richtung/Bemerkung |
|---|
| Kompressionsmodul | 20 °C | 72,5 GPa | T73 | WL 3.4364-1, DIN 1725-1 | Schmiedestück, Profil | – |
| Elastizitätsmodul | 20 °C | 71,0 GPa | T73 | WL 3.4364-1, DIN 1725-1 | Schmiedestück, Profil | – |
| Bruchdehnung | 20 °C | 2,0 – 8,0 % | T73 | WL 3.4364-1, DIN 1725-1 | Profil, Schmiedestück | Querrichtung, abhängig von Abmessung |
| Brinell-Härte (HBW) | 20 °C | 130 – 150 HBW | T73 | WL 3.4364-1, DIN 1725-1 | Profil, Schmiedestück | Querrichtung / Längsrichtung |
| Ebenen-Dehnungs-Bruchzähigkeit (KIc) | 20 °C | 24,6 – 40,1 MPa·√m | T73 | WL 3.4364-1, DIN 1725-1 | Schmiedestück | Hohe Zähigkeit für 7000er-Serie |
| Poisson-Zahl | – | 0,33 | – | – | – | Typisch für 7000er-Serien |
| Schubmodul | – | 26,4 – 27,1 GPa | – | – | – | Typisch für 7000er-Serien |
| Zugfestigkeit (Rm) | 20 °C | 390 – 490 MPa | T73 | WL 3.4364-1, DIN 1725-1 | Profil, Schmiedestück | Querrichtung, abhängig von Abmessung |
Thermische Eigenschaften
| Eigenschaft | Wert | Bemerkung |
|---|
| Wärmeausdehnungskoeffizient | 21 – 24 × 10⁻⁶ 1/K | Typisch für 7000er-Serien |
| Schmelzbereich | 465 – 655 °C | Typisch für 7000er-Serien |
| Spezifische Wärmekapazität | 795 – 1050 J/(kg·K) | Typisch für 7000er-Serien |
| Wärmeleitfähigkeit | 121 – 170 W/(m·K) | Typisch für 7000er-Serien |
Elektrische Eigenschaften
| Eigenschaft | Wert | Bemerkung |
|---|
| Elektrische Leitfähigkeit | 18 – 34 MS/m (31 – 59 % IACS) | Typisch für 7000er-Serien |
| Elektrischer Widerstand | 2,9 – 5,6 × 10⁻⁸ Ω·m | Typisch für 7000er-Serien |
Chemische Zusammensetzung (Gehalt in Gew.-%)
| Element | Gehalt | Zustand | Normen | Form |
|---|
| Chrom (Cr) | 0,18 – 0,28 % | T73 | WL 3.4364-1, DIN 1725-1 | Schmiedestück, Profil |
| Kupfer (Cu) | 1,2 – 2,0 % | T73 | WL 3.4364-1, DIN 1725-1 | Schmiedestück, Profil |
| Eisen (Fe) | ≤ 0,50 % | T73 | WL 3.4364-1, DIN 1725-1 | Schmiedestück, Profil |
| Magnesium (Mg) | 2,1 – 2,9 % | T73 | WL 3.4364-1, DIN 1725-1 | Schmiedestück, Profil |
| Mangan (Mn) | ≤ 0,30 % | T73 | WL 3.4364-1, DIN 1725-1 | Schmiedestück, Profil |
| Silizium (Si) | ≤ 0,40 % | T73 | WL 3.4364-1, DIN 1725-1 | Schmiedestück, Profil |
| Titan (Ti) | ≤ 0,20 % | T73 | WL 3.4364-1, DIN 1725-1 | Schmiedestück, Profil |
| Zink (Zn) | 5,1 – 6,1 % | T73 | WL 3.4364-1, DIN 1725-1 | Schmiedestück, Profil |
| Übrige (jeweils) | ≤ 0,05 % | – | – | – |
| Übrige (gesamt) | ≤ 0,15 % | – | – | – |
| Aluminium (Al) | Rest | – | – | – |
Technologische Eigenschaften
| Eigenschaft | Bewertung |
|---|
| Löten (Weich- / Hartlöten) | Nicht empfohlen / Nicht empfohlen |
| Reibschweißen | Ausgezeichnet |
| Korrosionsbeständigkeit (Allgemein) | Mäßig (Schutzbeschichtung erforderlich) |
| Spannungsrisskorrosion (SCC) | Gute Beständigkeit (T73-Zustand optimiert) |
| Umformbarkeit (kalt) | Sehr begrenzt (nur im weichen Zustand O) |
| Zerspanbarkeit | Gut (kurzspanend, hohe Schnittkräfte) |
Vergleich: 7075 Temper-Zustände
| Zustand | Zugfestigkeit (MPa) | Dehnung (%) | SCC-Beständigkeit | Hauptanwendung |
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| T6 (künstlich gealtert) | 510 – 570 | 5 – 11 | Empfindlich | Höchste Festigkeit, statische Lasten |
| T73 (übergealtert/gestabilisiert) | 390 – 490 | 2 – 8 | Sehr gut | Luftfahrt, dynamische Lasten, SCC-kritisch |
| T74 (stärker übergealtert) | 430 – 480 | 3 – 9 | Exzellent | Maximale SCC-Beständigkeit |
Anwendungsbereiche
- Luftfahrt: Tragflächenholme, Rumpfspanten, Fahrwerkskomponenten, Flügelrippen – klassischer "Flugzeugwerkstoff"
- Rüstung/Verteidigung: Panzerkomponenten, Waffenkomponenten, strukturelle Teile
- Hochleistungsmaschinenbau: Hochbeanspruchte Wellen, Getriebewellen, Kolbenstangen
- Sportgeräte: Fahrradrahmen (High-End), Kletterkarabiner, Schaftkomponenten
- Kryotechnik: Bauteile für Tieftemperaturanwendungen (Festigkeitssteigerung bei < 0 °C)
- Werkzeugbau: Spritzgussformen, Druckgussformen (kurze Zykluszeiten durch hohe Wärmeleitfähigkeit)
Hinweise zur Verarbeitung und Einsatz
- Wärmebehandlung T73: Lösungsglühen ca. 470–480 °C, Abschrecken in Wasser, zweistufige künstliche Alterung (Überalterung) zur SCC-Stabilisierung
- Schweißen: Konventionelles Schweißen (WIG/MIG) nicht empfohlen (Rissbildung, Festigkeitsverlust in der WEZ). Reibschweißen (FSW) ist hervorragend geeignet und Stand der Technik in der Luftfahrt.
- Korrosionsschutz: Unbeschichtet anfällig für interkristalline Korrosion und Spannungsrisskorrosion. Zwingen erforderlich: Korrrosionsschutzlackierung, Eloxal (schützend), Cladding (Alclad) oder chemische Passivierung.
- Zerspanung: Gut zerspanbar (kurzspanend), aber hohe Schnittkräfte; Hartmetall- oder PKD-Werkzeuge, Kühlschmierung empfohlen.
- Tieftemperaturverhalten: Festigkeit und Härte nehmen bei Temperaturen unter 0 °C zu, Duktilität bleibt erhalten – ideal für kryogene Anwendungen.
- Normen: DIN 1725-1 (alt), WL 3.4364-1 (Luftfahrt), EN 573-3 (Zusammensetzung), EN 754/755 (Profile/Stäbe), AMS 4045/4122 (US-Luftfahrt)
