EN AW-7075 Aluminiumlegierung: Eigenschaften, Anwendungsbereiche und Vergleichswerkstoffe
EN AW-7075 ist eine hochfeste Aluminiumlegierung, die auch unter anspruchsvollen Bedingungen hervorragende Leistungen bietet. Dank ihres ausgezeichneten Verhältnisses von Festigkeit zu Gewicht wird sie vor allem in der Luft- und Raumfahrt, im Motorsport sowie im Präzisionswerkzeugbau eingesetzt – überall dort, wo mechanische Festigkeit entscheidend ist, gleichzeitig aber auch eine Gewichtsreduzierung von großer Bedeutung ist.
In diesem Beitrag betrachten wir die chemische Zusammensetzung, die mechanischen Eigenschaften, die Anwendungsbereiche sowie internationale Vergleichswerkstoffe von EN AW-7075 und stellen wichtige Unterschiede zu anderen gängigen Aluminiumlegierungen heraus.
Was ist EN AW-7075?
EN AW-7075 ist eine Knetlegierung auf Aluminiumbasis, die hauptsächlich mit Zink, Magnesium und Kupfer legiert wird. Sie gehört zur 7000er-Reihe der Aluminiumlegierungen, die für ihre hohe Festigkeit und Wärmebehandelbarkeit bekannt ist. Unter der Werkstoffbezeichnung AlZn5,5MgCu findet EN AW-7075 vor allem in Anwendungen der Luft- und Raumfahrt große Bedeutung, da sie durch ihre hohe Zugfestigkeit und ausgezeichnete Ermüdungsbeständigkeit überzeugt.
Chemische Zusammensetzung von EN AW-7075
EN AW-7075 ist überwiegend eine Aluminiumlegierung, bei der Zink (5,1–6,1 %) das wichtigste Legierungselement darstellt. Es sorgt durch Mischkristallverfestigung und Ausscheidungshärtung für eine erhebliche Festigkeitssteigerung. Magnesium (2,1–2,9 %) und Kupfer (1,2–2,0 %) sind ebenfalls entscheidende Bestandteile: Magnesium bildet dabei ausscheidungshärtende Phasen wie MgZn₂, während Kupfer die Zugfestigkeit zusätzlich erhöht. Kleinere Zusätze, etwa Chrom, verbessern zudem die Beständigkeit gegenüber Spannungsrisskorrosion.
| Element | Anteil (%) |
|---|---|
| Aluminium (Al) | Rest |
| Zink (Zn) | 5,1 – 6,1 |
| Magnesium (Mg) | 2,1 – 2,9 |
| Kupfer (Cu) | 1,2 – 2,0 |
| Sonstige (Fe, Si, Mn, Cr, Ti) | Spurenelemente |
Physikalische Eigenschaften von EN AW-7075
- Dichte: ca. 2,81 g/cm³ (entspricht 0,102 lb/in³). Etwas höher als bei reinem Aluminium aufgrund der Legierungselemente.
- Schmelzbereich: 477–635 °C (890–1175 °F). (Da es sich um eine Legierung handelt, wird ein Bereich angegeben und kein fester Punkt.)
- Wärmeleitfähigkeit: typischerweise etwa 130 W/m·K.
- Elektrische Leitfähigkeit: ca. 33 % IACS (International Annealed Copper Standard).
- Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE): Wichtig für die thermische Stabilität in Hochleistungsanwendungen (z. B. ca. 23,6 µm/m·°C im Bereich 20–100 °C).
- Elastizitätsmodul (Young’s Modulus): ca. 70–72 GPa.
- Schubmodul: ca. 26–27 GPa.
- Querkontraktionszahl (Poisson-Zahl): ca. 0,32–0,33.
Mechanische Eigenschaften von EN AW-7075
Die mechanischen Kennwerte von EN AW-7075 hängen stark vom jeweiligen Wärmebehandlungszustand ab. Nachfolgend sind typische Werte für die Zustände T6 und T73 aufgeführt:
| Eigenschaft | Zustand T6 | Zustand T73 |
|---|---|---|
| Zugfestigkeit (MPa) | 540 – 570 | 480 – 510 |
| Streckgrenze (MPa) | 470 – 500 | 400 – 440 |
| Bruchdehnung (%) | 5 – 11 | 9 – 13 |
| Brinellhärte (HB) | 150 – 160 | 130 – 140 |
Wesentliche Eigenschaften und Vorteile von EN AW-7075
- Hervorragendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht
- Exzellente Ermüdungsbeständigkeit
- Gute Zerspanbarkeit
- Mittlere Korrosionsbeständigkeit (durch Oberflächenbehandlungen verbesserbar)
- Eingeschränkte Schweißbarkeit – mechanische Verbindungstechniken sind vorzuziehen
- In verschiedenen Zuständen (Tempers) verfügbar
- Grundsätzliche Korrosionsbeständigkeit
Herstellung und Verarbeitung von EN AW-7075
Die hohe Festigkeit von EN AW-7075 hat einen maßgeblichen Einfluss auf die Bearbeitung und erfordert daher besondere Überlegungen bei der Verarbeitung.
- Zerspanbarkeit: Im Zustand T6/T651 weist EN AW-7075 eine ausgezeichnete Zerspanbarkeit auf und ist damit sehr gut für präzise CNC-Bearbeitungen Die hohe Härte begünstigt eine feine Spanbildung und saubere Oberflächen, erfordert jedoch stabile Werkzeuge.
- Umformbarkeit: Im hochfesten Zustand (T6/T651) ist die Kaltumformbarkeit stark eingeschränkt, sodass enge Biegeradien nur schwer realisierbar sind. Für komplexe Formen empfiehlt sich eine Umformung im weichen Zustand (O) oder die Anwendung von Warm-/Heißumformverfahren, anschließend wird durch eine Wärmebehandlung der Endzustand eingestellt.
- Schweißbarkeit: EN AW-7075 ist nur sehr eingeschränkt schweißbar, da es zur Heißrissbildung neigt und die Festigkeit in der Wärmeeinflusszone deutlich abnimmt. Schmelzschweißverfahren wie TIG/MIG werden für sicherheitsrelevante Strukturen daher in der Regel vermieden. Widerstandsschweißen ist meist die bevorzugte Verbindungsmethode, da es die Auswirkungen der Wärmeeinflusszone reduziert.
- Schmieden: Sehr gut zum Schmieden geeignet. EN AW-7075 liefert hochfeste, langlebige Bauteile mit feiner Kornstruktur, was sowohl die Ermüdungsfestigkeit als auch die Bruchzähigkeit verbessert. Typische Schmiedetemperaturen liegen zwischen 370–430 °C (700–800 °F).
- Oberflächenbehandlung:
- Eloxieren: Gut eloxierbar, wodurch Korrosions- und Verschleißbeständigkeit deutlich verbessert Der hohe Zinkgehalt kann allerdings zu einem bräunlichen Farbton in der Oxidschicht führen.
- Lackieren/Beschichten: Gängige Praxis zum zusätzlichen Korrosionsschutz, insbesondere für Bauteile im Außenbereich.
Typische Anwendungsbereiche von EN AW-7075
Aufgrund seiner hohen Festigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht wird EN AW-7075 eingesetzt in:
- Strukturellen Bauteilen der Luft- und Raumfahrt
- Hochleistungsbauteilen in der Automobiltechnik
- Fahrradrahmen und Rennsportausrüstung
- Spritzgussformen und Spannvorrichtungen für die Bearbeitung
- Komponenten für Verteidigungs- und Sicherheitstechnik
EN AW-7075 im Vergleich zu anderen Aluminiumlegierungen
Vergleicht man EN AW-7075 mit anderen Aluminiumlegierungen, stechen mehrere Leistungsmerkmale besonders hervor. EN AW-7075 ist vor allem für sein außergewöhnlich hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht bekannt und daher eine bevorzugte Wahl in der Luft- und Raumfahrt sowie im Hochleistungsmaschinenbau.
Demgegenüber bietet EN AW-6061 zwar nur eine mittlere Festigkeit, dafür aber eine deutlich bessere Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit. Dadurch ist es eine vielseitigere und zugleich wirtschaftlichere Option für den Einsatz in Bau- und Marineanwendungen. Auch wenn EN AW-6061 die mechanische Festigkeit von 7075 nicht erreicht, machen seine gute Zerspanbarkeit und einfache Fügbarkeit es für ein breiteres Spektrum an Fertigungsprozessen geeignet.
EN AW-5052
EN AW-5052 ist eine nicht aushärtbare Aluminiumlegierung mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in salzhaltigen Umgebungen. Ihre Festigkeit liegt unter der von 7075 und 6061, dafür überzeugt sie durch ausgezeichnete Umformbarkeit und sehr gute Schweißbarkeit. Deshalb wird sie häufig für marine Anwendungen, Kraftstofftanks und Gehäuse eingesetzt. Aufgrund der vergleichsweise geringen Kosten eignet sich EN AW-5052 zudem ideal für die Serienfertigung, bei der keine extremen mechanischen Eigenschaften erforderlich sind.
EN AW-2017
EN AW-2017 zeichnet sich durch eine hohe Festigkeit aus und wird häufig in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie eingesetzt. Allerdings ist seine Korrosionsbeständigkeit deutlich geringer, und die Schweißbarkeit ist eingeschränkt, sodass in aggressiveren Umgebungen Schutzbeschichtungen oder zusätzliche Behandlungen erforderlich sind. In Bezug auf die Festigkeit ist EN AW-2017 mit 7075 vergleichbar, jedoch schwerer und im Allgemeinen weniger ermüdungsbeständig. Dennoch findet es Anwendung in Bauteilen, bei denen hohe mechanische Leistung gefordert ist, die Kosten jedoch ebenfalls eine Rolle spielen.
| Legierung | Festigkeit | Korrosionsbeständigkeit | Schweißbarkeit | Kosten | Typische Anwendungen |
|---|---|---|---|---|---|
| EN AW-7075 | Sehr hoch | Mittel | Gering | Hoch | Luft- und Raumfahrt, Werkzeugbau, Motorsport |
| EN AW-6061 (äquiv.) | Mittel | Gut | Gut | Mittel | Strukturbau, Marine, Allzweckanwendungen |
| EN AW-5052 (äquiv.) | Niedrig–Mittel | Hervorragend | Hervorragend | Niedrig | Tanks, Marine, Gehäuse |
| EN AW-2017 (äquiv.) | Hoch | Niedrig–Mittel | Gering | Hoch | Nieten, Verbindungselemente in der Luftfahrt |
Zerspanbarkeit und Verarbeitungshinweise
EN AW-7075 weist im Zustand T6 eine gute Zerspanbarkeit auf. Die Legierung bildet kurze Späne und eignet sich gut für präzises Fräsen, Bohren und Gewindeschneiden. Allerdings gilt:
- Schweißbarkeit: Im Allgemeinen schlecht – mechanische Verbindungselemente oder Klebeverbindungen sind vorzuziehen.
- Korrosionsbeständigkeit: Lässt sich durch Eloxieren oder Plattieren deutlich verbessern.
- Wärmebehandlung: Die Legierung reagiert stark auf Wärmebehandlungen – die Wahl des Zustands (Temper) beeinflusst Festigkeit und Duktilität erheblich.
Verfügbarkeit und Lieferformen von EN AW-7075
EN AW-7075 is commercially available in various formats:
EN AW-7075 ist kommerziell in unterschiedlichen Ausführungen erhältlich:
- Walzplatten und Bleche
- Rund- und Flachstangen
- Stranggepresste Profile
- Gesenkschmiederohlinge
- Präzise CNC-Frästeile (z. B. über meviy erhältlich)
Fazit
EN AW-7075 zählt zu den hochwertigsten hochfesten Aluminiumlegierungen. Sie ist vor allem mit Zink, Magnesium und Kupfer legiert und zeichnet sich im Zustand T6 durch ein herausragendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht aus. Die Legierung bietet gute Zerspan- und Schmiedbarkeit, weist jedoch eine eingeschränkte Schweißbarkeit auf, da sie anfällig für Heißrisse ist – weshalb meist spezielle Widerstandsschweißverfahren eingesetzt werden.
Aufgrund dieser Eigenschaften wird EN AW-7075 häufig in anspruchsvollen Anwendungen der Luft- und Raumfahrt sowie der Wehrtechnik verwendet, wo hohe strukturelle Integrität bei gleichzeitig geringem Gewicht gefordert ist. Für eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit kommen oft Eloxal- oder Beschichtungsverfahren zum Einsatz, während Zustände wie T73 gezielt entwickelt wurden, um die Anfälligkeit gegenüber Spannungsrisskorrosion zu reduzieren.
Was ist meviy?
meviy ist eine KI-gestützte On-Demand-Fertigungsplattform, entwickelt von MISUMI. Sie ermöglicht es Ingenieurinnen und Ingenieuren, 3D-CAD-Modelle hochzuladen und in Echtzeit Angebote, automatische Fertigbarkeitsanalysen sowie Angaben zu Lieferzeiten zu erhalten.
Unterstützt werden Fertigungsverfahren wie CNC-Fräsen, CNC-Drehen und Blechbearbeitung – wodurch meviy den Beschaffungsprozess deutlich vereinfacht, Kommunikationsaufwände reduziert und die Produktentwicklung spürbar beschleunigt.
