La aleación de aluminio 7075 ( AA7075 ) es una aleación de aluminio con zinc como elemento de aleación principal. Tiene excelentes propiedades mecánicas y presenta buena ductilidad, alta resistencia, tenacidad y buena resistencia a la fatiga. Es más susceptible a la fragilización que muchas otras aleaciones de aluminio debido a la microsegregación , pero tiene una resistencia a la corrosión significativamente mejor que las aleaciones de la serie 2000. Es una de las aleaciones de aluminio más utilizadas para aplicaciones estructurales sometidas a tensiones elevadas y se ha utilizado ampliamente en piezas estructurales de aviones. [2]
La composición de la aleación de aluminio 7075 incluye aproximadamente entre un 5,6% y un 6,1% de zinc , entre un 2,1% y un 2,5% de magnesio , entre un 1,2% y un 1,6% de cobre y menos de medio por ciento de silicio, hierro, manganeso, titanio, cromo y otros metales. Se produce en muchos temperamentos , algunos de los cuales son 7075-0 , 7075-T6 , 7075-T651 .
El primer 7075 fue desarrollado en secreto por una empresa japonesa, Sumitomo Metal , en 1935, [3] pero Alcoa realizó ingeniería inversa en 1943, después de examinar un avión japonés capturado. [4] El 7075 se estandarizó para uso aeroespacial en 1945. [5] El 7075 finalmente se utilizó para la producción de estructuras de aviones en la Armada Imperial Japonesa .
El aluminio 7075A tiene una densidad de 2,810 g/cm 3 . [6]
Las propiedades mecánicas del 7075 dependen en gran medida del templado del material. [7]
El 7075 sin tratamiento térmico (temperamento 7075-0) tiene una resistencia máxima a la tracción de no más de 280 MPa (40 000 psi) y un límite elástico máximo de no más de 140 MPa (21 000 psi). El material tiene un alargamiento (estiramiento antes de la falla final) del 9 al 10%. Como es el caso de todas las aleaciones de aluminio 7075, el 7075-0 es altamente resistente a la corrosión y tiene un perfil de resistencia generalmente aceptable.
El templado T6 7075 tiene una resistencia máxima a la tracción de 510 a 540 MPa (74 000 a 78 000 psi) y un límite elástico de al menos 430 a 480 MPa (63 000 a 69 000 psi). Tiene un alargamiento de falla del 5 al 11%. [8]
El temple T6 generalmente se logra homogeneizando la pieza 7075 a 450 °C durante varias horas, enfriándola y luego envejeciendo a 120 °C durante 24 horas. Esto produce la resistencia máxima de las aleaciones 7075. La fuerza se deriva principalmente de los precipitados de eta y eta' finamente dispersos tanto dentro de los granos como a lo largo de los límites de los mismos. [9]
El templado T651 7075 tiene una resistencia máxima a la tracción de 570 MPa (83 000 psi) y un límite elástico de 500 MPa (73 000 psi). Tiene un alargamiento de falla del 3 al 9%. Estas propiedades pueden cambiar según la forma del material utilizado. Las placas más gruesas pueden presentar resistencias y alargamientos menores que los números enumerados anteriormente.
El templado T7 tiene una resistencia máxima a la tracción de 505 MPa (73 200 psi) y un límite elástico de 435 MPa (63 100 psi). Tiene un alargamiento de falla del 13%. [10] El templado T7 se logra sobreenvejeciendo (es decir, envejeciendo más allá de la dureza máxima) del material. Esto suele lograrse envejeciendo a 100-120 °C durante varias horas y luego a 160-180 °C durante 24 horas o más. El templado T7 produce una microestructura compuesta principalmente de precipitados de eta. A diferencia del templado T6, estas partículas eta son mucho más grandes y prefieren crecer a lo largo de los límites de los granos. Esto reduce la susceptibilidad al agrietamiento por corrosión bajo tensión . El temple T7 es equivalente al temple T73. [9]
El templado de retrogresión y reacción (RRA) es un templado de tratamiento térmico de múltiples etapas. Comenzando con una hoja en el temple T6, implica sobrepasar la dureza máxima (temperamento T6) hasta acercarse al temple T7. Un envejecimiento posterior a 120 °C durante 24 horas devuelve la dureza y resistencia a los niveles de temple T6 o muy cerca de ellos. [9]
Los tratamientos de RRA se pueden lograr con muchos procedimientos diferentes. Las pautas generales son retroceder entre 180 y 240 °C durante 15 min 10 s. [11]
El primer uso de producción en masa de la aleación de aluminio 7075 en el mundo fue para el caza Mitsubishi A6M Zero . El avión era conocido por su excelente maniobrabilidad, facilitada por la mayor resistencia del 7075 en comparación con las aleaciones de aluminio anteriores.
Las aleaciones de la serie 7000, como la 7075, se utilizan a menudo en aplicaciones de transporte debido a su alta resistencia específica , incluidas las marinas, automotrices y de aviación. [7] [13] Estas mismas propiedades conducen a su uso en equipos de escalada en roca, componentes de bicicletas, cuadros de patinaje en línea y estructuras de aviones de ala delta que comúnmente se fabrican con aleación de aluminio 7075. Los modelos RC de nivel aficionado suelen utilizar 7075 y 6061 para las placas del chasis. 7075 se utiliza en la fabricación de rifles M16 para el ejército de EE. UU., así como rifles estilo AR-15 para el mercado civil. En particular, los receptores inferiores y superiores de los rifles M16 de alta calidad, así como los tubos de extensión, suelen estar hechos de aleación 7075-T6. Desert Tactical Arms, SIG Sauer y la empresa de armamento francesa PGM lo utilizan para sus rifles de precisión. También se usa comúnmente en ejes para palos de lacrosse , como el sable STX, y en juegos de cuchillos y tenedores para acampar. También es un material común utilizado en los yoyos de competición.
Otra aplicación de la aleación de la serie 7075 ha sido en las bielas utilizadas en motores de carreras de resistencia . Las varillas de aluminio no tienen la vida útil a la fatiga de las varillas de acero forjado, pero tienen menos masa que sus contrapartes de acero, lo que resulta en una menor tensión mecánica durante los períodos en los que un motor funciona a toda velocidad y en condiciones de altas RPM.
También ha sido el material estándar para los protectores del cárter de motocicletas todoterreno.
Debido a su alta resistencia, baja densidad, propiedades térmicas y su capacidad de ser altamente pulido, el 7075 se usa ampliamente en la fabricación de herramientas para moldes. Esta aleación se ha refinado aún más en otras aleaciones de la serie 7000 para esta aplicación, a saber, 7050 y 7020.
7075 se utilizó en las boquillas SRB del transbordador espacial y en la viga SRB del tanque externo en la sección entre tanques. Los faldones delantero y trasero, así como la etapa intermedia del S-II , la segunda etapa del Saturn V, se fabricaron a partir de 7075. [14]
7075 se ha vendido con varios nombres comerciales, incluidos Zicral, Ergal y Fortal Constructal. Algunas aleaciones de la serie 7000 que se venden con marcas para fabricar moldes incluyen Alumec 79, Alumec 89, Contal, Certal, Alumould y Hokotol.