سبيكة الألومنيوم 7075

📅 آخر تحديث: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

سبيكة الألومنيوم 7075 ( AA7075 ) هي سبيكة ألومنيوم يُعد الزنك عنصرها الأساسي. تتميز بخصائص ميكانيكية ممتازة، فهي تتمتع بليونة عالية، وقوة ومتانة عاليتين، ومقاومة جيدة للإجهاد. إلا أنها أكثر عرضة للتقصف من العديد من سبائك الألومنيوم الأخرى بسبب الانفصال الدقيق ، ولكنها تتمتع بمقاومة تآكل أفضل بكثير من سبائك سلسلة 2000. تُعد سبيكة الألومنيوم 7075 من أكثر سبائك الألومنيوم استخدامًا في التطبيقات الهيكلية عالية الإجهاد، وقد استُخدمت على نطاق واسع في الأجزاء الهيكلية للطائرات. [ 2 ]

يتكون سبيكة الألومنيوم 7075 تقريبًا من 5.6-6.1% زنك ، و2.1-2.5% مغنيسيوم ، و1.2-1.6% نحاس ، وأقل من نصف بالمئة من السيليكون والحديد والمنغنيز والتيتانيوم والكروم ومعادن أخرى. وتُنتج هذه السبيكة بدرجات صلابة متعددة ، منها 7075-0 و7075- T6 و7075- T651 .

طُوِّر أول محرك 7075 من قِبَل شركة سوميتومو ميتال اليابانية عام 1935، [ 3 ] واستُخدم لاحقًا في إنتاج هياكل الطائرات في البحرية الإمبراطورية اليابانية . أُجريت هندسة عكسية لمحرك 7075 من قِبَل شركة ألكوا عام 1943، بعد فحص طائرة يابانية مُستولى عليها. [ 4 ] وتم اعتماد محرك 7075 للاستخدام في صناعة الطيران والفضاء عام 1945. [ 5 ]

الخصائص الأساسية

تبلغ كثافة الألومنيوم 7075A 2.810 جم/ سم 3. [ 6 ]

الخواص الميكانيكية

تعتمد الخواص الميكانيكية لسبائك 7075 بشكل كبير على عملية تلطيف المادة. [ 7 ]

يتميز الألمنيوم 7075 بانخفاض قابليته للتشكيل عند درجات حرارة الغرفة المنخفضة، كما أنه عرضة لتشقق التآكل الإجهادي . وقد ثبت أن استخدام تقنيات التشكيل المختلفة عند درجات حرارة مرتفعة يقلل من الارتداد والكسر. [ 8 ] ومن أمثلة هذه التقنيات التشكيل بالتراجع والتشكيل على الساخن.

7075-O

تتمتع سبيكة الألومنيوم 7075 غير المعالجة حرارياً (7075-0) بمقاومة شد قصوى لا تتجاوز 280 ميجا باسكال (40,000 رطل لكل بوصة مربعة) ، ومقاومة خضوع قصوى لا تتجاوز 140 ميجا باسكال (21,000 رطل لكل بوصة مربعة) . ويبلغ استطالة هذه المادة (التمدد قبل الكسر النهائي) 9-10%. وكما هو الحال مع جميع سبائك الألومنيوم 7075، تتميز سبيكة 7075-0 بمقاومة عالية للتآكل إلى جانب قوة مقبولة عموماً.    

7075-T6

تتمتع سبيكة الألومنيوم 7075 المعالجة حرارياً T6 بقوة شد قصوى تتراوح بين 510 و540 ميجا باسكال (74000-78000 رطل/بوصة مربعة) وقوة خضوع لا تقل عن 430-480 ميجا باسكال (63000-69000 رطل/بوصة مربعة) . ويبلغ استطالتها عند الكسر 5-11%. [ 9 ]    

تُحقق عملية التصليد T6 عادةً بتجانس سبيكة 7075 المصبوبة عند درجة حرارة 450  درجة مئوية لعدة ساعات، ثم تبريدها، ثم معالجتها حرارياً عند درجة حرارة 120  درجة مئوية لمدة 24 ساعة. ينتج عن ذلك أعلى قوة لسبائك 7075. وتُستمد هذه القوة بشكل أساسي من رواسب إيتا وإيتا' الدقيقة المنتشرة داخل الحبيبات وعلى طول حدودها. [ 10 ]

7075-T651

تتمتع سبيكة الألومنيوم 7075 المعالجة حرارياً T651 بقوة شد قصوى تبلغ 570 ميجا باسكال (83000 رطل/بوصة مربعة) وقوة خضوع تبلغ 500 ميجا باسكال (73000 رطل/بوصة مربعة) . ويبلغ استطالتها عند الكسر 3-9%. قد تتغير هذه الخصائص تبعاً لشكل المادة المستخدمة. وقد تُظهر الصفائح السميكة قوة واستطالة أقل من القيم المذكورة أعلاه.    

7075-T7

تتميز المعالجة الحرارية T7 بقوة شد قصوى تبلغ 505 ميجا باسكال (73200 رطل/بوصة مربعة) وقوة خضوع تبلغ 435 ميجا باسكال (63100 رطل/بوصة مربعة) . ويبلغ استطالة الكسر فيها 13%. [ 11 ] تُحقق المعالجة الحرارية T7 من خلال التقادم الزائد (أي التقادم بعد بلوغ المادة أقصى صلابة). ويتم ذلك عادةً بالتقادم عند درجة حرارة 100-120 درجة مئوية لعدة ساعات، ثم عند درجة حرارة 160-180 درجة مئوية لمدة 24 ساعة أو أكثر. تُنتج المعالجة الحرارية T7 بنية مجهرية تتكون في الغالب من رواسب إيتا. وعلى عكس المعالجة الحرارية T6، فإن جزيئات إيتا هذه أكبر بكثير وتفضل النمو على طول حدود الحبيبات. وهذا يقلل من قابلية حدوث تشقق التآكل الإجهادي . المعالجة الحرارية T7 تعادل المعالجة الحرارية T73. [ 10 ]      

7075-RRA

تُعدّ عملية التصليد بالتراجع وإعادة التقسية (RRA) عملية تصليد متعددة المراحل بالحرارة. تبدأ العملية بمعالجة الصفيحة بصلابة T6، ثم تُخضعها لعملية تقسية زائدة تتجاوز ذروة الصلابة (صلابة T6) لتصل إلى مستوى قريب من صلابة T7. بعد ذلك، تُجرى عملية تقسية ثانية عند درجة حرارة 120  درجة مئوية لمدة 24 ساعة، مما يُعيد الصلابة والمتانة إلى مستويات صلابة T6 أو ما يقاربها. [ 10 ]

يمكن إجراء علاجات RRA باستخدام العديد من الإجراءات المختلفة. وتتمثل الإرشادات العامة في التراجع الحراري بين 180 و240  درجة مئوية لمدة 15 دقيقة و10 ثوانٍ. [ 12 ]

مواد مكافئة

جدول المواد المكافئة [ 13 ]
نحنISOالاتحاد الأوروبيألمانيااليابانأسترالياالصينروسيا
معيارمعهد الحديد والصلب الأمريكي (جامعة نيو ساوث ويلز)معيارتعيينمعيارالرموز العددية (الرموز الكيميائية)معيارالتسمية (رقم المادة)معياردرجةمعيارتعيينمعياردرجةمعيارتعيين
ASTM B209،

ASTM B210، ASTM B211، ASTM B221، AMS-QQ-A-225/9، AMS-QQ-A-200/11، AMS-QQ-A-250/12، AMS-WW-T-700/7

7075

(A97075)

ISO 209AW-7075EN 573-3EN AW-7075

(EN AW-AlZn5,5MgCu)

DIN 1725-1AlZnMgCu1,5 (3.4365)JIS H4000؛

JIS H4040

7075AS 2848.1،

AS/NZS 1734، AS/NZS 1865، AS/NZS 1866

7075GB/T 3190؛

GB/T 3880.2

7075ГОСТ 4784-2019B95 (B95T1، B95T2 إلخ.)

الاستخدامات

كان أول استخدام واسع النطاق لسبيكة الألومنيوم 7075 في العالم في طائرة ميتسوبيشي A6M زيرو المقاتلة. [ 14 ] اشتهرت الطائرة بقدرتها الفائقة على المناورة، والتي تيسرت بفضل قوة سبيكة 7075 العالية مقارنة بسبائك الألومنيوم السابقة.

تُستخدم سبائك سلسلة 7000، مثل 7075، على نطاق واسع في تطبيقات النقل نظرًا لقوتها النوعية العالية ، بما في ذلك التطبيقات البحرية والسيارات والطيران. [ 7 ] [ 15 ] وتؤدي هذه الخصائص نفسها إلى استخدامها في معدات تسلق الصخور، ومكونات الدراجات، وهياكل التزلج على العجلات، وهياكل الطائرات الشراعية، حيث تُصنع عادةً من سبيكة الألومنيوم 7075. وتستخدم نماذج التحكم عن بُعد للهواة عادةً سبائك 7075 و6061 في ألواح الهيكل. كما تُستخدم سبيكة 7075 في تصنيع بنادق M16 للجيش الأمريكي، بالإضافة إلى بنادق AR-15 للسوق المدنية. وعلى وجه الخصوص، تُصنع أجزاء الاستقبال السفلية والعلوية لبنادق M16 عالية الجودة، بالإضافة إلى أنابيب التمديد، عادةً من سبيكة 7075-T6. وتستخدمها شركات Desert Tactical Arms و SIG Sauer وشركة PGM الفرنسية للأسلحة في بنادقها الدقيقة. كما تُستخدم بشكل شائع في مقابض عصي اللاكروس ، مثل STX sabre، ومجموعات سكاكين وشوك التخييم. وهي مادة شائعة الاستخدام في ألعاب اليويو التنافسية أيضاً.

يُستخدم سبيكة سلسلة 7075 أيضاً في قضبان التوصيل المستخدمة في محركات سباقات السرعة . صحيح أن قضبان التوصيل المصنوعة من الألومنيوم لا تتمتع بعمر إجهاد قضبان الفولاذ المطروق، إلا أنها أخف وزناً، مما يقلل من الإجهاد الميكانيكي أثناء تشغيل المحرك بأقصى طاقة وسرعة دوران عالية.

كما أنها كانت المادة القياسية المستخدمة في صناعة واقيات علبة المرافق في الدراجات النارية المخصصة للطرق الوعرة.

نظراً لقوته العالية، وكثافته المنخفضة، وخصائصه الحرارية، وقابليته للتلميع بدرجة عالية، يُستخدم سبيكة 7075 على نطاق واسع في صناعة قوالب التشكيل. وقد تم تطوير هذه السبيكة لاحقاً إلى سبائك أخرى من سلسلة 7000 لهذا الغرض، وهما 7050 و7020.

تطبيقات الفضاء الجوي

استُخدمت سبيكة 7075 في فوهات معززات الصواريخ الصلبة لمكوك الفضاء ، وفي شعاع معززات الصواريخ الصلبة الخارجي في قسم ما بين الخزانات. كما صُنعت الحافة الأمامية والخلفية، بالإضافة إلى المرحلة البينية للمرحلة الثانية من صاروخ ساتورن 5 (S-II)، من سبيكة 7075. [ 16 ]

التطبيقات

  1. تجهيزات الطائرات
  2. التروس والأعمدة
  3. أجزاء صاروخية
  4. أجزاء صمام التنظيم
  5. التروس الدودية
  6. تطبيقات الفضاء والدفاع
  7. السيارات
  8. تروس سلسلة الدراجة
  9. علب تروس الدراجات
  10. معدات الرماية

الأسماء التجارية

تم بيع سبيكة 7075 تحت أسماء تجارية مختلفة، منها زيكرال/زيكرال، وإرغال، وفورتال كونستركتال. وتشمل بعض سبائك سلسلة 7000 التي تُباع تحت أسماء تجارية لصناعة القوالب: ألوميك 79، وألوميك 89، وكونتال، وسيرتال، وألومولد، وهوكوتول.

انظر أيضاً

رحلة الخطوط الجوية الشمالية الغربية رقم 421

مراجع

  1. ↑ خوان ج. فالنسيا، بيتر ن. كويستد، "الخواص الفيزيائية الحرارية"
  2. ↑ دليل ASM، المجلد 2: الخصائص والاختيار: السبائك غير الحديدية والمواد ذات الأغراض الخاصة، 1990، الصفحات 137-138
  3. ↑ يوشيو، بابا. "سبائك الألومنيوم فائقة الصلابة وسبائك الألومنيوم اللاحقة للطائرات". مجلة معهد المعادن الخفيفة الياباني (شركة سوميتومو لصناعة المعادن الخفيفة المحدودة، اليابان) (باللغة اليابانية)، المجلد 39، العدد 5، ص 378. تاريخ الاسترجاع: 22 نوفمبر 2015.
  4. ↑ يوشيدا، هيديو (1 فبراير 2023). "تاريخ تطوير سبائك الألومنيوم-الزنك-المغنيسيوم فائقة الصلابة وقضايا البحث المستقبلية في هذا المجال" . مجلة معاملات المواد . 64 (2) MT-LA2022019: 341-351 . doi : 10.2320/matertrans.MT-LA2022019 – عبر J-STAGE.
  5. ↑ المجلة الكندية للملاحة الجوية والفضاء، 1989، المجلد 35-36، صفحة 129
  6. ↑ "7075 (AlZn5.5MgCu, 3.4365, 2L95, A97075) ألومنيوم :: MakeItFrom.com" . www.makeitfrom.com . تاريخ الوصول: 22 أبريل 2018 . 
  7. 1 2 ورقة بيانات ألكوا 7075 مؤرشفة بتاريخ 29-08-2013 في Wayback Machine (ملف PDF)، تم الوصول إليها في 13 أكتوبر 2006
  8. ↑ أوغونسانيا، إبراهيم ج. (2024). "خصائص التآكل والصلابة لصفائح AA7075 المشكلة بالتراجع والتشكيل على الساخن" . تقارير هندسية . 6 (7) e12803. doi : 10.1002/eng2.12803 . ISSN 2577-8196 . 
  9. ↑ "ورقة بيانات مواد ASM" . asm.matweb.com . مؤرشفة من الأصل بتاريخ 16 أكتوبر 2018. تم الاطلاع عليها بتاريخ 22 أبريل 2018 .
  10. 1 2 3 بارك، جيه كيه، وأرديل، إيه جيه. "البنية المجهرية لسبيكة الألومنيوم التجارية 7075 في حالتي التصلب T651 وT7". مجلة المعادن، المجلد 14أ (1983): 1957. مطبوع.
  11. ↑ "ورقة بيانات مواد ASM" . asm.matweb.com . تم الاطلاع عليها بتاريخ 22 أبريل 2018 .
  12. ↑ سينا، باروخ م. تقليل قابلية السبائك، وخاصة سبائك الألومنيوم، للتشقق الناتج عن التآكل الإجهادي . شركة صناعات الطائرات الإسرائيلية المحدودة، المالك. براءة اختراع رقم 3856584. 24 ديسمبر 1974. مطبوع.
  13. ↑ "خصائص سبيكة الألومنيوم 7075، 7075-T6، T7351، T651" . www.theworldmaterial.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 16-10-2021.
  14. ^ يوشيدا ، هيديو (2020). شويشا. رقم ISBN 978-4-86693-295-8
  15. ↑ تي هاشيموتو، إس جيوجان (شوا ألومنيوم)، كي ناكاتا، واي جي كين، وإم أوشيو (جامعة أوساكا): وصل سبائك الألومنيوم عالية القوة بتقنية اللحام الاحتكاكي بالتحريك
  16. ↑ ماكوتشون، كيمبل د. (3 أغسطس 2022). "تطور دفع الصواريخ المأهولة الأمريكية الجزء 8.20: ساتورن 5 إس-2" .

للمزيد من القراءة

  • "خصائص الألومنيوم المطروق وسبائك الألومنيوم: 7075، Alclad 7075"، الخصائص والاختيار: السبائك غير الحديدية والمواد ذات الأغراض الخاصة ، المجلد 2، دليل ASM، ASM International، 1990، الصفحات 115-116.