Aluminium- charakterystyka stopów 7xxx

Głównymi pierwiastkami stopowymi w stopach 7xxx są cynk oraz magnez. Pierwiastki te zwiększają znacznie wytrzymałość mechaniczną i wpływają znacząco na mechanizm utwardzania wydzieleniowego [1]. Głównymi zaletami tego stopu są:

– wysoka wytrzymałość,

– znaczna podatność na korozję naprężeniową  

– starzenie w podwyższonych temperaturach.

Typowe fazy międzymetaliczne w tych stopach to: Mg₅Al₈, MgZn₂, Mg₃Zn₃Al₂ i Mg₂Zn₁₁. Gdy głównym dodatkiem jest Cu, istnieje prawdopodobieństwo powstania innych związków, takich jak (Fe, Cr) 3SiAl₂, MgZn₂, Mg₂Si, Cr₂Mg₃Al₈ i Al₂CuMg.

Stopy te są podatne na starzenie w wysokiej temperaturze. Dlatego, maksymalną wytrzymałość tych stopów można osiągnąć w niskich temperaturach [2, 3].

Stopy aluminium z serii 7xxx składają się z Al i Zn, niektóre inne pierwiastki, takie jak Mg, Cu, Zr i Sc mogą być dodawane w celu zapewnienia wytrzymałości mechanicznej tych stopów poprzez tworzenie korzystnych wydzieleń [4, 5, 6]. Stopy te są utwardzalne wydzieleniowo, a podczas obróbki starzenia mogą powstawać kontrolowalne fazy [6]. Rodzaj, gęstość oraz specyfikacje geometryczne wydzieleń powstałych w procesie starzenia decydują o właściwościach mechanicznych tych stopów [7, 8]. Najbardziej popularne fazy to MgZn₂ i Al₃Zr, chociaż mogą powstawać inne związki w zależności od zastosowanych pierwiastków stopowych i zastosowanych obróbek cieplnych. Na przykład, jeśli w stopie obecne są Cu, Mg lub Cr, prawdopodobieństwo wytrącenia Al₂CuMg, Al₁₂Mg₂Cr₂ jest większe. Co ważniejsze, fazy te mogą rosnąć podczas procesu starzenia w trzech różnych formach:

– strefy GP,

– faza

– faza η.

Faza równowagi η ma heksagonalną strukturę krystalograficzną i staje się niespójna z osnową aluminiową. W zależności od krystalograficznych relacji orientacji między fazą Al i η istnieje 11 typów fazy η, znanych jako η1- η11. Spośród tych typów najczęściej obserwowane są η1, η2 i η4 [9, 10].

[1] Recent advances in ageing of 7xxx series aluminum alloys: A physical metallurgy perspective, AbolfazlAzarniyaaAli KarimiTaheriaKourosh KarimiTaherib, Journal of Alloys and Compounds Volume 781, 15 April 2019, Pages 945-983

[2] P. Threadgill, A. Leonard, H. Shercliff, P. WithersFriction stir welding of aluminium alloys Int. Mater. Rev. (2013)

[3] T. SheppardMetallurgical features affecting the extrusion of aluminium alloys Extrusion of Aluminium Alloys, Springer (1999), pp. 69-126

[4] R.A. SielskiResearch needs in aluminum structure∗Ships Offshore Struct., 3 (2008), pp. 57-65

[5] K. Stiller, P. Warren, V. Hansen, J. Angenete, J. GjønnesInvestigation of precipitation in an Al–Zn–Mg alloy after two-step ageing treatment at 100 and 150 C Mater. Sci. Eng., A, 270 (1999), pp. 55-63

[6] M. Starink, S. WangA model for the yield strength of overaged Al–Zn–Mg–Cu alloys

Acta Mater., 51 (2003), pp. 5131-5150

[7]  L. Berg, J. Gjønnes, V. Hansen, X. Li, M. Knutson-Wedel, G. Waterloo, D. Schryvers, L. WallenbergGP-zones in Al–Zn–Mg alloys and their role in artificial aging Acta Mater., 49 (2001), pp. 3443-3451

[8] M. Liu, B. Klobes, K. MaierOn the age-hardening of an Al–Zn–Mg–Cu alloy: a vacancy perspective Scr. Mater., 64 (2011), pp. 21-24

[9] Y. Komura, K. TokunagaStructural studies of stacking variants in Mg-base Friauf–Laves phases Acta Crystallogr. B Struct. Crystallogr. Cryst. Chem., 36 (1980), pp. 1548-1554

[10] H. Degischer, W. Lacom, A. Zahra, C. ZahraDecomposition processes in an Al–5% Zn–1% Mg alloy. II.–electromicroscopic investigation Z. Metallk., 71 (1980), pp. 231-238