铝合金 7075
7075 铝合金简介
7075 铝合金是一种高强度、可热处理强化的变形铝合金，在航空航天与汽车高性能领域表现突出，具有优异的力学性能与疲劳强度。凭借出色的强度重量比，7075 在需要承受动态载荷与长期耐久性的结构件中，整体性能往往优于多数常见铝合金牌号。
由于其在 T6 与 T73 状态下拥有较高硬度、良好的切削性与尺寸稳定性，7075 铝合金非常适合CNC 加工高性能零件，例如工装夹具、框架结构、悬挂系统零部件以及军工级设备等。
7075 铝合金的化学、物理与力学性能
化学成分（典型值）
元素 | 含量范围（wt.%） | 主要作用 |
|---|---|---|
铝（Al） | 余量 | 轻量化基体，提供基本耐腐蚀性 |
锌（Zn） | 5.1–6.1 | 主要强化元素，通过析出强化显著提升强度 |
镁（Mg） | 2.1–2.9 | 提高强度与硬度，增强综合性能 |
铜（Cu） | 1.2–2.0 | 提升硬度与耐磨性，但可能降低耐腐蚀性 |
铬（Cr） | 0.18–0.28 | 改善耐腐蚀性与韧性，稳定组织 |
铁（Fe） | ≤0.50 | 残余元素 |
硅（Si） | ≤0.40 | 残余元素 |
锰（Mn） | ≤0.30 | 残余元素 |
钛（Ti） | ≤0.20 | 细化晶粒，提高组织均匀性 |
物理性能
性能 | 典型值 | 测试标准/条件 |
|---|---|---|
密度 | 2.81 g/cm³ | ASTM B311 |
熔点范围 | 477–635°C | ASTM E299 |
导热系数 | 130 W/m·K（25°C） | ASTM E1952 |
导电率 | 33% IACS（20°C） | ASTM B193 |
线膨胀系数 | 21.2 µm/m·°C | ASTM E228 |
比热容 | 960 J/kg·K | ASTM E1269 |
弹性模量 | 71.7 GPa | ASTM E111 |
力学性能（T6 / T73 状态）
性能 | 典型值 | 测试标准 |
|---|---|---|
抗拉强度 | 510–570 MPa（T6） | ASTM E8/E8M |
屈服强度（0.2%） | 430–505 MPa（T6） | ASTM E8/E8M |
延伸率 | ≥7%（T6），≥11%（T73） | ASTM E8/E8M |
硬度 | 150–175 HB | ASTM E10 |
疲劳强度 | 160 MPa（T6） | ASTM E466 |
冲击韧性 | 较高（T73） | ASTM E23 |
7075 铝合金的关键特性
超高强度重量比：7075 具有铝合金中非常高的抗拉强度，可在不牺牲承载能力的前提下实现显著减重，适用于航空结构件与高速运动部件。
优异的疲劳性能：特别是在 T6 状态下，7075 对循环载荷下的裂纹萌生与扩展具有较强抵抗能力，适合机翼结构、传动部件以及高周疲劳工况零件。
耐腐蚀性中等：7075 的耐腐蚀性通常不如 6061/6063，但可通过阳极氧化或阿洛丁处理（Alodine）进一步提升在潮湿或轻度盐雾环境中的防护表现。
尺寸稳定与耐磨性好：较高的硬度与强度可降低加工与使用过程中的挠曲和磨损，有利于保持精密 CNC 零件的尺寸一致性与装配可靠性。
成形性较弱但切削性优秀：7075 不适合深拉伸或大变形折弯，但使用硬质合金刀具可获得干净的切削与稳定的加工效率，适合复杂高精度零件量产。
7075 铝合金的 CNC 加工挑战与解决方案
加工挑战
硬度较高：相对软铝合金更容易加速刀具磨损。
局部加工硬化：若切削不连续或切削参数不稳定，可能出现局部硬区影响表面质量。
热敏感：深切削与高负载时发热快，需要良好冷却以控制热变形与刀具寿命。
优化加工策略
刀具选择
参数 | 推荐方案 | 原因说明 |
|---|---|---|
刀具材料 | 超细晶硬质合金或涂层硬质合金 | 抗刃口磨损，保持锋利度与稳定性 |
几何形状 | 中性至大前角 | 兼顾刃口强度与排屑能力 |
切削速度 | 150–250 m/min（T6） | 降低过热风险，减少刀具崩刃与粘刀 |
进给量 | 0.08–0.20 mm/rev | 保持合理切屑厚度，延长刀具寿命 |
冷却方式 | 高压浇注或雾化冷却 | 降低热变形并改善表面与排屑 |
7075 铝合金切削参数（符合 ISO 513）
工序 | 速度（m/min） | 进给量（mm/rev） | 切削深度（mm） | 冷却压力（bar） |
|---|---|---|---|---|
粗加工 | 150–200 | 0.15–0.20 | 2.0–4.0 | 30–50（浇注） |
精加工 | 200–250 | 0.05–0.10 | 0.2–1.0 | 50–80（雾化/浇注） |
7075 铝合金 CNC 零件的表面处理
阳极氧化：II 型与硬质阳极氧化可提升耐腐蚀性与表面硬度，但色泽一致性可能因材质与工艺略有差异。
粉末喷涂：形成耐冲击的保护层，适用于户外或高耐久零部件。
电解抛光：提升外观并改善耐腐蚀表现，适合关键零部件与高可视表面。
钝化：减少残留污染物并稳定氧化膜，常用于加工后清洁与防护提升。
拉丝：形成哑光/缎面纹理，适用于高触碰或外观要求较高的零件。
阿洛丁处理（Alodine）：在不显著影响尺寸的情况下提供导电与耐腐蚀保护，航空领域应用广泛。
UV 涂层：快速固化的透明保护层，适用于消费电子外观件的耐化学与耐磨需求。
清漆涂层：提升外观（亮光/哑光）并增强表面防护，适用于工装、光学与机械外壳等。
7075 铝合金的行业应用
航空航天：机身框架、起落架、支架与作动器等对强度与疲劳性能要求极高的结构件。
国防与军工装备：高强度结构支撑件、战术设备部件等，强调刚性与耐磨性。
汽车高性能：赛车级悬挂摆臂、轮毂与连杆系统、结构安装座等高载荷零部件。
机器人与无人系统：高性能机器人臂、无人机机架、运动与振动工况下的结构外壳与支撑件。
工装夹具与模具：精密治具、模座、定位板等需要耐磨、紧公差与尺寸稳定性的零件。
