Aluminium 7034: Zusammensetzung, Eigenschaften, Temperaturleitfaden & Anwendungen

Umfassender Überblick

7034 ist eine Aluminiumlegierung der 7xxx-Serie, die zur hochfesten Al-Zn-Mg(-Cu)-Familie gehört, wobei Zink das primäre Legierungselement darstellt. Die Bezeichnung weist auf ein Zn–Mg–Cu ausscheidungshärtbares System hin, das darauf ausgelegt ist, im Vergleich zu den 1xxx–6xxx-Familien eine höhere Streckgrenze und Zugfestigkeit bei gleichzeitig günstigem Festigkeit-Gewichts-Verhältnis zu bieten.

Die Festigkeitssteigerung bei 7034 wird hauptsächlich durch Lösungsglühen, schnelles Abschrecken und künstliches Altern erreicht, um feine η (MgZn2)-artige Ausscheidungen zu bilden; dieser hitzebehandelbare T-Typ-Mechanismus ermöglicht eine hohe spezifische Festigkeit, führt jedoch zu Empfindlichkeit gegenüber thermischen Zyklen und lokalisierten Korrosionsschäden. Typische Eigenschaften sind hohe statische Festigkeit in Auslieferungszuständen mit Höchstfestigkeit, mäßige bis schlechte Erhaltung der mechanischen Eigenschaften im geschweißten Zustand, variable Umformbarkeit abhängig vom Auslieferungszustand sowie mittlere Korrosionsbeständigkeit, die durch Überalterung und Mikrolegierungselemente verbessert werden kann.

Branchen, die Legierungen wie 7034 häufig einsetzen, umfassen Luft- und Raumfahrt (Airframe-Befestigungen und Schmiedeteile), leistungsstarke Automobilunterbauten und Fahrwerkskomponenten, Verteidigungsausrüstungen sowie spezialisierte Sportgeräte, bei denen hohe statische Festigkeit und Steifigkeit im Vordergrund stehen. Die Legierung wird bevorzugt gegenüber niedrigfesteren Serien (3000/5000/6000) eingesetzt, wenn das Design reduzierte Querschnitte, Gewichtseinsparungen oder höhere zulässige Spannungen verlangt, sowie gegenüber 7075-ähnlichen Legierungen, wenn geringe Einbußen bei der Höchstfestigkeit für bessere Zähigkeit oder Korrosionsbeständigkeit unter Spannung (SCC) akzeptiert werden.

7034 wird gewählt, wenn Ingenieure eine ausscheidungshärtbare Aluminiumlegierung benötigen, die zu hohen statischen Festigkeiten verarbeitet werden kann und durch kontrollierte Überalterung die Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion reduziert; sie besetzt eine praktische Nische zwischen maximalfesten 7xxx-Legierungen und korrosionsbeständigeren oder besser umformbaren Legierungsfamilien.

Zustandsvarianten

Zustand	Festigkeitsniveau	Dehnung	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Bemerkungen
O	Niedrig	Hoch	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet	Vollständig geglüht für Umformen und Zerspanen
H14	Mäßig	Mäßig	Gut	Gut	Durch Kaltumformen verfestigt und teilweise geglüht für geformte Bauteile
T4	Mäßig	Mäßig	Gut	Gut	Natürlich gealtert nach Lösungsglühen; mittlere Festigkeit
T6	Hoch	Niedrig–Mäßig	Ausreichend	Schlecht	Gelöst und künstlich gealtert für Höchstfestigkeit
T651	Hoch	Niedrig–Mäßig	Ausreichend	Schlecht	T6 mit Spannungsausgleich durch Dehnen; häufig für Strukturbauteile
T73	Mäßig–Hoch	Mäßig	Ausreichend	Schlecht	Überaltert zur Verbesserung von Korrosions- und SCC-Beständigkeit
T76	Mäßig	Mäßig	Ausreichend	Schlecht	Stabilisierter Zustand für verbesserte Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit

Die Zustände bei 7034 beeinflussen stark den Ausscheidungszustand, der direkt Streckgrenze, Zähigkeit und Resistenz gegenüber Spannungsrisskorrosion bestimmt. Höchstgealterte Zustände wie T6 und T651 maximieren die Zugfestigkeit, reduzieren jedoch Duktilität und Umformbarkeit und erhöhen die Empfindlichkeit gegenüber lokalisierter Korrosion und Spannungsrisskorrosion.

Überalterte Zustände wie T73/T76 tauschen einen Teil der Höchstfestigkeit gegen verbesserte Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit und bessere Langzeitstabilität ein; geglühte und kalthärtete Zustände (O, Hxx) bieten die beste Umformbarkeit und Zerspanbarkeit auf Kosten der spezifischen Festigkeit.

Chemische Zusammensetzung

Element	% Bereich	Bemerkungen
Si	0,00–0,50	Typisches Verunreinigungselement; beeinflusst Gieß- und Filtrationseigenschaften
Fe	0,00–0,50	Verunreinigung, beeinflusst intermetallische Partikel und Zähigkeit
Mn	0,00–0,20	Geringer Effekt in 7xxx-Legierungen; verbessert geringfügig die Kornstruktur
Mg	1,40–2,20	Hauptstärkungsbegleiter mit Zn (bildet MgZn2)
Cu	1,00–1,80	Erhöht Festigkeit und Härte; hohe Werte erhöhen SCC-Anfälligkeit
Zn	4,50–5,50	Hauptstärkelement in der 7xxx-Familie
Cr	0,05–0,25	Steuert Rekristallisation und Kornstruktur; verbessert Zähigkeit
Ti	0,00–0,15	Kornfeinbildner in Guss-/Barrenmetallurgie
Sonstige (inkl. Zr)	0,00–0,30	Zr wird häufig zur Kornwachstumskontrolle und Verbesserung der Zähigkeit eingesetzt

Der hohe Zn- und Mg-Gehalt ermöglicht das Ausscheidungshärtungspotenzial durch Bildung der η-Phase; Cu wird zur Anpassung der Höchstfestigkeit und Ausscheidungsmorphologie eingesetzt, muss jedoch aufgrund steigender Anfälligkeit für interkristalline Korrosion und Spannungsrisskorrosion sorgfältig abgestimmt werden. Chrom- und Zirkon-Zusätze werden bewusst niedrig gehalten, um die Rekristallisation zu hemmen, die Kornstruktur zu verfeinern und ein gleichmäßigeres mechanisches Verhalten über unterschiedliche Blechdicken und Verarbeitungswege zu erzielen. Die Verunreinigungselemente Si und Fe werden kontrolliert, um grobe intermetallische Partikel zu begrenzen, die Zähigkeit und Ermüdungsfestigkeit verschlechtern.

Mechanische Eigenschaften

Im Zugverhalten zeigt 7034 deutliche Unterschiede zwischen geglühten und hochgealterten Zuständen: Die Legierung weist nach Lösungsglühen und künstlichem Altern ausgeprägte Steigerungen bei Zugfestigkeit und Streckgrenze auf, verbunden mit einer gleichzeitigen Abnahme der gleichmäßigen Dehnung. Die Verhältniswerte von Streckgrenze zu Zugfestigkeit entsprechen typischen ausscheidungshärtbaren Legierungen, mit relativ geringer Duktilität in T6/T651-Zuständen und mäßig bis guter Zähigkeit in überalterten Zuständen wie T73.

Die Härte folgt demselben Trend, wobei das geglühte Material weich und gut umformbar/zerspanbar ist und im T6-Zustand deutlich höhere HB-Werte erreicht; die Dauerfestigkeit profitiert von feinen, gleichmäßig verteilten Ausscheidungen, wird jedoch durch grobe intermetallische Partikel und Oberflächenfehler negativ beeinflusst. Dicke und Querschnittsgröße beeinflussen die erreichbaren Eigenschaften aufgrund der Abschreckempfindlichkeit – dickere Querschnitte kühlen langsamer ab, was gröbere Ausscheidungen und niedrigere Härtewerte im as-quenched-Zustand zur Folge hat, sofern nicht spezielle Abschreckverfahren oder Mikrolegierungen verwendet werden.

Zustand und Verarbeitung bestimmen stark die Kerbschlagempfindlichkeit und das Verhalten bei Ermüdungsrissinitiierung; eine sorgfältige Kontrolle der Oberflächenbeschaffenheit, Kugelstrahlen und spannungsabbauende Wärmebehandlungen sind übliche Maßnahmen zur Optimierung der Ermüdungslebensdauer kritischer Bauteile.

Eigenschaft	O/geglüht	Wesentlicher Zustand (T6/T651)	Bemerkungen
Zugfestigkeit (MPa)	120–260	480–540	T6-Bereich variiert je nach Querschnitt und exakter Chemie
Streckgrenze (MPa)	80–220	415–480	Hohe Streckgrenze in peak-Zuständen, Kaltverfestigung erhöht YS
Dehnung (%)	20–30	6–12	Duktilität nimmt mit zunehmender Festigkeit ab
Härte (HB)	35–60	140–165	Härte korreliert mit Alterungszustand und Ausscheidungsstruktur

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
Dichte	2,78 g/cm³	Typisch für hochfeste Aluminiumlegierungen; gutes spezifisches Festigkeitsgewicht
Schmelzbereich	477–635 °C	Solidus-/Liquidusbereich beeinflusst durch Legierungselemente
Wärmeleitfähigkeit	~120–140 W/m·K	Niedriger als reines Aluminium; ausreichend für viele thermische Anwendungen
Elektrische Leitfähigkeit	~28–36 %IACS	Reduziert gegenüber reinem Al durch Legierungselemente
Spezifische Wärmekapazität	~0,88 J/g·K	Nahe den Basiswerten von Aluminium bei Raumtemperatur
Thermische Ausdehnung	~23–24 ×10^-6 /K	Typische lineare Ausdehnung nahe anderen Aluminiumlegierungen

Das physikalische Eigenschaftsprofil bestätigt 7034 als niedrigdichtes Strukturmetall mit angemessener Wärmeleitfähigkeit und moderater elektrischer Leitfähigkeit; diese Eigenschaften begünstigen gewichtsoptimierte Konstruktionen, die auch Wärmeableitung erfordern können. Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit sind gegenüber kommerziell reinem Aluminium durch Störstreuung von Legierungselementen und Zweitphasenpartikeln verringert, was bei thermischem Management und elektrischen Anwendungen zu beachten ist.

Der Schmelzbereich entspricht typischen Aluminiumverarbeitungstemperaturen für Schmelzen und Gießen, während Umform- und Wärmebehandlungsfenster den üblichen Al-Zn-Mg-Cu-Verarbeitungsrichtlinien folgen, mit Lösungsglühen nahe der Solidus-Grenze, jedoch unterhalb des Einsetzschmelzens.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Gängige Zustände	Hinweise
Blech	0,5–8 mm	Empfindlich gegenüber Walzen und Abschrecken; gute Gleichmäßigkeit bei dünnen Stärken	O, T4, T6, T651	Weit verbreitet für Strukturbleche; dünne Stärken erreichen T6 gut
Platte	8–200+ mm	Festigkeitsverlust bei sehr dicken Querschnitten durch Abschreckung	O, T6, T73	Dickere Platte erfordert kontrolliertes Abschrecken oder Überalterung
Profil	Querschnitte bis mehrere 100 mm	Weniger verbreitet als 6xxx; Empfindlichkeit gegenüber Abschreckung limitiert große Profile	T6 (begrenzt), O	Großprofil-Extrusionen sind wegen Heißrissen schwierig
Rohr	Außendurchmesser von klein bis groß	Verhalten ähnlich wie Profile; Schweißen oft für Herstellung verwendet	O, T6 (geschweißt)	Nahtlose Rohre möglich, aber begrenzt durch Umformbarkeit der Legierung
Stab/ Rundstab	Durchmesser bis 150 mm	Gut geeignet für Schmiedeteile und bearbeitete Komponenten	O, T6, T651	Verwendet für hochfeste Schmiedeteile und bearbeitete Fittings

Unterschiedliche Produktformen stellen spezifische Anforderungen an erreichbare Eigenschaften und Bearbeitungswege; Blech und dünne Platte kühlen schnell ab und können nahezu Spitzen-T6-Eigenschaften erreichen, während dickere Platte und Profile durch Abschreckrate limitiert sind und oft Überalterung oder thermomechanische Kontrolle zur Stabilisierung der Eigenschaften benötigen. Schmiede- und Kaltumformprozesse werden eingesetzt, um die Mikrostruktur zu verfeinern und die Ermüdungsfestigkeit zu verbessern, müssen aber mit der anschließenden Lösungsglühtemperung und Alterung abgestimmt werden, um unerwünschtes Erweichen oder Verzug zu vermeiden.

Schweiß- und Fügeverfahren werden häufig so gewählt, dass eine Erweichung im Wärmeeinflussbereich (HAZ) minimiert wird; wenn Schweißen unvermeidbar ist, sind Konstruktion und Füllmaterialauswahl entscheidend, um die strukturelle Integrität zu erhalten, auch wenn lokale Einbußen der mechanischen Eigenschaften akzeptiert werden müssen.

Äquivalente Werkstoffe

Norm	Werkstoff	Region	Hinweise
AA	7034	USA	Primäre Bezeichnung für diese Legierung in den Aluminium Association Auflistungen
EN AW	7034	Europa	Allgemein äquivalente chemische Bezeichnung nach EN-Normen
JIS	A7075 (ungefähr)	Japan	A7075 ist nicht identisch, dient aber häufig als Referenz für hochfeste 7xxx-Familien
GB/T	7A04 / 7A09 (ungefähr)	China	Ähnliche 7xxx-Serien Legierungen in China; direkte Gleichwertigkeit muss geprüft werden

Eine genaue Gegenüberstellung der Normen wird durch Unterschiede in zulässigen Verunreinigungen, Mikrolegierungsanteilen und typischen Herstellungswegen erschwert; während EN AW-7034 chemisch ähnlich ist, sind die JIS- und GB/T-Werkstoffe eher funktionale Analogien als strikte chemische Äquivalente. Ingenieure sollten stets spezifische Lieferzertifikate und chemische Analysen zur Austauschbarkeit bestätigen und berücksichtigen, dass die Verarbeitungs- und Behandlungsgeschichte (z. B. Blockmetallurgie, thermomechanische Behandlung) auch bei nominal gleicher Chemie Unterschiede in den Eigenschaften verursachen kann.

Korrosionsbeständigkeit

Die atmosphärische Korrosionsbeständigkeit von 7034 ist mäßig; lackierte oder beschichtete Oberflächen bieten guten Schutz in städtischen und industriellen Atmosphären, während blanke Legierung anfälliger für Loch- und interkristalline Korrosion als Al-Mg (5xxx) Legierungen ist. Die intermetallreichen Korngrenzen, typisch für hoch-Zn-Legierungen, können bei korrosiver Belastung anodische Angriffspunkte bilden, weshalb Oberflächenschutz und konstruktive Gestaltung zur Vermeidung von Spalten Standard sind.

In marinen oder chloridbelasteten Umgebungen ist 7034 empfindlicher als 5000er-Serien-Legierungen; die Anfälligkeit kann durch Überalterungszustände (T73, T76) und strenge Oberflächenbearbeitungsspezifikationen verringert werden. Kathodischer Schutz und polymerbasierte Barrieren sind bei kritischen Teilen im marinen Einsatz üblich für dauerhafte Leistung.

Spannungsrisskorrosion (SCC) stellt ein zentrales Risiko bei hochfesten 7xxx-Legierungen dar: Zustand mit Spitzenalterung zeigt die höchste Anfälligkeit, während kontrollierte Überalterung, reduzierter Kupfergehalt und Mikrolegierungszusätze (Cr, Zr) das SCC-Risiko erheblich senken. Galvanische Wechselwirkungen mit unähnlichen Metallen (z. B. Stahl, Kupfer) sind relevant – galvanische Trennungen oder Isolierschichten sind erforderlich, um eine beschleunigte anodische Auflösung der Aluminiumlegierung zu verhindern.

Verarbeitbarkeit

Schweißbarkeit
Das Schweißen von 7034 ist herausfordernd, da der Wärmeeintrag eine Erweichung im Wärmeeinflussbereich (HAZ) bewirkt und Hot-Cracking-Risiko bei Lichtbogenschweißungen einführt; Wahl des Füllwerkstoffs sowie Vor- und Nachbehandlungen sind entscheidend, um diese Effekte zu minimieren. TIG- und MIG-Schweißen sind mit 5xxx- oder speziell formulierten, 7xxx-kompatiblen Füllern möglich, jedoch muss mit einem deutlichen lokalen Nachlassen der mechanischen Eigenschaften und mit erhöhter Anfälligkeit für lokalisierten Korrosionsangriff gerechnet werden.

Spanbarkeit
Die Spanbarkeit von 7034 im geglühten und H-Zustand ist gut bis sehr gut; im T6-Zustand lässt sich die Legierung mit geeigneten Hartmetallwerkzeugen und starren Bearbeitungsaufbauten gut bearbeiten, allerdings nimmt der Werkzeugverschleiß mit steigender Härte zu. Empfohlene Praxis umfasst positive Spanwinkel bei Hartmetalleinsätzen, Hochdruck-Kühlung, moderate bis hohe Schnittgeschwindigkeiten und Spanbrecher zur Beherrschung des für ausscheidungshärtbare Legierungen typischen gezahnten Spans.

Umformbarkeit
Die Umformung sollte vorzugsweise im O- oder T4-Zustand erfolgen – Kaltumformung im T6-Zustand führt häufig zu Rissen oder Federverzug und wird im Allgemeinen nicht empfohlen, es sei denn es werden signifikante Sicherheitsreserven berücksichtigt. Typische Mindestbiegeradien für Blech im T4/O-Zustand liegen je nach Kantenzustand bei etwa dem 1–3-fachen der Materialdicke, während T6-Rohblech Radien von 4–6× Dicke oder eine Vor-Glühung erfordert.

Wärmebehandlungsverhalten

Als wärmebehandelbare Legierung folgt 7034 dem Standardverfahren Lösungsglühen, Abschrecken und künstliche Alterung zur Entwicklung der Spitzenwerte. Das Lösungsglühen erfolgt typischerweise bei etwa 470–485 °C, um lösliche Phasen aufzulösen, gefolgt von schnellem Abschrecken, um die Übersättigung und damit Härtbarkeit zu erhalten; die Abschreckrate ist besonders bei dickeren Querschnitten entscheidend, um grobe Ausscheidungen zu vermeiden.

Die künstlichen Alterungszyklen variieren: Ein gängiges T6-ähnliches Alterungsverfahren ist 120–125 °C für 18–24 Stunden zur Erreichung nahezu maximaler Härte und Festigkeit, während T73-/T76-Überalterungszyklen höhere Temperatur oder längere Zeiten nutzen, um eine gröbere, stabilere Ausscheidungsstruktur zu erzeugen, die die SCC-Anfälligkeit senkt. T651-Zustände umfassen ein Dehnungsglühen nach dem Abschrecken vor der Alterung, um Eigenspannungen und Verzug zu minimieren.

Hochtemperatureigenschaften

7034 behält seine mechanischen Eigenschaften bis zu mäßig erhöhten Temperaturen, verliert jedoch oberhalb von etwa 150–175 °C deutlich an Festigkeit, da Ausscheidungen wachsen und sich auflösen. Für Dauerbetrieb bei erhöhten Temperaturen sollten Konstrukteure speziell thermisch stabile Legierungen in Betracht ziehen oder Oberflächenschutzmaßnahmen zur Verringerung von Oxidation und Kriechen anwenden.

Die Oxidationsbeständigkeit bei Einsatztemperatur ist typisch für Aluminiumlegierungen durch einen stabilen Al2O3-Film, jedoch beschleunigt Langzeiteinwirkung hoher Temperaturen mikrostrukturelle Veränderungen im Ausscheidungssystem und kann dauerhafte Erweichung bewirken; Wärmeeinflusszonen angrenzend an Schweißnähte zeigen ausgeprägte Eigenschaftsverschlechterung bei thermischen Zyklen.

Anwendungen

Branche	Beispielkomponente	Warum 7034 verwendet wird
Luft- und Raumfahrt	Fittings und Schmiedeteile	Hohe statische Festigkeit bei geringem Gewicht und gute Ermüdungsleistung in optimalen Zuständen
Automobilindustrie	Fahrwerks- und Fahrgestellteile	Hohe Festigkeit erlaubt dünnere Querschnitte und verbessert das NVH-Verhalten nach Ermüdungsbehandlung
Marine	Strukturhalterungen und Ausleger	Gute Festigkeit bei korrekter Überalterung und Oberflächenschutz
Elektronik	Strukturbleche und Gehäuse	Gutes Verhältnis aus Wärmeleitfähigkeit und Steifigkeit für leichte Gehäuse

7034 wird häufig für Anwendungen gewählt, die hohe statische Festigkeit, enge Maßhaltigkeit und gute Ermüdungsfestigkeit nach angepasster Wärmebehandlung und Oberflächengebung erfordern. Die Möglichkeit, Eigenschaften über die Wahl des Zustands (Spitzenalterung vs. Überalterung) gezielt einzustellen, erlaubt die Priorisierung maximaler Festigkeit oder verbesserter Korrosions- und SCC-Beständigkeit entsprechend den Einsatzbedingungen.

Auswahlhinweise

Wählen Sie 7034, wenn der Anwendungsfokus auf hoher spezifischer Festigkeit kombiniert mit der Möglichkeit zur Steuerung der Langzeit-Korrosionsbeständigkeit durch Temperaturzustand liegt; besonders nützlich, wenn Gewichtsreduktion systemweite Vorteile bietet. Berücksichtigen Sie Kosten- und Verfügbarkeitsaspekte – 7034 kann teurer und in großen Profilen weniger verfügbar sein als 6xxx-Legierungen und das Schweißen sowie Reparaturschweißen erfordert spezielle Verfahren.

Im Vergleich zu kommerziell reinem Aluminium (1100) bietet 7034 deutlich höhere Festigkeit und Steifigkeit bei