Aluminium 7079: Zusammensetzung, Eigenschaften, Zustandsübersicht & Anwendungen

Umfassender Überblick

7079 ist eine hochfeste, wärmebehandelbare Aluminiumlegierung aus der 7xxx-Serie, die Zink als Hauptlegierungselement mit bedeutenden Zusätzen von Magnesium und Kupfer enthält. Sie gehört zum hochfesten Bereich der umgeformten Aluminiumlegierungen und ist für Strukturbauteile konzipiert, bei denen das Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht entscheidend ist.

Die Legierung erzielt ihre Festigkeit durch Lösungsglühen gefolgt von künstlichem Altern (Ausscheidungshärtung), wodurch feine MgZn2- und kupferhaltige Ausscheidungen entstehen, die die Versetzungsbewegung hemmen. Zu den wichtigsten Merkmalen gehören sehr hohe Festigkeit, mäßige bis schlechte intrinsische Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu den 5xxx- und 6xxx-Legierungen, eingeschränkte Schweißbarkeit im Spitze-gehärteten Zustand sowie variable Umformbarkeit, die in weicheren Zuständen verbessert ist.

Typische Einsatzbereiche von 7079 sind primäre und sekundäre Strukturen in der Luft- und Raumfahrt, Hochleistungssportgeräte, Verteidigungskomponenten sowie Spezialanwendungen im Automobil- und Marinebereich, bei denen eine hohe statische Festigkeit gefordert ist. Ingenieure wählen 7079 gegenüber anderen Legierungen, wenn eine außergewöhnliche Kombination aus Streck- und Zugfestigkeit benötigt wird, während gleichzeitig Schweißbarkeit oder Umformbarkeit mit entsprechender Prozesskontrolle erhalten bleibt oder wenn spezifische Anliefer- bzw. Alterungsbehandlungen eingesetzt werden können, um die Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit (SCC) auszubalancieren.

7079 wird oft anstelle von 7075 oder 7050 gewählt, wenn bestimmte Chemien oder Verarbeitungswege verbesserte Eigenschaften durch die Blechdicke liefern oder wenn spezifische Anliefervarianten (z. B. kontrolliertes Strecken, Überalterung) günstige Kombinationen aus SCC-Widerstand und Erhalt der Festigkeit ergeben. Die Legierung wird gegenüber den gebräuchlicheren 6xxx-Serien bevorzugt, wenn die maximale strukturelle Festigkeit Vorrang gegenüber Leitfähigkeit oder einfacher Umformbarkeit hat.

Anlieferungszustände

Zustand	Festigkeitsniveau	Dehnung	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Bemerkungen
O	Niedrig	Hoch	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet	Vollständig geglüht, maximale Duktilität für Umformprozesse
H12	Niedrig-Mittel	Mittel	Gut	Gut	Teilweise Kaltverfestigung, begrenzter Festigkeitsanstieg
H14	Mittel	Mittel	Ausreichend	Ausreichend	Leichte Kaltverfestigung für dünne Querschnitte
T5	Mittel-Hoch	Mittel	Ausreichend	Schlecht (Festigkeitsverlust nach dem Schweißen)	Abkühlung nach der Umformung bei erhöhter Temperatur und künstlich gealtert
T6	Hoch	Niedrig-Mittel	Schlecht	Schlecht	Spitzegehärtet, höchste übliche Festigkeit
T651	Hoch	Niedrig-Mittel	Schlecht	Schlecht	gelöst und geglüht, spannungsarm geglüht durch Strecken, künstlich gealtert
T76	Mittel-Hoch	Mittel	Ausreichend	Schlecht	Überalterter Zustand zur verbesserten Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit
H112	Mittel-Hoch	Mittel	Ausreichend	Schlecht	Stabilisierter Zustand nach thermischer Behandlung

Die Wahl des Zustands hat großen Einfluss auf die endgültigen mechanischen und korrosiven Eigenschaften von 7079; der geglühte O-Zustand ermöglicht tiefes Umformen und Biegen, während T6/T651 maximale strukturelle Leistungen liefert. Überalterte Zustände wie T76 reduzieren die Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion auf Kosten einiger Zug- und Streckfestigkeit, wodurch sie für rauere Umgebungen geeignet sind.

Chemische Zusammensetzung

Element	%-Bereich	Bemerkungen
Si	max. 0,10	Verunreinigung; geringe Mengen für Guss zulässig, kaum Härtungseffekt
Fe	max. 0,50	Bilden intermetallische Phasen; erhöhter Fe-Gehalt reduziert Zähigkeit und Dauerfestigkeit
Cu	1,0–2,0	Erhöht Festigkeit, beeinflusst Ausscheidungsverhalten und Zähigkeit
Mn	max. 0,30	Kann Gefügestruktur modifizieren, begrenzte Festigkeitssteigerung
Mg	2,0–3,0	Hauptsächlicher Härtungspartner mit Zn, bildet MgZn2-Ausscheidungen
Zn	6,0–7,5	Primäres Festigungselement; steuert Ausscheidungschemie und Spitzenfestigkeit
Cr	0,18–0,35	Steuert Gefügestruktur und verbessert Rekristallisationsbeständigkeit
Ti	0,10–0,25	Kristallfeinbildner, in kleinen Mengen zur Körnerkontrolle im Guss/Block
Andere (jeweils)	Restmengen	Spurenelemente und Rückstände sind kontrolliert zur Erhaltung von Zähigkeit und Bearbeitbarkeit

Die Leistungsfähigkeit von 7079 wird hauptsächlich durch das Zn–Mg–Cu-System gesteuert; Zn und Mg bilden das primäre Ausscheidungsmaterial MgZn2, während Cu die Morphologie der Ausscheidungen beeinflusst und die Alterungskinetik verschiebt. Chrom und Titan werden in kleinen Mengen zugesetzt, um die Kornstruktur zu verfeinern und die Rekristallisation während der Verarbeitung zu hemmen, was Zähigkeit und durchdicke Eigenschaften verbessert.

Mechanische Eigenschaften

Im Zugversuch zeigt 7079 eine starke Abhängigkeit von Zustand und Dicke. Im geglühten (O) Zustand sind Zugfestigkeit relativ niedrig und Dehnung hoch, was für Umformung und Kaltumformung geeignet ist. In Spitze-gehärteten Zuständen (T6/T651) erreichen Zug- und Streckgrenze Werte, die für hochfeste 7xxx-Legierungen charakteristisch sind, allerdings mit eingeschränkter Duktilität; typischerweise liegt die Dehnung bei Strukturblechstärken im ein- bis niedrigen zweistelligen Prozentbereich.

Die Härte folgt der Festigkeit mit deutlichen Steigerungen von O bis T6; typische Härte im T6-Zustand nähert sich dem für Struktur-Aluminiumbauteile verwendeten Bereich an und korreliert mit einer im Allgemeinen guten Dauerfestigkeit bei gut verarbeiteten Materialien. Das Ermüdungsverhalten ist empfindlich gegenüber Oberflächenqualität, Eigenspannungen sowie dem Vorhandensein grober intermetallischer Partikel oder Porosität durch die Verarbeitung; Kugelstrahlen und Oberflächenbehandlungen werden häufig verwendet, um die Lebensdauer bei Ermüdung zu verlängern.

Die Dicke beeinflusst sowohl die erreichbare Festigkeit als auch das Bruchverhalten, da Lösungsglühen und Abschreckwirkung mit zunehmendem Querschnitt abnehmen und da Eigenspannungen und durchdicke Gefügestrukturen mit der Abschnittsgröße variieren. Dicke Platten können niedrigere mechanische Eigenschaften und eine höhere Anfälligkeit für Schuppenbildung und interkristalline Korrosion aufweisen im Vergleich zu dünnem Blech.

Eigenschaft	O/Geglüht	Wichtiger Zustand (z. B. T6/T651)	Bemerkungen
Zugfestigkeit	200–320 MPa	520–640 MPa	T6 erreicht Spitzenzugfestigkeit; Bereiche hängen von Dicke und Zustandskontrolle ab
Streckgrenze	90–160 MPa	430–560 MPa	Streckgrenze steigt drastisch durch Alterung und Streckung
Dehnung	12–22 %	6–12 %	Im geglühten Zustand sehr duktil; Spitze-gehärtet eingeschränkte Duktilität fürs Biegen
Härte	~50–80 HB	~150–190 HB	Härte korreliert mit Ausscheidungszustand; Überalterung reduziert Härte moderat

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
Dichte	2,78–2,82 g/cm³	Typisch für hochfeste Al–Zn–Mg–Cu-Legierungen; Wert abhängig von exakter Zusammensetzung
Schmelzbereich	~480–640 °C	Solidus-/Liquidus-Bereich wird durch Zn/Cu beeinflusst; sorgfältige Temperaturkontrolle beim Gießen/Schweißen erforderlich
Wärmeleitfähigkeit	120–150 W/m·K	Niedriger als bei reinem Aluminium; Legierungs- und Ausscheidungsphasen reduzieren Leitfähigkeit
Elektrische Leitfähigkeit	~30–35 %IACS	Reduziert gegenüber reinem Aluminium durch Legierungs- und Ausscheidungsstreuung
Spezifische Wärmekapazität	~0,88–0,90 J/g·K	Ähnlich wie bei anderen Aluminiumlegierungen bei Raumtemperatur
Wärmeausdehnungskoeffizient	23–24 x10^-6 /K	Vergleichbar mit anderen 7xxx-Serienlegierungen; relevant für Verbindungsdesign bei unterschiedlichen Werkstoffen

Die physikalischen Eigenschaften von 7079 spiegeln das Gleichgewicht zwischen metallischer Aluminium-Matrix und der dichten Ausscheidungspopulation wider. Wärme- und elektrische Leitfähigkeit sind moderat und nehmen mit zunehmender Legierung und Ausscheidung ab; Konstrukteure sollten die verringerte Wärmeableitung im Vergleich zu reinem Aluminium oder niedriglegierten 1xxx/3xxx-Legierungen berücksichtigen.

Wärmeausdehnung und spezifische Wärmekapazität liegen nahe bei typischen Aluminiumwerten, weshalb thermische Managementstrategien die geringere Leitfähigkeit der Legierung bei Wärmeableitungsanwendungen oder in Umgebungen mit hohen thermischen Gradienten berücksichtigen sollten.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Übliche Härtezustände	Hinweise
Blech	0,5–6,0 mm	Vollspektrum von niedrig (O) bis hoch (T6/T651)	O, T5, T6, T651, T76	Weit verbreitet für Verkleidungen und sekundäre Strukturbauteile
Platte	6–150 mm	Festigkeitsabnahme in dicken Querschnitten; empfindlich gegenüber Abschreckung	T6, T651, T76	Dicke Platten erfordern Schwerprofilbearbeitung und kontrollierte Abschreckung
Strangpressprofil	Querschnitte bis ca. 200 mm	Gute Längsfestigkeit, abhängig vom Härtezustand	T5, T6, T651	Strangpresslegierungen benötigen optimierte Werkzeuge und Abschreckung, um T‑Phasen-Inhomogenität zu vermeiden
Rohr	Typische Durchmesser für Strukturrohre	Festigkeit ähnlich wie beim Blech in dünnwandigen Rohren	T5, T6	Kaltziehen und Wärmebehandlung werden für End-Eigenschaften angewendet
Stab/Rundstab	Durchmesser/Querschnitte für Befestigungen und Fittings	Hohe axiale Festigkeit erreichbar	O, T6	Zerspanbar im Zustand O und alterungsgehärtet im Zustand T6

Form und Fertigungsweg beeinflussen die erzielbaren Eigenschaften erheblich: Strangpressprofile und kaltgezogene Rohre entwickeln starke gerichtete Texturen, die Anisotropie und Bruchverhalten beeinflussen. Die Plattendicke begrenzt praktisch die vollständige Erreichbarkeit der T6-Eigenschaften aufgrund langsamerer Abkühlraten und erhöhtem Risiko von abschreckbedingten Eigenspannungen und Verzug.

Unterschiedliche Produktformen bestimmen auch die nachgelagerten Verarbeitungsschritte: Platten erfordern oft Lösungsglühen und Auslagern in großen Öfen mit sorgfältigem Abschrecken und Richten, während Strangpressprofile üblicherweise aus dem as-extrudierten Zustand ausgelagert werden, um den gewünschten Härtezustand mit minimaler Verformung zu erreichen.

Äquivalente Werkstoffbezeichnungen

Norm	Werkstoff	Region	Hinweise
AA	7079	USA	Primäre Bezeichnung nach Aluminum Association Standards
EN AW	7079	Europa	Entsprechende EN-Bezeichnung, gebräuchlich für Schmiedeprodukte
JIS	A7079	Japan	JIS-Nomenklatur entspricht den chemischen und mechanischen Vorgaben der AA
GB/T	7079	China	Chinesische Norm referenziert häufig ähnliche Chemie und Härtezustände

Äquivalenztabellen spiegeln weitgehend ähnliche Chemie- und Härtezustandsbezeichnungen wider, jedoch können subtile Unterschiede bei Verunreinigungsgrenzen, Verarbeitungsanforderungen und Eigenschaftsnachweisen zwischen den Normen bestehen. Bei internationaler Spezifikation von 7079-Komponenten sollten Ingenieure die genaue Norm, zulässige Toleranzen und Prüfkriterien überprüfen, um Austauschbarkeit sicherzustellen.

Korrosionsbeständigkeit

7079 weist im Vergleich zu 5xxx- und vielen 6xxx-Legierungen eine geringere allgemeine und Lochfraßkorrosionsbeständigkeit auf, bedingt durch den hohen Zn- und Cu-Gehalt, der anodische Auflösung und interkristalline Korrosion unter bestimmten Bedingungen fördert. In neutraler Atmosphäre ist das Legierungsmaterial akzeptabel widerstandsfähig, jedoch beschleunigen marine und chloridhaltige Umgebungen lokal begrenzte Korrosionsmechanismen.

Spannungsrisskorrosion (SCC) ist ein bedeutendes Problem bei hochfesten 7xxx-Legierungen; die Anfälligkeit steigt mit höheren Festigkeitszuständen wie T6. Überalterung (z. B. T76) und gezielte Reduzierung von Eigenspannungen können das SCC-Risiko deutlich mindern. Schutzmaßnahmen umfassen Cladding, Eloxieren, Chromat-Konversionsbeschichtungen, kathodischen Schutz sowie sorgfältige Härtezustandsauswahl und Spannungsarmglühen nach der Umformung.

Galvanische Wechselwirkungen mit edleren Werkstoffen (Edelstahl, Titan) führen zu beschleunigter anodischer Auflösung von 7079 in Elektrolyten; Konstrukteure sollten fremde Metalle isolieren oder Beschichtungen und Isolierungen einsetzen, um galvanische Korrosion zu vermeiden. Im Vergleich bieten 7xxx-Legierungen höhere Festigkeiten, jedoch schlechteres Korrosionsverhalten als 5xxx und viele 6xxx Legierungen, die Festigkeit zugunsten verbesserter Korrosionsbeständigkeit tauschen.

Fertigungseigenschaften

Schweißeignung

Das Schweißen von 7079 ist anspruchsvoll: Schmelzschweißen (TIG/MIG) verursacht üblicherweise erhebliche Festigkeitsverluste im Wärmeeinflussbereich und birgt Risiken von Heißrissen und Porosität. Die Auswahl der Schweißzusätze ist kritisch; meist werden Al–Si- oder Al–Mg-Schweißdrähte (z. B. der Serien 4043 oder 5356) entsprechend den Einsatzbedingungen verwendet. Geschweißte Verbindungen erreichen selten die Festigkeit des Grundwerkstoffs, und Nachwärmbehandlungen können die Spitzenfestigkeit kaum vollständig wiederherstellen. Mechanische Verbindungstechniken, Kleben oder Reibschweißen werden oft bevorzugt; insbesondere das Reibschweißen liefert bei vielen Anwendungen überlegene Verbindungen mit geringerer SCC-Anfälligkeit.

Zerspanbarkeit

Die Zerspanbarkeit von 7079 ist moderat; peak-gealterte Zustände sind härter für Werkzeuge und produzieren kurze, abgebrochene Späne, während annealing-behandeltes Material leichter zerspant wird und lange Späne erzeugt. Hartmetallwerkzeuge mit positiver Spanwinkelgeometrie und Hochdruck-Kühlung werden empfohlen, um Werkzeugstandzeit und Oberflächenqualität zu optimieren. Vorschub- und Schnittgeschwindigkeiten sollten auf Härtezustand und Werkstückquerschnitt abgestimmt sein. Oberflächenrückstände und eingeschlossene intermetallische Teilchen beeinflussen die Oberfläche, und für ermüdungskritische Bauteile ist ein sorgfältiges Spannungsarmglühen nach der Bearbeitung erforderlich.

Umformbarkeit

Die Umformung gelingt am besten in weichen Zuständen (O oder H1x), bei denen Dehnbarkeit und Biegbarkeit maximiert sind; T6 und T651 Zustände weisen begrenzte Kaltumformbarkeit auf und erfordern größere Biegeradien sowie spezielle Presseinrichtungen. Inkrementelles Umformen, Warmumformen oder Vorerwärmen können zur Herstellung komplexer Geometrien eingesetzt werden. Konstrukteure sollten Mindestbiegeradien beachten und scharfe Kanten im T6-Zustand vermeiden, um Rissbildung zu verhindern; Nachformungslösungen wie Lösungsglühen und Auslagern sind möglich, wenn Bauteiltoleranzen und Verzugsspielräume dies zulassen.

Verhalten bei Wärmebehandlung

Als wärmebehandelbare Legierung spricht 7079 stark auf Lösungsglühen, Abschrecken und künstliches Auslagern an. Übliche Lösungsglühtemperaturen liegen im Bereich von 470–480 °C, mit ausreichender Haltezeit zur Homogenisierung lösungsreicher Phasen, gefolgt von schnellem Abschrecken, um die übersättigte feste Lösung beizubehalten. Das anschließende künstliche Auslagern bei typischen Temperaturen zwischen 120–170 °C führt zur Ausscheidung feiner MgZn2- und Kupferphasen für Höchstfestigkeit (T6).

Überalterungszyklen (z. B. T76) bewirken gezieltes Wachstum der Ausscheidungen, um die Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion und Abblättern zu verbessern, allerdings mit Abnahme der Höchstfestigkeit. T651 zeigt an, dass das Material lösungsglüht, bis T6 ausgelagert und anschließend durch Strecken spannungsarm geglüht wurde; das Strecken reduziert abschreckbedingte Eigenspannungen und verringert Verzug bei Präzisionsteilen.

Hochtemperatureigenschaften

7079 verliert mit steigender Temperatur deutlich an Festigkeit; eine wesentliche Erweichung beginnt ab ca. 120–150 °C. Konstrukteure sollten die Dauerbetriebstemperatur entsprechend begrenzen. Für kurzfristige Temperaturerhöhungen behält die Legierung eine gewisse Lasttragfähigkeit, jedoch ist die Kriechfestigkeit im Vergleich zu Hochtemperaturlegierungen gering und nimmt mit Temperatur und Beanspruchung schnell ab.

Die Oxidation wird in der Regel durch die natürliche Aluminiumoxid-Schicht kontrolliert, aber hohe Temperaturen beschleunigen Umweltangriffe und können korngrenzenbezogene Schädigungen verschärfen. Wärmeeinflusszonen beim Schweißen zeigen lokal reduzierte Eigenschaften und langfristige Stabilitätsprobleme bei zyklischer thermischer oder mechanischer Belastung.

Anwendungen

Branche	Beispielkomponenten	Warum 7079 verwendet wird
Luft- und Raumfahrt	Befestigungen, Halterungen, kritische Bauteile	Hohe Festigkeit bezogen auf Gewicht, gute Bruchzähigkeit bei entsprechender Verarbeitung
Marine	Strukturrahmen und Spanten	Hohe statische Festigkeit und Möglichkeit der Überalterung zur SCC-Reduktion
Automobil	Hochleistungs-Fahrwerk- und Chassisbauteile	Gewichtsersparnis mit hoher Streckgrenze für sicherheitskritische Teile
Verteidigung	Waffenhalterungen, Strukturkomponenten	Hohe Festigkeit sowie ballistische und Schlagfestigkeit in konstruierten Bauformen
Sportartikel	Fahrradrahmen, Hochleistungsbauteile	Leichtgewichtige Hochfestigkeitslösung für Wettbewerbsgeräte

7079 wird dort eingesetzt, wo Konstrukteure eine optimierte Kombination aus hoher statischer Festigkeit und akzeptabler Zähigkeit benötigen, mit der Möglichkeit, Korrosionsbeständigkeit durch Härten und Oberflächenbehandlung anzupassen. Die Legierung spielt ihre Rolle besonders in Bauteilen aus, bei denen Gewichtsersparnis nicht auf Kosten der strukturellen Integrität gehen darf.

Auswahlhinweise

7079 ist eine hochfeste Wahl, wenn Streckgrenze und Zugfestigkeit im Vordergrund stehen; Einbußen bei Korrosionsbeständigkeit, Schweißbarkeit und Umformbarkeit sind zu erwarten. Für Umformungen sind annealing-Zustände zu bevorzugen, während ausgelagerte oder überalterte Zustände für fertige Strukturbauteile eingesetzt werden, um die Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit gegen Festigkeitsanforderungen abzuwägen.

Im Vergleich zu reinem Aluminium (1100) tauscht 7079 Leitfähigkeit und Umformbarkeit gegen deutlich höhere Festigkeit und Steifigkeit ein. Gegenüber kaltverfestigten Legierungen wie 3003 oder 5052 bietet 7079 wesentlich höhere statische Festigkeit, aber i. d. R. schlechtere Korrosionsbeständigkeit und geringere Kaltumformbarkeit. Im Vergleich zu gängigen wärmebehandelbaren Legierungen wie 6061/6063 liefert 7079 höhere Spitzenfestigkeit, jedoch meist zu höheren Kosten, größerer SCC-Anfälligkeit sowie restriktiveren Schweiß- und Umformverfahren.

Bei der Auswahl von 7079 sollten Verfügbarkeit, Kosten der Zustände und Wärmebehandlungszyklen sowie die Anforderungen der nachgelagerten Fertigung berücksichtigt werden; wenn einfache Schweißbarkeit oder überlegene Korrosionsbeständigkeit erforderlich sind, kann eine Alternative aus der 6xxx- oder 5xxx-Serie geeigneter sein. Verwenden Sie 7079, wenn strukturelle Anforderungen und spezifische Leistungs-zu-Gewicht-Verhältnisse den zusätzlichen Aufwand für Verarbeitung und Schutzmaßnahmen rechtfertigen.

Abschließende Zusammenfassung

7079 bleibt eine relevante Speziallegierung aus hochfestem Aluminium, die gewichtskritische Strukturkonstruktionen ermöglicht, bei denen Zugfestigkeit und Streckgrenze im Vordergrund stehen. Ihr Wert liegt in der Möglichkeit, Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit durch die Auswahl des Zustands und kontrollierte Wärmebehandlung präzise anzupassen, was sie zur bevorzugten Legierung für anspruchsvolle Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, Verteidigung sowie im Hochleistungstechnikbereich macht.