Aluminium 7085: Zusammensetzung, Eigenschaften, Zustandsübersicht & Anwendungen

Umfassender Überblick

7085 ist eine hochfeste Aluminiumlegierung aus der 7xxx-Serie, die überwiegend Zn–Mg–Cu enthaltende Legierungen umfasst und für strukturelle Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt optimiert ist. Die Legierung zeichnet sich durch hohe Streckgrenze und Zugfestigkeit aus, wobei die Legierungszusammensetzung so abgestimmt ist, dass sie im Vergleich zu älteren 7xxx-Legierungen ein ausgewogenes Verhältnis von Festigkeit, Bruchzähigkeit und Widerstand gegen Spannungsrisskorrosion (SCC) bietet.

Die wichtigsten Legierungselemente sind Zink als Hauptfestiger, Magnesium, das MgZn2 ausscheidungsbildende Phasen bildet, und Kupfer, das die Festigkeit im abgeschreckten Zustand erhöht und die Alterungskinetik beeinflusst. Geringe Zusätze von Zirkonium, Chrom oder Titan werden häufig eingesetzt, um die Kornstruktur zu steuern, die Rekristallisation zu hemmen und in dickwandigen Blechen oder Strangpressprofilen feinkörnige rekristallisierte Mikrostrukturen zu erzeugen.

7085 ist eine wärmebehandelbare Legierung, die ihre Höchstfestigkeit durch Lösungsglühen, Abschrecken und künstliches Altern erreicht, wodurch dichte, kohärente Mg–Zn-reiche Ausscheidungen gebildet werden. Wesentliche Eigenschaften sind sehr hohe statische Festigkeit und gute Bruchzähigkeit für dieses Festigkeitsniveau, mäßige bis schlechte Schweißbarkeit mit konventionellen Lichtbogenschweißverfahren sowie eingeschränkte Umformbarkeit in Spitzenalterungszuständen, jedoch überlegene Leistung in kontrolliert überalterten Zuständen.

Typische Anwendungsbereiche sind primäre und sekundäre Luftfahrtstrukturen, hochleistungsfähige Verteidigungskomponenten sowie weitere Branchen, in denen das Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und Schadensresistenz entscheidend ist. Ingenieure wählen 7085 gegenüber anderen Legierungen, wenn eine Kombination aus Dickwandfestigkeit, verbesserter Rissinitiierungsresistenz und luftfahrtzugelassenen Produktformen erforderlich ist und bevorzugen 7085 häufig, wenn 7075 oder 7050 in großen Blechen die Anforderungen an Zähigkeit oder SCC-Verhalten nicht erfüllen können.

Ausführungen (Temper)

Temper	Festigkeitsniveau	Dehnung	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Bemerkungen
O	Niedrig	Hoch	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet	Vollständig weichgeglüht, maximale Duktilität für Kaltumformung
H111	Niedrig–Mittel	Mittel	Gut	Mäßig	Teilweise durch Kaltverfestigung, begrenzte Umformbarkeit für kleine Biegungen
T5	Mittel–Hoch	Mittel	Mäßig	Schlecht	Abgekühlt aus erhöhter Temperatur und künstlich gealtert
T6	Hoch	Niedrig–Mittel	Schlecht	Schlecht	Spitzenalterung für maximale Festigkeit; gebräuchlich für statische Strukturen
T651	Hoch	Niedrig–Mittel	Schlecht	Schlecht	T6 mit Spannungsarmglühen durch Dehnen zur Reduzierung von Eigenspannungen
T73 / T76	Mittel–Hoch	Mittel	Mäßig	Schlecht	Überalterte Zustände zur Verbesserung der SCC-Beständigkeit und Bruchzähigkeit
H14	Mittel	Mittel	Mäßig	Mäßig	Durch Kaltverfestigung mit eingeschränkter Umformbarkeit, meist für Bleche verwendet

Die Ausführung spielt eine Hauptrolle bei der Abstimmung des Verhältnisses von Festigkeit, Zähigkeit und Umformbarkeit; weichgeglühte Zustände ermöglichen umfangreiche Kaltumformung auf Kosten der Festigkeit, während T6 und T651 maximale statische Festigkeit bei reduzierter Duktilität bieten. Überalterte Zustände wie T73 oder T76 verringern gezielt die Spitzenfestigkeit, um die Widerstandsfähigkeit gegen Spannungsrisskorrosion zu erhöhen und die Bruchzähigkeit zu verbessern, weshalb sie insbesondere für dickwandige Luftfahrtbleche beliebt sind.

Chemische Zusammensetzung

Element	% Bereich	Bemerkungen
Si	max. 0,10	Verunreinigung; begrenzter Einfluss auf Festigkeit
Fe	max. 0,20	Häufige Verunreinigung; zu viel Fe kann intermetallische Phasen bilden, die Zähigkeit beeinträchtigen
Mn	max. 0,05	Typischerweise gering in 7xxx-Legierungen; begrenzte Rolle
Mg	2,0–3,0	Wichtig für Ausscheidungen (MgZn2), treibende Kraft für Alterungshärtung
Cu	1,5–2,5	Erhöht Festigkeit, beeinflusst Alterung und Zähigkeit
Zn	6,5–8,5	Hauptfestiger; Gehalt abgestimmt auf Höchstfestigkeit und SCC-Verhalten
Cr	0,05–0,25	Zur Steuerung der Mikrostruktur und Hemmung der Rekristallisation
Ti	0,02–0,10	Kornfeinung in Guss- oder Umformteilen
Andere (Zr, Ag, B)	Spurenelemente	Zr oder andere Zusätze zur Kornwachstumskontrolle und Zähigkeitsverbesserung; genaue Mengen abhängig vom Walzprodukt

Die Leistung der Legierung wird maßgeblich durch das Zn–Mg–Cu-System bestimmt, das Alterungskinetik und Ausscheidungsstruktur definiert; höhere Zn- und Mg-Gehalte fördern eine dichte Verteilung der Festigkeitsausscheidungen, während Cu deren Zusammensetzung und Kohärenzspannungen modifiziert. Kleine Zusätze von Zr oder Cr sind gezielt eingesetzt, um in dicken Blechen eine Subkornstruktur zu erzeugen, welche die Erholung und Ausscheidungen an Korngrenzen reduziert, dadurch die Bruchzähigkeit verbessert und die Korrosionsanfälligkeit in Korngrenzenbereichen verringert.

Mechanische Eigenschaften

7085 zeigt in Spitzenalterungszuständen hohe Zug- und Streckgrenzen bei reduzierter Dehnung im Vergleich zu weniger hochfesten Aluminiumlegierungen. Das Streckverhalten zeigt eine begrenzte Streckgrenzenabnahme, ist aber stark abhängig von der Bauteildicke und dem Alterungszustand; dicke Abschnitte weisen wegen langsamerer Abschreckraten typischerweise geringere Streck- und Zugfestigkeitswerte auf. Die Dehnung variiert stark mit Temperaturzustand und Dicke, wobei weichgeglühte oder O-Zustände Dehnungen im mittleren zweistelligen Bereich erreichen, während T6/T651 häufig im einstelligen bis niedrigen zweistelligen Prozentbereich liegen.

Die Härte in Spitzenalterungen ist hoch und korreliert mit der Zugfestigkeit; Brinellhärtewerte für T6/T651-Bleche liegen typischerweise deutlich über denen gängiger 6xxx-Legierungen und vergleichbar mit anderen hochfesten 7xxx-Legierungen. Die Dauerfestigkeit ist bei Beachtung der Oberflächenbeschaffenheit und Eigenspannungen für dieses Festigkeitsklasse im Allgemeinen gut; jedoch können Dauerfestigkeit und Ermüdungsrisswachstum durch lokale Korrosion oder Bearbeitungsspuren beeinträchtigt werden. Bauteildicke und Wärmebehandlungspfad haben starken Einfluss auf statische und Ermüdungseigenschaften, da sie Abschreck- und Alterungsbedingungen steuern, die Ausscheidungsverteilung und Eigenspannungen beeinflussen.

Eigenschaft	O/Weichgeglüht	Wichtiger Zustand (z. B. T6/T651)	Bemerkungen
Zugfestigkeit	~300–380 MPa	~540–620 MPa	Zugfestigkeit nimmt mit Bauteildicke ab; T6 liefert Höchstfestigkeit
Streckgrenze	~140–250 MPa	~470–560 MPa	Streck-/Zugfestigkeitsverhältnis variiert mit Ausführung und Alterungszustand
Dehnung	~20–30 %	~6–12 %	Weichgeglühte Legierung wesentlich umformbarer als Spitzenalterungszustände
Härte	~70–95 HB	~150–190 HB	Härte korreliert mit Ausscheidungsdichte und Temperaturzustand

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
Dichte	2,78–2,82 g/cm³	Typisch für Zn–Mg–Cu-legiertes Aluminium; geringfügig dichter als reines Al
Schmelzbereich	≈ 480–635 °C	Solidus und Liquidus hängen von Legierungselementen ab; Schmelzbereich breiter als bei reinem Al
Wärmeleitfähigkeit	120–150 W/m·K (ca.)	Niedriger als reines Aluminium aufgrund von Ausscheidungselementen
Elektrische Leitfähigkeit	~30–40 % IACS	Reduziert gegenüber niedrig legiertem Aluminium durch Legierungselemente
Spezifische Wärme	~0,88–0,90 J/g·K	Typischer Wert für Aluminium bei Raumtemperatur
Wärmeausdehnung	~23–24 ×10⁻⁶ /K	Typischer linearer Ausdehnungskoeffizient für umgeformte Aluminiumlegierungen bei Raumtemperatur

Das physikalische Eigenschaftsprofil positioniert 7085 im erwarteten Bereich hochfester umgeformter Aluminiumlegierungen; die Dichte bleibt im Vergleich zu Stahl niedrig, was eine ausgezeichnete Festigkeit-zu-Gewicht-Bilanz ermöglicht. Wärme- und elektrische Leitfähigkeit sind durch Legierungselemente, die Elektronen- und Phononenstreuung verursachen, reduziert, weshalb Konstruktionsingenieure keine Wärmeableitungsleistung auf Niveau von reinem Aluminium oder 1xxx-Legierungen erwarten sollten.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Übliche Zustände	Hinweise
Blech	0,5–6 mm	Festigkeit ist bei dünnen Dicken konstant; geringere Empfindlichkeit gegenüber Abschreckung	O, H111, T5	Oft verwendet für Sekundärstrukturen, bei denen Umformung erforderlich ist
Platte	6–200+ mm	Festigkeit nimmt bei langsamer Abschreckung mit zunehmender Dicke ab	T6, T651, T73/T76	Schwerbleche werden häufig so wärmebehandelt, dass Abschreckung und Überalterung die Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion (SCC) verbessern
Strangpressprofil	Bis zu großen Querschnitten	Festigkeit hängt von der Profilgröße und kontrollierter Ausscheidung ab	T6/T651, T5	Weniger verbreitet als Platte; Strangpressprofile werden für komplexe Verstärkungen verwendet
Rohr	Kundenspezifische Durchmesser/Wandstärken	Mechanische Eigenschaften werden durch Umformung und Wärmebehandlung beeinflusst	T6/T651	Wird in hochfesten Strukturrohren eingesetzt, wo Schweißen eingeschränkt ist
Stab/Rundstahl	Durchmesser bis 150 mm	Eigenschaften variieren je nach Querschnitt und anschließender Auslagerung	T6, T651	Verwendung für Schmiedeteile, Fittings und bearbeitete Komponenten

Unterschiedliche Bearbeitungsmöglichkeiten beeinflussen die Anwendungsauswahl: Blech und dünne Dicken werden wegen der guten Umformbarkeit und für leichte Strukturen bevorzugt, während Platte bei Bedarf an Festigkeit in dicken Querschnitten und Bruchzähigkeit spezifiziert wird. Strangpressprofile und Schmiedeteile aus 7085 sind seltener und meist für Bauteile reserviert, die die hohe Festigkeit und Bruchfestigkeit der Legierung in bestimmten Querschnittsformen erfordern.

Entsprechende Werkstoffbezeichnungen

Norm	Bezeichnung	Region	Hinweise
AA	7085	USA	Hauptbezeichnung nordamerikanischer Hersteller für Luft- und Raumfahrtplatten
EN AW	—	Europa	Kein direkter EN-Norm-Äquivalent; viele europäische Werke liefern proprietäre 7xxx-Varianten
JIS	—	Japan	Kein weitgehend angenommener direkter JIS-Äquivalent; Verwendung orientiert sich oft an AA oder firmenspezifischen Bezeichnungen
GB/T	—	China	Chinesische Hersteller fertigen ähnliche hoch-Zn Legierungen, direkter Standardvergleich zu AA7085 ist begrenzt

7085 ist im Wesentlichen eine proprietäre Luftfahrtplattengusslegierung ohne breit akzeptierte 1:1-Äquivalente in nationalen Normen; Lieferanten stellen oft Werkspezifikationen bereit, die anhand mechanischer, chemischer und Bruchzähigkeitsanforderungen abgeglichen werden müssen. Beim Cross-Referenzieren sollten Ingenieure detaillierte Zusammensetzungsbereiche, Zustandsdefinitionen und Bruchzähigkeitsdaten vergleichen, anstatt sich ausschließlich auf nominale Werkstoffnummern zu verlassen.

Korrosionsbeständigkeit

In atmosphärischen Umgebungen bietet 7085 einen angemessenen Schutz gegen allgemeine Korrosion, ist aber durch den höheren Zink- und Kupfergehalt empfindlicher gegenüber lokaler Korrosion als Legierungen der 5xxx oder 6xxx Serien. Oberflächenbehandlungen, Beschichtungen und Deckschichten werden für Außenanwendungen oder aggressive Umgebungen häufig vorgeschrieben, um Lochfraß und Blätterung zu vermeiden. Bei korrekter Überalterung (T73/T76) zeigt die Legierung verbesserte Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion im Vergleich zu Spitzenalterungszuständen.

Das Verhalten im maritimen Bereich ist gemischt: 7085 ist in mild korrosiven Umgebungen bei Schutzmaßnahmen akzeptabel, benötigt aber im ungeschützten Spritz- und Salznebelbereich Beschichtungen oder Deckschichten für dauerhafte Beständigkeit. Galvanische Wechselwirkungen mit üblichen Befestigungselementen und Zusatzmaterialien sind zu berücksichtigen; die Kombination von 7085 mit rostfreiem Stahl erzeugt eine galvanische Kombination, bei der Aluminium anodisch wirkt, was die Korrosion beschleunigt, sofern keine elektrische Trennung oder kathodischer Schutz vorhanden ist.

Spannungsrisskorrosion ist ein zentrales Designkriterium bei 7xxx Legierungen: Zustände mit Spitzenfestigkeit sind besonders anfällig, insbesondere in Anwesenheit von Zugspannungen und korrosiven Elektrolyten. Überalterung und gezielte Mikrostruktursteuerung (Ausscheidungen an Korngrenzen durch Zr/Cr-Zusätze) sind übliche Gegenmaßnahmen. Im Vergleich zu 5xxx und 6xxx Familien opfert 7085 Korrosionsbeständigkeit zugunsten hoher Festigkeit; gegenüber 7075/7050 bietet 7085 oft einen günstigen Kompromiss mit verbesserter Zähigkeit und SCC-Beständigkeit in dicken Querschnitten.

Fertigungseigenschaften

Schweißbarkeit

Konventionelle Schmelzschweißverfahren bei 7085 werden für tragende Strukturen generell nicht empfohlen, da die HAZ-Glühzonen (Heat Affected Zone) stark weich werden, Festigkeit verlieren und anfällig für Heißrisse und Porosität sind. Falls Verbindungen erforderlich sind, werden Reibschweißverfahren (FSW) oder feste State Schweißprozesse bevorzugt; diese reduzieren schmelzbedingte Fehler und erhalten mehr der Grundwerkstoffeigenschaften. Bei Schmelzschweißen nicht-kritischer Verbindungen sind spezielle Zusatzwerkstoffe und vor-/nachgeschaltete Wärmebehandlungen nötig, jedoch müssen Konstrukteure reduzierte Festigkeitszonen und verminderte Ermüdungsbeständigkeit berücksichtigen.

Zerspanbarkeit

Die Zerspanbarkeit von 7085 im T6/T651 Zustand ist moderat bis gut im Vergleich zu anderen hochfesten 7xxx Legierungen und profitiert von einer relativ einheitlichen Mikrostruktur in gewalzten Formen; jedoch ist der Werkzeugverschleiß höher als bei 6xxx Legierungen. Hartmetallwerkzeuge mit scharfen Schneiden, positivem Spanwinkel, stabilen Maschinenaufspannungen und ausreichender Kühlung werden empfohlen, um Spanbruch und Wärmeentwicklung zu kontrollieren. Oberflächenbeschaffenheit und Eigenspannungen aus der Bearbeitung haben direkten Einfluss auf Ermüdung und Rissinitiierung, daher sind Finish und Spannungsarmglühen bei sicherheitskritischen Luftfahrtteilen wichtig.

Umformbarkeit

Die Umformbarkeit hängt stark vom Zustand und der Dicke ab; O- und H111-Zustände bieten die beste Kaltumformbarkeit und enge Biegeradien, während T6/T651 für Biegen ungeeignet sind, da Risse drohen. Empfohlene Mindestbiegeradien steigen mit der Festigkeit und sinken mit der Dicke; Konstrukteure nutzen oft Warmumformung oder Vorwärmen plus erneutes Auslagern, um komplexe Formen in dicken Querschnitten zu erreichen. Beim Blechumformen reduzieren passende Zustandswahl und Werkzeugtechnik Rückfederung und Kantenrissbildung.

Wärmebehandlungsverhalten

7085 ist wärmebehandelbar: Die Lösungsglühbehandlung erfolgt typischerweise bei 470–480 °C zum Auflösen löslicher Ausscheidungen, gefolgt von schneller Abschreckung zur Erhaltung einer übersättigten festen Lösung. Künstliche Auslagerungsprogramme variieren je nach Eigenschaftsanforderungen; übliche Spitzenalterung (T6) erfolgt bei ca. 120–130 °C über 16–24 Stunden, während Überalterung (T73/T76) höhere Temperaturen oder längere Zeiten nutzt, um Ausscheidungen zu gröberen Partikeln zu koagulieren und die Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion zu verbessern. T651 kennzeichnet T6 mit kontrollierter Längsstreckung zur Reduzierung von Eigenspannungen und ist bei Luftfahrtplatten üblich.

T-Temperzustände beinhalten natürliche Alterung direkt nach Abschreckung sowie die Möglichkeit, Zwischenzustände durch unterbrochene Ausscheidung oder Retrogression und erneute Auslagerung (RRA) zu erreichen, um Zähigkeit und SCC-Beständigkeit zu verbessern, ohne große Festigkeitsverluste. Eine sorgfältige Kontrolle von Abschreckgeschwindigkeit, Auslagerungstemperatur und Lösungsglühzeit ist bei dicken Querschnitten essentiell, um lokale Weichzonen und inkonsistente mechanische Eigenschaften zu vermeiden.

Leistungen bei hohen Temperaturen

Die Festigkeitsbeständigkeit von 7085 nimmt mit steigender Temperatur ab, da Ausscheidungen gröber werden und weniger wirksam sind; die Nutzgrenzen für den Erhalt der Raumtemperaturfestigkeit liegen typischerweise unter 100–120 °C, abhängig von Belastungsdauer und Last. Längere Einwirkungen oberhalb der Auslagerungstemperatur können Festigkeitsverluste und Überalterung verursachen, daher müssen Konstrukteure temporäre Belastungen im Dienst- oder Verarbeitungsprozess berücksichtigen. Oxidation ist bei üblichen Betriebstemperaturen von Aluminiumlegierungen minimal, aber erhöhte Temperaturen in Kombination mit Feuchtigkeit können lokale Angriffe beschleunigen.

In Schweißnähten ist die HAZ besonders anfällig, da Ausscheidungen sich auflösen und vergrößern; dies führt zu weichen Zonen, die Tragfähigkeit und Ermüdungsbeständigkeit mindern. Für wärmebelastete Bauteile sind Spannungsarmglühungen und gezielte Zustandswahl wichtige Maßnahmen zur Verminderung langzeitlicher Eigenschaftsverluste.

Anwendungen

Branche	Beispielkomponente	Warum 7085 verwendet wird
Luft- und Raumfahrt	Flügelbeplankungen und strukturgebende Rippen	Hohe Festigkeit bei geringem Gewicht und hohe Bruchzähigkeit in dicken Platten
Marine / Verteidigung	Hochfeste Struktur-Fittings	Schadens-Toleranz und hohe statische Festigkeit bei relevantem Gewicht
Transport	Leichtbau-Chassisbauteile für Hochleistungsfahrzeuge	Überlegene Festigkeit ermöglicht dünnere Querschnitte und Gewichtsersparnis
Elektronik / Wärmeführung	Strukturelle Wärmeverteiler für robuste Elektronik	Mittlere Wärmeleitfähigkeit kombiniert mit mechanischer Leistung

7085 wird typischerweise für hochwertige, sicherheitskritische Bauteile gewählt, bei denen die Kombination aus hoher Zug-/Streckfestigkeit und verbesserter Zähigkeit in dicken Querschnitten einen Aufpreis rechtfertigt. Der Einsatz konzentriert sich auf Luft- und Raumfahrt sowie Verteidigung, wo validierte Spezifikationen, Plattenverfügbarkeit und rückverfolgbare Verarbeitung gefordert sind.

Auswahlhinweise

7085 ist die bevorzugte Wahl, wenn hohe Festigkeit und verbesserte Bruchzähigkeit in dicken Querschnitten benötigt werden und Einschränkungen bei Schweißbarkeit und Umformbarkeit akzeptiert werden. Für Anwendungen, bei denen Umformen oder Schmelzschweißen Priorität haben, sind Legierungen mit niedrigerer Festigkeit oder spezielle Zustände vermutlich besser geeignet.

Im Vergleich zu reinem Aluminium (1100) tauscht 7085 elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie Umformbarkeit gegen wesentlich höhere Festigkeit und Steifigkeit ein, wodurch es ungeeignet ist, wenn Leitfähigkeit oder Tiefziehen erforderlich sind. Im Vergleich zu einsatzgehärteten Legierungen wie 3003 oder 5052 bietet 7085 deutlich höhere Festigkeit, aber im Allgemeinen geringere Korrosionsbeständigkeit und Duktilität; wählen Sie 7085, wenn strukturelle Leistung wichtiger ist als korrosionsbedingte Wartungsanforderungen. Im Vergleich zu gängigen wärmebehandelbaren Legierungen wie 6061 liefert 7085 deutlich höhere Höchstfestigkeiten und oft bessere Bruchzähigkeit im Blech, allerdings bei höheren Materialkosten und reduzierter Schweißbarkeit; 7085 wird bevorzugt für primäre Tragstrukturen eingesetzt, bei denen diese zusätzliche Festigkeit und Schadenstoleranz erforderlich sind.

Zusammenfassung

7085 besetzt eine Hochleistungs-Nische innerhalb der 7xxx-Familie, indem es sehr hohe Festigkeit in dickwandigen Blechen bietet und dabei Bruchzähigkeit sowie Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit durch kontrollierte Chemie und Zustände ausbalanciert. Sein Einsatz in Luft- und Raumfahrt- sowie Verteidigungskomponenten spiegelt die Fähigkeit der Legierung wider, das Strukturgewicht zu reduzieren, ohne die Schadenstoleranz zu beeinträchtigen, was sie zu einer relevanten Wahl für anspruchsvolle Tragstrukturanwendungen macht, bei denen die Materialleistung die Kosten und Fertigungsrestriktionen rechtfertigt.