Aluminio 7050: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones

Descripción General Completa

7050 es una aleación de aluminio de la serie 7xxx, caracterizada por el zinc como principal elemento de aleación y diseñada principalmente como un aluminio endurecible por precipitación mediante tratamiento térmico. Fue desarrollada para aplicaciones estructurales de alta resistencia donde se requiere una combinación de alta resistencia estática, tenacidad a la fractura y mejorada resistencia a la corrosión por esfuerzo en comparación con las primeras aleaciones Zn–Mg–Cu de alta resistencia.

Los principales elementos de aleación en el 7050 son zinc, magnesio y cobre, con pequeñas adiciones de zirconio o titanio usadas para controlar la estructura de grano e inhibir la recristalización durante el procesamiento termomecánico. El mecanismo de endurecimiento es el clásico envejecimiento: tratamiento térmico de solución, temple rápido para retener una solución sólida sobresaturada y envejecimiento artificial controlado para precipitar finas fases MgZn2 (η′/η) que proporcionan el fortalecimiento por precipitación.

Los rasgos clave incluyen muy alta resistencia al límite elástico y a la tracción en estados de envejecimiento máximo, buena tenacidad a la fractura en estados para secciones gruesas y mejorada resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC) cuando se procesa y envejece a condiciones resistentes a SCC (p. ej. T7451, T76). Las limitaciones incluyen menor ductilidad y formabilidad en comparación con las aleaciones de las series 5xxx y 6xxx, y una soldabilidad más limitada en condiciones de envejecimiento máximo. Las industrias típicas son aeroespacial y defensa (estructuras principales del fuselaje, pieles de alas, largueros, costillas del fuselaje), transporte especializado y componentes de alto rendimiento donde la relación resistencia-peso y la tolerancia a daños condicionan la elección del material.

Los ingenieros seleccionan 7050 sobre otras aleaciones cuando se requiere una combinación de muy alta resistencia estática, buena tenacidad en secciones gruesas y mejorada resistencia a SCC; a menudo se prefiere sobre 7075 cuando el equilibrio entre resistencia a SCC y tenacidad es más importante que la resistencia máxima absoluta. Factores de costo y cadena de suministro también influyen en la selección, dado que 7050 es una aleación especializada y de mayor costo comparada con aleaciones estructurales más comunes.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Elongación	Formabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Bajo	Alta	Excelente	Excelente	Estado completamente recocido usado para conformado y embutición profunda
T5	Medio	Moderada	Regular	Limitada	Enfriado desde temperatura elevada y envejecido artificialmente; usado para extrusiones
T6	Muy Alto	Baja–Moderada	Pobre–Regular	Pobre	Resistencia máxima lograda por envejecimiento artificial después de tratamiento de solución
T651	Muy Alto	Baja–Moderada	Pobre–Regular	Pobre	T6 con alivio de tensiones mediante estirado; común en planchas para reducir distorsión
T7451	Alto	Moderada	Regular	Pobre	Temple sobreenvejecido diseñado para mejorar resistencia a SCC y tenacidad
T76 / T77	Medio–Alto	Moderada	Regular	Mejor que T6	Temples sobreenvejecidos que sacrifican algo de resistencia para mejorar corrosión/SCC
H14	Medio	Moderada	Regular	Limitada	Endurecido por deformación y luego parcialmente recocido; menos común en 7050

El temple elegido para 7050 influye fuertemente y de forma predecible en el comportamiento mecánico y la resistencia a la corrosión. Los estados de resistencia máxima (T6/T651) maximizan límite elástico y resistencia última pero reducen ductilidad y formabilidad, además de aumentar la sensibilidad a la corrosión y SCC; los temples sobreenvejecidos (T7451, T76) reducen ligeramente la resistencia máxima a cambio de mejor resistencia a SCC y tenacidad.

Las operaciones de conformado normalmente se realizan en estados O o blandos seguidos de tratamiento térmico de solución y envejecimiento; esta secuencia preserva la formabilidad y aun así permite alcanzar altos niveles de resistencia final. Generalmente se desaconseja la soldadura en 7050 envejecido al pico debido al significativo ablandamiento en la zona afectada por calor (HAZ); si se suelda, puede requerirse tratamiento térmico post-soldadura o la selección de temples más blandos y aleaciones de aporte apropiadas.

Composición Química

Elemento	Rango %	Notas
Si	≤ 0.12	Impureza típica; nivel bajo para mantener tenacidad
Fe	≤ 0.12	Imagen baja para minimizar intermetálicos y anisotropía
Cu	2.0–2.6	Incrementa la resistencia e influencia el comportamiento de precipitación; afecta corrosión
Mn	≤ 0.10	Bajo; papel menor en el control de la estructura de grano
Mg	2.3–2.6	Activo en formación de precipitados MgZn2, clave para la resistencia
Zn	6.0–6.8	Principal elemento de fortalecimiento; niveles altos aportan capacidad de endurecimiento por envejecimiento
Cr	≤ 0.04	No es un elemento principal en el 7050 estándar; pueden aparecer pequeñas cantidades
Ti	≤ 0.05	Refinador de grano en formas fundidas o traza en productos laminados
Zr / Otros	0.04–0.20 Zr típico	Zr se añade comúnmente para controlar la recristalización y mejorar la estructura de grano en planchas y extrusiones

El equilibrio entre Zn, Mg y Cu controla la fracción volumétrica y morfología de los precipitados η′/η (MgZn2) responsables de la alta resistencia del 7050. Pequeñas adiciones de Zr actúan como refinadores de grano y retardan la recristalización durante el procesamiento termomecánico, mejorando la tenacidad y proporcionando propiedades mecánicas más estables en secciones gruesas. Un estricto control de impurezas como Fe y Si es necesario para evitar partículas intermetálicas gruesas que degradan la fatiga, tenacidad a la fractura y resistencia a la corrosión.

Propiedades Mecánicas

7050 exhibe alta resistencia a la tracción y límite elástico en estados de envejecimiento máximo, con una diferencia relativamente estrecha entre el punto de cedencia y la resistencia última debido al fuerte endurecimiento por precipitación. La elongación se reduce en estados de alta resistencia, especialmente en secciones gruesas donde la restricción y el historial de fabricación (p. ej., laminado, temple) limitan aún más la ductilidad. La dureza se correlaciona con el temple: los estados envejecidos al pico presentan alta dureza (indicativo de poblaciones densas de precipitados), mientras que los temples sobreenvejecidos reducen la dureza pero mejoran la tenacidad y la resistencia a SCC.

El desempeño a fatiga de 7050 es generalmente muy bueno cuando la microestructura es fina y homogénea y las superficies están terminadas y libres de picaduras de corrosión. Sin embargo, la vida a fatiga es sensible al espesor, tensiones residuales y homogeneidad del tratamiento térmico; secciones gruesas requieren un control cuidadoso del temple y envejecimiento para evitar zonas blandas y reducción en la resistencia a fatiga. Los efectos térmicos y de espesor alteran la resistencia alcanzable: placas más gruesas se enfrían más lentamente tras el solucionado, lo que puede causar precipitación heterogénea y propiedades inferiores; el procesamiento termomecánico controlado y temples especializados (T7451, T76) se usan para manejar estos efectos.

Propiedad	O/Recocido	Temple Clave (T6 / T651 / T7451)	Notas
Resistencia a la tracción (UTS)	~240–320 MPa	~500–570 MPa	UTS depende del temple y espesor; T6/T651 son rangos de resistencia máxima, T7451 ligeramente menor
Límite elástico (0.2% de offset)	~120–200 MPa	~430–510 MPa	Valores varían con temple; T651 comúnmente especificado para placas estructurales
Elongación (%)	~20–30%	~6–12%	Más alta en condición O; la elongación disminuye con mayor resistencia y espesor
Dureza (Brinell)	~40–70 HB	~120–155 HB	Aproximaciones a dureza; conversión desde tensión depende de microestructura y temple

Los valores indicados son rangos representativos para productos forjados 7050 y variarán según la química exacta, ruta de procesamiento, espesor de sección y programa de tratamiento térmico. Los diseñadores deben consultar certificados de laminación y realizar ensayos específicos para aplicaciones críticas estructurales.

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	2.83 g/cm³	Densidad típica para aleaciones forjadas Al–Zn–Mg–Cu de alta resistencia
Rango de Fusión	~477–635 °C	El rango solidus–líquido varía ligeramente con la composición; evitar sobrecalentamiento durante el proceso térmico
Conductividad Térmica	~120–150 W/m·K	Inferior al aluminio puro; la conductividad térmica disminuye con el contenido de aleación y envejecimiento
Conductividad Eléctrica	~30–40 % IACS	La aleación reduce la conductividad significativamente respecto al Al puro
Calor Específico	~0.90 kJ/kg·K	Valor aproximado cercano a temperatura ambiente
Coeficiente de Expansión Térmica	~23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Comparable a otras aleaciones de aluminio de alta resistencia; importante para ajuste y diseño de esfuerzos

Las propiedades físicas hacen que el 7050 sea atractivo para estructuras ligeras donde la gestión térmica es menos exigente que en aplicaciones de disipadores electrónicos. La conductividad térmica y eléctrica se reducen respecto al aluminio puro debido al alto contenido de solutos y a las densas dispersiones de precipitados. El rango de fusión/solidus y el coeficiente de expansión térmica son controles importantes durante soldadura, brasado y tratamientos térmicos para evitar distorsión y fisuración térmica.

Formas de Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento de Resistencia	Tempers Comunes	Notas
Chapa	0.5–6.4 mm	Resistencia influenciada por el temple y laminado; calibres delgados pueden alcanzar propiedades cercanas al pico	T6, T651, T7451, O	Ampliamente usada para revestimientos y paneles aeroespaciales en tempers aeroespaciales para alta resistencia
Placa	6.4–200+ mm	Resistencia y tenacidad varían con el espesor; procesamiento especial para placas gruesas para controlar el enfriamiento	T651, T7451, T76	Uso principal: pieles gruesas de alas, largueros, placas estructurales que requieren alta tenacidad
Extrusión	Varía según perfil	Puede endurecerse por envejecimiento tras conformado; anisotropía mecánica debe ser gestionada	T5, T6	Extrusiones usadas para perfiles estructurales complejos; la ruta del tratamiento térmico impacta la distorsión
Tubo	Diámetros desde pequeño hasta grande	Comportamiento similar a barra/extrusión; el espesor de pared influye en gradientes de propiedades	T6, T651	Usado donde se requiere alta relación resistencia-peso; las técnicas de unión y opciones de conformado varían
Barra/Rondana	Diámetros hasta ~200 mm	Propiedades homogéneas cuando se trabaja en caliente; el tamaño afecta la eficiencia del temple	T6, T651	Forjados y barras usadas para accesorios, componentes estructurales mecanizados

Las diferencias en el procesamiento determinan la selección para el uso final: la producción de chapa y placa requiere laminado controlado, temple y envejecimiento para lograr propiedades mecánicas homogéneas a lo largo del espesor. Las extrusiones y formas forjadas suelen someterse a tratamientos T5 o T6 adaptados a la geometría para controlar la distorsión y tensiones residuales. La producción de placas para aeroespacial frecuentemente incluye adiciones de Zr y ciclos especiales de temple y envejecimiento para conseguir microestructuras estables en secciones gruesas.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	7050	USA	Designación principal bajo estándares de Aluminum Association para aleación forjada
EN AW	7050 (AlZn6.2MgCu)	Europa	Designación EN que generalmente refleja la química AA; especificaciones de material alineadas para uso aeroespacial
JIS	No tiene equivalente directo	Japón	No existe grado único directo en JIS; a veces se referencia A7075 y aleaciones similares de alta resistencia para propiedades comparables
GB/T	7050	China	Las normas nacionales chinas suelen referenciar 7050 como equivalente directo; las especificaciones químicas y mecánicas están muy alineadas

Aunque varias normas internacionales incluyen 7050 o designaciones químicamente equivalentes, pequeñas variaciones en límites de impuridades, adiciones de elementos traza (Zr, Ti) y requisitos de proceso pueden generar diferencias medibles en tenacidad, resistencia a SCC y respuesta al envejecimiento. Los ingenieros deben comparar certificados específicos de laminación y revisiones normativas aplicables al sustituir fuentes de material entre regiones.

Resistencia a la Corrosión

La resistencia a la corrosión atmosférica del 7050 es moderada para una aleación Al–Zn–Mg–Cu de alta resistencia; la aleación presenta desempeño aceptable en muchos entornos pero es más susceptible a corrosión localizada (picaduras) que las aleaciones 5xxx y muchas de la serie 6xxx. Los tempers sobremadurados (T76, T7451) y tratamientos superficiales apropiados (conversión cromatada, anodizado, recubrimientos cuando aplicable) mejoran el desempeño frente a corrosión general y la durabilidad a largo plazo en servicio.

En ambientes marinos o de alta salinidad, 7050 requiere selección cuidadosa del temper y frecuentemente recubrimientos protectores porque la corrosión por picaduras inducida por cloruros y el ataque intergranular pueden iniciar fisuras por fatiga. La aleación presenta mejor resistencia a SCC que formulaciones antiguas de la serie 7xxx cuando se envejece a tempers resistentes a SCC, pero sigue siendo más susceptible a SCC que muchas aleaciones 5xxx; los diseñadores deben considerar el ambiente, niveles de esfuerzo y estrategias de protección.

El acoplamiento galvánico con metales disímiles (por ejemplo, acero inoxidable, acero al carbono) puede acelerar la corrosión localizada del aluminio; el aislamiento adecuado, recubrimientos y diseño de uniones reducen el flujo de corriente galvánica. Comparado con aleaciones de la serie 6xxx, el 7050 sacrifica resistencia a la corrosión por mayor resistencia; comparado con 7075, 7050 típicamente ofrece mejor resistencia a SCC y tenacidad, lo que lo hace preferible en aplicaciones aeroespaciales estructurales primarias donde el comportamiento frente a corrosión y fractura es crítico.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

La soldadura del 7050 es desafiante, especialmente en tempers en pico de envejecimiento, porque la entrada de calor genera una zona afectada por calor (ZAC) donde los precipitados sobreenvejecen y la resistencia se reduce localmente. La soldadura por fusión (TIG/MIG) presenta riesgos de fisuras por calor y pérdida significativa de propiedades mecánicas en la ZAC; a veces se usan aleaciones de aporte con resistencia compatible y protección contra fisuración por licuefacción (como aportes Al–Zn–Mg–Cu o aportes especiales de la serie 7xxx) pero la restauración completa de las propiedades pico mediante tratamiento térmico post-soldadura es difícil en componentes grandes.

La soldadura por resistencia y la soldadura por fricción-agitación (FSW) son alternativas comunes: FSW produce una microestructura local más favorable y menos ablandamiento comparado con soldadura por fusión y se emplea frecuentemente en componentes estructurales grandes. Cuando la soldadura por fusión es inevitable, los diseñadores deben planificar la reducción localizada de propiedades mecánicas, aplicar tratamientos térmicos post-soldadura si la geometría lo permite y usar remaches o sujetadores mecánicos donde sea necesario.

Maquinabilidad

El 7050 se considera razonablemente maquinable para aleaciones de aluminio de alta resistencia, pero los índices de maquinabilidad son inferiores a aleaciones de aluminio más blandas debido a la alta resistencia y tendencia al endurecimiento por trabajo. Se recomienda herramienta de carburo con ángulos de incidencia positivos, montajes rígidos y velocidades de corte moderadas a altas con abundante refrigerante para controlar formación de aristas adheridas y viruta. El acabado superficial y la estabilidad dimensional son excelentes con herramienta afilada y avances optimizados; sin embargo, cortes interrumpidos pesados o secciones de pared delgada requieren atención al vibrado y diseño de sujeciones.

El taladrado y roscado en tempers de alta resistencia puede generar endurecimiento por trabajo alrededor de los agujeros; pre-taladrar en tempers más blandos o usar ciclos de taladrado intermitente puede mejorar la calidad del agujero. Puede ser necesario alivio de tensiones post-mecanizado para componentes críticos a fatiga.

Conformabilidad

El conformado del 7050 es mejor realizarlo en tempers blandos (O) o mediante procesos que permitan posteriormente tratamiento térmico para alcanzar la condición final envejecida. El conformado en frío en tempers de alta resistencia genera rebote elástico (“springback”) y posible fisurado; los radios mínimos de curvatura son mayores que para aleaciones 5xxx y 6xxx por menor ductilidad. Los radios internos recomendados típicos para chapa aeroespacial son varias veces el espesor de chapa según temper; para componentes críticos, se diseñan matrices y secuencias de conformado para limitar concentraciones locales de esfuerzo.

El conformado en caliente o el precalentamiento pueden mejorar la conformabilidad en algunos perfiles, pero los pasos posteriores de solución, temple y envejecimiento deben estar diseñados para evitar distorsión y lograr propiedades mecánicas objetivo. Cuando se requiere conformado complejo, formar en condición O y seguir con ciclo adecuado de solución/envejecimiento para restaurar resistencia.

Comportamiento del Tratamiento Térmico

El tratamiento de solución del 7050 se realiza típicamente alrededor de 470–480 °C para disolver precipitados endurecedores en una solución sólida sobresaturada; las temperaturas y tiempos exactos dependen del espesor de sección y forma del producto. El enfriamiento rápido desde la temperatura de solución es crítico para retener el soluto en solución y permitir un envejecimiento efectivo; velocidades de enfriamiento insuficientes en secciones gruesas pueden resultar en zonas blandas y menor resistencia.

Los programas de envejecimiento artificial varían según el equilibrio deseado entre resistencia y resistencia al SCC. Los tratamientos de envejecimiento máximo (T6) consiguen la mayor resistencia mediante envejecimiento a temperaturas típicamente en el rango de 120–135 °C durante varias horas; los tratamientos de sobreenvejecimiento (T7451, T76) utilizan temperaturas de envejecimiento más altas o secuencias de envejecimiento en varios pasos para coarsar ligeramente los precipitados, reduciendo las tensiones internas y mejorando el comportamiento frente al SCC. La transición entre los tratamientos T (por ejemplo, de T6 a T7451) es posible mediante un nuevo envejecimiento, pero requiere un calentamiento controlado para asegurar una respuesta uniforme.

Lograr propiedades consistentes en chapas gruesas requiere atención a la historia termomecánica: variantes con Zr, medios de temple controlados y monitoreo de temperatura durante el envejecimiento ayudan a reducir gradientes a través del espesor. Para aleaciones no tratables térmicamente, la principal vía de fortalecimiento es el trabajo en frío, pero el 7050 es intencionalmente tratable térmicamente y debe procesarse en consecuencia.

Desempeño a Alta Temperatura

A temperaturas de servicio elevadas (por encima de ~150–200 °C), el 7050 experimenta una pérdida progresiva del límite elástico y la resistencia a la tracción conforme se coarsan los precipitados y ocurren procesos de sobreenvejecimiento. La resistencia estática a largo plazo y la resistencia al fl creep a temperaturas moderadas son inferiores a las de aleaciones especializadas para alta temperatura, por lo que los diseñadores deben limitar las temperaturas de servicio continuas cuando se requieran estabilidad dimensional y retención de resistencia.

La oxidación es limitada bajo condiciones atmosféricas típicas hasta temperaturas moderadas debido a la capa protectora de alúmina; sin embargo, a temperaturas altas o bajo exposiciones térmicas cíclicas, la aleación puede sufrir escamación y cambios microestructurales que reducen el rendimiento mecánico. El comportamiento de la zona afectada por el calor (HAZ) en las uniones soldadas es especialmente sensible a la exposición térmica; el tratamiento térmico y procesos posteriores a la soldadura deben mitigar riesgos de ablandamiento y fragilización.

Aplicaciones

Industria	Componente Ejemplo	Razón para Usar 7050
Aeronáutica	Revestimientos de alas, largueros, costillas de fuselaje	Alta relación resistencia-peso, buena tenacidad a la fractura y tratamientos resistentes al SCC para estructuras principales
Defensa	Partes estructurales de misiles y sistemas de armas	Alta resistencia estática y tenacidad para cargas dinámicas
Marina	Accesorios estructurales de alto rendimiento	Resistencia favorable y tratamientos sobreenvejecidos que mejoran la corrosión y comportamiento frente al SCC
Automotriz	Componentes de chasis de alto rendimiento