Aluminium 7049: Komposisi, Properti, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Komprehensif

7049 adalah paduan aluminium berkeuatan tinggi dari seri 7xxx, yaitu paduan Al-Zn-Mg(-Cu) yang terutama digunakan ketika dibutuhkan kekuatan spesifik yang tinggi. Komposisi kimianya berfokus pada seng sebagai elemen paduan utama dengan magnesium dan tembaga signifikan untuk memungkinkan pengerasan presipitasi.

Mekanisme penguatan untuk 7049 adalah pengerasan presipitasi yang dapat diperlakukan dengan panas (perlakuan panas pelarutan, pendinginan cepat, dan aging), dengan pengendalian mikrostruktur melalui penambahan jejak (Zr, Ti) dan proses termomekanik untuk memperhalus struktur butir dan menunda rekristralisasi. Ciri utama meliputi kekuatan tarik dan luluh yang sangat tinggi dalam temper puncak, keuletan sedang hingga rendah dalam kondisi kekuatan puncak, kemampuan las terbatas dengan risiko pelunakan daerah terpengaruh panas (HAZ) yang cukup besar, serta kemudahan pembentukan yang berkurang dibandingkan dengan seri 5xxx dan 6xxx.

7049 umum digunakan dalam struktur primer dan sekunder kedirgantaraan dan pertahanan, fitting berkeuatan tinggi, dan aplikasi lain di mana rasio kekuatan terhadap berat serta ketangguhan patah sangat penting. Perancang memilih 7049 dibandingkan paduan lain bila dibutuhkan kombinasi kekuatan statis tinggi dan peningkatan ketahanan terhadap stress corrosion cracking (SCC) serta pengelupasan pada temper overaged, sambil menerima kompromi dalam kemampuan pembentukan dan kemudahan pengelasan.

Variasi Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Formabilitas	Lasabilitas	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Istimewa	Istimewa	Sepenuhnya di-anneal, formabilitas terbaik
T4	Sedang	Sedang	Baik	Buruk-Sedang	Dipendekkan secara alami setelah perlakuan larutan
T6 / T651	Tinggi	Rendah-Sedang	Buruk	Buruk	Plate-aged untuk kekuatan maksimal; T651 direlaksasi tegangan
T7 / T76 / T7651	Sedang-Tinggi	Sedang	Cukup	Buruk	Overaged untuk peningkatan ketahanan SCC dan pengelupasan
H14 / H24	Sedang	Rendah-Sedang	Cukup	Buruk	Strain-hardened atau strain-hardened + sebagian anneal untuk produk lembaran

Temper sangat menentukan kompromi antara kekuatan dan ketangguhan versus keuletan dan ketahanan korosi. Temper puncak seperti T6/T651 memberikan kekuatan tarik dan luluh maksimum tapi mengorbankan elongasi, formabilitas, dan meningkatkan kerentanan terhadap stress corrosion cracking dalam beberapa kondisi.

Temper overaged (keluarga T7, T76) sengaja menukar sebagian kekuatan puncak dengan peningkatan ketahanan terhadap stress-corrosion cracking dan pengelupasan, dan temper ini biasanya ditentukan untuk komponen struktural kedirgantaraan di mana daya tahan di lingkungan operasional menjadi prioritas.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	≤ 0.30 (typical)	Impuritas; membantu fluiditas pada pengecoran, biasanya rendah
Fe	≤ 0.40 (typical)	Impuritas; dapat membentuk intermetallic yang mempengaruhi ketangguhan
Mn	≤ 0.10 (typical)	Minor; mengontrol struktur butir pada beberapa varian
Mg	2.0 – 3.0 (kira-kira)	Pasangan penguat utama bersama Zn melalui presipitat MgZn2
Cu	1.4 – 2.6 (kira-kira)	Meningkatkan kekuatan dan kelarasan pengerasan; dapat mengurangi ketahanan korosi
Zn	6.5 – 9.0 (kira-kira)	Elemen paduan utama untuk kekuatan tinggi (presipitat kaya Zn)
Cr	≤ 0.25 (typical)	Menambah kontrol rekristralisasi, memperbaiki ketangguhan
Ti	≤ 0.10 (typical)	Perbaikan butiran pada produk cor/ekstrusi
Lainnya (termasuk Zr, B)	0.05 – 0.25 total (typical)	Zr khas sebagai pembentuk dispersoid untuk memperhalus butir dan membatasi rekristralisasi

Elemen dalam 7049 diatur untuk memaksimalkan pengerasan presipitasi (Zn-Mg ± Cu) sekaligus meminimalkan intermetallic kasar yang merugikan. Penambahan jejak seperti Zr atau Cr menghasilkan dispersoid halus yang menahan batas butir dan mengurangi pertumbuhan butir selama perlakuan larutan, yang meningkatkan ketangguhan dan ketahanan kelelahan pada penampang tebal.

Sifat Mekanik

7049 menunjukkan ketergantungan yang jelas pada nilai tarik dan luluh terhadap temper, ketebalan penampang, dan riwayat pemrosesan. Dalam temper puncak, paduan ini mencapai kekuatan tarik dan luluh yang sangat tinggi karena banyaknya presipitat tipe MgZn2, sementara kondisi annealed atau naturally aged menunjukkan kekuatan jauh lebih rendah dan elongasi lebih tinggi.

Kinerja kelelahan umumnya sangat baik untuk keluarga paduan ini apabila diproduksi dengan struktur butir terkontrol dan cacat permukaan diminimalkan. Namun kekuatan kelelahan sensitif terhadap kerusakan di HAZ pasca pengelasan dan korosi permukaan; oleh karena itu, finishing permukaan dan pelapisan pelindung sangat mempengaruhi daya tahan dalam penggunaan nyata.

Sifat	O/Annealed	Temper Utama (misal T6/T651)	Catatan
Kekuatan Tarik	~220–300 MPa (typical)	~540–600 MPa (typical)	Kondisi peak-aged memberikan kekuatan >2× dibanding annealed
Kekuatan Luluh	~110–180 MPa (typical)	~470–520 MPa (typical)	Luluh menunjukkan sensitifitas temper serupa dengan UTS
Elongasi	~14–22%	~6–12%	Ductility berkurang pada temper berkeuatan tinggi
Kekerasan (HB)	~40–85 HB	~140–165 HB	Kekerasan Brinell menjadi indikator praktis tingkat temper

Dalam perancangan menggunakan 7049, perhitungkan penurunan kekuatan yang tergantung pada ketebalan pada penampang tebal karena pendinginan lambat dan distribusi presipitat kasar. Insinyur juga harus mempertimbangkan bahwa operasi pelurusan tegangan (T651, peregangan) dan jadwal aging terkontrol biasa digunakan untuk menyesuaikan tegangan residual dan stabilitas dimensi.

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Massa Jenis	~2.78–2.82 g/cm³	Tipikal untuk paduan Al-Zn-Mg berkeuatan tinggi
Rentang Titik Leleh	~480–635 °C (wilayah solidus–liquidus)	Paduan ini memperlebar rentang leleh dibanding Al murni
Konduktivitas Termal	~120–140 W/m·K (kira-kira)	Lebih rendah dari Al murni; bervariasi dengan temper dan komposisi
Konduktivitas Listrik	~28–36 % IACS (kira-kira)	Berbanding lebih rendah dibanding Al dengan kemurnian komersial
Kalor Spesifik	~0.88–0.92 J/g·K	Kalor spesifik tipikal paduan aluminium pada suhu ambient
Koefisien Ekspansi Termal	~23.5 – 24.5 µm/m·K	Koefisien ekspansi termal serupa dengan paduan aluminium lain

Paduan ini mempertahankan konduktivitas termal tinggi relatif terhadap baja dan banyak logam teknik lain, sehingga 7049 layak digunakan untuk komponen struktural yang juga membutuhkan kemampuan pembuangan panas. Konduktivitas listrik dan termal lebih rendah dibanding seri 1xxx dan beberapa seri 6xxx akibat kandungan larutan dan populasi presipitat yang lebih tinggi.

Format Produk

Format	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Lembaran	0.5 – 6.0 mm	Kekuatan terbatas oleh pengerjaan dingin dan temper	O, T4, T6, T7	Digunakan untuk lapisan, panel; memerlukan pembentukan dan pemilihan temper yang hati-hati
Pelat	6 – 250 mm	Kekuatan dan ketangguhan tergantung ketebalan	T6, T651, T76	Pelat tebal membutuhkan pendinginan terkontrol agar pusat tidak lunak
Ekstrusi	Penampang variatif	Kekuatan bervariasi dengan ukuran penampang dan pendinginan	T6, T651	Ekstrusi kompleks memerlukan homogenisasi dan perlakuan larutan
Tabung	Diameter luar sebanding dengan batang	Kekuatan hoop yang baik dalam temper puncak	T6, T76	Tabung yang dikerjakan mesin dan finishing dingin digunakan dalam aplikasi struktural
Batang/As	Diameter 6 – 200 mm	Kekuatan tergantung diameter dan proses aging	T6, T651	Umum untuk fitting dan pengikat yang dikerjakan mesin

Rute pemrosesan sangat mempengaruhi sifat akhir: pelat dan ekstrusi tebal lebih rentan terhadap pelunakan akibat pendinginan lambat di bagian tengah dan biasanya memerlukan perlengkapan khusus untuk perlakuan larutan/pendinginan dan resep aging. Produk lembaran dan tipis dapat dibentuk dingin dalam temper lunak lalu diperlakukan larutan dan diaging agar mencapai sifat hampir maksimal bila diperlukan.

Gradasi Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	7049	USA	Penamaan standar Amerika untuk paduan Al-Zn-Mg(-Cu) dengan kekuatan tinggi ini
EN AW	7049	Europe	EN AW-7049 menunjuk keluarga komposisi yang sama; spesifikasi Eropa mencakup temper dan bentuk produk
JIS	A7049 (perkiraan)	Japan	Standar Jepang sering menggunakan penamaan numerik serupa; detail finishing dan pengujian dapat berbeda
GB/T	AlZn7.5MgCu (perkiraan)	China	Nomenklatur GB/T China umumnya menjelaskan kandungan aloy kunci (Zn, Mg, Cu) daripada nomor AA yang eksak

Penamaan setara di berbagai standar memetakan kimia dan spesifikasi produk namun dapat berbeda dalam batas impuritas yang diizinkan, metode kualifikasi sifat mekanik, dan definisi temper. Engineer harus selalu merujuk pada lembar standar spesifik (AA, EN, JIS, GB/T) serta memverifikasi bahwa temper, mekanik, dan persyaratan inspeksi sesuai aplikasi dan tidak hanya mengandalkan kesetaraan nomor aloi.

Ketahanan Korosi

7049 menunjukkan ketahanan korosi atmosfer sedang pada temper overaged, tetapi kondisi peak-aged bisa lebih rentan terhadap korosi lokal dan retak korosi tegangan (SCC) di lingkungan agresif. Keluarga aloi ini rawan terhadap korosi pengelupasan pada bentuk plat kecuali diproses dengan hati-hati dan diberi temper overaged atau dilapisi.

Di lingkungan laut, 7049 memerlukan perlakuan protektif seperti cladding, anodizing, atau pelapisan organik agar performanya dapat diterima. Paparan semprotan garam mempercepat pitting dan serangan antar butir kecuali aloi disediakan dalam temper yang dioptimalkan untuk ketahanan SCC (keluarga T76/T7) atau dilindungi oleh lapisan penghalang.

Interaksi galvanik dengan logam berbeda dapat parah karena 7049 merupakan material katodik relatif terhadap baja dan banyak aloi tembaga; desain isolasi atau anoda korban yang cermat diperlukan dalam perangkat rakitan. Dibandingkan seri 5xxx (mis. 5052) 7049 mengorbankan ketahanan korosi korban demi kekuatan lebih tinggi, dan dibandingkan banyak aloi 6xxx, 7049 bisa lebih sensitif terhadap serangan lokal kecuali diberi temper overaged.

Properti Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

Pengelasan konvensional dengan proses fusi (TIG/MIG) umumnya menyebabkan penurunan sifat mekanis signifikan pada 7049 karena pelarutan presipitat penguat dan pelunakan zona panas (HAZ). Risiko hot-cracking meningkat pada aloi Zn-Mg-Cu ber-kekuatan tinggi; aloi pengisi konvensional jarang dapat mengembalikan kekuatan dasar dan performa lelah.

Pengelasan geser gesek (friction stir welding - FSW) sering menjadi metode sambungan favorit karena meminimalkan pencairan, menurunkan risiko hot cracking, dan menghasilkan mikrostruktur lebih baik di zona las. Jika pengelasan fusi tak terhindarkan, diperlukan strategi pengisi khusus, perlakuan panas pasca las, serta pengujian penerimaan yang ketat.

Kemudahan Mesin

Kemudahan pemesinan 7049 tergolong sedang sampai baik pada temper overaged atau relaksasi tegangan; kondisi peak-aged lebih menantang alat karena kekuatan lebih tinggi dan kerja keras. Alat carbide dengan geometri positif, mesin kaku, dan pendingin tekanan tinggi yang sesuai memberikan hasil permukaan terbaik dan umur alat lebih lama.

Kecepatan potong lebih rendah dibanding aloi 6xxx atau 1xxx yang lebih lunak, dan kontrol serpihan harus diperhatikan karena serpihan bisa memanjang pada temper lunak atau pecah menjadi partikel abrasif pada temper keras. Pra-pemrosesan pada temper lunak diikuti perlakuan panas akhir adalah strategi produksi umum.

Kemampuan Dibentuk

Pembentukan memungkinkan pada temper annealed (O) atau larut dan setengah usia (solution-treated-and-partially-aged) namun terbatas pada kondisi peak-aged. Radius bengkok minimum lebih besar untuk T6 dibanding O temper; springback cukup besar dan harus diantisipasi dalam tooling.

Pengerjaan dingin diikuti perlakuan larut dan penuaan merupakan cara umum untuk bentuk kompleks dengan kekuatan akhir tinggi, namun memerlukan kontrol ketat terhadap distorsi dan stabilitas dimensi selama perlakuan panas.

Perilaku Perlakuan Panas

Sebagai aloi Al-Zn-Mg-Cu yang dapat diperlakukan panas, 7049 mengikuti urutan klasik solutionize-quench-age dengan jendela proses yang harus disesuaikan dengan ketebalan bagian dan sifat yang diinginkan. Suhu perlakuan larut tipikal berkisar ~470–480 °C untuk melarutkan fase yang bisa larut, diikuti pendinginan cepat untuk mempertahankan larutan padat jenuh.

Penuaan buatan dilakukan pada suhu sedang (biasanya 120–160 °C) untuk mengendapkan fase pengerasan penuaan; waktu dan suhu penuaan menentukan kekuatan puncak dan tingkat overaging. Kondisi overaged (keluarga T7/T76) menggunakan suhu lebih tinggi atau waktu lebih lama untuk mendorong pertumbuhan kasar presipitat dan meningkatkan ketahanan terhadap SCC dan pengelupasan dengan mengorbankan sedikit kekuatan puncak.

Performa Suhu Tinggi

7049 kehilangan sebagian besar kekuatan pada suhu kamar saat suhu operasi meningkat melebihi suhu penuaan tipikal, dengan pelunakan nyata mulai sekitar >120 °C. Penggunaan terus-menerus pada suhu tinggi (>125–150 °C) tidak disarankan untuk aplikasi yang mengutamakan kekuatan tinggi karena pertumbuhan kasar presipitat mengurangi luluh dan ketahanan lelah.

Oksidasi pada aloi aluminium berlangsung lebih lambat dibanding baja; namun degradasi mekanis akibat pertumbuhan kasar pengendapan dan relaksasi tegangan sisa di HAZ adalah perhatian utama pada suhu tinggi. Perancang disarankan membatasi paparan suhu tinggi atau memilih aloi alternatif khusus untuk layanan suhu tinggi bila diperlukan.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan 7049
Aerospace	Fitting struktural, komponen landing gear	Kekuatan terhadap berat tinggi dan ketangguhan patahan dalam temper teroptimasi
Defense	Body misil, anggota struktural performa tinggi	Kekuatan statis tinggi dan ketangguhan yang disesuaikan
Marine	Bracket dan fitting ber-kekuatan tinggi	Peningkatan kekuatan dengan temper overaged untuk ketahanan korosi
Electronics	Rangka struktural, housing penyebar panas	Konduktivitas termal baik dipadukan dengan kekakuan tinggi

7049 dipilih ketika diperlukan kekuatan statis tinggi, performa lelah yang memadai, dan ketahanan korosi yang disesuaikan, khususnya pada aerospace dan pertahanan dimana penghematan berat penting. Aloi ini kurang umum di pasar komoditas karena biaya, keterbatasan pengelasan dan pembentukan, tetapi tetap menjadi material andalan untuk komponen struktural menuntut.

Wawasan Pemilihan

7049 cocok ketika prioritas adalah kekuatan spesifik maksimum dan ketangguhan patahan optimal serta ketika desain dapat mengakomodasi kemampuan pembentukan terbatas dan pengelasan yang menantang. Pilih temper overaged (T7/T76) bila ketahanan stress-corrosion dan daya tahan jangka panjang di lingkungan agresif diperlukan dengan menerima pengurangan kekuatan puncak.

Dibanding aluminium murni komersial (1100), 7049 menawarkan kekuatan jauh lebih tinggi dengan mengorbankan konduktivitas listrik dan termal serta kemampuan pembentukan yang lebih rendah. Jika dibandingkan dengan aloi pengerasan kerja seperti 3003 dan 5052, 7049 memberikan kekuatan jauh lebih tinggi, namun umumnya kemampuan pembentukan lebih buruk dan performa korosi di kondisi laut setara atau sedikit lebih buruk kecuali temper overaged.

Dibandingkan aloi perlakuan panas umum seperti 6061, 7049 memberikan kekuatan puncak dan ketangguhan patahan lebih tinggi di banyak temper, yang membenarkan penggunaannya di fitting aerospace meski biaya material lebih tinggi dan kemudahan pengelasan lebih rendah. Pilih 7049 saat performa struktural lebih penting daripada kemudahan sambungan dan pembentukan.

Ringkasan Penutup

7049 tetap menjadi pilihan aluminium berperforma tinggi untuk aerospace, pertahanan, dan aplikasi struktural menuntut lainnya dimana rasio kekuatan terhadap berat unggul dan ketahanan terhadap retak korosi tegangan yang disesuaikan diperlukan. Pemilihannya membutuhkan perhatian cermat pada temper, ukuran penampang, metode penyambungan, dan perlakuan protektif, namun jika diproses dengan benar memberikan kombinasi sifat yang jarang dimiliki aloi aluminium lain.