Aluminium 7055: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Ikhtisar Komprehensif

7055 adalah paduan aluminium seri 7xxx, yang termasuk dalam keluarga Al-Zn-Mg-Cu bertegangan tinggi yang banyak digunakan dalam aplikasi dirgantara. Paduan ini sengaja diformulasikan dengan kadar seng dan magnesium yang tinggi serta tembaga dan elemen mikro-paduan untuk memungkinkan penguatan melalui presipitasi dengan perlakuan panas, bukan melalui pengerasan kerja.

Elemen paduan utama meliputi seng (kontributor kekuatan utama), magnesium dan tembaga (mendorong pembentukan MgZn2 dan presipitat penguat lainnya), serta mikro-paduan dengan zirkonium dan/atau kromium untuk kontrol struktur butir. Penguatan dicapai melalui perlakuan panas larutan, pendinginan cepat (quenching), dan penuaan buatan terkontrol untuk mengendapkan fase intermetalik halus yang koheren sehingga menghasilkan kekuatan luluh dan tarik yang tinggi.

Ciri utama termasuk kekuatan statis yang sangat tinggi dan ketangguhan patah yang baik untuk paduan seri 7xxx, dengan ketahanan korosi sedang yang dapat ditingkatkan melalui overaging dan mikro-paduan. Kemampuan las terbatas dengan metode pengelasan fusi tradisional, kemampuan bentuk sedang hingga buruk pada temper puncak (peak-aged), dan kemampuan mesin (machinability) cukup baik apabila menggunakan peralatan carbide dengan kecepatan dan laju makan yang dioptimalkan.

Industri khas meliputi struktur primer dan sekunder dirgantara, barang olahraga berperforma tinggi, dan komponen struktural khusus di mana kekuatan per berat merupakan prioritas utama. Insinyur memilih 7055 dibanding paduan lain saat desain menuntut kekuatan spesifik tertinggi yang dikombinasikan dengan ketangguhan wajar dan keseimbangan ketahanan korosi yang terkontrol melalui pemilihan temper yang tepat.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Formabilitas	Ketahanan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi (20–30%)	Unggul	Unggul	Sepenuhnya dianil, terbaik untuk pembentukan dan penyambungan sebelum perlakuan panas
H14	Sedang	Sedang (10–18%)	Baik	Buruk (pada kondisi HL)	Varian pengerasan regangan untuk kekuatan sedang dan stabilitas bentuk yang lebih baik
T5	Sedang-Tinggi	Sedang (8–15%)	Cukup	Buruk	Didinginkan dari suhu tinggi dan dipenuaan buatan; opsi proses cepat
T6	Tinggi	Rendah (5–12%)	Terbatas	Buruk	Penuaan buatan puncak untuk kekuatan maksimum; keuletan dan kemampuan bentuk berkurang
T7 (misal T76)	Sedang-Tinggi	Sedang (8–14%)	Lebih baik daripada T6	Buruk	Overaged/penuaan terkontrol untuk ketahanan retak korosi tegangan (SCC) lebih baik dan stabilitas dimensi
T7451 / T7452	Tinggi	Rendah-Sedang (6–12%)	Terbatas	Buruk	Varian relief tegangan dan penuaan buatan yang dioptimalkan untuk penempaan dan plat dirgantara

Temper sangat mempengaruhi keseimbangan antara kekuatan, keuletan, dan kinerja korosi. Material annealed (O) memberikan formabilitas terbaik dan umum digunakan untuk pembentukan kompleks sebelum perlakuan presipitasi akhir, sementara T6 memberikan kekuatan statis tertinggi dengan mengorbankan elongasi dan kemampuan membengkok.

Varian overaging seperti T7 dan temper stabil seperti T7451 digunakan untuk menukar sedikit kekuatan puncak demi peningkatan ketahanan terhadap keretakan korosi tegangan dan kestabilan dimensi jangka panjang; temper ini umum untuk komponen struktural dirgantara dimana keawetan jangka panjang sangat penting.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	maks 0.4	Impuritas; mengontrol perilaku pengecoran/pemrosesan
Fe	maks 0.5	Pembentuk intermetalik; kelebihan mengurangi ketangguhan
Mn	0.05–0.3	Minor; membantu struktur butir bila hadir
Mg	2.3–2.9	Bekerja dengan Zn untuk membentuk presipitat penguat
Cu	1.9–2.6	Meningkatkan kekuatan dan ketangguhan patah; memperburuk SCC jika tidak dikontrol
Zn	7.3–8.4	Elemen penguat utama dalam paduan seri 7xxx
Cr	0.04–0.2	Kontrol struktur butir dan penghambat rekristalisasi
Ti	0.02–0.12	Pemurni butir untuk bahan cor/tempa
Lainnya (Zr, jejak)	0.08–0.25 (Zr khas)	Mikropaduan untuk kontrol dispersoid dan ketangguhan; sisanya aluminium

Kandungan seng tinggi dikombinasikan dengan magnesium dan tembaga menghasilkan presipitat halus metastabil MgZn2 dan presipitat terkait yang bertanggung jawab atas kekuatan sangat tinggi paduan setelah perlakuan larutan dan penuaan. Mikro-paduan dengan zirkonium/kromium mengontrol rekristalisasi dan ukuran butir, meningkatkan ketangguhan dan memungkinkan produksi bagian tebal dengan sifat yang dapat diterima. Impuritas jejak seperti besi dan silikon dijaga rendah untuk menghindari intermetalik kasar yang mengurangi umur lelah dan kemampuan bentuk.

Sifat Mekanik

7055 memperlihatkan kontras jelas antara kondisi annealed dan puncak penuaan: pada temper O bersifat mudah dibentuk dan ductile, sedangkan pada temper T6/T7451 mencapai kekuatan tarik dan luluh tertinggi yang tersedia di paduan aluminium tempa. Kekuatan luluh dan tarik meningkat tajam saat penuaan buatan karena presipitat koheren tumbuh dan berkembang; namun elongasi dan ketangguhan terhadap lekukan berkurang sebagai trade-off dari kekuatan puncak tersebut. Perilaku lelah sangat dipengaruhi oleh mikrostruktur, pengerasan dingin, dan kondisi permukaan, dengan partikel intermetalik kecil atau kerusakan mesin sebagai titik inisiasi retak.

Ketebalan dan laju pendinginan (quench) juga memengaruhi respons mekanik secara signifikan; bagian yang lebih tebal lebih rentan terhadap zona lunak sisa dan memerlukan mikro-paduan serta kontrol proses untuk menjaga keseragaman sifat. Kekerasan berkorelasi dekat dengan sifat tarik dan biasanya menurun pada zona pengaruh panas las (HAZ) atau setelah overaging. Perancang harus menyeimbangkan pemilihan temper, geometri bagian, dan pasca-proses untuk mencapai performa statis dan siklik yang dibutuhkan.

Sifat	O/Annealed	Temper Kunci (T6 / T7451)	Catatan
Kekuatan Tarik	220–280 MPa	540–640 MPa	Kekuatan puncak tergantung ketebalan dan temper tepat; nilai khas untuk lembaran/plat
Kekuatan Luluh	100–170 MPa	470–580 MPa	Kekuatan luluh tinggi pada temper puncak membuat 7055 menarik untuk komponen dengan beban tinggi
Elongasi	20–30%	6–12%	Duktilitas menurun seiring bertambahnya kekuatan dan intensitas penuaan
Kekerasan	40–70 HB	140–180 HB	Kekerasan Brinell meningkat seiring presipitasi; pelunakan zona pasca las terjadi pada pengelasan fusi

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Density	~2.81 g/cm³	Tipeikal untuk paduan aluminium bertegangan tinggi; berkontribusi pada rasio kekuatan-terhadap-berat yang sangat baik
Rentang Leleh	Solidus ~475–500°C; Liquidus hingga ~640–650°C	Paduan menurunkan interval leleh dibanding aluminium murni; konsultasikan data pemasok untuk angka tepat
Konduktivitas Termal	~120–140 W/m·K	Lebih rendah dari aluminium murni namun cukup untuk banyak aplikasi struktural dan pengelolaan panas
Konduktivitas Listrik	~30–36 %IACS	Turun signifikan dibanding aluminium murni akibat paduan
Kalor Spesifik	~0.96 J/g·K (960 J/kg·K)	Nilai tipikal aluminium; mempengaruhi perilaku panas dan quenching
Ekspansi Termal	~23–24 ×10⁻⁶ K⁻¹	Sama dengan paduan aluminium lain; perlu diperhatikan pada perakitan multi-material

Kepadatan dan sifat termal memberikan 7055 rasio kekuatan-terhadap-berat yang menarik dan kemampuan pengelolaan panas yang wajar untuk bagian struktural. Konduktivitas termal dan listrik berkurang relatif terhadap aluminium murni dan keluarga paduan rendah lain, sehingga perancang sebaiknya tidak memilih 7055 untuk aplikasi utama pembuangan panas tanpa konfirmasi kebutuhan termal.

Kalor spesifik dan karakteristik ekspansi mempengaruhi penjadwalan perlakuan panas dan kontrol dimensi; pendinginan cepat dari suhu larutan harus dilakukan dengan ekstraksi panas cepat untuk mengembangkan kondisi presipitasi yang diinginkan, dan gradien termal sisa dapat menyebabkan distorsi pada bagian kompleks.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Umum	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Keterangan
Lembar	0,5–6 mm	Respon baik terhadap aging; bagian tipis mencapai puncak kekuatan secara lebih merata	O, T6, T7451	Digunakan untuk panel kulit, komponen diperkuat setelah aging
Plat	>6 mm hingga ~200 mm	Bagian tebal membutuhkan mikro-paduan dan quench terkontrol untuk menghindari inti lunak	T6, T7451, T7	Penempaan dan bagian struktural yang dimachining untuk industri dirgantara biasanya menggunakan plat
Ekstrusi	Bentuk penampang kompleks, panjang bervariasi	Properti tergantung rasio ekstrusi dan perlakuan panas selanjutnya	O, T6	Bentuk ekstrusi memungkinkan penguat terintegrasi tetapi memerlukan aging yang presisi
Tabung	OD/ID sesuai spesifikasi; dinding tipis hingga tebal	Geometri mempengaruhi keseragaman quench dan gradien sifat mekanik	O, T6	Digunakan untuk pipa struktural ber-kekuatan tinggi dimana penghematan berat penting
Batang/Rod	Diameter sampai ukuran untuk penempaan	Dapat di-machining dalam berbagai temper; batang tempa menyuplai bagian besar	O, T6, T7451	Digunakan untuk fitting, pin, dan komponen struktural yang dimachining

Perbedaan proses (rolling, penempaan, ekstrusi) mengubah mikrostruktur awal dan respon paduan terhadap larutan dan aging. Lembaran dan ekstrusi tipis cepat didinginkan dan mencapai presipitasi yang merata, sedangkan plat tebal memerlukan jalur quench terkontrol, mikro-paduan (Zr/Cr), atau homogenisasi dalam furnace untuk menghindari zona inti yang lunak. Pemilihan aplikasi berdasarkan bentuk memperhitungkan toleransi yang dapat dicapai, gradien mekanik yang dibutuhkan, serta proses machining atau pembentukan lanjutan.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Keterangan
AA	7055	USA	Penamaan UNS umum A97055 untuk produk 7055 hasil pengerjaan
EN AW	7055	Eropa	EN AW-7055 umum digunakan namun batasan kimia dan kode temper dapat sedikit berbeda
JIS	A97055 / Setara	Jepang	Standar lokal biasanya mencantumkan komposisi setara bukan penamaan identik
GB/T	7055	China	Grade standar Cina mengikuti kimia serupa tetapi variasi proses dan toleransi berbeda

Label grade setara berbeda berdasarkan badan standar dan terkadang berdasarkan sejarah proses pemasok; kimia mirip tetapi toleransi, impuritas yang diizinkan, dan nilai mekanik spesifik dapat berbeda. Pengguna harus selalu memeriksa sertifikat pabrik, kode temper, dan spesifikasi (misal AMS, ASTM, EN) untuk batch yang dibeli, terutama untuk komponen dirgantara kritis atau yang rawan kelelahan.

Ketahanan Korosi

7055, sebagai paduan seri 7xxx, lebih rentan terhadap korosi lokal dan stress-corrosion cracking (SCC) dibandingkan keluarga 5xxx dan 6xxx dalam kondisi aging alami atau puncak. Overaging dan pilihan temper seperti T7, serta mikro-paduan seperti Zr, sering digunakan untuk meningkatkan resistensi SCC dan menstabilkan struktur presipitat pada batas butir untuk layanan jangka panjang di lingkungan agresif.

Dalam lingkungan atmosfer dan laut yang ringan, 7055 yang di-overage dan dilapisi dengan benar menunjukkan perilaku yang dapat diterima; namun, kontak langsung dengan air asin atau zona percikan membutuhkan strategi proteksi korosi seperti anodizing, pelapis konversi, dan sealant. Interaksi galvanik menjadi perhatian saat menggabungkan 7055 dengan logam berbeda; lapisan anodized dan metode isolasi dianjurkan untuk mencegah korosi lokal yang dipercepat.

Dibandingkan paduan 6xxx (misal 6061), 7055 menawarkan kekuatan lebih tinggi tetapi umumnya ketahanan korosi lebih rendah sehingga memerlukan perlakuan permukaan tambahan atau pemilihan temper. Jika dibandingkan dengan 7075, 7055 sering diformulasikan untuk memberikan keseimbangan lebih baik antara ketangguhan patah dan resistensi SCC, tetapi kedua keluarga ini memerlukan mitigasi korosi yang hati-hati di aplikasi laut atau kelembaban tinggi.

Properti Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

Pengelasan fusi konvensional pada 7055 biasanya menghasilkan kehilangan sifat mekanik yang signifikan di zona fusi dan HAZ karena struktur presipitat rusak dan re-presipitasi sulit dipulihkan sepenuhnya dengan input panas lokal. Pengelasan friction stir adalah teknik penggabungan yang disukai untuk aplikasi struktural, menghasilkan mikrostruktur halus dan retensi kekuatan yang lebih baik bila aging pasca las dilakukan. Bila pengelasan fusi tidak terhindarkan, perlakuan panas pasca las yang ekstensif dan strategi filler atau interlayer yang tepat diperlukan; akan tetapi, banyak spesifikasi dirgantara menghindari pengelasan fusi pada komponen 7055 kritis.

Kemampuan Mesin (Machinability)

Kemampuan mesin 7055 sedang; paduan ini lebih mudah dimesin dibanding beberapa paduan tembaga tinggi namun kurang dibanding keluarga 6xxx yang lebih daktail. Alat carbide dengan setup kaku dan geometri rake positif tinggi direkomendasikan, bersama pendingin bertekanan tinggi untuk mengontrol pembentukan serpihan dan panas. Perilaku serpihan bervariasi dari pendek tersegmen hingga panjang kontinu tergantung kecepatan potong dan temper; pengaturan feed dan speed yang dioptimalkan mengurangi aus alat dan meningkatkan integritas permukaan untuk bagian yang kritis terhadap kelelahan.

Kemampuan Pembentukan (Formability)

Pembentukan terbaik dilakukan pada temper annealed (O) atau temper work-hardened ringan; temper puncak seperti T6 memiliki keterbatasan daya lentur dan rentan retak saat dibengkokkan atau diregangkan. Radius tekuk minimum umumnya lebih besar dibanding paduan 5xxx/6xxx; aturan umum yang konservatif adalah radius dalam minimum 3–4× ketebalan untuk material annealed, bertambah untuk temper yang lebih kuat. Pembentukan panas dan perlakuan solusi/aging selanjutnya dapat digunakan untuk menghasilkan bentuk kompleks sambil mempertahankan sifat akhir yang tinggi.

Perilaku Perlakuan Panas

7055 adalah paduan yang dapat diperlakukan panas yang mengikuti jalur klasik larutan dan aging: larutkan pada suhu sekitar 470–485°C untuk melarutkan fase larut, diikuti quench cepat untuk mempertahankan zat terlarut dalam larutan padat jenuh. Aging buatan (misal T6: ~120–130°C selama beberapa jam) membentuk presipitat halus Mg-Zn yang meningkatkan kekuatan hingga puncak. Perlakuan overaging (varian T7) pada suhu lebih tinggi atau waktu lebih lama membuat presipitat menjadi kasar untuk meningkatkan resistensi stress-corrosion dan ketangguhan dengan pengorbanan kekuatan yang moderat.

Transisi temper seperti T6 → T7 sengaja digunakan untuk meningkatkan perilaku jangka panjang; begitu juga temper stabil seperti T7451 menggabungkan langkah relief tegangan dan aging terkontrol untuk memenuhi stabilitas dimensi dan ketangguhan patah pada penempaan dirgantara dan plat tebal. Waktu rendam, media quench, dan siklus aging disesuaikan dengan ukuran penampang dan mikrostruktur yang diinginkan serta biasanya ditentukan dalam standar perlakuan panas supplier dan industri.

Kinerja Suhu Tinggi

7055 kehilangan kekuatan signifikan saat suhu naik; di atas kira-kira 120–150°C struktur presipitat yang memberikan kekuatan puncak mulai membesar dan sifat menurun. Paparan jangka panjang di atas ~150°C mempercepat overaging dan sebaiknya dihindari pada aplikasi struktural yang memerlukan kekuatan statis tinggi. Oksidasi moderat dan tipikal paduan aluminium; pelapis pelindung atau anodizing dapat mengurangi oksidasi permukaan pada suhu tinggi.

Zona terpengaruh panas akibat pengelasan menunjukkan kekuatan lokal yang menurun dan mikrostruktur yang berubah yang sangat sensitif terhadap suhu operasi tinggi. Untuk aplikasi suhu tinggi atau rawan creep, insinyur biasanya memilih paduan lain yang dirancang untuk stabilitas termal daripada 7055.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan 7055
Dirgantara	Kulit sayap, penguat fuselage, fitting gear pendarat	Kekuatan-berat sangat tinggi dan ketangguhan patah baik untuk struktur primer/sekunder
Maritim	Fitting lambung berperforma tinggi dan spar	Kekuatan spesifik tinggi dikombinasikan mitigasi korosi yang disesuaikan
Otomotif / Motorsport	Elemen struktur tabrak, roll cage (khusus)	Pengurangan berat dan kekuatan statis tinggi untuk komponen performa
Perlengkapan Olahraga	Rangka sepeda kelas atas, rangka raket	Stivitas-berat unggul dan performa fatigue baik saat perlakuan tepat
Elektronik / Termal	Rangka penyebar panas struktural	Konduktivitas termal baik relatif terhadap kebutuhan kekuatan spesifik

7055 dipilih ketika desain memerlukan kekuatan statis dan kekakuan luar biasa dengan bobot minimum, serta ketangguhan dan umur fatigue cukup untuk aplikasi keselamatan kritis. Penggunaannya umumnya terbatas pada aplikasi dengan kontrol manufaktur dan proteksi korosi yang ketat.

Wawasan Pemilihan

7055 dipilih saat diperlukan kekuatan spesifik maksimum dan ketangguhan patah baik serta saat rantai manufaktur dapat mendukung perlakuan panas yang presisi, pelapis pelindung, dan pembentukan atau sambungan yang dikontrol. Paduan ini paling cocok untuk bagian struktural dirgantara dan berperforma tinggi daripada aplikasi komoditas atau berbiaya rendah.

Jika dibandingkan dengan aluminium murni komersial (1100), 7055 menukarkan kekuatan jauh lebih tinggi dengan konduktivitas listrik/termal yang lebih rendah dan kemampuan bentuk yang berkurang; pilih 7055 ketika kekuatan struktural lebih diutamakan daripada konduktivitas fungsional atau kemudahan pembentukan. Jika dibandingkan dengan paduan yang mengeras karena pengerjaan seperti 3003/5052, 7055 jauh lebih kuat tetapi kurang dapat dibentuk dan lebih sensitif terhadap korosi; paduan ini lebih disukai ketika kekuatan lebih penting daripada kemudahan pembentukan sederhana dan biaya. Jika dibandingkan dengan paduan seri 6xxx yang dapat diperlakukan panas seperti 6061, 7055 memberikan kekuatan puncak yang jauh lebih tinggi dan seringkali ketangguhan patahan yang lebih baik untuk aplikasi dirgantara, tetapi dengan mengorbankan kemampuan las dan ketahanan korosi intrinsik; pilih 7055 ketika rasio kekuatan terhadap berat tertinggi sangat penting dan kendala fabrikasi dapat diatasi.

Ringkasan Penutup

7055 tetap menjadi paduan aluminium tempa kelas atas untuk aplikasi yang menuntut kekuatan spesifik ekstrem dan ketangguhan seimbang, terutama di bidang dirgantara dan struktur berkinerja tinggi. Kegunaannya sangat bergantung pada pemilihan temper yang tepat, pengolahan yang terkendali, dan perlindungan korosi yang sesuai untuk memanfaatkan sepenuhnya mikrostruktur dan kemampuan mekaniknya yang direkayasa.