Aluminium 7071: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Ikhtisar Lengkap

7071 adalah anggota dari seri paduan aluminium 7xxx, yaitu kelompok yang menggunakan seng sebagai elemen paduan utama yang dilengkapi dengan magnesium dan tembaga untuk memperoleh kekuatan yang sangat tinggi. Seperti paduan 7xxx lainnya, 7071 terutama merupakan paduan aluminium yang dapat diperlakukan dengan perlakuan panas yang mendapatkan kekuatannya dari perlakuan panas pelarutan diikuti dengan quenching dan penuaan buatan untuk mengendapkan fase penguat halus dan tersebar.

Elemen paduan utama dalam 7071 adalah seng (Zn), magnesium (Mg), dan tembaga (Cu), dengan penambahan jejak kromium (Cr) atau zirkonium (Zr) untuk mengontrol struktur butir dan rekristalisasi selama proses. Unsur-unsur ini bersatu untuk memberikan 7071 rasio kekuatan terhadap berat yang tinggi, ketahanan lelah sedang, dan kemampuan mesin yang cukup baik, namun biasanya menukar sebagian kemampuan bentuk dan kemampuan pengelasan dibandingkan dengan keluarga aluminium yang lebih lunak.

Ciri utama 7071 meliputi kekuatan tarik maksimum dan kekuatan luluh yang menempatkannya di antara paduan aluminium berdaya tahan tinggi, ketahanan korosi atmosfer sedang hingga rendah dibandingkan dengan seri 5xxx dan 6xxx, dan kemampuan las langsung yang terbatas pada kondisi temper puncak karena melemahnya zona terdampak panas (HAZ) dan risiko retak. Industri tipikal yang menggunakan 7071 meliputi kedirgantaraan, otomotif berperforma tinggi, pertahanan, dan barang olahraga khusus di mana kekuatan spesifik dan kekakuan tinggi sangat diutamakan.

Insinyur memilih 7071 dibandingkan paduan lain ketika aplikasi mengharuskan kekuatan statis dan kekakuan yang tinggi dengan kontrol dimensi yang ketat serta ketika pemesinan lokal atau pembentukan laju tinggi minimal. Paduan ini dipilih daripada baja ketika penghematan berat sangat penting dan dibandingkan dengan paduan aluminium berdaya tahan lebih rendah ketika diperlukan tegangan kerja lebih tinggi atau penampang dikurangi.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Regangan	Kemampuan Bentuk	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Istimewa	Istimewa	Kondisi annealed penuh; duktalitas maksimum untuk pembentukan
H14	Sedang	Sedang	Baik	Baik	Pengerasan strain; peningkatan yield dibanding O dengan kemampuan bentuk dingin terbatas
T5	Tinggi	Sedang	Cukup	Terbatas	Didinginkan dari hot working dan dipenuaan buatan; umumnya digunakan untuk ekstrusi
T6	Sangat Tinggi	Rendah–Sedang	Terbatas	Buruk (meningkatkan risiko retak)	Diperlakukan panas pelarutan dan penuaan puncak buatan; kekuatan tertinggi yang umum digunakan
T651	Sangat Tinggi	Rendah–Sedang	Terbatas	Buruk	T6 dengan relaksasi tegangan melalui peregangan; mempertahankan kekuatan tinggi dengan stres residual rendah
T73	Tinggi (overaged)	Membaik	Membaik	Lebih baik daripada T6	Temper overaged untuk meningkatkan ketahanan SCC dengan pengorbanan kekuatan puncak
T76	Sedang–Tinggi	Sedang	Lebih baik	Lebih baik	Overaging terkontrol untuk menyeimbangkan kekuatan dan ketahanan korosi tegangan

Temper memiliki pengaruh utama pada performa 7071: perlakuan solusi dan penuaan (temper T) mengontrol ukuran dan distribusi endapan Zn–Mg–Cu, yang secara langsung menentukan kekuatan luluh dan tarik. Temper overaged (T73/T76) menukar kekuatan puncak dengan peningkatan ketahanan retak korosi tegangan dan ketangguhan lebih baik, sementara temper O dan H menyediakan duktalitas yang diperlukan untuk operasi pembentukan.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	maks 0.10	Silicon pada tingkat impuritas; meminimalkan fase leleh rendah
Fe	maks 0.50	Besi adalah elemen residual; dapat membentuk intermetalik yang mempengaruhi ketangguhan
Mn	maks 0.10	Minor; mengontrol struktur butir jika ada
Mg	2.0 – 2.8	Mitra penguat utama bersama Zn; membentuk endapan MgZn2 dengan Zn
Cu	1.0 – 2.0	Meningkatkan kekuatan dan kekerasan namun dapat mengurangi ketahanan korosi
Zn	5.5 – 7.0	Elemen kekuatan utama pada seri 7xxx; penting untuk pengerasan presipitasi
Cr	0.04 – 0.20	Microalloying untuk mengontrol rekristalisasi dan ukuran butir
Ti	0.02 – 0.10	Penghalus butir yang ditambahkan pada produk cor atau tempa
Lainnya	Seimbang Al dengan jejak	Termasuk residual (V, Zr) dan elemen microalloying sengaja

Zinc dan magnesium membentuk fase pengerasan presipitasi utama (MgZn2), dengan tembaga memodifikasi kimia dan kinetika endapan untuk memperbaiki kekuatan puncak. Kromium dan elemen minor menahan batas butir dan menekan rekristalisasi tak terkendali selama proses termomekanik, meningkatkan ketangguhan patahan dan stabilitas selama penuaan.

Properti Mekanik

Perilaku tarik 7071 dicirikan oleh kekuatan tarik maksimum yang tinggi dan kekuatan luluh offset 0,2% yang sebanding ketika dalam temper puncak. Paduan menunjukkan regangan seragam yang relatif rendah pada temper T6/T651 dan penurunan duktalitas dibandingkan paduan aluminium lunak; pada temper annealed dan H, regangan jauh lebih tinggi dan pembentukan memungkinkan. Kekerasan mengikuti pola yang sama: rendah pada O, meningkat drastis setelah perlakuan panas pelarutan dan penuaan buatan.

Perilaku lelah 7071 adalah baik untuk paduan aluminium berdaya tahan tinggi namun sensitif terhadap kondisi permukaan, stres residual, dan adanya korosi atau kerusakan. Bagian yang lebih tipis umumnya dapat dipenuaan hingga kekerasan tinggi secara merata, namun dampak ketebalan pada laju quenching selama perlakuan larutan akan mempengaruhi kekuatan yang dapat dicapai dan mungkin memerlukan siklus penuaan yang dimodifikasi untuk bagian tebal. Rasio kekuatan luluh terhadap tarik biasanya lebih rendah dibanding baja namun menguntungkan di antara paduan aluminium untuk aplikasi struktural.

Mode patahan bergantung pada temper dan pemrosesan: partikel intermetalik kasar menjadi titik inisiasi retak di bawah beban siklik, sementara temper overaged dapat meningkatkan ketahanan pertumbuhan retak lelah dan performa retak korosi tegangan (SCC). Kontrol kandungan inklusi, kontrol proses ketat saat perlakuan panas, dan perlakuan permukaan sering diperlukan untuk mendapatkan performa tahan lama yang konsisten pada aplikasi kritis.

Properti	O/Annealed	Temper Kunci (T6/T651)	Catatan
Kekuatan Tarik	220–280 MPa	540–610 MPa	T6 memberikan kekuatan tarik puncak; rentang tergantung ketebalan penampang dan jadwal penuaan
Kekuatan Luluh	95–150 MPa	480–540 MPa	Peningkatan besar pada penuaan; kekuatan luluh tergantung pada distribusi endapan
Regangan	12–20%	6–12%	Regangan berkurang tajam pada temper puncak
Kekerasan (Brinell)	35–70 HB	145–185 HB	Kekerasan berkorelasi dengan kondisi presipitasi dan homogenitas mikrostruktur

Properti Fisik

Properti	Nilai	Catatan
Density	2.78 g/cm3	Tipikal untuk paduan Al–Zn–Mg–Cu berdaya tahan tinggi; kekuatan spesifik sangat baik
Rentang Leleh	~477–635 °C	Rentang leleh luas akibat paduan; perhatikan eutektik leleh rendah saat pengelasan
Konduktivitas Termal	~120–140 W/m·K (25 °C)	Lebih rendah dari aluminium murni tapi cukup untuk banyak aplikasi manajemen panas
Konduktivitas Listrik	~30–40 %IACS	Lebih rendah dari paduan aluminium kandungan rendah; konduktivitas berkurang setelah penuaan
Kalor Jenis	~0.90 J/g·K	Mendekati nilai aluminium dasar tipikal
Ekspansi Termal	23.0–24.5 µm/m·K (20–100 °C)	Koefisien sedang; diperlukan kompensasi desain saat bergabung dengan material berbeda

7071 menunjukkan perilaku termal dan listrik khas paduan 7xxx berdaya tahan tinggi: konduktivitas termal dan listrik berkurang dibandingkan paduan aluminium murni akibat kandungan paduan yang tinggi. Keunggulan densitas tetap menjadi faktor utama; rasio kekuatan terhadap berat sangat menguntungkan untuk desain struktural di mana pengurangan massa kritis.

Jendela perlakuan panas dibatasi oleh senyawa leleh rendah yang terbentuk dari elemen residual; operasi manufaktur seperti pengelasan, brazing, dan pemanasan lokal harus dikontrol untuk menghindari pelelehan awal dan perubahan mikrostruktur yang merugikan. Ekspansi termal mirip dengan paduan tempa lainnya sehingga pertimbangan regangan termal diferensial berlaku saat merakit dengan komposit atau baja.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Lembaran	0,2 mm – 6 mm	Ketebalan tipis menghasilkan proses penuaan yang lebih seragam	O, H14, T6, T73	Digunakan pada aplikasi yang membutuhkan kekuatan tinggi pada ketebalan tipis; kontrol ketat terhadap cacat permukaan
Plat	6 mm – 100 mm	Bagian tebal menunjukkan sensitivitas quench; mungkin memerlukan T73	T6, T651, T73	Plat tebal mungkin tidak mencapai sifat T6 penuh tanpa proses modifikasi
Ekstrusi	Profil hingga panjang beberapa meter	Sifat arah baik; dapat mengeras dengan penuaan	T5, T6	Bentuk ekstrusi digunakan untuk elemen struktural berketahanan tinggi
Tabung	Ø kecil hingga besar, tergantung tebal dinding	Perilaku mirip batang/ekstrusi	T6, T651	Tabung las atau tarik memerlukan perlakuan panas terkontrol untuk menghindari distorsi
Batang/As	Diameter hingga 200 mm	Homogenitas sangat penting; tegangan sisa tinggi jika mengalami pengerjaan dingin	O, T6	Batang digunakan untuk komponen mesin dan pengikat

Lembaran biasanya diproduksi dengan hasil permukaan dan kontrol temper yang sesuai untuk proses pengerjaan mesin sekunder dan pembentukan; plat memerlukan perlakuan panas pada ketebalan yang lebih besar dan sering menggunakan T73 untuk mengurangi tegangan sisa dan retak. Ekstrusi dan tabung diuntungkan dari proses T5/T6 untuk stabilitas dimensi dan kekuatan tinggi; namun profil panjang harus didinginkan secara konsisten untuk menghindari gradien sifat mekanik. Batang dan tempa umumnya menjalani perlakuan solusi, kemudian penuaan buatan atau stabilisasi mekanis (T651) untuk pengerjaan presisi dan penggunaan struktural.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	7071	USA	Penamaan paduan milik dalam keluarga 7xxx; verifikasi sertifikasi pabrik untuk kandungan kimia tepat
EN AW	7071	Eropa	EN AW-7071 mungkin disebut; spesifikasi Eropa dapat berbeda dalam batas unsur jejak
JIS	A7071	Jepang	Penamaan Jepang kadang digunakan untuk paduan Zn–Mg–Cu serupa; bandingkan data kekuatan tarik/luluh
GB/T	7071	China	Standar Tiongkok menetapkan kimia lokal dan praktik proses; cek ulang untuk kesetaraan

Daftar grade setara untuk 7071 bersifat indikatif: karena paduan 7xxx bervariasi dalam rasio Zn/Mg/Cu dan tambahan mikro-paduan, pertukaran langsung antar wilayah memerlukan verifikasi komposisi kimia dan sifat mekanik yang ditetapkan. Spesifikasi dapat berbeda dalam batas pengotor, prosedur perlakuan panas, dan persyaratan uji, sehingga pengecekan sertifikat pabrik dan laporan uji mekanik penting sebelum substitusi.

Ketahanan Korosi

Ketahanan korosi atmosferik 7071 tergolong sedang; kandungan seng dan tembaga yang tinggi mengurangi ketahanan korosi alami dibanding paduan seri 5xxx dan 6xxx. Pada atmosfer tipikal, paduan membentuk lapisan oksida, namun perforasi dan serangan antar butir lebih mungkin terjadi di lingkungan kaya klorida atau industri kecuali pelapis pelindung atau temper yang sesuai (misalnya T73) digunakan.

Di lingkungan laut, 7071 kurang tahan dibanding paduan 5xxx (berbasis Mg) dan beberapa paduan 6xxx berlapis; paparan lama, zona cipratan, dan semprotan garam mempercepat korosi lokal dan dapat menyebabkan kerapuhan atau kehilangan penampang. Pelepasan korosi atau pelapis korban sering diterapkan untuk penggunaan marine jangka panjang, serta penggunaan temper overaged meningkatkan ketahanan terhadap SCC (stress corrosion cracking).

Retak korosi tegangan adalah risiko yang diketahui untuk paduan 7xxx kekuatan tinggi, khususnya pada kondisi penuaan puncak dengan tegangan tarik sisa yang tinggi dan lingkungan mengandung klorida atau zat kaustik. Overaging (T73/T76) dan kontrol tegangan sisa dengan proses peregangan atau annealing dapat mengurangi kerentanan terhadap SCC. Saat penggabungan dengan logam galvanik berbeda, 7071 cenderung anod terhadap baja tahan karat namun katod terhadap logam mulia; pelapis isolasi atau pengikat isolasi biasanya digunakan untuk mencegah degradasi galvanik.

Dibandingkan dengan keluarga paduan lain, 7071 menawarkan kekuatan lebih tinggi dengan pengorbanan ketahanan korosi; perancang sering beralih ke seri 6xxx jika ketahanan korosi dan kemampuan las lebih diutamakan, atau ke 5xxx untuk performa laut lebih baik dengan kekuatan lebih rendah.

Properti Fabrikasi

Kemampuan Las

Pengelasan 7071 dalam temper puncak cukup menantang: las TIG dan MIG umum mengalami pelunakan HAZ, hilangnya kekuatan, dan peningkatan risiko retak panas dan dingin akibat fase batas butir dengan titik lebur rendah. Praktik yang direkomendasikan adalah menghindari pengelasan pada lokasi tegangan kritis atau menerapkan perlakuan panas pra/post-las bila memungkinkan; penggunaan paduan pengisi yang sesuai dengan sifat mekanik target dan fase titik lebur lebih tinggi dapat mengurangi risiko retak panas. Teknik las resistansi dan penyambungan mekanis sering dipilih jika integritas struktural harus dijaga.

Kemudahan Mesin

7071 memiliki kemudahan mesin dari sedang hingga baik untuk paduan aluminium kekuatan tinggi; lebih mudah dikerjakan dibanding baja namun memerlukan penyiapan kaku, pahat karbida tajam, dan parameter potong yang optimal untuk menghindari buildup edge dan getaran. Kecepatan potong biasanya lebih tinggi dari baja namun lebih rendah dari aluminium lunak; pendinginan dan evakuasi serpihan penting karena paduan menghasilkan serpihan kuat dan kadang berbenang. Umur alat dapat berkurang akibat kekerasan tinggi pada kondisi T6, sehingga pengerjaan kasar pada temper lebih lunak atau kondisi T651 yang stabil adalah pendekatan umum.

Kemampuan Bentuk

Formabilitas dingin 7071 terbatas pada temper penuaan karena kerapatan rendah dan kekuatan luluh tinggi; radius tekuk minimum lebih besar dibanding paduan 5xxx atau 3xxx dan terjadi springback signifikan. Pembentukan terbaik dilakukan pada temper O atau H, atau dengan proses pembentukan hangat yang memungkinkan perlakuan solusi dan penuaan berikutnya untuk mengembalikan kekuatan. Penarikan dalam dan stamping berat umumnya dihindari pada T6; perancang menggunakan temper khusus (misalnya T73) atau strategi pembentukan segmentasi untuk menggabungkan pembentukan dengan siklus penuaan akhir.

Perilaku Perlakuan Panas

7071 dapat diperlakukan panas melalui siklus solusi–quench–penuaan klasik. Suhu perlakuan solusi biasanya pada kisaran 470–480 °C untuk melarutkan Zn dan Mg ke dalam larutan padat jenuh, diikuti oleh pendinginan cepat (quenching) untuk mempertahankan larutan padat jenuh. Penuaan buatan (misalnya T6: ~120–135 °C selama 24 jam, tergantung spesifikasi paduan) menghasilkan presipitasi fase halus metastabil yang memaksimalkan kekuatan; profil penuaan harus disesuaikan dengan ketebalan penampang dan laju quench awal.

Perlakuan overaging (T73/T76) menggunakan suhu penuaan lebih tinggi atau durasi lebih lama untuk memperbesar presipitasi dan mengurangi tegangan sisa serta sensitivitas SCC, dengan pengorbanan kekuatan puncak. T651 melibatkan perlakuan solusi, quenching dan peregangan terkendali untuk menghilangkan tegangan sisa, diikuti penuaan untuk mencapai kekuatan hampir T6 dengan stabilitas dimensi lebih baik.

Untuk varian tidak dapat diperlakukan panas atau guna kemampuan bentuk sementara, pengerjaan dingin (temper H) digunakan untuk menaikkan kekuatan luluh tanpa penuaan. Annealing mengembalikan paduan ke kondisi O dengan rekristalisasi dan pemulihan keuletan; namun, beberapa siklus solusi penuh diperlukan untuk mengembalikan pengerasan presipitasi secara penuh setelah annealing.

Performa Suhu Tinggi

7071 kehilangan kekuatan seiring kenaikan suhu, dengan batas pelayanan praktis umumnya di bawah 150 °C untuk aplikasi pembebanan yang membutuhkan retensi kekuatan signifikan. Suhu tinggi mempercepat pembesaran presipitasi, mengurangi kekuatan luluh dan tarik serta menurunkan ketahanan kelelahan dan creep dibandingkan sifat pada suhu ruang.

Oksidasi permukaan tidak parah untuk paparan jangka pendek, namun penggunaan jangka panjang pada suhu tinggi dapat menyebabkan pembesaran intermetalik dan pelemahan batas butir yang meningkatkan kerentanan creep dan kegagalan antar butir. Zona terpengaruh panas (HAZ) pengelasan sangat rentan terhadap pelunakan dan kerapuhan saat terpapar suhu tinggi; desain yang membutuhkan stabilitas panas atau suhu tinggi biasanya menetapkan paduan alternatif atau menerapkan penghalang termal pelindung.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan 7071
Aerospace	Fitting struktural, rangka sekat	Kekuatan terhadap berat tinggi dan kemudahan mesin untuk bagian geometri kritis
Otomotif	Bracket sasis performa tinggi, komponen suspensi	Mendukung reduksi bobot dengan kekuatan statis tinggi
Maritim	Elemen struktural kekuatan tinggi, fitting	Digunakan saat kekuatan dibutuhkan dan korosi dapat dikendalikan dengan pelapis
Elektronika	Rumah penyebar panas, rangka kaku	Perpaduan kekakuan dan konduktivitas termal untuk perakitan kompak

7071 sering dipilih untuk bagian hasil mesin presisi di mana kombinasi kekuatan tinggi, stabilitas dimensi, dan sifat kelelahan yang dapat diterima memungkinkan pengurangan ukuran penampang dan penghematan bobot. Ketika perlindungan korosi dapat direkayasa dan pengelasan diminimalisir, 7071 memungkinkan performa yang sulit ditandingi oleh grade aluminium kekuatan lebih rendah.

Wawasan Pemilihan

Untuk engineer yang memilih material, disarankan memilih 7071 ketika kekuatan spesifik dan kekakuan tinggi menjadi kebutuhan utama serta ketika proses pasca-pengolahan (mesin CNC, perlakuan panas) dapat dikontrol secara ketat. Gunakan T6/T651 untuk kekuatan statis maksimum, dan pilih T73/T76 ketika diperlukan ketahanan terhadap keretakan akibat korosi tegangan dengan pengorbanan kekuatan puncak yang sedikit.

Dibandingkan dengan aluminium murni komersial (1100), 7071 mengorbankan konduktivitas listrik dan termal serta kemampuan pembentukan sebagai pertukaran untuk kekuatan tarik dan luluh yang jauh lebih tinggi. Dibandingkan dengan paduan yang diperkeras secara kerja seperti 3003 atau 5052, 7071 menawarkan kekuatan statis yang secara substansial lebih tinggi namun biasanya dengan ketahanan korosi dan kemampuan las yang berkurang; pilih 7071 ketika performa struktural lebih diutamakan dibanding kemampuan pembentukan dan ketahanan permukaan. Dibandingkan dengan paduan 6xxx yang dapat menjalani perlakuan panas seperti 6061/6063, 7071 memberikan kekuatan puncak yang lebih tinggi dengan densitas yang sebanding namun bisa lebih sensitif terhadap SCC dan pengelasan; 7071 dipilih ketika rasio kekuatan-terhadap-berat menjadi metrik penentu dan ketika langkah perlindungan yang tepat terhadap korosi dan penyambungan telah diterapkan.

Ringkasan Akhir

7071 tetap relevan sebagai anggota berperforma tinggi dari keluarga 7xxx untuk aplikasi yang menuntut kekuatan dan kekakuan tinggi dengan massa rendah, terutama ketika proses mesin CNC dan perlakuan panas terkontrol menjadi bagian dari alur produksi. Penggunaannya memerlukan mitigasi yang cermat terhadap keterbatasan korosi, pengelasan, dan pembentukan, tetapi jika dipilih dengan tepat 7071 memungkinkan desain ringan yang teroptimasi di sektor aerospace, otomotif, dan rekayasa khusus.