Aluminium 7076: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Ikhtisar Komprehensif

7076 adalah anggota paduan aluminium seri 7xxx dengan kekuatan tinggi, keluarga yang terutama dipadu dengan seng dan digolongkan bersama paduan aerospace yang dapat perlakuan panas dan memiliki kekuatan tinggi. Metalnya berbasis sistem seng-magnesium-tembaga yang menghasilkan kekuatan tinggi melalui pengerasan presipitasi, menempatkannya di antara tingkat atas komposisi Al-Zn-Mg(-Cu) yang tersedia secara komersial.

Elemen paduan utama adalah seng dan magnesium, dengan tembaga dan tambahan trace (Cr, Ti, Zr) yang digunakan untuk mengontrol struktur butir, respons penuaan, dan ketahanan terhadap korosi lokal. Penguatan dicapai melalui perlakuan panas larutan, quenching, dan penuaan buatan berikutnya untuk mengendapkan fase MgZn2 yang tersebar halus dan fase terkait; pengerasan kerja berperan sekunder pada beberapa temper H tertentu.

Ciri utama meliputi kekuatan tarik dan luluh sangat tinggi untuk aluminium yang ditempa, ketahanan korosi bawaan yang sedang hingga rendah jika dibandingkan dengan seri 5xxx dan 6xxx, kemampuan las yang terbatas tanpa kehilangan kekuatan pada zona terpengaruh panas (HAZ), dan kemampuan bentuk yang cukup baik pada temper yang lebih lunak. Industri tipikal yang menggunakan 7076 adalah komponen struktural aerospace, perangkat pertahanan, barang olahraga berperforma tinggi, dan komponen transportasi khusus yang memerlukan kekuatan spesifik dan kekakuan tinggi.

Insinyur memilih 7076 dibanding paduan lain ketika rasio kekuatan-terhadap-berat maksimum sangat penting dan ketika strategi perlakuan panas pasca fabrikasi serta proteksi korosi (cladding, pelapis, atau paduan pengorbanan) dapat diterima. Paduan ini dipilih daripada paduan seri 6xxx saat kekuatan puncak yang lebih tinggi dibutuhkan, dan daripada 7075 ketika perbedaan kecil dalam ketangguhan, perilaku pemrosesan, atau modifikasi komposisi khusus memberikan keuntungan aplikasi.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Kemampuan Bentuk	Keumuman Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi (10–25%)	Istimewa	Istimewa (memerlukan perawatan pra/pasca)	Kondisi anil penuh untuk pembentukan
T4	Sedang	Sedang (8–15%)	Baik	Terbatas	Laras perlakuan panas larutan dan penuaan alami
T6	Tinggi	Rendah–Sedang (5–11%)	Moderate	Buruk (pelunakan HAZ signifikan)	Laras perlakuan panas larutan dan penuaan buatan untuk kekuatan puncak
T73	Sedang-Tinggi (ketahanan SCC diperbaiki)	Sedang (6–12%)	Moderate	Buruk	Penuaan berlebih untuk memperbaiki ketahanan korosi dan retak akibat tegangan (SCC)
T651	Tinggi (tekanan sisa dieliminasi)	Rendah–Sedang (5–11%)	Moderate	Buruk	T6 dengan pelurusan tekanan melalui regangan
H2X / H3X (varian pengerasan regangan)	Variabel	Variabel	Variabel	Terbatas	Bentuk pengerasan regangan dan anil parsial untuk karakteristik tertentu

Pilihan temper sangat memengaruhi performa: perlakuan panas larutan dan penuaan buatan (keluarga T6) memaksimalkan kekuatan tarik dan luluh dengan trade-off penurunan kelenturan dan kemampuan las. Temper penuaan berlebih seperti T73 mengejar ketahanan retak korosi akibat tegangan dan performa lebih baik di lingkungan agresif dengan mengorbankan sebagian kekuatan puncak.

Untuk pembentukan dan operasi yang membutuhkan regangan plastik tinggi (pembentukan cetakan dalam, pembengkokan berat), temper anil O atau penuaan ringan T4 lebih disukai; kekuatan akhir dapat dikembalikan dengan perlakuan panas lengkap jika desain memungkinkan.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	≤ 0.40	Impuritas; dikontrol untuk mengurangi kerapuhan dan cacat pengecoran
Fe	≤ 0.50	Dikontrol; Fe tinggi dapat membentuk intermetalik yang menurunkan ketangguhan
Mn	≤ 0.30	Minor; dapat membantu kontrol struktur butir pada beberapa varian
Mg	2.0–3.0	Elemen penguat utama yang membentuk presipitat MgZn2
Cu	1.2–1.9	Meningkatkan kekuatan dan memengaruhi respon penuaan; meningkatkan kerentanan SCC
Zn	5.6–7.0	Elemen utama penyedia kekuatan pada paduan seri 7xxx
Cr	0.18–0.35	Microalloying untuk kontrol butir dan penghambatan rekristalisasi
Ti	≤ 0.20	Refiner butir pada pemrosesan cor/tempaan
Lainnya (Zr, Sc, Ni, Pb)	≤ 0.05 masing-masing, sisanya Al	Tambahan minor pada heat khusus untuk menyesuaikan sifat

Kinerja mekanik dan korosi paduan diatur oleh jumlah relatif Zn, Mg, dan Cu: Zn dan Mg membentuk presipitat penguat MgZn2 setelah penuaan, sedangkan Cu meningkatkan kekuatan puncak dan memengaruhi urutan presipitasi. Penghalus butir (Ti, Zr) dan pembentuk dispersoid (Cr, Zr) sering digunakan untuk menstabilkan mikrostruktur selama pemrosesan termomekanik dan mengurangi rekristalisasi yang berdampak pada ketangguhan dan ketahanan retak korosi akibat tegangan (SCC).

Sifat Mekanik

Perilaku tarik 7076 khas untuk paduan seri 7xxx dengan kekuatan tinggi: kekuatan luluh dan tarik meningkat tajam setelah penuaan buatan dengan elongasi seragam yang relatif rendah. Pada temper puncak, mode patah cenderung campuran antara sobekan duktile transgranular dan fitur intergranular di mana presipitat kasar dan fase batas butir hadir; kecenderungan mikrostruktur ini memengaruhi inisiasi dan propagasi retak kelelahan.

Kekuatan luluh sangat tergantung pada temper dan ketebalan penampang: material tipis T6 mencapai pengerasan presipitasi hampir puncak, sedangkan penampang tebal atau zona las menunjukkan kekuatan yang lebih rendah. Performa lelah baik untuk keluarga paduan ini ketika permukaan diperhalus dengan baik dan lubang korosi dihindari; perlakuan permukaan dan shot peening secara signifikan meningkatkan umur lelah siklus tinggi.

Kekerasan berkorelasi dengan kekuatan tarik/luluh: material anil O relatif lunak dan mudah dikerjakan mesin, sementara T6/T651 mencapai nilai kekerasan tinggi namun mengalami penurunan kelenturan dan peningkatan keausan alat mesin. Efek ketebalan signifikan: sifat puncak yang dapat dicapai menurun seiring bertambahnya penampang karena laju pendinginan yang lebih lambat dan pembentukan presipitat kasar.

Sifat	O/Anil	Temper Utama (misal T6/T651)	Catatan
Kekuatan Tarik	~240–320 MPa	~540–620 MPa	Nilai T6 typikal untuk produk tempaan penampang tipis; perlakuan panas/pemrosesan spesifik memengaruhi rentang
Kekuatan Luluh	~120–200 MPa	~480–560 MPa	Kekuatan luluh meningkat signifikan dengan penuaan buatan
Elongasi	~10–25%	~5–11%	Elongasi turun dengan temper kekuatan tinggi
Kekerasan (HB)	~60–95 HB	~150–190 HB	Kekerasan berkaitan dengan kerapatan presipitat; nilai bervariasi dengan penampang dan metode pengujian

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Kerapatan	~2.78 g/cm³	Typikal untuk paduan Al-Zn-Mg-Cu ber-kekuatan tinggi; lebih rendah dari baja
Rentang Leleh	Solidus ~470–490 °C; Likuidus ~635–650 °C	Interval leleh luas akibat elemen paduan
Konduktivitas Termal	~120–150 W/m·K	Turun dari aluminium murni tapi masih menguntungkan untuk pembuangan panas dibanding banyak logam lain
Konduktivitas Listrik	~28–38 % IACS	Lebih rendah dibanding seri 1xxx dan 6xxx akibat paduan
Kalor Spesifik	~0.88–0.90 J/g·K	Typikal untuk paduan aluminium pada suhu kamar
Ekspansi Termal	~23–24.5 µm/m·K (20–100 °C)	Mirip dengan paduan aluminium lain; perlu perhatian desain untuk siklus termal

7076 menawarkan kombinasi menguntungkan antara kerapatan rendah dan konduktivitas termal yang wajar, menjadikannya menarik pada aplikasi pengelolaan termal yang kritis terhadap massa. Ekspansi dan konduktivitas termal paduan ini harus dipertimbangkan saat merancang rakitan yang menggabungkan material berbeda, khususnya pada suhu tinggi, karena regangan termal yang berbeda dapat menyebabkan konsentrasi tegangan.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Lembaran	0,5 mm – 6 mm	Mencapai sifat hampir puncak T6 pada ketebalan tipis	O, T4, T6, T651, T73	Umum untuk kulit dan panel pesawat terbang; kemampuan bentuk tergantung temper
Plat	6 mm – 150 mm+	Sifat puncak berkurang pada bagian tebal; memerlukan quenching terkontrol	T6, T651, T73	Plat tebal memerlukan kontrol proses untuk menghindari inti lunak atau presipitasi kasar
Ekstrusi	Profil kompleks, diameter hingga beberapa ratus mm	Sifat dipengaruhi oleh pendinginan dan homogenisasi	T6, T651	Digunakan untuk profil struktural; mikrostruktur tergantung pada kimia billet dan kecepatan ekstrusi
Tabung	Dinding tipis hingga tebal	Trend pengerasan umur serupa; desain pengelasan/sambungan sangat penting	T6, T651	Tabung yang ditarik atau diekstrusi untuk komponen struktural; proses annealing umum sebelum pembentukan
Batang/As	Diameter 3 mm – 200 mm	Kelancaran pemesinan baik dalam kondisi O; kekuatan meningkat setelah pengerasan umur	O, T6, T651	Digunakan untuk pengikat, fitting, dan komponen yang diproses dengan mesin

Rute pembentukan dan bentuk produk sangat memengaruhi sifat mekanik yang dapat dicapai: lembaran dan ekstrusi tipis dapat diproses untuk mencapai kekuatan T6 penuh secara andal, sedangkan plat tebal dan bagian besar sering memerlukan siklus quenching dan penuaan yang khusus untuk menghindari gradien sifat. Pilihan pemrosesan—seperti pre-aging, media quench terkontrol, dan peregangan pereda tegangan—krusial untuk memastikan stabilitas dimensi dan konsistensi mekanik di berbagai bentuk produk.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	7076	USA	Penunjukan Aluminum Association; referensi dasar untuk komposisi dan temper
EN AW	7076 (sekitar)	Eropa	Penunjukan EN biasanya sejajar tetapi batasan dan kode temper bisa berbeda
JIS	A7076 (sekitar)	Jepang	JIS mungkin tidak memiliki padanan langsung untuk semua batch; periksa sertifikat material lokal
GB/T	7076 (sekitar)	China	Standar China sering memberikan komposisi yang hampir setara; verifikasi perbedaan spesifikasi mekanik

Pemetaan grade setara harus dilakukan dengan hati-hati: batasan kimia dan definisi temper dalam standar EN, JIS, dan GB/T tidak selalu cocok persis dengan tabel AA, dan subvarian dengan mikro-paduan (Zr, Sc) atau rasio Cu/Mg yang dimodifikasi dapat menghasilkan pemrosesan dan performa yang berbeda secara material. Engineer harus membandingkan laporan pengujian kimia dan mekanik yang tersertifikasi daripada hanya mengandalkan nama grade nominal saat mengganti sumber material antar wilayah.

Ketahanan Korosi

7076, seperti paduan seri 7xxx tinggi-Zn lainnya, menunjukkan ketahanan korosi atmosfer sedang tetapi lebih rentan terhadap korosi lokal dan retak korosi akibat tegangan (SCC) dibandingkan paduan 5xxx dan banyak paduan 6xxx. Dalam atmosfer netral, paduan tanpa perlindungan bekerja cukup baik, tetapi dalam lingkungan industri atau laut memerlukan pelapisan pelindung, pelapisan (mis. Alclad), atau proteksi katodik untuk mencapai umur pakai panjang.

Dalam layanan laut dan lingkungan kaya klorida, pitting dan serangan antarbutir dapat mulai terjadi pada zona yang kekurangan presipitat di dekat batas butir, terutama pada temper puncak penuaan. Overaging (perlakuan setara T73/T76) dan mikro-paduan (penambahan Cr, Zr) adalah strategi mitigasi umum untuk mengurangi kerentanan SCC dan meningkatkan ketahanan terhadap korosi akibat klorida.

Interaksi galvanik mengikuti perilaku aluminium tipikal: saat dipasangkan dengan logam yang lebih mulia (baja tahan karat, tembaga), 7076 akan korosi secara preferensial sehingga memerlukan isolasi listrik atau anoda korban dalam rakitan logam campuran. Dibandingkan paduan 3xxx/5xxx, 7076 menukar performa korosi demi kekuatan; dibanding 6xxx ia umumnya lebih kuat namun lebih sensitif terhadap SCC kecuali diproses khusus.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

Pengelasan paduan 7xxx berdaya tahan tinggi menantang: metode pengelasan fusi (GMAW/MIG, GTAW/TIG) biasanya menghasilkan pelunakan HAZ dan kehilangan kekuatan akibat pelarutan atau pertumbuhan kasar presipitat. Perlakuan panas pra dan pasca las sering tidak praktis untuk rakitan, sehingga sambungan rivet atau pengikat mekanis sering digunakan pada aplikasi struktural kritis. Jika pengelasan diperlukan, paduan filler dengan kekuatan lebih rendah (mis. 5356 atau 4043) dan prosedur terkontrol dapat menghasilkan sambungan yang dapat diterima untuk struktur sekunder, tetapi perancang harus mempertimbangkan kekuatan sambungan yang berkurang dan potensi meningkat SCC.

Kemudahan Pemesinan

Kemudahan pemesinan dalam kondisi annealed (O) baik: paduan ini dapat diproses seperti paduan aluminium berdaya tahan tinggi lain, menghasilkan serpihan pendek dan patah dengan peralatan yang sesuai. Dalam kondisi puncak penuaan, keausan alat meningkat karena kekuatan dan kekerasan yang lebih tinggi; penggunaan alat carbide dengan sudut potong positif tinggi dan pendinginan intensif sangat dianjurkan. Indeks kemudahan pemesinan termasuk sedang; kecepatan dan umpan harus disesuaikan untuk mempertahankan hasil permukaan dan umur alat.

Kemampuan Pembentukan

Kemampuan pembentukan sangat tergantung temper: temper O dan T4 menunjukkan kelenturan dan kemampuan tarik yang baik, memungkinkan operasi pembentukan lembaran tipikal dengan radius tikungan minimum wajar (mis. 2–4× ketebalan untuk air bending tergantung tooling). Material T6/T651 memiliki kemampuan pembentukan dingin terbatas dan mudah retak jika ditekuk tanpa pelepasan tegangan; pembentukan hangat dan siklus solution-anneal plus pengerasan ulang digunakan saat bentuk kompleks dibutuhkan dengan kekuatan akhir tinggi.

Perilaku Perlakuan Panas

7076 adalah keluarga paduan yang dapat diperkuat melalui perlakuan panas: perlakuan panas larutan melarutkan unsur paduan ke dalam larutan padat jenuh, biasanya dilakukan pada kisaran 470–480 °C dengan waktu rendam yang cukup untuk ketebalan bagian. Quench cepat (water quench atau quench polimer terkontrol) diperlukan untuk mempertahankan supersaturasi tinggi, diikuti oleh siklus penuaan buatan untuk mengendapkan fase penguatan.

Penuaan buatan menuju T6 biasanya dilakukan pada ~120–125 °C selama durasi yang disesuaikan untuk mencapai sifat mekanik target; overaging pada temperatur lebih tinggi (perlakuan T73/T76) menurunkan kekuatan puncak tetapi secara signifikan meningkatkan ketahanan terhadap retak korosi akibat tegangan dan stabilitas pada suhu tinggi. Temper T651 menambahkan peregangan terkontrol untuk melepaskan tegangan sisa quench sekaligus mempertahankan sifat puncak penuaan.

Untuk operasi yang bergantung pada pengerasan kerja, seperti temper H, strain aging dan annealing parsial dapat digunakan untuk menyesuaikan sifat antara; namun rute desain dominan untuk 7076 adalah melalui siklus perlakuan larutan dan penuaan bukan pengerasan kerja dingin.

Performa Pada Suhu Tinggi

Kekuatan 7076 menurun dengan kenaikan suhu: pelunakan signifikan terjadi di atas ~120–150 °C, dan paparan jangka panjang di atas ~100–120 °C mempercepat overaging serta penurunan sifat luluh dan tarik. Ketahanan creep terbatas dibandingkan dengan paduan tahan suhu tinggi; paparan suhu tinggi jangka pendek mungkin ditoleransi tetapi siklus termal dapat mengurangi umur lelah dan stabilitas dimensi.

Oksidasi minimal pada suhu layanan struktural tipikal, tetapi paparan suhu tinggi dapat memperburuk pertumbuhan presipitat kasar dan evolusi fase batas butir, meningkatkan risiko SCC dan menurunkan ketangguhan. Wilayah HAZ yang terbentuk saat pengelasan atau pemanasan lokal sangat rentan terhadap degradasi sifat dan harus diminimalkan atau diperlakukan pasca saat memungkinkan.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan 7076
Aerospace	Fitting sayap, titik keras, dan forging struktural	Kekuatan terhadap berat tinggi dan performa lelah untuk bagian pembawa beban
Marine	Anggota struktural kapal performa tinggi	Kekuatan dikombinasikan dengan strategi mitigasi korosi yang sesuai
Defense	Komponen senjata kecil dan perlengkapan militer	Kekuatan dan ketangguhan tinggi untuk perangkat keras kritis
Automotive	Komponen suspensi performa tinggi	Mendukung komponen ringan dan kaku di mana penghematan berat sangat penting
Sports/Leisure	Rangka sepeda kelas atas dan peralatan balap	Kekuatan spesifik dan kekakuan maksimal di jajaran paduan teratas
Electronics	Rangka struktural dan beberapa bagian manajemen termal	Perimbangan konduktivitas termal dan densitas rendah untuk rakitan sensitif berat

7076 dipilih ketika diperlukan kekuatan statik dan lelah sangat tinggi per satuan massa dan ketika prosedur fabrikasi serta perlindungan korosi yang sesuai dapat diterapkan. Sangat umum digunakan di struktur primer dan sekunder dirgantara di mana keuntungan mekaniknya melebihi biaya pemrosesan tambahan.

Wawasan Pemilihan

7076 tepat digunakan ketika rasio kekuatan-terhadap-berat menjadi penggerak utama desain dan ketika pengguna dapat menerima prosedur fabrikasi dan perlindungan korosi yang lebih ketat. Pilih 7076 untuk bagian struktural yang sangat terbebani dan akan perlakuan panas setelah pembentukan atau di mana pasca-pemrosesan untuk perlindungan korosi adalah prosedur rutin.

Dibandingkan dengan aluminium murni komersial (1100), 7076 menukar kekuatan yang jauh lebih tinggi dengan konduktivitas listrik dan termal yang lebih rendah serta kemampuan pembentukan dingin yang berkurang; gunakan 1100 ketika konduktivitas atau kemampuan pembentukan deep-draw yang menjadi prioritas. Dibandingkan dengan paduan yang mengalami pengerasan kerja seperti 3003 atau 5052, 7076 menawarkan kekuatan puncak yang jauh lebih tinggi tetapi memerlukan mitigasi korosi yang lebih ketat serta lebih sensitif terhadap pengelasan dan pembentukan dingin. Dibandingkan dengan paduan yang dapat diperlakukan panas umum seperti 6061/6063, 7076 memberikan kekuatan tarik dan kekuatan luluh lebih tinggi pada temper puncak tetapi seringkali dengan biaya yang lebih tinggi, ketahanan korosi yang lebih rendah, dan tingkat kesulitan pengelasan yang lebih besar; pilih 7076 ketika kekuatan ekstra tersebut sebanding dengan kompromi dalam proses dan perlindungan.

Ringkasan Akhir

7076 tetap menjadi paduan aluminium berperforma tinggi yang relevan ketika diperlukan rasio kekuatan-terhadap-berat yang superior dan proses manufaktur dapat mengendalikan perlakuan panas, pengelasan, serta perlindungan korosi; ceruknya adalah pada aplikasi struktural yang menuntut dimana kompromi rekayasa—seperti penurunan kemampuan las dan peningkatan manajemen korosi—diterima demi peningkatan kinerja.