Aluminium 8007: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Ikhtisar Lengkap

Alloy 8007 merupakan bagian dari seri aluminium 8xxx, yaitu keluarga paduan yang umumnya ditandai dengan keberadaan lithium sebagai unsur paduan utama bersama dengan adisi mikro paduan lainnya. Paduan ini memanfaatkan lithium untuk mengurangi densitas dan meningkatkan modulus elastis per unit massa, dengan tujuan meningkatkan kekakuan spesifik dan performa yang sensitif terhadap berat pada aplikasi struktural.

8007 diformulasikan sebagai paduan aluminium yang dapat diperlakukan panas dan diperkuat dengan presipitasi, di mana mekanisme penguatan utama adalah nukleasi dan pertumbuhan presipitat halus δ' (Al3Li) dan presipitat koheren lainnya selama proses penuaan buatan. Mikrostruktur dapat disesuaikan melalui perlakuan larutan, quenching, dan penuaan terkontrol untuk menghasilkan keseimbangan kekuatan, duktibilitas, dan ketangguhan yang sesuai dengan berbagai temper.

Sifat utama 8007 meliputi rasio kekuatan-terhadap-berat yang baik, densitas lebih rendah dibandingkan paduan Al-Mg-Si dan Al-Cu konvensional, serta peningkatan kekakuan relatif terhadap paduan konvensional dengan ketebalan yang sebanding. Ketahanan korosi dan kemampuan las sangat bergantung pada temper dan komposisi kimia, dengan kemampuan pembentukan umumnya terbaik pada temper annealed atau sebagian annealed dan berkurang pada kondisi peak-aged.

Industri tipikal yang menggunakan 8007 meliputi struktur aerospace dan ruang angkasa, transportasi performa tinggi (otomotif dan kereta api), komponen laut khusus, serta aplikasi elektronik/manajemen termal tertentu di mana pengurangan massa dan peningkatan kekakuan menjadi keuntungan. Insinyur memilih 8007 ketika desain memprioritaskan kekakuan spesifik dan pengurangan berat yang dikombinasikan dengan kebutuhan akan kekuatan sedang hingga tinggi serta performa korosi dan kelelahan yang dapat diterima.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Formabilitas	Lasabilitas	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Sangat Baik	Sangat Baik	Sepenuhnya annealed, duktibilitas maksimum untuk pembentukan
H111 / H14	Rendah-Sedang	Sedang-Tinggi	Sangat Baik	Baik	Work-hardening ringan untuk peningkatan kekuatan modest
T3	Sedang	Sedang	Baik	Cukup	Perlakuan larutan, bekerja dingin dan penuaan alami
T6	Tinggi	Rendah-Sedang	Cukup	Cukup-Baik	Perlakuan larutan dan penuaan buatan untuk kekuatan puncak
T8 / T91	Tinggi	Rendah	Terbatas	Cukup	Perlakuan larutan, bekerja dingin dan penuaan buatan (terkontrol)
T651	Tinggi	Rendah	Terbatas	Cukup	Perlakuan larutan, stress-relieved melalui peregangan, penuaan buatan

Temper mengontrol keseimbangan antara kekuatan luluh/UTS dan duktibilitas pada 8007 dengan mengubah ukuran presipitat, distribusi, dan kepadatan dislokasi. Temper annealed/O memaksimalkan formabilitas dan lebih disukai untuk bagian yang dibentuk dalam, sementara temper T6 dan sejenisnya menghasilkan kekuatan tarik dan luluh tertinggi dengan pengorbanan elongasi dan kemampuan bending.

Jalur penuaan dan jumlah pengerjaan dingin sangat memengaruhi ketangguhan, laju pertumbuhan retak kelelahan, dan kerentanan terhadap korosi lokal; perancang harus memilih temper yang sesuai dengan proses pembentukan dan beban kerja yang diharapkan agar tidak terjadi perlakuan berlebihan atau kekuatan yang kurang memadai.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	0.10–0.50	Kontrol impuritas; membentuk intermetallic dengan Fe; membatasi fluiditas pada grade pengecoran
Fe	0.05–0.60	Memengaruhi ketangguhan dan sumber inklusi; dijaga rendah untuk mengurangi intermetallic kasar
Mn	0.05–0.50	Kontrol struktur butir dan kekuatan melalui dispersoid
Mg	0.05–1.20	Kontributor pengerasan penuaan dan kekuatan, berinteraksi dengan fase Li/Al
Cu	0.05–2.00	Meningkatkan kekuatan melalui presipitat tambahan tapi dapat mengurangi ketahanan korosi
Zn	0.00–2.00	Dapat membantu kekuatan namun meningkatkan kerentanan korosi lokal jika tinggi
Cr	0.01–0.30	Kontrol rekristalisasi dan pertumbuhan butir kasar selama proses
Ti	0.01–0.20	Pemurni butir pada produk cor dan tempa, meningkatkan keseragaman mekanik
Lainnya (termasuk Li)	Li 0.20–2.50 (tipikal)	Lithium adalah elemen penentu utama; elemen jejak lain (Be, Zr) digunakan untuk kontrol mikrostruktur

Kimia 8007 berfokus pada kandungan lithium sebagai pendorong performa utama, menurunkan densitas dan memungkinkan pembentukan presipitat δ' yang memberikan kekuatan spesifik tinggi. Tembaga, magnesium, dan seng digunakan untuk menyetel kekuatan melalui fase presipitat tambahan namun harus seimbang agar ketahanan korosi dan ketangguhan retak tetap terjaga. Penambahan terkontrol Zr/Cr/Ti umum untuk memurnikan struktur butir, menstabilkan properti tarik selama siklus termal, dan mengurangi rekristalisasi.

Sifat Mekanik

Perilaku tarik pada 8007 menunjukkan rentang luas tergantung temper dan bentuk produk; material annealed (O) biasanya menunjukkan kekuatan tarik maksimum yang sedang dengan elongasi tinggi, sementara temper T6/T8 memberikan kekuatan tarik dan luluh yang jauh lebih tinggi dengan duktibilitas berkurang. Kehadiran presipitat Al3Li halus dan koheren pada kondisi peak-aged menaikkan kekuatan luluh dan tarik sekaligus mempertahankan peningkatan modulus yang menguntungkan.

Kekuatan luluh sensitif terhadap penuaan dan pengerjaan dingin; temper T6 biasanya memberikan peningkatan luluh yang signifikan akibat presipitasi homogen, tetapi overaging lokal atau presipitat kasar dapat menurunkan kekuatan luluh dan ketangguhan. Elongasi menurun pada temper kekuatan tinggi dan juga berkurang pada ketebalan bagian yang lebih tebal akibat kendala melalui ketebalan dan heterogenitas mikrostruktur.

Performa kelelahan 8007 mendapat manfaat dari kekakuan paduan dan dispersi presipitat jika diproses dengan benar; namun inisiasi serta propagasi awal retak kelelahan dapat diperburuk oleh kekasaran permukaan, inklusi, dan pasangan galvanik. Efek ketebalan cukup signifikan: bagian tipis merespon secara cepat pada siklus perlakuan larutan dan quenching sehingga menghasilkan properti yang lebih seragam, sementara bagian tebal dapat mengalami laju quench yang lebih lambat dan properti puncak yang berkurang.

Sifat	O/Annealed	Temper Kunci (mis. T6)	Catatan
Kekuatan Tarik	150–250 MPa (tipikal)	350–470 MPa (tipikal)	Rentang bergantung pada kandungan Li dan perlakuan panas; T6 menunjukkan peningkatan mencolok
Kekuatan Luluh	60–130 MPa (tipikal)	300–420 MPa (tipikal)	Kekuatan luluh meningkat dengan penuaan dan pengerjaan dingin; HAZ bisa melunak secara lokal
Elongasi	20–35%	7–15%	Duktibilitas berkurang dengan temper kekuatan tinggi dan ketebalan lebih besar
Hardness	40–90 HB	90–140 HB	Kekerasan berkorelasi dengan kepadatan presipitat dan pengerjaan dingin

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Densitas	2.55–2.67 g/cm3	Lebih rendah dari aluminium konvensional karena Li; nilai tepat bergantung pada level Li
Rentang Titik Leleh	~ 520–650 °C	Paduan mempengaruhi titik solidus/liquidus; suhu perlakuan larutan harus dipatuhi
Konduktivitas Termal	120–165 W/m·K	Lebih rendah dari Al murni; konduktivitas tergantung unsur paduan dan temper
Konduktivitas Listrik	25–48 %IACS	Berkurang dibanding Al murni; konduktivitas menurun oleh kandungan solut dan pengerjaan keras
Kalor Jenis	~0.90 J/g·K	Urutan magnitudo mirip paduan aluminium umum; variasi kecil terhadap paduan
Koefisien Ekspansi Termal	22–24 µm/m·K (20–100 °C)	Serupa banyak paduan aluminium tetapi sedikit dipengaruhi oleh kandungan Li

Densitas yang lebih rendah dari 8007 merupakan keuntungan fisik utama dalam desain yang sensitif terhadap berat dan berkontribusi pada kekakuan spesifik yang lebih tinggi. Konduktivitas termal dan listrik lebih rendah dibanding aluminium murni akibat penyebaran atom solut; hal ini harus diperhitungkan untuk aplikasi manajemen termal dan listrik.

Jendela proses termal sangat kritis: parameter perlakuan larutan dan penuaan harus memperhatikan rentang titik leleh paduan serta stabilitas presipitat kaya Li. Perancang juga harus memperhitungkan perilaku ekspansi termal yang sedikit berbeda saat menggabungkan 8007 dengan bahan lain yang berbeda.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Sheet (plat tipis)	0,2–6,0 mm	Keseragaman baik pada ketebalan tipis	O, H14, T3, T6	Umum digunakan untuk kulit pesawat terbang dan panel otomotif
Plate (plat tebal)	6–25 mm	Kekuatan dapat menurun pada bagian tebal karena sensitivitas quenching	O, T6 (terbatas)	Membutuhkan pengendalian proses untuk memastikan sifat mekanik merata sampai ketebalan
Extrusion (ekstrusi)	Penampang sampai 200 mm	Kekuatan bervariasi tergantung penampang dan pengerasan usia (age hardening)	T6, T8	Profil kompleks digunakan untuk penguat struktural dan rel
Tube (pipa)	Dinding 0,5–8,0 mm	Kekuatan aksial baik; kemampuan bending/forming tergantung temper	O, T6	Digunakan untuk pipa struktural ringan dan sistem aerospace
Bar/Rod (batang)	Ø5–100 mm	Kekuatan bervariasi tergantung diameter dan perlakuan panas	O, T6	Dipakai untuk fitting, komponen machining, dan pengikat

Produk sheet dan ketebalan tipis banyak digunakan untuk 8007 karena mencapai respons quench dan aging yang lebih konsisten serta formabilitas yang lebih baik pada temper O dan H. Plate dan ekstrusi penampang besar memerlukan kontrol ketat pada perlakuan solusi dan quenching untuk menghindari zona lunak di tengah dan mendapatkan sifat mekanik yang seragam.

Perbedaan proses (rolling vs ekstrusi) memengaruhi tekstur, anisotropi, dan kemampuan bentuk. Bila diperlukan keseragaman sifat yang ketat di seluruh ketebalan, pemasok dapat menspesifikasikan kontrol solusi dan suhu atau memilih temper kerja dingin yang dikombinasikan dengan penuaan terkontrol.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	8007	USA	Penamaan industri umum untuk keluarga kimia ini; variasi pemasok ada
EN AW	8xxx (beragam)	Europe	Standar EN biasanya mengelompokkan paduan mengandung Li dalam seri 8xxx; pencocokan langsung tergantung komposisi tepat
JIS	Seri A8xxx	Japan	Standar Jepang memiliki entri keluarga 8xxx yang serupa; nomor grade berbeda sesuai komposisi
GB/T	8007 (atau seri 8xxx)	China	Standar China sering menggunakan penomoran berbasis seri; padanan tepat perlu pemeriksaan komposisi

Padanan tepat untuk 8007 tidak selalu satu‑banding‑satu karena variasi kepemilikan dan jendela komposisi yang sempit dari pemasok. Engineer sebaiknya meminta sertifikat uji kimia dan mekanik serta, bila perlu, membandingkan batas spesifik Li, Cu, dan Mg untuk memastikan kesetaraan lintas standar.

Ketahanan Korosi

Ketahanan korosi atmosferik 8007 secara umum baik untuk paduan mengandung Li ketika kadar Cu dan Zn terkendali; alumina pelindung terbentuk secara alami, dan tempering serta finishing permukaan yang tepat meningkatkan performa. Namun, kadar Cu atau Zn yang lebih tinggi meningkatkan kerentanan terhadap pitting dan exfoliation pada lingkungan agresif, sehingga spesifikasi harus disesuaikan dengan kondisi layanan.

Dalam lingkungan laut dan yang kaya klorida, 8007 tampil cukup baik bila dibandingkan dengan paduan seri 2xxx tetapi mungkin kurang tahan dibandingkan paduan Al‑Mg murni (5xxx) kecuali digunakan inhibitor, lapisan, atau perlakuan pelindung. Perhatian pada temper paduan dan perlakuan pasca las diperlukan untuk mengurangi serangan lokal, terutama di sekitar pengikat dan sambungan.

Risiko retak korosi tegangan meningkat dengan tegangan tarik dan dengan komposisi tertentu (terutama Cu tinggi); desain bijak untuk mengurangi tegangan tarik berkelanjutan dan penggunaan temper serta lapisan tahan korosi membantu mengurangi risiko ini. Interaksi galvanik menempatkan 8007 pada sisi anodik relatif terhadap baja tahan karat dan paduan tembaga biasa; penggunaan isolator atau pemilihan pengikat yang kompatibel dianjurkan.

Dibandingkan dengan keluarga lain, 8007 biasanya menawarkan kekakuan spesifik lebih baik dan ketahanan korosi setara atau lebih baik dibandingkan paduan Al‑Cu kekuatan tinggi, tetapi jarang menyamai ketahanan korosi murni paduan Mg (5xxx) pada eksposur laut tanpa pelapis.

Properti Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

Pengelasan 8007 menggunakan GTAW (TIG) dan GMAW (MIG) dapat dilakukan namun memerlukan kontrol proses untuk membatasi penguapan Li dan mengendalikan pelunakan zona pengaruh panas (HAZ). Paduan pengisi tipikal adalah tipe Al‑Si atau Al‑Mg‑Si yang dipilih untuk menyeimbangkan kekuatan dan perilaku korosi. Pemanasan awal dan perlakuan solusi pasca las terkontrol atau pelunakan mekanik mungkin diperlukan untuk struktur kritis. Risiko retak panas sedang dan meningkat dengan kenaikan Cu/Zn; pengelasan berdenyut dan perlindungan ruang hampa atau gas inert untuk komponen aerospace kritis umum dilakukan.

Machinability (Kemudahan Mesin)

Kemudahan pemesinan 8007 berkisar dari sedang sampai baik tergantung temper dan ukuran penampang; temper kekuatan tinggi mengurangi kemudahan pemesinan karena pengerasan kerja dan beban alat meningkat. Alat carbide dengan sudut pahat positif dan sistem pembuangan serpihan yang baik direkomendasikan; kecepatan potong biasanya lebih tinggi dari baja tetapi lebih rendah dari aluminium murni karena adanya paduan. Pembentukan serpihan cenderung berupa serpihan pendek tersegmentasi dengan pemberian pakan dan pelumasan memadai; pendinginan dan pengendalian serpihan meningkatkan hasil permukaan dan memperpanjang usia alat.

Formabilitas

Formabilitas sangat baik pada temper O dan temper H yang sedikit diolah, dan menurun pada kondisi penuaan puncak T6/T8 di mana elongasi dan kemampuan lentur berkurang. Radius tekuk minimum tipikal pada temper O kecil (R/t ≈ 1–2) tergantung temper dan tooling, sedangkan T6 mungkin memerlukan radius lebih besar dan kompensasi springback lebih banyak. Pembentukan hangat dan siklus perlakuan solusi/penuaan digunakan untuk meningkatkan formabilitas bentuk kompleks diikuti dengan penuaan buatan guna mengembalikan kekuatan.

Perilaku Perlakuan Panas

Sebagai paduan yang dapat diperlakukan panas, 8007 menjalani siklus perlakuan solusi, quenching, dan penuaan buatan untuk mencapai kekuatan puncak. Suhu perlakuan solusi biasanya berada dalam kisaran 500–540 °C tergantung komposisi tepat; quenching seragam sangat penting untuk menekan pembentukan presipitat kasar dan mempertahankan supersaturasi larutan untuk penuaan berikutnya.

Penuaan buatan dilakukan pada suhu sedang (biasanya 120–180 °C) untuk menumbuhkan presipitat halus δ' (Al3Li) yang memberikan kekuatan dan kekakuan tinggi. Overaging pada suhu tinggi atau waktu lama menyebabkan presipitat membesar dan kehilangan sifat puncak; pemilihan temper (T6 vs T8/T91) mengelola trade‑off antara kekuatan dan ketangguhan.

Transisi temper termasuk penuaan alami pada beberapa temper (T3) di mana presipitasi parsial terjadi pada suhu ruang, dan kerja dingin diikuti penuaan (T8) di mana jaringan dislokasi membantu nukleasi tidak homogen menghasilkan kekuatan luluh lebih tinggi. Kontrol laju pendinginan dan siklus penuaan penting untuk menghindari gradien sifat, terutama di bagian tebal atau rakitan kompleks.

Performa Suhu Tinggi

8007 menunjukkan penurunan kekuatan yang signifikan pada suhu di atas sekitar 125–150 °C saat presipitat mengandung Li mulai membesar dan larut, membatasi suhu layanan kontinu. Paparan jangka pendek hingga sekitar 200 °C dapat ditoleransi tergantung temper dan sifat yang dibutuhkan, tetapi layanan suhu tinggi jangka panjang tidak dianjurkan untuk aplikasi pembebanan.

Oksidasi pada kondisi ambient terbatas karena aluminium membentuk lapisan oksida pelindung, namun pada suhu tinggi dapat terjadi pengelupasan permukaan dan perubahan kimia permukaan. Zona pengaruh panas (HAZ) saat pengelasan menjadi perhatian: pelunakan lokal dan kehilangan sifat tarik biasa terjadi akibat pelarutan presipitat dan presipitasi ulang; perlakuan panas pasca las atau pelunakan mekanik biasanya disyaratkan untuk komponen kritis.

Ketahanan creep 8007 terbatas dibandingkan paduan suhu tinggi; perancang harus menghindari tegangan lama pada suhu tinggi dan melakukan pengujian spesifik aplikasi bila terjadi lonjakan panas.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Mengapa 8007 Digunakan
Aerospace	Penguat fuselage, fitting internal	Kekakuan spesifik tinggi dan pengurangan bobot untuk efisiensi struktural
Marine	Panel superstruktur ringan	Berat jenis rendah dan kekuatan baik dengan pengendalian korosi
Automotive	Penguatan struktural, bagian manajemen benturan	Pengurangan bobot untuk efisiensi bahan bakar sambil mempertahankan kekuatan diperlukan
Elektronik	Penyebar panas dan housing	Berat rendah dan konduktivitas termal memadai dengan integritas struktural

8007 dipilih ketika penghematan massa dan peningkatan kekakuan menjadi faktor desain penting sekaligus mempertahankan kemampuan mencapai kekuatan sedang hingga tinggi melalui perlakuan panas. Kombinasi sifat paduan ini cocok untuk aplikasi yang mengutamakan performa struktural dan penghematan bobot yang memberikan keuntungan tingkat sistem, seperti struktur primer dan sekunder aerospace, komponen transportasi high-end serta beberapa bagian manajemen termal.

Wawasan Pemilihan

Dalam memilih 8007, prioritaskan penggunaan yang membutuhkan kekakuan spesifik lebih baik dan massa berkurang namun tetap memerlukan kekuatan sedang sampai tinggi yang dapat dicapai melalui penuaan. Spesifikasikan tempering dan perlakuan pasca fabrikasi sejak awal untuk menghindari kejutan dalam formabilitas, performa pengelasan, dan perilaku korosi.

Dibandingkan dengan aluminium murni komersial (misalnya, 1100), 8007 menukar sedikit konduktivitas listrik dan termal serta kemampuan bentuk dengan kekuatan jauh lebih tinggi dan densitas lebih rendah, menjadikannya pilihan utama untuk komponen struktural daripada aplikasi yang membutuhkan konduktivitas tinggi atau kemampuan bentuk yang sangat baik. Dibandingkan dengan paduan work‑hardened umum (misalnya, 3003, 5052), 8007 menawarkan kekuatan spesifik dan kekakuan yang lebih unggul dengan pengorbanan reduksi duktilitas pada temper puncak serta potensi biaya material yang lebih tinggi. Dibandingkan dengan paduan heat‑treatable umum (misalnya, 6061/6063), 8007 dapat dipilih ketika prioritas adalah densitas terendah dan kekakuan spesifik yang lebih tinggi meskipun kekuatan absolut puncak mungkin serupa atau sedikit lebih rendah; pilih 8007 saat penghematan berat dan modulus per unit massa menjadi faktor penentu.

Ringkasan Penutup

Paduan aluminium 8007 tetap relevan di mana perancang menuntut kombinasi densitas yang lebih rendah, peningkatan kekakuan spesifik, dan kekuatan yang dapat diperlakukan panas, terutama di sektor kedirgantaraan dan transportasi yang sensitif terhadap berat. Spesifikasi yang tepat mengenai kimia, temper, dan urutan fabrikasi membuka keunggulannya sekaligus mengelola kompromi dalam kemampuan bentuk, kemampuan las, dan perilaku korosi.