Alumínio 7050: Composição, Propriedades, Guia de Condicionamento & Aplicações

Visão Geral Abrangente

7050 é um membro da série 7xxx de ligas de alumínio, caracterizada pelo zinco como principal elemento de liga e desenvolvida principalmente como um alumínio endurecível por envelhecimento por precipitação e tratamento térmico. Foi desenvolvida para aplicações estruturais de alta resistência, onde é necessária uma combinação de alta resistência estática, tenacidade à fratura e resistência melhorada à corrosão por tensão em relação às ligas Zn–Mg–Cu de alta resistência anteriores.

Os principais elementos de liga no 7050 são zinco, magnésio e cobre, com pequenas adições de zircônio ou titânio usadas para controlar a estrutura granular e inibir a recristalização durante o processamento termomecânico. O mecanismo de endurecimento é o envelhecimento clássico: tratamento térmico em solução, têmpera rápida para manter a solução sólida supersaturada, e envelhecimento artificial controlado para precipitar fases finas MgZn2 (η′/η) que proporcionam o endurecimento por precipitação.

As características principais incluem resistência muito alta ao escoamento e à tração nos estados com envelhecimento máximo, boa tenacidade à fratura em estados para seções espessas e resistência melhorada ao fenômeno de corrosão sob tensão (SCC) quando processado e envelhecido em estados resistentes à SCC (ex.: T7451, T76). As limitações incluem ductilidade e conformabilidade reduzidas em comparação com ligas das séries 5xxx e 6xxx, além de soldabilidade mais limitada nos estados com envelhecimento máximo. Os setores típicos são aeroespacial e defesa (estruturas primárias da fuselagem, revestimentos de asas, longarinas, nervuras de fuselagem), transporte especial e componentes de alto desempenho onde relação resistência-peso e tolerância a danos são decisivos na escolha do material.

Engenheiros selecionam o 7050 sobre outras ligas quando se requer uma combinação de resistência estática muito alta, boa tenacidade à fratura em seções espessas e resistência melhorada à SCC; ele é frequentemente preferido ao 7075 quando a resistência à SCC e o equilíbrio com tenacidade à fratura são mais importantes do que a máxima resistência absoluta. Fatores de custo e cadeia de suprimentos também influenciam a seleção, pois o 7050 é uma liga especial e de custo mais elevado em comparação com ligas estruturais mais comuns.

Variantes de Estado Térmico

Estado	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixo	Alto	Excelente	Excelente	Estado totalmente recozido usado para conformação e estamparia profunda
T5	Médio	Moderado	Regular	Limitada	Resfriado de temperatura elevada e envelhecido artificialmente; usado para extrusões
T6	Muito Alto	Baixo a Moderado	Ruim a Regular	Ruim	Resistência máxima alcançada por envelhecimento artificial após tratamento em solução
T651	Muito Alto	Baixo a Moderado	Ruim a Regular	Ruim	T6 com alívio de tensões por alongamento; comum para chapas para reduzir distorção
T7451	Alto	Moderado	Regular	Ruim	Estado sobrematurado projetado para resistência aprimorada à SCC e tenacidade
T76 / T77	Moderado a Alto	Moderado	Regular	Melhor que T6	Estados sobrematurados que sacrificam parte da resistência para melhorar corrosão e SCC
H14	Médio	Moderado	Regular	Limitada	Endurecido por deformação e posteriormente parcialmente recozido; menos comum para 7050

O estado térmico escolhido para o 7050 tem forte e previsível influência no comportamento mecânico e no desempenho contra corrosão. Estados com resistência máxima (T6/T651) maximizam a resistência ao escoamento e à tração, porém reduzem a ductilidade e conformabilidade e aumentam a sensibilidade à corrosão e SCC; estados sobrematurados (T7451, T76) reduzem levemente a resistência máxima em troca de melhor resistência à SCC e tenacidade à fratura.

Operações de conformação geralmente são realizadas nos estados O ou em estados macios, seguidas de tratamento térmico em solução e envelhecimento — esta sequência preserva a conformabilidade e ainda permite altas resistências finais. A soldagem é geralmente desaconselhada para o 7050 em estado com envelhecimento máximo devido ao significativo amolecimento da ZTV (zona termicamente afetada); se soldado, pode ser necessário tratamento térmico pós-soldagem ou a seleção de estados mais macios e ligas de adição apropriadas.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	≤ 0,12	Impureza típica; nível baixo para manter tenacidade
Fe	≤ 0,12	Limites baixos para minimizar intermetálicos e anisotropia
Cu	2,0–2,6	Aumenta resistência e influencia comportamento da precipitação; afeta corrosão
Mn	≤ 0,10	Baixo; papel auxiliar no controle da estrutura granular
Mg	2,3–2,6	Ativo na formação do precipitado MgZn2, chave para resistência
Zn	6,0–6,8	Principal elemento de endurecimento; níveis altos proporcionam capacidade de endurecimento por envelhecimento
Cr	≤ 0,04	Não é elemento principal na liga padrão 7050; pequenas quantidades podem aparecer
Ti	≤ 0,05	Refinador de grão em formas fundidas ou traço em produtos laminados
Zr / Outros	Farm typical: 0,04–0,20 Zr	Zircônio é comumente adicionado para controlar a recristalização e melhorar a estrutura granular em chapas e perfis extrudados

O equilíbrio entre Zn, Mg e Cu controla a fração volumétrica e morfologia dos precipitados η′/η (MgZn2) responsáveis pela alta resistência do 7050. Pequenas adições de Zr agem como refinadores de grão e retardam a recristalização durante o processamento termomecânico, melhorando a tenacidade e proporcionando propriedades mecânicas mais estáveis em seções espessas. Controle rigoroso de impurezas como Fe e Si é necessário para evitar partículas grossas de intermetálicos que degradam fadiga, tenacidade à fratura e resistência à corrosão.

Propriedades Mecânicas

O 7050 apresenta alta resistência à tração e ao escoamento nos estados com envelhecimento máximo, com diferença relativamente estreita entre limite de escoamento e resistência última devido ao forte endurecimento por precipitação. O alongamento é reduzido nos estados de alta resistência, especialmente em seções espessas onde restrições e histórico de fabricação (ex.: laminação, têmpera) limitam ainda mais a ductilidade. A dureza correlaciona-se com o estado: estados com pico de envelhecimento mostram dureza elevada (indicativa de populações densas de precipitados), enquanto estados sobrematurados reduzem a dureza, mas melhoram tenacidade e resistência à SCC.

O desempenho à fadiga do 7050 é geralmente muito bom quando a microestrutura é fina e homogênea, e quando as superfícies estão acabadas e livres de corrosão pontual. No entanto, a vida em fadiga é sensível à espessura, tensões residuais e homogeneidade do tratamento térmico; seções espessas requerem controle cuidadoso da têmpera e envelhecimento para evitar zonas amolecidas e redução da resistência à fadiga. Efeitos térmicos e de espessura alteram a resistência alcançável: chapas mais espessas resfriam mais lentamente após o envelhecimento em solução, o que pode causar precipitação heterogênea e propriedades inferiores; processamento termomecânico controlado e estados especializados (T7451, T76) são usados para gerenciar esses efeitos.

Propriedade	O / Recozido	Estado Principal (T6 / T651 / T7451)	Observações
Resistência à Tração (UTS)	~240–320 MPa	~500–570 MPa	A UTS depende do estado e da espessura; T6/T651 são faixas de pico de resistência, T7451 um pouco menor
Limite de Escoamento (0,2% offset)	~120–200 MPa	~430–510 MPa	Valores de escoamento variam conforme estado; T651 comumente especificado para chapas estruturais
Alongamento (%)	~20–30%	~6–12%	Maior no estado O; alongamento diminui com o aumento da resistência e da espessura
Dureza (Brinell)	~40–70 HB	~120–155 HB	Dureza aproximada; conversão de resistência à tração depende da microestrutura e do estado

Os valores apresentados são faixas representativas para produtos 7050 laminados e variarão conforme a química exata, rota de processamento, espessura da seção e cronogramas de tratamento térmico. Projetistas devem consultar certificados de fábrica e realizar testes específicos para aplicações críticas estruturais.

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	2,83 g/cm³	Densidade típica para ligas trabalhadas Al–Zn–Mg–Cu de alta resistência
Intervalo de Fusão	~477–635 °C	Faixa solidus–líquido varia ligeiramente com a composição; evitar superaquecimento durante processamento térmico
Condutividade Térmica	~120–150 W/m·K	Inferior ao alumínio puro; condutividade térmica diminui com a liga e envelhecimento
Condutividade Elétrica	~30–40 % IACS	A adição de ligantes reduz significativamente a condutividade em relação ao Al puro
Calor Específico	~0,90 kJ/kg·K	Valor aproximado próximo à temperatura ambiente
Coeficiente de Dilatação Térmica	~23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Comparável a outras ligas de alumínio de alta resistência; importante para ajuste dimensional e projeto de tensões

As propriedades físicas tornam o 7050 atraente para estruturas leves onde o gerenciamento térmico é menos exigente que em aplicações de dissipadores eletrônicos. A condutividade térmica e elétrica são reduzidas em relação ao alumínio puro devido ao alto teor de solutos e dispersões densas de precipitados. A faixa de fusão/solidus e o coeficiente de dilatação térmica são controles importantes durante soldagem, brasagem e tratamento térmico para evitar deformações e fissuras térmicas.

Formas de Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Temperas Comuns	Observações
Chapa	0,5–6,4 mm	Resistência influenciada pela têmpera e laminação; chapas mais finas podem alcançar propriedades próximas ao pico	T6, T651, T7451, O	Amplamente usada para revestimentos e painéis aeroespaciais em têmperas de alta resistência
Placa	6,4–200+ mm	Resistência e tenacidade variam com espessura; processamento especial para placas grossas para controle de resfriamento	T651, T7451, T76	Uso principal: revestimentos para asas grossas, longarinas, placas estruturais que exigem alta tenacidade
Extrusão	Variante por perfil	Pode ser envelhecida após conformação; anisotropia mecânica deve ser controlada	T5, T6	Extrusões usadas para perfis estruturais complexos; tratamento térmico impacta distorção
Tubo	Diâmetros de pequeno a grande	Comportamento similar a barra/extrusão; espessura da parede influencia gradientes de propriedades	T6, T651	Usado onde alta resistência peso é necessária; técnicas de junção e conformação variam
Barra/Haste	Diâmetros até ~200 mm	Propriedades homogêneas quando trabalhadas a quente; tamanho afeta eficiência do resfriamento	T6, T651	Forjados e barras usadas para conexões e componentes estruturais usinados

Diferenças de processamento direcionam a seleção para uso final: produção de chapas e placas requer laminação controlada, têmpera e envelhecimento para alcançar propriedades homogêneas através da espessura. Extrusões e formas forjadas frequentemente passam por tratamentos T5 ou T6 adaptados à geometria para controlar distorção e tensões residuais. Produção de placas para aeroespacial frequentemente inclui adições de Zr e ciclos especiais de têmpera e envelhecimento para obter microestruturas estáveis em seções grossas.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	7050	EUA	Designação principal segundo padrões da Aluminum Association para liga trabalhada
EN AW	7050 (AlZn6.2MgCu)	Europa	Designação EN geralmente espelha a química AA; especificações materiais alinhadas para uso aeroespacial
JIS	Sem equivalente direto	Japão	Sem grau JIS direto único; A7075 e ligas similares de alta resistência às vezes são referenciadas por propriedades comparáveis
GB/T	7050	China	Normas nacionais chinesas frequentemente referenciam 7050 como equivalente direto; especificações químicas e mecânicas são próximas

Embora várias normas internacionais listem 7050 ou designações quimicamente equivalentes, pequenas variações em níveis aceitáveis de impurezas, adição de elementos traço (Zr, Ti) e requisitos de processo podem gerar diferenças mensuráveis em tenacidade, resistência à Fissuração Sob Tensão (SCC) e resposta ao envelhecimento. Engenheiros devem comparar certificados específicos e revisões normativas aplicáveis ao substituir fontes materiais entre regiões.

Resistência à Corrosão

A resistência à corrosão atmosférica do 7050 é moderada para uma liga Al–Zn–Mg–Cu de alta resistência; a liga apresenta desempenho aceitável em muitos ambientes, mas é mais suscetível a corrosão localizada (pitting) que as ligas série 5xxx e muitas 6xxx. Têmperas sobreenvelhecidas (T76, T7451) e tratamentos superficiais adequados (conversão cromatada, anodização, revestimentos onde aplicável) melhoram a performance contra corrosão geral e durabilidade a longo prazo em serviço.

Em ambientes marítimos ou de alta salinidade, o 7050 requer seleção cuidadosa da têmpera e frequentemente revestimentos protetores, pois a corrosão por cloretos (pitting e ataque intergranular) pode iniciar trincas por fadiga. A liga apresenta resistência à SCC superior a formulações antigas da série 7xxx quando envelhecida para têmperas resistentes à SCC, mas ainda é mais suscetível que muitas ligas 5xxx; projetistas devem considerar ambiente, níveis de tensão e estratégias de proteção.

Acoplamento galvânico com metais diferentes (ex.: aço inoxidável, aço carbono) pode acelerar a corrosão localizada do alumínio—isolamento adequado, revestimentos e projeto de juntas reduzem o fluxo de corrente galvânica. Em comparação com ligas 6xxx, o 7050 troca resistência à corrosão por maior resistência mecânica; em comparação ao 7075, o 7050 geralmente oferece melhor resistência à SCC e tenacidade, sendo preferível em aplicações estruturais aeroespaciais primárias onde comportamento frente à corrosão e fratura são críticos.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

Soldar 7050 é desafiador, especialmente em têmperas de pico, pois o aporte térmico gera uma zona afetada pelo calor (ZAC) onde precipitados se sobreenvelhecem e a resistência é reduzida localmente. Soldagem por fusão (TIG/MIG) tem risco de fissuração quente e perda significativa de propriedades mecânicas na ZAC; ligas de enchimento com resistência compatível e proteção contra trincas por liquefação (como enchimentos Al–Zn–Mg–Cu ou enchimentos especialmente desenvolvidos da série 7xxx) são às vezes usados, mas a restauração total das propriedades de pico por tratamento térmico pós-soldagem é difícil em montagens grandes.

Soldagem por resistência e soldagem por fricção com agitação (FSW) são alternativas comuns: FSW produz microestrutura local mais favorável e menor amolecimento comparado à soldagem por fusão e é frequentemente empregada para grandes componentes estruturais. Quando soldagem por fusão é inevitável, projetistas devem planejar redução localizada de propriedades mecânicas, aplicar tratamentos térmicos pós-soldagem se a geometria permitir, e utilizar rebites ou fixadores mecânicos onde necessário.

Usinabilidade

7050 é considerado razoavelmente usinável para ligas de alumínio de alta resistência, porém índices de usinabilidade são menores que ligas de alumínio mais macias devido à alta resistência e tendência ao encruamento. Ferramentas de carboneto com ângulos de corte positivos, setups rígidos e velocidades de corte moderadas a altas com refrigeração abundante são recomendados para controlar acúmulo e formação de cavacos. Acabamento superficial e estabilidade dimensional são excelentes quando ferramentas afiadas e avanços otimizados são usados; cortes interrompidos pesados ou seções de parede fina requerem atenção a vibrações e projeto de fixação.

Furação e rosqueamento em têmperas de alta resistência podem gerar encruamento ao redor dos furos; pré-furação em têmperas mais macias ou ciclos de furação em passos (peck drilling) podem melhorar a qualidade do furo. Alívio de tensões pós-usinagem pode ser necessário para componentes críticos à fadiga.

Conformabilidade

A conformação do 7050 é melhor realizada em têmperas moles (O) ou por processos que permitem tratamento térmico pós-formação para alcançar a condição envelhecida final. Conformação a frio em têmperas de alta resistência leva a retorno elástico (springback) e possível fissuração; raios mínimos de curvatura são maiores que para ligas 5xxx e 6xxx devido à ductilidade inferior. Raios de curvatura internos típicos recomendados para chapas aeroespaciais são várias vezes a espessura da chapa dependendo da têmpera; para componentes críticos, matrizes e sequências de conformação são projetadas para limitar concentrações locais de tensão.

Conformação a quente ou pré-aquecimento podem melhorar a conformabilidade em alguns perfis, mas etapas subsequentes de solubilização, têmpera e envelhecimento devem ser planejadas para evitar distorção e atingir as propriedades mecânicas alvo. Quando necessária conformação complexa, conformar na condição O e seguir com ciclo apropriado de solubilização/envelhecimento para restaurar resistência.

Comportamento ao Tratamento Térmico

O tratamento de solubilização do 7050 é tipicamente realizado entre 470–480 °C para dissolver precipitados de endurecimento em solução sólida supersaturada; temperaturas e tempos exatos dependem da espessura da seção e forma do produto. O resfriamento rápido a partir da temperatura de solubilização é crítico para reter soluto em solução e viabilizar envelhecimento eficaz; taxas de têmpera insuficientes em seções grossas podem resultar em zonas amolecidas e redução de resistência.

Os ciclos de envelhecimento artificial variam conforme o equilíbrio desejado entre resistência e resistência à SCC. Os ciclos de envelhecimento pico (T6) alcançam a maior resistência por meio do envelhecimento em temperaturas tipicamente na faixa de 120–135 °C por várias horas; tratamentos de envelhecimento excessivo (T7451, T76) utilizam temperaturas mais altas ou sequências de envelhecimento em múltiplas etapas para aumentar ligeiramente o tamanho dos precipitados, reduzindo tensões internas e melhorando o desempenho contra SCC. A transição entre revenimentos T (por exemplo, de T6 para T7451) é possível por meio de re-envelhecimento, mas requer aquecimento controlado para garantir resposta uniforme.

Alcançar propriedades consistentes em chapa grossa requer atenção ao histórico termomecânico: variantes contendo Zr, meios de têmpera controlados e monitoramento de temperatura durante o envelhecimento ajudam a reduzir gradientes através da espessura. Para ligas não suscetíveis a tratamento térmico, o principal caminho de reforço é o encruamento, porém a 7050 é intencionalmente tratável termicamente e deve ser processada conforme.

Desempenho em Alta Temperatura

Em temperaturas elevadas de serviço (acima de aproximadamente 150–200 °C), a 7050 sofre perda progressiva do limite de escoamento e resistência à tração à medida que a distribuição dos precipitados coarsen e apresentam envelhecimento excessivo. A resistência estática de longo prazo e a resistência a fluência em temperaturas moderadas são inferiores às de ligas especializadas para alta temperatura, e os projetistas devem limitar temperaturas contínuas de serviço onde sejam necessários estabilidade dimensional e retenção de resistência.

A oxidação é limitada sob condições atmosféricas típicas até temperaturas moderadas devido à camada protetora de alumina; entretanto, em altas temperaturas ou sob exposição térmica cíclica, a liga pode sofrer de formação de escamas e alterações na microestrutura que reduzem o desempenho mecânico. O comportamento da Zona Afetada pelo Calor (ZAC) em juntas soldadas é especialmente sensível à exposição térmica; o revenimento e o processamento pós-soldagem devem mitigar riscos de amolecimento e fragilização.

Aplicações

Indústria	Componente Exemplo	Por que Usar 7050
Aeroespacial	Peles das asas, longarinas, nervuras do fuselagem	Alta relação resistência/peso, boa tenacidade à fratura e revenimentos resistentes à SCC para estruturas primárias
Defesa	Partes estruturais de mísseis e sistemas de armas	Alta resistência estática e tenacidade para cargas dinâmicas
Marinha	Fixadores estruturais de alto desempenho	Resistência favorável e revenimentos envelhecidos proporcionam melhor comportamento contra corrosão/SCC
Automotiva	Componentes de chassi de alto desempenho