铝合金 7075 因其优异的强度–重量比而著称，这主要归功于它在保持坚固时具有相对较低的密度和强大的析出硬化微观结构。在 T6 态下，它是航空航天框架、高性能运动器材和国防部件中的关键材料，在这些领域里，既要减轻质量，又不能牺牲刚度。
| 性能指标 | 数值 |
|---|---|
| 密度（T6 态） | 2.81 g/cm³ |
| 相对密度 | 2.81（水为 1） |
| 对比：6061‑T6 铝合金 | 2.70 g/cm³ |
| 对比：普通碳钢 | 7.85 g/cm³ |
| 不同时效态下密度范围 | 2.78 – 2.83 g/cm³ |
密度由哪些因素决定？
材料的密度主要取决于元素组成和微观结构。7075 属于 7xxx 系列，主要合金化元素为锌（5.6 – 6.1 wt%）、镁（2.1 – 2.5 wt%）和铜（1.2 – 1.6 wt%）。这些合金元素虽略微提高了合金相对于纯铝（2.70 g/cm³） 的密度，但它们对时效过程中细小析出相的形成至关重要。微量铬（0.18 – 0.28 wt%）和极少的其他杂质（各 ≤ 0.15 wt%）对总体密度影响微乎其微，但对提高耐腐蚀性和晶界强度起到关键作用。
时效态对密度的影响
尽管化学成分保持不变，不同的热处理态仍会引起细微的密度变化。完全固溶但未时效（T4 态）的合金，由于晶格稍有膨胀，密度约为 2.78 g/cm³；而经人工时效（T6 态）后，析出了更致密的金属间化合物相，使测得密度提高至约 2.81 g/cm³。约 0.05 g/cm³ 的差异虽小，却可能在卫星结构等对质量预算极为严格的应用中至关重要。
低密度的意义
7075 合金的较低密度使工程师能够设计出兼具轻量化和结构刚度的部件。在航空领域，用 7075 铝替代钢或钛部件可节省约 60 – 70 % 的重量，从而直接提升燃油效率和有效载荷能力。在竞技自行车领域，采用 7075 制成的车架在不牺牲扭转刚度的情况下，整架重量可低于 1 kg，为顶级车手所青睐。
与其他材料对比
简要对比如下：
•6061‑T6 铝合金（2.70 g/cm³）：密度更低，但屈服强度仅约 275 MPa。
•普通碳钢（7.85 g/cm³）：几乎是铝的三倍密度，载荷能力好但重量大。
•钛合金 5 号（4.43 g/cm³）：比铝密度高、比钢低，因耐腐蚀和高温稳定性而受青睐。
这些对比帮助工程师在重量、强度、成本和环境耐久性之间进行权衡，选择最优材料。
测量与质量控制
行业常用阿基米德原理或 X 射线计算机断层扫描来验证密度，公差严格控制在 ±0.02 g/cm³ 以内。任何显著偏差可能表明存在铸造孔洞、固溶处理不充分或杂质夹杂，都会影响疲劳寿命和机械可靠性。
结论
在 T6 态下，7075 铝合金的典型密度约为 2.81 g/cm³，巧妙地在轻量化与高机械性能之间取得平衡。了解其不同热处理态下的密度变化以及与其他材料的对比，有助于设计人员在要求严苛的应用中优化结构，实现最高效能。
