Materials & Alloys W3D-TG-17 ISO/ASTM 52900 Validiert

High-Strength Aluminum Alloys 7075, 6061 and Scalmalloy in AM

Overcoming solidification cracking in Al 7075 and 6061: nanoparticle inoculation, Scalmalloy scandium modification, and high-temp LPBF.

Stand: 2026-03-22 Lesezeit: 8 min Fachredaktion Additive Fertigung
Executive Summary & Key Engineering Takeaways Normative Status: Validated

Wrought high-strength aerospace aluminum alloys 7075 and 6061 were historically considered unprintable due to severe solidification cracking during rapid cooling. Modern solutions include scandium modification (Scalmalloy), titanium diboride (TiB2) nanoparticle inoculation, and high-temperature preheating exceeding 350 deg C.

  • Standard-Al7075 reißt beim Laserschmelzen entlang dendritischer Korngrenzen.
  • Scalmalloy (Al-Mg-Sc-Zr) bildet feinstes äquiaxiales Gefüge und erreicht >520 MPa Zugfestigkeit.
  • Nanopartikel-Impfung (z.B. TiB2 oder TiC) erzeugt Millionen Keime und eliminiert Heißrisse zuverlässig.
Streckgrenze Scalmalloy
> 480 MPa
Bruchdehnung A
12 - 15 %
Dichte Legierung
2,85 g/cm³
Luftfahrtqualifikation
Airbus / EASA

Technical Specifications & Comparison Matrix

ISO/ASTM 52900
Legierung Streckgrenze Rp0.2 Zugfestigkeit Rm Bruchdehnung Rissrisiko im AM
AlSi10Mg (Standard AM) 220 - 260 MPa 360 - 410 MPa 6 - 9 % Sehr gering (Gusslegierung)
Scalmalloy (Al-Mg-Sc-Zr) 460 - 510 MPa 520 - 560 MPa 12 - 15 % Rissfrei durch Kornfeinung
Al 7075 (unmodifiziert) Nicht messbar (Bauteil zerbricht) - - Extrem hoch (Kollaps)
Al 7075-RAM (mit TiB2 Keimen) 420 - 470 MPa 480 - 520 MPa 8 - 11 % Rissfrei bei Prozessfenster
01

Solidification Cracking Mechanics in High-Strength Al

Bei 7075 erstarrt die Matrix dendritisch, während niedrigschmelzende Restphasen (Zink, Kupfer) zwischen den Dendriten flüssig bleiben. Kühlt das Bauteil ab, schrumpft das Metall. Wenn die Dehnung die Belastbarkeit der dünnen Flüssigkeitsfilme übersteigt, reißen die Korngrenzen auf. Gusslegierungen wie AlSi10Mg verhindern dies durch reichlich eutektisches Silizium, das Zwischenräume heilt – besitzen jedoch nur mäßige Festigkeit.

02

Scandium-Zirconium Inoculation (Scalmalloy)

Scalmalloy enthält Scandium und Zirkon, die bei der Erstarrung feinstverteilte Al3(Sc,Zr)-Präzipitate bilden. Diese wirken als hocheffiziente heterogene Keimbildner. Das Gefüge erstarrt nicht kolumnar, sondern vollständig äquiaxial und feinkörnig. Nach einer einfachen Einstufen-Wärmebehandlung bei 325 °C für 4 Stunden scheiden sich weitere Nanopartikel aus, die die Festigkeit auf Schmiedeniveau anheben.

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Frequently Asked Questions (FAQ)

Warum ist Scalmalloy teurer als AlSi10Mg?
Scandium ist ein seltenes Element mit hohem Rohstoffpreis. Dennoch rechnet sich der Einsatz in Luftfahrt und Rennsport, da bis zu 40 % Strukturmasse eingespart werden.

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