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• Jani Sepulveda

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Aleaciones de Aluminio

Aluminio • Es el metal más abundante en la corteza terrestre • Es el más liviano de los formadores de aleaciones (2,71 g/cm3)

• Fácil de trabajar: fundición, conformado, corte, soldadura • Resistente a la corrosión (según el medio) • Buena conductividad eléctrica (en ciertas aplicaciones sustituye al Cu)

• • • •

Buenas propiedades ópticas (reflectividad) Buenas propiedades térmicas (uso en disipadores) Masivo uso en industria alimenticia Aplicaciones relevantes en industria aeronáutica

Principales Elementos de Aleación Cobre : hasta 4% aleaciones deformables hasta 8% aleaciones para fundición Produce endurecimiento por precipitación Silicio 1-14%, aleaciones básicamente para fundición Es aleante secundario de Al-Mg Magnesio : Muy baja densidad, (1.7 g/cc) 1-10% aleaciones ligeras Buena resistencia a corrosión marina Zinc Hasta 10%, asociado con otros Ppt de fases intermedias, mejora resistencia Níquel Mejora Resistencia en caliente Hierro Reduce el efecto endurecedor del Cobre Plomo Mejora la maquinabilidad

designacion de Aleaciones Trabajadas (wrought)

Fundidas (cast)

Serie

Elemento principal

Serie

Elemento principal

1xxx 2xxx

Al puro, 99,0% Cu (+Mg)

1xx.x 2xx.x

Al puro, Cu

3xxx

Mn

3xx.x

Si, con Cu y/o Mg

4xxx

Si

4xx.x

Si

5xxx

Mg

5xx.x

Mg

6xxx 7xxx 8xxx 9xxx

Mg + Si Zn Otros Serie no usada

6xx.x 7xx.x 8xx.x 9xx.x

Serie no usada Zn Sn Otros

99,0%

Ejemplos de aplicación Serie

Comp. típica

Usos típicos

1000

>99 Al

Débil, dúctil y buen conductor. Líneas de transmisión, papel Al, equipo químico

2000 (Cu)

4Cu+Mg,Si,Mn

Alta resistencia por ppt. Fuselaje de aviones, mástiles, piezas de máquinas, remaches

3000 (Mn)

1Mn

Resistencia moderada, dúctil, alta resistencia a corrosión. Elementos de cocina. Recipientes de presión

4000 (Si)

1 – 13% Si

Pistones, electrodos para soldar

5000 (Mg)

3Mg+0.5Mn

Alta resistencia por ED. Soldable. Recipientes de presión. Estructura lanchas. Tarros bebidas.

6000 (Mg,Si)

0.5Mg+0.5Si

Moderada resistencia por PPT. Secciones extrusadas anodizadas. Marcos de ventanas.

7000 (Zn,Mg)

6Zn+Mg,Cu,Mn

Alta resistencia por PPT. Buena resistencia a la corrosión. Partes de aviones, Mástiles, vagones livianos.

8000 (Li)

Estructuras de aviación

Designaciones de procesamiento “Temper”

Significado

Aplicable a:

F

Tal como fabricado. No hay control sobre el endurecimiento por deformación.

O

Recocido y recristalizado. La aleación posee la menor resistencia y la mayor ductilidad.

Todas

H

Endurecido por deformación.

1xxx; 3xxx; 5xxx

W

Tratamiento de solución.

7xxx

T

Tratado térmicamente para inducir condiciones diferentes a F y O.

2xxx; 4xxx; 6xxx; 7xxx; 8xxx

Subdivisiones de temper T (endurecidas por envejecimiento T1

Enfriado desde la temperatura de fabricación, y envejecido naturalmente.

T2

Enfriado desde la temperatura de fabricación, trabajado en frío, y envejecido naturalmente.

T3

Tratamiento de solución, trabajado en frío, y envejecido naturalmente.

T4

Tratamiento de solución, y envejecido naturalmente.

T5

Enfriado desde la temperatura de fabricación, y envejecido artificialmente.

T6

Tratamiento de solución, y envejecido artificialmente.

T7

Tratamiento de solución, y estabilizado por sobreenvejecimiento.

T8

Tratamiento de solución, trabajado en frío, y envejecido artificialmente.

T10

Enfriado desde la temperatura de fabricación, trabajado en frío, y envejecido artificialmente.

Ejemplos y Propiedades σ max σ flue (Mpa) (Mpa)

Otros

Cond

--

--

O

90

34

35

--

1.2

--

O

110

42

30

--

2.5

--

0.25 Cr

O

195

90

25

A92014

4.4

0.5

0.8

0.8 Si

T6

485

415

13

6061

A96061

0.3

1.0

--

0.6 Si, 0.2Cr

T6

310

275

12

7075

A97075

1.6

2.5

--

5.6Zn, 0.23Cr

T6

570

505

11

Con TT 295.0

A92950

4.5

--

--

1.1 Si

T5

250

165

5

356.0

A93560

--

0.3

--

7.0 Si

T5

230

165

4

Serie

Nº UNS

Cu

Mg

Sin TT 1100

A91100

0.12

--

3003

A93003

0.12

5052

A95052

Con TT 2014

Mn

Ductil ε%

Ejemplos y Propiedades Aleación

o,

MPa

UTS, MPa

f,

%

Dureza HB

1060-O

30

70

43

19

1060-H14

90

95

12

26

1100-O

35

90

35

23

1100-H14

115

125

9

32

2024-O

75

185

21

47

2024-T3

345

485

18

120

6061-O

55

125

25

30

6061-T651

275

310

12

95

7075-O

105

230

17

60

7075-T6

505

570

11

150

Diagramas Pertinentes Aluminio-Cobre : Base del endurecimiento por precipitación

Características • solubilidad variable • Fase = CuAl2, 55%Al • Eutéctico a 33% Cu • Endurecimiento por precipitación • Dureza f(T,t,%Cu) (ver diagrama) • Ppt deteriora la resistencia a corrosión

ENDURECIMIENTO POR PRECIPITACION

Enfriamiento lento

Temple y envejecido

Ej AL-CU

ENDURECIMIENTO POR PRECIPITACIÓN T Tratamiento de precipitación

Tratamiento de solución temple

Ver diagrama Al-Cu

+

’

Envejecimiento: precipitación

tiempo

Mecanismo de endurecimiento por precipitados Lp (distancia media entre partículas)

Resistencia ~ (1/Lp)

Lp es determinado por el TT de la aleación

ENDURECIMIENTO POR PRECIPITACION AL-CU

Resistencia desarrollada en función de T y t de envejecimiento

Ejercicio : Soldadura de una aleación endurecida por ppt

Aleaciones Al-Cu Endurecimiento por envejecimiento (age-hardening) y efecto del Hierro

Diagramas Pertinentes Aluminio-Silicio : Principal tipo de aleaciones fundidas

Características • solubilidad mínima • Eutéctico a 12% Si • Silicio proeutéctico duro y frágil • Sodio modifica forma del eutéctico y altera propiedades (ver figura) • No responde a Trat. de precipitación

Aleaciones Al-Si y Al-Si-Na Propiedades en estado de colada

Diagramas Pertinentes Aluminio-Magnesio : Base de Aleaciones livianas

Características • solubilidad amplia y variable con Temp. • Fase frágil • Eutéctico frágil • % Mg < 10, • Endurece por precipitación • Con Si forma Mg2Si y produce dureza adicional • Resiste corrosión por álkalis y agua de mar

Aleaciones Al-Mg Propiedades en estado de colada y con TT