Aleación de aluminio

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Una aleación de aluminio (ver diferencias ortográficas) es una aleación en la que el aluminio (Al) es el metal predominante. Los elementos de aleación típicos son cobre, magnesio, manganeso, silicio, estaño, níquel y zinc. Hay dos clasificaciones principales, a saber, aleaciones de fundición y aleaciones forjadas, las cuales se subdividen en las categorías tratables térmicamente y no tratables térmicamente. Alrededor del 85 % del aluminio se utiliza para productos forjados, por ejemplo, placas laminadas, láminas y extrusiones. Las aleaciones de aluminio fundido producen productos rentables debido al bajo punto de fusión, aunque generalmente tienen resistencias a la tracción más bajas que las aleaciones forjadas. El sistema de aleación de aluminio fundido más importante es Al-Si, donde los altos niveles de silicio (4,0-13%) contribuyen a proporcionar buenas características de fundición.

Las aleaciones compuestas principalmente de aluminio han sido muy importantes en la fabricación aeroespacial desde la introducción de los aviones con revestimiento metálico. Las aleaciones de aluminio y magnesio son más ligeras que otras aleaciones de aluminio y mucho menos inflamables que otras aleaciones que contienen un porcentaje muy alto de magnesio.

Las superficies de aleación de aluminio desarrollarán una capa protectora blanca de óxido de aluminio si no se protegen mediante procedimientos de anodización y/o pintura correctos. En un ambiente húmedo, la corrosión galvánica puede ocurrir cuando una aleación de aluminio se pone en contacto eléctrico con otros metales con potenciales de corrosión más positivos que el aluminio, y está presente un electrolito que permite el intercambio de iones. Conocido como corrosión de metales diferentes, este proceso puede ocurrir como exfoliación o como corrosión intergranular. Las aleaciones de aluminio pueden recibir un tratamiento térmico inadecuado. Esto provoca la separación del elemento interno y el metal se corroe de adentro hacia afuera.

Las composiciones de aleaciones de aluminio están registradas en The Aluminium Association. Muchas organizaciones publican normas más específicas para la fabricación de aleaciones de aluminio, incluida la organización de normas de la Sociedad de Ingenieros Automotrices, específicamente sus subgrupos de normas aeroespaciales, y ASTM International.

Uso de ingeniería y propiedades de las aleaciones de aluminio.

Las aleaciones de aluminio con una amplia gama de propiedades se utilizan en estructuras de ingeniería. Los sistemas de aleación se clasifican por un sistema numérico (ANSI) o por nombres que indican sus principales componentes de aleación (DIN e ISO). La selección de la aleación adecuada para una aplicación determinada implica consideraciones de su resistencia a la tracción, densidad, ductilidad, formabilidad, trabajabilidad, soldabilidad y resistencia a la corrosión, por nombrar algunos. En la Ref. Las aleaciones de aluminio se utilizan ampliamente en aviones debido a su alta relación resistencia-peso. Por otro lado, el metal de aluminio puro es demasiado blando para tales usos y no tiene la alta resistencia a la tracción que se necesita para aviones y helicópteros.

Aleaciones de aluminio versus tipos de acero

Las aleaciones de aluminio suelen tener un módulo de elasticidad de unos 70 GPa, que es aproximadamente un tercio del módulo de elasticidad de las aleaciones de acero. Por tanto, para una carga dada, un componente o conjunto fabricado con una aleación de aluminio experimentará una mayor deformación en el régimen elástico que una pieza de acero de idéntico tamaño y forma.

Con productos de metal completamente nuevos, las opciones de diseño a menudo se rigen por la elección de la tecnología de fabricación. Las extrusiones son particularmente importantes en este sentido, debido a la facilidad con la que las aleaciones de aluminio, en particular la serie Al-Mg-Si, pueden extruirse para formar perfiles complejos.

En general, se pueden lograr diseños más rígidos y livianos con aleación de aluminio que con aceros. Por ejemplo, considere la flexión de un tubo de pared delgada: el segundo momento de área está inversamente relacionado con la tensión en la pared del tubo, es decir, las tensiones son menores para valores más grandes. El segundo momento de área es proporcional al cubo del radio multiplicado por el espesor de la pared, por lo que aumentar el radio (y el peso) en un 26 % reducirá a la mitad la tensión de la pared. Por esta razón, los cuadros de bicicleta fabricados con aleaciones de aluminio utilizan diámetros de tubo más grandes que el acero o el titanio para lograr la rigidez y resistencia deseadas. En la ingeniería automotriz, los automóviles hechos de aleaciones de aluminio emplean marcos espaciales hechos de perfiles extruidos para garantizar la rigidez. Esto representa un cambio radical del enfoque común para el diseño actual de automóviles de acero,

Las aleaciones de aluminio se utilizan ampliamente en motores de automóviles, particularmente en bloques de cilindros y cárteres debido a los posibles ahorros de peso. Dado que las aleaciones de aluminio son susceptibles de deformarse a temperaturas elevadas, el sistema de refrigeración de dichos motores es fundamental. Las técnicas de fabricación y los avances metalúrgicos también han sido fundamentales para la aplicación exitosa en motores de automóviles. En la década de 1960, las culatas de cilindros de aluminio del Corvair se ganaron la reputación de fallar y deshilacharse, algo que no se ve en las culatas de cilindros de aluminio actuales.

Una importante limitación estructural de las aleaciones de aluminio es su menor resistencia a la fatiga en comparación con el acero. En condiciones de laboratorio controladas, los aceros muestran un límite de fatiga, que es la amplitud de la tensión por debajo de la cual no se producen fallas: el metal no continúa debilitándose con ciclos de tensión prolongados. Las aleaciones de aluminio no tienen este límite inferior de fatiga y continuarán debilitándose con ciclos de estrés continuos. Por lo tanto, las aleaciones de aluminio se utilizan escasamente en piezas que requieren una alta resistencia a la fatiga en el régimen de alto ciclo (más de 10 ciclos de tensión).

Consideraciones sobre la sensibilidad al calor

A menudo, también se debe considerar la sensibilidad del metal al calor. Incluso un procedimiento de taller relativamente rutinario que involucre calentamiento se complica por el hecho de que el aluminio, a diferencia del acero, se derretirá sin primero brillar en rojo. Las operaciones de formación en las que se utiliza un soplete pueden revertir o eliminar los efectos del tratamiento térmico. Ningún signo visual revela cómo el material está dañado internamente. Al igual que la soldadura de cadenas de eslabones de alta resistencia tratadas térmicamente, toda la fuerza ahora se pierde por el calor de la antorcha. La cadena es peligrosa y debe desecharse.

El aluminio está sujeto a tensiones y tensiones internas. A veces, años más tarde, los cuadros de bicicleta de aluminio mal soldados pueden torcerse gradualmente y desalinearse debido a las tensiones del proceso de soldadura. Por lo tanto, la industria aeroespacial evita el calor por completo uniendo piezas con remaches de composición metálica similar, otros sujetadores o adhesivos.

Las tensiones en el aluminio sobrecalentado se pueden aliviar mediante el tratamiento térmico de las piezas en un horno y enfriándolas gradualmente; en efecto, recociendo las tensiones. Sin embargo, estas partes aún pueden distorsionarse, de modo que el tratamiento térmico de cuadros de bicicleta soldados, por ejemplo, puede provocar que una fracción significativa se desalinee. Si la desalineación no es demasiado severa, las partes enfriadas pueden estar dobladas para alinearse. Si el marco está diseñado correctamente para la rigidez (ver arriba), esa flexión requerirá una fuerza enorme.

La intolerancia del aluminio a las altas temperaturas no ha impedido su uso en cohetería; incluso para usar en la construcción de cámaras de combustión donde los gases pueden alcanzar los 3500 K. El motor de etapa superior Agena usó un diseño de aluminio enfriado regenerativamente para algunas partes de la boquilla, incluida la región de la garganta térmicamente crítica; de hecho, la conductividad térmica extremadamente alta del aluminio impidió que la garganta alcanzara el punto de fusión incluso bajo un flujo de calor masivo, lo que resultó en un componente liviano y confiable.

Cableado doméstico

Debido a su alta conductividad y precio relativamente bajo en comparación con el cobre en la década de 1960, el aluminio se introdujo en ese momento para el cableado eléctrico doméstico en América del Norte, aunque muchos accesorios no se habían diseñado para aceptar alambre de aluminio. Pero el nuevo uso trajo algunos problemas:

Todo esto resultó en conexiones sueltas y sobrecalentadas, y esto a su vez resultó en algunos incendios. Luego, los constructores desconfiaron del uso del cable, y muchas jurisdicciones prohibieron su uso en tamaños muy pequeños, en construcciones nuevas. Sin embargo, eventualmente se introdujeron accesorios más nuevos con conexiones diseñadas para evitar que se aflojen y se sobrecalienten. Al principio estaban marcados como "Al/Cu", pero ahora llevan una codificación "CO/ALR".

Otra forma de prevenir el problema del calentamiento es engarzar la "coleta" corta de alambre de cobre. Un engaste de alta presión realizado correctamente con la herramienta adecuada es lo suficientemente apretado como para reducir cualquier expansión térmica del aluminio. En la actualidad, se utilizan nuevas aleaciones, diseños y métodos para el cableado de aluminio en combinación con terminaciones de aluminio.

Designaciones de aleación

Las aleaciones de aluminio forjado y fundido utilizan diferentes sistemas de identificación. El aluminio forjado se identifica con un número de cuatro dígitos que identifica los elementos de aleación.

Las aleaciones de aluminio fundido utilizan un número de cuatro a cinco dígitos con un punto decimal. El dígito en el lugar de las centenas indica los elementos de aleación, mientras que el dígito después del punto decimal indica la forma (forma fundida o lingote).

Designación de temperamento

La designación de temple sigue al número de designación de fundido o forjado con un guión, una letra y, potencialmente, un número de uno a tres dígitos, por ejemplo, 6061-T6. Las definiciones de los temperamentos son:

-F: Tal como se fabrica-H: Endurecido por deformación (trabajado en frío) con o sin tratamiento térmico-H1: Templado por deformación sin tratamiento térmico-H2: Templado por deformación y parcialmente recocido-H3: Deformación endurecida y estabilizada por calentamiento a baja temperaturaSegundo dígito: un segundo dígito indica el grado de dureza-HX2 = 1/4 duro-HX4 = 1/2 duro-HX6 = 3/4 duro-HX8 = duro completo-HX9 = extra duro

-O: Completamente blando (recocido)-T: Tratado térmicamente para producir temples estables-T1: Enfriado por trabajo en caliente y envejecido naturalmente (a temperatura ambiente)-T2: Enfriado por trabajo en caliente, trabajo en frío y envejecimiento natural-T3: Solución tratada térmicamente y trabajada en frío-T4: Solución tratada térmicamente y envejecida naturalmente-T5: Enfriado por trabajo en caliente y envejecido artificialmente (a temperatura elevada)-T51: Estrés aliviado por estiramiento-T510: No más alisado después del estiramiento-T511: Alisado menor después de estirar-T52: Estrés aliviado por tratamiento térmico-T6: Solución tratada térmicamente y envejecida artificialmente-T7: Solución tratada térmicamente y estabilizada-T8: Solución tratada térmicamente, trabajada en frío y envejecida artificialmente-T9: Solución tratada térmicamente, envejecida artificialmente y trabajada en frío-T10: Enfriado por trabajo en caliente, trabajo en frío y envejecido artificialmente

-W: Solución tratada térmicamente solamente

Nota: -W es una designación intermedia relativamente suave que se aplica después del tratamiento térmico y antes de que se complete el envejecimiento. La condición -W se puede extender a temperaturas extremadamente bajas, pero no indefinidamente y, según el material, normalmente no durará más de 15 minutos a temperatura ambiente.

Aleaciones forjadas

El Sistema Internacional de Designación de Aleaciones es el esquema de nomenclatura más ampliamente aceptado para las aleaciones forjadas. A cada aleación se le asigna un número de cuatro dígitos, donde el primer dígito indica los principales elementos de aleación, el segundo, si es diferente de 0, indica una variación de la aleación y el tercer y cuarto dígito identifican la aleación específica de la serie. Por ejemplo, en la aleación 3105, el número 3 indica que la aleación está en la serie de manganeso, el 1 indica la primera modificación de la aleación 3005 y, finalmente, el 05 la identifica en la serie 3000.

Serie 1000 (esencialmente pura)

La serie 1000 es esencialmente de aluminio puro con un contenido mínimo de aluminio del 99 % por peso y puede endurecerse por trabajo.

AleaciónTodos los contenidosElementos de aleaciónUsos y referencias
105099.5-Tubo estirado, equipo químico
106099.6-Universal
107099.7-Tubo trefilado de pared gruesa
110099.0cobre 0,1Universal, hueco
114599.45-Hoja, placa, papel de aluminio
119999.99-Frustrar
120099,0 máx.(Si + Fe) 1,0 máx.; Cu 0,05 máx.; Manganeso 0,05 máx.; Zn 0,10 máx.; Ti 0,05 máx.; otros 0.05 (cada uno).015 (total)
1230 (VAD23)Si 0,3; FE 0,3; Cu 4,8–5,8; Manganeso 0,4-0,8; magnesio 0,05; Zn 0,1; Ti 0,15; Li 0,9-1,4; CD 0,1–0,25avión tu-144
135099.5-Conductores eléctricos
137099.7-Conductores eléctricos
142092,9magnesio 5,0; li 2,0; Zr 0,1Aeroespacial
142192,9magnesio 5,0; li 2,0; manganeso 0,2; SC 0,2; Zr 0,1Aeroespacial
1424Si 0,08; FE 0,1; Manganeso 0,1–0,25; magnesio 4,7–5,2; Zn 0,4–0,7; Li 1,5–1,8; Zr 0,07–0,1; Sea 0.02–0.2; SC 0,05-0,08; Na 0.0015
1430Si 0,1; FE 0,15; Cu 1,4–1,8; Manganeso 0,3–0,5; magnesio 2,3–3,0; Zn 0,5–0,7; Ti 0,01–0,1; Li 1,5–1,9; Zr 0,08–0,14; Sea 0.02–0.1; SC 0,01-0,1; Na 0,003; Ce 0,2-0,4; S 0,05–0,1
1440Si 0,02–0,1; Fe 0,03–0,15; Cu 1,2–1,9; manganeso 0,05; magnesio 0,6–1,1; Cr 0,05; Ti 0,02–0,1; Li 2,1–2,6; Zr 0,10–0,2; Sea 0.05–0.2; Na 0.003
1441Si 0,08; FE 0,12; cobre 1,5–1,8; Manganeso 0,001–0,010; magnesio 0,7–1,1; Ti 0,01–0,07; Ni 0,02–0,10; Li 1,8–2,1; Zr 0,04–0,16; Sea 0.02–0.20Hidroaviones Be-103 y Be-200
1441KSi 0,08; FE 0,12; cobre 1,3–1,5; Manganeso 0,001–0,010; magnesio 0,7–1,1; Ti 0,01–0,07; Ni 0,01–0,15; Li 1,8–2,1; Zr 0,04–0,16; Sea 0.002–0.01
1445Si 0,08; FE 0,12; cobre 1,3–1,5; Manganeso 0,001–0,010; magnesio 0,7–1,1; Ti 0,01–0,1; Ni 0,01–0,15; Li 1,6–1,9; Zr 0,04–0,16; Sea 0.002–0.01; SC 0,005–0,001; Ag 0,05-0,15; Ca 0,005-0,04; Na 0.0015
1450Si 0,1; FE 0,15; cobre 2,6–3,3; manganeso 0,1; magnesio 0,1; Cr 0,05; Zn 0,25; Ti 0,01–0,06; Li 1,8–2,3; Zr 0,08–0,14; Sea 0.008–0.1; Na 0,002; Ce 0,005–0,05Aviones An-124 y An-225
1460Si 0,1; Fe 0,03–0,15; cobre 2,6–3,3; magnesio 0,05; Ti 0,01–0,05; Li 2,0–2,4; Zr 0,08–0,13; Na 0,002; SC 0,05-0,14; B 0.0002–0.0003avión tu-156
V-1461Si 0,8; Fe 0,01–0,1; cobre 2,5–2,95; Manganeso 0,2–0,6; magnesio 0,05–0,6; Cr 0,01–0,05; Zn 0,2–0,8; Ti 0,05; Ni 0,05–0,15; Li 1,5-1,95; Zr 0,05–0,12; Sea 0.0001–0.02; SC 0,05-0,10; Ca 0,001–0,05; Na 0.0015
V-1464Si 0,03–0,08; Fe 0,03–0,10; Cu 3,25–3,45; Manganeso 0,20–0,30; mg 0,35–0,45; Ti 0,01–0,03; li 1,55-1,70; Zr 0,08–0,10; SC 0,08-0,10; Sea 0.0003–0.02; Na 0.0005
V-1469Si 0,1; FE 0,12; Cu 3,2–4,5; Manganeso 0,003–0,5; magnesio 0,1–0,5; Li 1,0-1,5; Zr 0,04–0,20; SC 0,04-0,15; Ag 0,15–0,6

No es un nombre del Sistema Internacional de Designación de Aleaciones

Serie 2000 (cobre)

La serie 2000 está aleado con cobre, puede endurecerse por precipitación a resistencias comparables al acero. Anteriormente denominados duraluminio, alguna vez fueron las aleaciones aeroespaciales más comunes, pero eran susceptibles al agrietamiento por corrosión bajo tensión y se reemplazan cada vez más por la serie 7000 en nuevos diseños.

AleaciónTodos los contenidosElementos de aleaciónUsos y referencias
200493.6cobre 6,0; Zr 0,4Aeroespacial
201193.7cobre 5,5; Bi 0,4; Pb 0.4Universal
201493.5cobre 4,4; Si 0,8; Manganeso 0,8; magnesio 0,5Universal
201794.2cobre 4,0; Si 0,5; manganeso 0,7; magnesio 0,6Aeroespacial
202093.4cobre 4,5; Li 1,3; Manganeso 0,55; CD 0.25Aeroespacial
202493.5cobre 4,4; Manganeso 0,6; magnesio 1,5Universal, aeroespacial
202994.6cobre 3,6; manganeso 0,3; magnesio 1,0; Ag 0,4; Zr 0,1Chapa Alclad, aeroespacial
203696.7cobre 2,6; manganeso 0,25; magnesio 0,45Sábana
204894.8cobre 3,3; manganeso 0,4; magnesio 1,5hoja, placa
205593.5cobre 3,7; Zn 0,5; li 1,1; Ag 0,4; Manganeso 0,2; magnesio 0,3; Zr 0,1extrusiones aeroespaciales,
208094.0magnesio 3,7; Zn 1,85; Cr 0,2; Li 0.2Aeroespacial
209095.0cobre 2,7; Li 2,2; Zr 0,12Aeroespacial
209194.3cobre 2,1; li 2,0; magnesio 1,5; Zr 0,1Aeroespacial, criogenia
2094Si 0,12; FE 0,15; Cu 4,4–5,2; manganeso 0,25; magnesio 0,25–0,8; Zn 0,25; Ti 0,10; Ag 0,25–0,6; Li 0,7–1,4; Zr 0,04–0,18
209593.6cobre 4,2; Li 1,3; magnesio 0,4; Ag 0,4; Zr 0,1Aeroespacial
2097Si 0,12; FE 0,15; Cu 2,5–3,1; Manganeso 0,10–0,6; magnesio 0,35; Zn 0,35; Ti 0,15; Li 1,2–1,8; Zr 0,08–0,15
2098Si 0,12; FE 0,15; cobre 2,3–3,8; manganeso 0,35; magnesio 0,25–0,8; Zn 0,35; Ti 0,10; Ag 0,25–0,6; Li 2,4–2,8; Zr 0,04–0,18
209994.3cobre 2,53; manganeso 0,3; magnesio 0,25; li 1,75; Zn 0,75; Zr 0,09Aeroespacial
212493.5cobre 4,4; Manganeso 0,6; magnesio 1,5Lámina
219593.5cobre 4,0; manganeso 0,5; magnesio 0,45; li 1,0; Ag 0,4; Zr 0,12aeroespacial, el tanque externo superligero del transbordador espacial y los vehículos de lanzamiento de segunda etapa SpaceX Falcon 9 y Falcon 1e.
2196Si 0,12; FE 0,15; cobre 2,5–3,3; manganeso 0,35; magnesio 0,25–0,8; Zn 0,35; Ti 0,10; Ag 0,25–0,6; Li 1,4–2,1; Zr 0,08–0,16Extrusión
2197Si 0,10; Fe 0,10; Cu 2,5–3,1; Manganeso 0,10–0,50; magnesio 0,25; Zn 0,05; Ti 0,12; Li 1,3–1,7; Zr 0,08–0,15
2198Sábana
221892.2cobre 4,0; magnesio 1,5; FE 1,0; Si 0,9; Zn 0,25; manganeso 0,2Piezas forjadas, cilindros de motores de aviones
221993.0cobre 6,3; Manganeso 0,3; Ti 0,06; V 0,1; Zr 0,18Tanque externo de peso estándar del transbordador espacial universal
2297Si 0,10; Fe 0,10; Cu 2,5–3,1; Manganeso 0,10–0,50; magnesio 0,25; Zn 0,05; Ti 0,12; Li 1,1–1,7; Zr 0,08–0,15
2397Si 0,10; Fe 0,10; Cu 2,5–3,1; Manganeso 0,10–0,50; magnesio 0,25; Zn 0,05–0,15; Ti 0,12; Li 1,1–1,7; Zr 0,08–0,15
2224 y 232493.8cobre 4,1; Manganeso 0,6; magnesio 1,5Lámina
231993.0cobre 6,3; manganeso 0,3; Ti 0,15; V 0,1; Zr 0,18barra y alambre
251993.0cobre 5,8; magnesio 0,2; Ti 0,15; V 0,1; Zr 0,2Placa de blindaje aeroespacial
252493.8cobre 4,2; Manganeso 0,6; magnesio 1,4placa, hoja
261893.7cobre 2,3; Si 0,18; magnesio 1,6; Ti 0,07; Fe 1,1; Ni 1.0Forjas

Serie 3000 (manganeso)

La serie 3000 está aleada con manganeso y puede endurecerse por trabajo.

AleaciónTodos los contenidosElementos de aleaciónUsos y referencias
300398.6manganeso 1,5; cobre 0,12Envases universales, de hoja, de lámina rígida, letreros, decorativos
300497.8manganeso 1,2; magnesio 1Universal, latas de bebidas
300598.5manganeso 1,0; magnesio 0,5endurecido por trabajo
310299.8manganeso 0,2endurecido por trabajo
3103 y 330398.8manganeso 1,2endurecido por trabajo
310597.8Manganeso 0,55; magnesio 0,5Sábana
320398.8manganeso 1,2Lámina, lámina de alta resistencia

Serie 4000 (silicio)

La serie 4000 está aleada con silicio. Las variaciones de aleaciones de aluminio y silicio destinadas a la fundición (y, por lo tanto, no incluidas en la serie 4000) también se conocen como silumin.

AleaciónTodos los contenidosElementos de aleaciónUsos y referencias
400698.3Si 1,0; fe 0,65Endurecido por trabajo o envejecido
400796.3Si 1,4; manganeso 1,2; FE 0,7; Ni 0,3; Cr 0.1endurecido por trabajo
401596.8Si 2.0; manganeso 1,0; magnesio 0,2endurecido por trabajo
403285Si 12,2; cobre 0,9; magnesio 1; Ni 0,9;Forjas
404394.8Si 5.2Varilla
404785.5Si 12,0; Fe 0,8; cobre 0,3; Zn 0,2; manganeso 0,15; magnesio 0,1Hoja, revestimiento, rellenos
454393.7Si 6,0; magnesio 0,3extrusiones arquitectónicas

Serie 5000 (magnesio)

La serie 5000 está aleada con magnesio y ofrece una excelente resistencia a la corrosión, lo que la hace adecuada para aplicaciones marinas. Además, la aleación 5083 tiene la mayor resistencia de las aleaciones no tratadas térmicamente. La mayoría de las aleaciones de la serie 5000 también incluyen manganeso.

AleaciónTodos los contenidosElementos de aleaciónUsos y referencias
5005 y 565799.2magnesio 0,8Hoja, placa, varilla
501099.3magnesio 0,5; manganeso 0,2;
501994.7magnesio 5,0; manganeso 0,25;
502494.5magnesio 4,6; Manganeso 0,6; Zr 0,1; Sc 0.2Extrusiones, aeroespacial
502693,9magnesio 4,5; manganeso 1; Si 0,9; Fe 0,4; cobre 0,3
505098.6magnesio 1,4Universal
5052 y 565297.2magnesio 2,5; Cr 0.25Universal, aeroespacial, marina
505694.8magnesio 5,0; manganeso 0,12; Cr 0.12Lámina, varilla, remaches
505993.5magnesio 5,0; Manganeso 0,8; Zn 0,6; Zr 0,12tanques criogénicos de cohetes
508394.8magnesio 4,4; manganeso 0,7; Cr 0.15Universal, soldadura, marina
508695.4magnesio 4,0; manganeso 0,4; Cr 0.15Universal, soldadura, marina
5154 y 525496.2magnesio 3,5; Cr 0,25;universales, remaches
518295.2magnesio 4,5; manganeso 0,35;Sábana
525297.5magnesio 2,5;Sábana
535694.6magnesio 5,0; manganeso 0,12; Cr 0,12; Ti 0,13Varilla, alambre MIG
545496.4magnesio 2,7; Manganeso 0,8; Cr 0.12Universal
545694magnesio 5,1; Manganeso 0,8; Cr 0.12Universal
545798.7magnesio 1,0; manganeso 0,2; cobre 0,1Chapa, embellecedor de automóvil
555799.1magnesio 0,6; manganeso 0,2; cobre 0,1Chapa, embellecedor de automóvil
575495.8magnesio 3,1; manganeso 0,5; Cr 0.3Hoja, Varilla

Serie 6000 (magnesio y silicio)

La serie 6000 está aleada con magnesio y silicio. Son fáciles de mecanizar, se pueden soldar y se pueden endurecer por precipitación, pero no a las altas resistencias que pueden alcanzar 2000 y 7000. La aleación 6061 es una de las aleaciones de aluminio de uso general más utilizadas.

AleaciónTodos los contenidosElementos de aleaciónUsos y referencias
600598.7Si 0,8; magnesio 0,5Extrusiones, ángulos
600997.7Si 0,8; magnesio 0,6; manganeso 0,5; cobre 0,35Sábana
601097.3Si 1,0; magnesio 0,7; manganeso 0,5; cobre 0,35Sábana
601397.05Si 0,8; magnesio 1,0; manganeso 0,35; cobre 0,8Plate, aeroespacial, estuches para teléfonos inteligentes
602297,9Si 1,1; magnesio 0,6; manganeso 0,05; cobre 0,05; FE 0,3Hoja, automotriz
606098.9Si 0,4; magnesio 0,5; Fe 0,2tratable térmicamente
606197,9Si 0,6; magnesio 1,0; cobre 0,25; Cr 0.2Universal, estructural, aeroespacial
6063 y 646g98.9Si 0,4; magnesio 0,7Universal, marino, decorativo
6063A98.7Si 0,4; magnesio 0,7; Fe 0,2tratable térmicamente
606597.1Si 0,6; magnesio 1,0; cobre 0,25; Bi 1.0tratable térmicamente
606695.7Si 1,4; magnesio 1,1; Manganeso 0,8; Cu 1.0Universal
607096.8Si 1,4; magnesio 0,8; manganeso 0,7; cobre 0,28Extrusiones
608198.1Si 0,9; magnesio 0,8; manganeso 0,2tratable térmicamente
608297.5Si 1,0; magnesio 0,85; manganeso 0,65tratable térmicamente
610198.9Si 0,5; magnesio 0,6Extrusiones
610598.6Si 0,8; magnesio 0,65tratable térmicamente
611396.8Si 0,8; magnesio 1,0; manganeso 0,35; cobre 0,8; 0,2Aeroespacial
615198.2Si 0,9; magnesio 0,6; Cr 0.25Forjas
616298.6Si 0,55; magnesio 0,9tratable térmicamente
620198.5Si 0,7; magnesio 0,8Varilla
620598.4Si 0,8; magnesio 0,5; manganeso 0,1; Cr 0,1; Zr 0,1Extrusiones
626296.8Si 0,6; magnesio 1,0; cobre 0,25; Cr 0,1; Bi 0,6; Pb 0,6Universal
635197.8Si 1,0; magnesio 0,6; manganeso 0,6Extrusiones
646398.9Si 0,4; magnesio 0,7Extrusiones
695197.2Si 0,5; Fe 0,8; cobre 0,3; magnesio 0,7; manganeso 0,1; Zn 0,2tratable térmicamente

Serie 7000 (cinc)

La serie 7000 está aleada con zinc y puede endurecerse por precipitación a las mayores resistencias de cualquier aleación de aluminio (resistencia máxima a la tracción de hasta 700 MPa para la aleación 7068). La mayoría de las aleaciones de la serie 7000 también incluyen magnesio y cobre.

AleaciónTodos los contenidosElementos de aleaciónUsos y referencias
700593.3cinc 4,5; magnesio 1,4; Manganeso 0,45; Cr 0,13; Zr 0,14; Ti 0,04Extrusiones
701093.3cinc 6,2; magnesio 2,35; cobre 1,7; Zr 0,1;Aeroespacial
702291.1cinc 4,7; magnesio 3,1; manganeso 0,2; cobre 0,7; Cr 0,2;placa, moldes
703485.7Zn 11,0; magnesio 2,3; Cu 1.0Resistencia máxima a la tracción 750 MPa
703992.3cinc 4,0; magnesio 3,3; manganeso 0,2; Cr 0.2Placa de blindaje aeroespacial
704988.1Zn 7,7; magnesio 2,45; cobre 1,6; Cr 0.15Universal, aeroespacial
705089.0cinc 6,2; magnesio 2,3; cobre 2,3; Zr 0,1Universal, aeroespacial
705587.2Zn 8,0; magnesio 2,3; cobre 2,3; Zr 0,1Placa, extrusiones, aeroespacial
706588.5Zn 7,7; magnesio 1,6; cobre 2,1; Zr 0,1Placa, aeroespacial
706887.6Zn 7,8; magnesio 2,5; cobre 2,0; Zr 0,12Aeroespacial, Resistencia máxima a la tracción 710 MPa
707299.0Zn 1,0Hoja, lámina
7075 y 717590,0cinc 5,6; magnesio 2,5; cobre 1,6; Cr 0.23Universal, aeroespacial, forjado
707991.4cinc 4,3; magnesio 3,3; cobre 0,6; manganeso 0,2; Cr 0.15-
708589.4Zn 7,5; magnesio 1,5; cobre 1,6Placa gruesa, aeroespacial
7090Al-Zn-Mg-Cu con Co 1,5%alta resistencia, ductilidad y resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión
7091Al-Zn-Mg-Cu con Co 0,4%alta resistencia, ductilidad y resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión
709386.7cinc 9,0; magnesio 2,5; cobre 1,5; O 0,2; Zr 0,1Aeroespacial
711693.7cinc 4,5; magnesio 1; cobre 0,8tratable térmicamente
712993.2cinc 4,5; magnesio 1,6; cobre 0,7-
715089.05cinc 6,4; magnesio 2,35; cobre 2,2; O 0,2; Zr 0,1Aeroespacial
717888.1cinc 6,8; magnesio 2,7; cobre 2,0; Cr 0.26Universal, aeroespacial
725587.5Zn 8,0; magnesio 2,1; cobre 2,3; Zr 0,1Placa, aeroespacial
747590.3cinc 5,7; magnesio 2,3; Si 1,5; Cr 0.22Universal, aeroespacial

Serie 8000 (otros elementos)

La serie 8000 se alea con otros elementos que no están cubiertos por otras series. Las aleaciones de aluminio y litio son un ejemplo.

AleaciónTodo el contenidoElementos de aleaciónUsos y referencias
800698.0Fe 1,5; manganeso 0,5;Universal, soldable
800988.3Fe 8,6; Si 1,8; V1.3Aeroespacial de alta temperatura
801198.7FE 0,7; Si 0.6endurecido por trabajo
801498.2FE 1,4; manganeso 0,4;universal
801987.5Fe 8,3; Ce 4.0; 0,2Aeroespacial
8025Si 0,05; Fe 0,06–0,25; cobre 0,20; magnesio 0,05; Cr 0,18; Zn 0,50; Ti 0,005–0,02; Li 3,4–4,2; Zr 0,08–0,25
803099.3Fe 0,5; cobre 0,2cable
8090Si 0,20; FE 0,30; Cu 1,0–1,6; manganeso 0,10; magnesio 0,6–1,3; Cr 0,10; Zn 0,25; Ti 0,10; Li 2,2–2,7; Zr 0,04–0,16
8091Si 0,30; FE 0,50; Cu 1,0–1,6; manganeso 0,10; magnesio 0,50–1,2; Cr 0,10; Zn 0,25; Ti 0,10; Li 2,4–2,8; Zr 0,08–0,16
8093Si 0,10; Fe 0,10; Cu 1,6–2,2; manganeso 0,10; magnesio 0,9–1,6; Cr 0,10; Zn 0,25; Ti 0,10; Li 1,9–2,6; Zr 0,04–0,14
817699.3FE 0,6; Si 0.1cable eléctrico

Lista mixta

AleaciónSiFecobreMinnesotamagnesiocrzincVtiBiGeorgiaPbZrLímitesAlabama
CadaTotal
10500.250.400.050.050.050.050.0399,5 minutos
10600.250.350.050.0280.030.030.050.050.0280.030.030.030.030.02899,6 minutos
11000,95 Si+Fe0,05–0,200.050.100.050.1599,0 minutos
11990.0060.0060.0060.0020.0060.0060.0050.0020.0050.00299.99 minutos
20140,50–1,20.73,9–5,00,40–1,20,20–0,80.100.250.150.050.15resto
20240.500.503.8–4.90,30–0,91.2–1.80.100.250.150.050.15resto
22190.20.305.8–6.80,20–0,400.020.100,05–0,150,02–0,100,10–0,250.050.15resto
30030.60.70,05–0,201,0–1,50.100.050.15resto
30040.300.70.251,0–1,50,8–1,30.250.050.15resto
31020.400.70.100,05–0,400.300.100.050.15resto
40434,5–6,00.800.300.050.050.100.200.050.15resto
50050.30.70.20.20.5-1.10.10.250.050.15resto
50520.250.400.100.102.2–2.80,15–0,350.100.050.15resto
50830.400.400.100,40–1,04,0–4,90,05–0,250.250.150.050.15resto
50860.400.500.100,20–0,73,5–4,50,05–0,250.250.150.050.15resto
51540.250.400.100.103.10–3.900,15–0,350.200.200.050.15resto
53560.250.400.100.104.50–5.500,05–0,200.100,06–0,200.050.15resto
54540.250.400.100,50–1,02,4–3,00,05–0,200.250.200.050.15resto
54560.250.400.100,50–1,04.7–5.50,05–0,200.250.200.050.15resto
57540.400.400.100.502.6–3.60.300.200.150.050.15resto
60050,6–0,90.350.100.100,40–0,60.100.100.100.050.15resto
6005A0,50–0,90.350.300.500,40–0,70.300.200.100.050.15resto
60600,30–0,60,10–0,300.100.100,35–0,60.050.150.100.050.15resto
60610,40–0,80.70,15–0,400.150,8–1,20,04–0,350.250.150.050.15resto
60630,20–0,60.350.100.100,45–0,90.100.100.100.050.15resto
60660,9–1,80.500,7–1,20,6–1,10,8–1,40.400.250.200.050.15resto
60701.0–1.70.500,15–0,400,40–1,00,50–1,20.100.250.150.050.15resto
60820,7–1,30.500.100,40–1,00,60–1,20.250.200.100.050.15resto
61050,6–1,00.350.100.100,45–0,80.100.100.100.050.15resto
61620,40–0,80.500.200.100,7–1,10.100.250.100.050.15resto
62620,40–0,80.70,15–0,400.150,8–1,20,04–0,140.250.150,40–0,70,40–0,70.050.15resto
63510,7–1,30.500.100,40–0,80,40–0,80.200.200.050.15resto
64630,20–0,60.150.200.050,45–0,90.050.050.15resto
70050.350.400.100,20–0,701,0–1,80,06–0,204,0–5,00,01–0,060,08–0,200.050.15resto
70220.500.500,50–1,000,10–0,402,60–3,700,10–0,304.30–5.200.200.050.15resto
70680.120.151,60–2,400.102.20–3.000.057.30–8.300.010,05–0,150.050.15resto
70720,7 Si+Fe0.100.100.100,8–1,30.050.15resto
70750.400.501.2–2.00.302.1–2.90,18–0,285.1–6.10.200.050.15resto
70790.30.400,40–0,800,10–0,302.9–3.70,10–0,253.8–4.80.100.050.15resto
71160.150.300,50–1,10.050,8–1,44.2–5.20.050.050.030.050.15resto
71290.150.300,50–0,90.101.3–2.00.104.2–5.20.050.050.030.050.15resto
71780.400.501.6–2.40.302.4–3.10,18–0,286.3–7.30.200.050.15resto
81760,03–0,150,40–1,00.100.030.050.15resto
AleaciónSiFecobreMinnesotamagnesiocrzincVtiBiGeorgiaPbZrLímitesAlabama
CadaTotal
El manganeso más el cromo debe estar entre 0,12 y 0,50 %.Este límite se aplica a todos los elementos para los que no se especifica otro límite en una fila determinada, porque no existe ninguna columna o porque la columna está en blanco.

Aleaciones coladas

La Aluminium Association (AA) ha adoptado una nomenclatura similar a la de las aleaciones forjadas. British Standard y DIN tienen diferentes designaciones. En el sistema AA, los dos segundos dígitos revelan el porcentaje mínimo de aluminio, por ejemplo, 150.x corresponde a un mínimo de 99,50% de aluminio. El dígito después del punto decimal toma un valor de 0 o 1, denotando fundición y lingote respectivamente. Los principales elementos de aleación en el sistema AA son los siguientes:

Tipo de aleaciónTemperamentoResistencia a la tracción (min) en ksi (MPa)Límite elástico (min) en ksi (MPa)Alargamiento en 2 en %
ANSISNU
201.0A02010T760,0 (414)50.0 (345)3.0
204.0A02040T445.0 (310)28.0 (193)6.0
242.0A02420O23,0 (159)N / AN / A
T6132,0 (221)20.0 (138)N / A
A242.0A12420T7529,0 (200)N / A1.0
295.0A02950T429,0 (200)13.0 (90)6.0
T632,0 (221)20.0 (138)3.0
T6236,0 (248)28.0 (193)N / A
T729,0 (200)16,0 (110)3.0
319.0A03190F23,0 (159)13.0 (90)1.5
T525,0 (172)N / AN / A
T631,0 (214)20.0 (138)1.5
328.0A03280F25,0 (172)14.0 (97)1.0
T634,0 (234)21,0 (145)1.0
355.0A03550T632,0 (221)20.0 (138)2.0
T5125,0 (172)18.0 (124)N / A
T7130.0 (207)22,0 (152)N / A
C355.0A33550T636,0 (248)25,0 (172)2.5
356.0A03560F19.0 (131)9.5 (66)2.0
T630.0 (207)20.0 (138)3.0
T731,0 (214)N / AN / A
T5123,0 (159)16,0 (110)N / A
T7125,0 (172)18.0 (124)3.0
A356.0A13560T634,0 (234)24,0 (165)3.5
T6135,0 (241)26,0 (179)1.0
443.0A04430F17.0 (117)7.0 (48)3.0
B443.0A24430F17.0 (117)6.0 (41)3.0
512.0A05120F17.0 (117)10.0 (69)N / A
514.0A05140F22,0 (152)9.0 (62)6.0
520.0A05200T442,0 (290)22,0 (152)12.0
535.0A05350F35,0 (241)18.0 (124)9.0
705.0A07050T530.0 (207)17.0 (117)5.0
707.0A07070T737,0 (255)30.0 (207)1.0
710.0A07100T532,0 (221)20.0 (138)2.0
712.0A07120T534,0 (234)25,0 (172)4.0
713.0A07130T532,0 (221)22,0 (152)3.0
771.0A07710T542,0 (290)38.0 (262)1.5
T5132,0 (221)27,0 (186)3.0
T5236,0 (248)30.0 (207)1.5
T642,0 (290)35,0 (241)5.0
T7148.0 (331)45.0 (310)5.0
850.0A08500T516,0 (110)N / A5.0
851.0A08510T517.0 (117)N / A3.0
852.0A08520T524,0 (165)18.0 (124)N / A
Solo cuando lo solicite el cliente

Aleaciones nombradas

Aplicaciones

Aleaciones aeroespaciales

Aluminio–Escandio

La adición de escandio al aluminio crea precipitados de Al 3 Sc a nanoescala que limitan el crecimiento excesivo de granos que se produce en la zona afectada por el calor de los componentes de aluminio soldados. Esto tiene dos efectos beneficiosos: el Al 3 Sc precipitado forma cristales más pequeños que los que se forman en otras aleaciones de aluminio y se reduce el ancho de las zonas libres de precipitado que normalmente existen en los límites de grano de las aleaciones de aluminio endurecibles por envejecimiento. El escandio también es un refinador de grano potente en aleaciones de aluminio fundido, y átomo por átomo, el fortalecedor más potente en aluminio, tanto como resultado del refinamiento de grano como del fortalecimiento por precipitación.

Un beneficio adicional de las adiciones de escandio al aluminio es que los precipitados de Al 3 Sc a nanoescala que dan a la aleación su resistencia son resistentes al engrosamiento a temperaturas relativamente altas (~350 °C). Esto contrasta con las aleaciones comerciales típicas 2xxx y 6xxx, que pierden rápidamente su resistencia a temperaturas superiores a 250 °C debido al rápido engrosamiento de sus precipitados de refuerzo.

El efecto de los precipitados de Al 3 Sc también aumenta el límite elástico de la aleación en 50–70 MPa (7,3–10,2 ksi).

En principio, las aleaciones de aluminio reforzadas con adiciones de escandio son muy similares a las superaleaciones tradicionales a base de níquel, ya que ambas están reforzadas por precipitados coherentes resistentes al engrosamiento con una estructura L1 2 ordenada. Sin embargo, las aleaciones Al-Sc contienen una fracción de volumen mucho menor de precipitados y la distancia entre precipitados es mucho menor que en sus contrapartes a base de níquel. Sin embargo, en ambos casos, los precipitados resistentes al engrosamiento permiten que las aleaciones conserven su resistencia a altas temperaturas.

El aumento de la temperatura de funcionamiento de las aleaciones Al-Sc tiene importantes implicaciones para las aplicaciones de eficiencia energética, especialmente en la industria automotriz. Estas aleaciones pueden reemplazar a los materiales más densos, como el acero y el titanio, que se utilizan en entornos de 250 a 350 °C, como dentro o cerca de los motores. La sustitución de estos materiales por aleaciones de aluminio más ligeras conduce a reducciones de peso, lo que a su vez conduce a una mayor eficiencia de combustible.

Se ha demostrado que las adiciones de erbio y circonio aumentan la resistencia al engrosamiento de las aleaciones Al-Sc a ~400 °C. Esto se logra mediante la formación de una capa rica en zirconio de difusión lenta alrededor de núcleos de precipitados ricos en escandio y erbio, formando precipitados reforzados con composición Al 3 (Sc,Zr,Er). Mejoras adicionales en la resistencia al engrosamiento permitirán que estas aleaciones se utilicen a temperaturas cada vez más altas.

Las aleaciones de titanio, que son más fuertes pero más pesadas que las aleaciones Al-Sc, todavía se usan mucho más.

La principal aplicación del escandio metálico por peso es en aleaciones de aluminio y escandio para componentes menores de la industria aeroespacial. Estas aleaciones contienen entre 0,1% y 0,5% (en peso) de escandio. Fueron utilizados en los aviones militares rusos Mig 21 y Mig 29.

Algunos artículos de equipamiento deportivo, que se basan en materiales de alto rendimiento, se han fabricado con aleaciones de escandio y aluminio, como bates de béisbol, palos de lacrosse, así como cuadros y componentes de bicicletas y postes de tiendas de campaña.

El armero estadounidense Smith & Wesson produce revólveres con marcos compuestos de aleación de escandio y cilindros de titanio.

Uso potencial como materiales espaciales

Debido a su peso ligero y alta resistencia, las aleaciones de aluminio son materiales deseados para ser aplicados en naves espaciales, satélites y otros componentes que se desplegarán en el espacio. Sin embargo, esta aplicación está limitada por la radiación de partículas energéticas emitidas por el Sol. El impacto y la deposición de partículas energéticas solares dentro de la microestructura de las aleaciones de aluminio convencionales pueden inducir la disolución de las fases de endurecimiento más comunes, lo que lleva al ablandamiento. Las aleaciones de aluminio cruzadas recientemente introducidasse están probando como un sustituto de las series 6xxx y 7xxx en entornos donde la irradiación de partículas energéticas es una preocupación importante. Tales aleaciones de aluminio cruzadas pueden endurecerse mediante la precipitación de una fase química compleja conocida como fase T en la que se ha demostrado que la resistencia a la radiación es superior a otras fases de endurecimiento de las aleaciones de aleaciones de aluminio convencionales.

Lista de aleaciones de aluminio aeroespacial

Las siguientes aleaciones de aluminio se usan comúnmente en aeronaves y otras estructuras aeroespaciales:

Tenga en cuenta que el término aluminio para aeronaves o aluminio aeroespacial generalmente se refiere a 7075.

El aluminio 4047 es una aleación única que se utiliza tanto en aplicaciones aeroespaciales como automotrices como aleación de revestimiento o material de relleno. Como relleno, las tiras de aleación de aluminio 4047 se pueden combinar en aplicaciones complejas para unir dos metales.

6951 es una aleación tratable térmicamente que brinda resistencia adicional a las aletas al mismo tiempo que aumenta la resistencia al pandeo; esto permite al fabricante reducir el calibre de la hoja y por lo tanto reducir el peso de la aleta formada. Estas características distintivas hacen de la aleación de aluminio 6951 una de las aleaciones preferidas para la transferencia de calor y los intercambiadores de calor fabricados para aplicaciones aeroespaciales.

Las aleaciones de aluminio 6063 son tratables térmicamente con una resistencia moderadamente alta, excelente resistencia a la corrosión y buena capacidad de extrusión. Se utilizan regularmente como elementos arquitectónicos y estructurales.

La siguiente lista de aleaciones de aluminio se produce actualmente, pero se usa menos:

Aleaciones marinas

Estas aleaciones se utilizan para la construcción de botes y barcos, y otras aplicaciones costeras sensibles al agua marina y salada.

4043, 5183, 6005A, 6082 también se utilizan en construcciones marinas y aplicaciones en alta mar.

Aleaciones automotrices

El aluminio 6111 y la aleación de aluminio 2008 se usan mucho para los paneles externos de la carrocería de automóviles, mientras que el 5083 y el 5754 se usan para los paneles internos de la carrocería. Los bonetes se han fabricado con aleaciones 2036, 6016 y 6111. Los paneles de carrocería de camiones y remolques han utilizado aluminio 5456.

Los marcos de los automóviles a menudo usan láminas formadas de aluminio 5182 o aluminio 5754, extrusiones 6061 o 6063.

Las ruedas se han fundido en aluminio A356.0 o se han formado en chapa 5xxx.

Los bloques de cilindros y los cárteres suelen estar hechos de aleaciones de aluminio. Las aleaciones de aluminio más populares utilizadas para bloques de cilindros son A356, 319 y, en menor medida, 242.

Las aleaciones de aluminio que contienen cerio se están desarrollando e implementando en aplicaciones automotrices de alta temperatura, como culatas y turbocompresores, y en otras aplicaciones de generación de energía. Estas aleaciones se desarrollaron inicialmente como una forma de aumentar el uso de cerio, que se produce en exceso en las operaciones mineras de tierras raras para obtener elementos más codiciados como el neodimio y el disprosio, pero llamó la atención por su resistencia a altas temperaturas durante largos períodos de tiempo.. Obtiene su fuerza de la presencia de un Al 11 Ce 3fase intermetálica que es estable hasta temperaturas de 540 °C y conserva su resistencia hasta 300 °C, lo que la hace bastante viable a temperaturas elevadas. Las aleaciones de aluminio y cerio suelen fundirse debido a sus excelentes propiedades de fundición, aunque también se ha trabajado para demostrar que las técnicas de fabricación aditiva basadas en láser también se pueden utilizar para crear piezas con geometrías más complejas y mejores propiedades mecánicas. El trabajo reciente se ha centrado en gran medida en agregar elementos de aleación de orden superior al sistema binario Al-Ce para mejorar su rendimiento mecánico a temperatura ambiente y elevada, como hierro, níquel, magnesio o cobre, y se está trabajando para comprender la aleación. interacciones de los elementos aún más.

Cilindros de aire y gas

El aluminio 6061 y el aluminio 6351 se utilizan ampliamente en cilindros de gas respirable para buceo y aleaciones SCBA.