Aluminio Aeronautica

Materiales Metálicos en la industria aeronáutica

Ana Conde del Campo
Dpto. Corrosión y Protección CENIM/CSIC

Requerimientos exigidos: derivados de la propiedad
Mantenimiento Motores 5% Mantenimiento 6% Tasas de Navegación y aeropuerto 9% Coste Inicial 44%

Tripulación 13%

Combustible 23%

Para abaratar los costes derivados de su propiedad, los materiales deben : • Excelentespropiedades • Deben ser un 20% más ligeros • No deben requerir complejos procesos de producción

Relación entre propiedades y diseño del material

Estructura metálica de sandwich

Criterio de selección de materiales

Propiedades de los materiales

Exigencias del cliente

Limitaciones del diseño

Industria aeronáutica: materiales empleados

A380

A340

Tendencia futura:aviones híbridos

METAL Al Alloys Ti Alloys UHS steels

A350

Ventajas de los materiales compuestos: • Elevada relación resistencia/densidad • Excelente resistencia a la corrosión • Buena resistencia a la fatiga

Ventajas de los materiales metálicos: • Excelente tenacidad a la fractura • Anisotropía de sus propiedades • Conocimiento de la relación entre microestructura y propiedades • Amplianormalización • Más económicos

Exigencias funcionales: aviones hipersónicos

Criterio estructural: selección de materiales

Tolerancia al daño: criterio fundamental
Accidente ocurrido en 1988 en un Boeing 737 de la compañía Aloha. La causa fue de la rotura es un fenómeno de fatiga acelerado por corrosiónfatiga.

Fabricación del fuselaje: tolerancia al daño y poco peso

Evolución delos materiales: mat. compuestos vs. aleaciones de Al
Evolución de las aleaciones de Al: • Más rápida debido al amplio conocimiento de si metalurgia •Una incorporación más rápida y más económica en la líneas de producción

7150-T77. Elevada resistencia y tolerancia al daño en comparación con la 7050-T6 7055-T77 Mayor resistencia que 7150-T6 y misma tenacidad y resistencia al crecimiento degrieta. 2524-T3 Una tenacidad a la fractura entre un 15-20% mayor que la 2024 y el doble de resistencia a la propagación de grieta de la 2024-T3

Desarrollo de aleaciones de: Al de alta resistencia
Mediante una optimización de la microestructura • Control de la composición: Disminución de impurezas de Fe y Si Concentración óptima de los principales elementos aleantes Adiciones menores de elementosdispersoides (Zr, Sc, Cr, Mn) Optimización de los tratamientos termomecánicos

Otras aleaciones de Al: 6xxx, Al-Mg-Sc, Al-Be
Necesidades planteadas a las aleaciones de aluminio de cara al futuro: •Incrementar su resistencia y tenacidad a la fractura •Una disminución de peso del 5% respecto de las aleaciones 2xxx,7xxx y 8xxx •Mayor resistencia a la corrosión Las aleaciones de la serie 6XXX, enparticular la 6013-T6 y 6056-T6 • Son mas baratas y soldables que las de la familia 2xxx, • Pese a su todavía alto contenido en Cu, un tratamiento T78 aumenta la resistencia al ataque intergranular sin que sea necesario hacer un plaqueado • Es adecuada para la fabricación de la partes internas del fuselaje “belly fairing” donde se requieren valores medios de resistencia y elevada resistencia a lacorrosión

Otras aleaciones de Al:

aleaciones de Al-Li

Ventajas • Son las mas ligeras, cada % de Li en peso la densidad disminuye un 3% •Su resistencia aumenta mejora gracias al contenido de Cu y Li •La rigidez mejora ya que por % de Li en peso el módulo de Young aumenta un 6% 2094 tiene un límite elástico de 700MPa y un alargamiento del 10% 2195 Alta resistencia 600 Mpa y un 8% dealargamiento. Excelentes propiedades criogénicas 2095 es un 5% más ligera que la 2124 y X3 la resistencia a fatiga y soportando cargas hasta un 15% mayores 2097 y 2197 contiene Mn y disminuye el contenido en Mg, para mejorar la resistencia a la CBT 2098 Se emplea en las zonas del fuselaje sometidas a mas carga fabricación en La evolución de las aleaciones de Al-Li tiende a aviones militares. X6 la...