aluminio

Universidad Nacional de La Plata
Facultad de Ingeniería
Departamento de Aeronáutica
Materiales Aeronáuticos
El aluminio aleado y sus aplicaciones en
aeronáutica

Introducción:
Este apunte repasará algunos conceptos (designaciones, tratamientos térmicos, usos, etc) del
aluminio y sus aleaciones. Se profundizará, particularmente, en aquellas aleaciones aplicables en
la industriaaeronáutica y espacial.
Características físicas del aluminio puro y algunos conceptos sobre sus aleaciones
El mineral del que se extrae el aluminio, casi exclusivamente, se llama bauxita. Las bauxitas son
productos de erosión, ricos en aluminio (del 20% al 30% en masa), procedentes de rocas madres
silicatoalumínicas. Mediante el proceso Bayer, inventado por Karl Bayer en 1889, se produce
alúmina apartir de la bauxita. El proceso, básicamente, comienza con un lavado de la bauxita
molida con una solución de soda cáustica a alta presión y temperatura. Los minerales de
aluminio se disuelven mientras que los otros componentes de la bauxita, principalmente sílice y
óxidos de hierro y titanio permanecen sólidos y se depositan en el fondo de un decantador de
donde son retirados. A continuación serecristaliza el hidróxido de aluminio de la solución y se
calcina a más de 900 °C para producir una alúmina (óxido de aluminio, Al2O3) de alta calidad.
El óxido de aluminio se disuelve en un baño fundido de criolita (Na3AlF6) y se electroliza en una
celda electrolítica usando ánodos y cátodo de carbono. Se realiza de esta manera, ya que la
alúmina proveniente del proceso Bayer tiene un puntode fusión extremadamente alto (por
encima de los 2.000 °C), muy caro y difícil de alcanzar en la práctica industrial. La mezcla con la
criolita da una mezcla eutéctica, que logra bajar el punto de fusión a alrededor de los 900 °C. Por
esta razón el consumo energético que se utiliza para obtener aluminio es muy elevado y lo
convierte en uno de los metales más caros de obtener, ya que esnecesario gastar entre 17 y 20
kWh por cada kilo de metal de aluminio. De estos baños se obtiene aluminio metálico en estado
líquido con una pureza entre un 99,5 y un 99,9%, quedando trazas de hierro y silicio como
impurezas principales.
El aluminio puro (99% de pureza o mayor) en estado metálico presenta una superficie
relativamente lustrosa y de color plateado. Su estructura cristalina es cúbicascaras centradas, de
aquí la abundancia de planos de deslizamiento que lo hacen muy maleable y dúctil.
Este material es un buen conductor de la electricidad y del calor, provee una buena superficie
reflectora, es resistente a la corrosión y es liviano si se lo compara con los materiales ferrosos
(como el acero) o con la mayoría de los materiales estructurales. Como punto de comparación ladensidad es, aproximadamente, de 2,7 gr/cm3 mientras que la del hierro es de 7,8 gr/cm3, es
decir 2,9 veces más liviano que éste último.
La relativamente baja resistencia a la tracción del aluminio puro es una de sus mayores
desventajas, ésta es del orden de los 6,32 kg/mm2 y puede ser mejorada (al doble) por medio de
endurecimiento mecánico que es la única manera de mejorar las característicasmecánicas ya que
no responde a los tratamientos térmicos. Este nivel de resistencia es muy bajo para las
aplicaciones en ingeniería.
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EL ALUMINIO ALEADO Y SUS APLICACIONES EN AERONÁUTICA

La metodología utilizada para mejorar la resistencia a la tracción (particularmente) del aluminio,
incrementarla bastante sin reducir demasiado otras propiedades deseablestales como la
ductilidad y el peso, es aleándolo con uno o más metales o metaloides.
Las aleaciones que logran mayor resistencia que el aluminio puro se dividen en dos clases:
a) Aquellas que responden tanto al endurecimiento por trabajo en frío y tratamientos
térmicos o a ambos por separado.
b) aquellas que pueden ser endurecidos por trabajo en frío (deformación a temperatura
ambiente)....