Materiales aeronaúticos

Materiales Aeronáuticos
TAE

Índice
0.‐ Introducción
1.‐ Madera y tela
2.‐ Aluminio
3.‐ Magnesio y Berilio
4.‐ Titanio
5.‐ Aceros de Alta Resistencia
6.‐ Superaleaciones
7.‐ Composites alto rendimiento
8.‐ Comparación materiales
9.‐ Adhesivos

0.‐ Introducción
El aumento del rendimiento de los vehículos 
aeroespaciales modernos
Se debe, en gran medida, a los materiales empleados en: 
El fuselaje y en el sistema de propulsión.
(fuertes, ligeros y duraderos)

0.‐ Introducción

0.1.‐ ¿Cómo tienen que ser?
• Resistentes a Esfuerzos, Fatigas, Golpes, Grietas, 
propagación de Fisuras
• Resistentes a Temperatura y Presión
(Aumenta el empuje del motor)
• Ligeros
(Implica mayor carga de pago)
• Durabilidad
(Aumenta la vida del avión)

0.‐ Introducción0.2.‐ Primera comparativa
Material

0.‐ Introducción

Glass
Cast Iron
Carbon Steel
Steel
Molybdenum
Tungsten
Nylon 66
Polystyrene
Hard Rubber
PVC
Polycarbonates
Heavy Polyethylene
Polyethylene terephthalate
Cellulose
Polyester laminate, 70% glass fiber
Steel
Fe
Aluminium alloy
Al
Au
Zr
Ta
W
Mo
Ti
Ni
Co
Mg
Rubber
Oak
Western red cedar
Balsa
Hardboard
Kevlar®graphite fibre
Titanium
90% Titanium, 10% Vanadium
vapor-grown carbon fibre
heat-treated carbon fibre
Carbon nanotubes

Tensión última
de fractura
MPa
30 - 90
100 - 230
430 - 490
400 - 1500
1100 - 3000
1500 - 3500
60 - 80
30 - 100
39
about 50
52 - 62
20 - 36
66
80 - 240
350
250 - 340
210
240 - 400
50 - 114
120 - 220
340 - 560
340 - 1240
120
165
230
340 - 990
230 -910
90 - 220
32
21
11
25
25 - 55
338
1170
345 - 552
1.193
2.7
7
41000

Densidad
kg/m3
2.2 - 4.0
7.0 - 7.4
7.8
7.8
10.202
19.254
1.13 - 1.15
1.04 - 1.09
1.13 - 1.18
1.3 - 1.4
1.2
.94 - .965
1.37 - 1.38
1.48 - 1.53
1.65
7.7
7.86
2.8
2.7
19.32
6.53
16.6
19.35
10.22
4.54
8.9
8.9
1.74
.93 - 1.17
0.72
0.38
0.2
.80 - 1.0
1.38
1.58
4.508
4.666
1.8
2.11.3

0.2.‐ Ejemplo: motor
Presión vs. Temperatura 
para dos motores diseñados para el mismo avión 

El motor 2 necesitará un mantenimiento más exigente
0.‐ Introducción

0.3.‐ Tipos de Materiales

0.‐ Introducción

1.‐ Madera y tela
• Primeros materiales en utilizarse
• Proporcionan una resistencia adecuada con 
un peso muy bajo
• La madera se comporta como un material compuesto, al estar construida por capas
• Las mejores propiedades se dan en la 
dirección longitudinal de la fibra
• Estructuras recubiertas de tela, 
recubrimientos y algunas estructuras
1.‐ Madera y tela

1.1.‐ Propiedades de la madera
• Valores de modulo elástico y resistencia muy 
altos en relación a su densidad
• Abeto:  E = 9.000 MPa, 
• Abedul: Resistencia a la tracción = 70 MPa, 
Densidad = 400 kg/m3
E = 14.250 MPa, 
Resistencia a la tracción = 100 MPa, 
Densidad = 630 kg/m3

• Cambia el tamaño y propiedades con la humedad
• Esta sometida al ataque biológico
1.‐ Madera y tela

1.2.‐ Ejemplo: ala
Estructura del ala en madera y tela

1.‐ Madera y tela

2.‐ Aluminio
• Año 1.920: el aluminio comienza a sustituir a 
la madera en los fuselajes
•Material ligero, bajos costes
• Aluminio‐cobre, 2XXX, tolerancia al daño, 
empleado a tracción, recubrimiento intradós, 
estructura fuselaje, 150ºC
• Aluminio‐zinc, 7XXX, mayor resistencia 
estática, empleado a compresión, 
recubrimiento extradós, 120ºC
2.‐ Aluminio

2.1.‐ Dominio del aluminio en el 
fuselaje

2.‐ Aluminio

2.1b.‐ Máxima resistencia a la 
tracción
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•
•1XXX: aluminio puro, 10‐27 ksi
2XXX: aleación Al‐Cu, 27‐62 ksi
3XXX: aleación Al‐Mn, 16‐41 ksi
4XXX: aleación Al‐Si, 25‐55 ksi.
5XXX: aleación Al‐Mg, 18‐51 ksi
6XXX: aleación Al‐Mg‐Si, 18‐58 ksi
7XXX: aleación Al‐Zn, 32‐88 ksi
8XXX: aleación Al‐otros (Fe, Ni, Li), 17‐60 ksi
1 ksi = 1.000 psi = 6,895 Mpa
psi: pound/square inch

2.‐ Aluminio

2.2.‐ Nuevas aleaciones aluminio
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