Clasificación y Propiedades de Aleaciones Metálicas Ligeras y Pesadas (Aluminio, Cobre, Titanio)

Aleaciones Ligeras: Propiedades y Aplicaciones

Las aleaciones ligeras, que incluyen el aluminio, el magnesio y el titanio, se caracterizan por:

• Baja Densidad: Menor a 5 g/cm³.
• Resistencia: Menor que el acero, pero con una excelente relación resistencia-peso.
• Corrosión: Buena resistencia a la corrosión.

Identificación de Aleaciones

La identificación de aleaciones se realiza mediante dos sistemas principales:

1. Simbólica: Símbolo del metal base, guion, símbolo del elemento principal y porcentaje (si es mayor al 1%).
2. Numérica: Letra del compuesto, guion y cuatro números.

Aluminio (Al)

El aluminio es el tercer componente más abundante en la corteza terrestre, aunque su obtención es difícil ya que no se encuentra en estado puro, sino formando bauxitas. Es un metal blanco brillante, similar a la plata cuando está pulido.

Se utiliza ampliamente debido a sus características:

• Bajo coste y ligereza.
• Buen conductor térmico.
• No se imanta ni produce chispas al chocar.

Propiedades del Aluminio

Sus propiedades se dividen en:

• Propiedades Físicas: Peso específico bajo, excelente conductividad eléctrica y térmica, y puntos de fusión y ebullición altos.
• Propiedades Químicas: Es inalterable en el aire porque se rodea de una fina capa de óxido que lo protege de la oxidación. También resiste el vapor de agua y el ataque de muchos agentes químicos.
• Propiedades Mecánicas: Baja resistencia mecánica, lo que lo hace dúctil y maleable, permitiendo la fabricación de hilos y láminas.

Aleaciones de Aluminio

Las aleaciones comunes incluyen cobre, silicio, zinc, magnesio y manganeso.

• Aluminio-Cobre (Cobral): El cobre endurece y mejora las propiedades mecánicas, conservando la ligereza y maquinabilidad. Es muy resistente al calor, pero menos a los agentes atmosféricos. Normalmente, no se pueden soldar.
• Duraluminios: Aleaciones con cobre, magnesio, silicio y manganeso. Mejoran la resistencia mecánica, pero disminuyen la soldabilidad y la resistencia a la corrosión.
• Aluminio-Zinc: Más barato que las aleaciones con cobre en relación a sus propiedades. El porcentaje máximo de zinc es del 20%.

Tratamientos del Aluminio

1. Anticorrosivo: Evita la corrosión mediante el aumento de la capa superficial de óxido.
2. Mecánicos: Mejoran la resistencia mecánica y la dureza (ej. forja, laminación y trefilado).
3. Térmicos: Mejoran las propiedades mecánicas (ej. recocido y temple por precipitación).

Magnesio (Mg)

El magnesio es el material estructural más ligero, aunque más resistente que el aluminio. Es blanco, frágil, ligero y poco dúctil.

Propiedades del Magnesio

• Propiedades Físicas: 1.5 veces menos peso específico que el aluminio. Conductividad eléctrica del 40% de la del cobre. Puntos de fusión y ebullición altos.
• Propiedades Químicas: La capa de óxido lo protege. A altas temperaturas se oxida e incluso se inflama.
• Propiedades Mecánicas: No se deforma en frío y presenta mala soldabilidad. Se trabaja con él muy fácilmente y, en estado puro, tiene gran resistencia a la corrosión cuando se cuida.

Aleaciones de Magnesio

Se alea con cobre, silicio, zinc, aluminio y manganeso. Estas aleaciones son muy fáciles de mecanizar y pueden ser conformadas. Se tratan térmicamente para aumentar su resistencia.

Titanio (Ti)

El titanio es un metal blanco, brillante y ligero, pero de coste elevado. Es el noveno elemento más abundante en la corteza terrestre.

Propiedades del Titanio

• Propiedades Físicas: Peso específico la mitad que el hierro. No se imanta. Poca conductividad.
• Propiedades Químicas: Es inalterable en el aire debido a la capa de óxido que lo protege contra la oxidación, el vapor y los agentes químicos.
• Propiedades Mecánicas: Gran ductilidad, maleabilidad y tenacidad. Es más rígido y fuerte que el aluminio.

Las aleaciones con titanio afectan significativamente la temperatura a la que se producen las transformaciones. Los tratamientos se utilizan para reducir tensiones y mejorar las características y propiedades mecánicas.

Aleaciones Pesadas: El Cobre

Cobre (Cu)

El cobre es el tercer metal más utilizado en el mundo. Es rojizo y presenta un brillo metálico. Se utiliza en muchas aleaciones, mejorando generalmente las propiedades mecánicas, aunque tiene menor conductividad y más peso que el hierro.

Propiedades del Cobre

• Propiedades Físicas: Mayor peso específico que el hierro. Seis veces la conductividad eléctrica del hierro. No magnético y alta conductividad térmica.
• Propiedades Químicas: Expuesto al aire, comienza a oscurecerse debido a la oxidación. Si está muy expuesto, crea una capa que lo autoprotege de la oxidación.
• Propiedades Mecánicas: Gran ductilidad y maleabilidad. Mejores propiedades a bajas temperaturas. Menos resistente que el aluminio y el magnesio, pero mejor resistencia a la fatiga, fluencia y corrosión. Es un gran conductor.

Clasificación de Aleaciones de Cobre

Las aleaciones de cobre se dividen en:

• Latones: Cobre y zinc. Presentan mejor resistencia a la corrosión.
• Bronces: Cualquier otra aleación de cobre (generalmente con estaño).
• Otras aleaciones.

Superaleaciones

(Sección pendiente de desarrollo)