Challenges for research and development of new aluminum alloys

Retos para la investigación y el desarrollo de nuevas aleaciones de aluminio

En el presente trabajo se caracterizan las tendencias modernas en la investigación y el desarrollo de nuevas aleaciones de aluminio. Aunque las aleaciones convencionales a base de Al forjadas y fundidas muestran una buena resistencia específica, en comparación con los aceros o las aleaciones a base de Ti, todavía existe un potencial de mejora significativa de su rendimiento. Consiste en la aplicación de nuevos elementos de aleación, principalmente metales de transición, y vías de procesado poco comunes, por ejemplo la pulvimetalurgia. De este modo, pueden desarrollarse materiales cualitativamente nuevos con una resistencia ultraelevada y una excelente estabilidad térmica. Sin embargo, quedan muchas cuestiones por resolver antes de que las nuevas aleaciones puedan competir con los materiales convencionales a base de Al.

INTRODUCCION

Las aleaciones de aluminio presentan un bajo peso, una resistencia específica rápidamente alta, una buena resistencia a la corrosión en ambientes neutros y una elevada conductividad eléctrica y térmica. Esto las hace interesantes para la producción de diversos componentes funcionales en la industria aeroespacial y del automóvil. Las aleaciones forjadas suelen tener buena conformabilidad y se procesan mediante tecnologías comunes, como la extrusión, la forja, el laminado, el estirado, etc. Los componentes de formas complejas también se producen a partir de aleaciones de fundición, principalmente a base de Al- Si, mediante diversos procesos de fundición, como la fundición por gravedad, la fundición centrífuga, la fundición a presión, etc. El desarrollo industrial de las aleaciones basado en Al es conservador, ya que se concentra principalmente en modificaciones de sistemas de ataque comunes y bien conocidos (Al-Cu, Al-Si, Al-Mg-Si, Al-Zn-Mg, Al-Li-Cu, etc.) y rutas de procesamiento. La razón es la falta de experiencia en nuevos sistemas de cobertura y métodos de producción. Sin embargo, los sistemas estándar mencionados anteriormente parecen acercarse a sus límites mecánicos. Mediante rutas de procesamiento termomecánico adecuadas, es decir, la combinación de conformado y endurecimiento por envejecimiento, las llamadas aleaciones de alta resistencia (Al-Zn-Mg o Al-Li) pueden alcanzar una resistencia máxima a la tracción de unos 700 MPa. Para superar este límite, deben desarrollarse aleaciones y vías de procesamiento cualitativamente nuevas. Además, las aleaciones comunes de alta resistencia suelen mostrar una baja estabilidad térmica, es decir, una rápida reducción de la resistencia a temperaturas superiores a 200 °C. La escasa estabilidad térmica es consecuencia de los coeficientes de difusión relativamente altos de los principales elementos reforzadores (Cu, Mg, Zn) en el aluminio sólido. Por lo tanto, para aplicaciones a temperaturas elevadas, deben utilizarse nuevos aditivos para el Al.

ALEACIONES DE ALUMINIO DE ULTRA ALTA RESISTENCIA

Los mecanismos de refuerzo que operan en las aleaciones de aluminio son bien conocidos; el refuerzo por dislocación, el refuerzo por solución sólida, el refuerzo por límite de grano, el refuerzo por partículas y/o precipitados de fases intermetálicas son los más importantes.