El aluminio, un metal ampliamente utilizado, desempeña un papel importante en diversos campos. En este artículo, profundizaremos en el conocimiento del aluminio, desde sus propiedades básicas y la clasificación de sus aleaciones hasta su tecnología de procesamiento y su aplicación en diversas industrias, para presentar un conocimiento completo del aluminio.
Lectores objetivos: principiantes, ingenieros, compradores, publicistas, etc.
¿Qué es el aluminio?
El aluminio es un metal ligero de color blanco plateado con el símbolo elemental Al, abreviado en la práctica como AL, y un número atómico de 13. La baja densidad del aluminio y el hecho de que los productos fabricados con él son ligeros, aproximadamente un tercio del peso del acero, lo hacen útil en una amplia gama de aplicaciones.
Propiedades del Aluminio
Propiedades físicas
Baja densidad:
El aluminio tiene una densidad de aproximadamente ≈2.7 g/cm³., que es solo ≈1/3 de la densidad del hierro. Esta propiedad hace que las aleaciones de aluminio sean más adecuadas para su uso en herrajes que utilizan materiales de aluminio, ya que hace que el aluminio sea muy ligero en comparación con otros materiales. Alta conductividad:
Su conductividad eléctrica es de aproximadamente 61% de la del cobre; la conductividad del aluminio solo es superada por la de la plata, el cobre y el oro.
Conductividad térmica:
El aluminio tiene una conductividad térmica relativamente alta, de aproximadamente 200-220 vatios/(m-km), y el calor se conduce muy rápidamente a través del aluminio y se disipa con rapidez.
Conductividad térmica:
El papel de aluminio se utiliza en la cocina y en el envasado de alimentos debido a su buena conductividad térmica.
Alta reflectividad:
Con una superficie lisa, el aluminio refleja más que 90% de luz visible e incluso más luz infrarroja. Debido a que refleja la luz y el calor, contribuye a la eficiencia energética y al aislamiento térmico.
Propiedades químicas
Actividad:
El aluminio es un tipo de metal activo, Se ubica en el orden de actividad de la tabla periódica antes que el hidrógeno, y puede reaccionar con ácido para generar gas hidrógeno.
Oxidación superficial:
Tras la electrólisis en una solución química, el aluminio puede formar una densa película de óxido de aluminio en su superficie. Esta película previene eficazmente la oxidación del aluminio, otorgándole así una buena resistencia a la corrosión. En condiciones atmosféricas normales, los productos de aluminio conservan su brillo durante mucho tiempo, sin necesidad de tratamientos anticorrosivos adicionales.
Reciclabilidad:
El aluminio es un metal reciclable y el proceso de reciclaje consume poca energía, solo alrededor del 5-6% de la producción primaria de aluminio. El aluminio reciclado se puede refundir, procesar y convertir en una variedad de productos de aluminio con poca o ninguna degradación de su rendimiento.
Propiedades mecánicas
Fuerza y dureza:
El aluminio puro tiene una resistencia y dureza relativamente bajas. pero esta propiedad puede mejorarse enormemente mediante la aleación.
Tenacidad:
El aluminio y sus aleaciones presentan una buena tenacidad. lo que les permite absorber energía sin fracturarse fácilmente al impacto.
Maquinabilidad:
El aluminio se puede procesar mediante una variedad de procesos, que incluyen fundición, extrusión, laminado y forjado, y tiene una buena procesabilidad.
Otras características
Otras características
No magnético:
El aluminio es un material no magnético y no se siente atraído por los campos magnéticos.
Biocompatibilidad:
El aluminio y sus aleaciones presentan buena biocompatibilidad, son atóxicos e inofensivos para el cuerpo humano. Garantizan la seguridad de uso.
grados
Los grados de aluminio se diferencian principalmente en función de sus grados y estados.
Presentación:
Grados de aleación de aluminio
Aleación de aluminio serie 1000
Acrílico `1) Estructura (estructuras de una sola pieza) Componentes principales: aluminio puro, contenido de aluminio de más del 99%.
Propiedades: Buena conductividad térmica y eléctrica, pero menor resistencia.
Aplicación: principalmente para la producción de alambres, láminas de aluminio y otros productos.
Aleación de aluminio serie 2000
Materiales predominantes: aleación de aluminio y cobre.
Propiedades: Mayor resistencia y resistencia al calor.
Aplicación: Aplicable para la fabricación de piezas del campo aeroespacial, como fuselajes de aeronaves y componentes de motores.
Aleación de aluminio serie 3000
Materiales primarios: Aleación de aluminio y manganeso.
Propiedades: Resistirá la corrosión y se soldará bien.
Aplicación: Se utiliza a menudo en la fabricación de acondicionadores de aire, refrigeradores y otros productos que requieren alta resistencia a la corrosión.
Aleación de aluminio serie 5000
Materiales principales: aleación de magnesio y aluminio.
Características: Buena resistencia a la tracción y resistencia a la corrosión.
Aplicación: para barcos, carrocerías de automóviles y otros productos que requieran resistencia y resistencia a la corrosión.
Aleación de aluminio serie 6000
Detalle: aleación de aluminio-magnesio-silicio.
Características: Buena resistencia, plasticidad y resistencia a la corrosión, excelente desempeño del proceso.
Aplicaciones: se utiliza popularmente para la construcción de perfiles, piezas de automóviles, equipos electrónicos, etc.
Aleación de aluminio serie 7000
Componentes clave: aleación de aluminio-zinc-magnesio-cobre.
Características: Alta resistencia, buena resistencia a la corrosión y mayor costo.
Aplicación: Se utiliza para piezas de estructuras de alta resistencia de aviación y naves espaciales, como alas y fuselajes de aviones.
Estado de la aleación de aluminio
Fst (estado de fresado libre)
Características: No requiere tratamiento especial después del mecanizado o la fundición, solo se aplica al material que necesita mayor procesamiento.
Estado O (estado recocido)
Después del recocido, su dureza y resistencia son bajas, pero su plasticidad y tenacidad son buenas, por lo que es adecuado para materiales que necesitan doblarse, estirarse y otros procesamientos.
Estado H (estado endurecido por el trabajo)
Características: El método de procesamiento en frío (laminado en frío, estirado en frío, etc.) endurece el material, mejora su resistencia y dureza, pero reduce su plasticidad. Esto lo hace adecuado para piezas estructurales con altos requisitos de resistencia.
Estado TA (estado de tratamiento térmico)
Estado T4 (tratamiento de solución + envejecimiento natural)
Fundición: Los perfiles de aluminio se extruyen en la extrusora, se enfrían y se tratan, y no pasan al horno de envejecimiento. Presentan baja dureza y buena deformabilidad, lo que los hace aptos para el doblado posterior y otros mecanizados de conformado.
Estado T5 (tratamiento con solución + envejecimiento artificial incompleto)
Característica: Transferencia de temple posterior a la extrusión, enfriado por aire, al horno de envejecimiento, manteniendo la temperatura a unos 200 grados durante 2-3 horas. Mayor dureza y cierta deformabilidad, comúnmente utilizado en muros cortina, etc.
Temple T6 (tratado térmicamente en solución + envejecido artificialmente)
Características: la extrusión es temple enfriado por agua, temple y envejecimiento artificial, que más que T5, el tiempo de conservación del calor es más largo, por lo que T5 puede alcanzar un estado de dureza más alto, adecuado para algunos lugares cuya demanda de dureza del material es relativamente alta.
Densidad
El aluminio tiene una densidad de aproximadamente 2.7 g/cm3.
punto de fusión
El aluminio tiene un punto de fusión de 660.32 °C (1220.58 °F).
Punto de ebullición
El aluminio tiene un punto de ebullición de 2467 °C (4472.6 °F).
Coeficiente de conducción
La conductividad térmica del aluminio es de aproximadamente 237 W/(mK) a temperatura ambiente.
Resistividad
La resistividad del aluminio es de aproximadamente 2.65×10-⁸ a 2.82×10-⁸ Ω-m a temperatura ambiente.
límite elástico
| Material | Fuerza de producción (MPa) | Fuerza de producción (ksi) |
| Aleación de aluminio 1100 recocida (templado O) | 34 | 5 |
| Aleación de aluminio 1100 endurecida por deformación (templado H14) | 117 | 17 |
| Aleación de aluminio 2024 recocida (templado O) | 75 | 11 |
| Aleación de aluminio 2024 tratada térmicamente y envejecida (templado T3) | 345 | 50 |
| Aleación de aluminio 2024 tratada térmicamente y envejecida (templado T351) | 325 | 47 |
| Aleación de aluminio 6061 recocida (templado O) | 55 | 8 |
| Aleación de aluminio 6061 tratada térmicamente y envejecida (templos T6 y T651) | 276 | 40 |
| Aleación de aluminio 7075 recocida (templado O) | 103 | 15 |
| Aleación de aluminio 7075 tratada térmicamente y envejecida (templado T6) | 505 | 73 |
| Aleación de aluminio 356.0 en estado bruto de fundición | 124 | 18 |
| Aleación de aluminio 356.0 tratada térmicamente y envejecida (templado T6) | 164 | 24 |
El módulo de Young
Serie 6000
Módulo de Young: 103 ksi (aprox. 70 GPa)
Serie 7000
Módulo de Young: 71.7 GPa
Serie 2000
Módulo de Young: 72.4 GPa (a 20 °C)
Serie de aleación de aluminio
Módulo de Young: 70 GPa
Fórmula del metal
El componente principal del aluminio es la alúmina (Al₂O₃-nH₂O). Tras el refinado y el procesamiento, se puede extraer aluminio puro.
Masa molecular del aluminio
El peso molecular (o peso atómico) del aluminio es 26.9815386. En la práctica, usamos 26.98 como valor de conteo simplificado.
Anodizado
Anodizado El recubrimiento del aluminio es un proceso electroquímico en el que se aplica una corriente eléctrica y una solución química a la superficie del aluminio para formar una capa de óxido duradera que mejora su resistencia a la corrosión y al desgaste.
Aluminio vs acero inoxidable
Propiedades físicas
| causalidad | aluminio | Aceros inoxidables |
|---|---|---|
| densidades | 2.7 g / cm³ | 7.8 g / cm³ |
| punto de fusion | 660 ° C | 1400 ° C - 1530 ° C |
| conductividad térmica | 237 W/(m·K), alta | 15-25 W/(m·K), bajo |
| conductividad (elec.) | 37.7 millones de S/m | 1.45 millones de S/m |
| resistencia a la tracción | 70-700 MPa | 515-1275 MPa |
| límite elástico | 30-500 MPa | 215-900 MPa |
| durómetro | Más bajo, fácil de procesar | Más alto, más difícil de procesar |
Aluminio vs Titanio
Propiedades físicas
| causalidad | aluminio | titanio |
|---|---|---|
| densidades | 2.7 g / cm³ | 4.5 g / cm³ |
| punto de fusion | 660 ° C | 1650 1670-° C |
| conductividad de calor | 210-235 W/m·K | 17-21.9 W/m·K |
| Conductividad (basada en cobre) | 64% | 3.1% |
| resistencia a la tracción | 90-690 MPa | 230-1400 MPa |
| límite elástico | 200-600 MPa | 170-480 MPa |
Propiedades químicas
Resistencia a la corrosión:
Aluminio: El aluminio forma una película densa de óxido de aluminio en el aire, que proporciona cierta resistencia a la corrosión, pero es susceptible a la corrosión en ambientes alcalinos.
TITANIO: El titanio tiene una excelente resistencia a la corrosión, especialmente en ambientes marinos y ácidos.
Oxidabilidad:
Aluminio: El aluminio es propenso a formar una capa de óxido en su superficie, pero esta capa de óxido evita una mayor corrosión.
Titanio: El titanio tiene una excelente resistencia a la oxidación a altas temperaturas y es adecuado para aplicaciones de alta temperatura.
