METALES Y ALEACIONES NO

FERROSAS: produccin, propiedades generales y

aplicaciones 1

Que son? Que las compone?

Aleaciones que no contienen ningn porcentaje de hierro o un porcentaje muy bajo.

Caractersticas:

1. Elevada resistencia a la corrosin,

2. Gran conductividad elctrica y trmica,

3. Baja densidad

4. Facilidad de produccin.

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1.Introduccin

Abarcan un amplio conjunto de metales: aluminio, cobre, magnesio y mas complejos como tungsteno, tantalio y molibdeno.

Gran aplicacin en la industria, fuselaje de un avin, alabes de un motor a reaccin etc.

Suponen un elevado coste.

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2.Aluminio y sus aleaciones

Propiedades ms importantes:

1. Alta relacin de resistencia/peso

2. Resistente a la corrosin

3. Buena conductividad trmica y elctrica

4. Buena maquinabilidad.

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2.1 Tipos de aleaciones forjables en

aluminio

Existen dos: Endurecidas mediante trabajo en frio, no tratables trmicamente.

Endurecidas mediante trabajo trmico.

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2.3 Deberas saber que:

Comenz a utilizarse en el siglo XIX

Aunque es el metal mas abundante su produccin lo encarece

Industrialmente se puede alcanzar una pureza del 99,99%.

A principios de los 90 el sector del automvil invirti en su investigacin ,firmas como Audi o nuestra castiza Pegaso.

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2.4 Produccin del aluminio7

3. Magnesio y sus aleaciones

Es el material ms ligero empleado en la industria.

Uso: industria aeronutica y componentes ligeros.

Se alea con otros elementos para aumentar su resistencia.

Aleantes: Al, Zn, Mn y algunas tierras raras

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4. Cobre y sus aleaciones

Utilizado desde la prehistoria

Propiedades similares al aluminio: buena conductividad elctrica y trmica.

Amplio abanico de propiedades en funcin del aleante y del tratamiento trmico.

Las mas comunes son: latn (Cobre-Zinc), cobre-berilio y bronce de fosforo.

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Metal blanco y plateado

Muy buena resistencia, tenacidad y resistencia a la corrosin.

Empleado en muchos aceros inoxidables ,aleaciones en base al nquel y superaleaciones.

Los elementos de aleacin en el nquel son el cromo, cobalto y molibdeno mediante estos podemos variar las propiedades de la superaleacion.

Destacan: El Monel,(nquel-cobre), el Inconel(Nquel- Cromo), y el Hastelloy

fundamentalmente.

10 5. Nquel y sus aleaciones

6. Superaleaciones

Requeridas en aplicaciones a altas temperaturas, hasta 1200 C.

Gran resistencia a la corrosin, a la fatiga mecnica y trmica, al impacto mecnico y trmico, a la termofluencia y a la erosin a altas temperaturas.

Sus aplicaciones: motores a reaccin, turbinas de gas, cohetes, entre otras.

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6.1 Tipos de Superaleaciones

En funcin a su base destacamos:

Superaleaciones base-hierro

Superaleaciones base-cobalto

Superaleaciones base-niquel

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6.2 superaleaciones13

7. Titanio y sus aleaciones

Metal blanco plateado de excesivo coste que presenta una alta relacin resistencia/peso, y resistencia a la corrosin

Aleado con Aluminio, Vanadio, Molibdeno, Manganeso y otros, mejora sus capacidades de trabajo, resistencia y templabilidad.

En su contra: compleja y cuidadosa manufactura para su produccin.

Los intermetlicos de aluminuro de titanio ( y 3) presentan mayor rigidez, menor densidad y mayor resistencia a la temperatura.

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8. Metales y aleaciones refractarias

Poseen un elevado punto de fusin. sus aleaciones presentan una resistencia muy elevada a las temperaturas.

Comenzaron a emplearse en la dcada de los 40,

Gran importancia en motores de cohetes, motores de gas, industria qumica y nuclear entre otras.

Metales refractarios:

1. Molibdeno

2. Niobio

3. Tungsteno

4. Tantalio

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8.1 Metales y aleaciones refractarias

1. Molibdeno:

Alto punto de fusin, elevado modulo elstico,

Buena resistencia al impacto y gran conductividad elctrica y trmica.

Material refractario mas utilizado.

Sus aplicaciones: cohetes, motores de reaccin. etc.

Principales elementos de aleacin son el titanio y el circonio

A partir de 500 C se oxida fcilmente.

2. Niobio:

Posee la mayor resistencia a oxidacin

Buena ductilidad y formabilidad.

Correctamante aleado obtenemos una resistencia moderada y buena maquinabilidad

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8.1 Metales y aleaciones refractarias

3. Tungsteno o wolframio:

o Metal mas abundante

o Punto de fusin mas elevado, 3410 C,

o Elevado peso y gran fragilidad.

o Se usa en filamentos elctricos, pulvimetalurgia y fabricacin de electrodos para la soldadura.

4. Tantalio:

Muy alto punto de fusin, elevada densidad,

Buena ductilidad y resistencia a corrosin

Con temperaturas superiores a los 150 C no resiste muy bien los qumicos.

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9. Otros

Berilio:

Alta relacin resistencia/peso,

Utilizado en: toberas de cohetes, frenos e instrumentos de precisin. As como para apantallamientos nucleares y rayos x.

Se puede encontrar aleado con cobre y nquel.

Zirconio:

buena resistencia y ductilidad a temperaturas elevadas.

Se utiliza en componentes electrnicos y reactores nucleares.

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10. Aleaciones de baja fusin

Plomo:

Se obtiene de la Galena.

Alta densidad y resistencia a la corrosin y muy blando

Aleado con antimonio y estao realza sus propiedades.

Empleado en soldaduras blandas, tuberas, bateras entre otras.

Zinc:

Es uno de los metales mas empleados.

Galvanizado acta como nodo y protege al acero de la corrosin.

Forma parte del latn.

Muy empleado en la industria automovilstica y de electrodomsticos.

Estao:

Se utiliza como cubierta protectora para laminas de acero.

Empleado cuando se desea obtener un bajo coeficiente de friccin.

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11. Aleaciones con memoria de forma

Tras ser deformadas plsticamente al calentarlas recuperan su forma inicial, reversibles.

Las mas importantes son: Cobre-Aluminio-Nquel, Hierro-Magnesio-Silicio,

etc. Se utilizan en interruptores y sensores.

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12. Aleaciones amorfas

Carecen de estructura cristalina.

Se obtienen por una solidificacin muy rpida

estructura muy parecida al vidrio.

Contienen hierro, nquel y cromo

Se alea con fosforo, boro, aluminio y silicio.

Excelente resistencia a la corrosin, buena ductilidad y bajas perdidas elctricas por histresis.

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14. Espuma metlicas

Estructuras en las que el metal constituye nicamente entre un 5 y un 20% del volumen.

Producidas con aleaciones de aluminio generalmente aunque tambin de titanio y tantalio.

Su produccin: inyectando aire en el metal fundido, por deposicin qumica de vapor en una red de espuma de polmeros de carbono o

dopando metales fundidos o en polvo con hidruro de titanio.

Tienen combinaciones nicas de resistencia/densidad y rigidez/densidad.

Material muy atractivo para la industria aeroespacial.

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15. Nanomateriales.

Los compositos lo forman partculas de 1 a 100 nm de tamao. Comenzaron a estudiarse en los 80.

principales caractersticas: resistencia, dureza, ductilidad, resistencia al

desgaste y resistencia a la corrosin.

Estn formados por multitud de elementos qumicos.

Produccion: siterizacion o fritado del polvo metlico ,permite controlar con gran precisin las proporciones en las que entra cada elemento as como

la forma de la pieza y por consiguiente sus propiedades mecnicas, fsicas

y qumicas.

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16. Bibliografa.

Libros y apuntes:

Manufacturing Processes for Engineering Materials (Kalpakjian & Smith)

Apuntes Ciencia de los materiales. Gloria B. Sanchez.

Web:

Wikipedia.

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