Unidad I

Los metales no ferrosos

3a parte

Nuevas tecnologías

La clase:

Tema 10 Aleaciones de baja fusiónTema 11 Aleaciones amorfasTema 12 Espumas metálicasTema 13 Aleaciones con memoria de formaTema 14 Nanomateriales

Aleaciones de baja fusión

Se llaman así porque sus puntos de fusión son relativamente bajos.Los elementos cuyas aleaciones entran en esta categoría son:

• Plomo• Zinc• Estaño

PlomoEl plomo es un metal pesado, de color plateado con tono azulado, que se empaña para adquirirun color gris mate. Es flexible, inelástico y se funde con facilidad. Su fusión se produce a 327,4 °C yhierve a 1725 °C.

Características

Blando, dúctil, con baja resistencia y buena capacidad de trabajo.Su oxido protege la superficie, por lo que es resistente a la corrosión.Tóxico

Sus aleaciones con diversos materiales como el antimonio y el estaño realza sus propiedadesdeseables.

Usos comunesTubería, tubos colapsables, aleaciones para cojinetes, fundas para cables, tejados y baterías dealmacenamiento plomo-ácido. Protección contra rayos X, para municiones, pesos e industriaquímica.

Soldaduras blandas, con el acero y cobre.Aleaciones Estaño-plomo 50-50, 40-60, 60-40. ASTM B 32.

ZincEs un metal blanco azulado y es el cuarto más utilizado después del acero, aluminio y el cobre.

En el galvanizado, sirve como ánodo y protege el acero (cátodo) de ataques corrosivos.

AleacionesLas aleaciones más empleadas son las de aluminio (3,5-4,5%, Zamak; 11-13%, Zn-Al-Cu-Mg;

22%, Prestal, aleación que presenta superplasticidad) y cobre (alrededor del 1%) que mejoran lascaracterísticas mecánicas del zinc y su aptitud al moldeo.Es componente minoritario en aleaciones diversas, principalmente de cobre como latones (3 a 45% dezinc), alpacas (Cu-Ni-Zn) y bronces (Cu-Sn) de moldeo.

UsosEn la fundición de bombas de combustible, parrillas de automóviles, componentes paraelectrodomésticos,, equipo de cocina, maquinaria, entre otros.

EstañoEs un metal blanco plateado brillante, se utiliza mas como cubierta protectora de láminas de acero

(lámina estañada). maleable, que no se oxida fácilmente y es resistente a la corrosión. Se encuentra enmuchas aleaciones y se usa para recubrir otros metales protegiéndolos de la corrosión.

Se usa como revestimiento protector del cobre, del hierro y de diversos metales usados en la fabricaciónde latas de conserva. Su uso también es de disminuir la fragilidad del vidrio. Los compuestos de estaño seusan para fungicidas, tintes, dentífricos y pigmentos.

Se usa para hacer bronce, aleación de estaño y cobre. Se usa para la soldadura blanda, aleado con plomo.Se usa en aleación con plomo para fabricar la lámina de los tubos de los órganos musicales.

Recubrimiento de acero. Se usa como material de aporte en soldadura blanda con cautín, bien puro oaleado. Es usado también en el sobretaponado de botellas de vino, en forma de cápsula. Su uso seextendió tras la prohibición del uso del plomo en la industria alimenticia.

AleacionesMetales blancos, base estaño, contienen cobre, antimonio y plomo. Estaño, cobre y antimonio son utilizadas como materiales antifricción en cojinetes, por su baja resistencia de cizalladura y su reducida adherencia.

Las aleaciones estaño y plomo se comercializan en varias composiciones y puntos de fusión, siendo laaleación eutéctica aquella que tiene un 61,9% de estaño y un 38,1% de plomo. La aleación eutéctica, quenecesita menor temperatura para llegar a la fase líquida es muy utilizada en la soldadura blanda decomponentes electrónicos para disminuir las probabilidades de daño por sobrecalentamiento de dichoscomponentes. Algunas aleaciones basadas en estaño y plomo tienen además pequeñas proporciones deantimonio (del orden del 2,5%).

Aleaciones amorfas (Vidrios metálicos)No tienen una estructura cristalina de largo alcance como los metales. Sus átomos se

empacan apretadamente y al azar. Se parece a los vidrios estructuralmente. Contienenhierro, níquel y cromo. Se alean con carbono, fósforo , boro, aluminio y silicio. Tambiénexisten aleaciones con zirconio, berilio, cobre, titanio, níquel.

CaracterísticasExcelente resistencia a la corrosiónBuena ductilidadAlta resistenciaMuy baja pérdida por histéresis magnética.

Disponibilidad comercialCintas, alambre, tiras y polvo.

AplicacionesNúcleos de acero magnético para transformadores, generadores, motores, balastrospara lámparas, amplificadores magnéticos y aceleradores lineales. Se estándesarrollando aceros amorfos con resistencia dos veces mayor a los aceros de altaresistencia, su costo es prohibitivo. El polvo se utiliza para formas cercanas a las finalesen motores espaciales

Estructura cristalina Estructura amorfa

Espumas metálicasSon estructuras materiales en las que el metal constituye del 5% a 20% del volumen.

Fabricadas generalmente en aleaciones de aluminio, titanio o tantalio, se puedenproducir inyectando aire en el metal fundido y extrayendo la espuma que se forma enla superficie. Esta espuma se solidifica después. También puede producirse en una redde espuma de polímero de carbono, entre otros.

CaracterísticasCombinaciones únicas de proporción resistencia-densidad y rigidez-densidad. No tanaltas como los metales base.LigerezaPorosidad

AplicacionesAplicaciones aeroespacialesFiltrosImplantes ortopédicos.

Aleaciones con memoria de formaSon únicos ya que después de ser deformados plásticamente a temperatura ambiente, regresan

a su configuración original mediante calentamiento. Las aleaciones con memoria de formapueden utilizarse para generar movimiento o fuerza en actuadores sensibles a temperatura.Pueden ser reversibles.

CaracterísticasMemoria de formaBuena ductilidad, resistencia a la corrosión y alta conductividad eléctrica.

Aleaciones típicasNitinol (55% níquel, 45% de Titanio)Cobre-aluminio-níquelCobre-zinc-aluminioHierro-manganeso-silicioTitanio-níquel-hafnio

Aplicaciones típicasSensores, armaduras para

anteojos, relevadores, interruptores, conexiones, abrazaderas, sujetadores y sellos.

NanomaterialesSon materiales con granos, fibras, películas y compósitos que tienen partículas de 1 a 100 nm de

tamaño. Poseen ciertas propiedades superiores a los materiales tradicionales y comerciales.Puede estar compuesto con cualquier combinación de elementos. Entre los más importantes estánlos carburos, óxidos, nitruros, metales, aleaciones, polímeros orgánicos y composítos.

Se dividen en dos categorías: fullerenos, y nanopartículas inorgánicas.

FullerenosLos fullerenos son una clase de alótropos de carbono los cuales son conceptualmente hojas de

grafito enrolladas en tubos o esferas.Estos incluyen los nanotubos de carbono que tienen gran resistencia mecánica y sus propiedadeseléctricas.

Buckminsterfullereno (Buckminsterfullerene) C60, también conocida como la buckyball, es el miembro más pequeño de la familia de los fullerenos.

Nanopartículas o nanocristales de los metales, semiconductores, óxidos tienen buenas propiedades mecánicas, eléctricas, magnéticas, ópticas, químicas, entre otras.

AplicacionesCircuitos electrónicos, medicina.

Bibliografía

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Espumas metálicas Universidad de Valencia http://www.cellmat.es/investigacion/espumasMetalicas.php visto el 21 de febrero de 2011

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Aleaciones amorfas compañía Liquidmetal http://www.liquidmetal.com/index/ visto el 20 de febrero de 2011

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