ALEACIONES NO FERROSA

1. ALEACIONES NO FERROSA

2. Introducción • Las aleaciones no ferrosas tienen grandes diferencias entre sí. • Temperaturas de fusión. • Resistencias mecánicas. • Densidades • Resistencias mecánicas específicas

3. ALEACIONES DE ALUMINIO

4. Aleaciones de Aluminio • Es el 2o. metal más abundante sobre la tierra. • Se obtiene por el proceso Hall-Heroult • Reducción electrolítica de la alúmina para obtener metal líquido. • Tiene una densidad de 2.7 g/cm3 y un módulo de elasticidad de 10X106 psi. • Las aleaciones de aluminio tienen resistencias específicas excelentes.

5. Aleaciones de Aluminio • Muchas aleaciones de al responden fácilmente a los mecanismos de endurecimiento (las aleaciones de Al pueden ser 30 veces más resistentes que el Al puro). • Propiedades benéficas: • Alta conductividad eléctrica y térmica, comportamiento no magnético, resistencia a la oxidación y corrosión.

6. Aleaciones de Aluminio • Sin embargo: • No exhibe alto límite de endurecimiento, por lo que finalmente falla por fatiga aún a bajos esfuerzos. • Temperatura de fusión relativamente baja. • Baja dureza  mala resistencia al desgaste.

7. Clasificación de aleaciones de Al • Para forja • para fundición • Sistema de Designación de la Aluminum Association (AA) • Aleaciones para forja (ejemplos) • 1xxx: aluminio comercialmente puro (>99% de pureza) • 2xxx: Al-Cu y Al-Cu-Li • 3xxx: Al-Mn

8. Clasificación de aleaciones de Al Para Forja: Se conforman mediante deformación plástica. Sus propiedades quedan controladas por endurecimiento por deformación, endurecimiento por solución sólida y control del tamaño de grano.’ Para Fundición: La gran cantidad de Si causan la reacción eutéctica, dándoles bajos puntos de fusión, una fluencia adecuada y baja temperatura de fusión. El enfriamiento rápido obtenido en la fundición a presión o en molde permanente incrementa la resistencia. Se pueden endurecer algunas aleaciones por solución sólida y por dispersión.

9. Clasificación de aleaciones de Al • Aleaciones para fundición (ejemplos) • 1xx: aluminio comercialmente puro (>99% de pureza) • 2xx: Al-Cu y Al-Cu-Li • 3xx: Al-Mn

10. Clasificación de aleaciones de Al • Clasificación de temple • F: Tal como se fabricó (Trabajo en caliente, forja, fundición, etc.) • O: Recocido: (en el estado más suave posible) • W: Tratada por solución • T: Endurecida por envejecimiento

11. Aleaciones de Al para forja • 1xxx, 3xxx, 5xxx y la mayor parte de las 4xxx no son endurecibles por envejecimiento. • Las aleaciones de las series 2xxx, 6xxx y 7xxx son endurecibles por envejecimiento.

12. Aleaciones modernas de Al • Con Li para aplicaciones aeroespaciales, así la densidad de las aleaciones Al-Li puede ser hasta 10% menor que las tradicionales. • El módulo y la resistencia puede ser igual o superior al de las convencionales. • Baja velocidad de crecimiento de grietas por fatiga. • Buena tenacidad a temperaturas criogénicas.

13. Manufactura moderna • Los métodos modernos de manufactura también ayudan a incrementar la resistencia de las aleaciones de Al. • Solidificación rápida: La aleación líquida se divide en pequeñas gotas que solidifican rápidamente. Se combina con la pulvimetalurgia para la fabricación de nuevas aleaciones.

14. ALEACIONES DE MAGNECIO

15. ALEACIONES DE MG. Aleaciones de Magnesio: Se extrae principalmente electrolíticamente a partir del cloruro de magnesio concentrado en el agua de mar. Densidad 1.74 gr/cm3, Módulo de Elasticidad 6.5 Mpsi. Su resistencia a la corrosión y su resistencia mecánica específica son similares al aluminio. Tiene escasa resistencia a la fatiga, a la termofluencia y al desgaste.Con el oxígeno a la hora de fundirlo puede arder. Sus posibilidades de endurecimiento es pobre.

16. ALEACIONES DE COBRE

17. ALEACIONES DE CU. Se produce normalmente mediante un proceso de pirometalúrgico. A partir del cobre blister se purifica. Otro método de extracción es el electrolítico. Su resistencia mecánica específica es menor que las aleaciones de aluminio y magnesio. Tienen una mejor resistencia a la fatiga, a la termofluencia y al desgaste. Tiene excelente ductilidad, resistencia a la corrosión y conductividad eléctrica y térmica. Se puede soldar fácilmente. El Cobre puro es rojo, con Zinc es amarillo y con Níquel es plateado.

18. Clasificaciones de las aleaciones de Cobre: • I. Latones - aleaciones de Cobre y Zinc • A. Latones alfa-aleaciones que contienen hasta 36% de Zinc. • 1. Latones amarillos alfa - 20 a 36% de Zinc • 2. Latones rojos - 5 a 20% de Zinc. • B. Latones alfa más beta - 54 a 62% de Cobre. • II. Bronces - hasta 12% de elemento de aleación • A. Bronces al Estaño. • B. Bronces al Silicio. • C. Bronces al Aluminio. • D. Bronces al Berilio. • III. Cuproníqueles - aleaciones de Cobre y Níquel. • IV. Platas Níquel - aleaciones de Cobre, Níquel y Zinc.

19. ALEACIONES DE CU. Características • Alta conductividad electrónica. • Alta Conductividad térmica. • Buena resistencia a la corrosión. • Fácil fabricación. • Buena soldabilidad.

20. Nomenclatura • C1xxxx CU >99.3 (Bajos) 99.3<CU>96 (Altos) • C2xxxx Aleado con Zn (Latones) • C3xxxx Aleado con Zn y Pb (Latones de Pb) • C4xxxx Aleado con Zn y Sn (Latones de Sn) • C5xxxx Aleado con Sn (Bronce Fosforoso) • C6xxxx Aleado con Al (Bronce de Al) Aleado con Si (Bronce de Si) • C7xxxx Aleaciones de Ni y Ni~Zn (Plata de Niquel)

21. ALEACIONES DE NIQUEL

22. Se utilizan para protección contra la corrosión y la oxidación. Sus puntos de fusión y resistencia son elevados. Es de color blanco y tiene gran capacidad de trabajado. Forma aleaciones de solución sólida tenaces y dúctiles con muchos de los metales comunes. Aprox. el 60% del Níquel producido se utiliza en aceros inoxidables y aceros aleados al Níquel. Es un recubrimiento ideal para piezas sometidas a corrosión y desgaste. Su conductividad eléctrica es satisfactoria por lo que se usa en aplicaciones de electrónica. Se le añade Silicio y Manganeso para que en aplicaciones de fundición tenga una mejor fluidez. • Los elementos de aleación más comunes son el Cobre, el Fierro, el Cromo, el Silicio, el Molibdeno, el Manganeso y el Aluminio. La aleación de Níquel -40% Cobre (Monel) es la más importante y tiene una alta resistencia a los ácidos, álcalis, salmueras, aguas, productos alimenticios y a la atmósfera. El monel se utiliza ampliamente en los campos químicos, farmacéutico, marino, energético, eléctrico, textil y equipo de fabricación de papel. Además la aleación Níquel -55% Cobre (Constantán) presenta la más alta resistividad eléctrica, el más bajo coeficiente de resistencia eléctrica a la temperatura y la más alta “fem” térmica junto con el platino. Se utiliza para resistores eléctricos y termopares.

23. SUPERALEACIONES

24. SUPERALEACIONES Son aleaciones de Níquel, Fierro-Níquel y Cobalto. Tienen una alta resistencia mecánica a altas temperaturas (termofluencia) y son resistentes a la corrosión. Entre las más utilizadas se encuentran la Hastelloy, Chromel, Nichrome, Inconel, Illium, Invar, Elinvar, Permalloy y Alnico entre otras.

25. SUPERALEACIONES • La Hastelloy D (Ni-10%Si-3%Cu) es una aleación de fundición fuerte, tenaz, extremadamente dura y tiene una excelente resistencia a la corrosión al ácido sulfúrico. Se maquina con dificultad.Se utiliza para evaporadores, recipientes para reacción, ductos, tubería y accesorios de la industria química. • La Hastelloy A (57%Ni-20%Mo-20%Fe) y la Hastelloy B (62%Ni-28%Mo-5%Fe), forman carburos globulares en una matriz de solución sólida. Estas aleaciones son austeníticas, por lo cual no responden al endurecimiento por envejecimiento. Tienen alta resistencia a la corrosión por ácidos hidroclórico, fosfórico. Se utiliza en la industria química para manejar, transportar y almacenar ácidos y otros materiales corrosivos.

26. SUPERALEACIONES • La Chromel A (Ni-20%Cr) se utiliza como elemento eléctrico de calefacción para aparatos caseros y hornos industriales y la Nichrome (Ni-16%Cr-24%Fe) se emplea como elemento eléctrico de calefacción para tostadoras, cafeteras, planchas, secadoras de pelo, calentadores de agua y como reóstatos para equipos electrónicos. • El Inconel (Ni-16%Cr-8%Fe) tiene resistencia, tenaz y resiste la corrosión y la oxidación a alta temperatura. Resiste la fatiga térmica sin hacerse frágil. Se utiliza en escape y calentadores de motores de avión, en hornos y recipientes para tratamientos térmicos de nitruración y en tubos de protección de los termopares.

27. SUPERALEACIONES • El Illium B (50%Ni-28%Cr-8.5%Mo-5.5%Cu) y el Illium G (56%Ni-22.5%Cr-6.5%Mo-6.5%Cu) proporcionan superior resistencia a la corrosión en aleaciones de fundición maquinables de alta resistencia. Se utilizan en cojinetes de impulso y rotatorios y las piezas de bombas y válvulas en las que se requiere alta dureza a medios corrosivos. Fueron diseñados principalmente como materiales resistentes a los ácidos sulfúricos y nítricos. • El Invar (Fe-35%Ni) tiene la propiedad de quitarle a los aceros la propiedad de expansión térmica. Sus aplicaciones típicas son en patrones de longitud, cintas de medición, piezas de instrumentos, diapasones y resortes especiales.

28. SUPERALEACIONES • El Elinvar (Fe-36%Ni-12%Cr) tiene un coeficiente termoelástico de cero; es decir, el módulo de elasticidad es casi invariable sobre un extenso intervalo de temperatura. Se utiliza en resortes sumamente delgados y ruedas de volantes de relojes y para piezas similares en instrumentos de precisión. • El Permalloy (Ni-22%Fe) tiene alta permeabilidad magnética, bajo la influencia de muy débiles fuerzas de magnetización. También tiene baja pérdidas por histérises y baja resistividad eléctrica. Se utilizan en bobinas de almacenamiento en circuitos eléctricos de comunicación. • El Alnico (Fe- 8 a 12%Al- 14 a 28% Ni- 5 a 35% Co), tiene relevantes propiedades magnéticas, por lo que se utilizan como magnetos permanenes en motores, generadores, audífonos para radio, receptores de teléfono y micrófonos.

29. ALEACIONES DE TITANIO

30. ALEACIONES DE TITANIO El titanio es el cuarto elemento más abundante pero su proceso de obtenerlo aun es relativamente costoso. Tiene una resistencia a la corrosión excelente, resistencia mecánica específica alta y buenas propiedades mecánicas a altas temperaturas. Una película de TiO2 proporciona por debajo de los 535°C excelente resistencia a la corrosión y a la contaminación. Por arriba de esa temperatura la película de TiO2 se desintegra y fragiliza al titanio. Los gases de hidrógeno, nitrógeno y oxígeno forman soluciones sólidas intersticiales, lo cual da un efecto de fortalecimiento. Pero el exceso de absorción de ellos producen la fragilización del titanio, reduciendo la resistencia a cargas aplicadas con impacto.

31. ALEACIONES DE TITANIO El titanio puro se utiliza en intercambiadores de calor, tuberías, reactores, bombas y válvulas para las industrias químicas y petroquímicas. Al agregar elementos de aleación influirá en la temperatura de transformación alfa a beta. A los elementos de aleación se les denomina como estabilizadores de alfa o beta. Un estabilizador alfa, hace que la temperatura de transformación de beta se eleve. El Aluminio es un estabilizador alfa y el Cromo, el Molibdeno, el Vanadio, el Manganeso y el Fierro son estabilizadores beta. • Las aleaciones de titanio alfa, proporcionan endurecimiento por solución sólida, tienen una buena resistencia a altas temperaturas y capacidad de soldado. • Las aleaciones de titanio alfa-beta, son más fuertes que las anteriores y son tratables térmicamente para un mayor endurecimiento. • Las aleaciones de titanio beta, son endurecibles por tratamiento térmico pero sus aplicaciones se limitan a temperaturas moderadas.

39. POLIMEROS

40. CARACTERISTICAS Los polímeros abarcar materiales tan diversos como los plásticos, el hule, el caucho y los adhesivos. Son moléculas gigantes en cadenas. Polímero viene del griego que significa “muchas partes” y están elaborados de una pequeña unidad llamada monómero. Hay polímeros comerciales e ingenieriles. En los primeros se tienen que son ligeros, resistentes a la corrosión pero de baja resistencia y rigidez y no son adecuados a temperaturas altas. En los segundos se tiene la característica de ser diseñados para proporcionar una mejor resistencia y un mejor rendimiento a altas temperaturas. Temperaturas altas en los polímeros son 300°C. Los polímeros son llamados erróneamente plásticos.

41. TIPOS DE POLIMEROS • Los Termoplásticos consisten de “largas” cadenas (20 a 30 nm) de monómeros, que normalmente a temperatura ambiente se comportan de manera plástica y dúctil. Pero a temperaturas más elevadas se ablandan por lo cual se pueden moldear o extruir. Normalmente estos materiales no pueden ser usados para usos estructurales. Se pueden reciclar con facilidad. • Los Termoestables también consisten de “largas” cadenas de monómeros pero que contienen fuertes enlaces cruzados entre las cadenas. Forman estructuras de redes tridimensionales, lo cual les proporciona mayor resistencia tanto mecánica, al calor así como a algunos químicos y solventes. Una vez elaborados es difícil reprocesarlos. • Los Elastómeros combinan las formación de los dos anteriores, lo cual les proporciona la característica de poder deformarlos hasta un 100% y que regresen a a su forma original osea contiene un gran cantidad de resilencia.