El Aluminio es un metal blanco, liviano y de baja resistencia mecnica.El Aluminio puro (99.99%) tiene un Sut = 6 Kgf/mm2, mientras que el Aluminio comercial alcanza un Sut = 9-14 Kgf/mm2.Es interesante observar que impurezas (principalmente de Fe, Si, Cu) aumentan la resistencia al doble, y por medio de estos mismos elementos como aleantes y un adecuado tratamiento trmico y mecnico puede alcanzarse resistencias de hasta 60 Kgf/mm2 (diez veces ms).

Tomando en cuenta la conductividad elctrica del aluminio recocido (61% del cobre recocido) y la densidad de los dos metales:

Al/ Cu = 2.7/8.9 = 0.3

Podemos sacar como conclusin que el aluminio tiene una conductividad del 212% para un peso equivalente de conductores de cobre.

De igual manera se puede hacer comparaciones basadas en la relacin resistencia mecnica-peso con el acero, veremos que hay una ventaja interesante en el uso de los aluminios estructurales en la industria.

La conductividad elctrica se ve afectada por la adicin de impurezas, as, comparando la conductividad del Al 99.99% de pureza, veamos como vara con los diferentes elementos:

La resistencia a la corrosin del aluminio, segn la serie galvnica, es baja, ms la formacin de un pelcula de xido en su superficie dan al material una alta resistencia a agentes corrosivos, principalmente de los cidos grasos, siendo esta la razn de su extenso uso en la fabricacin de piezas y utensilios de la industria qumica, alimenticia.

Los grandes solventes de los xidos y del metal son los lcalis formando aluminatos solubles.Tambin es dbil a la presencia del Hg y compuestos con Hg.La formacin del xido superficial puede reforzarse por intermedio del anodizado, que es un tratamiento electroltico en el cual la pieza a tratarse se coloca en el nodo.El electrolito es generalmente a base de cido sulfrico.

En general se las divide en dos grandes grupos:Aleaciones de ForjaAleaciones de FundicinLas aleaciones de Forja admiten dos subdivisiones:1) Aleaciones para trabajado mecnicosimplemente, no tratado trmicamente2) Aleaciones tratables trmicamente

Al intentar dar una Nomenclatura a las aleaciones de aluminio, ha dado ms de un dolor de cabeza, pues, cada pas productor ha querido establecer su propio sistema.Solamente la Aluminium Asociation (A.A.), ha logrado imponerse internacionalmente, llegando los productores a relacionar su nomenclatura con ella en algunas de las aleaciones en particular

As por ejemplo, la ASTM adopt el sistema A.A., slo para las aleaciones de Forja, mientras que la ALCAM (Aluminium Company of Canada) la mayor productora de aluminio en el mundo tiene su propio sistema.

Se basa generalmente en la diferenciacin de cada elemento aleante.

Se establece 8 grupos bsicos establecidos de la siguiente manera:

ELEMENTO ALEANTEGRUPOALUMINIO 99% o mayor1XXXCOBRE (Cu)2XXXMANGANESO (Mn)3XXXSILICIO (Si)4XXXMAGNESIO (Mg)5XXXMAGNESIO Y SILICIO (Mg + Si)6XXXCINC (Zn)7XXXOTROS ELEMENTOS8XXX

En donde el segundo algoritmo nos indica si la aleacin es normal o no, as, 0 es normal, 1,2,3 establece alguna variante.

Los dos ltimos nmeros nos da los elementos aleantes que intervienen en la aleacin.

De cualquier manera no hay lgica en la utilizacin de los algoritmos.

Las aleaciones de Fundicin tambin tienen 4 algoritmos, separando el ltimo por un punto: XXX.X en donde el ltimo emplea slo 0, 1, 2 para indicar si se trata de lingotes o piezas moldeadas.El primer dgito obedece a lo indicado anteriormente.Adicionalmente en las Aleaciones de Aluminio, se establece un sistema de letras para indicar el estado de la aleacin, as:

F Condicin de fabricacin ( no garantiza propiedades mecnicas)O Recocido o recristalizadoH Endurecido por deformacinH1X Slo endurecido por deformacinX = 8 Dureza total X = 4 de Dureza, etc. H2X Endurecido por deformacin y parcialmente recocidoH3X Endurecido por deformacin y estabilizado. Se usa solo para aleaciones de Mg, con un calentamiento a baja temperatura para estabilizar propiedades, sin recocer.

W Tratado trmicamente en solucin, usado para aquellas aleaciones que envejecen espontneamente. Son inestables

T Tratado trmicamente, usado para las aleaciones que endurecen por tratamiento trmico con o sin deformacin suplementaria.El Tratamiento Trmico comn es el Envejecimiento o Endurecimiento por Precipitacin.

Como tratamiento de solucin se entiende el calentamiento a temperaturas donde la fase es estable, seguida de un enfriamiento brusco.Los varios estados de tratamiento trmico T se diferencian aadiendo uno o dos dgitos a la designacin bsica, y son las siguientes:

T1 Enfriado de una temperatura elevada de un proceso de conformado y envejecido naturalmente a un estado estable.T2 Recocido (slo para aleaciones fundidas)T3 Tratado trmicamente para solucin y luego trabajado en fro.T4 Tratado para solucin y envejecido totalmente a temperatura ambienteT5 Envejecido artificialmente (sin tratamiento trmico previo) enfrindolo a partir de su estado de fabricacin, extrusin o fundicin.

T6 Tratamiento de solucin y envejecido artificialmenteT7 Tratamiento de solucin y estabilizadoT8 Tratamiento de solucin, trabajado en fro y envejecido artificialmente.T9 Tratamiento de solucin, envejecido artificialmente y trabajado en fro.T10 Envejecimiento artificial (sin tratamiento previo) y trabajado en fro.

El Endurecimiento de las Aleaciones de Aluminio por Tratamiento Trmico se basa en la precipitacin controlada del agente o agentes de endurecimiento, como se muestra a partir del diagrama Cu Al, en el extremo del aluminio.

La lnea solvus se extiende desde 5.65% Cu a la temperatura eutctica (545oC) hasta 0.1% Cu a temperatura ambiente. Esto nos permite observar que la temperatura de solubilizacin disminuye rpidamente dese 545oC hasta aproximadamente 300oC.

La fase que se separa de la solucin rica en aluminio es una solucin cobre (intermetlico) que corresponde a la una frmula Al2Cu (53.5%Cu) que tiene alta dureza.

Cuando este precipitado se encuentra finamente dividido produce un endurecimiento considerable del aluminio, por la distorsin de la red cristalina.

Las aleaciones de aluminio-cobre para tratamiento trmico tienen hasta 5.5%Cu, que calentadas a a aproximadamente 500oC obtenemos una solucin slida homognea.Luego se lo tiempla en agua, que mantiene a a temperatura ambiente en estado metaestable (solucin sobresaturada) .Como la solucin no est en equilibrio, a temperatura ambiente o encima de ella, comienza a precipitar la fase Al2Cu en forma fina.

De esta manera se crea distorsin en los planos cristalinos del aluminio, que dificulta el movimiento de las dislocaciones, producindose anclaje o multiplicndoles.Cuando la precipitacin es a temperatura ambiente, se llama Envejecimiento Natural, cuando requiere de calentamiento, Envejecimiento Artificial.

Muchas veces, para aplicaciones especiales es necesario refrigerar las piezas luego del temple, para evitar el Envejecimiento.

En el momento del uso propiamente dicho, recibe su trabajado y se Envejece Naturalmente, como por Ejemplo: los remaches de aviacin.

Luego del temple, la ductilidad y maleabilidad permanecen inestables.

Puede producirse Sobreenvejecimiento cuando este se lo hace artificialmente, pues los precipitados coalecen, formando grupos o bloques relativamente grandes que en lugar de distorsionar la red, la cortan.

Son aquellas cuyas propiedades mecnicas son susceptibles de cambiar nicamente por trabajado mecnico.Presentan una nica solucin slida homognea que tiene un Resistencia Mecnica baja y Ductilidad alta.El endurecimiento se produce por deformacin plstica en fro por cualquier proceso, sea este: Forja, Laminacin, Embutido, Doblado, etc.

En donde las dislocaciones que permiten inicialmente el deslizamiento de los planos atmicos, produce el endurecimiento cuando estas comienzan a apilarse en los bordes de grano.El trabajo a temperaturas ms altas, esto es sobre la temperatura de recristalizacin, no altera las propiedades finales, pues existe la restauracin del grano.

En las Aleaciones para Tratamiento Trmico, una posterior deformacin en fro aumenta una resistencia mecnica ms todava.Son dos los elementos principales de adicin en las Aleaciones de Forja: Manganeso (grupo 3XXX), Magnesio (grupo 5XXX) separadamente o reunidos, aunque tambin est el Silicio (grupo 4XXX) pero recibe generalmente tratamiento trmico.

Otros elementos aleantes usados que no pertenecen a los grupos indicados: El Cromo que no es soluble en el Aluminio, el Estao y el Boro, Titanio ms como refinador de grano (baja concentracin), de ah su uso en la laminacin en caliente para preparar chapas de embutido profundo.El Hierro que tambin es insoluble en el aluminio est presente como impureza.

Tambin pertenece a las Aleaciones de Forja.Es fcil de conformar, es dctil, tiene baja resistencia mecnica, buena conductividad elctrica, buena resistencia a la corrosin, da buenos acabados superficiales, y es fcil de soldar.Se utilizan principalmente en la industrias elctrica y qumica.Ejemplo: AA 1050, 1060 (A91060), 1100 (A91100), 1145 (A91145), 1175, 1200, 1230 (A91230), 1235 (A91235), 1345, 1350

La mxima solubilidad del Manganeso en la solucin slida es de 1.82% a la temperatura eutctica de 660oC, aunque decrece con la temperatura.

No suelen ser tratados trmicamente.

Esta limitada solubilidad no permite su aplicacin como fundiciones.

Tienen buena resistencia a la corrosin, soldabilidad y formabilidad. La resistencia mecnica es mayor que el aluminio puro. Se usa para fabricar utensilios de cocina, equipos de manejo de alimentos, sustancias qumicas, tanques de gasolina y aceite, recipientes para alta presin, tubera, etc.

Entre las ms importantes aleaciones tenemos las siguientes:

AA: 3003 (A93003), 3004 (A93004), 3005 (A93005), 3105 (A93105)

Aunque la lnea solvus indica una considerable cada de la solubilidad del Magnesio en Aluminio con la disminucin de la temperatura.La mayora de las aleaciones de forja, comerciales, tienen menos del 5% de Magnesio y con bajo contenido de Silicio.No puede ser tratada trmicamente.

Tienen una gran solubilidad, buena resistencia a la corrosin y la resistencia mecnica moderada.La aleacin AA 5005 (A95005) (0.55-1.1%Mg), se utiliza para piezas extruidas con fines arquitectnicos.La AA5050 (A95050) (1.1-1.8%Mg) para tubera y conductos de gas y aceite de automviles.

La AA 5052 (A95052) (2.2 -2.8%Mg) conductos de gas y combustible para aviones.La AA 5083 (A95083) (4.0-4.9%Mg) para estructuras soldadas y aplicaciones marinas.Las aleaciones de fundicin requieren medidas en la prctica de fundicin debido a la explosividad del magnesio.Se usa para equipos de manejo de leche, zapatas para freno de accin, etc., estando el Mg en proporciones mayores que las aleaciones de forja.

La mxima solubilidad del Si en Al es 1.65% a 577oC .As mismo observamos que la solubilidad del silicio disminuye con la temperatura, las aleaciones con Si se usan ms con contenidos mayores de este.

Para aprovechar la alta maleabilidad y el bajo coeficiente de expansin trmica para fabricar pistones forjados de automvil, como la aleacin AA4032 (A94032) (11.0 -13.5%Si).

En las aleaciones fundidas se aprovechan la fluidez que produce la adicin de Si, para la fabricacin de piezas complejas.

Tienen buena resistencia a la corrosin.

En forma de alambre se usa como electrodo para GMAW (MIG)

Otras aleaciones son: AA 4043,4045, 4047, 4145, 4343, 4643

La aleacin AA 1100 contiene como mnimo 99% de Aluminio, es comercialmente puro.La aleacin AA 3003 contiene 1.2% Mn.La aleacin AA 5052 contiene 2.5 % Mg, 0.25% Cr.Si el criterio es la Resistencia a la Fatiga, la seleccin llevara a la AA 5052, luego AA 3003 y por ltimo AA 1100Para fines marinos, tambin la AA 5052 es aconsejable usar por tener mayor resistencia a la corrosin

Son aleaciones cuyas propiedades mecnicas pueden se mejoradas con los tratamientos trmicos que se les aplique.La ganancia de propiedades se refleja principalmente en la Tenacidad, y fue juntamente con una aleacin de aluminio (el Duraluminio) que fue descubierta en 1910 por Alfred Wilm, alemn, que se comprendi el envejecimiento o endurecimiento luego de la solucin. Este material no ha cambiado sustancialmente hasta la fecha.

La mxima solubilidad del cobre en aluminio es de 5.6% a 550oC, la cual baja a 0.45% a 300oC, por lo tanto es un binario que puede tratarse trmicamente por precipitacin.La fase es un intermetlico que obedece estrechamente al compuesto CuAl2 (53.5% Cu).El Duraluminio verdadero contiene 4% Cu (AA 2017), puede contener otros, como Mn, Mg, Si como elemento aleante.

Son de resistencia mecnica alta, resistencia a la corrosin menor que el de otras aleaciones, no tienen muy buena conformabilidad, se pueden soldar por resistencia por puntos, costura, etc.Las aleaciones binarias Al-Cu han sido reemplazadas con el tiempo, al ver las ventajas ofrecidas al aadirle otros elementos como: Si, Fe, Mn, Mg, Cr, Zn.

Las aleaciones Cu-Al ms conocidas son las AA 2014, 2017, 2024.La ms antigua es la AA 2017 se 4% Cu, que se utiliza mucho en la fabricacin de remaches de avin. Es una aleacin de envejecimiento natural (W) o (T4), por lo tanto luego del tratamiento de solucin se les refrigera para evitar el envejecimiento. En este estado tiene una buena ductilidad, por lo tanto la cabeza del remache puede hacerse fcilmente.

Al volver el material a temperatura ambiente produce la precipitacin de en forma de partculas submicroscpicas que incrementan la dureza de la resistencia.La AA 2014 tiene 4.4% Cu, Mn (0.4-1.2%), Mg (0.2-0.8%) , y es susceptible de envejecimiento artificial aumentando el Sut (ut), Sy (f) y disminuyendo .

Comparado con la AA 2017, se utilizan para piezas forjadas diseadas para trabajo pesado, accesorios de avin y en estructuras para camiones.La resistencia a la corrosin disminuye.En estas aleaciones, la conductividad elctrica disminuye con el tamao del precipitado (endurecimiento).

La aleacin AA 2024, contiene 4.5% Cu y 1.5% Mg, y desarrolla las ms altas resistencias que cualquier aleacin de envejecimiento natural.Esta aleacin desplaz en la mayora de aplicaciones aeronuticas a la AA 2017, pues se tiene una apreciable disminucin de peso, ms, no siempre es posible por la resistencia a la corrosin menor. En otras aplicaciones no justifica el cambio, pues la AA 2024 es ms cara por la dificultad de la fabricacin por el Mg.

Debido a la disminucin de la resistencia a la corrosin, las aleaciones tratables trmicamente recurren a un recubrimiento de aluminio puro, en capas que no superan el 10% del espesor de esa manera se gana en resistencia a la corrosin en detrimento de apenas un 10% en la resistencia a la traccin.

Se las denominan: Alclad 2024, Alclad 2017, etc.Para la fabricacin de pistones forjados, cabezas de cilindro (alta temperatura, tenemos a AA 2218, con un 2% de Ni.Se pueden fundir piezas con aumentos considerables de Si, para incrementar la fluidez de la colada y hasta 8% de Cu que aumenta la maquinabilidad, lo que posibilita la construccin de cajas, placas de cubierta, pistones para frenos hidrulicos, etc.

EL Si y el Mg forman un compuesto Mg2Si o Siliciuro de Magnesio, que da lugar a un eutctico con el aluminio.Entonces es el precipitado de Mg2Si, el que endurece el aluminio despus de un temple T6.Las aleaciones ms conocidas son: AA 6053, 6061, 6063 que se usan para fabricar canoas, muebles, tuberas, pasamanos y aplicaciones arquitectnicas. Son las de mejor conformabilidad de las aleaciones tratables trmicamente.

La solubilidad del Zn en el Al es de 31.6% a 275oC .Las aleaciones comerciales contienen Mg y Cu adicionalmente.La AA 7075, 7079, 7178, desarrollan la ms altas resistencias mecnicas de todas las de Al y sus aplicaciones estn principalmente en la industria aeronutica, pues su costo es mayor por la dificultad de la fabricacin.

Las escaleras del primer mdulo lunar fueron construidas casi enteramente de aleaciones AA: 7079, 7075, 7178, 2219 y 2024.El Mirage utiliza estructura de chapa gruesa de aleacin AA 2014, as como el Alclad 2014 y perfiles 2024 en un total de 10 Ton. Por aparato.

El Concorde usaba bsicamente un duraluminio 2217, pues tiene buena resistencia a la fluencia a altas temperaturas, este avin entre 16.000 y 18.000 m de altura a una velocidad de Mach 2.2 tiene una temperatura exterior de 153oC.Cada avin empleaba alrededor de 250 Ton de aleacin.