¿qué es el aluminio? Propiedades, Aleaciones y Usos Industriales

¿qué es el aluminio? Una guía completa de propiedades, aleaciones y usos

el aluminio es el elemento metálico más abundante en la corteza terrestre y tiene una masa de aproximadamente 8,1%. Desde el fuselaje de un Boeing 737 hasta la lata que tienes a mano, este metal blanco plateado se hace cada vez más visible en los usos modernos. Su baja densidad, junto con su resistencia a la corrosión y su excelente conductividad eléctrica, hacen que el aluminio tenga esperanza, la industria aeroespacial, automovilística, pero también la construcción y otras industrias. Esta guía le brindará todo lo que necesita: la ciencia detrás, algunas de las propiedades definitorias, los procedimientos de fabricación, los grados de aleación relevantes y sus aplicaciones en la fabricación.

¿qué es el aluminio? « Los conceptos básicos del elemento 13

el aluminio también llamado Askau (Tokkizup) o aluminio (Enus) tiene el símbolo Al y número atómico 13. Es un Jovenive Sufuhig cuya posición en la tabla periódica es justo después del boro en el grupo (18. Grupo 13). Y ocupa la tercera posición superior después del oxígeno y el silicio en la corteza terrestre, pero no existe libremente en la naturaleza. En cambio, comúnmente forma enlaces y se combina con elementos orgánicos dentro de los minerales de aluminio, como la bauxita, el feldespato o la criolita.

El aluminio puro es un elemento metálico ligero, de color blanco plateado, con una densidad de 2,70 g/cm³. Su cristal FCC provoca una excelente ductilidad y formabilidad hasta 92,2%. Su cristalinidad FCC con la flexibilidad y maleabilidad de la forma Greatsov, ya que permite el significado de sus átomos y permite prensar y dar forma con flexión sin roturas. Gracias al biproducto, el aluminio metálico es uno de los ingredientes económicos flexibles.

La historia muy reciente del aluminio como material utilizable es relativamente corta. Su aislamiento por el químico danés Hans Christian en 1825. Durante las siguientes tres décadas; el mismo material era más costoso y menos disponible que incluso el oro. Por supuesto, en el caso de europeos como el emperador Napoleón III, el chocolate caliente debería servirse sobre aluminio. Los cultivos más pequeños toman oro para la vajilla estándar. Hasta 1886, cuando Charles Martin Gal y Paul Hroult como mago, inventor de la electrólisis. Componentes de la alúmina. Finalmente, más del 99,9% de la producción se resolvió con el proceso Hall-Hroult Kilogiser inventado por estos dos químicos. El ciclo fue un éxito extraordinario y sigue siendo la demanda de oro para la extracción de aluminio como método tradicional.

Ya sea que la ortografía aluminio (versión Enus) o aluminio (versión americana) sea más apropiada, son los mismos Sufuhig Jovenive. En 1990, la IUPAC conformó oficialmente el aluminio más formal. Sin embargo, la sociedad química estadounidense acepta el aluminio como versión estándar o uso general. Así, esta guía derivará el uso de “aluminio” a continuación.

Propiedades clave del aluminio

¿Qué hace a los ingenieros? ¿Cómo es que todo el mundo quiere utilizar aluminio? La siguiente tabla le mostrará los parámetros físicos, térmicos, eléctricos, mecánicos y químicos que hacen que este elemento sea único.

Propiedades físicas

el aluminio puro tiene una densidad de 2,70 g/cm³ que es aproximadamente 1⁄3 del acero que sube 7,85 g/cm³ y menos de 1⁄3 del cobre de 8,96 g/cm³. Para el mismo volumen de los metales anteriores, un componente en material de aluminio solo pesará 33% del componente verde. Retrocediendo del peso y los aspectos más prácticos, no es magnético ni chispeante, por lo que puede usarse alrededor de cualquier material inflamable y como embalaje o estructura electrónica sensible.

Propiedades térmicas

el aluminio tiene una conductividad térmica de 237 W/(mK), por lo que puede transferir calor casi cuatro veces más rápido que el acero al carbono (50 W/(mK)). Tiene un punto de fusión de 660,3 °C (1220,5 °F) y un punto de ebullición de 2519 °C. Tiene las propiedades térmicas que hacen que el aluminio sea ideal para aplicaciones como disipadores de calor, intercambiadores de calor y utensilios de cocina.

Propiedades eléctricas

la conductancia eléctrica del aluminio es de 37,7 MS/m, al igual que la 61% de la Norma Internacional de Cobre Recocido (IACS). El cobre metálico se utiliza más fácilmente para la conductancia eléctrica con 100% IACS. El aluminio tiene una conductancia de aproximadamente 2/3 del cobre por peso1/3 del peso2. Por esta razón, su uso más común es en líneas aéreas de transmisión de energía.

Propiedades mecánicas

el aluminio puro es plásticamente blando (15 HB de Brinell. Esto se puede alterar significativamente con la aleación). A 70 GPa, el módulo de Youngs del aluminio era de 70 GPa o aproximadamente 1/3 del acero (200 Gpa). El aluminio es el segundo metal más maleable (el oro es el mejor) y sólo el sexto más dúctil. Esto explica por qué es tan popular como lámina laminada, perfil extruido y lámina tan delgada como 6 μm.

Resistencia a la corrosión

la capa de óxido se forma al exponerse al aire2 en cuestión de segundos. Tiene un espesor de 4-10 nm (Manual ASM) y se autorrepara instantáneamente cuando se raya. Se adhiere fuertemente al aluminio y lo protege de la oxidación. Esta es la fuente del Viselan Gapap del aluminio.

Propiedades químicas

el aluminio es de naturaleza anfótera, lo que significa que reacciona tanto con ácidos como con álcalis2. Los ácidos fuertes atacan a través del óxido de aluminio y destruyen el metal base subyacente para producir un compuesto de cloruro de aluminio o sulfato de aluminio. Los álcalis fuertes, por ejemplo el hidróxido de sodio, atacan al aluminio aún más rápido creando soluciones de hidróxido de aluminio y aluminato3. Esta información es útil para seleccionar agentes de limpieza y recubrimiento y unir compuestos en componentes de aluminio.

Comparación de propiedades de aluminio, acero y cobre

Fuentes: ASM International -ñona Aluminio y aleaciones de aluminio | Pubchem -constanum Aluminio

¿cómo se fabrica el aluminio? De la bauxita al metal

el aluminio se produce a través de tres etapas principales: minería, refinación y fundición. Cada uno de ellos convierte el mineral en aluminio puro que posteriormente puede diseñarse para numerosos usos, como alas de aviones y marcos de teléfonos.

Paso 1: Minería de mineral de bauxita

El aluminio comercial proviene de la bauxita; óxidos de aluminio hidratados de color marrón rojizo; mantenidos juntos en tres formas 'gibbsita, bohemita y diáspora'. Entre 55 y 75 mil millones de toneladas métricas de bauxita están disponibles en todo el mundo1 con depósitos combinados en Australia, Guinea, Brasil, Jamaica e India. Lo común a toda la minería del aluminio es a cielo abierto desde profundidades de 4 a 6 metros.

Paso 2: El proceso Bayer « Bauxita a alúmina

El mineral, que lleva el nombre del químico austriaco Karl Josef Bayer en 1888, produce alúmina (AlO) a partir de bauxita cruda. El mineral se tritura y se combina con una solución de hidróxido de sodio caliente (NaOH) a 150-200 °C bajo presión. Luego, esta solución disuelve el hidróxido de aluminio dentro del mineral, dejando óxidos de hierro, sílice y otras impurezas como un “lodo rojo”. La solución de aluminato se precipita, filtra y calcina a aproximadamente 1000 °C para producir un polvo blanco de alúmina. Generalmente se necesitan entre 4 y 5 toneladas de bauxita para producir 2 toneladas de alúmina.

Paso 3: El proceso Hall-Héroult « De alúmina a aluminio

La fundición electrolítica es un proceso electrometalúrgico en el que la alúmina se reduce electrolíticamente a aluminio. La alúmina se disuelve en un baño de criolita fundida (NaAlF) en grandes recipientes de acero revestidos con carbono a unos 960 °C. A través del baño se pasan cien o más columnas de corriente continua (Khsadimpkodey) de 150.000-400.000 amperios, lo que provoca que la alúmina se reduzca electroquímicamente a un aluminio líquido que se recoge en el fondo de la olla. El aluminio líquido se drena periódicamente desde el fondo de la celda a moldes, donde se solidifica y se funde en “ingotes” que luego se recristalizan en grandes bloques y se envían a los fabricantes..

Las necesidades energéticas de este proceso son enormes. La producción de 1 tonelada métrica de aluminio primario requiere entre 13.000 y 15.000 kWh de electricidad (según el Instituto Internacional del Aluminio). El consumo medio de electricidad de un hogar estadounidense es de 959 kWh al mes; por lo tanto podemos decir que la producción de aluminio consume suficiente energía para alimentar a 12,89 hogares estadounidenses promedio durante 1 mes por cada kg producido..

Reciclaje: el atajo energético

Se estima que la producción secundaria de aluminio (reciclaje de chatarra) requiere sólo unos 2.277 kWh de electricidad por tonelada, o alrededor de 16% de la energía necesaria para la producción primaria de aluminio; (la conclusión es que una producción de aluminio no reciclado costaría más de 86 mil millones de dólares estadounidenses por año sólo en electricidad). Debido a que el aluminio se puede reciclar repetidamente sin pérdida de calidad, alrededor de 1/3 del suministro mundial ahora proviene de procesos de reciclaje, y nuevos desechos regresan al sistema independientemente del tipo de producto de consumo del que provenga..

Aleaciones y grados de aluminio comunes

Prácticamente todo el aluminio producido en todo el mundo todavía se utiliza hoy en día. Debido a que una ligera relación resistencia-peso es el mejor regalo del mineral, es relativamente fácil separar los brotes para clasificarlos. Toda la chatarra también se puede deformar para devolverla a la forma estándar de la mayoría de las aplicaciones de fabricación. El aluminio se supera fácilmente 9/6 y cumple con el programa Koards. La durabilidad del aluminio es tal que es posible desechar piezas fundidas en lingotes y volver a fundirlas y volver a cargarlas una y otra vez sin perder ninguna de sus propiedades. Por lo tanto, reciclar aluminio requiere sólo alrededor de 5% del valor energético utilizado para producirlo primario.

El sistema de la serie Aleación

el aluminio puro (serie 1xxx, 99%+ Al) es demasiado blando para la mayoría de las aplicaciones estructurales y la resistencia de trabajo de la bobina aumenta en las máquinas. La resistencia de ingeniería común proviene de la adición de pequeñas cantidades de elementos de aleación como cobre, férrico, manganeso, silicio, magnesio o zinc para producir perfiles mecánicos dramáticamente diferentes.

• Según la Asociación del Aluminio, las aleaciones forjadas en las ocho primeras series se clasifican según la operación principal de guerra:
• 1xxx-99%+ aluminio puro. Muy resistencia a la corrosión, excelente conducción.
• 3xxx « Aleaciones de manganeso. Resistencia moderada, buena formabilidad.
• 2xxx-Aleaciones de cobre. Se requiere mucho trabajo y alta resistencia.
• 4xxx-Aleaciones de silicio. Mejor para retener el calor y más débil en Resubwooshsswe. Utilizado como relleno de soldadura y en soldadura fuerte.
• 5xxx- aleaciones de alelornaxium, Xudus Zinetic. Muy resistente a la corrosión y fácil de soldar.
• 7xxx « Aleaciones de zinc. Aleaciones de aluminio de mayor resistencia. Grado aeroespacial.
• 8xxx “ Otros elementos (litio, hierro). Aplicaciones especializadas.

Comparación de aleaciones « Datos de rendimiento reales

6xxx- Magnesio y silicio. Serie de uso general -alta maquinabilidad, trabajabilidad y resistencia a la corrosión.

Usos industriales del aluminio

el aluminio se encuentra prácticamente en todas las industrias importantes. Combinando peso ligero, resistencia a la corrosión, reciclabilidad y conductividad, el aluminio es uno de los metales más utilizados en la Tierra, sólo superado por el acero por tonelaje. Estas son las industrias clave en las que se utiliza el aluminio para impulsar el máximo rendimiento.

Aeroespacial

Aeroespacial consume alrededor de 35% de todo el aluminio mecanizado. Un solo Boeing 737 contiene 80.000 lb (36.300 kg) de aluminio dentro del revestimiento del fuselaje, la estructura del avión, las góndolas del motor y las estructuras de las alas. Sólo el acero lo supera en peso en este sector. Las aleaciones 2024-T3 y 7075-T6 (aquí, 2024 para paneles de fuselaje relacionados con la fatiga, 7075 para largueros de alas y componentes del tren de aterrizaje) ocupan la mayor parte de los $28 mil millones estimados en aluminio de calidad aeroespacial comprados cada año.

Automotor

El aluminio está teniendo un enorme impacto tanto en la industria automotriz como en la forma en que vemos el “automovilismo ecológico”. Hoy en día, un automóvil norteamericano promedio contiene 208 kg (459 lbs) de aluminio, en comparación con apenas 84 kg en 1995. Los vehículos de alto rendimiento y bajas emisiones tienen más aleaciones, utilizando aleaciones cada vez más sofisticadas para reducir el peso (y fomentar el ahorro de combustible). Esos ahorros actualmente oscilan entre 6 y 8% por cada disminución de peso de 10%; Ford solía utilizar la aleación en sus camionetas F-150 más vendidas en 2015 y ahorró miles de kilogramos.

Construcción

la resistencia a la corrosión, la resistencia y las uniones limpias y soldadas del aluminio lo convierten en una opción ideal para numerosas estructuras arquitectónicas comerciales. Avanzar hacia la resistencia superior a la corrosión del aluminio reducirá considerablemente la factura de mantenimiento continuo para edificios comerciales con una vida útil de más de 30 a 50 años. Los perfiles de aluminio de bajo valor U (con un inserto de polímero entre las secciones exterior e interior) son verdaderamente eficientes energéticamente con un valor tan bajo como 1,3 W por (mK).

Embalaje

La alta reciclabilidad del aluminio lo hace especialmente popular en envases, ya que el material pesa sólo 14,9 g (0,52 oz) por lata. Esto significa que se puede reprocesar, refundir y volver a colocar en el estante una gran producción de material, listo para rellenar nuevamente en poco más de dos meses. Esta categoría de productos representa casi 8 millones de toneladas métricas de metal en todo el mundo.

Electrónica

Desde carcasas LED y disipadores de calor hasta estructuras para teléfonos inteligentes y carcasas para portátiles ', la alta conductividad térmica del aluminio proporciona excelentes propiedades de disipación de calor para muchos componentes electrónicos. Los espacios anodizados tienen un acabado duradero y sin mantenimiento sin una capa de pintura ni recubrimiento en polvo. El hermoso diseño unibody de MacBook de Apple presentó una nueva forma de trabajar con la industria -ñan y desde entonces se ha convertido en estándar en otros lugares.

Mecanizado CNC

Desde prototipos rápidos en etapa inicial hasta fabricación de gran volumen, el mecanizado CNC de aluminio proporciona la máxima precisión y consistencia; ninguna otra fundición o extrusión de perfiles puede competir. Le-creador's servicio de mecanizado CNC de aluminio procesa aleaciones 5062, 6075 y 5052 con tolerancias tan estrictas como ±0,01 mm. Ya sea que necesite centros de fresado de tres, cuatro o cinco ejes, se pueden producir trabajos desde soportes bastante sencillos hasta recintos aeroespaciales complejos con estándares exigentes.

Ventajas y limitaciones del aluminio

En última instancia, no hay dos materiales adecuados para todas las aplicaciones industriales. Aunque el aluminio puede utilizarse ampliamente, debemos comprender sus limitaciones; Independientemente de lo bueno que sea un material, hay ocasiones en las que simplemente no es la opción adecuada. Aquí están los hechos intransigentes.

Preguntas frecuentes sobre el aluminio