Al labEXPO1

 

Nombre del Alumno(a): Hidalgo Morales Claudia Karla Orozpe López aniel Said Valdez Hernandez Hernandez Laura Beatriz Metalurgia de leaciones Coladas Base luminio Enseñanza Experimental

Aleaciones9xx.x Aluminio - Litio Nombre del Profesor: Leopoldo rzate Ortega Grupo: 2 Semestre lectivo: 2020-1 20/08/2019

 

Resumen 

  Desar Desarro roll llad adas as pr prin inci cipa palm lmen ente te pa para ra re redu duci cirr el pe peso so de la lass ae aero rona nave vess y estructuras aeroespaciales con altas propiedades específicas.

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  La densidad densidad de las aleaciones aleaciones Al-Li puede ser de hasta un 10% menor menor que las aleaciones de aluminio tradicionales.

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  Estas aleaciones presentan una baja velocidad de crecimiento de grietas por por fatiga.

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Propiedades Físicas y Mecánicas

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  Disminución de densidad hasta un 10.7%

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  10-15% de mayor Módulo de Young.

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  Excelente resistencia a la fatiga y crecimiento de grietas.   Mayor rigidez -> Reducción de la ductilidad

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  Baja resistencia a la fractura

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Las aleaciones de aluminio y litio son materiales livi livian anos os de al alto to dese desemp mpeñ eño, o, qu que e se pu pued eden en utilizar en construcciones soldadas, en todas aplicaciones donde la reducción de peso sea las un punto crucial para la selección de los elementos estru est ruct ctur ural ales es,, co como mo es el ca caso so de la in indu dust stri ria a aeroespacial.

 

Aplicaciones   De todos los beneficios que ofrece el uso de aleaciones Al-Li, la disminución del peso es la más crítica en las aplicaciones espaciales.    Las aleaciones de Aluminio-litio, reemplazan a las aleaciones aleaciones de Al-Be, que al igual que el litio, el berilio también decrece la densidad de las aleaciones de aluminio pero es extremadamente tóxico y peligroso para la salud del ser humano. 

Figura 1:   Aplicaciones Aplicaciones de aleaciones Al-Li en las alas de los aviones.

Fig Figur ura a 2:   Aplicaci Aplicaciones ones de alea aleaci cion ones es Al Al-Li -Li en nave naves s espaciales por su baja densidad.

Figura 3: Aplicaciones 3:  Aplicaciones de aleaciones AlLi en el fuselaje de aviones militares. 5

 

En los últimos años han aumentado en popularidad, debido a sus buenas propiedades mecánicas, tales como alta como  alta resistencia a la tracción, a la fatiga y al Las aleaciones aluminio – litio litio

crecimiento de fisuras por fatiga.

 

Efecto de la adición del Litio El litio es uno de los pocos elementos aleantes que tiene una solubilidad del 5,2% a 600°C, tal como se muestra en la figura 4. La reducción de la densidad en las las alea aleaci cion ones es de dell alum alumin inio io a tr trav avés és de las las adiciones de litio es evidente por la comparación de sus pesos atómicos, Li(6,94) y Al ( 26,98).

Figura 4: Diagrama Al-Li

Las Las adicio adicione nes s de Li al alu alumin minio io tam tambié bién n cau causa sa un significante incremento en el módulo de elasticidad y a la vez una disminución de densidad, tal como se puede observar en la figura 5.

Figura 5: Efecto de del litio sobre la rigidez y densidad de las aleaciones.

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Efecto de la adición del Litio La alta resistencia de las aleaciones AlLi es resultado del endurecimiento por  envejecimiento, las que contienen hasta 2, (fig a 6) co se pued ede em n éttr trat t2,5% ér5% micaLi me(f nigur teura n pu oatar  doar  s conve con venci ncion onale ales. s. Media Mediante nte un proce proceso so de so soli lid dif ific icac ació ión n ráp ápid ida a es posibl sible e in intr trod oduc ucir ir Li ad adic icio iona nall (h (has asta ta 4 %),

Figura 6: Diagrama Al-Li

mejo me jora rand ndo o aú aún n má más s la lige ligere reza za y la resistencia máxima.

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Efecto de la adición del Litio En general las aleaciones de aluminio se procesan mediante tixova tixovacia ciado, do, es dec decir, ir, la ale aleaci ación ón de alu alumin minio io es agitad agitada a vigoro vigorosam sament ente e duran durante te la sol solidi idific ficaci ación, ón, par para a div dividi idirr la est estruc ructur tura a den dendrí drític tica a en pequeñ pequeños os grano granos s red redond ondos os de alumin aluminio io pri primar mario io,, rod rodead eados os por un mic micro ro consti constituy tuyen ente te eutéctico. Figura 7: Estructura dendrítica normal de una aleación de fundición hipoeutéctica Al-Si.  (a)Puede  (a) Puede dividirse mediante la agitación en el Tixovaciado Tixovaciado   (b) (b)La La fase de alum aluminio inio primario primar io forma una estructura estructura redonda redonda equiaxial en el material tixovaciado

Se le aplica un tratamiento de enfriado rápido y luego un sobreenvejecimiento a 200ºC, para formar la fase β '( Al3Li)  Al3Li) la cual es coherente coherente y debido al tixovaciado forma u una na matriz dura de al alfa fa con un precipitado β en su interior.

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Efecto de la adición del Litio 

 Como la fase β(litio)  es más liviana que el aluminio, al estar como precipitado sobre alfa, se expande sobre esta matriz creando tensiones, haciéndola más dura y con un volumen distinto.

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 La estructura de precipitación depende de variables como: - La velocidad de enfriamiento tras el tratamiento térmico - El grado de deformación en frío antes del envejecimiento - Tempera Temperatura tura - Tiempo de envejecimiento 10

 

Producción de aleaciones Al-Li por adición continua de Litio fundido. Problemas comunes del proceso de fundición   Gran tasa de oxidación d del el Li. ●   Alta Reactividad del Li con el refractario. ●   Pérdid Pérdidas as de has hasta ta el 20% d de e Li. ●

 

Diagrama de Flujo de Proceso

 

Producción de aleación Al-Li por adición continua de Litio a una corriente de aluminio fundido.

•   Monitorear los flujo flujoss de cada corriente p para ara asegurar la composición de la aleación. Metale aless pu puros ros o ale aleaci ación ón maestras maestras a un una a uni unidad dad de •   Met fusión abierta.

•   Perdidas de llitio itio de hasta hasta el 3%. •   El objet objetivo ivo es sum sumerg ergir ir los com compo ponen nente te debajo debajo de la superf supe rfic icie ie del del Al. Al. Fu Fund ndid ido o pa para ra asegu asegura rarr su rápi rápida da fusión y minimizar la oxidación de los constituyentes de la aleación.

 

Conclusiones 

 Las aleaciones aluminio litio se han convertido en una importante aleación para todo lo concerniente a naves aéreas y espaciales, pero adem ad emás ás se ha ex exte tend ndid idoo a ot otro ross us usos os de debi bido do a su suss pr prop opie ieda dade dess favorables.

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  Es importante destacar que el tiempo de sobreenvejecimiento es fundamental para obtener la estructura adecuada y así conseguir y conservar las propiedades requeridas, esto a través de la utilización de la pieza final a temperatur temperaturas as que no se s e acerquen a la temperatura de tratamiento.

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9. Balmuth, E., and Schmidt, R., “A Perspective on the Development of AluminumLithium Alloys,” Aluminum Lithium Alloys; Proceedings of the First

 Aluminum-

Lithium Lithiu m Confe Conference rence,,

1981, p. 69.

❖Aleaciones de aluminio Calidad en la industria aeroespacial

http://www.cyd.conacyt.gob.m http://www .cyd.conacyt.gob.mx/?p=articu x/?p=articulo&id=370 lo&id=370 https://studylib.es/doc/6132358/ https://studylib.es/doc/61 32358/6-8-2016-a 6-8-2016-aleaciones-al-li-ve leaciones-al-li-versión-final rsión-final

 

Hace casi 100 años que se están estu es tudi dian ando do y de desa sarr rrol olla land ndoo la lass aleaciones Al –  Li, aunque apenas en las última mass décadas se han logr lo grad adoo lo loss su sufi fici cien ente tess av avan ance cess como paradebido utilizarlas Todo esto a la plenamente. complejidad de estos materiales.

 

Clasificación aleaciones dede las aluminio

 

El litio es el único metal que disminuye la densidad del aluminio al mismo tiempo que lo hace resistente.

El pro probl blem ema a de esta esta aleaci aleación ón es que no se puede puede trabajar con tratamientos térmicos superiores a 260 ºC, ya que se produce una oxidación superficial que afecta sus propiedades mecánicas.

Diagrama de fase para KC-LiCl que muestra composiciones de sal ejemplares