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presentación sobre aleaciones no férreas y sus aplicaciones en la ingeniería.
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METALES Y ALEACIONES NO
FERROSAS: produccin, propiedades generales y
aplicaciones 1
Que son? Que las compone?
Aleaciones que no contienen ningn porcentaje de hierro o un porcentaje muy bajo.
Caractersticas:
1. Elevada resistencia a la corrosin,
2. Gran conductividad elctrica y trmica,
3. Baja densidad
4. Facilidad de produccin.
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1.Introduccin
Abarcan un amplio conjunto de metales: aluminio, cobre, magnesio y mas complejos como tungsteno, tantalio y molibdeno.
Gran aplicacin en la industria, fuselaje de un avin, alabes de un motor a reaccin etc.
Suponen un elevado coste.
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2.Aluminio y sus aleaciones
Propiedades ms importantes:
1. Alta relacin de resistencia/peso
2. Resistente a la corrosin
3. Buena conductividad trmica y elctrica
4. Buena maquinabilidad.
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2.1 Tipos de aleaciones forjables en
aluminio
Existen dos: Endurecidas mediante trabajo en frio, no tratables trmicamente.
Endurecidas mediante trabajo trmico.
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2.3 Deberas saber que:
Comenz a utilizarse en el siglo XIX
Aunque es el metal mas abundante su produccin lo encarece
Industrialmente se puede alcanzar una pureza del 99,99%.
A principios de los 90 el sector del automvil invirti en su investigacin ,firmas como Audi o nuestra castiza Pegaso.
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2.4 Produccin del aluminio7
3. Magnesio y sus aleaciones
Es el material ms ligero empleado en la industria.
Uso: industria aeronutica y componentes ligeros.
Se alea con otros elementos para aumentar su resistencia.
Aleantes: Al, Zn, Mn y algunas tierras raras
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4. Cobre y sus aleaciones
Utilizado desde la prehistoria
Propiedades similares al aluminio: buena conductividad elctrica y trmica.
Amplio abanico de propiedades en funcin del aleante y del tratamiento trmico.
Las mas comunes son: latn (Cobre-Zinc), cobre-berilio y bronce de fosforo.
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Metal blanco y plateado
Muy buena resistencia, tenacidad y resistencia a la corrosin.
Empleado en muchos aceros inoxidables ,aleaciones en base al nquel y superaleaciones.
Los elementos de aleacin en el nquel son el cromo, cobalto y molibdeno mediante estos podemos variar las propiedades de la superaleacion.
Destacan: El Monel,(nquel-cobre), el Inconel(Nquel- Cromo), y el Hastelloy
fundamentalmente.
10 5. Nquel y sus aleaciones
6. Superaleaciones
Requeridas en aplicaciones a altas temperaturas, hasta 1200 C.
Gran resistencia a la corrosin, a la fatiga mecnica y trmica, al impacto mecnico y trmico, a la termofluencia y a la erosin a altas temperaturas.
Sus aplicaciones: motores a reaccin, turbinas de gas, cohetes, entre otras.
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6.1 Tipos de Superaleaciones
En funcin a su base destacamos:
Superaleaciones base-hierro
Superaleaciones base-cobalto
Superaleaciones base-niquel
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6.2 superaleaciones13
7. Titanio y sus aleaciones
Metal blanco plateado de excesivo coste que presenta una alta relacin resistencia/peso, y resistencia a la corrosin
Aleado con Aluminio, Vanadio, Molibdeno, Manganeso y otros, mejora sus capacidades de trabajo, resistencia y templabilidad.
En su contra: compleja y cuidadosa manufactura para su produccin.
Los intermetlicos de aluminuro de titanio ( y 3) presentan mayor rigidez, menor densidad y mayor resistencia a la temperatura.
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8. Metales y aleaciones refractarias
Poseen un elevado punto de fusin. sus aleaciones presentan una resistencia muy elevada a las temperaturas.
Comenzaron a emplearse en la dcada de los 40,
Gran importancia en motores de cohetes, motores de gas, industria qumica y nuclear entre otras.
Metales refractarios:
1. Molibdeno
2. Niobio
3. Tungsteno
4. Tantalio
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8.1 Metales y aleaciones refractarias
1. Molibdeno:
Alto punto de fusin, elevado modulo elstico,
Buena resistencia al impacto y gran conductividad elctrica y trmica.
Material refractario mas utilizado.
Sus aplicaciones: cohetes, motores de reaccin. etc.
Principales elementos de aleacin son el titanio y el circonio
A partir de 500 C se oxida fcilmente.
2. Niobio:
Posee la mayor resistencia a oxidacin
Buena ductilidad y formabilidad.
Correctamante aleado obtenemos una resistencia moderada y buena maquinabilidad
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8.1 Metales y aleaciones refractarias
3. Tungsteno o wolframio:
o Metal mas abundante
o Punto de fusin mas elevado, 3410 C,
o Elevado peso y gran fragilidad.
o Se usa en filamentos elctricos, pulvimetalurgia y fabricacin de electrodos para la soldadura.
4. Tantalio:
Muy alto punto de fusin, elevada densidad,
Buena ductilidad y resistencia a corrosin
Con temperaturas superiores a los 150 C no resiste muy bien los qumicos.
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9. Otros
Berilio:
Alta relacin resistencia/peso,
Utilizado en: toberas de cohetes, frenos e instrumentos de precisin. As como para apantallamientos nucleares y rayos x.
Se puede encontrar aleado con cobre y nquel.
Zirconio:
buena resistencia y ductilidad a temperaturas elevadas.
Se utiliza en componentes electrnicos y reactores nucleares.
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10. Aleaciones de baja fusin
Plomo:
Se obtiene de la Galena.
Alta densidad y resistencia a la corrosin y muy blando
Aleado con antimonio y estao realza sus propiedades.
Empleado en soldaduras blandas, tuberas, bateras entre otras.
Zinc:
Es uno de los metales mas empleados.
Galvanizado acta como nodo y protege al acero de la corrosin.
Forma parte del latn.
Muy empleado en la industria automovilstica y de electrodomsticos.
Estao:
Se utiliza como cubierta protectora para laminas de acero.
Empleado cuando se desea obtener un bajo coeficiente de friccin.
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11. Aleaciones con memoria de forma
Tras ser deformadas plsticamente al calentarlas recuperan su forma inicial, reversibles.
Las mas importantes son: Cobre-Aluminio-Nquel, Hierro-Magnesio-Silicio,
etc. Se utilizan en interruptores y sensores.
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12. Aleaciones amorfas
Carecen de estructura cristalina.
Se obtienen por una solidificacin muy rpida
estructura muy parecida al vidrio.
Contienen hierro, nquel y cromo
Se alea con fosforo, boro, aluminio y silicio.
Excelente resistencia a la corrosin, buena ductilidad y bajas perdidas elctricas por histresis.
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14. Espuma metlicas
Estructuras en las que el metal constituye nicamente entre un 5 y un 20% del volumen.
Producidas con aleaciones de aluminio generalmente aunque tambin de titanio y tantalio.
Su produccin: inyectando aire en el metal fundido, por deposicin qumica de vapor en una red de espuma de polmeros de carbono o
dopando metales fundidos o en polvo con hidruro de titanio.
Tienen combinaciones nicas de resistencia/densidad y rigidez/densidad.
Material muy atractivo para la industria aeroespacial.
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15. Nanomateriales.
Los compositos lo forman partculas de 1 a 100 nm de tamao. Comenzaron a estudiarse en los 80.
principales caractersticas: resistencia, dureza, ductilidad, resistencia al
desgaste y resistencia a la corrosin.
Estn formados por multitud de elementos qumicos.
Produccion: siterizacion o fritado del polvo metlico ,permite controlar con gran precisin las proporciones en las que entra cada elemento as como
la forma de la pieza y por consiguiente sus propiedades mecnicas, fsicas
y qumicas.
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16. Bibliografa.
Libros y apuntes:
Manufacturing Processes for Engineering Materials (Kalpakjian & Smith)
Apuntes Ciencia de los materiales. Gloria B. Sanchez.
Web:
Wikipedia.
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