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Microaleación de aluminio por ultrasonidos

Creamos nuevas aleaciones de aluminio con propiedades de acero.

Aluminio fundido microaleado por ultrasonidos

Nuestro novedoso tratamiento de fusión por ultrasonidos de las coladas de aluminio utilizando una frecuencia de cavitación de 20 kHz puede mejorar radicalmente la microestructura de los productos finales. Sin embargo, cuando se combina con el microaleado, los resultados son aún más espectaculares. Nuestro proyecto de microaleación por ultrasonidos ya nos ha permitido crear microaleaciones de aluminio más resistentes que el acero.

Nuestro trabajo indica que la microaleación asistida por ultrasonidos está abriendo nuevas vías para el desarrollo de aleaciones de automoción de nueva generación.

Desde principios del siglo XX se han desarrollado muchas aleaciones de aluminio alternativas que se utilizan en diversas aplicaciones, como la aeroespacial, la automoción y la marina. La abundancia, el bajo peso y la versatilidad del aluminio lo han convertido en el segundo metal más utilizado después del acero, y la resistencia de algunas aleaciones de aluminio es equivalente a la de los aceros de construcción.

A pesar de la gran variedad de propiedades de las aleaciones de aluminio alternativas, se están realizando esfuerzos para mejorar su rendimiento tanto en las aplicaciones existentes como en las nuevas.

Microaleación de aluminio por ultrasonidos Desgasificación por ultrasonidos

En los últimos años se han realizado muchos avances para mejorar la resistencia, la ductilidad y otras propiedades de las aleaciones de aluminio mediante el control de su microestructura. El endurecimiento por envejecimiento, el acondicionamiento por fusión, el refinamiento del grano por ultrasonidos y la microaleación son ejemplos de estos enfoques.

En este artículo, analizamos la microaleación, centrándonos en lo que es y en sus posibles ventajas. A continuación, presentamos el nuevo y apasionante proceso de microaleación por ultrasonidos y cómo este proceso ha contribuido a nuestro nuevo desarrollo de una microaleación de aluminio con una resistencia a la tracción superior a la del acero. 

Microaleación de aluminio por ultrasonidos Desgasificación por ultrasonidos

Aluminio microaleado

El aluminio microaleado es un tipo de aleación de aluminio que incluye trazas de elementos de aleación añadidos normalmente para refinar la estructura del grano y las propiedades del producto final. Normalmente, la concentración de elementos de microaleación es inferior al 1% y a menudo muy inferior. Estas aleaciones pueden presentar una resistencia excepcional y otras propiedades mejoradas con aplicaciones prácticas como piezas estructurales en las industrias aeroespacial y del automóvil.

El poder de la cavitación

La elevada resistencia a la tracción de estas microaleaciones es atribuible a los precipitados a escala nanométrica que se forman dentro de la matriz y que pueden controlarse mediante adiciones a escala nanométrica de elementos de microaleación específicos. Los efectos de la microaleación son muy variados e incluyen:

  • Formación de intermetálicos estables que pueden refinar el tamaño del grano
  • Interacción con los límites de los granos que puede aumentar o reducir la fragilidad intercristalina
  • Modificación de la morfología de las fases secundarias dentro de la matriz mejorando las propiedades mecánicas y de endurecimiento por envejecimiento
  • Modificación de la secuencia de precipitación que conduce a un mayor refinamiento de la estructura del grano

Los elementos traza de las microaleaciones suelen incluir Ag, Li, Na, Ca, Cd, Zr, Ti, Sr, Sn. Aunque la metalurgia y la química de estas adiciones han sido ampliamente investigadas y documentadas, aún queda mucho por aprender y continuamente surgen nuevos avances.

Añadir oligoelementos

La práctica habitual de la microaleación consiste en introducir oligoelementos añadiendo un lingote de aluminio que contenga sólo unos pocos porcentajes del elemento de aleación a una gran masa fundida. La cantidad de dopante necesaria se consigue controlando cuidadosamente los niveles de dilución.

Un enfoque alternativo es la metalurgia de polvos de microaleación. Esto implica el prensado isostático, la sinterización y la extrusión. En este caso, el proceso de microaleación está controlado por difusión.

Aunque estos procesos están muy extendidos, sigue siendo difícil optimizarlos y controlarlos.