2. .2e
·c
~roo,
en
Cll
e
o.(3
'6
UJ
@
Un avión-cohete X-15 (primer vuelo en 1959). de acero
inoxidable, se suelta del avión nodriza B-52 y emprende el vuelo.
Alcanzó una velocidad máxima de 6.167 km/h, a 95.940 m.
Foto USAF.
El.aluminio puro es un material que posee gran resis-
tencia a la corrosión. Sin embargo, sus aleaciones no
tienen la misma capacidad para resisti.r los ataques
corrosivos. Por esta razón las aleaciones se tratan por
distintos medios para prevenir su deterioro con el paso
de tiempo. El caso más típico es el alelad. Alelad es
una aleación de aluminio recubierta con aluminio puro.
La resistencia a la corrosión es similar a la del alumi-
nio pUJO en tanto que se mantenga intacta la película
protectora exterior.
4.1 Las aleaciones de aluminio que emplea la indus-
tria aeronáutica son el resultado de la combinación del
aluminio Al con otros metales: cobre (Cu), manganeso
(Mn), cinc (ZI1)y magnesio (Mg). Aunque otros meta-
les se pueden combinar con Al solo los cita.dos tienen
suficien te solubilidad sólida para considerarse elemen-
tos aleantes. Ahora bien, circonio (Zr), Cr y Mn tienen
poca solubilidad sólida en aluminio pero poseen la
capacidad de controlar la estructura granular de la ale-
ación de aluminio.
Las aleaciones de aluminio pertenecen al grupo elelas
aleaciones ligeras {Iight alloys}, porque su densidad es
relativamente baja y poseen gran resistencia mecánica.
Estas dos cualidades, poco peso específico (2,8 g/cm-)
y alta resistencia mecánica, son esenciales desde el
punto de vista de la construcción de aviones.
4. ALEACIONES DE ALUMINIO
Observaciones: a) En partes estructurales del avión
actual se usan aceros inoxidables {stainless steels} endure-
cidos por precipitación {precipitation-hardened}; b) Los
aceros inoxidables se usaron en el revestimiento de aviones
que volaban a alto número de Mach (ejemplos, X-15 a
Mach 6; XB-70 a Mach 3); e) Algunos mástiles de monta-
je del motor {pylon} actuales son de acero inoxidable.
Resto de composición Fe.
Fuentes para todas la Tablas: Brian Cantor: "Aerospace materials" (Institute of Physics Publishing). Donald Askeland: "Essential of
material Science and Engineering". Cengage Learning. "Malerials Handbook" (McGraw Hill Handbooks). MIL HDBK 5J. Catálogos
de fabricantes.
1.470
1.330
1.400
1.150
700
1.930
1.960
2.000
540
1.590
1.720
1.650
0,07 C; 15 Cr; 4,5 Ni; 3,5 Cu; 1 Mn; 1 Si; 0,3 Nb
0,07 C; 16 Cr; 4 Ni; 4 Cu; 1 Mn; 1 Si; 0,3 Nb
15-5 PH
17-4 PH
Aceros inoxidables
Aceros de media aleación
4130 0,3 C; 1,0 Cr; 0,5 Mn; 0,25 Si; 0,2 Mo
300M 0,38 C; 1,8 Ni; 1,6 Si; 0,8 Cr; 0,8 Mn; 0,4 Mo; 0,05 V (min.)
Aermet 100 0,25 C; 13,5 Co; 11 Ni; 3 Cr; 1,2 Mo
H11 0,35 C; 5,0 Cr; 1,5 Mo; 1,0 Si; 0,45 V; 0,4 Mn; 0,3 Ni
970
2.370
Carga de rotura
(MPa)
Límite Elástico
(Mpa)
660
2.300
Aceros Maraging
Grado 200 0,03 C (máx); 18 Ni; 8,5 Co; 3,3 Mo; 0,2 Ti; 0,1 Al
Grado 300 0,03 C (máx); 18 Ni; 12,5 Co; 4,2 Mo; 1,6 Ti; 0,1 Al
Composición
Composición (% en peso) y características de aceros usados en estructuras de aeronaves
12 CAPiTULO 1
3. 4.3a Hay aleaciones que admiten tratamiento térmi-
co y experimentan transformaciones estructurales
cuando se someten a calentamiento y enfriamiento
controlados. Otras no endurecen por tratamiento
(cuando el Mg o Mn están presentes, solos o en com-
binación, como mayores elementos aleantes). No obs-
tante se puede modificar la estructura por recristaliza-
ción después del trabajo en frío, tal como vimos en el
Apartado 2.5.
En estructuras aeronáuticas se emplean solo las pri-
meras de las citadas.
Por alineación práctica con el Curso en lo que sigue
solo nos referimos a series de interés aeronáutico.
a. Las aleaciones de moldeo {casting alloys} se usan
en la industria general tal cual, es decir, como
salen de moldeo, sin tratamiento térmico o mecá-
nico posterior, El grano es grueso. Sus propieda-
des de resistencia mecánica son inapropiadas para
empleo aeronáutico.
b. Las aleaciones de forja {wrought alLoys} se
emplean en aviación desde la década de 1930. Sus
propiedades mecánicas se mejoran mediante trata-
mientos mecánicos (extrusión, laminación, etc.) o
térmicos. Los tratamientos térmicos de estas alea-
ciones permiten obtener una microestructura del
material que les confiere alta resistencia mecáni-
ca, vía un proceso de endurecimiento conocido
con el nombre de "maduración". Por ello, las ale-
aciones de aluminio de forja se dividen, a su vez,
en dos categorías: aleaciones de maduración natu-
ral o artificial. Este tema se estudia más adelante.
4.3 Se dividen en categorías de moldeo y forja.
Clases de aleaciones de aluminio
a. Aleación de aluminio 2024. La serie 2 pertenece al
grupo AI-Cu. La aleación no ha experimentado
modificación (dígito O). El número 24 la identifi-
ca en la serie 2xxx.
b. Aleación de aluminio 2128. Para su identificación
procedemos de igual modo: la serie 2 pertenece al
grupo Al-Cu. Ha tenido una modificación (dígito
1). El número 28 la identifica en la serie 2xxx.
c. Aluminio 1235. Aluminio puro, modificado dos
veces (2), y 99,35 % de pureza (dígitos 35).
MATERIALES METÁLICOS 13
Ejemplos:
La Tabla es la siguiente:
o lxxx Aluminio al 99 % de pureza, o más.
o 2xxx Aleación de aluminio-cobre.
o 3xxx Aleación aluminio-silicio-cobre-magnesio.
o 4xxx Aleación de aluminio-silicio.
o 5xxx Aleación de aluminio-magnesio.
o 6xxx Aleación de aluminio-magnesio-silicio.
7xxx Aleación de aluminio-cinc.
o 8xxx Aleación de aluminio-otros elementos.
o El primero indica la serie de la aleación.
o El segundo dígito, si es distinto de 0, indica la
revisión de la aleación (modificaciones que ha
experimentado la aleación).
o Los dos últimos dígitos tienen solo sentido técni-
co para la serie 1; indican el grado de pureza. Para
las restantes series los dos últimos dígitos son
arbitrarios y se usan con criterios de diferencia-
ción entre aleaciones de un mismo grupo.
4.2 El Sistema Intemacional de Clasificación de
Aleaciones tIntemational AlZoy Designation System)
es el que se emplea en aeronáutica y se aplica para
identificar las aleaciones de aluminio,
Se compone de cuatro dígitos (xxxx).
El XB-IO usaba también acero inoxidable en forma de dos placas
en estructura sándwich. A Mach 3 la temperatura media del
revestimiento del avión era de 230 oC. El titanio, muy caro en la
época de fabricación del XB-70, y aún hoy, solo se empleó en los
bordes de ataque del estabilizador y en la zona de proa.
Foto USAF.
Designación de las aleaciones de
aluminio
4. ::
Serie 7xxx
4.7 Grupo del cinc, tratable térmicamente, con resis-
tencia a la tracción que llega hasta los 620 MPa (63,2
kg/mm-) y límite elástico de 580 MPa (59,1 kg/mm-),
Son las aleaciones de aluminio de resistencia mecáni-
ca más alta. En realidad habría que decir que es un
grupo de cinc y cobre, pero se llama del cinc porque
este entra en la aleación cuatro veces más que el cobre.
Los ingenieros en estructuras de aviones suelen elegir
aleaciones de este grupo cuando necesitan piezas de
resistencia mecánica entre 450 y 650 MPa.
Nótese aquí la diferencia de selección con las alea-
ciones del grupo 2xxx, por ejemplo la 2024. Por lo
común el ingeniero elige aleaciones del grupo 2xxx
cuando necesitan piezas que tengan resistencia mecá-
nica algo más baja, entre 300 y 450 MPa.
La aleación más usada en este grupo es la 7075, otro
estándar en estructuras del avión, pero modernamente
han aparecido otras con propiedades mejoradas. En
Serie 6xxx
4.6 Grupo del magnesio y silicio.
Igual que las anteriores admiten tratamiento térmico.
Su empleo aeronáutico es escaso porque no tienen
tenacidad suficiente.
La única salvedad del grupo es la aleación 6061 (Al-
1 % Mg-0,6 % Si) que se ha empleado ocasionalmen-
te en costillas de ala {wing ribs}, depósitos de com-
bustible y carenados {fairings}.
No obstante, desde el punto de vista aeronáutico, hoy
día se puede considerar obsoleta.
Hoy día se han preparado otras aleaciones, dentro de
este grupo, que aportan mayor tenacidad y resistencia
mecánica, como la 2025 y 2048. En general, las mejo-
ras han venido vía la eliminación de impurezas, perfec-
cionando las técnicas de fabricación de las aleaciones.
Las aleaciones 2xxx se emplean en largueros, largue-
rillos, soportes, revestimientos del ala, mamparos de
presión, remaches, y muchas más.
growth} para aumentar el límite elástico (granos
más pequeños endurecidos aportan más resisten-
cia mecánica).
b. En otros casos, los elementos añadidos facilitan la
fabricación de la aleación; por ejemplo, el silicio
disminuye la viscosidad del metal fundido.
a. El manganeso y el cromo están presentes en
pequeñas cantidades. Su función en la aleación es
limitar el crecimiento de los granos {grain
Serie 2xxx
-4.5 Grupo del cobre. El famoso "duraluminio" es de
este grupo. Admiten tratamiento térmico, en el curso del
cual el cobre precipita en la aleación formando com-
puestos endurecedores, que otorgan resistencia mecáni-
ca muy alta. Destaca la aleación 2024 que es un auténti-
co estándar en aviación, aunque últimamente ha perdido
protagonismo. No obstante, se puede decir de ella que
no existe avión actual de estructura metálica que no la
incluya.
Tanto el cobre como el magnesio que lleva la aleación
aportan resistencia mecánica por solución sólida de sus
respectivos compuestos en el aluminio. Los compuestos
precipitan, como se ha dicho, en forma de partículas
endurecedoras de los granos del material iprecipttation
hardening}. Los procesos ocurren durante el tratamien-
to térmico, cuando el cobre y el magnesio reaccionan
con el aluminio formando precipitados de Al2CuMg y
de AI2Cu.
Las aleaciones de la serie 2xxx tienen otros elementos
que dan características especiales al material:
4.4 Los componentes de la serie lxxx se consideran
aluminio puro. Para estar incluido en ella es preciso que
tenga aluminio al 99 %. No es frecuente que se añadan
elementos de aleación a esta serie de forma deliberada,
pero normalmente viene acompañada de trazas de impu-
rezas, por ejemplo hierro. No obstante, de forma delibe-
rada se puede alear el aluminio con manganeso, cobre o
cinc (siempre por debajo del 1 %) para mejorar sus pro-
piedades mecánicas. En este caso presentan límites elás-
ticos en torno a 40 MPa (4,07 kg/mm-).
Los componentes de la Serie lxxx se emplean en
fabricación industrial cuando se precisa resistencia fren-
te a la corrosión tp.e. depósitos de productos químicos,
tuberías, etc.) pero son usos e instalaciones donde la
carga estructural es baja. La Serie tiene uso limitado e
aviación. Encontramos este material en las barras de dis-
tribución del sistema eléctrico, incluso en el cableado
del avión {aircraft wiring}, por su excelente conducti-
vidad eléctrica. También en recubrimientos por su resis-
tencia a la corrosión, remaches.
Serie 1xxx
14 CAPiTULO 1
5. Composición (% en peso) de aleaciones de aluminio Serie 2xxx
Aleación Cu Mg Zn Mn Cr (máx) Si (máx) Fe
2017 3,5-4,5 0,4-0,8 0,25 0,4-1,0 0,1 0,8 0,7
2018 3,5-4,5 0,45-0,9 0,25 0,2 0,1 0,9 1,0
2024 3,8-4,9 1,2-1,8 0,3 0,3-0,9 0,1 0,5 0,5
2025 3,9-5,0 0,05 0,3 0,4-1,,2 0,1 1,0 1,0
2048 2,8-3,8 1,2-1,8 0,25 0,2-0,6 0,15 0,2
2117 2,2-3;-0 0,2-0,5 0,25 0,2 0,1 0,8 0,7
2124 3,8-4,0 1,2-1,8 0,3 0,3-0,9 0,1 0,2 0,3
a. Son aleaciones de fabricación cara. Sus aplicacio-
nes aeronáuticas apuntan más a la aviación militar
que comercial. Motivo: el cliente militar quiere,
normalmente, muy altas prestaciones del avión
aunque el coste el avión sea más alto.
Inconvenientes de las aleaciones Al-Li
sidad (0,53 g/cm-). Además exhiben un módulo de
elasticidad alto y excelente comportamiento a la fatiga.
Por ejemplo, si se compara con la aleación de aluminio
7075, con tratamiento de temple para alta resistencia
mecánica, resulta que la 8090 (AI-2,4 % Li-l,3 % Cu-
0,9 % Mg) es un 8 % más ligera y tiene un módulo de
elasticidad 10 % superior. Las aleaciones AI-Li retie-
nen buenas propiedades en contacto con líquidos
criogénicos. Por esta razón se utilizan en los depósitos
externos de combustible de los lanzadores de satélites
artificiales y naves espaciales.
4.8 Grupo diverso; se encuadran aquí otras aleacio-
zes de aluminio no incluidas en grupos anteriores.
Sn interés actual es por la aplicación que se ha
=ontrado en aviación para las aleaciones de aluminio
litio {lithium}, aunque no son tan novedosas como
rodría suponerse. De hecho Alcoa empezó a fabricar
eszasaleaciones en la década de 1950.
A pesar de su prometedora introducción en aviación
:':":' que señalar que su empleo es limitado hoy día. La
entaja principal que aportan estas aleaciones, respec-
;;:'a las de aluminio convencionales, es su menor den-
Serie 8xxx
:-cicular se ha mejorado la resistencia a la corrosión y
_ zenacídad. Esta última propiedad es de interés pues
..;;.i~da, por ejemplo, al revestimiento del fuselaje
'zselage skin}, permite disminuir el número de cua-
::.=:::illlS {trames} con la consiguiente reducción de peso
esznetural.
Aleación Si Mn Cu Mg Ni Zn Cr Fe
4100 0,05 0,2 0,1
2014 0,5-1,2 0,4-1,2 3,9-5,0 0,2-0,8 0,15 0,25 0,1 1,0
2017 0,8 0,4-1,0 3,5-4,5 0,2-0,8 0,25 0,1 1,0
2024 0,5 0,3-0,9 3,8-4,9 1,2-1,8 0,25 0,1 0,5
2025 0,5-1,2 0,4-1,2 3,9-5,0 0,5 0,15 0,25 0,1 1,0
2124 0,2 0,3-0,9 3,8-4,0 1,2-2,8 0,3 0,1 0,3
5052 0,1 0,1 2,2-2,8 0,1 0,15-0,35
0061 0,4-0,8 0,15 0,15-0,4 0,8-1,2 0,15 0,25 0,15-0,35 0,7
1075 0,5 0,3 1,2-2,0 2,1-2,9 0,2 5,1-6,1 0,18-0,4 0,7
1079 0,3 0,1-0,3 0,4-0,8 2,2-3,7 0,1 3,8-4,8 0,10-0,25 0,4
7179 0,5 0,3 1,6-2,4 2,4-3,1 0,2 6,3-7,3 0,18-0,4 0,7
1475 0,1 0,6 1,2-1,9 1,9-2,6 5,2-6,2 0,25 0,12
Composición (% peso) de las principales aleaciones de aluminio para estructuras de aeronaves
MATERIALES METÁLICOS 15
6. Aleacíón Temple Límiteelástico(Mpa) Carga de rotura(MPa) Alargamiento (%)
2017 T4 275 425 22
2018 T61 320 420 12
2024 T4 325 470 20
2024 T6 385 475 10
2025 T6 255 400 19
2048 T85 440 480 10
2117 T4 165 300 27
2124 T8 440 480 6
Características mecánicas de aleaciones de aluminio para estructuras aeronáuticas (Serie 7xxx)
Aleación Temple Límite elástico (MPa) Carga de rotura (MPa) Alargamiento (%)
7049 T73 470 530 11
7050 T736 510 550 11
7075 T6 500 570 11
7075 T73 430 550 13 o....c:
7075 T76 470 540 12 c:
<11
7079 T6 470 540 14 tuo,
7090 T7E71 580 620 9 !I)
ID
c:
7091 T7E69 545 590 11 o
:§
7475 T651 560 590 12 'O
uJ
t9
Características mecánicas de aleaciones de aluminio para estructuras aeronáuticas (Serie 2xxx)
l. La aeronave actual hace gran uso de materiales
compuestos. Por tanto se debe considerar el dis-
tinto potencial electroquímico que exhibe el litio
con respecto a la fibra de carbono (riesgo de
corrosión).
2. La adición de litio en la aleación de aluminio dis-
minuye su conductividad eléctrica y térmica si se
compara con las aleaciones convencionales. La
disminución de la primera propiedad física (con-
ductividad) es un factor a tener en cuenta en la
protección estructural de la aeronave frente a la
colisión con el rayo {lightning strike}. Esto es
especialmente importante en partes estructurales
de poco espesor de pared. La razón es que para
mantener conductividad eléctrica adecuada, será
necesario aumentar el espesor de chapa. Se pierde
de este modo parte de la ganancia de peso que
Dos notas de prevención:
d. Además de caras de fabricar, el litio, por sí mismo,
es un material caro. Esto explica que el precio de
las aleaciones AI-Li en bruto sea tres veces supe-
rior a las más caras de aluminio.
b. Otro inconveniente. Por arriba del 3 % de litio hay
que acudir a técnicas de solidificación inusuales
en la industria aeronáutica, de ahí que en aviación
el contenido de Li sea siempre inferior al 3 %.
c. Tendencia a exhibir propiedades anisótropas (la
resistencia mecánica no es igual en todas las direc-
ciones del material). En concreto, suelen tener
baja ductilidad y tenacidad en dirección transver-
sal a la sección recta de la pieza).
El Junkers J.9 (225 km/h) fue un avión monoplano de combate que se
fabricó al final de la Primera Guerra Mundial. Fue el primer avión
construido enteramente de duraluminio, una primera aleación que
descubrió Alfred Wilm con la siguiente composición porcentual:
3,5 Al - 5 Cu - Mg - Mil. Fuente Wikipedia
16 CAPITULO 1
7. Los compuestos intermetálicos contienen elementos
metálicos y no metálicos, con estructura cristalina distin-
ta a los constituyentes de la aleación. Normalmente son
frágiles.
3_ Calentamiento del material a temperatura superior
a la de solubilización, de tal modo que haya una
disolución completa del metal o metales de alea-
ción en el aluminio. Se efectúa en horno a tempe-
ratura entre 430 y 600 "C.
Esta primera parte del tratamiento elimina los pre-
cipitados e impurezas que se han formado durante
el proceso de colada de la aleación.
Esto es así porque en el molde de fusión los ele-
mentos de aleación reaccionan con el aluminio y
forman compuestos que necesitan ser eliminados
para no comprometer la resistencia mecánica final
del metal. Estos compuestos, que son normalmen-
te intermetálicos, se disuelven completamente en
el aluminio por arriba de la temperatura de solubi-
lización. El metal se mantiene a temperatura cons-
tante el tiempo suficiente para disolución comple-
ta y homogénea de los elementos de aleación en el
aluminio (de unas horas a un día, depende de la
aleación).
b. La segunda fase del bonificado es el enfriamiento
o apagado rápido de la solución en agua, en inglés
el proceso se conoce por {quenching}. Esta ope-
ración y la anterior reciben el nombre de temple
de disolución. El temple permite mantener, a tem-
peratura ambiente, la condición sobresaturada de
los elementos de aleación conseguidos en el paso
(a). La velocidad del apagado depende del material
y de la complicación de la pieza. Debe ser menor
si la pieza es complicada para no producir tensio-
nes en el material por el cambio brusco de tempe-
ratura (por ejemplo, se puede enfriar en aceite o
agua caliente).
La aleación después del apagado tiene conforma-
bilidad muy notable, de manera que se puede tra-
bajar con facilidad y sin ningún problema. Esta
propiedad dúctil es temporal porque dura aproxi-
madamente unas dos horas (depende del tipo de
aleación).
Pasado este tiempo, el trabajo en frío del metal se
hace muy dificil y no se aconseja porque se pue-
den propiciar toda serie de grietas durante la mani-
pulación mecánica.
c. Maduración. Transcurrido un tiempo, las aleacio-
nes de aluminio maduran. Maduración {ageing}
es el término que se emplea para designar el esta-
do final de la aleación sometida a bonificado. En
este estado final el material adquiere su máxima
resistencia mecánica y el trabajo en frío es muy
dificil o imposible.
Salvo casos especiales, todas las operaciones de
fabricación se deben efectuar antes de que la alea-
ción madure.
La maduración se puede impedir, momentánea-
mente, si el material se guarda en cámaras frigorí-
ficas (-15 "C) una vez que se ha templado y que no
se va a trabajar en esos momentos. Por ejemplo, es
la práctica normal que se sigue con los remaches
{rivets}, que se guardan en cámaras frigoríficas o
neveras de tal forma que se sacan de ellas confor-
me se colocan en las piezas de unión. La madura-
ción y la adquisición plena de resistencia mecáni-
ca se obtienen una vez colocado el remache.
La maduración transforma la solución sólida
sobresaturada en un precipitado de finas partículas
que aumenta la resistencia mecánica del material.
Las aleaciones de aluminio, sin este proceso, no se
MATERIALES METÁLICOS 17
4.9 Las aleaciones de aluminio se tratan térmica-
-ente con el mismo [m que los aceros, esto es, para
:uaseguir estructuras internas del material que aportan
=.ejores características (resistencia mecánica y resis-
:=r.ciaa la corrosión). El estudio especializado de las
zznsformaciones que el material experimenta en el
zzrso de estos tratamientos se hace en Ingeniería de los
;;.;::reriales(Metalotecnia).
El tratamiento térmico más importante de las alea-
.ones de aluminio es el bonificado.
"3 bonificado se lleva a cabo en tres fases:
ratamientos térmicos de las aleaciones
de aluminio
aporta el litio. La menor conductividad térmica de
las aleaciones Al-Li tiende a complicar los trata-
mientos térmicos de estas aleaciones y, en particu-
lar, el ajuste de los períodos de fusión y enfria-
miento del material.
8. Efectos de la temperatura. Variación del Límite elástico en función de la
temperatura de trabajo (OC)para tres aleaciones de Al-U con cambios en
proporciones de Fe y Ni. Comparación con la aleación de aluminio 2124.
200 -.
1000
I I I
50 100 150 200 2 50 300
300
Comportamiento de tres
aleaciones Al •Li, con
distintos porcentajes en
hierro y níquel.
600
4.12 El aluminio encuentra aplicación aeronáutica,
distinta a la estructural, en el campo del cableado eléc-
trico, véase Capítulo 13.
Los conductores eléctricos de aluminio son 50 %
más ligeros que los de cobre.
Ejemplo de uso: el cableado de aluminio ha permiti-
do un ahorro de peso en el avión Airbus A380 del 20
% en relación con el cableado convencional total de
cobre. La situación actual es combinar cable de cobre
y de aluminio.
Aluminio para cableado eléctrico del
avión
Estados estructurales de las aleaciones
de aluminio
4.11 El estado estructural (tratamiento térmico) del
material es un dato esencial de verificación del mismo,
previo a cualquier trabajo que se debe efectuar con él.
Por ello existe una tabla donde se explican los esta-
dos estructurales de la aleación. Los estados estructu-
rales de las aleaciones ligeras son similares, bien se
trate de aleaciones de aluminio, de aleaciones de mag-
nesio o de aleaciones de titanio.
Por este motivo se han fabricado aleaciones Al especiales
para aplicación en aviones supersónicos. Por ejemplo, el
supersónico anglofrancés Concorde (Mach 2,2) utilizó una
aleación de aluminio denominada Hiduminium RR58, que
hoy día se utiliza para pistones de motores alternativos. Es
una aleación de aluminio que lleva Cu, Ti, Ni, Fe, Mg y Si.
4.10 El límite elástico y la resistencia de todas las
aleaciones de aluminio disminuyen con la temperatura
de trabajo. En aviones supersónicos, donde el roza-
miento del aire a alta velocidad aumenta considerable-
mente la temperatura del revestimiento, la aplicación
del aluminio debe ser muy cuidadosa, cuando no impo-
sible. En general, se puede decir que a partir de 100 a
150 "C las características de resistencia mecánica dis-
minuyen de forma acusada. Así, a 150 "C, tanto el
módulo de elasticidad de las aleaciones de aluminio,
como la resistencia mecánica, pueden caer al 20 % de
su valor a temperatura ambiente de al nivel de mar.
Comportamiento de las aleaciones de
aluminio con la temperatura de trabajo
podrían aplicar en la estructura de los aviones
actuales, que están sujetas a grandes esfuerzos.
Recuérdese: en aviación es permanente la exigen-
cia de reducir peso estructural para disminuir el
consumo de combustible por milla náutica recorri-
da (Fórmula de Breguet).
Maduración natural y artificial
Citamos antes que la maduración puede ser natural o
artificial. La maduración natural es un proceso muy
lento, a veces de años, en el cual sigue aumentando de
forma paulatina la resistencia mecánica del metal. Nor-
malmente, en los primeros días, después del apagado,
es cuando se produce la tasa de aumento de resistencia
más alta; después, lentamente, sigue creciendo pero a
menor ritmo. Por ejemplo, la conocida aleación 7075
pasa de un límite elástico de unos 340 MPa al finalizar
el apagado, a 550 MPa a los seis meses.
Así, pues, cuando la aleación de aluminio no es
capaz, por sí misma, a temperatura ambiente, de alcan-
zar la maduración, es necesario provocarla artificial-
mente {artificial ageing}. La maduración artificial es,
en realidad, un nuevo tratamiento térmico que se
efectúa calentando el material a temperatura relativa-
mente baja (100 a 200 "C) y enfriando después brusca-
mente. Esto es suficiente para que el material alcance
la maduración y la mayor resistencia mecánica posible.
Técnicamente, desde el punto de vista interno, la
maduración OCUlTea través de modificaciones micro-
estructurales complejas, que se estudian en las Escue-
las de Ingenieros con especialidad en Metalotecnia.
18 CAPiTULO 1
9. S.la El titanio y sus aleaciones actúan de modo cató-
dico frente a las aleaciones de aluminio, magnesio y
otras aleaciones férreas (excepto algunos aceros inoxi-
dables).
Por tanto, cuando está en contacto con estos materia-
les en una estructura aeronáutica es el metal de contac-
to el que tiende a sufrir la corrosión, no el titanio. La
corrosión es producida por la célula galvánica.
Ahora bien, el titanio es anódico respecto a la fibra
de carbono; por consiguiente puede sufrir corrosión
salinos (por ejemplo, aplicación en aviones embarca-
dos en portaaviones) aunque en las aleaciones más
modernas se han mitigado estos problemas.
En general siempre que existe humedad el titanio se
reviste de una capa de óxido (Ti02) que le protege
frente a la corrosión. En ausencia de humedad no apa-
rece esta capa protectora.
Las aleaciones de titanio {titanium alloys} comenza-
ron a usarse en aviación hacia la década de 1980 en
aviones de combate, y pronto traspasó su éxito de apli-
cación al campo de la aviación comercial. Su buena
cualidad de resistencia mecánica por unidad de peso se
mantiene hasta temperaturas de trabajo de unos 400 "C.
Como media, sus características de resistencia a la
fatiga son aceptables, en algunos casos excelentes .
Líneas de cableado eléctrico en techo del fuselaje.
MATERIALES METÁLICOS 19
:.1 El titanio, símbolo Ti, es un mineral abundante
.::..corteza terrestre. Un clérigo inglés (William Gre-
descubrió este mineral en 1791, en una piedra lla-
.-:.:? limenita.
:J.esde el punto de vista estructural aeronáutico las
zziones de titanio se encuentran a medio camino
~ las aleaciones de aluminio y el acero.
:=: titanio es relativamente ligero, dúctil, y posee
~encia a la corrosión a temperaturas moderadas.
_ relación resistencia mecánica/peso es muy ·buena.
- embargo a temperatura alta las piezas forjadas pue-
:cexperimentar serios problemas de corrosión (grie-
~ por corrosión por esfuerzos) así como en ambientes
:: ALEACIONES DE TITANIO
- - ejemplo, en el citado avión, que tiene una longi-
.otal de cableado eléctrico de 500 km, 300 de ellos
de aluminio y 200 km. de cable de cobre.
Tratamiento de solubilización, enfriamiento brusco,
maduración artificial y trabajado en frío.
Tratamiento de solubilización, enfriamiento brusco,
trabajado en frío y maduración artificial.
Tratamiento de solubilización, enfriamiento brusco y
sobreendurecimiento (maduración artificial).
Tratamiento de solubilización, enfriamiento brusco y
maduración artificial a resistencia máxima.
Suministro a discreción de tratamiento térmico. El
consumidor efectúa el tratamiento de solubilización,
enfriamiento rápido y maduración natural. -
-.(2
Tratamiento de solubilización, enfriamiento brusco en
agua de 80a 90 oC hasta alcanzar alivio de tensiones,
y maduración natural.
Tratamiento de solubilización, enfriamiento brusco y
maduración natural.
Tratamiento de solubilización, enfriamiento brusco y
trabajo en frío; maduración natural.
Tratamiento de solubilización, enfriamiento brusco.
Estado inestable. No es condición o estado utilizable
del material.
Sin tratar, estado de suministro.
Recocido de ablandamiento
Significado de estados estructurales más
importantes de las aleaciones de aluminio
