Aluminio y sus aleaciones: propiedades físicas de los materiales

El aluminio con el símbolo químico Al es un metal muy ligero y resistente a la oxidación debido a la formación de una capa de óxido que lo protege. Se deriva de la bauxita de donde se extrae la alúmina por electrólisis. Es un metal abundante y muy utilizado en el mundo industrial, pero también en el hogar: papel de aluminio, fuentes para pasteles, bases para cacerolas…. ¡la lista donde se encuentra es larga!

El aluminio puro se trabaja fácilmente en caliente: es maleable y dúctil. Estas propiedades mecánicas hacen que sea fácil trabajar con el laminado y la forma. Tiene una baja dureza y no funciona bien. A temperaturas superiores a 600°C, se vuelve muy frágil y quebradizo.

El aluminio reacciona con el oxígeno del aire para formar alúmina de la fórmula Al2O3. Esta capa fina y hermética la protege del oxígeno y de la corrosión. El anodizado aprovecha esta formación de óxido. El espesor de la alúmina se aumenta mediante un proceso electroquímico. Esto permite que se endurezca en la superficie. El aluminio anodizado también puede ser coloreado permanentemente durante el proceso.

Propiedades físicas del aluminio

Punto de fusión = 658 grados
Punto de ebullición a presión atmosférica = 1800 °C
Densidad = 2.70
Coeficiente de expansión lineal = 23 x 10-6
Conductividad = 37 siemens
Calor específico (de 15 a 100 grados) = 0.217 calorías
Conductividad térmica a 0 grados = 92 cal/g por gramo
Peso atómico = 27

Su ligereza y robustez en su combinación es un activo esencial en la industria aeronáutica. También tiene una excelente resistencia al frío: sus propiedades mecánicas mejoran hasta una temperatura de -250°C.

Su conductividad térmica se utiliza para la fabricación de utensilios de cocina y en el sector de automoción.

Aleaciones a base de aluminio

El aluminio se utiliza en muchas aleaciones. Su baja densidad es un activo importante.
Duraluminio = Al-Cu-Mg
Almasilium = Al-Si
Almélec = Al-Mg-Si

En total, las aleaciones se clasifican en 8 series: desde la serie 100 para aluminio no aleado hasta la serie 8000.

Peso de una chapa de 1 metro cuadrado

Rollo de aluminio

Chapa en espesor de 0,5 mm = 0,810 kg
Espesor de chapa de 1 mm = 2.700 kg
Chapa de 2 mm de espesor = 5.400 kg

La relación de masa por el espesor de la chapa es siempre la misma. Es la densidad x el espesor por metro cuadrado.

Fabricación industrial

El metal se obtiene por reducción electrolítica de la alúmina. Este proceso ha sido imposible durante mucho tiempo para la producción industrial: la alta temperatura de fusión de la alúmina requiere demasiada energía. En 1890, el proceso Heroult redujo la temperatura de fusión de la alúmina añadiendo criolita.

El aluminio se fabrica ahora mediante la reducción electrolítica de la alúmina en un medio fundido mediante el proceso Hall-Héroult: un baño que contiene varios fluoruros permite trabajar a una temperatura de 950°C. El aluminio se deposita en el cátodo.

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