Ciencia de Materiales y Aluminio: Propiedades, Procesamiento y Aplicaciones Clave
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¿Qué es la Ciencia e Ingeniería de Materiales?
La ciencia e ingeniería de materiales es un campo interdisciplinario que se ocupa de inventar nuevos materiales y mejorar los ya conocidos, mediante el conocimiento profundo de las relaciones entre composición química, estructura, procesamiento y propiedades.
¿Cómo se Selecciona una Aleación de Aluminio para una Aplicación Específica?
Objetivo
Obtener una mejor comprensión acerca de bajo qué criterios se selecciona una aleación de aluminio para cumplir una determinada aplicación y cómo se relacionan entre sí.
Conceptos Fundamentales en Ciencia de Materiales
Composición Química
Indica la constitución química de un material.
Procesamiento
Se refiere a las distintas formas de conformar materiales o cambiar sus propiedades para obtener componentes útiles.
Propiedades
Es el comportamiento de un material bajo la influencia de un estímulo aplicado.
Estructura
Se relaciona con el arreglo de los componentes internos del material, vistos con distintos grados de detalle:
- Estructura Atómica: Arreglo de los átomos en los materiales.
- Microestructura: Cómo está constituido el material a nivel microscópico (puede ser identificado con el uso de un microscopio).
- Macroestructura: Elementos estructurales que pueden ser observados a simple vista.
La composición, el tipo de enlace, la estructura cristalina y la microestructura definen las propiedades de los materiales.
¿Qué es el Aluminio?
El aluminio es un elemento químico de símbolo Al y número atómico 13. Posee enlace metálico y estructura FCC (cúbica centrada en las caras).
Es el metal no ferroso de mayor consumo en el mundo. Un 75% de este consumo es primario (aluminio extraído de mineral) y el otro 25% es secundario (aluminio derivado del procesamiento de chatarra).
El aluminio es el tercer elemento químico más abundante en la Tierra (se ha estimado que un 8% en peso de la corteza terrestre está compuesta de aluminio), solo detrás del oxígeno y el silicio (45.2% y 27.2% respectivamente).
No existe en la naturaleza como metal; está presente principalmente formando óxidos debido a su alta afinidad química por el oxígeno.
Demandó muchos años de investigación y ensayos poder aislar el aluminio puro del mineral en su estado original para hacer viable su producción, comercialización y procesamiento.
El proceso industrial de obtención de aluminio, denominado proceso Hall-Héroult, consiste en la electrólisis de alúmina (óxido de aluminio) disuelta en una mezcla de sales fundidas o baño electrolítico. Esta mezcla se mantiene permanentemente en estado líquido a una temperatura de 960 °C.
Ventajas del Aluminio en el Mercado
- Facilidad de reciclaje
- Baja densidad y alta resistencia
- Magnéticamente neutro
- Electroconductor