Propiedades, estructura y aplicación de las aleaciones

Se conoce como aleación a la combinación de dos o más elementos metálicos, para constituir un nuevo material que tenga las propiedades de sus ingredientes.

Las aleaciones suelen considerarse por lo general como mezclas, dado que no se producen reacciones químicas entre los elementos juntados, es decir, sus átomos no se entrelazan ni cambia la constitución de sus moléculas.

Por lo general, se combina en las aleaciones distintos materiales metálicos, aunque también pueden combinarse uno metálico con otro no metálico, para alterar así sus propiedades.

Pero el material resultante siempre tendrá características metálicas: brillo, buena conducción térmica y eléctrica, mayor o menor dureza, maleabilidad y ductilidad, etc. Este es un procedimiento usual en la industria siderúrgica y de los materiales, y es la única forma de obtener sustancias como el bronce o el latón.

Toda aleación se compone de dos ingredientes como mínimo: un material de base al cual se le añaden los materiales aleantes, que pueden ser uno solo o varios. Las propiedades puntuales del resultado dependerán directamente de las propiedades de los elementos involucrados, así como de la proporción entre ellos.

Por ende, al añadir más cantidad de material aleante, se modifican más las características del material de base. Dependiendo del caso, la proporción entre unos y otros puede consistir en porcentajes mínimos (0,2 a 2%)

Tipos de aleaciones

Las aleaciones se clasifican comúnmente atendiendo a la predominancia de un elemento sobre los demás en la mezcla (por ejemplo, se habla de las aleaciones del cobre, independientemente de cuáles sean los demás ingredientes).

Sin embargo, también se las divide conforme a la cantidad de ingredientes involucrados, del siguiente modo:

• Aleaciones binarias. Integran dos elementos (elemento base y elemento aleante).

• Aleaciones ternarias. Integran tres elementos (elemento base y dos aleantes).

• Aleaciones cuaternarias. Integran cuatro elementos (elemento base y tres aleantes).

• Aleaciones complejas. Integran cinco o más elementos (elemento base y cuatro o más aleantes).

En la industria actual son innumerables las aplicaciones de los metales aleados. A

continuación menciono las aleaciones más comunes y ejemplos concretos en la industria:

• Acero: utilizado en herramientas, utensilios, equipos mecánicos, maquinaria industrial pesada, cigüeñal, bielas, piñones, ejes de transmisión de caja de velocidades, brazos de articulación de la dirección, muelles de válvulas, de asientos, de prensa embrague, de amortiguadores, rodamientos, tornillos y tuercas.

• Alnico: Los imanes de alnico son ampliamente utilizados en aplicaciones industriales y de consumo donde se necesitan fuertes imanes permanentes; como en los motores eléctricos, las pastillas de guitarra eléctrica, micrófonos, sensores, altavoces, y los imanes de herradura.

• Alpaca: Entre las aplicaciones se encuentran la fabricación de imágenes religiosas, vajillas de mesa, bombillas para mate, cremalleras, objetos de bisutería, llaves de los instrumentos musicales, diales de los aparatos de radio, monedas, instrumentos quirúrgicos y dentales.

• Bronce: Las aplicaciones actuales su uso en partes mecánicas resistentes al roce y a la corrosión como lo son los bushings en bombas, tuercas para bombas de agua, en instrumentos musicales de buena calidad como campanas, gongs, platillos de acompañamiento, saxofones, y en la fabricación de cuerdas de pianos, arpas y guitarras

• Constantán: utilizado en circuitos de corriente alterna, también se utiliza como el negativo del termopar de tipo J (el hierro siendo el elemento positivo), los termopares de tipo J se emplean en aplicaciones de tratamiento térmico. Elemento negativo del termopar de típo T (el cobre libre de oxígeno [OFHC] siendo el elemento positivo), utilizado en temperaturas criogénicas.

• Cuproníquel: utilizado en la fabricación de herramientas, llaves, ciertas partes de avío, pero se utiliza principalmente para la fabricación de monedas.

• Magal: fabricación de carrocerías de autos, en aeronáutica, en la elaboración de instrumentos quirúrgicos y no es saldable

• Magnam: Sus aplicaciones incluyen partes mecánicas y la fabricación de instrumentos quirúrgicos. Es un metal muy difícil de conseguir ya que solo se usa para experimentos y construcción de solo algunos instrumentos.

• Nicrom: utilizado en la confección de resistencias para elementos calefactores, como secadores de pelo, hornos eléctricos, tostadoras y se utilizan normalmente para hacer alambre de la resistencia, porque tiene una alta resistencia y resistencia a la oxidación a altas temperaturas. Cuando se utiliza como un elemento de calefacción, alambre de la resistencia es por lo general se enrollan en bobinas.

• Nitinol: Por sus propiedades de material superelástico, se han desarrollado dispositivos de aplicación en medicina, como cilindros-mallas autoexpansibles para mantener permeabilidad de vasos sanguíneos (Stents), o dispositivos para oclusión de defectos cardiacos. También se emplean en elementos que deben recuperar su forma original después de una severa deformación, como monturas de gafas para niños o antenas de teléfonos móviles (ya en desuso) . La recuperación de la forma original puede emplearse para la generación de movimiento o para la fabricación de acoplamientos en conducciones espaciales (conducciones en la industria aeronáutica o conducciones submarinas), En aplicaciones como actuadores, se emplean en la actualidad en la fabricación de válvulas termostáticas para calefacción, que funcionan oponiendo dos muelles, uno de acero convencional, con una constante de elasticidad que se puede considerar constante con la temperatura y otro de AMF que a baja temperatura es fácilmente deformable y abrirá la válvula, mientras que cuando llegue a una cierta temperatura se transformará en austenita, recuperando la forma original y actuando en contra del muelle de acero, que cerrará la válvula, Sistemas de aproximación de huesos para reparar fracturas, Materiales superelásticos, Termostatos y válvulas de control, Uniones en canalizaciones de submarinos y conducciones submarinas y Actuadores mecánicos

• Zamak: en la fabricación de herrajes para carpintería, Cerrajería, Tiradores, Electrodomésticos , Automotriz , Soportes de espejos, Herrajes, Cierres, Llaves, Artículos de oficina , Manillas, Cerraduras, Componentes sanitarios, Componentes de automoción, Componentes eléctricos, Componentes electrónicos, Componentes electromecánicos, Accesorios para el sector de la automoción

• Latón o Cuzin: El latón tiene un color amarillo brillante, con gran parecido al oro y por eso se utiliza mucho en joyería conocida como bisutería, y elementos decorativos. Otras aplicaciones de los latones abarcan los campos más diversos, desde el armamento, calderería, soldadura, hasta la fabricación de alambres, tubos de condensador, terminales eléctricas y también la elaboración de dinero moneda. Como no es atacado por el agua salada, se usa mucho en las construcciones de barcos, en equipos pesqueros y marinos, y en la fabricación de muchos instrumentos musicales de viento, lengüetas sonoras para armonios, acordeones y registros de lengüetería para órganos musicales. Además, por su acción antimicrobiana, se usa en los pomos de las puertas en los hospitales, que se desinfectan solos a diferencia de los metálicos. El latón no produce chispas por impacto mecánico, una propiedad atípica en las aleaciones. Esta característica convierte al latón en un material importante en la fabricación de envases para la manipulación de compuestos inflamables. Por su fácil mecanización y buen precio de recompra de las virutas se usa mucho para la fabricación de válvulas para uso industrial, se utiliza en la fabricación de hélices de barco por su resistencia a la cavitación y también se usa en algunas cajas de ordenadores donde se sitúa la placa base.