Los metales ligeros y sus aleaciones son materiales de densidad relativamente baja y relaciones de resistencia a peso elevadas. Estos metales y aleaciones son de gran importancia en aplicaciones de ingeniería para uso en transporte terrestre, marítimo, aéreo y espacial. El magnesio, el aluminio y el titanio son metales ligeros de gran importancia comercial. Estos tres metales y sus aleaciones comprenden la mayor parte de los materiales metálicos de alta relación resistencia / peso utilizados en los sistemas industriales. El aluminio es el más versátil de estos materiales y el titanio es el más resistente a la corrosión con una resistencia muy alta, mientras que el magnesio tiene la densidad más baja. Sus densidades de 1,7 (magnesio), 2,7 (aluminio) y 4,5 g/cm3 (titanio) oscilan entre el 19 y el 56% de las densidades de los metales estructurales más antiguos, hierro (7,9 g/cm3) y cobre (8,9 g/cm3). Los metales comúnmente clasificados como metales ligeros son aquellos cuya densidad es menor que la densidad del acero (7,8 g/cm3, o 0,28 lb/in.3).
Dado que estos metales puros suelen ser materiales más blandos con resistencia insuficiente, deben alearse para alcanzar las propiedades mecánicas objetivo. Por ejemplo, el aluminio de alta pureza es un material blando con una resistencia máxima de aproximadamente 10 MPa, lo que limita su usabilidad en aplicaciones industriales. Por otro lado, la resistencia a la tracción de la aleación de aluminio 6061 puede alcanzar más de 290 MPa dependiendo del temple del material. Por lo tanto, estamos discutiendo principalmente las aleaciones en lugar de los metales puros.
Aplicación de aleaciones ligeras
Las aleaciones ligeras se utilizan ampliamente en aplicaciones aeroespaciales, automotrices, arquitectónicas, litográficas, de embalaje, eléctricas y electrónicas. Son el principal material de construcción de la industria aeronáutica a lo largo de la mayor parte de su historia. Aproximadamente el 70% de las estructuras de las aeronaves civiles comerciales están hechas de aleaciones de aluminio, y sin el aluminio la aviación civil no sería económicamente viable. Un kilogramo de metal ahorrado en el diseño y la construcción de una aeronave puede resultar en un importante ahorro de peso en los costos de construcción y en los requisitos totales de combustible.
En ocasiones, se utilizan otros metales, como el acero y el titanio, para construir aviones. Sin embargo, el acero es pesado, por lo que no se usa demasiado. El titanio es casi tan fuerte como el acero, tiene un peso medio, es resistente al calor y resistente a la corrosión. Por ejemplo, el Lockheed SR-71 Blackbird, el avión propulsado a chorro más rápido del mundo, está hecho de titanio. En algunos casos, estas aleaciones ligeras pueden ser reemplazadas por materiales compuestos, especialmente aquellos hechos de fibras de vidrio, fibras de carbono y Kevlar. Estos materiales compuestos son fuertes, pero pueden pesar la mitad que el aluminio. Estos materiales ligeros y personalizables son cada vez más populares. Más de la mitad de los materiales utilizados para fabricar el Boeing 787 Dreamliner son compuestos.
Las aleaciones ligeras a base de metal también se pueden usar para piezas que operan a altas velocidades y, por lo tanto, deben ser livianas para minimizar las fuerzas de inercia. Otras aplicaciones comerciales incluyen herramientas de mano, computadoras portátiles, equipaje y escaleras, automóviles (por ejemplo, volantes y columnas, armazones de asientos, cajas de transmisión).
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