Aleación de berilio y aluminio

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Aleación de berilio-aluminio una aleación que consta de 62% de berilio y 38% de aluminio , en peso, correspondiente aproximadamente a una fórmula empírica de Al ₂ Be. Fue desarrollado por primera vez en la década de 1960 por Lockheed Missiles and Space Company , que lo llamó Lockalloy , ^{[1] [2]} y se utilizó como metal estructural en la industria aeroespacial debido a su alta resistencia específica ^[3] y rigidez. ^[4] El material se utilizó en el avión Lockheed YF12 y en los sistemas de misiles LGM-30 Minuteman . En la década de 1970, las dificultades de producción limitaron el material a unos pocos usos especializados y, a mediados de la década de 1970, Lockalloy ya no estaba disponible comercialmente. ^{[5] [4]}

En 1990, Materion Beryllium & Composites reintrodujo el material en el mercado comercial como un compuesto sinterizado en polvo bajo el nombre comercial de AlBeMet . ^[4] AlBeMet es el nombre comercial de un material compuesto de matriz metálica de berilio y aluminio derivado de un proceso de pulvimetalurgia . AlBeMet AM162 es fabricado por Materion Corporation Brush Beryllium and Composites (antes conocida como Brush Wellman).

AlBeMet está formado por la consolidación en caliente de polvo prealeado atomizado con gas. Cada partícula de polvo contiene aluminio entre las dendritas de berilio, lo que produce una microestructura uniforme. El compuesto de matriz metálica de aluminio y berilio combina las características de alto módulo y baja densidad del berilio con las propiedades mecánicas y de fabricación del aluminio.

Debido a la ventaja de peso, las aleaciones Be-Al se utilizan en aplicaciones aeroespaciales y satelitales.

La composición de AlBeMet AM162 en peso relativo es 38% Al, 62% Be. AlBeMet tiene una densidad de 2,071 g/cm ³ (0,07482 lb/in ³ ). ^[6]

Las propiedades mecánicas de AM162 se han caracterizado en las tres formas de producto, y la forma de producto extruido de AlBeMet tiene una base de datos de diseño significativa. La barra extruida se fabrica mediante prensado isostático en frío (CIP) del polvo de aluminio-berilio esférico isótropo en lingotes semiduros y luego se enlata el lingote para su posterior extrusión con una relación de reducción mínima de 4:1.

Las propiedades mecánicas son valores mínimos a temperatura ambiente ^{[ se necesita aclaración ]} . Las propiedades mecánicas forjadas para extrusiones se dan en la dirección longitudinal. Las propiedades transversales son generalmente más bajas.

Hay disponibles varios troqueles de extrusión estándar. El producto laminado está disponible en un rango de espesores de 0,063” a 0,313” × 25” (0,16 a 0,795 cm × 63,5 cm) de largo por ancho, según el calibre. Las propiedades mecánicas de los compuestos de matriz metálica AlBe extruidos, laminados o con HIP se encuentran en estado recocido.

• La alta relación módulo-densidad , 3,8 veces la del aluminio o el acero, minimiza la flexión y reduce la posibilidad de falla inducida mecánicamente.
• La conductividad térmica de aproximadamente 210 W/m⋅K supera en aproximadamente un 25% la de los compuestos de matriz de aluminio comunes como el Al 6061.
• El AlBeMet pulido presenta una dispersión superficial significativa inherente a la estructura compuesta y no se puede eliminar mediante pulido óptico. (La rugosidad superficial típica de una superficie pulida de AlBeMet está en el acabado de 200–250  Å ). Se requiere un recubrimiento amorfo como el niquelado electrolítico . Se pueden lograr superficies en el nivel de 15 a 20 Å. Dependiendo del coeficiente de expansión térmica del material del sustrato, es posible una penalización potencial del efecto bimetálico (¿fuerzas de flexión?) entre el sustrato y el acabado de la superficie de níquel. Con la adaptación del níquel electrolítico, este material dicta que el contenido de fósforo en el baño de enchapado sea aproximadamente del 11% para asegurar una coincidencia de CTE cercana a la del AlBeMet, eliminando así cualquier efecto bimetálico. ^{[ aclaración necesaria ] [ cita necesaria ]}

Las propiedades de fatiga del material extruido AlBeMet se han probado utilizando la prueba de fatiga de viga giratoria de Krause utilizando ciclos completamente invertidos con un R = +0,1. El límite de fatiga , 1 × 10 ^{7 ciclos fue de aproximadamente 207 MPa (30 ksi) en la dirección longitudinal y 165 MPa (25 ksi) en la dirección transversal. Esta propiedad es aproximadamente el 75% de la} resistencia mínima a la fluencia a temperatura ambiente, que es dos veces la de las propiedades de fatiga típicas del aluminio 6061-T6 . ^{[ cita requerida ]}

Las piezas de AlBeMet se pueden fabricar con las mismas técnicas que se utilizan normalmente para el aluminio, lo que significa que no es necesario desarrollar herramientas especiales. ^[7] Aunque el material es seguro de manipular cuando no se está trabajando en él, ^[8] la toxicidad del polvo de berryllium significa que se deben tomar precauciones especiales para evitar la exposición durante el mecanizado y se necesita protección respiratoria donde podría formarse polvo.

• Aleación de aluminio