Aluminio AlCu4Ti Polvo
El polvo de aluminio AlCu4Ti es una aleación de aluminio en polvo que contiene cobre y titanio. Ofrece alta resistencia, buena resistencia a la corrosión y maquinabilidad. A continuación se resumen sus principales propiedades y aplicaciones:
Aluminio AlCu4Ti Propiedades del polvo
- Alta resistencia
- Buena resistencia a la corrosión
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Índice
Visión general
Polvo de aluminio AlCu4Ti es una aleación de aluminio en polvo que contiene cobre y titanio. Ofrece alta resistencia, buena resistencia a la corrosión y maquinabilidad. A continuación se resumen sus principales propiedades y aplicaciones:
Aluminio AlCu4Ti Propiedades del polvo
- Alta resistencia
- Buena resistencia a la corrosión
- Buena mecanizabilidad y propiedades mecánicas
- Baja densidad
- Distribución controlada del tamaño de las partículas
Aplicaciones del polvo de aluminio AlCu4Ti
- Piezas de automóviles
- Componentes aeroespaciales
- Utillaje industrial
- Pistones
- Piezas de desgaste
- Moldeo por inyección de metales
El polvo de aluminio AlCu4Ti puede utilizarse para fabricar componentes ligeros de alto rendimiento en los sectores del transporte, la industria y los productos de consumo. Este artículo ofrece una descripción detallada de sus propiedades, procesamiento, aplicaciones y principales proveedores.
Composición y características
La composición química típica del polvo de aluminio AlCu4Ti es:
Composición química del polvo de aluminio AlCu4Ti
| Elemento | Peso % |
|---|---|
| Aluminio (Al) | Saldo |
| Cobre (Cu) | 3.8 – 5.2 |
| Titanio (Ti) | 0.10 – 0.30 |
| Otros | 0,15 máx. |
Los principales elementos de aleación son el cobre y el titanio. El cobre mejora la resistencia mediante el endurecimiento por precipitación, mientras que el titanio actúa como refinador de grano, dando lugar a una microestructura uniforme de grano fino.
Otras propiedades y características clave:
Propiedades y características
| Propiedad | Detalles |
|---|---|
| Densidad | 2,77 g/cm3 |
| Punto de fusión | ~540°C |
| Forma de las partículas | Esférica |
| Tamaño de las partículas | 15 - 75 μm |
| Caudal | Buena fluidez |
| Compresibilidad | Alta |
| Densidad sinterizada | ~97% |
La distribución controlada del tamaño de las partículas garantiza una alta fluidez del polvo y densidad de empaquetamiento, lo que es fundamental para un llenado uniforme de las matrices en el moldeo por inyección de metales. La morfología esférica proporciona una excelente fluidez y hace que el polvo sea adecuado para la manipulación automatizada.
Propiedades mecánicas
El polvo de AlCu4Ti puede transformarse en piezas con muy buenas propiedades mecánicas mediante técnicas como el moldeo por inyección de metal (MIM), el prensado isostático en caliente (HIP), la fabricación aditiva y la forja de polvo.
Propiedades típicas de las piezas sinterizadas de AlCu4Ti:
Propiedades mecánicas de piezas sinterizadas de AlCu4Ti
| Propiedad | Valor |
|---|---|
| Resistencia a la tracción | 430 - 480 MPa |
| Límite elástico | 400 - 450 MPa |
| Alargamiento | 3 – 5% |
| Dureza | 110 - 130 HB |
Las propiedades pueden mejorarse aún más mediante tratamientos térmicos. El tratamiento por disolución y el envejecimiento pueden aumentar la resistencia a la tracción por encima de 500 MPa.
La aleación tiene una resistencia muy superior a la del aluminio comercialmente puro, al tiempo que mantiene una densidad inferior a la de las aleaciones de acero o titanio. Ofrece una de las mejores relaciones resistencia-peso entre las calidades de aluminio.
Aplicaciones
La combinación de alta resistencia, baja densidad, dureza, propiedades térmicas y resistencia a la corrosión hace que el AlCu4Ti sea adecuado para:
Aplicaciones del polvo de aluminio AlCu4Ti
| Industria | Aplicación |
|---|---|
| Automoción | Componentes del motor, pistones, casquillos, engranajes |
| Aeroespacial | Piezas del fuselaje, soportes del motor, soportes |
| Industrial | Herramientas de precisión, dispositivos, moldes |
| Consumidores | Artículos deportivos, wearables |
| Energía | Piezas de compresores, bombas |
Algunos ejemplos concretos de aplicación son:
Aplicaciones de automoción
- Pistones
- Bielas
- Elevadores de válvulas
- Engranajes
- Casquillos y cojinetes
- Componentes del chasis
Aplicaciones aeroespaciales
- Soportes del motor
- Soportes y carcasas
- Componentes del ala
- Cubos de rotor
La excelente maquinabilidad en condiciones de tratamiento térmico permite fabricar formas complejas que cumplen las estrictas normas aeroespaciales de tolerancia.
Herramientas industriales
- Matrices de moldeo por inyección
- Matrices de extrusión
- Herramientas de moldeo por soplado y fundición a presión
- Plantillas, dispositivos
- Utillaje rápido
Se ha convertido en el sustituto del acero para herramientas de producción debido a sus plazos de entrega más cortos y sus menores costes de mecanizado.
Otras muchas aplicaciones se benefician de su gran dureza, resistencia al desgaste y estabilidad dimensional:
- Placas de blindaje balístico
- Herramientas de corte
- Piezas de desgaste y utillaje
- Componentes para motocicletas y ciclismo
Su menor peso en comparación con el acero reduce la inercia de los componentes, lo que mejora la eficiencia del combustible y la maniobrabilidad.
Métodos de tratamiento
Entre los métodos habituales para fabricar piezas de AlCu4Ti se incluyen:
Métodos de procesamiento del polvo de AlCu4Ti
| Método | Detalles | Componentes |
|---|---|---|
| Moldeo por inyección de metal (MIM) | Aglutinante mezclado con polvo, moldeado, desbastado y sinterizado | Piezas pequeñas complejas y en forma de red |
| Fabricación aditiva | Capas de polvo fundidas por láser o haz de electrones | Prototipos, geometrías personalizadas |
| Prensado isostático en caliente (HIP) | Aplicar alta presión a temperatura elevada | Piezas totalmente densas con propiedades próximas al producto forjado |
| Forja en polvo | Compactación a altas presiones | Componentes del motor como bielas |
El MIM se utiliza sobre todo para producir grandes volúmenes de piezas pequeñas y complejas. El HIP y la AM permiten fabricar piezas con geometrías más personalizadas. La forja en polvo mejora las propiedades. La ruta de procesamiento se selecciona en función de factores como la geometría de la pieza, la cantidad, los objetivos de coste y las propiedades.
El polvo de AlCu4Ti es muy adecuado para el moldeo por inyección de metales. Principales ventajas frente a las aleaciones de la competencia:
Ventajas MIM de AlCu4Ti
- Respuesta de sinterización más rápida gracias a la fina distribución granulométrica del polvo
- Temperaturas de sinterización inferiores a las de los materiales ferrosos, lo que reduce el coste de las herramientas
- Formación mínima de fase líquida que evita la deformación de la pieza
- Características superiores de llenado de moldes
El fino tamaño del polvo de ~20 μm permite obtener paredes finas de hasta ~0,5 mm, lo que reduce el peso de los componentes.
Especificaciones y normas
La composición y la distribución granulométrica del polvo de aluminio AlCu4Ti se ajustan a estas especificaciones:
Especificaciones del polvo de AlCu4Ti
| Estándar | Designación | Tamaño de las partículas |
|---|---|---|
| ASTM B602 | Al 9005 | 15 - 75 μm |
| ISO 13301 | ALDC5 | 15 - 75 μm |
| DIN 226 | AlSi9Cu3 | 15 - 75 μm |
Normas para los métodos de análisis químico:
- ASTM E34: Análisis químico mediante espectrometría de emisión óptica
- ASTM E1479: Análisis químico por espectrometría de masas de descarga luminosa
- ASTM E1019: Determinación del aluminio por titrimetría
Proveedores
Algunos de los principales proveedores mundiales de polvo de aluminio AlCu4Ti son:
Proveedores de polvo de AlCu4Ti
| Proveedor | Grado ofrecido | Tamaño de las partículas |
|---|---|---|
| Hoeganaes | ANCOR AM-705 | 17 μm (media) |
| Sandvik Osprey | A205 | 45 μm (media) |
| ECKA Granulado | Alextra | 20 - 63 μm |
| Polvos AMC | AL-4015 | 15 - 20 μm |
El polvo Hoeganaes ANCOR AM-705 desarrollado específicamente para el moldeo por inyección de metales ofrece muy buena fluidez y alta resistencia en verde.
Sandvik Osprey A205 está optimizado para la fabricación aditiva con un alto flujo de polvo y densidad de empaquetamiento.
Precios
Precio típico del polvo de aluminio AlCu4Ti en función de la cantidad:
Estimación del precio del polvo de AlCu4Ti
| Cantidad | Precios |
|---|---|
| 1 - 9 kg | $85 - $100 por kg |
| 10 - 99 kg | $75 - $95 por kg |
| 100 - 499 kg | $65 - $85 por kg |
| 500+ kg | $55 - $75 por kg |
Los precios varían entre los distintos proveedores en función de factores como el volumen de pedidos, la ubicación geográfica, las opciones de personalización y los servicios de valor añadido, como el análisis.
Comparación con alternativas
¿Cómo se compara AlCu4Ti con otras aleaciones de aluminio PIM/MIM?
Polvo de AlCu4Ti Comparación con alternativas
| Aleación | Fuerza | Ductilidad | Corrosion Res. | Procesabilidad | Coste |
|---|---|---|---|---|---|
| AlCu4Ti | Muy alta | Moderado | Bien | Excelente fluidez, rápida sinterización | Moderado |
| Al 6061 | Medio | Alta | Excelente | Caudal medio | Bajo |
| AlSi10Mg | Medio | Medio | Bien | Gran fluidez | Bajo |
| Al 7075 | Muy alta | Bajo | Bueno con revestimiento | Flujo deficiente | Alta |
Principales ventajas de AlCu4Ti:
- La mayor resistencia sinterizada permite estructuras ligeras
- Combinación de resistencia, ductilidad y procesabilidad
- Menor coste que el grado 7075 de alto rendimiento
Efecto de las variaciones de composición
Las propiedades del AlCu4Ti pueden ajustarse adaptando los porcentajes de cobre y titanio dentro de los límites especificados.
Efecto del contenido de Cu y Ti
| 2% Ti | 4% Ti | 5% Ti | |
|---|---|---|---|
| 3% Cu | Fuerza media <br>Buena ductilidad | Alta resistencia <br>Ductilidad moderada | Máxima resistencia <br>Menor ductilidad |
| 4% Cu | Alta resistencia <br> Ductilidad moderada | Muy alta resistencia <br>Menor ductilidad | Máxima resistencia <br>Escasa ductilidad |
| 5% Cu | Muy alta resistencia <br>Menor ductilidad | Excelente resistencia <br>Baja ductilidad | Máxima resistencia <br>Frágil |
Aumentar el cobre mejora la resistencia mediante el endurecimiento por precipitación, mientras que más titanio afina la microestructura. Pero niveles más altos de uno u otro pueden reducir la ductilidad y la resistencia a la fractura. El equilibrio óptimo depende de los requisitos de la aplicación: resistencia o maquinabilidad.
Efecto de las impurezas
Las impurezas pueden afectar negativamente a las propiedades incluso a concentraciones muy bajas en ppm. A continuación se describe su impacto a niveles porcentuales:
Impactos de los elementos de impureza
| Impureza | Cuestiones | Límite permitido |
|---|---|---|
| Plomo | Efecto negativo sobre la lubricidad | < 0,10% |
| Bismuto | Reduce la conductividad térmica | < 0,05% |
| Sodio | Provoca porosidad en las piezas moldeadas | < 0,005% |
| Calcio | Defectos superficiales en productos extruidos | < 0,002% |
El aluminio de alta pureza minimiza estos defectos relacionados con las impurezas. El polvo prealeado fabricado a partir de lingotes limpios garantiza un rendimiento fiable.
Microestructura
Las imágenes muestran micrografías de luz de AlCu4Ti en diferentes condiciones.
Micrografías de polvo de AlCu4Ti
Características principales:
- Morfología esférica casi perfecta por atomización con gas
- Estructura densa con granulometría fina y uniforme en estado sinterizado
- Excelente distribución de precipitados nanométricos tras el tratamiento térmico
Estas características microestructurales contribuyen a unas propiedades equilibradas y a un rendimiento fiable.
Tratamientos térmicos posteriores
Pueden aplicarse diversos tratamientos térmicos para adaptar las propiedades del AlCu4Ti a las necesidades de la aplicación:
Opciones de tratamiento térmico de AlCu4Ti
| Tratamiento | Temperatura | Proceso | Impacto |
|---|---|---|---|
| Solucionar | 530°C 2 h | Disuelve las fases solubles | Restaura la ductilidad |
| Envejecimiento | 180°C 5 h | Precipitación de fases | Aumenta significativamente la resistencia |
| Envejecimiento excesivo | 200°C 10 h | Coarsening de precipitados | Menor resistencia, mayor ductilidad |
| Aliviar el estrés | 350°C 2 h | Reducir las tensiones residuales | Mejorar la estabilidad dimensional |
Un revenido T6 típico implica un tratamiento de disolución seguido de un envejecimiento artificial para alcanzar la resistencia máxima. El envejecimiento excesivo reduce la resistencia en favor del alargamiento. El alivio de tensiones mejora la maquinabilidad y la capacidad de rectificado.
Beneficios de los tratamientos térmicos:
- La resistencia a la tracción aumentó de 430 MPa a más de 500 MPa
- 30% aumento del límite elástico
- Mecanizado fino y mayor precisión dimensional
- Menor desgaste de la herramienta durante el mecanizado
Se pueden definir especificaciones de tratamiento térmico personalizadas en función de los requisitos de los componentes.
Prensado isostático en caliente (HIP)
El HIPing es beneficioso para reducir la porosidad, mejorar la resistencia a la fatiga y el acabado superficial.
Parámetros HIP típicos:
Condiciones HIP para AlCu4Ti
- Temperatura: 520°C
- Presión: 100 MPa
- Duración: 3 horas
- Velocidad de enfriamiento: 10°C/minuto
El HIP aumenta significativamente la resistencia a la tracción y el límite elástico mediante el cierre de los poros internos de los componentes MIM:
Mejora de la fuerza tras la HIP
| Propiedad | Sinterizado | Después de HIP |
|---|---|---|
| UTS (MPa) | 430 | 560 |
| YS (MPa) | 380 | 510 |
| Densidad (%) | 97 | 99.8 |
Además, el HIPing reduce la rugosidad de la superficie mejorando la calidad del acabado, disminuye la variación entre piezas y mejora la precisión dimensional.
Ahorro de costes con el HIP:
- Reducción de la tolerancia de mecanizado gracias a un mejor acabado
- Menores tasas de rechazo
- Menor variación, por lo que los parámetros de mecanizado son uniformes
El resultado es un coste de fabricación global significativamente inferior.
Directrices y consideraciones sobre el diseño
Prácticas de diseño recomendadas para piezas de AlCu4Ti:
Directrices de diseño de componentes de AlCu4Ti
- Utilice espesores de sección mínimos superiores a 0,4 - 0,6 mm
- Optimizar la geometría de la pieza para evitar zonas de polvo atrapado
- Incluir radios y ángulos apreciados
- Utilice ángulos de desmoldeo ≥ 2° para facilitar la expulsión de piezas
- Las intersecciones altamente fileteadas facilitan el flujo de material
- Considerar las propiedades isotrópicas en el análisis del diseño
En general, el proceso MIM aditivo con AlCu4Ti permite una libertad de diseño excepcional.
Normas de control de calidad e inspección
Se aplican estrictos controles de calidad:
Control de calidad del polvo de AlCu4Ti
- Muestreo según ASTM B215
- Distribución granulométrica por tamiz (ASTM B214) y análisis por difracción láser
- Morfología y microestructura a partir de imágenes SEM (ASTM E45)
- Análisis químico mediante OES (ASTM E34)
- Densidad de toma y caudal medidos según las normas MPIF
- Seguimiento del control estadístico del proceso
Para las piezas moldeadas y los ensayos mecánicos, los métodos de ensayo estándar son:
Normas de inspección de piezas acabadas
- Tolerancia dimensional según ASME Y14.5
- Pruebas mecánicas según ASTM E8M
- Ensayo de resistencia a la tracción según ISO 6892
- Metalografía según ASTM E3
- Dureza medida por Rockwell (ASTM E18) y Vickers (ASTM E384)
- Prueba de estrés altamente acelerada (HAST) para la fiabilidad
Se registran los datos de diversos parámetros durante las fases críticas de producción y los análisis para garantizar la trazabilidad y el cumplimiento de las normas.
Ficha de datos de seguridad
Información clave de seguridad según las normas reglamentarias^(1)^:
AlCu4Ti Polvo Precauciones de seguridad
- Utilizar equipos de protección durante la manipulación
- Evitar el contacto con la piel mediante guantes
- No ingerir el polvo
- Garantizar una ventilación y protección respiratoria adecuadas
- Lavar a fondo después de trabajar con polvo
- Utilizar material eléctrico antideflagrante
Medidas de primeros auxilios en caso de contacto:
Medidas de primeros auxilios
- Aclarar la piel con agua y buscar ayuda médica si persiste la irritación
- Limpiar bien los ojos con suero fisiológico
- Inhalación: Salir al aire libre y beber agua
- Ingestión: Obtenga asistencia médica inmediata
PREGUNTAS FRECUENTES
¿Qué es el polvo de aluminio AlCu4Ti?El polvo de aluminio AlCu4Ti es un tipo de polvo metálico utilizado en procesos de fabricación aditiva como la impresión 3D. Se compone de aluminio aleado con cobre (Cu) y titanio (Ti), que confieren propiedades específicas al material.¿Cuáles son las principales propiedades del polvo de aluminio AlCu4Ti?El polvo de aluminio AlCu4Ti es conocido por su ligereza, su elevada relación resistencia/peso y su buena resistencia a la corrosión. La adición de cobre y titanio mejora sus propiedades mecánicas.¿Cuál es la aplicación del polvo de aluminio AlCu4Ti?Este polvo se utiliza en diversas industrias, como la aeroespacial, la automovilística y la electrónica, para fabricar piezas y componentes que requieren una combinación de ligereza y resistencia. Entre las aplicaciones más comunes se encuentran los componentes aeronáuticos, las piezas estructurales ligeras y los disipadores térmicos.¿Cómo se procesa el polvo de aluminio AlCu4Ti en la impresión 3D?El polvo de aluminio AlCu4Ti se utiliza normalmente en procesos de fusión de lecho de polvo como la fusión selectiva por láser (SLM) o la fusión por haz de electrones (EBM). Estos procesos consisten en fundir y fusionar las partículas de polvo capa a capa para crear objetos 3D.¿Cuáles son las ventajas de utilizar polvo de aluminio AlCu4Ti en la impresión 3D?Entre sus ventajas figuran su ligereza, su buena conductividad térmica y su capacidad para producir formas complejas. Es ideal para aplicaciones en las que tanto la resistencia como la reducción de peso son fundamentales. conocer más procesos de impresión 3DObtener el último precio
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