¿Cuáles son las principales propiedades del aluminio?

Si alguna vez se ha preguntado qué propiedades del aluminio lo convierten en un metal tan popular y versátil, no es el único. Son numerosas las características que hacen del aluminio y sus aleaciones uno de los materiales más importantes del mundo, utilizado en una impresionante gama de industrias. Entre ellas se incluyen las industrias de electrodomésticos, arquitectura, aviación y automoción, por nombrar sólo algunas.

El examen de las propiedades físicas, químicas y mecánicas de un material constituye la base de la ciencia de los materiales. Esto permite predecir el comportamiento en determinados entornos y bajo tensión. Estos indicadores de rendimiento ayudan a arquitectos, fabricantes y diseñadores a elegir el material adecuado para una aplicación concreta.

El aluminio y sus aleaciones presentan numerosas propiedades excepcionales que dan lugar a una amplia gama de aplicaciones. Por ejemplo, de todos los metales, las aleaciones de aluminio son de las más fáciles de conformar y mecanizar. Las propiedades mecánicas del aluminio lo hacen posible. ¿Qué otros atributos impulsan la preferencia por los productos y materiales de aluminio?

Principales propiedades de los metales

Los metales constituyen la mayoría de los elementos de la tabla periódica. Son una clase de elementos que se distinguen por las siguientes propiedades: ductilidad, maleabilidad, dureza, conductividad, capacidad de formar aleaciones y cualidades de aspecto.

Estas propiedades pueden agruparse como físicas, químicas o mecánicas y pueden ampliarse en mayor profundidad al considerar composiciones de aleación específicas y otros factores, como la temperatura. Las tablas siguientes se refieren al aluminio puro.

Propiedades del aluminio y sus aleaciones

El aluminio es un elemento similar al metal con propiedades tanto metálicas como no metálicas, situado en la familia del boro y el carbono. Aunque el aluminio es uno de los elementos más abundantes de la Tierra, debe obtenerse del mineral de bauxita y someterse a un proceso de producción antes de convertirse en aluminio comercialmente puro y viable.

A continuación, el aluminio se clasifica según los elementos aleados en una serie numerada de 4 dígitos, del 1xxx al 8xxx.

Entre los elementos que suelen añadirse están el cobre, el magnesio, el manganeso, el silicio y el zinc. Con ellos, existen cientos de composiciones de aleaciones.

Estas composiciones de aleación específicas afectan al aspecto y a la fabricabilidad. La adición de elementos mejora la resistencia, la trabajabilidad, la resistencia a la corrosión, la conductividad eléctrica y la densidad en comparación con el aluminio puro.

Propiedades físicas

Las propiedades físicas del aluminio se refieren a la forma y estructura observables, antes de cualquier alteración química.

Lo que hay que saber sobre las propiedades físicas del aluminio

Las propiedades físicas del aluminio ayudan a comprender sus aplicaciones. Si observamos el gráfico anterior, vemos que el aluminio presenta una buena combinación de fuerza, resistencia a la corrosión y ductilidad. Esto ayuda a explicar cómo el aluminio puede existir en forma de papel de aluminio y latas de bebidas, así como en tuberías y tubos de riego.

El aluminio pulido presenta una buena reflectancia en una amplia gama de longitudes de onda, lo que lleva a seleccionarlo para diversos usos decorativos y funcionales, como electrodomésticos y láseres.

El hecho de que el aluminio no sea ferromagnético lo hace adecuado para las industrias eléctrica y electrónica. La conductividad térmica de las aleaciones de aluminio es ventajosa en intercambiadores de calor, evaporadores, electrodomésticos y utensilios calentados eléctricamente, así como en llantas, culatas y radiadores de automóviles.

Su estructura cúbica centrada en la cara contribuye a su excelente conformabilidad. El aluminio no es tóxico y se utiliza a menudo en envases de alimentos y bebidas. Según la Asociación del Aluminio, es uno de los materiales estructurales más fáciles de reciclar.

Propiedades químicas

Característica o comportamiento de una sustancia cuando experimenta un cambio o reacción química. En otras palabras, los átomos de una sustancia deben alterarse para que puedan observarse sus propiedades químicas. Las observaciones de esta alteración a nivel atómico tienen lugar durante y también después de la reacción.

Para llevar sobre las propiedades químicas del aluminio

En algunos aspectos, las propiedades químicas del aluminio son inusuales en comparación con otros metales. Por ejemplo, la reactividad tanto a las bases como a los ácidos es poco común en los metales. Esto se convierte en un factor a tener en cuenta cuando el aluminio se utiliza como recipiente para líquidos. Hay que estar seguro de que el aluminio no se disolverá. De ahí que las latas de bebidas tengan un revestimiento fino para evitar la corrosión.

Otro dato curioso sobre el aluminio es que, aparte de su forma en polvo, el aluminio no es pirofórico. Esto significa que en su estado en polvo, el aluminio es inflamable y se considera un riesgo peligroso, especialmente durante el procesamiento, cuando las partículas finas de polvo son comunes.

El hecho de que el aluminio se combine tan fácilmente con el oxígeno repercute directamente en las prácticas de soldadura. La firme capa de óxido que se forma en la superficie del aluminio se funde al triple de temperatura que el aluminio que hay debajo. Por lo tanto, antes de soldar es necesario realizar una limpieza profunda e intencionada de la superficie, normalmente con acetona, y utilizar corriente alterna durante todo el proceso de soldadura.

Propiedades mecánicas

Las propiedades mecánicas observan la relación de un material entre la tensión y la deformación y miden el grado de elasticidad en respuesta a una carga aplicada.

Conclusiones sobre las propiedades mecánicas del aluminio

Las propiedades mecánicas influyen significativamente en las aplicaciones de rendimiento. Esto es especialmente cierto cuando se considera cómo varían las propiedades mecánicas entre las aleaciones de aluminio.

Por ejemplo, la tendencia del alargamiento en todas las series de aleaciones de aluminio es alta para las aleaciones de series inferiores y baja para las aleaciones de series superiores. En otras palabras, al comparar las aleaciones de aluminio de la serie 1xxx con las de la serie 7xxx, las aleaciones de la serie 1xxx tendrán una ductilidad significativamente mayor.

Esto funciona a la inversa con la resistencia a la tracción, la dureza y la sensibilidad al impacto, que serán menores entre las aleaciones de series inferiores. Así, en esa misma comparación, las aleaciones de la serie 1xxx mostrarán una resistencia a la tracción, dureza y sensibilidad al impacto mucho menores que sus homólogas de la serie 7xxx.

Las temperaturas elevadas también comprometen el aluminio incluso antes de alcanzar el punto de fusión. Como resultado, la mayoría de las aleaciones de aluminio no se recomiendan para un servicio prolongado a altas temperaturas. Sin embargo, algunas aleaciones se han diseñado específicamente para resistir altas temperaturas, como la serie 2xxx de aluminio-cobre.

La excepcional capacidad del aluminio para formar aleaciones amplía su alcance en todos los sectores y aplicaciones. Sin esta capacidad esencial, el aluminio de primera calidad sería demasiado blando y flexible para aplicaciones que requieren mayor resistencia y durabilidad.