El aluminio – litio y los principales fabricantes de aviones comerciales

Lo más habitual es que un sector concreto desarrolle un material y elabore sistemas entorno a el. La Revolución Industrial llegó pisando fuerte con la manipulación del hierro y del acero, con muchas de sus aleaciones.

El caso que me gustaría comentar es cómo se ha llegado a perfeccionar materiales, de manera que sean idóneos para fabricar estructuras como el fuselaje de un avión, siendo estas estructuras las que sufren más esfuerzos y cargas diferentes manteniendo un peso muy bajo.

En el uso aeronáutico, y en el caso concreto de los principales fabricantes de aviones comerciales,  se utilizan generalmente cuatro grandes grupos de materiales: las aleaciones férreas, las aleaciones ligeras, los materiales compuestos (composites) y materiales auxiliares (plásticos, gomas…)

Dentro de las aleaciones ligeras, el aluminio es el gran dominador, muy por encima de otros elementos como el titanio y el magnesio. Las aleaciones de aluminio son altamente apreciadas en el mundo de la aviación, pero estas tienen un problema, no son anticorrosivas (sí lo es el aluminio puro)

Un buen descubrimiento fue el Alclad, un material con aleación de aluminio interior, pero con una película exterior de aluminio puro, que lo hacía resistente a la corrosión.

Hace unos años, se publicó un  informe sobre el Procesado de Materiales Metálicos en Aeronáutica elaborado por el SICC Hegan, donde se hablaba de las aleaciones ligeras con Litio. Son conocidas como aleaciones aluminio-litio (Al-Li), y son aquellas que tienen un porcentaje de litio entre el 0,5 y el 3,5%, que produce un aumento de sus propiedades mecánicas y reducen su densidad.

Se ha comprobado que la aleación Al-Li es más resistente a la corrosión que otras aleaciones, si se le aplica el debido tratamiento térmico.

Las aleaciones en las que el litio es el elemento aleante principal pertenecen a las aleaciones de la serie 8000 (ejemplo AA8090 , AA8091 …)

Características

• El litio es el más ligero de los elementos metálicos (densidad 0,534 g/cm³) y su adición a aleaciones de aluminio reduce la densidad de las mismas de manera considerable. Añadiendo un 1% de litio se llega a reducir un 3% la densidad de la aleación
• La adición de litio produce un aumento considerable de la rigidez del material debido a la formación de una fase meta estable. La adición de un 1% de litio puede llegar a suponer un aumento del 6% en el módulo de elasticidad del material.
• Forma a su vez otras fases con el aluminio y la mayor parte de los elementos aleantes comunes en aleaciones de aluminio como el Mg, Cu o Zr (Al₃Li, Al₂CuLi, Al₆CuLi₃). Estas fases producen un efecto reforzante de la aleación al impedir el movimiento de las dislocaciones sin un gran detrimento de la tenacidad.
• La adición de litio favorece la soldabilidad de la aleación de aluminio.
• De forma general se puede decir que la adición de litio proporciona mejor resistencia a altas temperaturas que la obtenida por la adición del Zn en aleaciones Al-Zn como el 7075 con la que compiten.
• El comportamiento de las aleaciones Al-Li a bajas temperaturas es excelente y por ello ha sido utilizado para la construcción de tanques criogénicos.
• De forma general se puede afirmar que la resistencia a fatiga de las aleaciones Al-Li es superior a las de las aleaciones Al-Zn.
• La resistencia a la corrosión de las aleaciones Al-Li es elevada después de la aplicación del tratamiento térmico adecuado.