Espuma de aluminio

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Las espumas de aluminio son materiales porosos muy eficaces para la absorción de sonido, la absorción de energía de impacto y vibración, la protección electromagnética… y, además, no son inflamables y permanecen estables a alta temperatura.

Desde el 2009 desde la UPM, un equipo de investigadores ha fabricado espumas de aluminio utilizando carbonato cálcico, un espumante de bajo precio y fácil manipulación, que podrán multiplicar las ya numerosas aplicaciones de estos materiales en diferentes sectores de la industria.

Son reciclables y no contaminantes y ofrecen una combinación de propiedades físicas, mecánicas, térmicas y acústicas características de un material homogéneo. Todas estas características hacen que tengan importantes aplicaciones en distintos sectores tales como el de la automoción, el aeroespacial, el naval y el de la construcción.

La espuma de aluminio es un material metálico relativamente isotrópico, muy poroso y con una distribución aleatoria de los poros dentro de la estructura. Los poros, esencialmente esferoidales, (abiertos o cerrados) ocupan del 50% al 90% del volumen total. Las propiedades mecánicas y físicas dependen fuertemente de la densidad, que varía en el rango de 0,4 a 0,8 gr/cm3 (flota en el agua).

La fabricación de espumas de aluminio es posible gracias a que este elemento en estado líquido permite la introducción de burbujas de gas que quedan atrapadas en su interior. En condiciones normales, las burbujas de gas introducidas en un metal líquido tienden muy rápidamente a alcanzar la superficie debido a su menor densidad. Pero un aumento de la viscosidad del metal fundido y una adecuada modificación de las condiciones de presión y temperatura pueden dificultar la migración del gas y estabilizar temporalmente su permanencia dentro del metal fundido hasta conseguir su solidificación. Para ello se requiere algún medio de generación de gas, ya sea por la adición de agentes espumantes o por la inyección de gases (aire, nitrógeno, argón, dióxido o monóxido de carbono).

El agente espumante más empleado para las aleaciones de aluminio es el hidruro de titanio, más caro que el carbonato cálcico usado en la UPM, debido al alto volumen específico del hidrógeno y la rápida cinética en su reacción de descomposición. Sin embargo, es un material que, además de costoso, es peligroso al ser manipulado.

El estudio realizado sobre espumas de aluminio fabricadas a partir de un precursor A1SÜ2 del fabricante Aluligth ha permitido extraer los siguientes resultados:
— El precursor comienza a espumar a los 570 °C, obteniendo las mejores características de estructura celular a los 670 °C, en la cual la viscosidad es suficiente para no dejar escapar el gas y procurar una estructura homogénea.
— La forma y la homogeneidad de la estructura celular depende directamente de su densidad, además de tener una gran relación con los detalles de los parámetros del proceso de fabricación (temperatura, tiempo de horneado, aleación y proceso de enfriamiento).
— Los datos obtenidos en los ensayos indican que existe una relación directa entre la densidad y el comportamiento mecánico de las espumas. Las espumas de menor densidad presentan una estructura celular heterogénea, un tamaño de poro grande y unas paredes celulares muy delgadas que requieren de valores menores de carga para que su estructura celular falle, dando lugar a características
mecánicas mas bajas. Si consideramos los valores de las propiedades mecánicas específicas obtenemos resultados similares.
— La morfología macroscópica de la rotura en los ensayos de impacto es dúctil, observándose una gran deformación de las muestras ensayadas. Las muestras sometidas a compresión sufren un colapso por capas paralelas de naturaleza frágil. Las muestras ensayadas a tracción presentan rotura frágil con poca deformación y, prácticamente, nula estricción. Los valores de los ensayos mecánicos
presentan una alta dependencia de las condiciones operacionales de los ensayos efectuados.
— La correlación conseguida entre los valores estimados de límite elástico a compresión, según los modelos teóricos y los valores reales, ha sido limitada. La mejor aproximación se ha conseguido en espumas de baja densidad.

más info:

  • http://www.alulight.com/en/aluminium-foam
  • http://www.alulight.com/en/downloads/alulight_datasheets_en2006.pdf

luissantalla

Luis M Santalla Blanco . Director de teoriadeconstruccion.net, autor en blogs como arquitecturadegalicia.eu y 9diseno. Miembro del estudio Flu-or y anteriormente del estudio MMASA   ver más sobre el autor