Espumas de aluminio. Fabricación, propiedades y aplicaciones

J. A. Gutiérrez-Vázquez; J. Oñoro

doi:10.3989/revmetalm.0751

Autores/as

J. A. Gutiérrez-Vázquez Dept. Ingeniería y Ciencia de los Materiales, ETSI Industriales. Universidad Politécnica de Madrid
J. Oñoro Dept. Ingeniería y Ciencia de los Materiales, ETSI Industriales. Universidad Politécnica de Madrid

DOI:

https://doi.org/10.3989/revmetalm.0751

Palabras clave:

Espumas de aluminio, Espumación, Precursor, Agente espumante, Porosidad

Resumen

Las espumas de aluminio son materiales porosos que tienen una relevante combinación de propiedades físicas y mecánicas, tales como alta rigidez conjuntamente con un peso específico muy bajo. En este artículo se revisan la estructura, los procesos de fabricación y las propiedades físicas, químicas y mecánicas, así como las aplicaciones de las espumas de aluminio. Los procesos de fabricación se han clasificado atendiendo al estado de agregación en el cual se procesa el metal. El aluminio fundido puede espumarse, directamente, por inyección directa de gas o por la adición de agentes espumantes. Indirectamente, puede conseguirse la espumación llevando a fusión componentes procesados por sinterizado que tienen en su interior un agente espumante. Puede conseguirse la espumación de piezas sinterizadas en estado sólido por espumación de un gas inerte mediante tratamiento térmico. También, es posible obtener espumas de aluminio por electrodeposición o por deposición en fase vapor. En la segunda parte de este trabajo se analizan las propiedades físicas, químicas y mecánicas de las espumas de aluminio, así como las diferentes formas de caracterización. Por último, se detallan las aplicaciones de las espumas de aluminio, dividiéndolas en función de los diferentes sectores industriales.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Citas

[1] S. Banerjee y R. Ramanujan, Advances in Physical Metallurgy, Taylor and Francis, New York, EE. UU., 1996, pp. 127-135.

[2] J. Banhart, Proc. Eurofoam (2000), P. Zitta, J. Banhart y G.Verbist, (eds.), MIT-Verlag, Bremen, Alemania, 2001 pp. 398-410.

[3] J.W. Spretnak, Technical Notes on Forging, FIERF, Cleveland, EE. UU. 1977, pp. 2-6.

[4] W. Sullivan, The Story of Metals, ASM, Cleveland, EE. UU., 1960, pp. 3-47.

[5] B. Sosnick, Patente EE. UU. No. 2,434,775, 1948.

[6] W.O. Soboyejo y T.S. Srivatsan, Advanced Structural Materials: Properties, Design Optimization, and Applications, Ed. CRC Press, New Jersey, EE. UU., 2007, pp. 103-120.

[7] B. C. Allen, M. W. Mote y A. M, Sabroff, Patente EE. UU. No. 3,087,807, 1963.

[8] P. W Hardy y G. W Peisker, Patente EE. UU. No. 3,300,296, 1967.

[9] A. Valencia, Metalurgia Física, Ed. Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia, 1987, pp. 53-61.

[10] F. Mehl y J. Wiley, The Historical Development of Physical Metallurgy, Physical Metallurgy, New Cork, 1965, pp. 1-8.

[11] J. Banhart y D. Weaire, Phys. Today 55 (2002) 37-42. doi:10.1063/1.1506749

[12] M. F. Ashby, A. G. Evans y J. W. Hutchinson, Curr. Opin. Solid St. Mat. Sci. 3 (1998) 288-303. doi:10.1016/S1359-0286(98)80105-8

[13] D. Stauffer y A. Aharony, Introduction to Percolation Theory, 2nd ed., Taylor & Francis, Londres, Inglaterra, 1992, pp. 181-194.

[14] Z. Wu y D. P. He, Chinese Sci. Bull. 45 (2000) 348-352.

[15] F. Simanãík, H. P. Degischer y H. WÖRZ, Technical Report No. 1, O 95/5305/035, IMMM SAS, 1996, pp. 30-42.

[16] FUNDACIÓN OPTI, Vigilancia Tecnológica 17, 2004, pp. 8-9.

[17] V. Gergely y T. W. Clyne, Adv. Eng. Mater. 2 (2000) 8-175. doi:10.1002/(SICI)1527-2648(200004)2:4<175::AID-ADEM175>3.0.CO;2-W

[18] V. Gergely, D. C. Curran y T. W. Clyne, Compos. Sci. Technol. 63 (2003) 2.301-2.310.

[19] V.I. Shapovalov, Patente EE. UU. No. 5,181,549, 1993.

[20] G.J. Davis y S. Zhen, J. Mater. Sci. 18 (1983) 1.899–1.911.

[21] L. Jin, L. Kenny y H. Sang, Patente EE. UU. No 4973358, 1990.

[22] http://www.msm.cam.ac.uk (5 de Junio 2007)

[23] J. Babjak, V.A. Ettel y V. Paserin, Patente EE.UU. No. 4957543, 1990.

[24] V. Paserin, S. Marcuson, J. Shu y D. S. Wilkinson, Adv. Eng. Mater. 6 (2004) 454-459. doi:10.1002/adem.200405142

[25] F. Simancík, J. Jerz, J. Kovácik y P. Minár, Aluminium foam- a new light weight structural material, Institute of Materials and Machine Mechanics, SAS, Bratislava, Slovak Republic, 1997, pp. 265-277.

[26] D. Stauffer y A. Aharony, Introduction to Percolation Theory, 2nd ed., Taylor & Francis, Londres, Inglaterra, 1994, pp. 354-378

[27] S. Arbabi y M. Sahimi, Phys. Rev. Lett. 65 (1990) 725-733. doi:10.1103/PhysRevLett.65.725

[28] P. Tobolka y J. Kováãik, Kov. Mater. 34 (1996) 20-28.

[29] M.F. Ashby, A.G. Evans, N.A. Fleck, L.J. Gibson, J.W. Hutchinson Y H.G.N. Wadley, Metal Foams: a design guide, Butterworth-Heinemann, Oxford, Inglaterra, 2000, pp. 263-278.

[30] A.G. Evans, J.W. Hutchinson, N.A. Fleck, M.F. Ashby y H.N.G. Wadley, Prog. Mater. Sci. 46 (2001) 309-327. doi:10.1016/S0079-6425(00)00016-5

[31] B. Chalmers, Metalurgia física, 2ª edición 1962. Aguilar S.A. de Ediciones Madrid, España, 1968, pp. 447-452.

[32] F. Simancik, H. P. Degischer y H. Wörz, Foamed Aluminium- Light Structural and Insulation Material, Euromat (1995), Venice/Padua, Italia, Assoziazione Italiana di Metallurgica, Milan, Italia, 1995, pp.191-196

[33] S. Feliu y M. C. Andrade, Corrosión y Protección Metálicas Vol. 1, CSIC, Madrid, España, 1991, pp. 261-266.

[34] U.R. Evans, Corrosiones Metálicas, Ed. Reverté Barcelona, Bogotá, Buenos Aires, Caracas, México, 1ª edición, 1987 pp. 319-327.

[35] J.S. Blazy, A. Marie-Louise, S. Forest, Y. Chastel, A. Pineau, A. Awade, C. Grolleron y F. Moussy, Int. J. Mech. Sci. 46 (2004) 217-244. doi:10.1016/j.ijmecsci.2004.03.005

[36] E. Andrews, W. Sanders y L.J. Gibson, Mater. Sci. Eng. A 270 (1999) 113–124. doi:10.1016/S0921-5093(99)00170-7

[37] O. B. Olurin, N. A. Fleck y M. F. Ashby, Mater. Sci. Eng. A 291 (2000) 136–146. doi:10.1016/S0921-5093(00)00954-0

[39] J. Banhart y J. Baumeister, J. Mater. Sci. 33 (1998) 1.431-1.440.

[40] J. Bin, W. Zejun y Z. Naiqin, Scr. Mater. 56 (2007) 169-172. doi:10.1016/j.scriptamat.2006.08.070

[41] J. Banhart, M. F. Ashby y N. A. Fleck (Eds.), Proc. MetFoam 2001, International Conf. Cellular Metals and Metal Foaming Technology, MITVerlag, Bremen, Alemania, 2001, pp. 18-20

[42] U. Ramamurty Y A. Paul, Acta Mater. 52 (2003) 869-876. doi:10.1016/j.actamat.2003.10.021

[43] C. Chen, A.M. Harte y N.A. Fleck, Int. J. Mech. Sci. 43 (1991) 1.483-1.506.

[44] N. A. Fleck y J. W. Hutchinson, Adv. App. Mech. 33 (1997) 295-361. doi:10.1016/S0065-2156(08)70388-0

[45] C. Chen, N. A. Fleck y T. J. Lu, J. Mech. Phys. Solids 49 (2001) 231-259. doi:10.1016/S0022-5096(00)00039-9

[46] I. Jeon y T. Asahina, Acta Mater. 53 (2005) 3.415-3.423.

[47] E. Markaki y T.W. Clyne, Mater. Sci. Eng. A323 (2002) 260-269. doi:10.1016/S0921-5093(01)01344-2

[48] D.D. Radford, V.S. Deshpande y N.A. Fleck, Int. J. Impact Eng. 31 (2005) 1.152-1.171.

[49] H. W. Seeliger, Int. Conf., Bremen, Banhart J, AshbyMF, Fleck NA (Eds.), MIT Press-Verlag, Bremen, Alemania, 1999, pp. 29-38.

[50] J. Banhart, Prog. Mater. Sci. 46 (2001) 559-632. doi:10.1016/S0079-6425(00)00002-5

[51] S. J. Cox, G. Bradley y D. Weaire, Eur. Phys. J. AP 14 (2001) 87-96. doi:10.1051/epjap:2001141

[52] D. Weaire, S. Hutzler, S. J. Cox, N. Kern, M. D. Alonso y W. Drenckhan, J. Phys.: Condens. Mat. 15 (2003) 65-73. doi:10.1088/0953-8984/15/1/307

[53] M.F. Ashby, C.J. Seymour y D. Cebon, Metal Foams and Honeycombs Database, Granta Design, Cambridge, Inglaterra, 1997, pp. 56-74

[54] L.M. Niebylski y R. J. Fanning, SAE Transactions 720490 (1972) 216-241.

[55] http://www.metcomb.com (27 de Julio 2007)

[56] H.W. Seeliger, Proc. Fraunhofer USA Symposium on Metal Foams, Banhart J. Eifert H. (Eds.), MIT Press-Verlag Stanton, EE. UU., Bremen, Alemania, 1997, pp. 79-95.

[57] http://www.cymat.com (18 de Julio 2007).

[58] R.L. Martin, Patente EE. UU. 5,564,064, 1996.

[59] R.L. Martin y R. L. Lederich, Metal Powder Report (1992) 30-44.

[60] F.H. Cocks, J. Spacecraft Rockets 2 (1984) 21-510.

[61] F.H. Cocks, Proc. Conf. Light Metals Vol. 2, New Orleans, EE. UU., 1986, pp. 1.019-1.036.

[62] http://www.ergaerospace.com (10 de Junio 2007).

[63] D. Schwingel, H.W. Seeliger, C. Vecchionacci, D. Alwes y J. Dittrich, Acta Astronaut. 61 (2007) 326-330. doi:10.1016/j.actaastro.2007.01.022

[64] J. Banhart, C. Schmoll y U. Neumann, Proc. Conf. Materials in Oceanic Environment (Euromat ’98), Faria L. (Ed.), Lisboa, Portugal, vol. 1, 1998, pp. 55-63.

[65] A.F. Giamei, Symposium on Metal Foams,Fraunhofer EE. UU., Stanton, EE. UU., J. Banhart, H. Eifert (Eds.) MIT Press–Verlag, Bremen, Alemania, 1997, pp. 63-78.

[66] T. J. Lu y C. Chen, Acta Mater. 47 (1999) 1.469-1.485.

[67] SHINKO WIRE Co., Product information ‘‘Alporas’’, Japon, 1998, pp. 5-6.

[68] http://www.aigis.co.uk (30 de Julio 2007).

[69] ERG Inc. Oakland, EE. UU. Product information of ‘‘Duocel’’, 1996 pp. 3-16.

[70] A.L. Geiger, Proc. Ser. Society for Photo-Optical Engineering, SPIE, Orlando, EE. UU., 1990, pp. 546-553.

[71] H. Swars, Patente Alemania 3,619,360, 1987.

[72] M. Eisenmann, ASM Handbook, vol. 7. Materials Park, EE. UU.: ASM International, 1998, pp. 1.031-1.035.

[73] http://www.seac.nl 1998 (1 de Agosto 2007).

[74] K. Iida, K. Mizuno y K. Kondo, Patente EE. UU. 4, 726, 444, 1988.

[75] G. Rausch, Foaminal, Properties overview and design guideline, Fraunhofer-Institut fur Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung, Bremen, Alemania, Department of Casting and Foaming Technologies, pp. 7-15.