Aleación de aluminio-litio

Las aleaciones de aluminio-litio (Al-Li) son una serie de aleaciones de aluminio y litio, que a menudo también incluyen cobre y circonio. Dado que el litio es el metal elemental menos denso, estas aleaciones son significativamente menos densas que el aluminio. Las aleaciones comerciales de Al-Li contienen hasta 2,45% en masa de litio.^[1]​

La aleación con litio reduce la masa estructural por tres efectos:

La estructura cristalina de Al₃Li y Al–Li, aunque se basa en el sistema de cristal FCC, es muy diferente. Al₃Li muestra una estructura de celosía del mismo tamaño que el aluminio puro, excepto que los átomos de litio están presentes en las esquinas de la celda unitaria. La estructura Al₃Li se conoce como AuCu₃, L1₂, o ${displaystyle Pm{ar {3}}m}$^[5]​ y tiene un parámetro de celosía de 4.01 Å.^[3]​ La estructura de Al–Li se conoce como NaTl, B32, o ${displaystyle Fd{ar {3}}m}$^[6]​ La estructura, que está hecha de litio y aluminio, asumiendo estructuras de diamante y tiene un parámetro de celosía de 6.37 Å. El espacio interatómico para Al–Li (3.19 Å) es más pequeño que el litio puro o el aluminio.^[7]​

Las aleaciones aluminio-litio son principalmente de interés para la industria aeroespacial debido a la ventaja de peso que proporcionan. Actualmente, se utilizan en algunas estructuras de aviones comerciales, los tanques de combustible y de oxidación en el vehículo de lanzamiento SpaceX Falcon 9, las pinzas de freno de Fórmula 1 y el helicóptero AgustaWestland EH101.^[8]​

La tercera y última versión del tanque externo del transbordador espacial de Estados Unidos Fue principalmente de aleación Al–Li 2195.^[9]​ Además, las aleaciones de Al–Li también se utilizaron en el Adaptador delantero Centaur en el cohete Atlas V,^[10]​ en la nave espacial Orion, y se utilizaron en los cohetes Ares I y Ares V planificados (parte del programa Constellation posteriormente cancelado).

Las aleaciones de Al–Li generalmente se unen mediante soldadura por fricción y agitación. Algunas aleaciones de Al-Li, como Weldalite 049, pueden soldarse convencionalmente; Sin embargo, esta propiedad tiene un precio de densidad; Weldalite 049 tiene aproximadamente la misma densidad que el aluminio 2024 y un módulo elástico superior en un 5%^[11]​.^{[cita requerida]}

Si bien las aleaciones de aluminio-litio son generalmente superiores a las aleaciones de aluminio-cobre o aluminio-zinc en la mejor relación resistencia / peso, su poca resistencia a la fatiga bajo compresión sigue siendo un problema, que solo se resuelve parcialmente a partir de 2016.^[12]​^[13]​ Además, los altos costos (alrededor de 3 veces o más aleaciones de aluminio convencionales), la pobre resistencia a la corrosión y la fuerte anisotropía de las propiedades mecánicas de los productos laminados de aluminio-litio han dado como resultado la escasez de aplicaciones.

En aviones de fuselaje estrecho, Arconic garantiza hasta un 10% de reducción de peso en comparación con los compuestos, lo que lleva a un 20% más de eficiencia de combustible, a un costo menor que el titanio o los compuestos. Al–Li se utiliza en los aviones Airbus A380 y A350, Boeing 787 y Airbus A220, y en los jets ejecutivos Gulfstream G650 y Bombardier Global 7500/8000.^[14]​

Los principales productores mundiales de productos de aleación de aluminio-litio son Alcoa, Constellium y Kamensk-Uralsky Metallurgical Works.

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