Innovadora aleación de aluminio secundario AlSi10MnMg(Fe) para componentes estructurales con requisitos de alta ductilidad

La aleación primaria de aluminio AlSi10MnMg se usa ampliamente para fabricar componentes estructurales en el mercado automotriz, como torres de choque delanteras, marcos de puertas y largueros traseros. Los componentes estructurales de aluminio fabricados mediante fundición a alta presión con vacío (V-HPDC) se producen con esta aleación. Las principales diferencias entre los componentes fabricados mediante tecnología convencional de fundición a alta presión (HPDC) y la tecnología de vacío son la ductilidad o capacidad de absorción de energía. Tomando como referencia la norma UNE-EN-1706:2020, el alargamiento mínimo requerido para la aleación AlSi9Cu3(Fe)(Zn) (la aleación secundaria más utilizada en el proceso HPDC convencional) es del 1% en estado F (as-cast), mientras que para un componente V-HPDC fundido en AlSi10MnMg se requiere un alargamiento mínimo del 12% después del tratamiento térmico T7. Esta enorme diferencia está asociada a las diferentes composiciones y microestructuras de ambas aleaciones, con una mayor limpieza de la colada y una menor porosidad y defectos.

La aleación primaria AlSi10MnMg tiene un bajo contenido de hierro (menos del 0,25 wt.%), muestra una eutéctica de Si modificada globular junto con dendritas primarias de aluminio. También se observan fases intermetálicas de Al12Mn3Si3 en el área eutéctica con formas poligonales-globulares. En las condiciones F (estado fundido), las fases intermetálicas de Mg2Si están presentes en la microestructura. Estas fases de Mg2Si se disuelven y precipitan finamente en la matriz de aluminio después de aplicar tratamientos térmicos T6 o T7 que consisten en el tratamiento en solución, el enfriamiento rápido y el tratamiento de envejecimiento artificial.

Las innovadoras aleaciones secundarias de aluminio han logrado propiedades mecánicas comparables a las de las aleaciones primarias correspondientes, con menores costos, ahorros de energía y menos emisiones de CO2 en comparación con la producción de aleaciones primarias de aluminio. La huella de carbono del aluminio secundario es significativamente menor que la de las aleaciones de aluminio primario, por lo que la industria de automoción está muy interesada en utilizarlos para reducir su impacto ambietal.

El objetivo de este trabajo es demostrar que si se aplica un tratamiento metalúrgico adecuado, es posible obtener una aleación de aluminio reciclado AlSi10MnMg(Fe) con igual limpieza del metal y propiedades mecánicas comparables a las de la aleación primaria AlSi10MnMg. Para este estudio se seleccionó el nuevo AlSi10MnMg(Fe) secundario desarrollado en un estudio anterior, con 0,6% en peso de Fe y 0,4% en peso de Mn, que demostró propiedades mecánicas similares a las de una aleación primaria de AlSi10MnMg.