Aleaciones con sustrato de metal

Una aleación es una combinación de propiedades metálicas, que está compuesta de dos o más elementos, de los cuales, al menos uno debe ser un metal.

Las aleaciones están constituidas por elementos metálicos como Fe (hierro), Al (aluminio), Cu (cobre), Pb (plomo), ejemplos concretos de una amplia gama de metales que se pueden alear. El elemento aleante puede ser no metálico, como: P (fósforo), C (carbono), Si (silicio), S (azufre), As (arsénico).

Mayoritariamente las aleaciones son consideradas mezclas, al no producirse enlaces estables entre los átomos de los elementos involucrados. Excepcionalmente, algunas aleaciones generan compuestos químicos.

Clasificación de aleaciones

Se clasifican teniendo en cuenta el elemento que se halla en mayor proporción (aleaciones férricas, aleaciones base cobre, etc.). Cuando los aleantes no tienen carácter metálico suelen hallarse en muy pequeña proporción, mientras que si únicamente se mezclan metales, los aleantes pueden aparecer en proporciones similares.

Propiedades

Las aleaciones presentan brillo metálico y alta conductividad eléctrica y térmica, aunque usualmente menor que los metales puros. Las propiedades físicas y químicas son, en general, similares a la de los metales, sin embargo las propiedades mecánicas tales como dureza, ductilidad, tenacidad y otras pueden ser muy diferentes, de ahí el interés que despiertan estos materiales.

Las aleaciones no tienen una temperatura de fusión única, dependiendo de la concentración, cada metal puro funde a una temperatura, coexistiendo simultáneamente la fase líquida y fase sólida como se puede apreciar en los diagramas de fase. Hay ciertas concentraciones específicas de cada aleación para las cuales la temperatura de fusión se unifica. Esa concentración y la aleación obtenida reciben el nombre de eutéctica, y presenta un punto de fusión más bajo que los puntos de fusión de los componentes. Preparación Históricamente, la mayoría de las aleaciones se preparaban mezclando los materiales fundidos. Más recientemente, la pulvimetalurgia ha alcanzado gran importancia en la preparación de aleaciones con características especiales. En este proceso, se preparan las aleaciones mezclando los materiales secos en polvo, prensándolos a alta presión y calentándolos después a temperaturas justo por debajo de sus puntos de fusión. El resultado es una aleación sólida y homogénea. Los productos hechos en serie pueden prepararse por esta técnica abaratando mucho su costo. Entre las aleaciones que pueden obtenerse por pulvimetalurgia están los cermets. Estas aleaciones de metal y carbono (carburos), boro (boruros), oxígeno (óxidos), silicio (siliciuros) y nitrógeno (nitruros) combinan las ventajas del compuesto cerámico, estabilidad y resistencia a las temperaturas elevadas y a la oxidación, con las ventajas del metal, ductilidad y resistencia a los golpes. Otra técnica de aleación es la implantación de ion, que ha sido adaptada de los procesos utilizados para fabricar chips de ordenadores o computadoras. Sobre los metales colocados en una cámara de vacío, se disparan haces de iones de carbono, nitrógeno y otros elementos para producir una capa de aleación fina y resistente sobre la superficie del metal. Bombardeando titanio con nitrógeno, por ejemplo, se puede producir una aleación idónea para los implantes de prótesis.

La plata, el oro de 18 quilates, el oro blanco y el platino son aleaciones de metales preciosos. La aleación antifricción, el latón, el bronce, el metal Dow, la plata alemana, el bronce de torpedo, el monel, el peltre y la soldadura son aleaciones de metales menos preciosos. Debido a sus impurezas, el aluminio comercial es en realidad una aleación. Las aleaciones de mercurio con otros metales se llaman amalgamas.

Las aleaciones más comunes utilizadas en la industria son:

• Acero: Es aleación de hierro con una cantidad de carbono variable entre el 0,008 y el 1,7% en peso de su composición, sobrepasando el 1.7% (hasta 6.67%) pasa a ser una fundición.
• Acero inoxidable: El acero inoxidable se define como una aleación de acero con un mínimo del 10 % al 12 % de cromo contenido en masa
• Alnico: Formada principalmente de cobalto (5.24%), aluminio (8-12%) y níquel (15-26%), aunque también puede contener cobre (6%), en ocasiones titanio (1%) y el resto de hierro.
• Alpaca: Es una aleación ternaria compuesta por zinc (8-45%), cobre (45-70%) y níquel (8-20%)
• Bronce: Es toda aleación metálica de cobre y estaño en la que el primero constituye su base y el segundo aparece en una proporción del 3 al 20 %.
• Constantán: Es una aleación, generalmente formada por un 55% de cobre y un 45% de níquel.
• Cuproníquel: Es una aleación de cobre, níquel y las impurezas de la consolidación, tales como hierro y manganeso.
• Cuproaluminio: Es una aleación de cobre con aluminio.
• Latón: Es una aleación de cobre con zinc.
• Magal: Es una aleación de magnesio, al que se añade aluminio (8 o 9%), zinc (1%) y manganeso (0.2%).
• Magnam: Es una aleación de Manganeso que se le añade Aluminio y Zinc.
• Nicrom: Es una aleación compuesta de un 80% de níquel y un 20% de cromo.
• Nitinol: titanio y níquel.
• Oro blanco (electro): Es una aleación de oro y algún otro metal blanco, como la plata, paladio, o níquel.
• Peltre: Es una aleación compuesta por estaño, cobre, antimonio y plomo.
• Plata de ley
• Zamak: Es una aleación de zinc con aluminio, magnesio y cobre.

Espectrometria

Espectrómetros tradicionales utilizan un orificio o ranura para recoger la luz dispersada por las muestras. Sufren de una solución de compromiso entre rendimiento y resolución. Para la alta resolución espectral, se requieren anchos estrechos en agujero o hendidura. Para un alto rendimiento, se requiere una amplia hendidura. Espectrómetro de apertura codificada eliminar esta disyuntiva y habilitar un sistema de alto rendimiento sin comprometer la resolución.

Un espectrómetro de apertura codificada funciona de la misma manera como un espectrómetro tradicional excepto que la hendidura se sustituye con una apertura codificada (una serie de orificios dispuestos en un patrón). El conjunto de detectores en la medida espectrómetro de imágenes de código y el espectro de entrada superposición puede ser reconstruido matemáticamente mediante la correlación de la pauta que será con la imagen en bruto, así desacoplamiento rendimiento y resolución.

La apertura codificada permite mejorar la captación de luz y permite longitudes de onda a píxeles "compartir". Ambos de estos hechos mejora la relación señal a ruido en comparación con ya sea una ranura o un agujero de alfiler. Esto permite tiempos de adquisición más rápidos y / o la intensidad del láser inferior.

La apertura codificada tiene un campo de visión que recoge la luz simultáneamente desde varios lugares en una muestra. Si la óptica de recolección están diseñados con buena calidad de imagen a continuación detalles espaciales y espectrales de la fuente se pueden adquirir de una sola vez. Esto significa que no hay exploración mecánica que es necesario para un mapeo espectral dimensional.

Las ventajas obtenidas por el uso de esta apertura codificada son:

• Alto rendimiento y alta resolución
• La información espectral y espacial adquirida en una sola adquisición
• Permite la medición homogénea debido a las grandes exploraciones de la zona
• Técnica efectiva para medios difusos dispersión

Escasez de materias primas

Las materias primas son una parte esencial de ambos productos de alta tecnología y productos de consumo diario, tales como teléfonos móviles, la energía fotovoltaica de capa fina, las baterías de iones de litio, cable de fibra óptica, y los combustibles sintéticos, entre otros. Sin embargo, su disponibilidad es cada vez más bajo la presión de acuerdo con un informe publicado por un grupo de expertos presidido por la Comisión Europea. 

Las 14 materias primas minerales consideró fundamental para la UE son los siguientes: 
antimonio, berilio, cobalto, fluorita, galio, germanio, grafito, indio, magnesio, niobio, metales del grupo del platino, tierras raras, tantalio y el tungsteno. 

Las previsiones indican que la demanda sería más del triple de una serie de materias primas fundamentales para el año 2030 en comparación con el nivel de 2006. Para las materias primas esenciales, su riesgo de suministro para la alta tecnología se debe principalmente al hecho de que una alta proporción de la producción mundial proviene principalmente de un puñado de países: China (antimonio, fluorita, galio, germanio, grafito, indio, magnesio, tierras raras , tungsteno), Rusia (PGM), Congo (cobalto, tantalio) y Brasil (niobio y tantalio). Esta concentración de la producción, en muchos casos, se ve agravado por la posibilidad de sustitución bajo y las bajas tasas de reciclado. 

Muchas economías emergentes siguen estrategias de desarrollo industrial a través del comercio, la fiscalidad y los instrumentos de inversión destinadas a mantener su base de recursos para su uso exclusivo. Una de las fuerzas más poderosas que influyen en la importancia económica de las materias primas en el futuro es el cambio tecnológico. 

Es de esperar que este puede aumentar drásticamente la demanda de ciertas materias primas. La conducción principal de las nuevas tecnologías para las materias primas esenciales son el óxido de antimonio estaño y antimonio para micro condensadores, baterías de iones de litio y los combustibles sintéticos para el cobalto, la energía fotovoltaica de capa fina, IC, WLED de galio, cable de fibra óptica para los medios ópticos y de infrarrojos para el germanio , las pantallas y la fotovoltaica de capa fina para el indio, pilas de combustible y catalizadores de platino, los catalizadores y la desalinización del agua de mar para el paladio, el micro condensadores y ferro aleaciones de niobio, imanes permanentes y la tecnología láser para neodimio (tierras raras), y condensadores de micro y la tecnología médica para tántalo. Para superar los problemas actuales, el Grupo recomienda: 

• La actualización de la lista de críticas de la UE de materias primas cada 5 años y ampliar el alcance de la evaluación de la criticidad; 

• Acciones para mejorar el acceso a los recursos primarios; 

• Acciones de política para hacer el reciclaje de materias primas o primas que contienen material-productos más eficientes; 

• Fomentar la sustitución de ciertas materias primas, en particular mediante el fomento de la investigación sobre sustitutos de materias primas fundamentales;

• Mejorar la eficiencia de los materiales en general de materias primas fundamentales.