Autor: VICENT FANCONI, Mateo M.
Título: Influencia de la combinación de impurezas (Fe, Si) en las propiedades mecánicas de la aleación AA5754
Fecha: 2026
Materia: ---
Escuela: E.T.S.I. DE MINAS Y ENERGÍA
Departamento: INGENIERIA GEOLOGICA Y MINERA
Acceso electrónico: https://oa.upm.es/93090/
Director/a(s):
- Director/a: RUIZ BUSTINZA, Íñigo
- Director/a: FERNÁNDEZ RIVERA, Catalina
Resumen: The aluminum industry due to the concern for its environmental impact, the awareness that it operates in a planet of finite resources, and the economic benefit of a circular economy has dramatically increased the use of scrap for the development of its products, going from less than 20% of the raw material to more than 70% in many cases. This due to the current conditions of the scrap market and the technical limitations of its segregation and purification leads to a considerable increase in the impurity content of the final products, which in some cases has doubled, with Si and Fe being two prominent cases in this increase. This change in the composition of the metal could have a significant effect on its properties that would compromise its performance in terms of customer requirements; that being the case, if one does not want to reduce or limit recycling to return to the previous situation of intensive use of primary aluminum it is necessary to know what this effect is in order to be able to optimize the composition without compromising its capabilities. One of the products that has been most affected by this change in recycling policy is alloy AA5754, one of the most widely produced alloys for rolled aluminum products in the fully annealed state. For this reason, it was decided to study the effect of Si and Fe on the mechanical stress limits of this alloy. For this purpose, analyses of mechanical characteristics and chemical composition have been conducted by Aludium Transformación de Productos S.L. R&D Center. This combined with other tests has allowed us to establish that Si has a softening effect by causing a deficit of Mg in the matrix by precipitation of Mg; while Fe, enhanced by the reduction prior to total annealing, gives rise to a finer grain size which hardens the metal, making it possible to establish two equations for estimating the mechanical strength and yield strength based on the contents of Mg, Si and Fe contents and the percentage reduction of the initial thickness, during cold rolling prior to the final total annealing, providing in the last section of the discussions an example of how the application of these findings can lead to important economic and environmental benefits, and indicating the relevance that this research has had in Aludium's production. RESUMEN La industria del aluminio debido a la preocupación por su impacto ambiental, la conciencia de que opera en un planeta de recursos finitos y los beneficios económicos de la economía circular, ha aumentado significativamente el uso de chatarra como materia prima para el desarrollo de sus productos, pasando de porcentajes de utilización menores del 20% a más de 70% en numerosos casos. Sin embargo, debido a las condiciones actuales del mercado de la chatarra y a las limitaciones técnicas de su segregación y purificación, se ha provocado un considerable aumento en el contenido de impurezas de los productos finales, duplicándose en algunos casos. Entre dichas impurezas, el Si y el Fe son los dos principales elementos responsables de este incremento. El cambio en la composición química del metal conlleva modificaciones en sus propiedades, lo que puede llegar a comprometer su comportamiento en cuanto a los requisitos del cliente. De ser así, y si no se quiere reducir o limitar la utilización del material reciclado, lo que implicaría volver a la situación previa de uso intensivo de aluminio primario, es necesario realizar un análisis exhaustivo del material con la finalidad de optimizar tanto su composición química como su microestructura, para definir debidamente sus aplicaciones industriales. Uno de los productos más afectado por la utilización de materia prima reciclada es la aleación AA5754, ampliamente utilizada en la fabricación de productos laminados de aluminio en el estado recocido total. Estas circunstancias hacen necesario estudiar en profundidad el efecto de los altos contenidos de Si y Fe en estas aleaciones, determinando su influencia en las prestaciones del metal. Los estudios se han llevado a cabo en el centro de investigación de Aludium Transformación de Productos S.L. La campaña de ensayos de los diferentes grupos de muestras ha permitido determinar las propiedades químicas, mecánicas y microestructurales de la aleación, su composición microestructural y los valores de Límite Elástico y Resistencia Mecánica. La investigación ha permitido determinar cómo el Si tiene un efecto de ablandamiento al causar, por la precipitación del Mg, un déficit de este en la matriz, mientras que el Fe, potenciado por la reducción previa al recocido total, contribuye a un endurecimiento del material provocado por la disminución del tamaño de grano. A continuación, se modelizan dos ecuaciones que permiten estimar los valores de Resistencia Mecánica y limite elástico en función de los contenidos de Mg, Si y Fe, así como de la reducción del espesor inicial (expresada en %) durante la laminación en frío previa al recocido final. Finalmente, los resultados obtenidos en este trabajo de investigación se aplican a un caso hipotético, evidenciando la posibilidad de alcanzar significativos beneficios económicos y medioambientales, indicando, por último, la relevancia de esta investigación en la producción de Aludium.