Aluminio 8090: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones

Resumen Completo

8090 pertenece a la serie 8xxx de aleaciones de aluminio, una familia caracterizada por la presencia de litio como adición principal de aleación. Estas aleaciones están desarrolladas para ofrecer una relación favorable entre resistencia y peso, además de un aumento del módulo elástico, incorporando Li en niveles suficientemente altos para reducir la densidad y modificar el espectro de precipitación en comparación con los sistemas convencionales Al-Cu/Mg.

Los elementos principales de aleación en el 8090 suelen incluir litio, cobre y magnesio, con pequeñas adiciones de circonio y elementos trazas para controlar la recristalización y la estructura de grano. El litio reduce la densidad y aumenta el módulo, el cobre y el magnesio proporcionan endurecimiento por envejecimiento a través de la precipitación, y se añaden circonio o titanio como refinadores de grano y para producir una población fina de dispersoides que estabilizan la microestructura frente al sobreenvejecimiento.

8090 es una aleación tratable térmicamente que adquiere resistencia principalmente mediante tratamiento térmico en solución, temple y envejecimiento artificial para producir dispersiones de precipitados finos (normalmente intermetálicos tipo T1, δ′ y S, dependiendo de la química). La aleación combina una elevada resistencia específica con mejores tasas de crecimiento de grietas por fatiga y una resistencia a la corrosión moderada en comparación con muchas aleaciones 2xxx de alta resistencia, haciéndola atractiva cuando se requieren ahorros de masa y alto rendimiento estructural.

Las industrias típicas para 8090 incluyen estructuras primarias y secundarias aeroespaciales, transporte terrestre de alto rendimiento (donde el peso es crítico) y equipos militares o espaciales especializados. Los ingenieros eligen 8090 sobre otras aleaciones cuando el diseño prioriza una alta resistencia y rigidez específicas, reducción de la masa de la pieza y resistencia a la fatiga, incluso si ello requiere ventanas de procesamiento más estrechas y un control más cuidadoso de la corrosión.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Elongación	Formabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Baja	Alta (20–30%)	Excelente	Excelente	Totalmente recocido, el mejor para conformado y unión
T3	Media-Alta	Media (10–18%)	Buena	Moderada	Tratado en solución, trabajado en frío, envejecido natural; propiedades equilibradas
T4	Media	Media-Alta (12–20%)	Buena	Moderada	Tratado en solución y envejecido naturalmente; resistencia intermedia
T6	Alta	Baja-Media (6–12%)	Limitada	Difícil	Envejecimiento artificial máximo; las resistencias estáticas más altas comunes
T8	Alta	Baja-Media (6–12%)	Limitada	Difícil	Tratado en solución, trabajado en frío y envejecido artificialmente para mejorar la tenacidad
T86	Alta	Baja-Media (6–12%)	Limitada	Difícil	Variante T8 con estabilización controlada para limitar la deriva de propiedades
H1x / H2x	Variable	Variable	Variable	Buena	Estados por trabajo en frío aplicados a chapa/extrusión para forma y resistencia específicas

La selección de temple en 8090 influye fuertemente tanto en el comportamiento estático como cíclico porque la secuencia de precipitación y distribución de dispersoides son sensibles a la temperatura y deformación. Los templados con envejecimiento máximo (T6/T8/T86) ofrecen las resistencias a tracción y límite elástico más altas, pero a costa de la ductilidad y la formabilidad; los templados recocidos o ligeramente envejecidos se utilizan cuando la prioridad es el conformado o la unión.

Composición Química

Elemento	Rango %	Notas
Si	0.05–0.20	Silicio bajo controlado para minimizar intermetálicos frágiles y mantener la tenacidad
Fe	0.05–0.25	Mantener bajo para evitar partículas intermetálicas gruesas que reducen la vida a fatiga
Mn	0.02–0.15	Elemento menor; puede influir en la estructura de grano y comportamiento frente a corrosión
Mg	0.3–1.0	Se combina con Cu para promover precipitados de endurecimiento por envejecimiento y fortalecer matriz
Cu	2.0–3.0	Elemento principal de fortalecimiento mediante formación de precipitados (tipos T1, θ′)
Zn	0.05–0.50	Mantener bajo; zinc elevado puede aumentar resistencia pero incrementar susceptibilidad a SC
Cr	0.00–0.10	Niveles traza para control de límites de grano y limitar recristalización
Ti	0.00–0.10	Añadido para refinamiento de grano en productos fundidos o trabajados
Li	1.6–2.5	Característica principal de la familia; reduce densidad y aumenta módulo
Zr	0.05–0.25	Agregado para formar finos dispersoides Al3Zr que estabilizan estructura de sub-grano y frenan crecimiento
Otros	Balance Al, trazas	Elementos traza (B, Ca, Sr) usados en control de fabricación; consultar especificación del proveedor

Los rangos indicados son ventanas típicas de producción que varían según productor y forma de producto; los usuarios deben consultar certificados de planta para químicas exactas. Litio y cobre dominan el desempeño: Li reduce densidad y aumenta módulo, mientras que Cu y Mg determinan la respuesta de endurecimiento por precipitación; Zr y Ti controlan la recristalización y estabilidad microestructural envejecida.

Propiedades Mecánicas

En comportamiento a tracción, 8090 muestra un aumento pronunciado tanto en límite elástico como en resistencia a tracción máxima con envejecimiento artificial, mientras que los estados recocidos mantienen ductilidad y formabilidad significativas. Los límites elásticos en templados con envejecimiento máximo son sustancialmente mayores que en estados recocidos o envejecidos naturalmente, pero pueden ir acompañados de una capacidad de endurecimiento por deformación reducida y límites más estrictos en la deformación permitida antes de la fisuración.

La dureza se correlaciona estrechamente con la condición de envejecimiento y el espesor debido a la sensibilidad al temple; las secciones delgadas típicamente alcanzan mayores resistencias retenidas tras temple y envejecimiento que las secciones gruesas. La resistencia a la fatiga de 8090 suele ser mejor que muchas aleaciones de la serie 2xxx con resistencia estática comparable debido a una arquitectura más fina de precipitados y dispersoides que ralentiza la iniciación y propagación temprana de grietas.

El espesor y la forma del producto afectan tanto a las propiedades mecánicas como al temple alcanzable. Placas y extrusiones gruesas son más susceptibles a ablandamiento inducido por enfriamiento lento en el interior y requieren tratamientos térmicos modificados y/o controles de sobreenvejecimiento para lograr propiedades homogéneas a lo largo de la sección.

Propiedad	O/Recocido	Temple Clave (p. ej., T6/T8/T86)	Notas
Resistencia a la tracción	160–240 MPa	420–520 MPa	Las resistencias con envejecimiento máximo varían según química exacta y espesor
Límite elástico	60–140 MPa	340–420 MPa	La relación límite/tensión de rotura se ajusta en templados de alta resistencia
Elongación	18–30%	6–12%	La ductilidad disminuye sustancialmente al aumentar la resistencia
Dureza (Vickers)	35–50 HV	120–150 HV	Los aumentos de dureza reflejan cambios en resistencia; depende del espesor

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	~2.62–2.66 g/cm³	Reducida respecto a aleaciones convencionales de Al debido al contenido de Li
Rango de Fusión	~500–655 °C	Intervalo sólido-líquido dependiente de aleaciones menores; base aluminio ~660 °C
Conductividad térmica	~110–140 W/m·K	Inferior al Al puro y a algunas aleaciones 6xxx; disminuye con la aleación
Conductividad eléctrica	~28–38 % IACS	Reducida por elementos de aleación y estado de precipitación
Calor específico	~0.85–0.92 J/g·K	Similar a otras aleaciones de Al a temperatura ambiente
Coeficiente de expansión térmica	~21–24 ×10⁻⁶ /K (20–100 °C)	Ligeramente menor que en muchas aleaciones de Al debido al Li; bueno para estabilidad dimensional en aplicaciones térmicas

La menor densidad de 8090 genera ahorros directos de masa en componentes estructurales y contribuye a un aumento del módulo específico. Las conductividades térmica y eléctrica son moderadas en comparación con aluminio de alta pureza; el diseño debe considerar la menor conductividad térmica en aplicaciones de disipadores de calor. El coeficiente de expansión térmica ligeramente reducido mejora la estabilidad dimensional en ensamblajes donde el ciclo térmico es crítico.

Formas del Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento de Resistencia	Temple Común	Notas
Chapa	0.3–6.0 mm	Buena uniformidad en calibres delgados	O, T3, T6, T8	Ampliamente utilizada para cubiertas formadas y paneles de fuselaje
Placa	6–50+ mm	La resistencia puede reducirse en secciones gruesas debido a la sensibilidad al temple rápido	Variantes T6, T86	Requiere cronogramas especializados de temple y envejecimiento para homogeneidad
Extrusión	Perfiles complejos	Alta resistencia direccional a lo largo del eje	T3, T6, T8	Usado para rieles estructurales, largueros; microestructura elongada por la extrusión
Tubo	Espesor de pared 1–25 mm	Buenas propiedades axiales	T6, T8	Los tubos hidroformados pueden utilizarse en estructuras sensibles al peso
Barra / Varilla	Φ5–150 mm	Buena anisotropía mecánica a lo largo de la longitud	T6, T8	Accesorios mecanizados y blanks para fijaciones

La ruta de procesamiento y la forma del producto determinan las propiedades alcanzables; las transiciones fundición-a-forja son raras para Al-Li; la mayoría de los productos 8090 son forjados y requieren un control cuidadoso del tratamiento de solución y velocidades de temple. Los productos delgados típicamente alcanzan mayores resistencias retenidas tras el envejecimiento debido a velocidades de temple más rápidas, mientras que los productos gruesos requieren ciclos térmicos modificados o tratamientos mecánicos post-proceso para asegurar la uniformidad de propiedades.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	8090	USA	Reconocido por los principales productores norteamericanos; existen variantes específicas por proveedor
EN AW	—	Europa	No hay un equivalente armonizado EN único; se utilizan aleaciones similares de Al-Li (consultar laminador)
JIS	—	Japón	Existen aleaciones localizadas de Al-Li; el equivalente directo JIS no está comúnmente estandarizado
GB/T	—	China	Las normas chinas incluyen aleaciones de Al-Li con químicas comparables pero no siempre equivalentes 1:1

Debido a que 8090 es una composición especializada de Al-Li, no existe un equivalente internacional universal uno a uno; los productores regionales suelen suministrar aleaciones con balances ligeramente diferentes de Li/Cu/Mg bajo denominaciones propietarias. Los ingenieros deben comparar la química y respuesta al temple más que confiar únicamente en los números nominales del grado al sustituir materiales entre proveedores o geografías.

Resistencia a la Corrosión

En ambientes atmosféricos 8090 exhibe una resistencia a la corrosión general aceptable comparable a muchas aleaciones de aluminio tratables térmicamente cuando se tratan correctamente las superficies. La presencia de Li y Cu requiere preparación de superficie controlada y recubrimientos protectores porque el cobre puede promover corrosión localizada en ambientes agresivos; se utilizan comúnmente anodizado y recubrimientos de conversión modernos.

El comportamiento marino es razonable para estructuras pintadas o selladas, pero el 8090 sin protección en zonas de salpicaduras o niebla salina mostrará mayor susceptibilidad a picaduras en comparación con algunas aleaciones serie 5xxx con magnesio. El diseño adecuado para evitar recovecos, controlar tensiones residuales y aislar metales disímiles es esencial en aplicaciones costeras y offshore.

Existe riesgo de fisuración por corrosión bajo tensión en temple de alta resistencia, particularmente en entornos que suministran reactantes catódicos o donde el acoplamiento galvánico acelera daños locales. El 8090 generalmente resiste mejor el SCC que ciertas familias 2xxx debido a su distribución de precipitados, pero no es tan inherentemente resistente al SCC como muchas aleaciones serie 5xxx; la mitigación en diseño y tratamientos post-soldadura son prácticas comunes. Las interacciones galvánicas con acero inoxidable o composites de fibra de carbono requieren barreras aislantes o ánodos sacrificatorios para prevenir corrosión acelerada.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

8090 es más difícil de soldar que aleaciones no tratables térmicamente debido al efecto del litio en la porosidad del metal de aporte y la propensión a craqueo en caliente en sistemas Al-Cu de alta resistencia. La soldadura por fusión (GTAW/MIG) puede realizarse en templas O o sobremaduradas con cuidado; sin embargo, los templas de alta resistencia pierden dureza en la zona afectada por el calor y a menudo es necesaria reparación post-soldadura o tratamiento térmico localizado. Cuando se requiere soldadura, se recomiendan aleaciones de aporte específicas para sistemas Al-Li o aportes Al-Mg de baja susceptibilidad, y se deben especificar procedimientos térmico-mecánicos pre y post-soldadura para controlar la distorsión y pérdida de propiedades.

Mecanizado

8090 tiene una mecanizabilidad similar a otras aleaciones de aluminio de alta resistencia; se mecaniza razonablemente bien con herramientas de carburo pero es más abrasivo que aleaciones de alta pureza debido a dispersoides duros y partículas intermetálicas. Las velocidades de corte recomendadas son moderadas con estrategias robustas de ruptura de viruta; el uso de refrigerante y evacuación de viruta son importantes para evitar acumulación en el filo y calentamiento de la pieza. Las geometrías de herramienta con ángulos de filo positivos y altas velocidades de avance con baja profundidad de pasada típicamente producen los mejores acabados y vida útil de herramienta.

Conformabilidad

El conformado de 8090 es más efectivo en temple recocido o ligeramente envejecido; la aleación tiene limitada capacidad de estirado en condiciones de máximo envejecimiento y es propensa a agrietarse si la deformación excede los límites de ductilidad. Los radios de doblez deben ser generosos en templas de alta resistencia—los radios mínimos típicos son varias veces el espesor de chapa dependiendo del temple y dirección. Cuando se requiere conformado severo, se pueden emplear tratamientos de solución y temple controlado o métodos de conformado incremental, y estrategias de conformado en caliente pueden mejorar la ductilidad para algunas geometrías.

Comportamiento al Tratamiento Térmico

8090 es tratable térmicamente y responde a tratamientos de solución y envejecimiento artificial que producen precipitados finos y coherentes. Las temperaturas típicas de tratamiento de solución se encuentran en el rango medio de 500 °C dependiendo del tamaño de la sección y la química; el mantenimiento en solución y el temple rápido son críticos para minimizar la formación de precipitados gruesos y retener solutos para el posterior envejecimiento.

El envejecimiento artificial comúnmente se realiza en el rango de 120–190 °C para aleaciones Al-Li; las propiedades máximas se logran mediante cronogramas precisos de tiempo-temperatura (familia T6/T8) que equilibran la formación de fases endurecedoras con retención adecuada de tenacidad y resistencia a la corrosión. El sobremadurado puede usarse en algunas aplicaciones para mejorar la resistencia a la corrosión bajo tensión y la tenacidad a costa de la resistencia máxima, y se utilizan templas estabilizadas estilo T86 para mantener propiedades durante el servicio.

El endurecimiento por deformación en frío no es la vía principal para 8090, pero el trabajo en frío tras el tratamiento de solución y antes del envejecimiento (T8) es práctica estándar para aumentar el límite elástico y mejorar el desempeño a fatiga mediante nucleación de precipitados endurecedores inducida por deformación.

Comportamiento a Alta Temperatura

El rango de temperatura útil para aplicaciones estructurales de 8090 está generalmente limitado muy por debajo de las temperaturas típicas de envejecimiento; la exposición sostenida por encima de ~150–175 °C conduce al ablandamiento progresivo y pérdida de resistencia máxima. La exposición a temperaturas elevadas acelera el crecimiento y coarsening de precipitados y la disolución de fases finas endurecedoras, reduciendo propiedades tanto estáticas como a fatiga.

La oxidación a temperaturas de servicio es mínima porque el aluminio forma una capa protectora de Al2O3; sin embargo, ambientes de alta temperatura con especies químicas agresivas pueden degradar las películas protectoras. La zona afectada por el calor de soldaduras es especialmente vulnerable a sobremadurado y degradación inducida por tensiones residuales cuando los componentes se exponen a temperaturas elevadas transitorias.

Aplicaciones

Industria	Componente Ejemplo	Por qué se usa 8090
Aeroespacial	Cubiertas de fuselaje, vigas de piso, accesorios estructurales	Alta resistencia y rigidez específica con ahorro de peso
Marina	Componentes de casco de alto rendimiento y herrajes	Mejor relación resistencia-peso; adecuado con recubrimientos y aislamiento
Aeroespacial/Militar	Largueros, armazones, accesorios de tren de aterrizaje (secundarios)	Resistencia a fatiga y reducción de masa para cargas dinámicas
Electrónica	Carcasas estructurales ligeras	Buena resistencia-peso y estabilidad dimensional

8090 se selecciona en diseños donde cada kilogramo ahorrado proporciona ventajas de desempeño a nivel de sistema y donde sistemas controlados de procesamiento y acabado pueden mitigar debilidades ambientales o de fabricación.

Consideraciones de Selección

Usar 8090 cuando la reducción de masa y la alta rigidez específica son requisitos primarios y las instalaciones de fabricación pueden controlar tratamiento térmico, temple y protección contra corrosión. Destaca donde la resistencia a fatiga por unidad de masa es crítica y donde los mayores costos de adquisición y procesamiento pueden justificarse por las ganancias en desempeño.

Comparado con aluminio comercial puro (por ejemplo, 1100), 8090 sacrifica conductividad eléctrica/térmica y facilidad de conformado por una resistencia y módulo notablemente mayores. Comparado con aleaciones comúnmente endurecidas por trabajo (por ejemplo, 3003 / 5052), 8090 ofrece mucha mayor resistencia máxima y mejor resistencia al crecimiento de grietas por fatiga, pero requiere protección anticorrosiva más cuidadosa y es menos conformable en templas de alta resistencia. Comparado con aleaciones tratables térmicamente muy difundidas (por ejemplo, 6061 / 6063), 8090 a menudo entrega mejor resistencia y rigidez específicas a pesar de resistencias máximas absolutas similares o ligeramente menores; elegir 8090 donde la masa y el módulo sean decisivos y esté disponible la capacidad de procesamiento Al-Li del proveedor.

Resumen Final

El 8090 sigue siendo relevante cuando una alta resistencia específica, una mayor rigidez y un buen desempeño a la fatiga justifican controles de procesamiento más estrictos y medidas de protección. Cuando se utiliza con la selección adecuada del temple, la protección superficial y las prácticas de fabricación, ofrece una solución eficaz para estructuras ligeras y de alto rendimiento en la industria aeroespacial y otros sectores sensibles al peso.