Magnesio y sus AleacionesGeneralidades y AplicacionesClasificaciónProcesos de UniónGeneralidades y AplicacionesEl magnesio...
de impurezas se consigue principalmente con la adición de Mn, que precipitaimpurezas como las de Fe.Efecto de las impureza...
aceros...En cuanto a las aleaciones de magnesio, dado su poco peso y la excelenterelación resistencia/peso, alcanzan cada ...
buena resistencia a la corrosión. También se suelen utilizar aleaciones Mg-Al-Si,Mg-Li-Al-Si y como matrices de materiales...
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Magnesio y sus aleaciones

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Magnesio y sus aleaciones

  1. 1. Magnesio y sus AleacionesGeneralidades y AplicacionesClasificaciónProcesos de UniónGeneralidades y AplicacionesEl magnesio es el 4º metal más abundante de la naturaleza, después del Si, Aly Fe, y se considera el 8º en importancia. De forma natural se encuentra en laforma de carbonato, silicato, sulfato o cloruro, de los que se extrae porelectrolisis o por tostación-reducción. Su baja densidad (1,74 g/cm3) inclusomenor a la del aluminio (2,7 g/cm3), le proporciona importantes ventajas en elcampo de las aleaciones ligeras. Pero, de forma general las propiedadesmecánicas de las aleaciones de magnesio son inferiores a las del aluminio. Densidad 1770-1830 kg/m3 Punto de Fusión 650 °C Módulo de Young 44.8 GPa Coeficiente de Poisson 0.35 Límite elástico 152-379 MPa Resistencia a la tracción 80-280 MPa Alargamiento 5-15%No se considera un buen material estructural, ya que funde a 650ºC y tienebaja rigidez (40-45GPa de módulo de Young). Además, su estructura cristalina,hexagonal compacta, perjudica su comportamiento mecánico pues se produceagrietamiento por trabajado en frío si se reduce su espesor en más de un 10%mediante laminación. Su resistencia a la tracción está en torno a 180MPa ypresenta un 5% de alargamiento. Por todo ello, si se quiere trabajar esnecesario aplicar previamente un tratamiento de recocido o trabajarlo encaliente entre 200-350ºC mediante embutición. Para evitar estosinconvenientes, se puede conformar por moldeo, principalmente por inyección opor colada (lo que favorece la obtención de secciones gruesas que minimicensu falta de rigidez), favorecido por su estabilidad dimensional. Su bajaductilidad debe tenerse en cuenta en el diseño de las piezas para evitarfragilidad bajo la acción de cargas durante la vida en servicio. Tampoco puedeconsiderarse que tenga una buena fluencia y resistencia a la fatiga, aunquepresenta poco desgaste. Dadas estas características, es más habitual utilizarindustrialmente el magnesio como aleación, en vez de como metal puro.Gracias a la formación de aleaciones se pueden mejorar las propiedadesmecánicas (refinando el grano o endureciendo por precipitación) y la resistenciaa la corrosión (sobre todo mediante la precipitación de las impurezas en formade compuestos intermetálicos). El afino de grano se produce con la adición depequeñas cantidades de Zr, Al, Zn, tierras raras y Th, que deshacen laestructura basta columnar de solidificación del magnesio puro. La precipitación
  2. 2. de impurezas se consigue principalmente con la adición de Mn, que precipitaimpurezas como las de Fe.Efecto de las impurezas: ELEMENTO EFECTO Fe, Cu, Ni y Co Disminuyen de forma importante la resistencia a la corrosión Mn Permite la precipitación de impurezas formando compuestos intermetálicos Na, K y Ba Provocan fragilización severa H Provoca la reducción de la resistencia a la tracción y de la ductilidad debido a que favorece la aparición de porosidadEfecto de los elementos de aleación: ELEMENTO EFECTO Al Permite aumentar la resistencia y afinar el grano Mn Permite la eliminación de impurezas mediante precipitación, lo que mejora la resistencia a la corrosión Zn Contribuye al afino de grano, aunque no debe incorporarse en demasiada cantidad pues provocaría fisuración en caliente durante la solidificación Zr Contribuye en gran medida al afino de grano, con lo que mejora la ductilidad pero no beneficia en la resistencia Ce, La, Nd y Pr La adición de pequeñas cantidades de estos elementos mejora enormemente la resistencia a la fluencia en caliente hasta unos 250ºC, pero estas aleaciones binarias tienen baja resistencia a la tracción.Estos aleantes permiten reducir la microporosidad de las aleaciones Mg-Zn, y dado su bajo punto de fusión forman eutécticos fácilmente lo que mejora su moldeabilidad. Th Pequeñas cantidades de este aleante mejoran la resistencia a la fluencia en caliente hasta 350ºC, y evita la microporosidad y la fragilización de las aleaciones Mg-Zn, a la vez que aumenta su ductilidad.Su presencia mejora la moldeabilidad y la soldabilidad Ag Mejora considerablemente la resistencia a la tracción.Aplicaciones:En torno al 90% del total del magnesio se emplea en forma no metálica, para laobtención de productos químicos y refractarios. Del resto, la mayoría se usacomo elemento de aleación (con el Al, principalmente) o como agenteinoculante para la formación de fundiciones esferoidales de Fe. Otrasaplicaciones son como agente reductor en procesos de obtención de otrosmetales, en protección catódica (como ánodo de sacrificio), desulfurante de
  3. 3. aceros...En cuanto a las aleaciones de magnesio, dado su poco peso y la excelenterelación resistencia/peso, alcanzan cada día un mejor lugar reemplazando ametales y plásticos como material estructural. Su uso se está ampliando en lasindustrias del automóvil y aeroespacial, en la fabricación de componentes demaquinaria que trabajan a alta velocidad, equipos de manipulación, informática,herramientas... siempre y cuando el entorno o la presencia de otros materialescon los que pueda formar un par galvánico, no provoque la aparición decorrosión.- Industria del automóvil:La elevada ligereza (fundamental para la reducción del peso del vehículo y, portanto, de las emisiones en los gases de escape) y buenas colabilidad yestabilidad dimensional hace que las aleaciones de magnesio se puedanmoldear en formas complejas y en piezas monobloque. Con ello se minimizanlas operaciones de ensamblado, disminuyendo la necesidad de anclajes yuniones. El acabado obtenido con el moldeo ya es lo suficientemente buenocomo para no necesitar operaciones de acabado superficial. Además de piezasde diferentes zonas del habitáculo del coche también se pueden utilizar en elmotor, en piezas mecánicas y en el chasis. Aún no es el sustituto habitual de lasaleaciones metálicas y de los plásticos debido a su coste respecto a esosmateriales tradicionales. Pero dado el avance en sus características tanto decomportamiento como de fabricación, su valor añadido hará que seanaleaciones de uso mucho más frecuente.Las aleaciones más empleadas hasta ahora son las de Mg-Al-Zn (AZ91, AZ92AZ81), las de Mg-Al-Mn (AM60, AM50, AM20 cuando se requiere una elevadaresistencia) y las de Mg-Al-Si (AS41, AS21 para usos a temperaturas elevadas).También es posible utilizar las aleaciones de magnesio como matrices demateriales compuestos reforzados con partículas cerámicas, por ejemplo, enpistones y barras de conexión. Con cargas del 20-30% de refuerzo es posibleobtener piezas con 1/3 del peso del mismo componente en acero, con igualresistencia al desgaste y menor expansión térmica. Controlando el nivel deimpurezas y la presencia de aleantes secundarios, es posible obtener piezas deelevada resistencia a la corrosión, comparable a la del aluminio pero con mejorresistencia al impacto. Así, la aleación AZ91D es 100 veces más resistente a lacorrosión que la original AZ91.- Industria aeroespacial:Aquí también son beneficiosas las características de ligereza y de elevadarelación resistencia/peso propias de estas aleaciones, en aplicaciones querequieren resistencia a elevadas temperaturas y a entornos agresivos. Lasaleaciones más habituales son las de Mg-Zn-Zr-tierras raras (ZE63A) y las Mg-Y-tierras raras (WE54) que pueden usarse hasta temperaturas de 300ºC y con
  4. 4. buena resistencia a la corrosión. También se suelen utilizar aleaciones Mg-Al-Si,Mg-Li-Al-Si y como matrices de materiales compuestos reforzados con fibras(mostrando mejoras de hasta un 50% en su resistencia y también mejorespropiedades frente al desgaste).

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