Este documento describe las propiedades, aplicaciones y aleaciones del magnesio. Explica que el magnesio se extrae naturalmente y se usa principalmente en aleaciones debido a su baja densidad y resistencia mecánica inferior en comparación con otros metales. Detalla algunas de sus aleaciones comunes como AZ91, AM60 y AS41 y sus usos principales en la industria automotriz y aeroespacial para piezas ligeras con una excelente relación resistencia-peso.

1. Magnesio y sus Aleaciones
Generalidades y Aplicaciones
Clasificación
Procesos de Unión
Generalidades y Aplicaciones
El magnesio es el 4º metal más abundante de la naturaleza, después del Si, Al
y Fe, y se considera el 8º en importancia. De forma natural se encuentra en la
forma de carbonato, silicato, sulfato o cloruro, de los que se extrae por
electrolisis o por tostación-reducción. Su baja densidad (1,74 g/cm3) incluso
menor a la del aluminio (2,7 g/cm3), le proporciona importantes ventajas en el
campo de las aleaciones ligeras. Pero, de forma general las propiedades
mecánicas 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 tiene
baja rigidez (40-45GPa de módulo de Young). Además, su estructura cristalina,
hexagonal compacta, perjudica su comportamiento mecánico pues se produce
agrietamiento 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 y
presenta un 5% de alargamiento. Por todo ello, si se quiere trabajar es
necesario aplicar previamente un tratamiento de recocido o trabajarlo en
caliente entre 200-350ºC mediante embutición. Para evitar estos
inconvenientes, se puede conformar por moldeo, principalmente por inyección o
por colada (lo que favorece la obtención de secciones gruesas que minimicen
su falta de rigidez), favorecido por su estabilidad dimensional. Su baja
ductilidad debe tenerse en cuenta en el diseño de las piezas para evitar
fragilidad bajo la acción de cargas durante la vida en servicio. Tampoco puede
considerarse que tenga una buena fluencia y resistencia a la fatiga, aunque
presenta poco desgaste. Dadas estas características, es más habitual utilizar
industrialmente el magnesio como aleación, en vez de como metal puro.
Gracias a la formación de aleaciones se pueden mejorar las propiedades
mecánicas (refinando el grano o endureciendo por precipitación) y la resistencia
a la corrosión (sobre todo mediante la precipitación de las impurezas en forma
de compuestos intermetálicos). El afino de grano se produce con la adición de
pequeñas cantidades de Zr, Al, Zn, tierras raras y Th, que deshacen la
estructura basta columnar de solidificación del magnesio puro. La precipitación

2. de impurezas se consigue principalmente con la adición de Mn, que precipita
impurezas 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 porosidad
Efecto 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 la
obtención de productos químicos y refractarios. Del resto, la mayoría se usa
como elemento de aleación (con el Al, principalmente) o como agente
inoculante para la formación de fundiciones esferoidales de Fe. Otras
aplicaciones son como agente reductor en procesos de obtención de otros
metales, en protección catódica (como ánodo de sacrificio), desulfurante de

3. aceros...
En cuanto a las aleaciones de magnesio, dado su poco peso y la excelente
relación resistencia/peso, alcanzan cada día un mejor lugar reemplazando a
metales y plásticos como material estructural. Su uso se está ampliando en las
industrias del automóvil y aeroespacial, en la fabricación de componentes de
maquinaria que trabajan a alta velocidad, equipos de manipulación, informática,
herramientas... siempre y cuando el entorno o la presencia de otros materiales
con los que pueda formar un par galvánico, no provoque la aparición de
corrosión.
- Industria del automóvil:
La elevada ligereza (fundamental para la reducción del peso del vehículo y, por
tanto, de las emisiones en los gases de escape) y buenas colabilidad y
estabilidad dimensional hace que las aleaciones de magnesio se puedan
moldear en formas complejas y en piezas monobloque. Con ello se minimizan
las operaciones de ensamblado, disminuyendo la necesidad de anclajes y
uniones. El acabado obtenido con el moldeo ya es lo suficientemente bueno
como para no necesitar operaciones de acabado superficial. Además de piezas
de diferentes zonas del habitáculo del coche también se pueden utilizar en el
motor, en piezas mecánicas y en el chasis. Aún no es el sustituto habitual de las
aleaciones metálicas y de los plásticos debido a su coste respecto a esos
materiales tradicionales. Pero dado el avance en sus características tanto de
comportamiento como de fabricación, su valor añadido hará que sean
aleaciones de uso mucho más frecuente.
Las aleaciones más empleadas hasta ahora son las de Mg-Al-Zn (AZ91, AZ92
AZ81), las de Mg-Al-Mn (AM60, AM50, AM20 cuando se requiere una elevada
resistencia) y las de Mg-Al-Si (AS41, AS21 para usos a temperaturas elevadas).
También es posible utilizar las aleaciones de magnesio como matrices de
materiales compuestos reforzados con partículas cerámicas, por ejemplo, en
pistones y barras de conexión. Con cargas del 20-30% de refuerzo es posible
obtener piezas con 1/3 del peso del mismo componente en acero, con igual
resistencia al desgaste y menor expansión térmica. Controlando el nivel de
impurezas y la presencia de aleantes secundarios, es posible obtener piezas de
elevada resistencia a la corrosión, comparable a la del aluminio pero con mejor
resistencia al impacto. Así, la aleación AZ91D es 100 veces más resistente a la
corrosión que la original AZ91.
- Industria aeroespacial:
Aquí también son beneficiosas las características de ligereza y de elevada
relación resistencia/peso propias de estas aleaciones, en aplicaciones que
requieren resistencia a elevadas temperaturas y a entornos agresivos. Las
aleaciones 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. 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 mejores
propiedades frente al desgaste).