Aleaciones de Magnesio

1. Propiedades del Magnesio

Su temperatura de fusión es de 650 °C y su densidad es muy baja: 1.74 g/cm³. Su estructura cristalina es HCP, por lo que macla mucho y se deforma irregularmente. Es un metal muy reactivo, que puede llegar a explotar si se oxida rápidamente. Posee una excelente maquinabilidad y una pobre resistencia a la corrosión, por lo que necesita protección especial, especialmente en ambientes marinos.

Ventajas del Magnesio:

• Excelente maquinabilidad.
• Buena conformabilidad.
• Extremadamente ligero.
• Buena conductividad térmica.
• Buena soldabilidad.
• Buena resistencia a la fluencia.

Inconvenientes del Magnesio:

• Alto coste.
• Pobre resistencia a la corrosión.
• Alto potencial electroquímico.
• Pobre capacidad de trabajo en frío, por lo que debe trabajarse en caliente o colarse.

Como el magnesio tiene pocos planos de deslizamiento, su capacidad de deformación es baja. El límite y módulo elástico dependen de la aleación. En cuanto a las aplicaciones, se usan en automóviles, carcasas de equipo electrónico y en aeronáutica. Se puede alear para aumentar su resistencia mecánica y la resistencia a la corrosión. Los elementos mayoritarios de aleación son Al, Zn y Mn; y las impurezas Cu, Fe y Ni.

Efecto de los elementos de aleación:

• 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.
• Zr: Contribuye en gran medida al afino de grano, con lo que mejora la ductilidad, pero no mejora la resistencia.
• Ce, La, Nd y Pr: La adición de pequeñas cantidades de estos elementos mejora enormemente la resistencia a la fluencia en caliente. 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, hasta 350 °C, evitan 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.

Efecto de las impurezas:

• Fe, Cu, Ni y Co: Disminuyen 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.

2. Aleaciones Mg-Al

Con la adición de Al, se aumenta la resistencia, la colabilidad y la resistencia a la corrosión del magnesio. Son endurecibles por precipitación, que por ejemplo se da cuando tenemos grandes solubilidades a bajas temperaturas. El precipitado que se forma en esta aleación es Mg₁₇Al₁₂, pero no produce mucho endurecimiento.

3. Aleaciones Mg-Al-Zn

Son las de mayor importancia industrial. Son ligeras, resistentes y con una buena resistencia a la corrosión (dentro de las propiedades del Mg y del Al que son muy corrosivos). Al adicionarle Zn aumenta la resistencia por solución sólida y endurecimiento por precipitación (refina el precipitado). No se puede añadir más de un 10% de Al y Zn, porque producen pérdida de ductilidad por formación de intermetálicos frágiles.

Dentro de las aleaciones de Mg, las propiedades mecánicas son bastante buenas, pero hay que tener en cuenta que su resistencia específica (resistencia dividida entre la densidad) es buena porque su densidad es baja, pero nunca tendrá una resistencia mecánica ni parecida a la del acero, aunque su resistencia específica sí lo sea.

Cuanto menor cantidad de impurezas, mayor resistencia a la corrosión, por lo que el Fe, Ni y Cu son perjudiciales. Para controlar el Fe, se añade MnCl₂. Como son aleaciones baratas y sus propiedades son buenas, se usan en la industria automovilística, electrónica y de telecomunicaciones, sobre todo en carcasas.

4. Aleaciones de Mg-Zr-Tierras Raras

Con el Zr se afina el grano, y con las tierras raras se aumenta la resistencia a la fluencia, ya que forman precipitados en los límites de grano que impiden su crecimiento, afectando a la resistencia, pero que mejoran mucho la resistencia a la corrosión y mejoran el comportamiento a elevada temperatura, ya que al calentar la aleación no crece el grano, siendo esto bueno para las propiedades. Una elevada temperatura para el Mg es 400 °C, ya que a 1050 °C se evapora.

La resistencia no cae hasta los 250 °C, por lo que esto nos interesa más incluso que la resistencia propiamente dicha, es decir, nos interesa más que mantenga su resistencia hasta los 250 °C. Se usa en aeronáutica, en la fabricación de helicópteros.

5. Aleaciones Mg-Zn-Zr y Mg-Zn-Tierras Raras-Zr

Su comportamiento con la temperatura es un poco peor, pero sus propiedades mecánicas son algo mejores que las aleaciones anteriores. Su resistencia a la corrosión no es muy buena, pero aumenta al añadirle Fe, Ni y Cu.

Se usan en cajas de cambios de helicópteros, en componentes de aeronaves y en equipo militar en general, así como en vehículos de alta velocidad.