1.2.5. Aliatges a base de magnesi

Figura 61. Diagrama de fases Ti-Mo. Adaptat d’astm Handbook, vol. iii, asm International

Són el grup més dúctil dels aliatges de titani i també presenten el mòdul de Young menor. Les principals aplicacions coincideixen amb les de les altres famílies de titani: la indústria biomèdica o la indústria esportiva (quadres de bicicletes d’altes prestacions, pals de golf, etc.).

1.2.5. Aliatges a base de magnesi

Amb una abundància del 2 %, el magnesi és el setè element més abundant de l’escorça terrestre, encara que, on realment destaca és en la forma salina de l’aigua de mar, on és el tercer element en abundància, després del sodi i clor. Els principals minerals seus són la periclasa (MgO), la dolomita [CaxMg1-x(CO3)2] la magnesita (MgCO3), la carnal·lita (KMgCl3 · 6H2O) i l’olivina (Mg2SiO4).

El magnesi metàl·lic pot obtenir-se per reducció, tant tèrmica com electrolítica. En la reducció tèrmica, la matèria primera utilitzada principalment és la dolomita, que es descompon per donar òxid de magnesi, el qual es redueix en forns elèctrics a 1200 °C amb reductors enèrgics, com el ferrosilici, el carbó, el carbur de calci, etc. A aquesta temperatura, el magnesi es vaporitza a mesura que es produeix i es va retirant. Un altre mètode utilitzat és la via electroquímica, emprant-s’hi com a matèries primeres l’òxid o clorur de magnesi. Ara per ara s’utilitza el mètode Dow, a partir d’aigua marina, i el resultat és un procediment d’electròlisi (fig. 62).

1

Figura 62. Mètode Dow per a la producció de magnesi. Adaptat d’Enginyeria electroquímica, C. L. Mantell, Ed. Reverté, Barcelona

En forma de pols, és extremadament reactiu fins al punt que pot produir deflagracions perilloses. En forma de lingot, la cinètica d’oxidació és molt lenta, el que el fa estable en la majoria d’ambients. El magnesi és un reductor extraordinàriament enèrgic i s’usa per a l’obtenció d’una gran varietat de metalls a partir de les sals que conté.

És el material estructural més lleuger, amb una densitat de 1,73 g/cm3. La seua estructura cristal·lina és hcp que, conjuntament amb al seu relativament baix mòdul de Young (E ≈ 45 GPa), fa que siga apte en aplicacions específiques. Així mateix, presenta la peculiaritat d’endurir-se amb extraordinària facilitat mitjançant la deformació en fred, el que fa que el seu conformat siga complicat a baixes temperatures, per la qual cosa s’hi ha de treballar al voltant dels 200 °C, és a dir per forja. El punt de fusió és similar al de l’alumini, 651 °C, i això en limita les aplicacions industrials.

El magnesi és fàcil de treballar en calent, de manera que habitualment requereix menys etapes de forja que altres metalls. Corbat, calat i acabat són les úniques operacions que s’hi necessiten. El conformat en fred està limitat a deformació moderada o corbat per corró de gran radi. Una aplicació típica del forjat de magnesi són els anells d’acoblament en els vaixells de míssils.

Així mateix, els aliatges de magnesi són dimensionalment estables fins aproximadament els 95 °C. Algunes foses d’aliatge Mg-Al-Zn poden envellir si s’empren a temperatures superiors a 90-120 °C.

Els aliatges de magnesi presenten com a principal inconvenient la seua poca resistència a la corrosió per a moltes aplicacions, particularment les utilitzades per a emmotllament per colada en injecció i en motlle de sorra, i els casos més severs són la corrosió en picada i intergranular en ambients salins.

Els aliatges de magnesi es classifiquen segons siguen conformables per emmotllament o forja. La seua denominació ve determinada per la norma astm. Les primeres dues lletres de la designació identifiquen els dos elements d’aliatge presents amb més quantitat. Les lletres són ordenades de forma decreixent segons percentatges, o alfabèticament si els elements es troben en la mateixa proporció. Les lletres són seguides dels respectius percentatges arredonits a nombres sencers, seguits per una lletra final de sèrie. Aquesta lletra de sèrie indica alguna variació en composició d’algun constituent d’aliatge menor, o impureses. Les lletres que designen els constituents més comuns s’indiquen en el següent llistat:

• A → alumini • I → terres rares • H → tori • K → zirconi • L → liti • M → Manganès. • Q → plata • S → silici • Z → zinc

És habitual l’ús de sufixos que designen els tractaments soferts per l’aliatge, seguint les mateixes pautes que en els aliatges d’alumini ja exposades. En la taula 13 es mostra com es designen els aliatges a base de magnesi:

Taula 13. Designació dels tractaments aplicats als aliatges a base de magnesi. Adaptat d’astm Handbook, vol. ii, asm International

Designació Tractament

F Com es va fabricar (colada o forja) O Recuita, recristal·litzat (només forjats) H Endurit per deformació (només forjats) H2 Endurit per deformació parcialment recuita

H3 Endurit per deformació i estabilitzat

W Tractament tèrmic de solució

T Tractament tèrmic per estabilitzar F, O o H T3 Tractament tèrmic de solució i treball en fred

T4 Tractament tèrmic de solució