Las aleaciones de magnesio son mezclas de magnesio (el metal estructural más ligero) con otros metales (llamados aleación ), a menudo aluminio , zinc , manganeso , silicio , cobre , tierras raras y circonio . Las aleaciones de magnesio tienen una estructura reticular hexagonal , que afecta a las propiedades fundamentales de estas aleaciones. La deformación plástica de la red hexagonal es más complicada que en metales con red cúbica como el aluminio, el cobre y el acero ; por lo tanto, las aleaciones de magnesio se utilizan típicamente como aleaciones fundidas , pero la investigación de aleaciones forjadas ha sido más extensa desde 2003. Las aleaciones de magnesio fundido se utilizan para muchos componentes de los automóviles modernos y se han utilizado en algunos vehículos de alto rendimiento ; el magnesio fundido a presión también se utiliza para cuerpos de cámaras y componentes en lentes .
Las aleaciones de magnesio más utilizadas comercialmente contienen aluminio (entre un 3 y un 13 por ciento). Otra aleación importante contiene Mg, Al y Zn. [1] Algunas son endurecibles mediante tratamiento térmico .
Todas las aleaciones se pueden utilizar para más de una forma de producto, pero las aleaciones AZ63 y AZ92 son las más utilizadas para fundiciones en arena , AZ91 para fundiciones a presión y AZ92 generalmente empleada para fundiciones en molde permanente (mientras que AZ63 y A10 también se utilizan a veces en la última aplicación). Para forjados , AZ61 es la más utilizada, y aquí se emplea la aleación M1 cuando se requiere baja resistencia y AZ80 para la mayor resistencia. Para extrusiones , se fabrica una amplia gama de formas, barras y tubos a partir de aleación M1 cuando basta con una baja resistencia o cuando se planea soldar a fundiciones M1. Las aleaciones AZ31, AZ61 y AZ80 se emplean para extrusiones en el orden mencionado, donde el aumento de la resistencia justifica sus mayores costos relativos. [2] [ cita completa requerida ]
Magnox (aleación) , cuyo nombre es una abreviatura de "magnesio no oxidante", es 99% magnesio y 1% aluminio, y se utiliza en el revestimiento de las barras de combustible en los reactores nucleares magnox .
Las aleaciones de magnesio se conocen mediante códigos cortos (definidos en ASTM B275) que indican composiciones químicas aproximadas en peso. Por ejemplo, AS41 tiene 4% de aluminio y 1% de silicio; AZ81 tiene 7,5% de aluminio y 0,7% de zinc. Si hay aluminio, casi siempre también hay un componente de manganeso en aproximadamente un 0,2% en peso que sirve para mejorar la estructura del grano; si no hay aluminio ni manganeso, normalmente hay circonio en aproximadamente un 0,8% para este mismo propósito. El magnesio es un material inflamable y debe manipularse con cuidado.
Los nombres de las aleaciones de magnesio suelen estar compuestos por dos letras seguidas de dos números. Las letras indican los principales elementos de la aleación (A = aluminio, Z = cinc, M = manganeso, S = silicio). Los números indican las respectivas composiciones nominales de los principales elementos de la aleación. Por ejemplo, la marca AZ91 indica una aleación de magnesio con aproximadamente un 9 por ciento en peso de aluminio y un 1 por ciento en peso de cinc. La composición exacta debe confirmarse a partir de normas de referencia.
El sistema de designación de las aleaciones de magnesio no está tan estandarizado como en el caso de los aceros o las aleaciones de aluminio; la mayoría de los productores siguen un sistema que utiliza una o dos letras de prefijo, dos o tres números y una letra de sufijo. Las letras de prefijo designan los dos principales metales de aleación según el siguiente formato desarrollado en la especificación ASTM B275, como se muestra en la tabla de la derecha. [2]
El aluminio, el zinc, el circonio y el torio promueven el endurecimiento por precipitación : el manganeso mejora la resistencia a la corrosión; [3] y el estaño mejora la capacidad de colada. El aluminio es el elemento de aleación más común. Los números corresponden al porcentaje redondeado de los dos elementos de aleación principales, procediendo alfabéticamente a medida que las composiciones se vuelven estándar. La designación del temple es muy similar a la del aluminio. Se utilizan –F, -O, -H1, -T4, -T5 y –T6. El molde permanente en arena y la fundición a presión están bien desarrollados para las aleaciones de magnesio, siendo la fundición a presión la más popular. Aunque el magnesio es aproximadamente el doble de caro que el aluminio, su proceso de fundición a presión en cámara caliente es más fácil, más económico y entre un 40% y un 50% más rápido que el proceso en cámara fría requerido para el aluminio. El comportamiento de conformado es deficiente a temperatura ambiente, pero la mayoría de los procesos convencionales se pueden realizar cuando el material se calienta a temperaturas de 450–700 °F (232–371 °C). Como estas temperaturas se alcanzan fácilmente y generalmente no requieren una atmósfera protectora, se fabrican muchos productos de magnesio formados y estirados . La maquinabilidad de las aleaciones de magnesio es la mejor de cualquier metal comercial y, en muchas aplicaciones, los ahorros en los costos de mecanizado compensan con creces el aumento del costo del material. [ cita requerida ] Sin embargo, es necesario mantener las herramientas afiladas y proporcionar un amplio espacio para las virutas. Las aleaciones de magnesio se pueden soldar por puntos casi tan fácilmente como el aluminio, pero es necesario cepillar o limpiar con productos químicos antes de formar la soldadura. La soldadura por fusión se lleva a cabo más fácilmente mediante procesos que utilizan una atmósfera protectora inerte de gas argón o helio. Existe una considerable desinformación sobre el riesgo de incendio en el procesamiento de aleaciones de magnesio. Es cierto que las aleaciones de magnesio son altamente combustibles cuando están en una forma finamente dividida, como polvo o virutas finas, y este riesgo nunca debe ignorarse. Por encima de los 800 °F (427 °C), se requiere una atmósfera no combustible y libre de oxígeno para suprimir la combustión. Las operaciones de fundición a menudo requieren precauciones adicionales debido a la reactividad del magnesio con la arena y el agua en forma de láminas, barras, extrusiones o fundición; sin embargo, las aleaciones de magnesio no presentan ningún riesgo real de incendio. [2]
Las aleaciones que contienen torio no suelen utilizarse, ya que un contenido de torio superior al 2 % exige que el componente se manipule como material radiactivo, aunque el magnesio toriado, conocido como Mag-Thor, se utilizó en aplicaciones militares y aeroespaciales en la década de 1950. De manera similar, las aleaciones que contienen uranio han disminuido en uso hasta el punto de que la designación "G" de ASTM B275 ya no figura en la norma.
Las aleaciones de magnesio se utilizan tanto para componentes fundidos como forjados: las aleaciones que contienen aluminio se utilizan generalmente para fundición y las que contienen circonio para forjados; las aleaciones a base de circonio se pueden utilizar a temperaturas más altas y son populares en la industria aeroespacial.
Las aleaciones de magnesio+itrio+tierras raras+circonio como WE54 y WE43 (esta última con composición Mg 93,6%, Y 4%, Nd 2,25%, 0,15% Zr) pueden funcionar sin fluencia hasta 300 °C y son razonablemente resistentes a la corrosión.
En ocasiones se han asociado nombres comerciales con aleaciones de magnesio. Algunos ejemplos son:
La resistencia a la tracción de la fundición de magnesio suele ser de 75 a 200 MPa, la resistencia a la tracción de 135 a 285 MPa y la elongación de 2 a 10 %. La densidad típica es de 1,8 g/cm 3 y el módulo de Young es de 42 GPa. [4] Las aleaciones de fundición más comunes son:
La resistencia a la tracción de las aleaciones forjadas de magnesio suele ser de entre 160 y 240 MPa, la resistencia a la tracción de entre 180 y 440 MPa y la elongación de entre el 7 y el 40 %. [6] Las aleaciones forjadas más comunes son:
Las aleaciones de magnesio forjado tienen una característica especial. Su resistencia a la compresión es menor que la resistencia a la tracción. Después de la formación, las aleaciones de magnesio forjado tienen una textura fibrosa en la dirección de deformación, lo que aumenta la resistencia a la tracción. En compresión, la resistencia a la tracción es menor debido al maclado de cristales , [7] que ocurre más fácilmente en compresión que en tracción en las aleaciones de magnesio debido a la estructura reticular hexagonal.
Las extrusiones de polvos solidificados rápidamente alcanzan resistencias a la tracción de hasta 740 MPa debido a su carácter amorfo , [8] que es dos veces más fuerte que las aleaciones de magnesio tradicionales más fuertes y comparable a las aleaciones de aluminio más fuertes .
Las ventajas particulares del magnesio son similares a las de las aleaciones de aluminio: baja gravedad específica con una resistencia satisfactoria. El magnesio ofrece ventajas sobre el aluminio, ya que tiene una densidad incluso menor (≈ 1,8 g/cm 3 ) que el aluminio (≈ 2,8 g/cm 3 ). [14] Las propiedades mecánicas de las aleaciones de magnesio tienden a ser inferiores a las de las aleaciones de aluminio más resistentes. [15]
La relación resistencia-peso de las aleaciones de magnesio endurecidas por precipitación es comparable con la de las aleaciones fuertes de aluminio o con la de los aceros aleados. Sin embargo, las aleaciones de magnesio tienen una densidad menor, soportan una mayor carga de columna por unidad de peso y tienen un módulo específico más alto . También se utilizan cuando no se necesita una gran resistencia, pero se desea una forma gruesa y ligera, o cuando se necesita una mayor rigidez . Algunos ejemplos son las fundiciones complicadas, como las carcasas o cajas para aeronaves, y las piezas para máquinas que giran rápidamente o que se mueven de un lado a otro. Estas aplicaciones pueden inducir maclado y desmaclado cíclico de cristales que reduce la resistencia a la fluencia bajo un cambio de dirección de carga. [7]
La resistencia de las aleaciones de magnesio se reduce a temperaturas elevadas; temperaturas tan bajas como 93 °C (200 °F) producen una reducción considerable en la resistencia a la fluencia. La mejora de las propiedades a alta temperatura de las aleaciones de magnesio es un área de investigación activa con resultados prometedores. [15]
Las aleaciones de magnesio muestran una fuerte anisotropía y una formabilidad deficiente a temperatura ambiente debido a su estructura cristalina compacta hexagonal, lo que limita los modos de procesamiento prácticos. [16] [7] A temperatura ambiente, el deslizamiento del plano basal de la dislocación y el maclado mecánico de los cristales son los únicos mecanismos de deformación operativos; la presencia de maclado requiere además que las condiciones de carga específicas sean favorables. [7] Por estas razones, el procesamiento de las aleaciones de magnesio debe realizarse a altas temperaturas para evitar la fractura frágil. [17]
Las propiedades de alta temperatura de las aleaciones de magnesio son relevantes para aplicaciones automotrices y aeroespaciales, donde la desaceleración de la fluencia juega un papel importante en la vida útil del material. Las aleaciones de magnesio generalmente tienen malas propiedades de fluencia; esta deficiencia se atribuye a las adiciones de soluto en lugar de la matriz de magnesio, ya que el magnesio puro muestra una vida útil de fluencia similar al aluminio puro, pero las aleaciones de magnesio muestran una vida útil de fluencia reducida en comparación con las aleaciones de aluminio. [15] [17] La fluencia en aleaciones de magnesio ocurre principalmente por deslizamiento por dislocación , deslizamiento cruzado activado y deslizamiento de los límites de grano . [18] Se ha demostrado que la adición de pequeñas cantidades de zinc en aleaciones de Mg-RE aumenta la vida útil de fluencia en un 600% al estabilizar los precipitados en los planos basal y prismático a través del endurecimiento de la unión localizada. [18] Estos desarrollos han permitido que las aleaciones de magnesio se utilicen en aplicaciones automotrices y aeroespaciales a temperaturas relativamente altas. [15] Los cambios microestructurales a altas temperaturas también están influenciados por la recristalización dinámica en aleaciones de magnesio de grano fino. [7]
Se investigan las contribuciones individuales del gadolinio y el itrio al endurecimiento por envejecimiento y la resistencia a alta temperatura de aleaciones de magnesio que contienen ambos elementos utilizando aleaciones que contienen diferentes proporciones molares de Gd:Y de 1:0, 1:1, 1:3 y 0:1 con un contenido constante de Y+Gd de 2,75 mol%. Todas las aleaciones investigadas exhiben un notable endurecimiento por envejecimiento por precipitación de la fase β con estructura cristalina DO19 y la fase β con estructura cristalina BCO, incluso a temperaturas de envejecimiento superiores a 200 °C. Ambos precipitados se observan en muestras con envejecimiento máximo. Los precipitados que contribuyen al endurecimiento por envejecimiento son finos y su cantidad aumenta a medida que aumenta el contenido de Gd, y esto da como resultado una mayor dureza máxima, resistencia a la tracción y un 0,2% de tensión de prueba, pero una disminución del alargamiento. Por otro lado, un mayor contenido de Y aumenta el alargamiento de las aleaciones, pero da como resultado una disminución de la resistencia. [2]
A pesar de la naturaleza activa del metal, [ aclaración necesaria ] el magnesio y sus aleaciones tienen buena resistencia a la corrosión en aire a STP. [ cita requerida ] La tasa de corrosión es lenta comparada con la oxidación del acero dulce en la misma atmósfera. [ cita requerida ] La inmersión en agua salada es problemática, pero se ha logrado una gran mejora en la resistencia a la corrosión por agua salada, especialmente para materiales forjados, reduciendo algunas impurezas, particularmente níquel y cobre, a proporciones muy bajas [19] o utilizando recubrimientos apropiados. [20]
Las aleaciones de magnesio se endurecen rápidamente con cualquier tipo de trabajo en frío y, por lo tanto, no se pueden conformar en frío de forma extensiva sin recocido repetido. El doblado, hilado o estirado brusco se debe realizar a aproximadamente 500 a 600 °F (260 a 316 °C), aunque el doblado suave alrededor de radios grandes se puede realizar en frío. El conformado lento da mejores resultados que el conformado rápido. Se prefiere el forjado en prensa al forjado a martillo, porque la prensa permite un mayor tiempo para el flujo del metal. El rango de forjado plástico es de 500 a 800 °F (260 a 427 °C). El metal trabajado fuera de este rango se rompe fácilmente debido a la falta de mecanismos de deformación disponibles. [7]
Las aleaciones de magnesio, especialmente las aleaciones endurecidas por precipitación, se utilizan en la fundición . Se utilizan métodos de fundición en arena, molde permanente y molde a presión , pero la fundición en yeso de París aún no se ha perfeccionado. La fundición en arena en moldes de arena verde requiere una técnica especial, porque el magnesio reacciona con la humedad de la arena, formando óxido de magnesio y liberando hidrógeno. El óxido forma áreas ennegrecidas llamadas quemaduras en la superficie de la fundición, y el hidrógeno liberado puede causar porosidad. Los inhibidores como azufre, ácido bórico, etilenglicol o fluoruro de amonio se mezclan con la arena húmeda para evitar la reacción. Todos los moldes alimentados por gravedad requieren una columna extra alta de metal fundido para que la presión sea lo suficientemente grande como para expulsar las burbujas de gas de la fundición y hacer que el metal tome el detalle del molde. El espesor de la pared de la fundición debe ser de al menos 5/32 pulg. en la mayoría de las condiciones. Se deben proporcionar filetes extra grandes en todas las esquinas entrantes, ya que la concentración de tensión en las fundiciones de magnesio es particularmente peligrosa. Las piezas fundidas en molde permanente se fabrican a partir de las mismas aleaciones y tienen aproximadamente las mismas propiedades físicas que las piezas fundidas en arena. Dado que la contracción de solidificación del magnesio es aproximadamente la misma que la del aluminio, los moldes de aluminio a menudo se pueden adaptar para hacer piezas fundidas de aleación de magnesio (aunque puede ser necesario cambiar el colado). Las piezas fundidas en cámara fría a presión se utilizan para la producción en serie de piezas pequeñas. La solidificación rápida causada por el contacto del metal fluido con la matriz fría produce una pieza fundida de estructura densa con excelentes propiedades físicas. El acabado y la precisión dimensional son muy buenos, y el mecanizado es necesario solo cuando se requiere una precisión extrema. Por lo general, estas piezas fundidas no se tratan térmicamente.
Muchas aleaciones de magnesio estándar se sueldan fácilmente con equipos de soldadura a gas o por resistencia, pero no se pueden cortar con un soplete de oxígeno. Las aleaciones de magnesio no se sueldan a otros metales, porque pueden formarse compuestos intermetálicos frágiles o porque la combinación de metales puede promover la corrosión. Cuando se sueldan dos o más piezas, sus composiciones deben ser las mismas. La soldadura de aleaciones de magnesio solo es factible para tapar defectos superficiales en las piezas. Las soldaduras son incluso más corrosivas que con el aluminio, y nunca se debe exigir que las piezas soporten tensiones. Las uniones remachadas en estructuras de aleación de magnesio suelen emplear remaches de aluminio o de aleación de aluminio y magnesio. Los remaches de magnesio no se utilizan a menudo porque deben introducirse cuando están calientes. Los orificios de los remaches deben perforarse, especialmente en chapas pesadas y secciones extruidas, ya que el punzonado tiende a dar un borde áspero al orificio y a provocar concentraciones de tensión.
Un atractivo particular de las aleaciones de magnesio reside en sus extraordinarias propiedades de mecanizado , en las que son superiores incluso al atornillado de latón. La potencia necesaria para cortarlas es pequeña y se pueden utilizar velocidades extremadamente altas (5000 pies por minuto en algunos casos). Las mejores herramientas de corte tienen formas especiales, pero se pueden utilizar las herramientas para mecanizar otros metales, aunque el resultado es una eficiencia algo menor. Cuando se corta magnesio a alta velocidad, las herramientas deben estar afiladas y deben cortar en todo momento. Las herramientas desafiladas y que arrastran y que funcionan a alta velocidad pueden generar suficiente calor para encender virutas finas. Como las virutas y el polvo del pulido pueden ser un peligro de incendio, el pulido debe realizarse con un refrigerante o con un dispositivo para concentrar el polvo bajo el agua. La amoladora de magnesio no debe utilizarse también para metales ferrosos, ya que una chispa podría encender el polvo acumulado. Si se iniciara un incendio de magnesio, se puede sofocar con virutas de hierro fundido o arena seca, o con otros materiales preparados especialmente para ese fin. Nunca se deben utilizar extintores de agua o líquidos, porque tienden a dispersar el fuego. En realidad, es mucho más difícil encender las virutas y el polvo de magnesio de lo que se suele suponer, y por ello no presentan grandes dificultades de mecanizado. Las técnicas especiales que se deben utilizar para fabricar magnesio (trabajo, fundición y unión) aumentan considerablemente el coste de fabricación. Al elegir entre aluminio y magnesio o una pieza determinada, el coste base del metal puede no dar mucha ventaja a ninguno de los dos, pero normalmente las operaciones de fabricación hacen que el magnesio sea más asequible. [2] Tal vez no haya ningún grupo de aleaciones en el que la extrusión sea más importante que en estas, ya que la estructura de grano comparativamente grueso del material fundido hace que la mayoría de ellas sean demasiado susceptibles al agrietamiento como para trabajarlas por otros medios hasta que se les haya impartido la deformación suficiente para refinar el grano. Por tanto, a excepción de una o dos aleaciones blandas, el mecanizado es invariablemente un paso preliminar antes de otros procesos de conformación.
No se extruye mucho magnesio puro , ya que tiene propiedades algo pobres, especialmente en lo que respecta a su resistencia a la tracción. Los elementos de aleación de mayor preocupación en la actualidad son el aluminio, el zinc, el cerio y el circonio; el manganeso también suele estar presente ya que, aunque tiene poco efecto sobre la resistencia, tiene una función valiosa en la mejora de la resistencia a la corrosión. Una aleación binaria importante, que contiene hasta un 2,0% de manganeso, se utiliza ampliamente para la fabricación de chapa laminada. Es comparativamente blanda y más fácil de extruir que otras aleaciones, y también es una de las pocas que se puede laminar directamente sin preextrusión. En el Reino Unido, las extrusiones se realizan a partir de tochos de 2,87 a 12 pulgadas (73 a 305 mm) de diámetro. En prensas que varían en potencia en el rango de 600 a 3500 toneladas; las presiones máximas normales sobre el tocho son de 30 a 50 toneladas/pie cuadrado. En los EE.UU., la empresa química Dow ha instalado recientemente una prensa de 13.200 toneladas capaz de manipular palanquillas de hasta 32 pulgadas. La técnica de extrusión es generalmente similar a la de las aleaciones de base de aluminio pero, según Wilkinson y Fox, el diseño de la matriz requiere una consideración especial y, en su opinión, debería incorporar longitudes de cojinetes cortas y entradas de matriz afiladas. La extrusión de tubos en aleaciones AM503, ZW2 y ZW3 se realiza ahora con matrices de puente. (Las aleaciones con base de aluminio no se sueldan satisfactoriamente). A diferencia de la práctica anterior de utilizar palanquillas perforadas, ahora se utiliza la perforación con mandril en la extrusión de tubos de gran diámetro en aleación ZW3.
La rigidez de las aleaciones frente a la extrusión aumenta en proporción a la cantidad de elementos endurecedores que contienen, y la temperatura empleada es generalmente más alta cuanto mayor es la cantidad de estos. Las temperaturas de las palanquillas también se ven afectadas por el tamaño de las secciones, siendo más altas para reducciones fuertes, pero generalmente están en el rango de 250–450 °C (482–842 °F). Las temperaturas del contenedor deben ser idénticas o solo ligeramente superiores a la temperatura de las palanquillas. El precalentamiento de las palanquillas debe realizarse de manera uniforme para promover en la medida de lo posible una estructura homogénea por absorción de compuestos, como Mg4Al, presentes en las aleaciones.
Fox señala que esto también es aplicable a las aleaciones de aluminio. La estructura inicial del tocho es importante y vale la pena utilizar métodos de fundición que conduzcan a un grano fino. En el material grueso, hay partículas más grandes de los compuestos que se disuelven con menor facilidad y tienden a provocar un gradiente de disolución. En las aleaciones de magnesio, esto provoca tensión interna, ya que la disolución va acompañada de una pequeña contracción, y también puede influir en la uniformidad de la respuesta al tratamiento térmico posterior.
La aleación binaria de magnesio y manganeso (AM505) se extruye fácilmente a bajas presiones en un rango de temperatura de 250 a 350 °C (482 a 662 °F). La temperatura real utilizada depende de la reducción y de la longitud del tocho, más que de las propiedades deseadas, que son relativamente insensibles a las condiciones de extrusión. El buen estado de la superficie de la extrusión se logra solo con altas velocidades, del orden de 15 a 30 metros (49 a 98 pies) por minuto.
En el caso de las aleaciones que contienen aluminio y cinc, y en particular las que tienen un mayor contenido de aluminio, como AZM y AZ855, surgen dificultades a altas velocidades debido a la falta de calor. En condiciones cercanas al equilibrio, el magnesio es capaz de disolver aproximadamente el 12 por ciento de aluminio, pero en las palanquillas fundidas, el 4-5 % en peso suele representar el límite de solubilidad. Por lo tanto, las aleaciones que contienen un 6 % en peso de Al o más contienen Mg4Al3, que forma una fusión eutéctica a 435 °C. La temperatura de extrusión puede variar de 250 a 400 °C (482 a 752 °F), pero a valores más altos las velocidades están restringidas a unos 4 metros (13 pies) por minuto. La colada continua mejora la homogeneidad de estas aleaciones y el enfriamiento por agua de las matrices o el calentamiento cónico de las palanquillas facilita aún más su extrusión.
La introducción de las aleaciones de magnesio-cinc-circonio, ZW2 y ZW3, representa un avance considerable en la tecnología de las aleaciones de magnesio por varias razones. Son muy resistentes, pero, como no contienen aluminio, el tocho fundido contiene solo pequeñas cantidades de la segunda fase. Como la temperatura de solidus se eleva unos 100 °C (180 °F), el riesgo de que se produzcan cortocircuitos en caliente a velocidades de extrusión relativamente altas se reduce mucho. Sin embargo, las propiedades mecánicas son sensibles al tiempo de precalentamiento del tocho, la temperatura y la velocidad de extrusión. Los tiempos de precalentamiento prolongados y las temperaturas y velocidades altas producen propiedades similares a las de las aleaciones más antiguas que contienen aluminio. Los tiempos de calentamiento deben ser cortos y las temperaturas y velocidades bajas para producir propiedades elevadas. Aumentar el contenido de zinc al 5 o 6 % en peso, como en las aleaciones americanas ZK60 y ZK61, reduce la sensibilidad a la velocidad de extrusión con respecto a las propiedades mecánicas.
La aleación de materiales que contienen circonio ha sido un problema importante en su desarrollo. Es habitual añadir el circonio a partir de una sal, y un control minucioso puede producir buenos resultados. Dominion Magnesium Limited en Canadá ha desarrollado un método de adición de manera convencional a través de una aleación maestra.
La explicación de las bajas velocidades de extrusión necesarias para extrudir con éxito algunas aleaciones de magnesio no reside fuera de las razones que se esgrimen para otros metales. Altwicker considera que la causa más importante está relacionada con el grado de recuperación de la deformación de los cristales, que es menos completa cuando el trabajo se aplica rápidamente, lo que provoca tensiones más altas y el agotamiento de la capacidad de deslizamiento de los cristales. Esto es digno de consideración, ya que la velocidad de recristalización varía de un metal a otro y de acuerdo con la temperatura. También es un hecho que un metal trabajado en lo que se considera su rango de trabajo puede con frecuencia mostrar un marcado endurecimiento por trabajo si se enfría inmediatamente después de la deformación, lo que demuestra que la pérdida temporal de plasticidad puede acompañar fácilmente al trabajo rápido. [21] [22]
Se han probado el escandio y el gadolinio como elementos de aleación; una aleación con 1% de manganeso, 0,3% de escandio y 5% de gadolinio ofrece una resistencia a la fluencia casi perfecta a 350 °C. [23] La composición física de estas aleaciones multicomponentes es complicada, con la formación de placas de compuestos intermetálicos como Mn2Sc . Se ha demostrado que la adición de zinc a las aleaciones de Mg-RE aumenta en gran medida la vida útil de la fluencia al estabilizar los precipitados de RE. [18] El erbio también se ha considerado como un aditivo. [24]
La adición de un 10% de litio al magnesio produce una aleación que puede utilizarse como un ánodo mejorado en baterías con un cátodo de dióxido de manganeso. [25] Las aleaciones de magnesio y litio son generalmente blandas y dúctiles, y la densidad de 1,4 g/cm3 es atractiva para aplicaciones espaciales.
La adición de un 2 % de calcio en peso a la aleación de magnesio AM60 da como resultado la aleación de magnesio no combustible AMCa602. [26] La mayor reactividad de oxidación del calcio hace que se forme una capa de óxido de calcio antes de que el magnesio se encienda. La temperatura de ignición de la aleación se eleva entre 200 y 300 K. No es necesaria una atmósfera libre de oxígeno para las operaciones de mecanizado.