Aleaciones de Magnesio: AZ91, WE43 y Mg-Al-Ca en la ingeniería moderna

Introducción

Reducir el peso sin sacrificar el rendimiento ha sido el reto central del mundo de la ingeniería actual. Los ingenieros de las industrias automovilística y aeroespacial, la electrónica de mano y los dispositivos médicos buscan constantemente materiales ligeros, pero resistentes y consistentes. Entre los metales, las aleaciones de magnesio han sido una de las opciones más prometedoras. Con 1,74 g/cm³, el magnesio pesa aproximadamente dos tercios menos que el aluminio y casi una cuarta parte menos que el acero. Esta excelente ventaja de peso, además de ser atractiva desde el punto de vista mecánico, convierte a las aleaciones de magnesio en la mejor opción para aplicaciones en las que los gramos cuentan.

Entre la gran familia de aleaciones de magnesio, ciertas composiciones han demostrado adaptarse especialmente bien a las aplicaciones estructurales ligeras. Las aleaciones AZ91, WE43 y Mg-Al-Ca son buenos ejemplos, cada una con su propio equilibrio de fuerza, resistencia a la corrosión y trabajabilidad. Familiarizarse con sus propiedades, ventajas y usos típicos ayuda a los ingenieros a seleccionar el material adecuado para los requisitos de diseño específicos.

AZ91: el caballo de batalla fiable

De las aleaciones de magnesio, la AZ91 destaca por su amplio uso y aplicabilidad. El nombre "AZ91" describe sus principales elementos de aleación: aproximadamente un 9% de aluminio y un 1% de zinc. La aleación presenta un buen equilibrio entre bajo peso y resistencia a la corrosión, por lo que la AZ91 se utiliza mucho cuando se trata de ahorrar.

La buena fundibilidad es una de las principales ventajas de la AZ91. La aleación puede fundirse a presión en geometrías complejas con pocos defectos, lo que resulta esencial para piezas de automoción y electrónica de consumo. Las propiedades mecánicas de la aleación son suficientemente elevadas para la mayoría de los fines estructurales, al tiempo que presenta un nivel comparativamente bueno de ductilidad. La aleación es también más resistente a la corrosión que muchas otras aleaciones de magnesio, lo que aumenta su vida útil cuando se espera una exposición a la humedad o a productos químicos suaves.

La AZ91 se utiliza mucho en piezas de automóviles, como cubiertas de motor, carcasas de transmisión y piezas estructurales interiores. Su ligereza, fuerza y resistencia a la corrosión la han convertido en una de las aleaciones de magnesio más producidas del mundo.

Más información: Las cuatro aplicaciones principales de las aleaciones de magnesio

WE43: Aleación de alto rendimiento

Aunque el AZ91 destaca en aplicaciones ligeras y rentables, hay ciertos problemas de ingeniería que requieren aleaciones con mayor estabilidad térmica y resistencia. Así surge WE43. WE43 es una aleación de magnesio de tierras raras, aleada principalmente con itrio (Y) y otros elementos de tierras raras (RE), como el neodimio y el gadolinio.

La introducción de estos elementos de tierras raras confiere al WE43 unas características excepcionales de alta temperatura y resistencia a la fluencia, lo que lo hace adecuado para aplicaciones aeroespaciales, vehículos de altas prestaciones e incluso médicas. A diferencia de las aleaciones de magnesio convencionales, el WE43 no se deteriora a altas temperaturas con una gran pérdida de resistencia mecánica, lo que lo hace valioso para componentes de motores, paneles estructurales y otras aplicaciones duras.

Además de su rendimiento térmico, el WE43 también es conocido por su buena resistencia a la corrosión, especialmente tras un tratamiento superficial adecuado. Aunque es más caro que el AZ91 por contener elementos de tierras raras, las ventajas de rendimiento compensan el coste en aplicaciones de altas consecuencias. El WE43 ya se ha utilizado en componentes estructurales de aviones, componentes de motores de alto rendimiento e incluso implantes médicos biodegradables, lo que demuestra el potencial de las aleaciones de magnesio para adaptarse a demandas de rendimiento específicas cuando se optimizan.

Aleaciones Mg-Al-Ca: Soluciones ligeras del futuro

Recientes investigaciones han incluido las aleaciones Mg-Al-Ca como un candidato muy prometedor para un uso ligero y resistente a la corrosión. En estas aleaciones, el magnesio se alea principalmente con aluminio y calcio para crear productos de baja densidad, propiedades mecánicas aceptables y mayor estabilidad medioambiental.

La adición de calcio añade resistencia a la corrosión y proporciona estabilidad térmica adicional, mientras que el aluminio se incluye por su resistencia mecánica. Las aleaciones son especialmente atractivas para aplicaciones en productos en los que se espera un uso prolongado en entornos húmedos o ligeramente corrosivos, como los paneles de carrocería de automóviles y las piezas interiores de la industria aeroespacial. También se han explorado otros usos biomédicos de algunas composiciones de Mg-Al-Ca, aprovechando la biocompatibilidad nativa del magnesio y su lenta biodegradación fisiológica.

Las propiedades combinadas de fuerza, ligereza y resistencia a la corrosión de las aleaciones Mg-Al-Ca las sitúan en una sólida posición como el material de ingeniería del mañana. La investigación sigue perfeccionando su composición y las técnicas de procesamiento, como la fundición, la extrusión y la fabricación aditiva, para hacerlas más beneficiosas.

Cómo elegir la mejor aleación de magnesio

La elección de la aleación de magnesio adecuada es un cuidadoso equilibrio entre los requisitos de la aplicación, incluidas las propiedades mecánicas, la resistencia a la corrosión, la fabricabilidad y el coste. AZ91 sigue siendo una solución madura y rentable para la mayoría de las aplicaciones de automoción y electrónica de consumo. WE43 ofrece un rendimiento superior para aplicaciones de temperatura o tensión elevadas, especialmente en aplicaciones aeroespaciales y médicas. Las aleaciones Mg-Al-Ca son una nueva clase que ofrece un equilibrio entre resistencia a la corrosión y características de ligereza adecuadas tanto para aplicaciones estructurales como biomédicas. Para más productos de aleación, consulte Stanford Advanced Materials (SAM).