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ALEACIONES DE MAGNESIO, TITANIO Y NIQUEL
Lima, mayo del 2014
Dr. Ingº FORTUNATO ALVA DAVILA
MAGNESIO Y SUS ALEACIONES
EL MAGNESIO
Es un metal ligero (densidad = 1,74 g/cm3) y
compite con el aluminio (densidad = 2,70 g/cm3)
en las aplicaciones que exigen metales de baja
densidad.
El magnesio es difícil de fundir, porque en su
estado fundido se quema en el aire y es necesario usar
fundentes protectores durante el vaciado.
EL MAGNESIO
Las aleaciones de magnesio tienen baja resistencia y poca resistencia a la fluencia, la fatiga y el desgaste. Por su baja densidad, las aleaciones de magnesio se usan para aplicaciones aeroespaciales y equipos de manejo de materiales.
MAGNESIO Y SUS ALEACIONES
ALEACIONES DE MAGNESIO
Clasificación de las aleaciones de magnesio
Existen dos tipos de aleaciones de magnesio:
Aleaciones forjadas: Principalmente en forma de
láminas, placas, extrusiones y piezas forjadas, y
Aleaciones fundidas: Ambos tipos tienen calidades
termotratables y no termotratables.
ALEACIONES DE MAGNESIO
Estructura y propiedades.
El magnesio tiene la estructura cristalina HC y, por lo
tanto, las aleaciones de magnesio sólo pueden
trabajarse en frío en forma limitada.
Cuando el magnesio está a altas temperaturas,
algunos planos de deslizamiento se vuelven activos. Por
lo tanto, las aleaciones de magnesio suelen
trabajarse en caliente, en vez de en frío.
ALEACIONES DE MAGNESIO
Metal Densidad a 20°C
(g/cm3)
Punto de fusión
(°C)
Estructura
cristalina
Costo
($/lb) 2001
(2010)
Magnesio
Aluminio
Titanio
Níquel
Hierro
Cobre
Plata
Oro
platino
1,74
2,70
4,54
8,90
7,87
8,96
10,4
19,3
21,4
651
660
1675
1453
1535
1083
----
----
-----
HC
BCC
HC →BCC+
BCC
BCC
→BCC+
BCC
----
----
3,29
0,67(1,09)
5,25
7 (10,13)
0,20
1,45 (4,01)
($ 43,7/onza)
($ 1 897/onza)
($ 1 751/onza)
Tabla 9.2 Algunas propiedades físicas y costos de varios metales de ingeniería.
El titanio es un metal relativamente ligero
(densidad = 4,54 g/cm3) pero tienen alta
dureza, por lo cual el titanio y sus aleaciones
compiten favorablemente con las aleaciones
de aluminio en algunas aplicaciones
aeroespaciales, aun cuando el titanio
cuesta mucho más.
ALEACIONES DE TITANIO
Se usa en muchos ambientes químicos por su
excelente resistencia a la corrosión, como las
soluciones de cloro y las de cloruro inorgánico.
El titanio es caro, porque resulta difícil extraerlo en
estado puro a partir de sus compuestos.
A altas temperaturas, el titanio se combina con
oxígeno, nitrógeno, hidrógeno, carbono y hierro,
por lo cual es necesario emplear técnicas especiales
para fundirlo y para trabajar el metal.
ALEACIONES DE TITANIO
ALEACIONES DE NÍQUEL
d) El níquel es un metal importante de ingeniería, por su:
Excepcional resistencia a la corrosión y a la
oxidación a alta temperatura.
Tiene la estructura cristalina FCC, que lo hace
sumamente moldeable,
Tiene alta densidad (8,9 g/cm3), lo que limita su
uso.
El níquel puro se usa para fabricar partes eléctricas y
electrónicas debido a su buena dureza y
conductividad eléctrica y por su buena
resistencia a la corrosión.
También se utiliza en equipos para procesamiento
de alimentos.
Es relativamente caro
ALEACIONES DE NÍQUEL
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Aleaciones comerciales de níquel y Monel
El níquel y el cobre son totalmente solubles uno
en el otro en todas sus composiciones, cuando
están en estado sólido, por lo cual muchas
aleaciones endurecidas por solución sólida se
fabrican con níquel y cobre.
-
El níquel forma una aleación con el cobre al 32%
para producir la aleación Monel 400, la cual tiene:
Una dureza relativamente alta, apta para
soldaduras.
Tiene excelente resistencia a la corrosión en
muchos ambientes.
El cobre al 32% endurece al níquel de manera
limitada y reduce su costo.
Aleaciones comerciales de níquel y Monel
Superaleaciones a base de níquel
Se han creado las superaleaciones a base de níquel,
en especial para fabricar partes de turbinas a gas
que deben ser capaces de: Resistir temperaturas elevadas y altas condiciones de oxidación. Resistir a la termofluencia. La mayoría de las superaleaciones a base de níquel forjado contienen: Entre 50% y 60% de níquel, De 15% a 20% de cromo y Entre 15% y 20% de cobalto aproximadamente.
TÉRMINOS
TERMOFLUENCIA: La termofluencia es el movimiento
de los átomos que inducen una deformación muy
lenta, si el material está expuesto a esfuerzos.
Esta deformación causa problemas dimensionales a las
estructuras, los cuales provocan mal funcionamiento o
falla. Si permanece sometido a esfuerzos, a
temperaturas altas, el material se romperá y se
fracturará finalmente. En muchas aplicaciones, como
turbinas a vapor, motores de aviones a reacción y
cohetes, hornos de fundición, etc., los materiales
están expuestos a temperaturas extremadamente altas.