Clase 12 aleaciones de magnesio, titanio y níquel
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ALEACIONES DE MAGNESIO, TITANIO Y NIQUEL
Lima, mayo del 2014
Dr. Ingº FORTUNATO ALVA DAVILA
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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.
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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
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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.
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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.
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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.
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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
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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
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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.
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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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rU
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.
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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
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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.
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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.