Proyectos de Innovación

Aleaciones de magnesio

La necesidad de determinadas industrias -como la automovilística, la aeronaútica y la electrónica- de disminuir el peso de sus productos ha llevado a un aumento del interés por el empleo de materiales basados en el magnesio como metal estructural. Esto se debe a que el magnesio, entre otras ventajas, presenta una baja densidad (2/3 de la del aluminio y 1/4 de la del acero) y una excelente resistencia específica (relación resistencia/densidad).

La designación de las aleaciones de magnesio viene determinada por la American Society for Testing and Materials y consiste en un código de cuatro dígitos. Las primeras dos letras identifican los dos elementos aleantes presentes en mayor cantidad (ordenados en forma decreciente según porcentajes, o alfabéticamente si los elementos se encuentran en igual proporción). Ej. A: Aluminio, E: Tierras raras, H: Torio, K: Circonio, L: Litio, M: Manganeso, Q: Plata, S: Silicio, Z: Zinc. Las letras van seguidas de dos números que indican los respectivos porcentajes de aleantes mayoritarios. En ciertas ocasiones, estos cuatro dígitos van seguidos por una letra final de serie que indica algún aleante minoritario o nivel de impurezas.

De entre todas las aleaciones de magnesio, las aleaciones del sistema Mg-Al son con diferencia las que mayor interés comercial despiertan  debido a que la adición de Al facilita las operaciones de moldeo y permite obtener una combinación óptima de resistencia mecánica, dureza y comportamiento frente a la corrosión. Por contra, las aleaciones Mg-Al se caracterizan por una baja resistencia a la fluencia a temperaturas superiores a 125 ºC, por lo que se ha impulsado la investigación y el desarrollo de nuevas aleaciones con mejores propiedades mecánicas a temperaturas intermedias y altas. Entre ellas, destacan las aleaciones de los sistemas Mg-Zn-Y y Mg-Zn-E, donde pueden formarse fases intermetálicas duras MgE, estructuras ordenadas con apilamiento de periodo largo (Long Period Stacking Ordered, LPSO) y/o fases cuasicristalinas.

Recientemente, el campo de aplicación de los materiales basados en magnesio se ha ampliado hacia la industria biomédica para la fabricación de implantes temporales en aplicaciones cardiovasculares y ortopédicas. El objetivo final sería sustituir los implantes temporales actuales (no biodegradables) basados en Ti, aceros inoxidables y aleaciones Cr-Co, por implantes biodegradables de magnesio y sus aleaciones, evitando así una segunda cirugía para la extracción. Las principales ventajas de los materiales basados en magnesio radican su no toxicidad (el magnesio es un elemento esencial en el cuerpo humano) y propiedades mecánicas similares al hueso. De esta forma, se están desarrollando aleaciones de magnesio que incluyen aleantes como Ca, Zn y Mn, ya que son nutrientes esenciales del ser humano.

Las microestructuras que se incluyen en esta sección representan ejemplos de algunas aleaciones de magnesio comerciales y de nuevo diseño.