Las aleaciones de magnesio son mezclas de magnesio y otros metales de aleación, generalmente aluminio, zinc, silicio, manganeso, cobre y circonio. Dado que la característica más destacada del magnesio es su densidad, 1,7 g/cm3, sus aleaciones se utilizan donde el peso ligero es una consideración importante (por ejemplo, en componentes de aeronaves). El magnesio tiene el punto de fusión más bajo (923 K (1202°F)) de todos los metales alcalinotérreos. El magnesio puro tiene una estructura cristalina HCP, es relativamente blando y tiene un módulo de elasticidad bajo: 45 GPa. Las aleaciones de magnesio también tienen una estructura de celosía hexagonal, lo que afecta las propiedades fundamentales de estas aleaciones. A temperatura ambiente, el magnesio y sus aleaciones son difíciles de realizar un trabajo en frío debido al hecho de que la deformación plástica de la red hexagonal es más complicada que en metales enrejados cúbicos como el aluminio, el cobre y el acero. Por lo tanto, las aleaciones de magnesio se utilizan típicamente como aleaciones de fundición. A pesar de la naturaleza reactiva del polvo de magnesio puro, el magnesio metálico y sus aleaciones tienen buena resistencia a la corrosión.
El aluminio es el elemento de aleación más común. El aluminio, zinc, circonio y torio promueven el endurecimiento por precipitación: el manganeso mejora la resistencia a la corrosión; y el estaño mejora la moldeabilidad.
Debemos agregar que el magnesio puro es altamente inflamable, especialmente cuando se pulveriza o se raspa en tiras delgadas, aunque es difícil de encender en masa o a granel. Produce una luz blanca intensa, brillante cuando arde. Las temperaturas de la llama del magnesio y algunas aleaciones de magnesio pueden alcanzar los 3100°C. El magnesio quemado o fundido reacciona violentamente con el agua. Una vez encendidos, estos incendios son difíciles de extinguir, porque la combustión continúa en nitrógeno (formando nitruro de magnesio), dióxido de carbono (formando óxido de magnesio y carbono) y agua. La quema de magnesio se puede apagar usando un extintor de incendios químico seco de Clase D. Su inflamabilidad se reduce en gran medida por una pequeña cantidad de calcio en la aleación.
Tipos de aleaciones de magnesio
Los nombres de las aleaciones de magnesio a menudo se dan con dos letras seguidas de dos números. Las letras indican los principales elementos de aleación (A = aluminio, Z = zinc, M = manganeso, S = silicio). Los números indican las respectivas composiciones nominales de los principales elementos de aleación. Por ejemplo, la aleación AZ81 es una aleación de magnesio con aproximadamente un 8% de aluminio y un 1% de zinc.
Aleación Magnox – AL80
Magnox, cuyo nombre es una abreviatura de » magnesio no oxidante «, es una aleación con alto contenido de magnesio principalmente de magnesio con pequeñas cantidades de aluminio y otros metales. Esta aleación, designada como aleación AL80, se utiliza como revestimiento para el combustible nuclear empleado en los reactores de centrales eléctricas moderados por grafito y refrigerados por gas del Reino Unido del mismo nombre. Los revestimientos de aleaciones de magnesio de tipo Magnox son bien compatibles con el uranio metálico a temperaturas de hasta 500°C y son muy resistentes a la oxidación.
Este material tiene la ventaja de una sección transversal de captura de neutrones baja, pero tiene dos desventajas principales:
- Limita la temperatura máxima (a unos 415°C) y, por tanto, la eficiencia térmica de la planta.
- La desventaja de estas aleaciones es una alta tendencia al crecimiento de granos, pérdida de propiedades de resistencia, oxidación en presencia de vapor de agua.
La aleación magnox Al80 tiene una composición de 0,8% de aluminio y 0,004% de berilio.
Como se escribió, la aleación magnox AL80 se utilizó principalmente como revestimiento de combustible en reactores de tipo Magnox. El 30 de diciembre de 2015, la Unidad 1 de Wylfa, se cerró el último reactor Magnox en funcionamiento del mundo. A medida que se implementaba el diseño de Magnox, ya se estaba trabajando en el reactor avanzado refrigerado por gas (AGR) con la intención explícita de hacer que el sistema sea más económico. El diseño AGR retuvo el moderador de grafito y el refrigerante de dióxido de carbono del Magnox, pero aumentó la temperatura de funcionamiento del gas de enfriamiento para mejorar las condiciones del vapor. Este aumento de temperatura (alrededor de 650°C (1202°F)) mejoraría en gran medida la eficiencia térmica de la planta de energía. Pero esto estaba demasiado caliente para la aleación magnox, y el AGR originalmente tenía la intención de usar un nuevo revestimiento a base de berilio, pero resultó demasiado frágil. Este fue reemplazado por un revestimiento de acero inoxidable. Sin embargo, el acero tiene una sección transversal de neutrones más alta y este cambio requirió el uso de combustible de uranio ligeramente enriquecido para compensar las secciones transversales de absorción más altas.
Elektron 21 – UNS M12310
En general, Elektron es la marca registrada de una amplia gama de aleaciones de magnesio fabricadas por una empresa británica Magnesium Elektron Limited. Elektron 21, designado por UNS M12310, es una de las aleaciones con excelente resistencia a la corrosión y moldeabilidad. Los productos fundidos poseen una microestructura de grano fino y una hermeticidad a la presión. Esta aleación se puede mecanizar fácilmente. La aplicación incluye deportes de motor y aeroespacial, ya que posee alta resistencia, peso ligero y excelentes características de amortiguación de vibraciones.
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