Ligas de magnésio são misturas de magnésio e outros metais de liga, geralmente alumínio, zinco, silício, manganês, cobre e zircônio. Como a característica mais notável do magnésio é sua densidade, 1,7 g/cm3, suas ligas são usadas onde o peso leve é uma consideração importante (por exemplo, em componentes de aeronaves). O magnésio tem o ponto de fusão mais baixo (923 K (1202°F)) de todos os metais alcalino-terrosos. O magnésio puro tem uma estrutura cristalina HCP, é relativamente macio e tem um baixo módulo de elasticidade: 45 GPa. As ligas de magnésio também possuem uma estrutura treliçada hexagonal, que afeta as propriedades fundamentais dessas ligas. À temperatura ambiente, o magnésio e suas ligas são difíceis de realizar trabalho a frio devido ao fato de que a deformação plástica da rede hexagonal é mais complicada do que em metais de rede cúbica como alumínio, cobre e aço. Portanto, as ligas de magnésio são normalmente usadas como ligas fundidas. Apesar da natureza reativa do pó de magnésio puro, o magnésio metálico e suas ligas têm boa resistência à corrosão.
O alumínio é o elemento de liga mais comum. Alumínio, zinco, zircônio e tório promovem o endurecimento por precipitação: o manganês melhora a resistência à corrosão; e o estanho melhora a fundibilidade.
Devemos acrescentar que o magnésio puro é altamente inflamável, especialmente quando em pó ou raspado em tiras finas, embora seja difícil de inflamar em massa ou a granel. Produz luz branca intensa e brilhante quando queima. As temperaturas de chama do magnésio e de algumas ligas de magnésio podem atingir 3100°C. O magnésio fundido ou queimado reage violentamente com a água. Uma vez acesos, esses incêndios são difíceis de extinguir, porque a combustão continua em nitrogênio (formando nitreto de magnésio), dióxido de carbono (formando óxido de magnésio e carbono) e água. A queima de magnésio pode ser extinta usando um extintor de pó químico seco Classe D. Sua inflamabilidade é bastante reduzida por uma pequena quantidade de cálcio na liga.
Tipos de Ligas de Magnésio
Os nomes das ligas de magnésio geralmente são dados por duas letras seguidas por dois números. As letras indicam os principais elementos de liga (A = alumínio, Z = zinco, M = manganês, S = silício). Os números indicam as respectivas composições nominais dos principais elementos de liga. Por exemplo, a liga AZ81 é uma liga de magnésio com aproximadamente 8% de alumínio e 1% de zinco.
Liga Magnox – AL80
Magnox, cujo nome é uma abreviação de “magnésio não oxidante“, é uma liga de alto teor de magnésio principalmente de magnésio com pequenas quantidades de alumínio e outros metais. Esta liga, designada como liga AL80, é usada como revestimento para combustível nuclear empregado nos reatores de usinas elétricas moderados a grafite e resfriados a gás do Reino Unido com o mesmo nome. Os revestimentos de ligas de magnésio do tipo Magnox são bem compatíveis com o urânio metálico em temperaturas de até 500°C e são altamente resistentes à oxidação.
Este material tem a vantagem de uma baixa seção transversal de captura de nêutrons, mas tem duas grandes desvantagens:
- Limita a temperatura máxima (a cerca de 415°C) e, portanto, a eficiência térmica da planta.
- A desvantagem dessas ligas é uma alta tendência ao crescimento de grãos, perda de propriedades de resistência, oxidação na presença de vapor de água.
A liga magnox Al80 tem uma composição de 0,8% de alumínio e 0,004% de berílio.
Como foi escrito, a liga magnox AL80 foi usada principalmente como revestimento de combustível em reatores do tipo Magnox. Em 30 de dezembro de 2015, a Wylfa Unit 1, o último reator Magnox em operação do mundo, foi fechada. À medida que o projeto Magnox estava sendo implementado, o trabalho já estava em andamento no reator resfriado a gás avançado (AGR) com a intenção explícita de tornar o sistema mais econômico. O projeto AGR reteve o moderador de grafite do Magnox e o refrigerante de dióxido de carbono, mas aumentou a temperatura operacional do gás de resfriamento para melhorar as condições do vapor. Esse aumento de temperatura (cerca de 650°C (1202°F)) melhoraria muito a eficiência térmica da usina. Mas isso era muito quente para a liga magnox, e o AGR originalmente pretendia usar um novo revestimento à base de berílio, mas isso se mostrou muito frágil. Este foi substituído por um revestimento de aço inoxidável. No entanto, o aço tem uma seção transversal de nêutrons mais alta e essa mudança exigiu o uso de combustível de urânio ligeiramente enriquecido para compensar seções transversais de absorção mais altas.
Elétron 21 – UNS M12310
Em geral, Elektron é a marca registrada de uma ampla gama de ligas de magnésio fabricadas pela empresa britânica Magnesium Elektron Limited. Elektron 21, designado por UNS M12310, é uma das ligas com excelente resistência à corrosão e fundibilidade. Os produtos fundidos possuem uma microestrutura de grão fino e estanqueidade à pressão. Esta liga pode ser facilmente usinada. As aplicações incluem automobilismo e aeroespacial, pois possui alta resistência, peso leve e possui excelentes características de amortecimento de vibrações.
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