Ligas de magnésio em construção leve

Sep 29, 2023

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O magnésio é o material de construção metálico mais leve. No entanto, suas ligas possuem uma pequena participação de mercado. A pesquisa atual deve mudar isso.

As ligas de magnésio, sendo o material de construção metálico mais leve, com uma densidade cerca de 30% inferior à das ligas de alumínio, ainda têm uma quota de mercado baixa em comparação com as ligas de alumínio. Isto deve-se a muitas razões diferentes: Por um lado, a produção primária está atualmente concentrada na China, que não é considerada um local de negócios seguro por todos os OEMs. Isto é notável porque o magnésio, como o sétimo elemento mais abundante na Terra, poderia ser explorado em quantidades suficientes e pode até ser extraído da água do mar.

A corrosão também é mencionada como uma desvantagem potencial. Na verdade, o magnésio tem o potencial eletroquímico mais baixo em comparação com todos os outros metais de construção e, portanto, a corrosão galvânica ocorre em contacto com outros metais e quando coberto com um eletrólito. No entanto, isto é comparável a outros pares de metais e pode ser controlado por revestimento ou design apropriado.

Além disso, existe um receio antigo e vago do risco de incêndio que poderia surgir da utilização de ligas de magnésio. Este aspecto também já foi refutado há muito tempo. A FAA, a Autoridade Americana de Aviação, realizou estudos comparativos com uma liga de magnésio da MEL e uma liga de alumínio 2024, que concluiu que as ligas de magnésio modernas são seguras e podem ser usadas em estruturas de assentos.

Mais de 90% das ligas de magnésio utilizadas atualmente são processadas por meio de fundição sob pressão. Para a utilização das peças em temperatura ambiente, estão disponíveis ligas boas e acessíveis, principalmente AZ91 e AM50 ou AM60 - a primeira com resistência um pouco melhor e ligas AM com maior ductilidade.

Todos os tipos de ligas fundidas contêm > 4% de alumínio, o que melhora a fundibilidade. Ligas fundíveis adicionais estão disponíveis para uso em temperaturas elevadas, como AS21/AS41, AE42/AE44 ou AJ62, que são usadas para fabricar um grande número de caixas de engrenagens ou cárteres. Com um aumento adicional nas temperaturas de operação, apenas ligas de magnésio sem alumínio podem ser usadas, que só podem ser processadas em fundição em areia ou fundição por gravidade. Exemplos típicos dessas ligas são WE43, WE54, QE22, Elektron21 ou SC1, que são usadas para fundir caixas de engrenagens e blocos de motores de helicópteros.

Hoje, as ligas de magnésio também oferecem benefícios potenciais no seu desenvolvimento e utilização como ligas forjadas, produtos semiacabados e seus derivados. No entanto, atualmente eles são usados ​​apenas como material de produtos de nicho. A principal razão para isso é a conformabilidade limitada do magnésio e de muitas de suas ligas, principalmente devido à estrutura cristalina subjacente. Embora os produtos semiacabados possam ser apresentados como folhas, perfis ou peças forjadas, a produção dos produtos desejados é dispendiosa.

Os trabalhos de pesquisa atuais, que tratam do desenvolvimento de ligas com melhores capacidades de moldagem, bem como da otimização dos processos utilizados, oferecem novas soluções para ligas forjadas.

Uma aplicação típica é um apontador metálico feito de perfis extrudados. Para esta aplicação, é utilizada a fácil usinabilidade de precisão do material. As ligas forjadas convencionais usam o alumínio como elemento de liga para melhorar a conformabilidade e a trabalhabilidade, mas também para controlar a estabilidade. Exemplos incluem as ligas AZ31, AZ61 ou AZ80. AZ31 é a liga típica de folha de magnésio. Alternativamente, estão sendo discutidas ligas com manganês como elemento adicional, por exemplo, AM50 ou AM60. Desenvolvimentos mais recentes exploram efeitos microestruturais, que são alcançados pela adição de elementos de terras raras à liga, aumentando significativamente a conformabilidade da chapa metálica. Este tipo de liga utiliza zinco como principal elemento de liga, por exemplo em ZE10, ZW41, ZE41 ou variantes de grão refinado ZEK100, ZWK100. Em alguns casos, as ligas da série WE acima mencionadas também são utilizadas ou combinações com manganês, por exemplo, ME20 ou ME21. Exemplos de elementos de liga que também reduzem a inflamabilidade do magnésio são o ítrio e o cálcio.