Magnésio e suas ligas

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Magnésio e suas ligas
Discentes: Fábio Buzzati Prof. Dr. Ruham Pablo Reis
Jorge Augusto
Olívio Neto
Pedro Paulo
Saulo César
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Histórico
 O nome é originário de Magnésia, que em grego designava uma região da 
Tessália. 
 Em 1618, um fazendeiro em Epsom na Inglaterra tentou dar água de um poço 
dali às suas vacas. As mesmas recusaram pois a água apresentava um gosto 
amargo, mas o fazendeiro notou que a água parecia curar arranhões e 
irritações da pele. A substancia se tornou conhecida como Os Sais de Epsom e 
ficou famosa. Após muito tempo, ela foi reconhecida como sulfato de 
magnésio hidratado, MgSO4·7H2O.
 Em 1808 Sir Humphry Davy obteve o metal puro mediante a eletrólise de uma 
mistura de magnésia e HgO (óxido de mercúrio).
 É um metal cinza-prateado que é principalmente usado como elemento de 
liga para o alumínio, zinco e outras ligas não-ferrosas. O magnésio PURO é 
dúctil e o mais usinável de todos os metais.
Sir Humphry Davy
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Onde é encontrado?
 O Magnésio é o oitavo elemento mais abundante em massa na crosta 
terrestre e o sétimo elemento mais abundante (empatado com o Ferro) 
em termos de molaridade. É encontrado em grandes depósitos de 
magnesita, dolomita, em outros minerais e também na água, onde seu íon 
é solúvel. 
 Embora o Magnésio seja encontrado em mais de 60 minerais, apenas a 
dolomita, magnesita, brucita, carnallita, talco e olivina são de relevante 
importância comercial.
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Onde é encontrado?
 O cátion Mg2+ é o segundo mais abundante na água do mar, o que torna a 
água do mar e o sal marinho uma fonte comercial atrativa de Magnésio. Para 
a extração do metal, o hidróxido de cálcio é adicionado para formar 
precipitados de hidróxido de magnésio. 
MgCl2 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2 + CaCl2 
 O hidróxido de magnésio (brucita) é insolúvel em água, dessa maneira é 
filtrado e reagido com ácido clorídrico para obter cloreto de magnésio 
concentrado.
Mg(OH) 2 + 2HCl → MgCl2 + 2H2O
 A partir do cloreto de magnésio, o elemento puro é separado por eletrólise.
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Características gerais
O magnésio é o mais leve dos metais estruturais 
O uso de magnésio concentra-se 
basicamente em três propriedades 
deste metal:
- a sua tendência à formação 
de compostos intermetálicos 
com outros metais;
- a sua alta reatividade;
- a sua baixa densidade. 5
Propriedades do magnésio puro 
Número atômico 12 
Massa atômica 24.31
Cor Cinza prateado
Densidade 1.738 g/cm-3 a 20ºC
Ponto de fusão 650ºC
Ponto de ebulição 1103ºC
Estrutura cristalina HCP
Calor de combustão 25020 kJ*kg-1
Temperatura da chama ~2800ºC
Calor de fusão 368 kJ*kg-1
Calor de vaporização 5272 kJ*kg-1
Calor específico 1025 J*K-1 a 20ºC
Pressão de vapor 360 Pa a 650º
Estado de valência Mg2+
Viscosidade 1.25
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Ligas de Magnésio
 Características
resistência mecânica
módulo de elasticidade
densidade ( 1,7 g/cm3 ) Al (2,73 g/cm3)
relação resistência/densidade
condutibilidades elétrica e térmica
absorção às vibrações elásticas
ponto de fusão (650° C)
usinabilidade
resistência à corrosão
resistência à fadiga
resistência ao impacto
baixo custo
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Elementos de liga
 Induzir endurecimento por solução sólida 
 Melhorar propriedades de resistência à fluência 
 Promover endurecimento por precipitação 
 Melhorar a fundibilidade
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Elementos de liga
 Uma característica importante das ligas de magnésio é a 
sensibilidade à corrosão causada pela presença de 
determinados elementos em certos níveis. Isso se deve à 
formação de fases indesejáveis, ou à formação de pares 
galvânicos com elementos com potencial de oxidação muito 
diferente, como ferro, níquel, cobalto e cobre
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Elementos de liga
 Elementos como o manganês e o zircônio são adicionados às 
ligas de magnésio com o objetivo de ajudar à remoção desses 
elementos indesejáveis, como o ferro, por exemplo. Esses 
elementos intencionalmente adicionados levam à precipitação 
do ferro e de outros elementos indesejáveis, que assim podem 
ser mais facilmente removidos. 
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Ligas Magnésio-Alumínio-Zinco
 Mais conhecida e utilizada:
AZ92A
9% Al
2% Zn
O aumento do teor de alumínio leva ao aumento da resistência 
mecânica, porém em níveis da ordem de 5 %, ou acima deste teor, a 
ductilidade fica seriamente prejudicada.
A adição de 2 % de zinco aumenta a tensão limite de escoamento de 
uma liga Mg-9Al em cerca de 15%, porém a tensão limite de resistência à 
tração diminui e o alongamento (ductilidade) não é afetado, embora 
seja baixo para qualquer teor de zinco.
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Liga Mg-5.4 Al-3.0 Zn-2.0 Y
 Ítrio -> Endurecedor por solução sólida
forma precipitados estáveis
aumenta a ductilidade
melhora a resistência à corrosão
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Ligas comuns
 Endurecidas por precipitação
 Mg-9,6Al – 20% 
 Mg-8,7Y (Ítrio) - 20%
 Mg-5Zn - 70%
 Mg-Pb
 Mg-Sn
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Comparação
 Embora as ligas de magnésio possuam resistência ao escoamento 
inferior às de outras ligas, como ligas de alumínio, de titânio, aços 
inoxidáveis austeníticos e aços de alta resistência mecânica e 
baixa liga, sua razão resistência/peso é comparável às das ligas 
alumínio e de titânio, e muito superior às dos dois tipos de aços 
mencionados.
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Classificação
 ASTM (American Society of Testing and Materials) 
 Dividida em três partes. 
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Classificação ASTM
Primeira Parte (elementos de liga) : 
 Segunda Parte: 
Indica a quantidade dos dois principais elementos de liga
A : Alumínio B : Bismuto C : Cobre D : Cádmio E : Terras raras
F : Ferro G : Magnésio H : Tório K : Zircônio L : Lítio
M : Manganês N : Níquel P : Chumbo Q : Prata R : Cromo
S : Silício T : Estanho W : Ítrio Y : Antimônio Z : Zinco
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Classificação ASTM
 Terceira Parte: Distingue ligas com o mesmo teor de elementos de 
liga
· A : primeira liga registrada na ASTM
· B : segunda liga registrada na ASTM
· C : terceira liga registrada na ASTM
· D : liga de alta pureza
· E : liga de alta resistência à corrosão
· X1: liga não registrada na ASTM
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 Quarta Parte: Indica condição do tratamento térmico ou mecânico
· F : não tratado
· O : recozido
· H10 e H11 : levemente encruado
· H23, H24 e H26 : encruado e parcialmente recozido
· T4 : tratamento térmico de solubilização
· T5 : envelhecido artificialmente
· T6 : tratamento térmico de solubilização e envelhecido artificialmente
· T8 : tratamento térmico de solubilização, trabalhado a frio e envelhecido 
artificialmente
Classificação ASTM
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Exemplo
 Liga AZ91A-T6
AZ : significa que o alumínio e o zinco são os dois principais elementos de 
liga
91 : indica os percentuais de alumínio (9%) e zinco (1%) presentes na liga
A : indica que esta liga foi a primeira a ser registrada na ASTM com estas 
quantidades de alumínio e zinco
T6 : indica que a liga sofreu tratamento térmico de solubilização e foi 
envelhecida artificialmente
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Tratamentos Térmicos
 As ligas de magnésio são tratadas termicamente de modo a 
permitirem um melhoramento das propriedades das peças 
em bruto vazamento.Os tratamentos térmicos efectuados 
vão alterar as propriedades do material, tais como 
ductilidade, resistência à tracção, dureza, etc.Um dos 
grandes objetivos dos tratamentos térmicos é a redução da 
dilatação das peças quando submetidas a elevadas 
temperaturas de serviço
 Os tratamentos térmicos e termomecânicos são divididos em 
sub-categorias,as quais es~tao presente no gráfico:
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 Tabela das denominações de ligas de magnésio.
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 Tratamento Térmico de Envelhecimento -T5
 Este tratamento origina um aumento do limitede 
escoamento e Este tratamento origina um aumento do 
limite de escoamento e da dureza (120 a 230ºC).
 Térmico de solubilização seguido de um 
Envelhecimento-T6
 Neste tratamento há um aumento considerável do limite 
de escoamento e da dureza, no entanto diminui a 
resistência ao impacto e a ductilidade.
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 Tratamento Térmico de Solubilização-W
 Este tratamento provoca um aumento da resistência à 
tração, da ductilidade e da resistência ao impacto mas 
diminui a dureza e o limite de escoamento ( 340 a 
565ºC).
 Tratamento Térmico de Solubilização seguido de 
Estabilização-T7
 Este tratamento tem como principal objetivo a 
obtenção do máximo alívio de tensões e da mínima 
dilatação que as peças apresentam, quando sujeitas a 
elevadas temperaturas.
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Aplicações das ligas de 
Magnésio
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Motivos de utilização dessas ligas:
 Baixa densidade.
 Boa resistência mecânica.
 Baixo custo.
 Fácil usinabilidade 
(baixo esforço de corte).
 Boa resistência a fadiga.
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Utilização em motores
 Empregado na 
fabricação de 
narizes de 
motores de 
baixa potência 
com 
acionamento 
direto.
 Levemente 
utilizado em 
difusores.
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Motor Pratt & Whitney R4360
 Cárter era 
construído de 10 
seções, 5 de 
potência em 
Alumínio forjado e as 
2 dianteiras 
juntamente com as 
3 traseiras de em liga 
de magnésio.
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Fuselagem
 Utilizado em fuselagens semi-monocoque.
 Fuselagem do avião B-52: Folha de 635 Kg, 90 Kg de Extrusões, 200 Kg de 
liga fundida.
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Aplicação na fabricação de spoilers
 As ligas de 
magnésio são 
altamente 
empregadas na 
fabricação de 
spoilers devido 
ao seu baixo 
peso e a 
reduzida 
velocidade de 
operação dessas 
peças.
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Aplicações militares
 Essas ligas são utilizadas 
em mísseis como 
exemplo o Unha-3 
(Míssil Coreano 
lançado em 
12/12/2012) cujo 
container era 
composto em parte 
por ligas de Magnésio 
para armazenamento 
de oxidantes (1º 
estágio de propulsão). 
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Outras aplicações
 Ligas utilizadas em naceles (zonas de baixa temperatura), estruturas do 
reversor de fluxo em aviões, revestimento de estabilizadores, caixa de 
engrenagens, trens de pouso de algumas aeronaves.
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Propriedades
Ligas de magnésio
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CONFORMAÇÃO
 Baixa ductibilidade
 Possuem resistência ao escoamento inferior às de outras ligas, como ligas de alumínio, 
de titânio, aços inoxidáveis austeníticos e aços de alta resistência mecânica e baixa liga, 
sua razão resistência/peso é comparável às das ligas alumínio e de titânio, e muito 
superior às dos dois tipos de aços mencionados.
 A matriz de magnésio apresenta estrutura cristalina hexagonal compacta (HCP), 
possuindo, portanto, apenas três sistemas de deslizamento
 Operações de conformação, como, por exemplo, a extrusão e a laminação, 
apresentam um componente de compressão significativo, permitindo o uso desses 
processos em baixas temperaturas para a fabricação de componentes à base de ligas 
de magnésio.
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SOLDAGEM
 A maioria das ligas de magnésio podem ser soldadas pelos processos TIG e MIG, porém a 
soldabilidade destas ligas varia muito, desde ligas com baixa soldabilidade até ligas com 
excelente soldabilidade
 O critério de boa soldabilidade baseia-se na baixa propensão ao surgimento de trincas e 
na eficiência da junção obtida, a qual pode variar de 60 a 100 % no caso das ligas 
magnésio.
 Nas ligas Mg-Al-Zn, teores de alumínio de até 10 % favorecem a soldabilidade, ao 
contribuir para o refino dos grãos, enquanto teores de zinco superiores a 1 % aumentam 
a propensão à ocorrência de trincas a quente, que podem surgir na solda. 
 Ligas com altos teores de zinco, como, por exemplo, ZH62A, ZK51A, ZK60A e ZK61A, são 
altamente suscetíveis ao trincamento e, portanto, apresentam baixa soldabilidade. 
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 Ligas que contêm tório, como, por exemplo, HK31A, HM21A e HM31A, apresentam 
excelente soldabilidade no caso de soldagem a arco.
 Apenas gases inertes devem ser usados como proteção na soldagem de ligas de 
magnésio.
 Soldagem TIG: é um processo mais usado para soldar ligas de magnésio do que o 
processo MIG, sendo indicado para soldar peças com pequena espessura. Permite 
melhor controle do aporte térmico e da poça de fusão do que o processo MIG
 Tratamento térmico pós-soldagem: peças fundidas de liga de magnésio são 
frequentemente tratadas novamente após a soldagem.
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USINAGEM
 Possui menor energia específica de corte entre as ligas metálicas
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 Bom acabamento superficial devido ao seu baixo módulo de elasticidade
 As ligas de magnésio são usinadas sem a utilização de lubrificantes. São usinadas a frio 
devido sua alta capacidade de dissipação de calor
 Elas podem ser usinadas com presença de fluidos como óleo para facilitar a retirada de 
cavacos e aumentar o tempo de vida da ferramenta de corte.
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Referencias bibliográficas
 InfoMet - Informações britadas, fundidas e laminadas - Metais & Ligas 
infomet.com.br
 "Abundance and form of the most abundant elements in Earth’s 
continental crust" (PDF).
 ChemTrend – Ligas metálicas de magnésio 
http://www.chemtrend.com/pt-br/por_material/ligas_e_metais/magnesio
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