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Materiales avanzados para automóviles: descubre las aleaciones de magnesio
M.C. Luis Alberto Chávez Pérez y Dra. Lucien Petrova Veleva Muleshkova
La incorporación del automóvil a nuestras vidas ha facilitado la conexión entre distintas ciudades y ha permitido la movilidad de millones de personas. Actualmente, en el mundo existen alrededor de 1.4 billones de vehículos. En México circulan aproximadamente 36
millones de automóviles y durante el 2022 se produjeron más de 2.3 millones. Estas cifras son impactantes, ya que su uso produce el 16% de las emisiones globales de dióxido de carbono (CO2), un gas de efecto invernadero contaminante y agresivo para los metales, ya que puede provocar su degradación, un proceso también conocido como corrosión.
Aproximadamente, el 86% del consumo de combustible que utiliza un automóvil se emplea para su desplazamiento. Una forma de reducir este consumo y, a su vez, la emisión de contaminantes, es utilizando materiales estructurales más ligeros en los automóviles. De esta manera, se podría reducir entre un 25% y 30% el consumo de combustible y emisiones, respectivamente. Debido a que la demanda de energía para la industria del transporte va en aumento, un candidato idóneo para este propósito son las aleaciones de magnesio (Mg). Es decir, la combinación de uno o más materiales con este elemento químico. Por ejemplo, una aleación de Mg con aluminio (Al). Las aleaciones de Mg-Al son 4 veces más ligeras que el acero y 35% más que el aluminio. Por esta razón, se está considerando reemplazar estos metales convencionales por aleaciones de Mg, para el diseño de vehículos nuevos. Por ejemplo, si se reducen 100 kg del peso de un vehículo, se evitaría la producción de 2,000 kg de emisión de CO2. Otra ventaja es que las aleaciones de magnesio también pueden ser
usadas en la industria aeroespacial.
Sin embargo, las aleaciones de Mg también tienen desventajas. El desafío al que se enfrentan es a la corrosión que sufren, al igual que otros materiales al ser expuestos en ambientes agresivos. Por ejemplo, las zonas urbanas industrializadas son un ambiente agresivo, debido a la presencia de “lluvia ácida”, causada por gases contaminantes como el dióxido de azufre (SO2) y el CO2, que son emitidos por los vehículos y que posteriormente se transforman en ácidos. Otro ambiente agresivo son las zonas marino-costeras (más de 11,000 km en México) debido a la presencia de iones cloruro (originados por la brisa marina) que aceleran el proceso de corrosión de metales y aleaciones. Investigar el impacto de estos dos ambientes en la resistencia a la corrosión de las aleaciones ayudaría a la industria automotriz, para realizar modificaciones en sus unidades empleando diversas piezas elaboradas con aleaciones de magnesio.
Una de las aleaciones propuestas para ser empleada por la industria automotriz es la aleación AM60 (magnesio-aluminio) manufacturada por el Centro de Innovación de Magnesio (Ma-gIC) en Alemania. Además, a la aleación AM60 se le han incorporado nanopartículas (100 mil veces menores al diámetro de un cabello humano) de nitruro de aluminio (AlN), con el objetivo de mejorar su resistencia a la corrosión y sus propiedades mecánicas con una resistencia superior al desgaste.
El comportamiento de un material puede variar significativamente según los diferentes ambientes a los que está expuesto. En otras palabras, el mismo tipo de material puede degradarse a un ritmo más rápido en un ambiente específico que en otro. Con el objetivo de entender el proceso de degradación (corrosión) de las aleaciones AM60 y AM60-AlN, el Laboratorio de Fisicoquímica del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (CINVESTAV) ha investigado su comportamiento en diferentes ambientes. Dicho trabajo ha involucrado una serie de ensayos en ambiente simulados de lluvia ácida y marino-costero, con el fin de encontrar posibles métodos de protección que puedan prologar la vida útil de estos materiales. La investigación y uso de las aleaciones de magnesio en la industria automotriz, ofrece beneficios económicos y ambientales para la población. El uso de vehículos ligeros implica una reducción en el consumo de gasolina y un mejor rendimiento, lo que influye en la cantidad de contaminantes emitidos al ambiente. Todo lo anterior, beneficiando en una mejor calidad del aire.
Para más información consulte:
Chávez L., Veleva L., Feliu S.Jr., Giannopoulou D., Dieringa H. (2021). Corrosion behavior of extruded AM60-AlN metal matrix nanocomposite and AM60 alloy exposed to simulated acid rain environment. Metals. 11(6), 990-1007. https://doi.org/10.3390/met11060990
Monteiro W.A., Buso S.J., da Silva L.V. (2012). Application of magnesium alloys in transport In: Monteiro, W.A. (Ed.). New Features on Magnesium Alloys. Pp. 161-174 IntechOpen. London United Kingdom. ISBN 978-953-51-6219-3.
Raichev R., Veleva L., Valdez B. Corrosión de los metales. En: Schorr Wiener M. (Ed). Corrosión de metales y degradación de materiales. Pp 19-35. Universidad Autónoma de Baja California. Mexicali Baja California México. ISBN 978-607-7753-07-0.
M.C. Luis Alberto Chávez Pérez I Estudiante de doctorado en ciencias con especialidad en física aplicada y física teórica. Departamento de Física Aplicada, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPN (CINVESTAV). Dra. Lucien Petrova Veleva Muleshkova I Profesor-Investigador 3D, Departamento de Física Aplicada, CINVESTAV. México.
Fecha de publicación en línea: 29 de agosto, 2024.
Citar este artículo como:
Chávez P.L.A., Veleva M.L.P. (2023). Materiales avanzados para automóviles: descubre las aleaciones de magnesio. 4(2), 5-7. También disponible en: https://www.cienciacakotanu.com/contenido/artículos/v4n2-2023/materiales-avanzados-para-automóviles-descubre-las-aleaciones-de-magnesio