O alumínio é o metal mais abundante do mundo e é o terceiro elemento mais comum, compreendendo 8% da crosta terrestre. A versatilidade do alumínio o torna o metal mais utilizado após a aço.

Produção de alumínio

O alumínio é derivado da bauxita mineral. A bauxita é convertida em óxido de alumínio (alumina) através do processo Bayer. A alumina é então convertida em metal de alumínio usando células eletrolíticas e o processo Hall-Heroult.

Demanda anual de alumínio

A demanda mundial por alumínio é de cerca de 29 milhões de toneladas por ano. Cerca de 22 milhões de toneladas é um novo alumínio e 7 milhões de toneladas são sucata de alumínio reciclada. O uso de alumínio reciclado é economicamente e ambientalmente atraente. São necessários 14.000 kWh para produzir 1 tonelada de novo alumínio. Por outro lado, são necessários apenas 5% disso para remetir e reciclar uma tonelada de alumínio. Não há diferença na qualidade entre as ligas de alumínio virgem e reciclada.

Aplicações de alumínio

Puroalumínioé macio, dúctil e resistente à corrosão e tem uma alta condutividade elétrica. É amplamente utilizado para cabos de papel alumínio e condutor, mas é necessária a liga com outros elementos para fornecer os pontos fortes mais altos necessários para outras aplicações. O alumínio é um dos metais de engenharia mais leves, com uma proporção de força / peso superior ao aço.

Ao utilizar várias combinações de suas propriedades vantajosas, como força, leveza, resistência à corrosão, reciclabilidade e formabilidade, o alumínio está sendo empregado em um número cada vez maior de aplicações. Essa variedade de produtos varia de materiais estruturais a folhas finas de embalagem.

Designações de liga

O alumínio é mais comumente ligado com cobre, zinco, magnésio, silício, manganês e lítio. Pequenas adições de cromo, titânio, zircônio, chumbo, bismuto e níquel também são feitas e o ferro está invariavelmente presente em pequenas quantidades.

Existem mais de 300 ligas forjadas com 50 em uso comum. Eles são normalmente identificados por um sistema de quatro figuras que se originou nos EUA e agora é universalmente aceito. A Tabela 1 descreve o sistema para ligas forjadas. As ligas fundidas têm designações semelhantes e usam um sistema de cinco dígitos.

Tabela 1.Designações para ligas de alumínio forjado.

Para ligas de alumínio forjadas não ligadas designadas 1xxx, os dois últimos dígitos representam a pureza do metal. Eles são equivalentes aos dois últimos dígitos após o ponto decimal, quando a pureza do alumínio é expressa nos 0,01 % mais próximos. O segundo dígito indica modificações nos limites de impureza. Se o segundo dígito for zero, indica alumínio não ligado com limites de impureza natural e 1 a 9, indica impurezas individuais ou elementos de liga.

Para os grupos 2xxx a 8xxx, os dois últimos dígitos identificam diferentes ligas de alumínio no grupo. O segundo dígito indica modificações de liga. Um segundo dígito de zero indica a liga e inteiros originais 1 a 9 indicam modificações consecutivas de liga.

Propriedades físicas de alumínio

Densidade de alumínio

O alumínio tem uma densidade em torno de um terço da de aço ou cobre, tornando -o um dos metais mais leves disponíveis no mercado. A proporção resultante de alta resistência / peso o torna um material estrutural importante, permitindo maior carga útil ou economia de combustível para as indústrias de transporte em particular.

Força de alumínio

O alumínio puro não tem uma força de tração alta. No entanto, a adição de elementos de liga como manganês, silício, cobre e magnésio pode aumentar as propriedades de força do alumínio e produzir uma liga com propriedades adaptadas a aplicações específicas.

Alumínioé bem adequado para ambientes frios. Ele tem a vantagem sobre o aço, pois sua resistência à tração aumenta com a diminuição da temperatura, mantendo sua tenacidade. O aço, por outro lado, fica quebradiço a baixas temperaturas.

Resistência à corrosão do alumínio

Quando exposto ao ar, uma camada de óxido de alumínio se forma quase instantaneamente na superfície do alumínio. Essa camada tem excelente resistência à corrosão. É bastante resistente à maioria dos ácidos, mas menos resistente aos álcalis.

Condutividade térmica de alumínio

A condutividade térmica do alumínio é cerca de três vezes maior que a do aço. Isso faz do alumínio um material importante para aplicações de resfriamento e aquecimento, como térmicos de calor. Combinado com a não tóxica, essa propriedade significa que o alumínio é usado extensivamente em utensílios de cozinha e utensílios de cozinha.

Condutividade elétrica de alumínio

Juntamente com o cobre, o alumínio possui uma condutividade elétrica alta o suficiente para uso como condutor elétrico. Embora a condutividade da liga condutora comumente usada (1350) seja apenas cerca de 62% do cobre recozido, é apenas um terço do peso e, portanto, pode realizar o dobro da eletricidade quando comparado ao cobre do mesmo peso.

Refletividade do alumínio

Do UV ao infravermelho, o alumínio é um excelente refletor de energia radiante. A refletividade visível da luz de cerca de 80% significa que é amplamente utilizada em luminárias. As mesmas propriedades da refletividade fazemalumínioIdeal como um material isolante para proteger contra os raios do sol no verão, enquanto isolam a perda de calor no inverno.

Tabela 2.Propriedades para alumínio.

Propriedades mecânicas de alumínio

O alumínio pode ser severamente deformado sem falha. Isso permite que o alumínio seja formado pela rolagem, extrusão, desenho, usinagem e outros processos mecânicos. Também pode ser lançado para uma alta tolerância.

A liga, o trabalho frio e o tratamento térmico podem ser utilizados para adaptar as propriedades do alumínio.

A resistência à tração do alumínio puro é de cerca de 90 MPa, mas isso pode ser aumentado para mais de 690 MPa para algumas ligas trocadas térmicas.

Padrões de alumínio

O antigo padrão BS1470 foi substituído por nove padrões EN. Os padrões EN são fornecidos na Tabela 4.

Tabela 4.Padrões de alumínio

Os padrões EN diferem do padrão antigo, BS1470 nas seguintes áreas:

• Composições químicas - inalteradas.
• Sistema de numeração de liga - inalterado.
• As designações de temperamento para ligas tratáveis ​​térmicas agora cobrem uma gama mais ampla de temperamentos especiais. Até quatro dígitos após o T foram introduzidos para aplicações não padrão (por exemplo, T6151).
• Designações de temperamento para ligas não tratáveis ​​com calor - os temperamentos existentes permanecem inalterados, mas os temperamentos agora são definidos de maneira mais abrangente em termos de como são criados. O temperamento suave (O) agora é H111 e um temperamento intermediário H112 foi introduzido. Para a liga 5251, os temperamentos agora são mostrados como H32/H34/H36/H38 (equivalente a H22/H24, etc). H19/H22 e H24 agora são mostrados separadamente.
• Propriedades mecânicas - permanecem semelhantes às figuras anteriores. A tensão de prova de 0,2% agora deve ser citada nos certificados de teste.
• As tolerâncias foram apertadas em vários graus.
  

  Tratamento térmico de alumínio

  Uma variedade de tratamentos térmicos pode ser aplicada a ligas de alumínio:

  • Homogenização - a remoção da segregação por aquecimento após a fundição.
  • Recozimento-usado após trabalho frio para suavizar as ligas de endurecer o trabalho (1xxx, 3xxx e 5xxx).
  • Precipitação ou endurecimento por idade (ligas 2xxx, 6xxx e 7xxx).
  • Solução Tratamento térmico antes do envelhecimento das ligas de endurecimento da precipitação.
  • Itogando para a cura de revestimentos
  • Após o tratamento térmico, um sufixo é adicionado aos números de designação.
  • O sufixo F significa "como fabricado".
  • O significa "produtos forjados recozidos".
  • T significa que foi "tratado pelo calor".
  • W significa que o material foi tratado pelo calor da solução.
  • H refere -se a ligas não tratáveis ​​por tórais que são "trabalhadas frias" ou "tensão endurecida".
  • As ligas tratáveis ​​sem calor são as dos grupos 3xxx, 4xxx e 5xxx.