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.
Usos de Ligas de Magnésio – Aplicação
As ligas de magnésio são usadas em uma ampla variedade de aplicações estruturais e não estruturais. As aplicações estruturais incluem equipamentos automotivos, industriais, de manuseio de materiais, comerciais e aeroespaciais. As ligas de magnésio são usadas para peças que operam em altas velocidades e, portanto, devem ser leves para minimizar as forças de inércia. As aplicações comerciais incluem ferramentas portáteis, laptops, malas e escadas, automóveis (por exemplo, volantes e colunas, estruturas de assentos, caixas de transmissão). Magnox (liga), cujo nome é uma abreviação de “magnésio não oxidante”, é 99% de magnésio e 1% de alumínio e é usado no revestimento de varetas de combustível em reatores de energia nuclear magnox.
Elektron 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.
Resumo
| Nome | Elektron 21 |
| Fase em STP | N/D |
| Densidade | 1800 kg/m3 |
| Resistência à tração | 280 MPa |
| Força de Rendimento | 145 MPa |
| Módulo de elasticidade de Young | 45 GPa |
| Dureza Brinell | 70 BHN |
| Ponto de fusão | 550-640°C |
| Condutividade térmica | 116 W/mK |
| Capacidade de calor | 900 J/gK |
| Preço | 40 $/kg |
Composição do Elektron 21 – UNS M12310
Elektron 21 – UNS M12310 si composto de Magnésio (96%), Neodímio (3%) e Gadolínio (1%).
96%
3%
1%
Aplicações do Elektron 21 – UNS M12310
As aplicações incluem automobilismo e aeroespacial, pois possui alta resistência, peso leve e possui excelentes características de amortecimento de vibração. As ligas de magnésio são usadas em uma ampla variedade de aplicações estruturais e não estruturais. As aplicações estruturais incluem equipamentos automotivos, industriais, de manuseio de materiais, comerciais e aeroespaciais. As ligas de magnésio são usadas para peças que operam em altas velocidades e, portanto, devem ser leves para minimizar as forças de inércia. As aplicações comerciais incluem ferramentas portáteis, laptops, malas e escadas, automóveis (por exemplo, volantes e colunas, estruturas de assentos, caixas de transmissão).
Propriedades Mecânicas do Elektron 21 – UNS M12310
Força do Elektron 21
Na mecânica dos materiais, a resistência de um material é sua capacidade de suportar uma carga aplicada sem falha ou deformação plástica. A resistência dos materiais considera basicamente a relação entre as cargas externas aplicadas a um material e a deformação resultante ou mudança nas dimensões do material. Ao projetar estruturas e máquinas, é importante considerar esses fatores, para que o material selecionado tenha resistência adequada para resistir a cargas ou forças aplicadas e mantenha sua forma original.
A resistência de um material é sua capacidade de suportar essa carga aplicada sem falha ou deformação plástica. Para tensão de tração, a capacidade de um material ou estrutura para suportar cargas que tendem a se alongar é conhecida como resistência à tração final (UTS). A resistência ao escoamento ou tensão de escoamento é a propriedade do material definida como o estresse no qual um material começa a se deformar plasticamente, enquanto o ponto de escoamento é o ponto onde começa a deformação não linear (elástica + plástica). No caso de tensão de tração de uma barra uniforme (curva tensão-deformação), a lei de Hooke descreve o comportamento de uma barra na região elástica. Módulo de elasticidade de Young é o módulo de elasticidade para tensão de tração e compressão no regime de elasticidade linear de uma deformação uniaxial e geralmente é avaliado por ensaios de tração.
Veja também: Resistência dos Materiais
Resistência à tração máxima do Elektron 21
A resistência à tração final do Elektron 21 é de 280 MPa.
Força de rendimento de Elektron 21
A resistência ao escoamento do Elektron 21 é de 145 MPa.
Módulo de Elasticidade do Elektron 21
O módulo de elasticidade de Young do Elektron 21 é de 45 GPa.
Dureza do Elektron 21
Na ciência dos materiais, a dureza é a capacidade de resistir à indentação da superfície (deformação plástica localizada) e arranhões. O teste de dureza Brinell é um dos testes de dureza de indentação, que foi desenvolvido para testes de dureza. Nos testes Brinell, um penetrador esférico e duro é forçado sob uma carga específica na superfície do metal a ser testado.
O número de dureza Brinell (HB) é a carga dividida pela área da superfície da indentação. O diâmetro da impressão é medido com um microscópio com uma escala sobreposta. O número de dureza Brinell é calculado a partir da equação:
A dureza Brinell do Elektron 21 é de aproximadamente 70 BHN (convertido).
Veja também: Dureza dos Materiais
Resistência dos materiais
Elasticidade dos Materiais
Dureza dos Materiais
Propriedades Térmicas do Elektron 21 – UNS M12310
Elektron 21 – Ponto de Fusão
O ponto de fusão do Elektron 21 é 550-640°C.
Observe que esses pontos estão associados à pressão atmosférica padrão. Em geral, a fusão é uma mudança de fase de uma substância da fase sólida para a fase líquida. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ocorre essa mudança de fase. O ponto de fusão também define uma condição na qual o sólido e o líquido podem existir em equilíbrio. Para vários compostos químicos e ligas, é difícil definir o ponto de fusão, pois geralmente são uma mistura de vários elementos químicos.
Elektron 21 – Condutividade Térmica
A condutividade térmica do Elektron 21 é 116 W/(m·K).
As características de transferência de calor de um material sólido são medidas por uma propriedade chamada condutividade térmica, k (ou λ), medida em W/mK. É uma medida da capacidade de uma substância de transferir calor através de um material por condução. Observe que a lei de Fourier se aplica a toda matéria, independentemente de seu estado (sólido, líquido ou gasoso), portanto, também é definida para líquidos e gases.
A condutividade térmica da maioria dos líquidos e sólidos varia com a temperatura. Para vapores, também depende da pressão. Em geral:
A maioria dos materiais são quase homogêneos, portanto podemos geralmente escrever k = k (T). Definições semelhantes estão associadas às condutividades térmicas nas direções y e z (ky, kz), mas para um material isotrópico a condutividade térmica é independente da direção de transferência, kx = ky = kz = k.
Elektron 21 – Calor Específico
O calor específico do Elektron 21 é 900 J/gK.
O calor específico, ou capacidade térmica específica, é uma propriedade relacionada à energia interna muito importante na termodinâmica. As propriedades intensivas cv e cp são definidas para substâncias compressíveis puras e simples como derivadas parciais da energia interna u(T, v) e entalpia h(T, p), respectivamente:
onde os subscritos v e p denotam as variáveis mantidas fixas durante a diferenciação. As propriedades cv e cp são referidas como calores específicos (ou capacidades de calor) porque, sob certas condições especiais, elas relacionam a mudança de temperatura de um sistema com a quantidade de energia adicionada pela transferência de calor. Suas unidades SI são J/kgK ou J/molK.
Ponto de Fusão dos Materiais
Condutividade Térmica de Materiais
Capacidade Térmica de Materiais
Propriedades e preços de outros materiais
tabela de materiais em resolução de 8k
Departamento de Energia dos EUA, Ciência de Materiais. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 e 2. Janeiro de 1993.
Departamento de Energia dos EUA, Ciência de Materiais. DOE Fundamentals Handbook, Volume 2 e 2. Janeiro de 1993.
William D. Callister, David G. Rethwisch. Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução 9ª Edição, Wiley; 9 edição (4 de dezembro de 2013), ISBN-13: 978-1118324578.
Eberhart, Mark (2003). Por que as coisas quebram: entendendo o mundo pela maneira como ele se desfaz. Harmonia. ISBN 978-1-4000-4760-4.
Gaskell, David R. (1995). Introdução à Termodinâmica dos Materiais (4ª ed.). Editora Taylor e Francis. ISBN 978-1-56032-992-3.
González-Viñas, W. & Mancini, HL (2004). Uma Introdução à Ciência dos Materiais. Princeton University Press. ISBN 978-0-691-07097-1.
Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Materiais: engenharia, ciência, processamento e design (1ª ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
JR Lamarsh, AJ Baratta, Introdução à Engenharia Nuclear, 3ª ed., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.
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