O alumínio de alta pureza é um material macio com resistência máxima de aproximadamente 10 MPa, o que limita sua usabilidade em aplicações industriais. O alumínio de pureza comercial (99-99,6%) torna-se mais duro e resistente devido à presença de impurezas, principalmente de Si e Fe. Mas quando ligadas, as ligas de alumínio são tratáveis termicamente, o que altera significativamente suas propriedades mecânicas.
As ligas de alumínio são baseadas no alumínio, em que os principais elementos de liga são Cu, Mn, Si, Mg, Mg+Si, Zn. As composições de liga de alumínio são registradas na The Aluminium Association. As ligas de alumínio são divididas em 9 famílias (Al1xxx a Al9xxx). As diferentes famílias de ligas e os principais elementos de liga são:
- 1xxx: sem elementos de liga
- 2xxx: Cobre
- 3xxx: Manganês
- 4xxx: Silício
- 5xxx: Magnésio
- 6xxx: Magnésio e silício
- 7xxx: zinco, magnésio e cobre
- 8xxx: outros elementos que não são abrangidos por outras séries
Existem também duas classificações principais, ou seja, ligas de fundição e ligas forjadas, ambas subdivididas nas categorias tratáveis termicamente e não tratáveis termicamente. As ligas de alumínio contendo elementos de liga com solubilidade sólida limitada à temperatura ambiente e com uma forte dependência da temperatura da solubilidade sólida (por exemplo Cu) podem ser reforçadas por um tratamento térmico adequado (endurecimento por precipitação). A resistência das ligas comerciais de Al tratadas termicamente excede 550 MPa.
Composição – Ligas de Alumínio – Liga 6061
Em geral, as ligas de alumínio da série 6000 são ligadas com magnésio e silício. A liga 6061 é uma das ligas mais utilizadas na série 6000. Tem boas propriedades mecânicas, é fácil de usinar, é soldável e pode ser endurecido por precipitação, mas não às altas resistências que 2000 e 7000 podem atingir. Tem muito boa resistência à corrosão e muito boa soldabilidade, embora resistência reduzida na zona de solda. As propriedades mecânicas do 6061 dependem muito da têmpera ou tratamento térmico do material. Em comparação com a liga 2024, a liga 6061 é mais facilmente trabalhada e permanece resistente à corrosão mesmo quando a superfície é desgastada.
Esta liga estrutural padrão, uma das mais versáteis das ligas tratáveis termicamente, é popular para requisitos de média a alta resistência e possui boas características de tenacidade. As aplicações vão desde componentes de aeronaves (estruturas de aeronaves, como asas e fuselagens) até peças automotivas, como o chassi do Audi A8. 6061-T6 é amplamente utilizado para quadros e componentes de bicicletas.
Densidade de Ligas de Alumínio
A densidade da liga de alumínio típica é de 2,7 g/cm3 (liga 6061).
Em comparação com outros materiais comuns:
A densidade da liga de magnésio típica é de 1,8 g/cm3 (Elektron 21).
A densidade da liga de titânio típica é de 4,43 g/cm3 (Ti-6Al-4V).
A densidade do aço inoxidável típico é de 8,0 g/cm3 (AISI 304L).
A densidade é definida como a massa por unidade de volume. É uma propriedade intensiva, que é matematicamente definida como massa dividida por volume:
ρ = m/V
Em palavras, a densidade (ρ) de uma substância é a massa total (m) dessa substância dividida pelo volume total (V) ocupado por essa substância. A unidade SI padrão é quilogramas por metro cúbico (kg/m3). A unidade padrão inglesa é libras-massa por pé cúbico (lbm/ft3).
Como a densidade (ρ) de uma substância é a massa total (m) dessa substância dividida pelo volume total (V) ocupado por essa substância, é óbvio que a densidade de uma substância depende fortemente de sua massa atômica e também de a densidade do número atômico (N; átomos/cm3),
- Peso Atômico. A massa atômica é transportada pelo núcleo atômico, que ocupa apenas cerca de 10-12 do volume total do átomo ou menos, mas contém toda a carga positiva e pelo menos 99,95% da massa total do átomo. Portanto, é determinado pelo número de massa (número de prótons e nêutrons).
- Densidade de Número Atômico. A densidade de número atômico (N; átomos/cm3), que está associada aos raios atômicos, é o número de átomos de um determinado tipo por unidade de volume (V; cm3) do material. A densidade do número atômico (N; átomos/cm3) de um material puro com peso atômico ou molecular (M; gramas/mol) e a densidade do material (⍴; grama/cm3) é facilmente calculada a partir da seguinte equação usando o número de Avogadro (NA = 6,022 × 1023 átomos ou moléculas por mol):
- Estrutura de cristal. A densidade da substância cristalina é significativamente afetada por sua estrutura cristalina. A estrutura FCC, junto com seu parente hexagonal (hcp), tem o fator de empacotamento mais eficiente (74%). Metais contendo estruturas FCC incluem austenita, alumínio, cobre, chumbo, prata, ouro, níquel, platina e tório.
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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