Um dos metais mais comuns na Terra é o alumínio. Também é chamado de "metal voador". Embora não seja encontrado na natureza em sua forma pura, pode ser encontrado em muitos minerais. E a liga mais comum, usada para produzir muitas peças e estruturas, é o duralumínio (duralumínio).
Foi inventado pelo cientista alemão Alfred Wilm, que trabalhava na fábrica de Dürener Metallwerke AG (Düren). Ele determinou que uma liga de alumínio e cobre tem características muito melhores do que o próprio metal em sua forma pura.
Grupo de liga de alta resistência
Na verdade, o duralumínio é todo um grupo de ligas em que o principal componente é o alumínio, e seus elementos de liga são cobre, zinco, manganês, magnésio. Mas, em geral, suas características são determinadas não apenas pela composição, mas também pelo método de tratamento térmico. Em 1903, foi descoberto pela primeira vez que durante o processo de envelhecimento, uma liga de alumínio como cobre torna-se ainda mais durável e duro.
Como se viu mais tarde, isso se deve ao fato de que quando, após o endurecimento, o metal fica à temperatura ambiente por vários dias, sua solução sólida supersaturada se decompõe, e isso, por sua vez, é acompanhado pelo endurecimento do o material.
O processo de envelhecimento e retorno ao estado anterior
Como mencionado anteriormente, o envelhecimento do metal é um processo importante, causado por transformações estruturais que causam alterações nas propriedades físicas e mecânicas. Pode ser natural e artificial. No primeiro caso, a liga é mantida por vários dias à temperatura ambiente.
Com o envelhecimento artificial, o tempo de processamento é reduzido, mas a temperatura é aumentada. Para retornar a liga ao seu estado anterior, ela deve ser aquecida a 270 graus por alguns segundos e depois resfriada rapidamente.
Produção de alumínio
Para fazer uma liga de alumínio com cobre, você precisa de equipamentos de alta tecnologia e, claro, do próprio metal. É extraído da bauxita. Esta é uma rocha que precisa ser esmagada, água adicionada a ela e vaporizada sob alta pressão. Assim, o silício é separado da alumina. Em seguida, a massa espessa é colocada em um banho especial com criolita endireitada. O conteúdo é aquecido a 950 ° C e uma corrente elétrica de 400 kA passa por ele.
Isso permite que você quebre a ligação entre os átomos de oxigênio e alumínio. Como resultado, este último se deposita no fundo como um metal líquido. É assim que as peças fundidas são feitas de alumínio líquido. Agora metalcompletamente pronto para usinagem. No entanto, para aumentar sua resistência, é necessário adicionar elementos de liga e, assim, obter uma liga alumínio-cobre de alta qualidade.
produção de duralumínio
No total, todas as ligas de alumínio são divididas em dois grupos: fundidas e deformadas. O processo de sua produção depende precisamente de que tipo deve ser obtido no final. Além disso, o método de fabricação também depende das características exigidas.
Para a produção de duralumínio, os lingotes de alumínio são fundidos em um forno elétrico. Curiosamente, este é um dos poucos metais que podem ser convertidos de sólido para líquido e vice-versa muitas vezes. Isso não afetará seu desempenho. Cobre e outros elementos de liga, como manganês, ferro e magnésio, são adicionados por sua vez ao alumínio fundido. É muito importante observar a proporção percentual: 93% alumínio, 5% cobre, os 2% restantes são outros elementos de liga.
Endurecimento e recozimento de duralumínio
Obrigatório para tal liga é o processo de endurecimento. O tempo de espera para peças pequenas é de apenas alguns minutos e a temperatura é de cerca de 500 °C. Imediatamente após o procedimento, o duralumínio é macio e viscoso. É fácil de deformar e processar. Após algum tempo, a liga endurece e suas propriedades mecânicas aumentam. Se o limite de temperatura for ultrapassado, ocorre oxidação e o material perde suas características. Após o endurecimento, deve ser resfriado lentamente em água fria.
Então, você já conhece o nome da liga alumínio-cobre. Muitas vezes se presta à deformação: laminação a frio, trefilação, forjamento. Neste caso, ocorre o chamado endurecimento. Este é um processo durante o qual ocorre o movimento e a multiplicação de discordâncias na estrutura metálica. Como resultado, a própria liga muda sua estrutura, torna-se mais dura e mais forte. Isso reduz sua ductilidade e resistência ao impacto. Para que as deformações passem mais facilmente e o encruamento não destrua o metal, o recozimento é usado. Para isso, a liga é aquecida a 350°C e depois resfriada ao ar.
Tabela do estado da liga (alumínio e cobre)
Para descrever mais claramente a interação dos componentes do duralumínio no estado sólido e líquido, bem como para explicar a natureza da mudança nas propriedades da liga, use o diagrama de estados.
Pode-se ver que a maior solubilidade do Cu em uma liga com alumínio é observada a uma temperatura de 548 ° C e ao mesmo tempo é de 5,7%. Quando a temperatura sobe, ela aumenta, e quando ela cai, ela diminui. A solubilidade mínima (0,5%) será observada à temperatura ambiente. Se o duralumínio for endurecido acima de 400 ° C, ele se tornará uma solução homogênea sólida - α.
Durante este processo, a solução sólida irá se decompor. Uma liga de alumínio e cobre se comporta de forma muito incomum, cuja fórmula é CuAl2. O processo é acompanhado pela liberação do excesso da fase A1. Essa quebra ocorre durantemuito tempo. Este é o envelhecimento natural que mencionamos anteriormente.
Propriedades da liga
A liga de um metal com certos elementos permite aumentar suas características. Você se lembra do nome da liga alumínio-cobre? Que propriedades tem?
O alumínio em si é muito leve, macio e completamente frágil. É solúvel em álcalis e ácidos fracamente concentrados. Ao adicionar cobre e magnésio ao alumínio, você já pode obter uma liga bastante forte. Seu desempenho é bastante fácil de melhorar - você só precisa deixá-lo deitado à temperatura ambiente. Assim, o efeito do envelhecimento aumenta a força do duralumínio, como falamos acima.
O alumínio em si é bastante leve. Uma pequena porcentagem de cobre não torna a liga mais pesada. Outra característica positiva é a capacidade de refundir repetidamente a liga. Ao mesmo tempo, não perderá suas propriedades. A única coisa que é necessária é dar um “descanso” por alguns dias após o lançamento.
A desvantagem do duralumínio é sua baixa resistência à corrosão. Portanto, na maioria das vezes, esse material é coberto com uma camada limpa de alumínio ou pintado com vernizes e tintas.
Ligas de alumínio e suas aplicações
Pela primeira vez, o duralumínio foi usado para fazer dirigíveis. A leveza e resistência deste material possibilitaram a criação de uma excelente aeronave. Para isso, foi utilizada a marca D16t. Atualmente, ligas com alumínio, zinco, cobre e outros elementos de liga são amplamente utilizadas emastronáutica, aviação e outras áreas da engenharia mecânica.
Então, por exemplo, o uso de duralumínio na fabricação de um carro pode reduzir significativamente seu peso e custo, mas ao mesmo tempo será forte o suficiente.
Em geral, pode-se notar que a gama desta liga é bastante ampla: tubos, fios, chapas, fitas, varetas e peças fundidas de diversos formatos. D16t ainda é considerada uma das marcas mais populares e comuns. A pequena letra "t" no final da marcação significa que a liga é endurecida e envelhecida naturalmente. É usado:
- Nos projetos de naves espaciais, navios e aeronaves.
- Para fabricação de peças diversas para máquinas operatrizes e máquinas.
- Para a fabricação de placas de rua, placas de trânsito.
Todos devem saber o nome da liga de alumínio e cobre. Dural também é usado na indústria do petróleo. Assim, tubos especiais feitos a partir dele podem garantir o funcionamento do poço por 6-7 anos.
Qual é o nome da liga de alumínio e cobre, fácil de lembrar. Então, dissemos quais propriedades ele tem e onde é usado. Pode substituir facilmente o aço laminado, especialmente se for necessário tornar a estrutura leve.
