Ligas de Alumínio: MetalurgiaFísica, Propriedades Mecânicas e         Aplicações na Engenharia              Prof. Orestes ...
Ementa• Introdução   – Aplicações   – Propriedades   – Ligas• Ligas de Aluminio• Metalurgia Física   – Classificação   – M...
Contexto Histórico
DesenvolvimentoElementos necessários para o desenvolvimento, maioria são importados (exceção Al, Zn).                     ...
Contexto EconômicoFlutuação e Fluxo do Preço das Comodites                                           Natural resources are...
Aplicações• Transporte   – Automotivo, Aeronáutico e Naval• Embalagem   – Farmacêuticos   – Alimentícia• Construção Civil ...
Embalagemalimentos ebebidas,medicamentose cosméticos.
Carro                                               Corpo                                               Painel            ...
Avião                                   Fuselagem                          Cabine de Comando                              ...
Bauxita                        10100                3350                 57                                               ...
Alumínio Brasil                                         2009     2010Empregos diretos                         62 223   69 ...
Produçãohttp://www.abal.org.br
Mineração da Bauxita
Refinamento da Alumina         http://www.world-aluminium.org
Fundição do Al
Processamento     • Laminação   • Estampagem       • Extrusão    • Forjamento       • Fundição      • Soldagem      • Usin...
Processamento              Pós, usos             destrutivos e                outros                  8%                  ...
Reciclagemhttp://www.youtube.com/watch?v=AOpGhAdQFEY
Alumínio Puro                                    AlCl3 + 3K  Al + 3KCl                26.982 g.mol-1                     ...
Propriedades AlCalor Específico                                940       J.kg-1.oC-1Densidade (Baixa )                   ...
Propriedades dos Metais                           MÓDULO DE ELASTICIDADE [E]                               GPa          10...
Alumínio Puro                                    AlCl3 + 3K  Al + 3KCl                26.982 g.mol-1                     ...
F H O T W                                           Ligas                     Fe                          1000            ...
Estrutura Cristalina                                                           Cu                  Al                     ...
Diagramas de Fases             2000           LIQUID           BCC_A2           FCC_A1           ALCU_ETA           ALCU_E...
Diagramas de Fases             3000           LIQUID           BCC_A2           CBCC_A12           CUB_A13           FCC_A...
Diagramas de Fases              4000           LIQUID           FCC_A1           Si(S)
Diagramas de Fases              5000           LIQUID           FCC_A1           HCP_A3           ALMG_GAMMA           AL1...
Diagramas de Fases              7000            LIQUID            FCC_A1            HCP_ZN
Diagramas de Fases              8000           LIQUID           FCC_A1           BCC_A2           ALLI           AL2LI3(ST...
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Aulas da disciplina do PGMAT 2012/01: Ligas de Alumínio: Metalurgia Física, Propriedades Mecânicas e Aplicações na Engenharia, Prof. Orestes Alarcon e Daphiny Pottmaier.

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Ligas de Alumínio: Metalurgia Física, Propriedades Mecânicas e Aplicações na Engenharia

  1. 1. Ligas de Alumínio: MetalurgiaFísica, Propriedades Mecânicas e Aplicações na Engenharia Prof. Orestes Alarcon Daphiny Pottmaier, posdoc Mar-Jun, 2012/01
  2. 2. Ementa• Introdução – Aplicações – Propriedades – Ligas• Ligas de Aluminio• Metalurgia Física – Classificação – Microestrutura – Deformação Plástica – Endurecimento por precipitação – Recuperação, Rescristalização e Crescimento de Grão – Tratamentos Térmicos• Mecânica da Fratura • Estudo Dirigido – Tenacidade a Fratura – Apresentação de artigos correlatos ao tema com – Fadiga aplicações na área Naval e – Corrosão Aeronáutica
  3. 3. Contexto Histórico
  4. 4. DesenvolvimentoElementos necessários para o desenvolvimento, maioria são importados (exceção Al, Zn). Al, Zn Produzidos em Excesso
  5. 5. Contexto EconômicoFlutuação e Fluxo do Preço das Comodites Natural resources are the building blocks of the world, essential to progress and prosperity.
  6. 6. Aplicações• Transporte – Automotivo, Aeronáutico e Naval• Embalagem – Farmacêuticos – Alimentícia• Construção Civil Consumíveis, Maquinas, 4 – Esquadrias, 9 Outros, 10 Transportes, 26 – Revestimentos, Elétrica, 10 – Coberturas• Indústria Elétrica Civil, 12 Embalagem, 29 – Fios e cabos• Outros Abal, 2008. – Bicicletas – Panelas
  7. 7. Embalagemalimentos ebebidas,medicamentose cosméticos.
  8. 8. Carro Corpo Painel Trocadores de Calor Bloco do Motor Pistões Absorvedores de Choque Rodas Suspensão InteriorCorpo : Extrusão e Fundido- 45 % redução em peso Mercedes E & S class BMW 5 & 7 series Peugot 307 & 607 Renault Laguna VW Lupo Eco version Citroën C5 Volvo V70 & S60 & S80 Landrover Discover Audi A8
  9. 9. Avião Fuselagem Cabine de Comando Propulsores Asas Eslotes Leme de Direção Elevador A indústria da aviação comercial moderna nunca teria conseguido sem Al.  Airbus A320 Boeing 747 (19% p Al) Bombardier CS100 (24% p Al-Li) Embraer E195Ligas 2xxx e 7xxx
  10. 10. Bauxita 10100 3350 57 Mineral 0 Reservas MundoTropical Mediterrâneo Subtropical http://americanresources.org/ 2 -3 toneladas de bauxita são necessárias para produzir 1 tonelada de alumina e 2 toneladas de alumina são necessárias para produzir 1 tonelada de alumínio.
  11. 11. Alumínio Brasil 2009 2010Empregos diretos 62 223 69 208Faturamento (US$ bilhões) 12.7 14.7 MineralParticipação no PIB (%) 0.8 0.7Participação no PIB industrial (%) 3.6 3.1Investimentos (US$ bilhões) 1.9 1.4Produção de Al primário (1 000 t) 1 535 1 536Consumo Doméstico de Al (1 000 t) 1 004 1 300Consumo per capita (Kg/hab./ano) 5.2 6.7Exportação (1 000 t) (peso Al) 925 756Importação (1 000 t) (peso Al) 160 263Balança Comercial (US$ milhões)Exportações 3.258 3 930Importações 656 1 176Saldo 2 602 2 754Participação do Al nas Exportações (%) 2.1 1.9 http://www.abal.org.br
  12. 12. Produçãohttp://www.abal.org.br
  13. 13. Mineração da Bauxita
  14. 14. Refinamento da Alumina http://www.world-aluminium.org
  15. 15. Fundição do Al
  16. 16. Processamento • Laminação • Estampagem • Extrusão • Forjamento • Fundição • Soldagem • Usinagem
  17. 17. Processamento Pós, usos destrutivos e outros 8% Chapas eFolhas lâminas 8% Fios e cabos 39% 13% Extrudados 14% Fundidos e forjados 18%Produtos Transformados de AlAbal, 2008
  18. 18. Reciclagemhttp://www.youtube.com/watch?v=AOpGhAdQFEY
  19. 19. Alumínio Puro AlCl3 + 3K  Al + 3KCl 26.982 g.mol-1 (Oersted, 1825) 13 _ _ Al2O3 xH2O + 2OH  2 Al(OH) 4 2 Al(OH)3 -(calor) Al2O3 + 3H2O [Ne] 3s23p1 Al (Bayer, 1887) 2Al2O3 + 3C – (banho) 4 Al + 3 CO2 (Hall-Heroult, 1886)660oC CFCalumen (Latin, bitter salt)
  20. 20. Propriedades AlCalor Específico 940 J.kg-1.oC-1Densidade (Baixa ) 2 700 Kg.m-3Módulo de Elasticidade 70 103 MpaDureza 420 MPaCondutividade Térmica (Alta ) 222 W.m-1.oC-1Coefeciente de Expansão Linear 236 10-6. oC-1Resistividade Elétrica 28.2 10-9.Ω.mRefletividade, Polido (Alta ) 71, 97 % Processabilidade, Beleza, Durabilidade, etc.
  21. 21. Propriedades dos Metais MÓDULO DE ELASTICIDADE [E] GPa 106 Psi Magnésio 45 6.5 AlumÍnio 69 10 Latão 97 14 Titânio 107 15.5 Cobre 110 16 Níquel 207 30 Aço 207 30 Tungstênio 407 59
  22. 22. Alumínio Puro AlCl3 + 3K  Al + 3KCl 26.982 g.mol-1 (Oersted, 1825) 13 _ _ Al2O3 xH2O + 2OH  2 Al(OH) 4 2 Al(OH)3 -(calor) Al2O3 + 3H2O [Ne] 3s23p1 Al (Bayer, 1887) 2Al2O3 + 3C – (banho) 4 Al + 3 CO2 (Hall-Heroult, 1886)660oC CFCalumen (Latin, bitter salt)
  23. 23. F H O T W Ligas Fe 1000 5 0 0 0 Mg Nao tratada Si termicamente 4 0 0 0 Si• Fundidas Mn (Cast) 3 0 0 0 Mn Al Mg 8 0 0 0 Li Ligas Especiais• Trabalhadas (Wrought) Zn 6 0 0 0 Mg,Si tratada 7 0 0 0 Zn termicamente Cu 2 0 0 0 Cu
  24. 24. Estrutura Cristalina Cu Al Fm-3m (225) Fm-3m a: 3.615 A (Grupo Espacial: 225) α: 90.000° a: 4.0495 A b: 4.0495 A c: 4.0495 A Mn α: 90.000° I-43m (217) β: 90.000° a: 8.912 A γ: 90.000° α: 90.000° Si Fd-3m (227) a: 5.431 AMg Zn α: 90.000°P63/mmc (194) P63/mmc (194) Li a: 3.201 A a: 2.665 A Im-3m (229) α: 90.000° α: 90.000° a: 3.51 A γ: 120.000° γ: 120.000° α: 90.000°
  25. 25. Diagramas de Fases 2000 LIQUID BCC_A2 FCC_A1 ALCU_ETA ALCU_EPSILON ALCU_THETA GAMMA_D83 GAMMA_H AL2CU3(ST) AL9CU11(ST)
  26. 26. Diagramas de Fases 3000 LIQUID BCC_A2 CBCC_A12 CUB_A13 FCC_A1 HCP_A3 AL8MN5_D810 AL11MN4(ST) AL12MN(ST) AL4MN(ST) AL6MN(ST)
  27. 27. Diagramas de Fases 4000 LIQUID FCC_A1 Si(S)
  28. 28. Diagramas de Fases 5000 LIQUID FCC_A1 HCP_A3 ALMG_GAMMA AL140MG89(ST) AL30MG23(ST)
  29. 29. Diagramas de Fases 7000 LIQUID FCC_A1 HCP_ZN
  30. 30. Diagramas de Fases 8000 LIQUID FCC_A1 BCC_A2 ALLI AL2LI3(ST) AL4LI9(ST)

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