O que é alumínio? Propriedades, ligas e usos industriais

O que é alumínio? um guia completo de propriedades, ligas e usos

o alumínio é o elemento metálico mais na terra da terra constituem cerca de 8.11TP3 T por massa, Partindo da fuselagem de um Boeing 737 para a lata de você a mão, este metal silverywhite torna-se cada vez mais visível usos modernos Sua baixa densidade acoplada com resistência à corrosão e condutividade elétrica superb faz alumínio esperança, aeroespacial, automóvel, construção civil e outras indústrias Este guia vai dar-lhe tudo o que você precisa conhecer-a ciência por trás, algumas das propriedades definidoras, procedimentos de fabricação, graus de liga relevantes e suas aplicações na fabricação.

O que é alumínio? Os princípios básicos do elemento 13

o alumínio também chamado Askau (Tokkizup) ou alumínio (Enus) tem o símbolo Al e número atômico 13. é um Jovenive Sufuhig cuja posição na tabela periódica é logo após o boro no grupo (18. Grupo 13).E seu ocupar a terceira posição superior depois do oxigênio e silício na crosta terrestre, ainda não existe livremente na natureza Em vez disso, comumente forma as ligações e combina com elementos orgânicos dentro de minerais de alumínio, como bauxita, feldspato ou criolita.

O alumínio puro é um elemento metálico claro silverywhite, com densidade de 2,70 g/cm. Seu cristal FCC causa ductilidade e conformabilidade de extensão excelente até 92,2%. A cristalinidade FCC com flexibilidades e maleabilidade da forma Greatsov, pois permite o significado de seus átomos e permite ser prensada e moldada com flexão sem quebras. Graças ao biproduto, o alumínio metálico é um dos ingredientes econômicos flexíveis.

A história muito recente do alumínio como material utilizável é relativamente curta Seu isolamento pelo químico dinamarquês, Hans Christian em 1825. para a próxima três décadas; o mesmo material era mais caro e menos disponível do que até mesmo o ouro É claro que, no caso de povos europeus como o imperador Napoleão III, o chocolate quente deve ser servido em alumínio Culturas menores levam ouro para utensílios de mesa padrão Até 1886, quando Charles Martin gal e Paul hroult como mágico, o inventor da eletrólise Componentes de na alumina Finalmente, mais de 99,91TP3 T da produção foram resolvidos com o processo Hall-Hroult Kilogiser inventado por esses dois químicos O ciclo foi um sucesso extraordinário e ainda é a demanda de ouro para extração de alumínio como o método tradicional.

Quer a grafia de alumínio (versão Enus) ou alumínio (versão americana) seja mais apropriada, eles são o mesmo Sufuhig Jovenive. Em 1990, a IUPAC conformou oficialmente o alumínio mais formal. No entanto, a sociedade química americana aceita o alumínio como versão padrão ou uso geral. Assim, este guia derivará o uso do “alumínio” a seguir.

Propriedades Chave do Alumínio

O que faz os engenheiros? como é que todos querem usar o alumínio? a tabela abaixo mostrará os parâmetros físicos, térmicos, elétricos, mecânicos e químicos que tornam este elemento único.

Propriedades Físicas

o alumínio puro tem uma densidade de 2,70 g/cm³ que é aproximadamente 1⁄3 do aço que é até 7,85 g/cm³ e menos de 1⁄3 de cobre de 8,96 g/cm³. Para o mesmo volume dos metais acima, um componente no material de alumínio só terá Peso 331TP3 T do componente verde Apoiando-se longe do peso e dos aspectos mais práticos, é não magnético e não-faísca, daí pode ser usado em torno de qualquer material inflamável e como qualquer embalagem eletrônica sensível ou estrutura.

Propriedades Térmicas

o alumínio tem uma condutividade térmica de 237 W/(m K), portanto é capaz de transferir calor quase quatro vezes mais rápido que o aço carbono (50 W/(m K)).Tem um ponto de fusão de 660,3 °C (1.220,5 °F) e ponto de ebulição de 2.519 °C. Isto tem as propriedades térmicas que tornam o alumínio ideal para aplicações como dissipadores de calor, trocadores de calor e utensílios de cozinha.

Propriedades Elétricas

a condutância elétrica do alumínio é de 37,7 MS/m, assim como 611TP3 T do Padrão Internacional de Cobre Recozido (IACS).O Cobre Metálico é mais facilmente usado para condutância elétrica com IACS 100%. o alumínio tem uma condutância de aproximadamente 2/3 de Cobre por peso1/3 do peso2. por esta razão, seu uso mais comum é em linhas aéreas de transmissão de energia.

Propriedades Mecânicas

o alumínio puro é plasticamente macio (15 HB por Brinell Isso pode ser alterado significativamente com a liga) Em 70 GPa, o módulo de Youngs de alumínio era de 70 GPa ou aproximadamente 1/3 de Aço (200 Gpa de alumínio é o segundo mais maleável do metal (Ouro sendo o melhor) e apenas o 6 o mais dúctil Isso explica por que é tão popular como uma folha laminada, perfil extrudado e folha tão fina quanto 6 um.

Resistência à corrosão

camada de óxido é formada na exposição ao ar2 dentro de segundos Tem 4-10 nm de espessura (ASM Handbook) enquanto se auto-repara instantaneamente quando riscado Ele se liga fortemente ao alumínio e protege-o da oxidação Esta é a fonte do Viselan Gapap do alumínio.

Propriedades Químicas

o alumínio é de natureza anfotérica o que significa que reage tanto com ácidos quanto com álcalis2. ácidos fortes atacam através do óxido de alumínio e destroem o metal base subjacente para produzir um composto de cloreto de alumínio ou sulfato de alumínio álcalis fortes por exemplo Hidróxido de sódio atacam o alumínio ainda mais rápido criando soluções de hidróxido de alumínio e aluminato3. esta informação é útil para selecionar agentes de limpeza e revestimento e unir compostos em componentes de alumínio.

Comparação entre alumínio e cobre e propriedade

Fontes: ASM International Aluminium e ligas de alumínio | Pubchem (pubchem) Alumínio

Como é feito o alumínio? Da bauxita ao metal

o alumínio é produzido através de três estágios principais (mineração, refino e fundição).Cada um converte minério em alumínio metálico puro que pode ser posteriormente projetado para vários usos, como asas de avião e estruturas de telefone.

Etapa 1: Mineração de Minério de Bauxita

O alumínio comercial é originário de; um marrom avermelhado óxidos de alumínio hidratados juntos em três formas de bauxita mantida entre gibbsita, bo e diásporo Entre 55-75 bilhões de toneladas métricas de bauxita estão disponíveis globalmente1 com depósitos combinados na Austrália, Guiné, Brasil, Jamaica e Índia Comum a toda a mineração de alumínio é a céu aberto a partir de profundidades de 4-6 metros.

Etapa 2, Processo Bayer: A bauxita à alumina

Nomeado em homenagem ao químico austríaco Karl Josef Bayer em 1888, produz alumina (AlO) a partir de bauxita bruta O mineral é triturado e combinado com uma solução de hidróxido de sódio quente (NaOH) a 150 200 °C sob pressão Esta solução então dissolve o hidróxido de alumínio dentro do minério, deixando óxidos de ferro, sílica e outras impurezas como uma lama “red A solução de aluminato é precipitada, filtrada e calcinada a aproximadamente 1.000 °C para produzir um pó branco de alumina Geralmente leva cerca de 4-5 toneladas de bauxita para produzir 2 toneladas de alumina.

Passo 3: O Processo Hall-Héroult (Hall-Héroult Process) para Alumínio

A fundição eletrolítica é um processo eletrometalúrgico no qual a alumina é reduzida eletroliticamente a alumínio A alumina é dissolvida em um banho de criolita fundida (NaAlF) em grandes vasos de aço revestidos com carbono a cerca de 960 °C. Cem ou mais colunas de corrente contínua (Khsadimpkodey) de 150.000-400.000 amperes são passadas através do banho, fazendo com que a alumina seja eletroquimicamente reduzida a um alumínio líquido que é coletado no fundo do vaso O alumínio líquido é drenado periodicamente do fundo da célula para moldes, onde solidifica e seu molde em “ingots” que são então recristalizados em grandes blocos e enviados aos fabricantes..

As necessidades energéticas deste processo são enormes. A produção de 1 tonelada métrica de alumínio primário requer 13.000-15.000 kWh de eletricidade (de acordo com o Instituto Internacional de Alumínio).O consumo médio de eletricidade de uma família nos EUA é de 959 kWh por mês; portanto, podemos dizer que a produção de alumínio consome energia suficiente para abastecer 12,89 residências americanas médias durante 1 mês para cada kg produzido..

Reciclagem: O Atalho Energético

Estima-se que a produção secundária de alumínio (reciclagem de sucata) exija apenas cerca de 2.277 kWh de eletricidade por tonelada, ou cerca de 16% da necessidade de energia para a produção de alumínio primário; (a conclusão é que uma produção de alumínio não reciclado custaria mais de 86 bilhões de dólares americanos por ano apenas em eletricidade).Porque o alumínio pode ser reciclado repetidamente sem perda de qualidade, cerca de 1/3 da oferta mundial agora vem de processos de reciclagem, e nova sucata flui de volta para o sistema, independentemente do tipo de produto de consumo de onde vem..

Ligas e classes comuns de alumínio

Praticamente todo o alumínio produzido em todo o mundo nunca ainda está em uso hoje Como uma relação resistência-peso leve é o melhor presente do mineral, é relativamente fácil separar brotos para classificar Toda a sucata também pode ser desformada para devolvê-la à forma padrão da maioria das aplicações de fabricação O alumínio é facilmente superado 9/6 mantém o Programa Koards A durabilidade do alumínio é tal que é possível raspar peças fundidas em lingotes e fundir novamente e remodelar carrega-lo uma e outra vez sem perder nenhuma de suas propriedades Assim, a reciclagem do alumínio requer apenas cerca de 51TP3 T o valor energético como foi usado para produzi-lo primário.

O sistema da série de ligas

o alumínio puro (série 1xxx, 99%+ Al) é muito macio para a maioria das aplicações estruturais e a resistência de trabalho da bobina é aumentada para máquinas A resistência comum da engenharia vem da adição de pequenas quantidades de elementos de liga, como cobre, férrico, manganês, silício, magnésio ou zinco para produzir perfis mecânicos dramaticamente diferentes.

• De acordo com a Associação de Alumínio, as ligas forjadas nas primeiras oito séries são categorizadas com base na operação primária de warromise:
• 1xxx-99%+ alumínio puro. Muito resistência à corrosão, excelente condução.
• 3 xxx & xx 300 Ligas de manganês. Resistência moderada, boa conformabilidade.
• 2 xxx-Ligas de cobre. trabalho alto exigido e de grande resistência.
• ligas de silício 4xxx. Melhor em reter o calor e mais fraco no Resubwooshsswe. Usado como enchimento de soldagem e em brasagem.
• 5 xxx-ligas de ligaornáxio, Xudus Zinetic. Muito resistência à corrosão e facilmente soldada.
• ligas Zinc 7xx. Ligas de alumínio de maior resistência. Grau aeroespacial.
• 8xxx 168 Outros elementos (lítio, ferro).Aplicações especializadas.

Comparação de ligas (Alloy Comparison) Dados de desempenho real

6 x- Magnésio e silício Série de uso geral (highxx) usinabilidade, trabalhabilidade e resistência à corrosão.

Usos Industriais do Alumínio

o alumínio é encontrado em praticamente todas as principais indústrias Combinando peso leve, resistência à corrosão, reciclabilidade e condutividade, o alumínio é um dos metais mais amplamente utilizados na Terra, perdendo apenas para o aço por tonelagem. Aqui estão as principais indústrias onde o alumínio é usado para impulsionar o desempenho superior.

Aeroespacial

Aeroespacial consome cerca de 351TP3 T de todo o alumínio de Usinagem Um único Boeing 737 contém 80.000 lb (36.300 kg) de alumínio dentro da pele da fuselagem, fuselagem, nacelas do motor e estruturas das asas Apenas o aço o supera para o peso neste setor de ligas 2024-T3 e 7075-T6 (aqui, 2024 para painéis de fuselagem relacionados à fadiga, 7075 para longarinas das asas e componentes do trem de pouso) ocupam a maior parte dos estimados $28 bilhões de alumínio de qualidade aeroespacial comprados a cada ano.

Automotivo

o alumínio está tendo um enorme impacto tanto na indústria automotiva quanto na maneira como vemos o “green motoring” Hoje, um carro norte-americano médio contém 208 kg (459 lbs) de alumínio, em comparação com apenas 84 kg em 1995. veículos de alto desempenho e baixa emissão têm mais, usando ligas cada vez mais sofisticadas para reduzir o peso (e incentivar a economia de combustível) Essas economias atualmente variam de 6-81TP3 T para cada declínio de 101TP3 T no peso; a Ford costumava usar a liga em seus caminhões F-150 mais vendidos em 2015 e economizou milhares de quilos.

Construção

as junções soldadas e de resistência à corrosão do alumínio tornam-no uma opção ideal para inúmeras estruturas arquitetônicas comerciais. Avançar em direção à resistência superior à corrosão do alumínio reduzirá consideravelmente a conta de manutenção contínua para edifícios comerciais com vida útil de mais de 30 a 50 anos. Baixo valor U, ruptura térmica, perfis de alumínio (com uma inserção de polímero entre as seções externa e interna) são verdadeiramente eficientes em termos energéticos, com um valor tão baixo quanto 1,3 W por (mK).

Embalagem

Alta re-ciclabilidade de alumínio torna especialmente popular em embalagens.52 oz com o material pesando apenas 1.9 g (0.52 oz) por lata Isso significa que uma alta saída de material pode ser re-processado, refundido, e de volta na prateleira pronto para enchimento novamente no espaço de pouco mais de dois meses Esta categoria de produto é responsável por quase 8 milhões de toneladas métricas de metal em todos os lugares na terra.

Eletrônica

De caixas de LED e dissipadores de calor para Smart frameworks e laptop carcaças & ns; a alta condutividade térmica de alumínio fornece excelentes propriedades de dissipação de calor muitos componentes eletrônicos espaços anod ve um acabamento durável, manter-livre sem uma camada de pintura ou revestimento em pó bonito da Apple unibody design do MacBook apresentou uma nova maneira de trabalhar com a indústria e desde então tornou-se padrão em outros lugares.

Usinagem CNC

Desde protótipos rápidos em estágio inicial até a fabricação em alto volume, a usinagem CNC de alumínio fornece a máxima precisão e consistência; nenhuma outra fundição ou extrusão de perfil pode competir. Le-creator's serviço usinagem CNC alumínio os processos 5062, 6075 e 5052 ligam-se a tolerâncias tão apertadas quanto ±0,01 mm. Quer você precise de centros de fresagem de três, quatro ou cinco eixos, trabalhos de suportes bastante simples a gabinetes aeroespaciais complexos podem ser produzidos de acordo com padrões exigentes.

Vantagens e Limitações do Alumínio

Em última análise, não há dois materiais adequados para todas as aplicações industriais Embora o alumínio possa ser usado muito amplamente, devemos entender suas limitações; independentemente de quão bom seja um material, há momentos em que simplesmente não é a escolha apropriada Aqui estão os fatos intransigentes.

Perguntas frequentes sobre alumínio