Tecnologia dos Materiais Outras ligas metálicas não ferrosas

Transcrição

1 Instituto Federal de Santa Catarina Campus Florianópolis Departamento Acadêmico de Metal-Mecânica Curso Técnico em Mecânica Tecnologia dos Materiais Outras ligas metálicas não ferrosas Módulo II Mecânica Prof. Henrique Cezar Pavanati

2 Metais não ferrosos Propriedades principais 1. Resistência à corrosão; 2. Facilidade de fabricação; 3. Alta condutividade elétrica e térmica; 4. Baixa densidade (massa específica); 5. Variedade de cor. 2/37

3 Algumas ligas metálicas não ferrosas Ligas leves Ligas Be Ligas Ti Ligas Mg Ligas Al Ligas resistentes à corrosão Ligas Cu Ligas Ni Ligas Cr Ligas com baixo ponto de fusão Ligas Pb Ligas Zn Ligas Sn Ligas Refratárias Ligas Nb Ligas W Ligas Mo 3/37

4 Massa específica (µ) de alguns metais Massa específica (ton/m 3 ) 4/37

5 Uso de materiais mais leves 5/37

6 Peso do veículo x consumo 6/37

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8 Sempre irá existir um material mais adequado para determinada aplicação, mas lembre-se sempre que um bom material deve: Atender as propriedades mecânicas Atender as propriedades tecnológicas MATERIAL IDEAL Ter baixo custo (o menor possível) Ter disponibilidade (fácil de encontrar) 8/37

9 TITÂNIO E SUAS LIGAS 9/37

10 TITÂNIO E LIGAS 10/37

11 Propriedades das ligas de titânio 1. Elevada resistência mecânica; 2. Baixa densidade; 3. Resistência a corrosão; 4. Biologicamente inerte; 5. Tem custo elevado. 11/37

12 Aplicações das ligas de titânio Revestimento de TiC ou TiN - Cerâmicas 12/37

13 Aplicações das ligas de titânio 13/37

14 MAGNÉSIO E SUAS LIGAS 14/37

15 MAGNÉSIO E SUAS LIGAS 15/37

16 MAGNÉSIO - CARACTERÍSTICAS Peso especifico 1,74 g/cm³ Ponto de fusão 651 C Ponto de ebulição 1095 C 3º metal mais abundante Processamento caro Baixa ductilidade Possível de soldar É a liga estrutural de menor densidade. Sua estrutura cristalina é hexagonal compacta (HCP) Boa usinabilidade em alta velocidade Boa resistência à corrosão e ao impacto Inflamável (cuidados na usinagem) 16/37

17 MAGNÉSIO E LIGAS APLICAÇÕES Quase todas de peças fundidas Blocos de motor, coluna de direção, carcaças de dispositivos, etc.. Raquetes, patins, tacos de golfe, bastões de baseball, bicicletas Componentes da indústria aeroespacial Ânodo de sacrifício de navios Modelos Exemplos de aplicações das ligas de Magnésio 17/37

18 MAGNÉSIO E LIGAS APLICAÇÕES Porsche 917 com estrutura tubular em Liga de Magnésio redução de 15kg em relação ao Al 18/37

19 LIGAS RESISTENTES À CORROSÃO 19/37

20 LIGAS RESISTENTES À CORROSÃO Ligas de Alumínio (Al) Ligas de Titânio (Ti) Ligas de Cobre (Cu) Ligas de Níquel (Ni) 20/37

21 NÍQUEL E SUAS LIGAS 21/37

22 NÍQUEL CARACTERÍSTICAS Seria a liga metálica de engenharia não fosse o seu custo elevado (boas propriedades mecânicas e tecnológicas, aliado à elevada resist. à corrosão) Estima-se que na crosta terrestre o níquel não exceda os 0,01% 24º metal mais abundante na Terra Ponto de Fusão: 1455 ºC Densidade: 8,91 g/cm 3 Estrutura cristalina: (CFC) Ponto de Curie: 353 ºC (é ferromagnético); Comparado ao alumínio seu preço é 5x maior; 22/37

23 PRINCIPAIS LIGAS DE NÍQUEL Ni - puro Ni-Al (Duraníquel) Ni-Cu (monel) e Ni-Cu-Al (monel K) Ni- Cr-Mo-Al (Inconel) Ni-Mo (Hastelloy) Ni-Ti (liga com memória de forma) 23/37

24 DURANÍQUEL (Ni-Al) Classe 300 Resistência Mecânica aliada à resistência à corrosão MONEL Classe 400 (Ni-Cu) e MONEL K Classe K-500 (Ni-Cu-Al-Ti) Resistência Mecânica aliada à resistência à corrosão em altas temperaturas INCONEL (Ni-Cr-Mo-Al) Classe 600 Resistência a meios oxidantes e altas temperaturas HASTELLOY (Ni-Mo-Fe-Cr-W) Resistência a meios ácidos e altas temperaturas 24/37

25 LIGAS DE NÍQUEL Aplicações especiais - NITINOL Apresenta memória de forma Alto custo Utilização: indústria aeroespacial biomédica robótica 25/37

26 LIGAS DE BAIXO PONTO DE FUSÃO 26/37

27 Vantagens Outras ligas metálicas não ferrosas LIGAS COM BAIXO PONTO DE FUSÃO ZINCO Fácil de produzir por fundição em molde permanente; Possibilidade de produzir peças próximas às dimensões finais ( near net shape ) reduzindo o custo de operações posteriores; Pode ser facilmente usinado, dobrado, forjado, cunhado e soldado; Boa resistência à corrosão Resistência mecânica suficiente para muitas aplicações Custo competitivo com o alumínio e cobre para muitas aplicações Desvantagens Não pode ser usado em temperaturas acima de 100ºC; Relativa alta densidade (7,1 g/cm3) comparado com Al e Mg Estrutura HCP limita a deformação plástica do material 27/37

28 LIGAS COM BAIXO PONTO DE FUSÃO ZINCO Ânodo de sacrifício Peças produzidas com zinco fundido Peças galvanizadas 28/37

29 LIGAS COM BAIXO PONTO DE FUSÃO CHUMBO 29/37

30 LIGAS COM BAIXO PONTO DE FUSÃO ESTANHO Material de adição para soldagem em baixa temperatura Estanhagem de cha pa de aço Folha de flandres - latinhas 30/37

31 LIGAS REFRATÁRIAS 31/37

32 LIGAS REFRATÁRIAS Ligas refratárias são ligas metálicas que apresentam ponto de fusão muito elevado (acima de 2400ºC) Estas ligas apresentam elevada resistência à solicitações químicas e mecânicas em temperaturas elevadas 32/37

33 LIGAS REFRATÁRIAS A ligação interatômica extremamente forte confere a esses metais importantes propriedades e características, além das altas temperaturas de fusão, tais como: Elevada rigidez Alta resistência e dureza (em baixas e altas temp.) Resistência à fluência Resistência à corrosão e oxidação Baixo coeficiente de expansão térmica Estabilidade estrutural 33/37

34 LIGAS REFRATÁRIAS Ligas de Molibdênio (Mo) Ligas de Tungstênio (W) Ligas de Nióbio (Nb) Ligas de Tântalo (Ta) Ligas de Rênio (Re) 34/37

35 MOLIBDÊNIO E SUAS LIGAS - CARACTERÍSTICAS Temperatura de Fusão = 2623 ºC 6º elemento químico com ponto de fusão mais alto Peso específico 10,2 g/cm 3 Elevada dureza e resistência à quente Boa resistência à fluência Boa resistência à corrosão e oxidação Estabilidade térmica Boa condutibilidade térmica e elétrica Metal refratário com custo relativamente baixo Tende a ser frágil em temperatura ambiente Bandejas para forno em liga de Mo (TZM) 35/37

36 TUNGSTÊNIO E SUAS LIGAS - CARACTERÍSTICAS Metal com o maior ponto de fusão (T = 3420ºC) Metal com a maior resistência mecânica acima de 1650ºC Peso específico 19,25 g/cm 3 (aprox. 2x + denso que o chumbo) Elevada dureza e resistência a quente Boa resistência à fluência Boa resistência à corrosão e oxidação Boa condutibilidade térmica e elétrica É relativamente fácil de conformar Eletrodos não consumíveis Filamentos 36/37

37 NIÓBIO E SUAS LIGAS - CARACTERÍSTICAS Temperatura de Fusão de 2468 ºC Peso específico de 8,55 g/cm 3 Elevada dureza e resistência a quente Boa resistência à fluência Boa resistência à corrosão e oxidação Estabilidade térmica Relativa baixa densidade para um metal refratário Facilidade de produção (uso favorecido em relação aos demais) Alta condutibilidade elétrica e térmica Partes da propulsão produzidas com liga de Nb-Ti 37/37