Propriedades físicas e químicas do alumínio

ATPS-ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA

PASSO - 1

1.1 - Propriedades físicas e químicas do alumínio:

Na ordem decrescente, de acordo com o peso, dos elementos que constituem a crosta terrestre, o alumínio ocupa o terceiro lugar, representando cerca de oito por cento em peso do total. Esse metal faz parte da composição de grande número de rochas e pedras preciosas; entre as primeiras cabe mencionar, graças a seu interesse mineralógico ou metalúrgico, os feldspatos, as micas, a turmalina, a bauxita e a criolita. Entre as pedras preciosas, aquelas que apresentam um maior teor de alumínio são o coríndon, as safiras e os rubis.

O alumínio possui altos índices de condutividade elétrica, e não se altera em contato com o ar ou em presença de água, graças a uma fina capa de óxido que o protege de ataques do meio ambiente. Apresenta, entretanto, elevada reatividade quando em contato com outros elementos: em presença de oxigênio, sofre reação de combustão, liberando grande quantidade de calor, e ao combinar-se com halogênios (cloro, flúor, bromo e iodo) ou com o enxofre, produz imediatamente os respectivos haletos e sulfetos de alumínio.

1.1 – Tabela das propriedades físico-químicas do alumínio

Propriedades físico-químicas do alumínio

|Número atômico: |13 |

|Peso atômico: |26,9 |

|Ponto de fusão: |660º C |

|Ponto de ebulição: |2.467º C |

|Densidade: |2,7 |

|Gravidade específica: |Rede cúbica de face centrada |

|Raio atômico: |1,43 Å |

|Estados de oxidação: |+3 |

|Configuração eletrônica: |1s22s22p63s23p1 |

2 - Propriedades intensivas e extensivas do alumínio

As propriedades intensivas são propriedades físicas que não dependem da extensão do sistema, isto é, são independentes do tamanho ou da quantidade de matéria de um dado sistema. Já as propriedades extensivas, tal como o nome indica, dependem da extensão do sistema, isto é, variam de forma proporcional com o tamanho ou a quantidade de matéria existente num dado sistema.

A seguir são apresentados alguns exemplos de propriedades intensivas e extensivas, com os respectivos símbolos e unidades SI entre parênteses:

Propriedades intensivas: temperatura (T em K), pressão (p em Pa), massa volúmica (ρ em kg[pic]m-3), ponto de fusão (T em K), ponto de ebulição (T em K).Propriedades extensivas: massa (m em kg), volume (V em m3), quantidade de substância (n em mol), energia interna (Uem J), entalpia (H em J), entropia (S em J/K), capacidade calorífica (Cp ou CV em J/K), energia de Gibbs (G em J).

Quando se exprime uma propriedade extensiva em função de outra propriedade extensiva, obtém-se uma propriedade intensiva. Por exemplo, quando se exprimem as propriedades termodinâmicas entalpia ou entropia em função da quantidade de substância, obtêm-se as respectivas propriedades intensivas entalpia molar e entropia molar, com unidades SI de J[pic]mol-1.

Da mesma forma, se a entalpia ou a entropia, por exemplo, forem expressas em função da massa do sistema, obtêm-se as propriedades intensivas entalpia e entropia específicas com unidades SI de J[pic]kg-1. Outros exemplos de propriedades intensivas obtidas por combinação de propriedades extensivas incluem o volume molar (Vm em m3[pic]mol-1), o volume específico (v em m3[pic]kg-1), a massa molar (M em kg[pic]mol-1) ou a capacidade calorífica específica (cp ou cV em J[pic]K-1[pic]kg-1) e molar (Cp ou CV em J[pic]K-1[pic]mol-1).

PASSO - 2

2.1 – Texto justificativo as substituição do aço pelo alumínio

A substituição de peças em aço por peças em alumínio está cada vez mais comum na indústria automotiva. Isso se deve em grande parte pela busca de redução de massa dos componentes, e o alumínio chega a ser quase três vezes mais leve que o aço. Além disso, as propriedades do alumínio propiciam boa condutibilidade térmica, resistência à corrosão, alta absorção de energia é 100% reciclável etc. Essa grande versatilidade torna o alumínio um material atraente e cada dia mais utilizado.

Atualmente, os mercados norte-americano e europeu focam muito nessas reduções de consumo e emissões de poluentes. Certamente isso refletirá no Brasil com legislações e fiscalizações mais rígidas e eficientes.

De acordo com prospecções da Ducker Worldwide, em 2025 teremos 16% de alumínio nos veículos leves dos EUA contra 8% de 2008. Nesse mesmo estudo, no intervalo de 2012 até 2025, a participação dos forjados em alumínio terão um aumento de quase 150%.

As peças em alumínio forjado são utilizadas no mercado automotivo como em rodas, braços de direção, suspensões, componentes de sistema de refrigeração, pistões e bielas. Outras indústrias a utilizarem são a aeronáutica, bélica e duas rodas.

Vantagens em relação a outros processos:analisando uma peça forjada e outra injetada com a mesma geometria, teremos a primeira com superiores propriedades mecânicas. Com isso, conseguimos otimizá-la atingindo uma grande redução de massa. Nessa redução também teremos consideráveis ganhos no custo dos processos seguintes como usinagem, tratamento térmico, pintura etc.

Uma peça em alumínio forjado pode chegar a propriedades mecânicas superiores a itens de outros materiais também, como o aço carbono comum. Um bom estudo de caso são as rodas forjadas em alumínio versus a roda em aço tipo câmara. Instalando as rodas de alumínio em um ônibus com 6 rodas e 1 estepe temos um redução no peso de aproximadamente 150kg. Devido à ausência de porosidade na microestrutura do material, essas rodas têm resistência mecânica e à fadiga muito melhores que as rodas de aço. Em determinados casos, nos EUA já começa a ser mais barato investir no forjamento do que utilizar rodas fundidas.

O forjamento em alumínio também é muito indicado para peças que exigem características de boa estanqueidade e condutibilidade térmica.

Comparado ao forjamento de ligas ferrosas, o processo com alumínio apresenta inúmeras diferenças,