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Tecnologia dos MateriaisOutras ligas metálicas não ferrosas

Prof. Henrique Cezar Pavanati

E-mail: [email protected]

Módulo II – Mecânica

Instituto Federal de Santa Catarina

Campus Florianópolis

Departamento Acadêmico de Metal-Mecânica

Curso Técnico em Mecânica

www.pavanati.com.br

Prof. Henrique C. Pavanati

Outras ligas metálicas não ferrosas

2/37Materiais e Processos de Fabricação

1. Resistência à corrosão;

2. Facilidade de fabricação;

3. Alta condutividade elétrica e térmica;

4. Baixa densidade (massa específica);

5. Variedade de cor.

Metais não ferrosos – Propriedades principais




Algumas ligas metálicas não ferrosas

Ligas leves

Ligas resistentes

à corrosão

Ligas com baixo

ponto de fusão

Ligas Refratárias

Ligas Al

Ligas MgLigas Be

Ligas Ti

Ligas Zn

Ligas Mo

Ligas W

Ligas NiLigas Cu

Ligas SnLigas Pb

Ligas Nb

Ligas Cr




Massa específica (µ) de alguns metais

Massa específica (ton/m3)




Uso de materiais mais leves




Peso do veículo x consumo







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

Ter baixo custo (o menor possível)

Ter disponibilidade (fácil de encontrar)

MATERIAL IDEAL




TITÂNIO E SUAS LIGAS




TITÂNIO E LIGAS




1. Elevada resistência mecânica;

2. Baixa densidade;

3. Resistência a corrosão;

4. Biologicamente inerte;

5. Tem custo elevado.

Propriedades das ligas de titânio




Aplicações das ligas de titânio

Revestimento de TiC ou TiN - Cerâmicas




Aplicações das ligas de titânio




MAGNÉSIO E SUAS LIGAS




MAGNÉSIO E SUAS LIGAS




• 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)

MAGNÉSIO - CARACTERÍSTICAS




Exemplos de aplicações das ligas de Magnésio

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




Porsche 917 com estrutura tubular em Liga de

Magnésio redução de 15kg em relação ao Al

MAGNÉSIO E LIGAS – APLICAÇÕES




LIGAS RESISTENTES

À CORROSÃO




LIGAS RESISTENTES À CORROSÃO

• Ligas de Alumínio (Al)

• Ligas de Titânio (Ti)

• Ligas de Cobre (Cu)

• Ligas de Níquel (Ni)




NÍQUEL E SUAS LIGAS




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/cm3

• Estrutura cristalina: (CFC)

• Ponto de Curie: 353 ºC (é ferromagnético);

• Comparado ao alumínio seu preço é 5x maior;




• 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)

PRINCIPAIS LIGAS DE NÍQUEL




DURANÍQUEL (Ni-Al) – Classe 300Resistência 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 600Resistência a meios oxidantes e altas temperaturas HASTELLOY (Ni-Mo-Fe-Cr-W)

Resistência a meios ácidos e altas temperaturas




LIGAS DE NÍQUEL

Aplicações especiais - NITINOL

• Apresenta memória de forma

• Alto custo

• Utilização: indústria aeroespacial

biomédica

robótica




LIGAS DE BAIXO

PONTO DE FUSÃO




LIGAS COM BAIXO PONTO DE FUSÃO

ZINCO• Vantagens

• 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




Peças produzidas com

zinco fundido

Peças

galvanizadas

Ânodo de

sacrifício


ZINCO





CHUMBO





ESTANHO

Material de adição para

soldagem em baixa

temperatura

Estanhagem de cha

pa de aço Folha de

flandres - latinhas




LIGAS REFRATÁRIAS




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




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

LIGAS REFRATÁRIAS




• Ligas de Molibdênio (Mo)

• Ligas de Tungstênio (W)

• Ligas de Nióbio (Nb)

• Ligas de Tântalo (Ta)

• Ligas de Rênio (Re)

LIGAS REFRATÁRIAS




MOLIBDÊNIO E SUAS LIGAS - CARACTERÍSTICAS

• Temperatura de Fusão = 2623 ºC

• 6º elemento químico com ponto de fusão mais alto

• Peso específico 10,2 g/cm3

• 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)




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/cm3 (aprox. 2x + denso que o chumbo)

• Elevada dureza e resistência a quente



• Boa condutibilidade térmica e elétrica

• É relativamente fácil de conformar

Eletrodos não

consumíveis

Filamentos




NIÓBIO E SUAS LIGAS - CARACTERÍSTICAS

• Temperatura de Fusão de 2468 ºC

• Peso específico de 8,55 g/cm3

• Elevada dureza e resistência a quente



• 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

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