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Estrutura e Propriedades dos Metais 4. LIGAS METÁLICAS Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas.

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1 Estrutura e Propriedades dos Metais 4. LIGAS METÁLICAS Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

2 Ligas Metálicas Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas LIGA: é uma solução sólida, é uma solução homogénea sólida de um metal com um ou mais elementos metálicos ou não - metálicos, são materiais distintos dos seus componentes, isto é, têm propriedades físicas e químicas diferentes.

3 As ligas podem ser classificadas de diversas formas: Pelo metal predominante; Pelo número de elementos que as compõem; Pela principal propriedade física da liga. Ligas Metálicas Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

4 As ligas obtêm-se: a partir da mistura dos componentes fundidos, estando o metal base numa concentração elevada, à qual se adicionam os outros elementos,sob a forma de fragmentos sólidos, préviamente pesados, que se dissolvem por agitação a solução é arrefecida, resultando a solução sólida. Ligas Metálicas Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

5 Recorre-se à formação de ligas para: se obterem determinadas características pretendidas, que não se encontram no metal na forma pura, tais como: - aumento da resistência mecânica e térmica, - aumento da dureza, - diminuição do p.f. Ligas Metálicas Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

6 As diferentes propriedades devem-se também: à disposição espacial dos componentes: quando os átomos de um metal são substituídos por átomos de outro metal (raios atómicos semelhantes), Liga substituicional ex: Latão quando os átomos adicionados são muito menores, que os iões do metal, indo ocupar os intervalos, intersticios, entre os maiores Liga intersticial ex: Aço Ligas Metálicas Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

7 Liga MetálicaComponentesCaracterísticasAplicações LatãoCobre e ZincoResistência à corrosão Navios Tubos BronzeCobre e EstanhoResistência à corrosão Moedas Sinos AçoFerro e CarbonoResistência à corrosão Navios Utensílios domésticos Aço inoxidávelAço e CrómioResistência à corrosão Talheres Utensílios domésticos Aço-NíquelAço e NíquelResistência mecânica Canhões Material de blindagem Aço-TungsténioAço e TungsténioAlta dureza Brocas Pontas de caneta AmálgamaMercúrio, Prata e Estanho Resistência à oxidação Restauração de dentes Ouro 18 quilatesOuro e CobreAlta ductilidade e maleabilidade Jóias Prata de leiPrata e CobreAumento da dureza Utensílios domésticos Ornamentos Ligas Metálicas Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

8 Ligas de Cobre O cobre puro é um material muito macio mas, juntando-lhe diversos elementos podemos obter ligas com propriedades muito valiosas, muitas vezes chamadas ligas de cobre. Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

9 Ligas de Cobre e Estanho (Bronze ) O bronze era utilizado para o fabrico de armas e ferramentas e ainda hoje é usado no fabrico de peças de maquinaria e em estátuas. 90% de cobre 10% de estanho Para conferir propriedades especiais, usam-se pequenas quantidades de zinco, alumínio, prata ou chumbo. Pensador de Rodin Canhões de Antietam de Richard R. Miller Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas Composição aproximada:

10 Ligas de Cobre e Zinco (Latões) Latão vermelho – contém 20% de zinco, é muito maleável e pode ser convertido em lâminas finíssimas. Latão amarelo – contém de 20% a 40% de zinco e utiliza-se sobretudo no fabrico de peças de maquinaria. Latão branco – levemente corado de amarelo, contém 80% de zinco e é quebradiço, pelo que só pode ser usado em fundição. - Percentagem de Zn no latão vulgar - 3 a 45%. - Propriedades especiais usando pequenas quantidades de outros elementos: alumínio, estanho, chumbo ou arsénio Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

11 Ligas de Cobre e Níquel (Cuproníquel) Constantan: 58 a 60% de cobre 32 a 42% de níquel 1 a 2% de magnésio. Níquel de cunhagem: 75% de cobre 25% de níquel. O Constantan é muitas vezes usado em associação com o cobre em instrumentos de medição e de controlo por ter uma resistência eléctrica independente da temperatura. Não deve ser utilizado a temperaturas acima de 500 ºC O níquel de cunhagem é usado para fazer a parte interna da moeda de 1 Euro e a parte externa da moeda de 2 Euros. Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

12 Ligas de Níquel (super ligas de níquel) Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas Desenvolvidas para aplicações especiais onde se exige grande: resistência mecânica a temperaturas elevadas resistência à corrosão; reduzida variação dimensional; resistência eléctrica (para aquecimento). Exemplos de aplicação: – Turbinas de avião; – Turbinas de vapor; – Centrais nucleares; – Instalações químicas e petroquímicas.

13 Ligas de Cobre e Alumínio As ligas de cobre – alumínio são muito usadas no fabrico de braços de balança e molas de relógio. Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

14 Ligas de Estanho O estanho é um metal de cor branca, muito dúctil e maleável. Apresenta-se em duas formas alotrópicas: estanho branco e estanho cinzento. O estanho branco passa a estanho cinzento a baixas temperaturas. Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

15 Ligas de Antimónio Ligas de antimónio e cobre, combinados com chumbo e estanho empregam-se nos chamadosmetais antifricção, utilizados no fabrico de peças para eixos de máquinas. Os metais antifricção também são chamados metais brancos ou metais de patente. Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

16 Soldas Juntando 30% de estanho a 60% de chumbo, obtém-se uma liga de baixo ponto de fusão, utilizada para soldar. As soldas fortes são geralmente ligas de cobre e zinco, que fundem a mais de 800 ºC. Podem ser combinados com prata. O ouro, com zinco ou com estanho, utiliza-se também na preparação de soldas fortes. O zinco e o estanho baixam o ponto de fusão do ouro, para além de baixarem o custo. Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

17 Ligas de Mercúrio (Amálgamas) Amálgama dentária: 70% de mercúrio 3% de cobre 1% de prata 26% de estanho Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

18 Ligas de Prata Prata de Lei: 92,5% Prata 7,5% Cobre Prata de Cunhagem: 90 % Prata 10 % Cobre A prata é o mais branco de todos os metais e mostra um poder de reflexão da luz particularmente grande. É usada no fabrico de jóias e baixelas sob a forma de ligas, por ser demasiado macia. Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

19 Ligas de Ouro O ouro puro é extremamente macio e, como tal, tem de ser usado em ligas, normalmente com cobre, prata, zinco ou níquel. Quilates – medida da pureza do ouro 24 quilates (Ouro Puro): 100 % Ouro 18 quilates (Ouro de Lei): 75% Ouro Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

20 Ligas de Ouro Ouro Vermelho: Cobre 25 % No ouro de 18 quilates os restantes 25% determinam a cor do ouro : Ouro Amarelo: Cobre % Prata % Ouro Branco : Níquel 10 % Paládio 10 % Zinco ou Prata 5 % Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

21 Ligas de Ferro (Aços) O ferro é um sólido acinzentado, que apresenta as propriedades metálicas características, brilho, dureza, maleabilidade e ductilidade. Tem também propriedades magnéticas. hematite pirrotit e magnetit e Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

22 Ligas de Ferro (Aços) A Torre Eiffel, em Paris, e a ponte D. Luís no Porto foram duas estruturas totalmente concebidas em aço por Gustavo Eiffel. Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

23 Ligas de Ferro (Aços) Composição dos restantes elementos (percentagem mássica) Tipo CMnPSSiNiCrOutrosUtilizações Normal 1,351,650,040,050.06Cu (0,2 a 0,6) Produtos laminados Ferramentas De alta resistência 0,251,650,040,050,15- 0,9 0,4- 1,0 0,3- 1,3 Cu (0,01 a 0,08) Construção Turbinas a vapor Inoxidável 0,03- 1,2 1,0-100,04- 0,06 0, ,0-27 Utensílios de cozinha Lâminas de barbear Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

24 Ligas Leves (Al, Ni, Ti) Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

25 Ligas com Memória de Forma Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas As ligas com memória de forma – SMA (Shape Memory Alloys) são materiais metálicos que têm a capacidade de recuperar a sua forma, mesmo depois de severamente deformados (dentro de certos limites) a baixas temperaturas, recuperam a forma inicial por aquecimento. Transformação: Austenite Martensite Austenite Exemplos: Ni-Ti (Nitinol), Cu-Zn-Al, Ag-Cd, Au-Cd, Cu-Al-Ni, Cu-Sn

26 Ligas com Memória de Forma Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

27 Ligas com Memória de Forma Nitinol Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas História: - experimentalmente verificou-se que uma tira de liga sólida de Níquel e Titânio, - com o mesmo nº de átomos, num determinado arranjo cristalino, - ao ser dobrada e desdobrada vezes sem conta não se partia, - observaram-se impressionantes propriedades de resistência ao impacto, - continuando com a mesma liga, estando a tira dobrada, esta ao ser aquecida, voltava à forma original.

28 Ligas com Memória de Forma Nitinol Níquel Titânio Baixas TemperaturasAltas Temperaturas MartensiteAustenite Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas

29 Ligas com Memória de Forma Nitinol O Nitinol após deformado regressa à forma inicial por aquecimento. Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas O efeito de recuperação de forma não é exclusivo das ligas metálicas, existindo também em polímeros, em cerâmicos e em materiais biológicos, de que é exemplo o cabelo humano ;

30 Ligas com Memória de Forma Aplicações Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas Placas ósseas Catéteres

31 Ligas com Memória de Forma Aplicações Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas Sonda para reforço da artéria aorta (evitar o aneurisma) Filtros para a veia cava

32 Ligas com Memória de Forma Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas Aplicações: Aparelho correcção para dentes Medicina - instrumentos

33 Ligas com Memória de Forma Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas Aplicações: Aeronáutica Juntas para tubagens

34 Ligas com Memória de Forma Profª: Cristina Soromenho Química 12º Ano Metais e Ligas metálicas Aplicações: Robótica Armações óculos


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