As Ligas Metálicas

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Ligas Metálicas

Conceito

Geralmente, metais puros não apresentam todas as características para serem utilizados na fabricação de produtos utilizados no dia a dia. Por isso, surgiram as ligas metálicas, que são misturas de um metal com outra substância simples, podendo ser metal ou não.

O composto em maior quantidade é chamado de solvente e o de menor, soluto.

As ligas metálicas possuem propriedades diferentes dos elementos que as originam.

Obtenção

As ligas metálicas podem ser obtidas por meio de vários processos, alguns deles são:

• Compressão: nesse processo, as misturas de proporções adequadas dos componentes a altíssimas pressões. Esse processo é de importância na preparação de ligas de alto ponto de fusão e àquelas cujos componentes são imiscíveis no estado líquido.

• Fusão: nesse processo, os componentes são misturados perfeitamente no estado líquido. A fusão é feita em cadinhos de ferro, de aço ou de grafite, em fornos de revérbero ou em fornos elétricos. A massa fundida, homogênea, é resfriada lentamente em formas apropriadas. São tomadas precauções especiais para evitar a separação dos componentes da liga durante o resfriamento, para evitar a oxidação dos metais fundidos, para minimizar as perdas dos componentes voláteis, etc.

• Eletrolítico: O processo eletrolítico consiste na eletrólise de uma mistura apropriada de sais, com o fim de se efetuar deposição simultânea de dois ou mais metais sobre cátodos.

• Metalurgia Associada: O processo de metalurgia associada consiste na obtenção de uma liga constituída de dois ou mais metais, submetendo-se ao mesmo processo metalúrgico uma mistura de seus minérios.

Tipos

Existem quatro tipos de ligas metálicas. São elas com:

• Solubilidade total: podemos tomar o exemplo do Cu e Ni. Ao se misturar qualquer quantidade de cobre líquido e de níquel líquido, só se obterá uma única fase líquida. A liga de líquido terá a mesma composição, propriedades e estrutura em todas as partes, porque o níquel e o cobre têm solubilidade total.

Se a liga líquida cobre-níquel se solidifica e se resfria a temperatura ambiente, só se produz uma fase sólida. Depois da solidificação, os átomos de cobre e de níquel não se separam, em vez disso, se localizam de maneira aleatória nos pontos da rede. No interior da fase sólida, a estrutura, propriedades e composição são uniformes e não existe uma interface entre os  átomos de cobre e de níquel. Portanto, o cobre e o níquel também têm solubilidade sólida total. A fase sólida é uma solução sólida.

       

A seguir, diagrama de fases de uma liga com solubilidade total:

• Solubilidade parcial: agora pegaremos o exemplo da água e do açúcar. Quando se adiciona uma pequena quantidade de açúcar (primeira fase) a um recipiente com água (uma segunda fase), o açúcar se dissolve totalmente na água. Obter-se-á uma única fase: água açucarada. Entretanto, se adicionarmos uma grande quantidade de açúcar, o excesso se precipitará no fundo do recipiente. Agora existem duas fases: água saturada com açúcar e a fase sólida excedente. Portanto, o açúcar tem solubilidade parcial na água.

            Diagrama de fases de uma liga com solubilidade parcial:

• Formação de compostos intermetálicos: Compostos intermetálicos:são ligas metálicas que apresentam composição química bem definida, mas não são iguais aos compostos químicos comuns, porque não há troca nem compartilhamento de elétrons, apenas um encaixe dos metais num único retículo cristalino, na proporção mostrada na “fórmula”. Exemplos: CaPb3, AgZn, Cu2Sb, Cu5Zn8.

            Diagrama de fases de um composto intermetálico (Mg2Pb)

Propriedades

As ligas metálicas possuem algumas propriedades determinadas por quais materiais foram utilizados em sua composição. Vejamos alguns:

• Condutividade elétrica

As ligas desenvolvidas com propriedades elétricas podem ter características supercondutoras, semicondutorase    até resistentes à transmissão elétrica. A mais conhecida aplicação dessa propriedade das ligas são os circuitos     elétricos, que precisam de um material que conduza os impulsos transmitidos com perfeição, ou fios que resistam a esses impulsos. Exemplo: Níquel-Cromo (fios de resistência elétrica).

• Corrosiva

Em geral essa propriedade é explorada para aumentar a vida útil dos materiais, gerar resistência ao entrar em contato com o ar, ou com produtos corrosivos e radioativos. Possibilita o trabalho em usinas nucleares, em que a radiação é forte. A gastronomia também explora essa propriedade. Exemplo: Ferro-Carbono-Crômio-Níquel (o aço inoxidável tem muitas aplicações).

• Magnéticas

Materiais com propriedades magnéticas criam um campo magnético quando colocados em condições previamente estudadas. Essas ligas são muito importantes, com aplicações no ramo científico, pesquisas físicas e químicas, ressonância magnética e também nos trens-bala, que funcionam através de seu trilho magnético que cria um campo elétrico repelindo os vagões. Exemplo: Nióbio-Estanho (eletrodos de ressonância magnética).