Atps Materiais Construção Mecanica Etapa 1 E 2

Relatório 1: Estrutura do Vasilhame

Aula-tema: Estruturas Cristalinas. Imperfeições em Sólidos.

METAIS

Normalmente combinações de elementos metálicos (Ex: ligas)

Excelente condução elétrica e de calor e têm aparência lustrosa

São fortes, mas deformáveis.

São extensivamente usados em aplicações estruturais.

POLÍMEROS

Compostos orgânicos que são plásticos ou borrachas (ex: polietileno, Teflon)

Feitos de carbono, hidrogênio e outros elementos não metálicos.

Moléculas grandes (macromoléculas)

Baixa densidade e muito flexíveis.

CÊRAMICAS

Compostos que contêm elementos metálicos e não metálicos (Ex: Al2O3, MgO).

Fracos condutores de eletricidade e calor

Duros e frágeis (quebradiços)

Mais resistentes a altas temperaturas e ambientes agressivos do que os metais e os polímeros.

COMPÓSITOS

Compostos de mais de um tipo de material (Ex: a “fibra de vidro” é feita de fibras de vidro embebidas num polímero)

Apresentam uma combinação das melhores características de cada componente (Ex: a fibra de vidro adquire a resistência à tensão do vidro e a flexibilidade do polímero).

Estrutura Cristalina

Átomos por célula unitária

Parâmetro de rede

Fator de Empacotamento

Exemplo de Metais

Cúbica Simples

1 átomos

a = 2r

0,52

Polônio

Cúbica de Corpo Centrada

8 átomos

a = 4r

0,68

Cromo, Ferro, tungstênio

Cúbica de Face Centrada

8 átomos

A = 2R

0,74

Cobre, alumínio, prata, ouro.

Material utilizado: Alumínio

Na produção de latas para acondicionar bebidas (refrigerantes) é normalmente utilizado o alumínio (apesar de também existirem produzidas em aço), este é o mais utilizado por apresentar diversas características que o tornam ideal para esta utilização, desde logo pelo fato de o alumínio ser 100% reciclável e a energia necessária na sua reciclagem ser apenas 5% da necessária para a sua produção, outras grandes vantagens são o fato de o alumínio ser bastante leve, atóxico, resistente, bastante maleável e permitir uma rápida refrigeração das bebidas.

Processo de fabrico de latas de refrigerante

Obtenção da matéria-prima

O alumínio puro não existe na natureza, existe sim sob a forma de minério, o principal minério do alumínio é a bauxita que é necessária processar para se obter o alumínio, primeiro é necessário proceder á separação da alumina da bauxita que é feita usando o Processo Bayer, este consiste na dissolução do minério com soda cáustica a alta temperatura e pressão.

O lixiviador obtido é arrefecido, diluído e filtrado. O composto 2NaAlO2 é decomposto por hidrólise, em alumina hidratada. É controlada a cristalização (adição de alumina fina para nucleação), a temperatura e a velocidade de arrefecimento.

Os cristais precipitados são calcinados a 1100 ºC, para libertação da água de cristalização, obtendo-se Al2O3 com um grau de pureza na ordem dos 99.4%. A obtenção do alumínio a partir da alumina purificada é efetuada pela redução eletrolítica desta através do processo Hall – Héroult. Neste processo a alumina atua como fundente a 970 ºC sendo efetuada a electrólise entre ânodos consumíveis de carbono e cátodos de carbono. O mecanismo da electrólise é o seguinte: No cátodo o sódio é libertado e reage com fluoreto de alumínio presente para produzir alumínio enquanto no ânodo os íons complexos são quebrados com libertação de oxigênio. Este reage com o ânodo (de carbono) formando dióxido de carbono, o ânodo é consumido durante o processo de obtenção do alumínio, sendo substituído periodicamente.

O alumínio obtido, com 99.7% de pureza, pode ser utilizado na maior parte das aplicações, nova purificação pode ser realizada electrolise podendo chegar – se a um grau de pureza de 99.999%. O alumínio fundido proveniente da electrólise é então vazado em lingotes padronizados. Para a produção de latas de alumínio de refrigerantes não são utilizados lingotes de alumínio, são sim utilizadas chapas de alumínio, o lingote de alumínio é transformado em chapa, através de técnicas de conformação, nomeadamente através da laminagem a quente (permite reduções de secções de 600 mm até 6mm) e a laminagem a frio (permite reduções até 0.05mm). A espessura das chapas para fazer