Ligas de Alumínio: Composição, Propriedades e Principais Aplicações

Uma liga de alumínio é um material feito principalmente de alumínio com adição de outros elementos. No estado fundido, os elementos são misturados e resfriados formando solução sólida homogênea. Os elementos de liga podem representar até 15% da massa.

O que é Liga de Alumínio?

Elementos de liga típicos: ferro, cobre, magnésio, silício, zinco. Comparado ao alumínio puro, a adição melhora resistência, trabalhabilidade, resistência à corrosão, condutividade elétrica e/ou densidade. Ligas de alumínio são leves e resistentes à corrosão.

O alumínio encontra seus maiores usos quando ligado a pequenas quantidades de outros metais. Pequenas quantidades de elementos de liga convertem este metal macio e fraco em metal duro e forte, mantendo leveza. Ligas classificam-se como fundidas ou forjadas (wrought), ambos os grupos contendo ligas endurecíveis por envelhecimento. Cada classe subdivide-se conforme respondam a tratamento térmico de fortalecimento.

Para fundição de uso geral em engenharia, o alumínio liga-se a pequenas quantidades de cobre e zinco (12,5–14,5% Zn, 2,5–3,0% Cu). Importante série de ligas de fundição e forjamento de alta resistência foi desenvolvida para construção aeronáutica. Exemplo: Zn 5%, Mg 3%, Cu 2,2%, Ni até 1%, Al restante.

Tipos de Ligas de Alumínio

O alumínio liga-se facilmente a cobre, magnésio, zinco, manganês, silício e níquel para melhorar propriedades. Pequenas quantidades convertem metal macio/fraco em duro/forte mantendo leveza. Principais ligas:

1. Duralumin
2. Liga Y
3. Magnalium
4. Hindalium

1. Duralumin

Composição: Cu 3,5–4,5%, Mn 0,4–0,7%, Mg 0,4–0,7%, Al 94%.

Propriedades

• Fácil forjamento, fundição e trabalho (ponto de fusão baixo).
• Alta resistência à tração, comparável a aço doce, com leveza do Al.
• Baixa resistência à corrosão, alta condutividade elétrica.
• Maior resistência após tratamento térmico e envelhecimento (endurecimento espontâneo em temperatura ambiente em 3–4 dias).
• Maciez temporária após têmpera — período trabalhável.
• Leve para sua resistência comparado a outros metais.
• Trabalho a quente a 500 °C; após forjamento e recozimento, trabalho a frio também possível.

Aplicações

Condição forjada: forjamento, estamparia, barras, chapas, tubos, parafusos, rebites. Ampla uso em componentes automotivos e aeroespaciais (alta resistência, leveza). Chapas compostas (fina película de Al puro laminada sobre chapa de duralumin) melhoram resistência — usadas em aeronáutica. Também em cirurgia/ortopedia, trabalhos não magnéticos, peças de instrumentos de medição.

2. Liga Y (Y-Alloy)

Também chamada liga cobre-alumínio. Adição de Cu aumenta resistência e usinabilidade.

Composição: Cu 3,5–4,5%, Mn 1,2–1,7%, Ni 1,8–2,3%, Si, Mg, Fe 0,6% cada, Al 92,5%.

Propriedades

• Fácil fundição e trabalho a quente.
• Tratamento térmico e envelhecimento (em temperatura ambiente por ~5 dias).

Aplicações

Principalmente fundição, mas também componentes forjados como duralumin. Melhor resistência que duralumin em altas temperaturas → motores aeronáuticos: cabeçotes de cilindro, pistões, carteres de motores de combustão interna, fundição sob pressão, hastes de bomba.

3. Magnalium

Liga de Al, Mg, Cu, Ni, Sn. Composição típica: Al 85–95%, Cu 0–25%, Mg 1–5%, Ni 0–1,2%, Sn 0–3%, Fe 0–0,9%, Mn 0–0,03%, Si 0,2–0,6%.

Produzido fundindo alumínio com 2–10% Mg em vácuo e resfriando em vácuo ou sob pressão de 100–200 atm.

Propriedades

• Leve e frágil.
• Baixa fundibilidade, boa usinabilidade.
• Facilmente soldável.

Aplicações

Componentes aeronáuticos e automotivos (leveza e boas propriedades mecânicas).

4. Hindalium

Nome comercial comum de liga de alumínio na Índia, produzida pela Hindustan Aluminium Corporation Ltd., Renukoot (U.P.). Liga de Al, Mg, Mn, Cr, Si. Comum como produto laminado em 16 gauges.

Aplicações

Utensílios anodizados. Características: fortes, duros, fáceis de limpar, custo menor que aço inoxidável, acabamento fino, boa resistência a riscos, baixa absorção de calor.