Como produzir ligas de alumínio

A abundância natural e a baixa densidade do alumínio inspiram os designers a encontrar muitos usos para ele. A adição de pequenas quantidades de outros metais o torna suficientemente duro para ser um material estrutural.

Por muitos anos, os fabricantes de aeronaves têm usado o alumínio. Além de serem leves, os materiais devem ser rígidos e capazes de suportar temperaturas extremas. O lítio, o elemento metálico mais leve, pode atuar como uma impureza de substituição em um cristal de alumínio. Descobriu-se que o cobre aumenta a resistência das ligas de alumínio e lítio. O magnésio também pode ser usado como elemento de liga em vez do lítio. As ligas não são tão resistentes à corrosão. O óxido de alumínio se forma na superfície do alumínio puro, formando uma camada protetora, mas sua formação é interrompida pela presença de impurezas.
A simples mistura de lítio ou magnésio com alumínio não é suficiente para produzir um metal rígido. No bronze, os grandes átomos de estanho dificultam o deslizamento dos átomos de cobre em seus planos de deslizamento. No aço, os pequenos átomos de carbono preenchem os interstícios da estrutura de ferro, impedindo que os planos de ferro deslizem. O lítio e o magnésio não são maiores que o alumínio e, se estiverem em locais da rede, não impedirão o deslizamento dos átomos.
Um processo chamado endurecimento por precipitação reduz a maleabilidade de uma liga de alumínio. O material é aquecido a uma temperatura abaixo do ponto de fusão. Isso aumenta a quantidade de impureza que se dissolverá no alumínio. A liga é resfriada a uma taxa específica e envelhecida por vários dias.

Embora um átomo de lítio ou magnésio se encaixe na estrutura de alumínio, ele não está tão fortemente ligado aos átomos de alumínio circundantes quanto um átomo de alumínio correspondente estaria. Há uma certa tensão na estrutura, distorcendo-a. O calor permite que os átomos de impureza se encaixem na estrutura de alumínio. O calor permite que os átomos de impureza se desloquem pelo cristal. Quando alguns átomos de lítio se encontram, eles se unem e formam um precipitado, um aglomerado de átomos com um padrão de rede diferente (menor). Os precipitados bloqueiam os planos de deslizamento na estrutura de alumínio. O material com precipitados é significativamente mais duro.
As ligas de alumínio também podem ser trabalhadas a frio. A laminação e a prensagem distorcem os grãos e reduzem seu tamanho.