História, Propriedades e Aplicações do Alumínio

O alumínio é um dos metais mais abundantes na crosta terrestre. Ele foi descoberto por Sir Humphrey Davy em 1809 e isolado pela primeira vez em 1825 por H. C. Oersted.

Apenas em 1886 foi desenvolvido um processo industrial econômico de redução. Nesse ano, dois cientistas trabalhando independentemente, Charles Martin Hall, nos Estados Unidos, e Paul Héroult, na França, inventaram o mesmo procedimento eletrolítico para reduzir a alumina em alumínio.

O alumínio, com sua baixa densidade, foi desde o início um candidato atrativo como base para o desenvolvimento de ligas de engenharia. Embora a resistência mecânica dessas ligas não seja tão grande quanto a dos aços, a razão resistência/peso é muito favorável. Além disso, grande parte dessas ligas tem a sua resistência aumentada pelo endurecimento por precipitação.

História – Indústria Aeronáutica

Com essa característica de boa relação resistência mecânica/peso, o alumínio encontrou grande utilização na indústria aeronáutica. Antes da 1ª Guerra Mundial, a estrutura dos aviões era constituída basicamente por madeira e tecido.

O 1º avião fabricado com ligas metálicas leves foi o alemão Dornier RS1: um hidroavião de 3 motores, produzido em 1914. Em função de características inerentes à madeira, como anisotropia, absorção de umidade, instabilidade dimensional e vulnerabilidade, da década de 50 em diante ocorreu o domínio de metais na construção de aviões, sobretudo as ligas de alumínio.

• Ligas de alumínio: para as asas e fuselagem;
• Aços especiais: para o trem de pouso;
• Ligas de titânio: para regiões de temperatura elevada;
• Materiais compósitos: para superfícies de controle.

Da Bauxita ao Alumínio Metálico

O alumínio metálico é obtido através da redução eletrolítica da Alumina (Al₂O₃). A bauxita é formada por uma reação química natural causada pela infiltração de água em rochas alcalinas.

O óxido de alumínio é dissolvido em um banho de criolita fundida (Na₃AlF₆) e eletrolisado em células eletrolíticas de carbono, usando como ânodo e cátodo eletrodos de carbono. No processo de eletrólise (processo Hall), o alumínio fundido é depositado no estado líquido no cátodo de carbono, revestindo a parte inferior da soleira do lote eletrolítico.

Propriedades do Alumínio Metálico

O alumínio puro (99,5-99,996%) tem rede cristalina cúbica de faces centradas (CFC), não apresentando transição dúctil-frágil. É um metal branco brilhante, leve, dúctil e maleável; possui elevados valores de condutividade térmica e elétrica. Quando polido, possui aspecto prata com grande reflexibilidade.

O alumínio líquido dissolve bem o hidrogênio (o que é um dos maiores problemas), mas reage com o oxigênio formando alumina (Al₂O₃) em sua superfície; esse óxido preserva o metal de certos meios agressivos.

Ligas de Alumínio – Elementos de Liga Principais

O alumínio em estado puro apresenta baixas dureza e resistência mecânica, não servindo para determinadas aplicações sem a adição de elementos que potencializem suas propriedades físicas e químicas.