O que são ligas metálicas

aço

Bom, com certeza todos os dias você encontra metais em sua vida. Por exemplo, o garfo que você come, o relógios que você usa, o celular que você manda mensagem, todos tem pelos menos um metal. Agora você sabia que graças aos metais que o homem chegou aonde chegou? No post “o latão definição, importância e vantagens” mostramos a você que a ocasionalidade da descoberta da liga de cobre e zinco possibilitou o homem avançar no seu conhecimento. Acesse e leia o post.

É provável que você conheça essas ligas de metal comuns pelo nome e provavelmente possa até imaginar como elas se parecem e se sentem. Mas você sabe de quais metais básicos essas ligas são feitas, exatamente?

Bom, liga metálica é a união de dois ou mais elementos para formar um novo material. Então, os metais puros individuais possuem propriedades úteis, como boa condutividade elétrica, alta resistência e dureza ou resistência ao calor e à corrosão. Por outro lado, ligas metálicas comerciais combinam essas propriedades para aplicações específicas.

Propriedades precisas de novas ligas são difíceis de ser estabelecidas; uma vez que, os elementos químicos não se combinam somando apenas as partes. A combinação dos elementos metálicos em altas temperaturas proporciona três tipos de resultados:

  • Sólidos substitutucional, em que um dos átomos são impurezas da rede cristalina do outro átomo.
  • Interstical em que um dos átomos se comprimem entre o outro átomo.
  • Formação de uma nova fase cristalina em que os dois átomos formam uma ligação.
Tipos de ligação química em ligas
Tipos de ligação química em ligas

Quais razões nós produzimos as ligas?

Então, os seres humanos fazem ligas metálicas por várias razões. A princípio, algumas ligas têm um significado histórico de longa data. Por exemplo, o electrum é uma liga natural de ouro e prata (com vestígios de cobre) que foi usada para fazer as primeiras moedas de metal da história antiga.

Tipos de liga

Assim, dependendo do tipo do retículo cristalino que é formado nas ligas metálicas elas podem ser divididas em:

Liga homogênea

Os retículos cristalinos dos metais são muito semelhantes, tanto na forma como no tamanho; por isso, ocorre a formação de um único retículo cristalino. Por exemplo, ligas monetárias (o cobre e o níquel possuem o retículo cristalino cúbico de faces centradas e os tamanhos são aproximados).

Liga heterogênea

Os retículos cristalinos dos metais são muito diferentes, pois ocorre a formação de retículos cristalinos individuais. Vale ressaltar que apesar desse tipo de liga ser considerado heterogêneo, isso só é possível de se visualizar por meio de um microscópio. Por exemplo, magnálio (o alumínio se cristaliza na forma cúbica de faces centradas e o magnésio na forma hexagonal compacta).

Compostos intermetálicos

São ligas metálicas que apresentam composição química bem definida, mas não são iguais aos compostos químicos comuns.  Nesses compostos, não há troca nem compartilhamento de elétrons. Existe apenas um encaixe dos metais num único retículo cristalino, na proporção mostrada na “fórmula”, por exemplos: CaPb3; AgZn; Cu2Sb; Cu5Zn8.

Tipos de ligas metálicas e principais aplicações

Existem alguns tipos de ligas ferrosas disponíveis no mercado. Elas são:

  • Ligas metálicas ferrosas: têm o ferro como principal constituinte. Por exemplo, aço e ferro fundido.
  • Ligas metálicas não-ferrosas: como o próprio nome diz, não contêm ferro em sua composição. Temos, por exemplo, ligas de alumínio, bronze, latão e amálgama.

Propriedades das ligas metálicas

As ligas metálicas têm inúmeras vantagens em comparação com metais isolados. Vejam, por exemplo, alguns:

  • Melhor condutividade elétrica e térmica
  • Maior resistência à corrosão
  • Maior brilho
  • Melhor resistência mecânica
  • Temperatura de fusão mais alta

Alguns exemplos de ligas metálicas

Atualmente, é possível encontrar milhares de composições de ligas e cada ano mais e mais aparecem no mercado. Exemplos de ligas comuns:

 

Leia mais sobre ligas

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A diferença entre as ligas de alumínio, magnésio e zinco

O alumínio e a indústria automotiva

Dentre as ligas mais utilizadas em nosso cotidiano, podemos citar o aço, composto sobretudo por ferro (98,5%), carbono (0,5 a 1,7%) e traços de silício, enxofre e fósforo. Na construção civil, por exemplo, o aço possui maior resistência à tração que o ferro. Ele é componente importante em estrutura de edificação, principalmente no concreto armado.

Além disso, o aço é preferencialmente utilizado em utensílios domésticos e na produção de mesas, portões, carrocerias, dentre outros. Então, outra vantagem interessante do aço é a aplicação em diversas ligas metálicas. Por exemplo, destaca-se: aço inox, composto por 74% de aço, 18% de cromo e 8% de níquel. Neste sentido, a principal propriedade deste material é ser inoxidável; ou seja,  peças podem ter contato direto com oxigênio e umidade do ar. Nesse contexto, temos, por exemplo: utensílios de cozinha; equipamentos cirúrgicos; tubulações; dentre outros.

Dessa forma, as ferroligas especiais são compostas por elementos químicos em diferentes quantidades, de acordo com o uso final. Então, nas principais ligas metálicas especiais são adicionados alguns elementos, principalmente: alumínio; boro; silício; manganês; cromo; níquel; nióbio; molibdênio; cobre; titânio; vanádio e outros ferrosos. Dessa forma, vale ressaltar que as ligas metálicas são produzidas a partir da fusão entre dois ou mais elementos. Assim, podemos citar como as principais ligas, que são produzidas mundialmente: de manganês (39%); de silício (incluindo silício metálico) (27%); lde cromo (26%);  de níquel (5%).

Ligas formadas por multielementos

Bom, para combinar dois elementos para formar uma liga é difícil imagine combinar muitos elementos químicos. Então, fazer isso em princípio é uma loucura. Todavia, os pesquisadores das Universidades de Oxford e Birmingham (Reino Unidos) toparam o desafio. Dessa forma, eles selecionaram 20 elementos químicos e conseguiram produzir ligas multicomponentes. Portanto, eles conseguiram produzir ligas com contendo 16 e 20 componentes, sendo que cinco elementos formam uma solução sólida com a fórmula química Fe20Cr20Mn20Ni20Co20. Assim, os outros elementos se distribuem intersticial ou substitucionalmente.

Multielemento-liga
Rede cristalina da liga multielemento formada por Fe20Cr20Mn20Ni20Co20

 

Fonte:

Brasil Escola

Bronze

Materials Science and Engineering: A

Penn State College of Earth and Mineral Sciences

Prepara Enem

Sociedade de Investigações Florestais

ThoughtCo.

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