O ponto de fusão do alumínio puro
Fusão do alumínio, bem como outras substâncias, Ocorre com o fornecimento de energia térmica, fora ou diretamente no seu volume, Como isso acontece, por exemplo, no aquecimento por indução.
O ponto de fusão do alumínio depende da sua pureza:
- A temperatura de fusão do alumínio ultrapuro 99,996 %: 660,37 ° C.
- Quando o conteúdo de alumínio 99,5 % fundido começa em 657 ° C.
- Quando o conteúdo de alumínio 99,0 % começa a derreter a 643 ° C.
Ponto de fusão dos metais
Metais e não-metálicos
Cada peça de metal, por exemplo, o alumínio, milhões de cristais individuais, chamados grãos. Cada grão tem uma orientação única da malha de cristal, mas juntos orientados ao acaso dentro deste pedaço de grão. Tal estrutura é chamada de policristalina.
materiais amórficos, por exemplo, vidro, diferente dos materiais cristalinos, por exemplo, alumínio, para duas importantes diferenças, que estão relacionadas entre si:
- ausência de ordem de longo alcance da estrutura molecular
- diferenças na natureza da fusão e expansão térmica.
diferença de estrutura molecular pode ser vista na Figura 1. À esquerda é mostrada uma estrutura cristalina bem embalada e ordenada. Material amorfo mostrado à direita: estrutura menos densa com disposição aleatória dos átomos.
Figure 1 – A estrutura dos materiais cristalinos (a) e amorfos (b).
Estrutura cristalina: ordenada, repetitiva e densa,
estrutura amorfa – mais solta
uma disposição desordenada dos átomos.
fusão de metais
Esta diferença na estrutura manifesta-se na fusão de metais, incluindo, fusão de alumínio de várias purezas e suas ligas. Átomos menos densamente embalados dão um aumento de volume (diminuição da densidade) em comparação com o mesmo metal no estado sólido cristalino.
Metals com fusão experimentam um aumento de volume. Em metais puros, esta mudança de volume ocorre muito rapidamente e a uma temperatura constante – temperatura de fusão, como mostrado na Figura 2. Esta mudança é o intervalo entre as linhas inclinadas de ambos os lados do ponto de fusão. Estas duas linhas oblíquas caracterizam a expansão térmica do metal, que normalmente é uma variedade de estado líquido e sólido.
Figure 2 – A alteração característica do volume do metal puro
comparada com a alteração do volume do material amorfo :
Tg – temperatura de transição do vidro (transição do estado líquido para o estado sólido);
Tm – a temperatura de fusão
O calor de fusão
Com este aumento dramático do volume do metal na transição do estado sólido para o estado líquido devido a uma certa quantidade de calor, que é chamado de calor latente de fusão. Este calor faz com que os átomos percam uma estrutura cristalina ordenada e densa. Este processo é reversível, Ele trabalha em ambas as direções – e no aquecimento, e no resfriamento.
A temperatura de fusão de equilíbrio
Como mostrado acima, substância cristalina pura, por exemplo, metais puros, tem uma temperatura de fusão característica, muitas vezes referida como “ponto de fusão”. A esta temperatura, é um sólido cristalino puro que se funde e se torna um líquido. A transição entre o estado sólido e líquido para amostras pequenas de metais puros é tão pequena, que pode ser medida com uma precisão de 0,1 oC.
Líquidos têm uma temperatura característica, onde são convertidos em sólidos. Esta temperatura é chamada de temperatura de solidificação ou ponto de solidificação. Em teoria – sob condições de equilíbrio – a temperatura de fusão dos sólidos de equilíbrio é a mesma, e que a temperatura de equilíbrio de solidificação. Na prática, pequenas diferenças podem ser observadas entre estes valores (Figura 3).
Figure 3 – Curvas de resfriamento e aquecimento de metal puro.
Fenômenos visíveis de super-resfriamento quando resfriado, e superaquecimento durante o aquecimento.
Na solidificação precoce observada depressão na curva de resfriamento,
que é explicada pelo início retardado da cristalização
Temperatura líquida e solidus
- Temperatura inicial de fusão é chamada de temperatura solidus (ou ponto solidus)
- Temperatura final de fusão – temperatura liquidus (ou ponto liquidus).
“Solidus” significa, compreensivelmente, sólido, e “liquidus” – líquido: à temperatura solidus a liga inteira mais sólida, e à temperatura liquidus – o todo já líquido.
Quando esta liga solidifica a partir de um estado líquido, a temperatura do início da cristalização (solidificação) será a mesma temperatura líquida, uma cristalização de fechamento – a mesma temperatura solidus. Quando a temperatura da liga entre as temperaturas de solidificação e liquefação é semi-sólida, em estado semi-sólido, mole.
Fusão de alumínio
A influência dos elementos de liga e impurezas
Adicionar outros elementos ao alumínio, incluindo a liga, diminui a sua temperatura de fusão, mais precisamente – inicia a sua fusão. Assim, algumas ligas de alumínio fundido com um alto teor de silício e magnésio, a temperatura de início de fusão é reduzida a quase 500ºC. De qualquer forma, o termo “temperatura de fusão” aplica-se apenas a metais puros e outras substâncias cristalinas. As ligas, por outro lado, não têm um ponto de fusão específico: o processo da sua fusão (e solidificação) ocorre num determinado intervalo de temperatura.
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Figure 4- Alteração do volume específico do metal puro (alumínio) e
liga deste metal (liga de alumínio)
Temperatura de fusão intervalada
A tabela abaixo mostra a temperatura de solidus e liquidus de algumas ligas forjadas comerciais. Deve-se ter em mente que os conceitos de temperatura líquida e solidus são definidos para as reações de equilíbrio na fase líquida e um sólido de volta, ou seja, em processos de duração infinita. Na prática, é necessário fazer ajustes com base na taxa de aquecimento ou resfriamento.
silumínio fundente
Nem todas as ligas têm o espaçamento entre as temperaturas solidus e liquidus. Tais ligas são chamadas eutéticas. Por exemplo, a liga de alumínio contendo 12,5 % de silício, os pontos líquido e sólido são reduzidos a um ponto: esta liga, como os metais puros, não tem intervalo, um ponto de fusão. Este ponto é chamado de temperatura eutética. Esta liga pertence à conhecida liga de alumínio-silício fundido – silumínio intervalo estreito sólido-líquido, que lhes confere as melhores propriedades de fundição.
As ligas binárias Al-Si solidus temperatura é constante a 577 ° C. Ao aumentar o teor de silício diminui a temperatura do líquido do valor máximo para o alumínio puro 660 ° C, e para coincidir com a temperatura do sólido 577 ° C com teor de silício 12,6 %.
entre outros elementos de liga de alumínio, o magnésio reduz ao máximo o ponto de fusão: a temperatura eutética 450 ° C é alcançada quando o teor de magnésio é de 18,9 %. A temperatura eutética do cobre dá 548 ° C, e manganês – apenas 658 ° C! A maioria das ligas são não duplas, e triplas, e até quádruplas. Portanto, quando o efeito de união de vários elementos de liga solidus temperatura – início ou fim da solidificação pode ser inferior.
solidificação com alumínio
alumínio puro
metais puros, incluindo, alumínio puro, têm um claro ponto de fusão – ponto de fusão. A solidificação ou “congelamento” do alumínio puro também ocorre a uma temperatura constante. Quando o alumínio puro fundido é resfriado, sua temperatura cai até o ponto de congelamento e permanece a essa temperatura, até que todo (alumínio líquido) endureça. Nas figuras 5 e 6 são mostradas curvas de resfriamento típicas do metal puro com sua transição de líquido para sólido.
Figure 5 – Curva de resfriamento do metal nu (ex, alumínio)
Figure 6 – Solidificação de alumínio puro
Liga de alumínio
Solidificação duradoura da liga de alumínio, que consiste de alumínio dissolvido nela e o elemento de liga, por exemplo, silicone ou cobre, a curva de resfriamento da liga mostra, que o início da solidificação ocorre a uma temperatura, e o final é a uma temperatura diferente (figura 7).
Figure 7 – Curva de resfriamento da liga (por exemplo, liga de alumínio)
Fusão de liga de alumínio fundida
Para uma liga de alumínio aquecida à temperatura do estado líquido, na qual você pode fazer as operações de fundição, foram utilizados fornos de fusão de vários tipos. A energia térmica, que é necessária para aquecer o metal até uma temperatura no estado líquido, na qual ele pode ser vertido em moldes, consiste na soma dos seguintes componentes:
- Calor, para elevar a temperatura do metal até ao ponto de fusão
- Termo de fusão, para converter o metal do estado sólido para o estado líquido
- Termo para aquecer o metal fundido a uma temperatura de fundição pré-determinada
temperatura de fundição – uma temperatura do metal fundido, na qual ele é vertido num molde. Um fator importante aqui é a diferença de temperatura entre a temperatura de fundição e, na qual se inicia a solidificação. Esta temperatura é o ponto de fusão (ponto) para alumínio puro ou temperatura líquida para liga de alumínio. Essa diferença de temperatura é às vezes chamada de superaquecimento. O termo também pode ser aplicado à quantidade de calor, que deve estar afastada do metal líquido entre a fundição e o início da solidificação.
Temperatura de fusão
- O ponto de ebulição do alumínio puro é 2494 ºS
Outras propriedades térmicas do alumínio :
- Calor latente de fusão: 397 kJ / g
- Calor específico de vaporização: 1,18 – 10-4 MJ / (g K)
- valor calorífico: 31,05 MJ / kg
- capacidade de calor: 0,900 kJ / (g K) a 25 ºS;
1,18 kJ / (g K) a 660,4 ºС (líquido)
A temperatura de fusão de vários metais
O ponto de fusão de alguns outros metais líquidos é (graus Celsius) :
- mercúrio: menos 39
- lithium: 181
- lead: 232
- lead: 328
- zinco: 420
- magnésio: 650
- cobre: 1085
- níquel: 1455
- ferro: 1538
- titânio: 1670
ferro: 1538
ferro: 1670