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Além das ligas classificadas pela Aluminum Association como ligas das séries 1XXX a 7XXX, existem outras ligas de alumínio, cujo principal elemento de liga é diferente dos elementos de liga mais significativos das ligas dessas séries. Entre estas estão as ligas alumínio-lítio, desenvolvidas nos anos 80 como possíveis alternativas às ligas da série 7XXX (Al-Zn) e que receberam a numeração da série 8XXX, como as ligas 8090 e 8091, por exemplo, além de diversos outros tipos de liga, cujos principais elementos de liga são outros que não o lítio, algumas dessas nem mesmo numeradas oficialmente pela AA. Estas ligas constituem o tema do presente capítulo.
As ligas binárias Al-Li estão entre as de mais baixa densidade entre as ligas de alumínio, uma vez que a densidade do lítio é ainda mais baixa do que a do alumínio: apenas 0,534 g/cm3, contra 2,70 g/cm3 no caso do alumínio, enquanto a maioria dos principais elementos de liga geralmente adicionados ao alumínio têm densidade muito mais alta: 8,92 g/cm3 no caso do cobre, 7,14 g/cm3 no caso do zinco, 7,20 g/cm3 nos casos do manganês e do cromo. Sendo assim, enquanto a adição destes elementos de liga tem o efeito de aumentar a densidade da liga de alumínio, ao contrário do lítio. E como se sabe, uma das principais vantagens do uso das ligas de alumínio é a sua baixa densidade, que aliada a uma boa resistência mecânica que pode ser obtida por meio de diferentes tipos de tratamentos térmicos e mecânicos, as torna o tipo de material mais indicado para várias aplicações industriais. Nas ligas Al-Li o teor de lítio que corresponde à composição eutética é de 9,9 % de lítio e a temperatura eutética é 600 ºC. O lítio possui elevada solubilidade no alumínio (máximo de 5,2 %) e as ligas binárias mostram apreciável capacidade de endurecimento por precipitação, o qual se deve à formação da fase metaestável e ordenada delta' (Al3Li) sob a forma de precipitados finos e dispersos na matriz [3].
Além das ligas binárias Al-Li surgiram com certa presença no mercado outras ligas que contêm Li como um de seus principais elementos de liga, como as ternárias Al-Cu-Li e Al-Mg-Li. A adição de cobre às ligas do sistema binário alumínio-lítio reduz significativamente a solubilidade do lítio, para cerca de 1,5 % a 515 ºC. Para teores mais baixos de lítio, há 3 fases em equilíbrio com o alumínio: a TB, a T1 e a T2. A fase TB é a de composição Al7Cu4Li, correspondendo a 56,5 % de cobre e 1,5 % de lítio. A estrutura é semelhante à da fase theta' (precursora da fase theta: Al2Cu), formada nas ligas Al-Cu endurecíveis por precipitação. A fase T1 (Al2CuLi) contém cerca de cerca de 52,8 % de cobre e 5,4 % de lítio. A fase T2 tem composição química próxima de AlCuLi3 (26,9 % de cobre e 8,8 % de lítio). Dependendo da variação de temperatura e de composição química, podem ser variadas as proporções das fases TX e delta', obtendo-se diferentes níveis de propriedades mecânicas. Entre as liga Al-Cu-Li encontra-se a liga 2090 [3].
A adição de magnésio (densidade: 1,74 g/cm3) às ligas Al-Li, formando as ligas Al-Mg-Li, reduz ainda mais a densidade, mas tem um efeito pouco significativo no módulo de elasticidade. A adição de magnésio também reduz a solubilidade do lítio no alumínio. A presença do lítio restringe o domínio das fases Al8Mg5 e E (AlMg), expandindo porém o campo de existência da fase Al12Mg17 a 470 ºC. Sendo assim, o alumínio está em equilíbrio com ambas as fases Al8Mg5 e Al12Mg17, assim como com as fases Al2LiMg e AlLi. A fase ternária Al2LiMg forma-se com aproximadamente 8,5 % de lítio e 28,2 % de magnésio. Ao se envelhecer uma liga com 5 % de magnésio e 2 % de lítio na faixa de temperaturas de 130 a 180 ºC, surgem as fases delta' (Al3Li) e Al2LiMg. Nas ligas Al-Mg-Li o magnésio contribui para o aumento da resistência mecânica de dois modos: através de endurecimento por solução sólida e pelo decréscimo da solubilidade do lítio no alumínio, o que resulta em aumento na fração volumétrica de delta' [3].
Ligas Al-Fe: o ferro geralmente é uma impureza presente em praticamente todas as ligas de alumínio, mas em algumas ligas de alumínio pode estar presente como um importante elemento de liga, adicionado porém em teores sempre inferiores a 1 %. No sistema Al-Fe forma-se um eutético a 655 ºC com um teor entre 1,7 e 2,2 % de ferro. A fase em equilíbrio com o alumínio é a Al3Fe (40,7 % de ferro), embora possa se aproximar de Al7Fe2 (37,3 % de ferro). A fase Al3Fe forma-se a partir do líquido, já a 1150 ºC e não por reação peritética. Quando o resfriamento é rápido, por exemplo em molde metálico, surge a fase Al6Fe (22,6 %) [3].
Ligas Al-Sn: são usadas para a fabricação de mancais e buchas e apresentam grande resistência à fadiga e boa resistência à corrosão que poderia ser causada pela ação de óleos lubrificantes. Estas ligas são fabricadas por fundição e no sistema de classificação da Aluminum Association estão representadas pela série 8XX.X. Contudo, a prática de fundição dessas ligas deve ser cuidadosa no sentido de procurar evitar a fissuração a quente. Sendo assim, além de se adicionar ao alumínio fundido o estanho puro e as ante-ligas com cobre e níquel, deve-se tratar o banho com fluxo gasoso de nitrogênio e cloro, ou sólido a base de AlCl3, recomendando-se uma temperatura de fusão e vazamento entre 650 e 700 ºC. As adições de cobre, níquel e silício aumentam a capacidade de carga e a resistência ao desgaste, além de melhorar a microestrutura. A liga Al-Sn mais utilizada é a AA 850.0, que contém 5,5 a 7,0 % de Sn; 0,7 a 1,3 % Cu; 2,0 a 3,0 % Si e 0,3 a 0,7 % Ni, e que ao ser fundida em molde de areia e submetida ao tratamento T5 (envelhecida artificialmente sem solubilização prévia) pode atingir limite de resistência à tração de 190 MPa; ao escoamento de 155 MPa, alongamento de 2 %, dureza Brinell de 65 e limite de resistência à fadiga de 70 MPa, valores que, em caso de fundição em molde permanente sobem para 225 MPa; 160 MPa; 5,0 %; 70 HB e 80 MPa respectivamente. Esse tipo de liga vem sendo usado desde os anos 30 [1].
Nos anos 60 foram introduzidas no mercado as ligas com cerca de 20 % de estanho, atualmente bastante difundidas. Estas ligas contêm cerca de 1 % de cobre que atua como endurecedor em solução sólida do alumínio. A solubilidade do estanho no alumínio solidificado é muito menor do que a solubilidade do estanho no alumínio líquido. A microestrutura dessas ligas é basicamene constituída de estanho praticamente puro entre os grãos de alumínio praticamente puro, o que de certo modo compromete a resistência à tração, o limite de fluência e a dutilidade. Sendo assim, na produção de mancais para automóveis os lingotes de liga Al-Sn com cerca de 20 % de estanho são laminados a frio, de modo a destruir as partículas intergranulares de estanho, sendo posteriormente submetidas a um recozimento a 350 ºC. Como conseqüência o estanho fica numa rede tridimensional em uma matriz de alumínio. O recozimento a 500 ºC permitiria solubilizar até 50 % de estanho na liga [3].
