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História dos Metais - Metalurgia

História dos Metais - Metalurgia


Metalurgia 
A metalurgia é uma das ciências aplicadas mais antigas. 

A história dos metais está intimamente ligada à das moedas e gemas.

Já em 3400 aC, no início do período histórico, os egípcios tinham um conhecimento íntimo do ouro, dos minérios de cobre e dos processos de extração de metais.

Os metais também eram conhecidos pelos mesopotâmicos, gregos e romanos.

Ligação Metálica 
“ Mar de Elétrons ”

Propriedades dos metais 
Os metais são fortes.

Os metais têm uma aparência brilhante quando polidos.

Os metais são flexíveis.

Os metais são maleáveis.

Os metais se expandem quando aquecidos.

Expansão térmica

Os metais têm uma taxa de condutividade muito alta de calor e eletricidade.

Aplicações Comerciais 
Utensílios de cozinha 
Cobre 
Ferro fundido 
Alumínio 
Aço

Aplicações Médicas 
Usando luz laser, os cientistas da Universidade de Ohio usam nanopartículas de ouro para matar tumores cancerígenos.

Nanopartículas de metal, como ouro, podem aquecer uma área até 1.000 vezes seu tamanho.

Um curto peptídeo está ligado às nanoesferas de ouro que os habilitou a se ligar às células tumorais.

Usando uma luz infravermelha próxima de um laser, aqueça as nanoesferas de ouro e mate seletivamente as células cancerosas às quais as partículas foram ligadas.
 
Certos metais podem ser magnéticos.

Metais Não Magnéticos

Metais Magnéticos

Os metais têm uma estrutura cristalina.

Estruturas Cristalinas de Metais 

Alumínio FCC
Cádmio HCP
Chromium BCC
Cobalt HCP
Cobre FCC
Gold FCC
Ferro BCC
Lead FCC
Magnésio HCP
 
Níquel FCC
Nióbio BCC
Platinum FCC
Polonium Cubic
Silver FCC
Titanium HCP
Vanadium BCC
Zinco HCP
Zircônio HCP


Desvantagens dos Metais 
Metais corroem!

História dos Metais - Metalurgia

Metais Nativos 

Cobre 
Ouro 
Mercúrio 
Prata


Ferro

O ferro nativo é facilmente distinguível porque contém 6 a 8% de níquel . 
O ferro estava disponível para os antigos em pequenas quantidades de meteoros.

Idade do cobre (~ 4000 aC) 
O primeiro metal a ser usado foi o cobre.

Idade do cobre (~ 4000 aC) 
As primeiras ferramentas, implementos e armas foram feitas de cobre.

Idade do cobre (~ 4000 aC) 
A peça fundida mais antiga que existe, uma rã de cobre puro, foi fundida na Mesopotâmia.

Idade do Bronze (~ 3000 a.C.) 
Bronze foi a primeira liga usada. 

Bronze = cobre e 5-10% de estanho

Idade do Bronze (~ 3000 a.C.) 
Novas descobertas perto de Ban Chiang, Tailândia, indicam que a tecnologia do bronze talvez fosse conhecida lá já em 4500 aC!

Idade do Ferro (~ 2000 AC) 
A fundição do ferro começou no Egito.

Processo de Fundição de Ferro 
Uma mistura de impurezas de ferro e óxido é aquecida a cerca de 1.500 ° C. O ferro fundido é retirado de um lado e a escória (resíduo) do outro.
As armas de ferro revolucionaram a guerra e os implementos de ferro fizeram o mesmo na agricultura.

Pilar de Ferro ~ 400A.D. 
Este pilar de ferro datado de 400 DC permanece de pé até hoje em Delhi, Índia. A corrosão do pilar foi mínima, uma habilidade perdida pelos atuais ferreiros.

Ferro fundido (~ 800) 
Os chineses foram os primeiros na produção de ferro fundido.

Ferro fundido (~ 800) 
O ferro fundido é "fundido" em formas feitas de areia.

Aço (~ 500)

Como fundir ferro? 
Madeira 
A madeira era necessária como madeira e é preciso muita madeira para fundir o ferro.

Como fundir ferro? 
Carvão 
Embora barato e abundante, o carvão continha enxofre que tornava o ferro muito frágil para ter qualquer utilidade.

Abraham Darby 
Em 1709, Abraham Darby finalmente conseguiu fundir ferro com coque.

1750 
Aço torna-se o mundo ' é o material mais utilizado.

Produção de aço hoje 
Fe2O3 (s) + 3CO (g) = 2Fe (l) + 3CO2 (g) 

Passo 1:

Produção de aço hoje 
Ferro fundido é misturado com carbono e outros elementos.  

Passo 2:

1850 
Charles Martin Hall 
Alumínio Puro Isolado

1900

Ligas de especialidade  
(1935-1955)

Partes do corpo humano 
(1955-presente) 

Ligas de titânio e cobalto de alta qualidade.

Superligas  
(1970 até o presente) 

Como podem suportar altas temperaturas, as superligas foram desenvolvidas para motores a jato.

Alumínio Transparente 
(2010) 

O alumínio de grão fino é aquecido a 1200 ° C! 

3X mais resistente do que o aço e TI ' s ver-through!

Metamateriais (2015) 
Materiais projetados que usam luz para manipular suas propriedades mecânicas .

O topo é uma membrana de dupla camada de ouro / nitreto de silício contendo uma série de nanoantenas em forma de cruz gravadas na camada de ouro. A parte inferior é um refletor de metal separado da bicamada de ouro / nitreto de silício por um espaço de ar de três mícrons.

O dispositivo pode ser potencialmente usado como uma nova referência de frequência para manter o tempo com precisão em GPS, computadores, relógios de pulso e outros dispositivos.

Novo catalisador de célula de combustível 
(2016)

Um nanosize squeeze pode aumentar significativamente o desempenho dos catalisadores de platina que ajudam a gerar energia na célula de combustível.


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