Como uma nova liga de alumínio pode incentivar produção de terras raras

Com informações do ORNL 

A liga de alumínio-cério tem características de fundição equivalentes às das tradicionais ligas de alumínio-silício. [Imagem: Zachary Sims/ORNL]

Liga de alumínio e cério

Uma liga de alumínio mais fácil de trabalhar e altamente tolerante ao calor - suficiente para seu uso em motores aeronáuticos - já seria bom o suficiente.

Mas ela pode trazer uma vantagem adicional com um alcance ainda maior: impulsionar a produção dos elementos de terras raras.

As terras raras são um grupo de elementos críticos para a eletrônica, as energias alternativas e outras tecnologias. Os moinhos de vento e os carros híbridos, por exemplo, dependem de ímãs permanentes fortes, feitos com os elementos de terras raras neodímio e disprósio.

No entanto, e apesar do elevado preço desses metais, inúmeras reservas de terras raras ao redor do mundo continuam inexploradas porque não é fácil viabilizá-las economicamente - no Brasil e nos EUA, por exemplo, virtualmente não há nenhuma produção de terras raras no momento, apesar das enormes reservas que os dois países possuem.

• Brasil tem uma das maiores reservas de terras raras do planeta

Um dos problemas é que o cério é responsável por até metade do teor de terras raras de muitos minérios, e tem sido difícil para os produtores encontrar um mercado para todo o cério extraído. De fato, os minérios mais comuns de terras raras contêm três vezes mais cério do que neodímio e 500 vezes mais cério do que disprósio.

Cério impulsiona alumínio

É aí que entra a nova liga de alumínio-cério, desenvolvida por uma equipe do Laboratório Nacional Oak Ridge, nos EUA.

Se essa liga chegar ao mercado, ela pode aumentar a procura e o valor do cério.

"A indústria de alumínio é gigantesca. Um bocado de alumínio é utilizado na indústria automobilística, por isso mesmo uma pequena adoção pelo mercado iria usar uma enorme quantidade de cério," disse o professor Orlando Rios.

Pelos seus cálculos, bastaria uma penetração de 1% da nova liga no mercado de ligas de alumínio para consumir 3.000 toneladas de cério anualmente, o que ajudaria a viabilizar a exploração de várias reservas de terras raras ao redor do mundo.

Liga para motores

Os componentes feitos com a liga de alumínio-cério apresentam várias vantagens sobre as peças feitas com as ligas de alumínio atualmente no mercado, incluindo baixo custo, alta moldabilidade, reduzida necessidade de tratamento térmico e uma estabilidade excepcional a altas temperaturas.

"A maioria das ligas com propriedades excepcionais são mais difíceis de fundir," acrescentou David Weiss, membro da equipe. "Mas o sistema alumínio-cério tem características de fundição equivalentes às das ligas de alumínio-silício."

A chave para o desempenho de alta temperatura da liga é um composto intermetálico que se forma no interior das ligas à medida que o material é fundido. Esse intermetálico de alumínio e cério derrete apenas a temperaturas acima de 1.100º C, o que torna o material muito atraente para uso em motores.

Bibliografia:

Cerium-Based, Intermetallic-Strengthened Aluminum Casting Alloy: High-Volume Co-product Development
Zachary C. Sims, D. Weiss, S. K. McCall, Michael A. McGuire, R. T. Ott, Tom Geer, Orlando Rios, P. A. E. Turchi
JOM
Vol.: 68, Issue 7, pp 1940-1947
DOI: 10.1007/s11837-016-1943-9