Como o alumínio funcionaria como armadura medieval?

O alumínio é muito mole para construir uma armadura forte a partir dele. Na escala de Mohs, o alumínio tem apenas 2,75, enquanto o ferro, por exemplo, 4, o cobre, 3.

A escala de Mohs mostra a dificuldade de arranhar um determinado material e quanto maior o número, mais difícil é o material. Isso significa que, embora o cobre possa arranhar o alumínio, o oposto não é verdadeiro.

Editar: embora haja várias propriedades para olhar, nenhuma delas sozinha mostra o que é bom para a armadura e o tipo de armadura que você deseja fabricar .

Vejamos a tenacidade:

Em ciência dos materiais e metalurgia, tenacidade é a capacidade de um material de absorver energia e deformar plasticamente sem fraturar

Então, suponha que você queira criar uma armadura rígida. Se for tão macia quanto o alumínio, mas tiver uma alta resistência, qualquer golpe significativo amassará sem fraturar. Nenhuma fratura é boa, mas uma grande mossa no peitoral significa que você não pode mais respirar livremente. Isso aconteceu muito com a armadura de ferro / aço na época medieval, mas seria muito pior com o alumínio. Por causa disso, os materiais macios, mas resistentes, são bons apenas para armaduras flexíveis que não mantêm o amassado, ou pelo menos não sobre uma grande área.

De volta ao alumínio. A armadura de alumínio pode ser boa para fins de apresentação como para guardas cerimoniais. A armadura parece boa, precisa de pouca manutenção e é leve. Se esses tipos de armadura alguma vez entrarem em combate, serão escaramuças curtas, não batalhas prolongadas. Portanto, o problema descrito acima não importaria tanto quanto para os exércitos.

Existem outros tipos de armadura que podem ser aprimorados pela adição de alumínio, como brigandine ou macaco de placas, onde placas de metal são adicionadas ao tecido. Nessas, a maleabilidade não é tanto um problema e o menor peso pode ser benéfico.

Comentários

• Quando se trata de armadura, você não ‘ não precisa apenas olhar na dureza, mas também na tenacidade . Sim, isso ‘ é uma diferença. Um material que não é ‘ tão duro, mas é resistente, ainda pode ser uma boa armadura, especialmente contra armas contundentes.
• Sim, não me importo em arranhar isto! Eu me importo em amassá-lo e quebrá-lo.
• Isso está errado. Se fosse esse o caso, a armadura de diamante seria a melhor, mas seria extremamente frágil.
• Esta resposta mostra uma total falta de compreensão da relação entre tenacidade, dureza e resistência geral à fratura de vários materiais .
• A escala de Mohs não faz sentido aqui. Um bom material de armadura é altamente elástico, tem alta resistência à tração, mostra pouca tendência para endurecimento por deformação, não ‘ t falha sob compressão unidirecional.

Para uma arma, o alumínio é uma escolha ruim, pois não consegue segurar bem a aresta e, devido à baixa densidade, não consegue concentrar a força como ferro (em um martelo de guerra, por exemplo). Para PARTS de uma arma, pode ser útil.

Quanto à armadura, depende do que você deseja. Você pode fazer cota de malha de alumínio e é comparativamente leve. Isso pode funcionar para resistir a ataques de corte. No entanto, ele não tem força para interromper ataques perfurantes, como o golpe de uma adaga ou a ponta de uma flecha. Os anéis se espalharão e explodirão. Portanto, você pode dobrar ou até triplicar os anéis (ou torná-los muito grossos), mas então a armadura começa a pesar tanto quanto ferro ou aço. O mesmo com uma armadura.Ok para virar uma barra, mas incapaz de parar uma estocada (perfure ou deforme e esmague o tecido mole por baixo). Isso pode ser facilmente demonstrado com panelas de alumínio e aço inoxidável. A rigidez e resistência do aço versus a mesma espessura do alumínio são facilmente aparentes. E as panelas de alumínio são significativamente mais leves.

Um benefício será a redução da ferrugem, bem como o menor peso para a mesma espessura de metal e a capacidade de dar um alto brilho. Portanto, o alumínio provavelmente seria ótimo para uma armadura infantil ou um traje de desfile, feito para brilhar, não para eficácia. Ou se você estiver enfrentando Magneto 🙂

Sim, quando forem grossos o suficiente Os fundidos de alumínio que usamos na minha fábrica têm cerca de 8 mm de espessura e são bastante resistentes. É improvável que qualquer espada e homem forte seja capaz de fazer muito mais do que dobrar um pouco. Se esses fundidos não fossem tão caros, eu pegaria e tentaria destruí-los para o empirismo. Eu quebrei (quebrei) uma tampa de alumínio de 4 mm apertando os parafusos fora da sequência, mas havia fatores como torque e alavanca em jogo que não estariam envolvidos na física de um golpe certeiro. Em um ponto relacionado, Plate Armor é projetado para amassar! a placa torácica se encaixa sobre o acolchoamento a uma distância do corpo do usuário. Se a armadura absorver um golpe, ela terá espaço para se dobrar sem atingir o ocupante. Um metal semi-macio pode ser um benefício para a armadura devido à capacidade de se dobrar. de quebra. Dada a espessura suficiente, a armadura de alumínio é plausível.

Comentários

• bom ponto, na verdade, sobre dissipar energia de impacto.
• O problema é que o alumínio é bastante quebradiço. Não ‘ t dobra facilmente, tende a quebrar (como você observou) e ‘ não é muito dúctil (então você precisa fundir em vez de forjar; e forjar é uma maneira muito boa de trabalhar com material heterogêneo que é resistente e duro). Em seu exemplo, isso pode ser visto claramente – se você estiver trabalhando com em vez de ferro / aço forjado, você provavelmente dobraria a tampa em vez de quebrá-la.
• Acho que a diferença entre o alumínio puro e suas várias ligas deve ser mencionada. Um em si é relativamente frágil – o que é ruim para armaduras – algumas ligas são maleáveis e podem sofrer bastante deformação plástica antes de quebrar. Portanto, embora o alumínio puro não ‘ seja um bom material para blindagem, algumas ligas certamente seriam.

Um ponto fraco do alumínio em relação ao ferro ou aço é a falta de um limite de fadiga real (também conhecido como limite de resistência. ) Fadiga é o acúmulo e alargamento de pequenas rachaduras e imperfeições quando o material é tensionado repetidamente.

Para causar fadiga em ferro e aço, você excedeu um certo limite de tensão. Enquanto a tensão estiver abaixo desse ponto, t o metal não enfraquece , não importa quantas vezes você repita a tensão.

O problema com o alumínio é que ele está sujeito à fadiga devido a tensões muito menores do que o aço. Mesmo um pequeno estresse pode causar fadiga e, com o tempo, conforme o estresse se repete, a fadiga aumenta e, eventualmente, o metal quebra.

Pegue uma barra de aço e uma barra de alumínio de igual resistência e dobre-as repetidamente para frente e para trás. A barra de alumínio vai enfraquecer e quebrar muito mais cedo do que a barra de aço.

No caso da armadura, tensões repetidas tanto de impacto quanto de tensões normais de marchar, andar a cavalo e especialmente a tensão de reparos irão causar fadiga, que pode causar falha repentina e surpreendente.

Outro problema com o alumínio de uma perspectiva medieval é que é “muito mais difícil forjar solda devido ao seu ponto de fusão mais baixo, mais oxidação rápida e a incapacidade de usar a cor do brilho como um medidor de temperatura. O alumínio é altamente reativo com o oxigênio e forma rapidamente um revestimento de óxido que impedirá uma boa solda.

Outro pequeno O problema com o alumínio é sua massa menor. Um objeto mais massivo tem mais impulso do que um mais leve. É simplesmente mais difícil de empurrar. É claro que uma armadura mais leve tem muitos benefícios, é mais fácil de vestir, menos cansativa e assim por diante, portanto, esta é uma desvantagem menor.

Comentários

• > Outro pequeno problema com o alumínio é sua massa inferior. Um objeto mais massivo tem mais impulso do que um mais leve. É ‘ é simplesmente mais difícil de empurrar.
• Isso colocaria Al em vantagem. Além disso, enquanto Al seria difícil de forjar e soldar, seria muito mais fácil de fundir. Eu ‘ m também não tenho certeza se marchar vai realmente causar fadiga significativa.E por falar em amolgadelas que causam fadiga – que pode ser resolvido pelo mesmo ferreiro que repara essas amolgadelas, aqueça a peça para permitir que as imperfeições da grelha se recombinem ou se espalhem ou saiam para a superfície.
• Depende do que entende por vantagem . Se o objetivo é tornar mais fácil para o usuário mover-se com rapidez e facilidade, então claro que sim, é ‘ uma vantagem, mas mencionei especificamente isso, assim como vários outros respostas. A questão é que peso leve nem sempre é benéfico. Maior massa significa menor movimento no impacto, e maior massa também significa mais energia é transportada durante o movimento, como em uma carga de lança. Em justas, por exemplo, onde a liberdade de movimento era menos importante do que ter muito impulso, a armadura tornou-se muito mais pesada. Como eu disse, um ponto menor, mas ainda legítimo.
• Reparos WRT, é claro que podem ser feitos, mas o alumínio é mais difícil de reparar usando as mesmas técnicas usadas para ferro ou aço pelos motivos já mencionados. E o principal problema com a fadiga do alumínio é que ela ocorre mesmo com tensões menores, o que não acontece com ferro ou aço.
• Eu ‘ não estou convencido de sua argumento. Este modo de falha do alumínio é um grande problema em aeronaves, porque o material é regularmente exposto a grandes tensões transitórias (embora não tão grandes a ponto de ultrapassar o limite de fadiga do aço). E ainda o alumínio é o material dominante lá. OTOH, a armadura normalmente só é exposta a pequenas tensões e apenas em batalha repentinamente a golpes com força de impacto muitas ordens de magnitude mais fortes. Precisamente aqueles golpes, onde até o limite de fadiga do ferro é excedido, são a referência para uma boa armadura!

Da Wikipedia :

O alumínio é um metal relativamente macio, durável, leve, dúctil e maleável com aparência que varia de prateado a cinza fosco, dependendo da aspereza da superfície.

Ênfase minha. O design da armadura medieval foi baseado na dureza, rigidez do aço. A arma também precisa de borda rígida.

O alumínio tem cerca de um terço da densidade e rigidez do aço.

Então, para ter a mesma rigidez, você precisa basicamente da mesma massa e mais espessura – apenas desvantagens.

Claro, ligas de alumínio modernas são melhores do que isso. Ao mesmo tempo, as variedades de aço modernas também são melhores.

Comentários

• Mesmo erro que a outra resposta cometeu – seja ‘ s duro / macio é amplamente irrelevante.
• A dureza não é o único fator a ser considerado, mas ‘ dificilmente é irrelevante. A técnica cuir boulli era especificamente para o propósito de endurecer couro para uso em armaduras.
• @barbecue Depois de passar de um certo ponto , ele ‘ é irrelevante. O couro não endurecido é um pouco resistente a cortes, mas não é muito bom contra perfurações ou força bruta. Até o alumínio é mais duro do que o couro endurecido.
• Dureza significa resistência à perfuração ou penetração. O aço é mais difícil de perfurar do que o alumínio. Isso ‘ é relevante para armadura se você ‘ está preocupado em ser esfaqueado. Não ‘ é o ÚNICO fator, mas ‘ é relevante.
• @barbecue Historicamente, a armadura de aço era raramente endurecido antes das armas de fogo chegarem (as balas são extremamente macias e bastante leves, mas concentram muita força em um pequeno ponto). Mesmo assim, o endurecimento foi feito apenas na superfície – você não ‘ quer tornar a armadura frágil, obviamente. Você pode tornar o ” revestimento ” difícil de várias maneiras, mas o alumínio não ‘ é bom adequado para qualquer um – ‘ não é difícil e ‘ não é difícil.

Alumínio é usado (wikipedia) em armaduras modernas para veículos de combate amoured, como como o M2 Bradley (wikipedia) . Isso demonstra que a ideia não é ridícula.

No caso do Bradley, o alumínio (presumivelmente uma liga, a maioria das referências ao alumínio na verdade se referem a ligas baseadas em Al) é laminado. A Wikipedia não diga o quê, mas no seu caso até mesmo uma película fina de aço sobre uma placa de alumínio pode resultar em uma superfície dura sobre um fundo duro. Isso seria como couraça de ferro, em que grande parte da resistência vinha da madeira, portanto revestida . Tal abordagem seria mais leve do que o aço sozinho. Molduras de alumínio, até mesmo tubos ocos dobrados em forma podem formar uma estrutura forte para manter sua forma contra impactos e sustentar uma concha de aço sobre alumínio.

Como as ligas de alumínio são muito fáceis de trabalhar, a pele de aço pode até ser uma cota de malha.

Inspirado em sua resposta de corindo: Você poderia até substituir o aço (se fundir o alumínio) por uma pedra adequadamente dura embutida na matriz. É claro que pedaços individuais seriam derrubados e quebrados, mas também placas de cerâmica para traumas em armaduras modernas (wikpiedia novamente) e são amplamente utilizadas.

Comentários

• Bem, placas de cerâmica modernas para trauma são usadas apesar de seus problemas, porque não temos alternativa melhor. A mesma coisa não foi ‘ esse é o caso da armadura medieval. Se você fosse rico o suficiente para comprar um conjunto completo de armadura de metal, provavelmente sobreviveria a muitos danos à armadura e a repararia depois. Você ‘ não vamos jogá-lo fora só porque ‘ está amassado. As placas cerâmicas de trauma não estão ‘ é exatamente barato, mas eles ‘ ainda são muito mais baratos do que a armadura de aço era na época medieval, e seu custo é geralmente medido em relação ao enorme investimento de tempo e dinheiro que qualquer soldado moderno representa.
• Se minha ideia funcionasse em um ll (e eu ‘ estou preparado para aceitar que talvez não) seria reparável. Pior caso, reformulando. (@Luaan)
• Sim, a reformulação funcionaria. Mas isso só tornaria tudo mais caro 🙂 Por que você escolheria uma armadura de alumínio em vez da armadura de aço muito mais barata e prática?
• @Luaan minha abordagem preferida era o aço ao invés do alumínio. Mas essa ” por que você …? ” pergunta de se aplica mais à pergunta do que a uma resposta individual.

TL; DR: A armadura de alumínio é plausível na forma de corindo.

Como muitos outros mencionaram, folhas / folhas de alumínio puro são uma escolha de armadura pobre (embora leve). Porém, se alguém realmente deseja uma armadura de alumínio, temos outra opção. Eu entendo que não é exatamente o que a pergunta estava respondendo, mas vamos explorar de qualquer maneira para o benefício de outros.

O óxido de alumínio cristalizado, mais conhecido como corindo, é uma escolha de armadura surpreendentemente viável. É extremamente forte, a definição de um 9/10 na escala de Mohs. O aço normal tem uma dureza de 4-4,5 e o aço endurecido tem uma dureza de 7,5-8. Isso significa que uma lâmina de aço, mesmo temperada um, não arranharia a armadura. Na verdade, a armadura teria mais probabilidade de arranhá-la!

No entanto, eu entendo que a dureza não é a única consideração para a escolha do material da armadura. Também devemos considerar seu peso. A gravidade específica (A altamente específica versão de densidade) para corindo é cerca de 4. ¹ A gravidade específica do aço varia ligeiramente, mas é normalmente 7,7-7,8. Isso significa que a armadura de corindo seria quase metade do peso da armadura de aço, pesando com apenas cerca de 26 kg!

Também devemos considerar a disponibilidade do material e os custos de fabricação. É aqui que o aço tem uma clara vantagem. Coríndon é encontrado raramente (é literalmente safiras e rubis) e apenas em tamanhos pequenos (raramente acima de 4-5 gramas). Isso significa que você não poderia ter uma armadura feita inteiramente de corindo (exceto se você permitir magia, o que eu estou duvidando com base na pergunta), mas você poderia ter uma armadura feita inteiramente de pequenas pedras de corindo inserido em elos de aço.

Finalmente, se vamos literalmente ter uma armadura de pequenas pedras preciosas cintilantes, podemos também fazer com que se pareça com isto:

¹ Tentei converter isso para densidade e depois multipliquei pelo volume de uma armadura de placa, mas então eu percebi duas coisas: 1. Você pode apenas comparar os SGs, e 2: O volume da armadura de placa é realmente difícil de encontrar.

Comentários

• Provavelmente, vale a pena notar que o corindo (não “enigma”, que é uma palavra para um quebra-cabeça ou mistério) é uma forma cristalina específica de óxido de alumínio. tem que crescer como aquele cristal para ter as propriedades que você descreve. Você não poderia na armadura de alumínio puro e, em seguida, tente oxidar isso – você obteria óxido de alumínio, mas não corindo, e seria ainda mais macio do que alumínio puro nessa forma.
• Sim, é por isso que sugiro que a solução mais viável é usar o enigma já cristalizado (pedras preciosas), não oxidando alumínio ou recolhendo restos aleatórios de óxido de alumínio.
• a resistência à tração da safira é de cerca de 400 MPa, como bons monocristais – não algo superior. Bela foto – eu gosto.
• Eu me pergunto qual seria a eficácia de um ” concreto ” feito com uma mistura de pedaços de corindo, algodão fibras e um composto de ligação. As fibras de algodão tendem a garantir que a armadura se mantenha unida mesmo que partes dela se quebrem, enquanto o corindo protegeria o algodão.
• O aço pode não arranhar o corindo, mas se você bata-os juntos, o que dobra / quebra primeiro? Essa ‘ é uma consideração muito mais importante para armadura.

O problema mais simples é que custaria o resgate de um rei para fazer. Como você diz, foi difícil de refinar e, como resultado, incrivelmente caro.

O imperador Napoleão III reservou um valioso conjunto de talheres de alumínio para convidados especiais em banquetes. (Os convidados menos favorecidos usavam garfos e facas de ouro.)

Isso é citado em todos os lugares, infelizmente não consigo encontrar uma fonte original, mas isso já era o século XIX. Quanto mais cedo você for, menos comumente estará disponível.

Comentários

• Parece que me lembro de ter visto uma antiga coroa britânica que tinha alumínio como parte dela em uma visita à exposição de joias reais na Torre de Londres , mas não consegui encontrar nenhuma fonte para isso. No entanto, encontrei Frederik VII ‘ s capacete de alumínio kongernessamling.dk/en/rosenborg/object/frederik-viis-helmet, que é obviamente um capacete cerimonial de metal precioso.
• E não ‘ não se esqueça de que o Monumento a Washington em Washington, DC é coberto por uma pirâmide de alumínio . Na época em que o monumento foi construído, esse era um dos metais mais caros.
• @TMN E mais importante, era uma ótima maneira de mostrar o poder industrial dos Estados Unidos, já que o preço do alumínio está em o processamento, não a disponibilidade das matérias-primas. Pena que só demorou alguns anos depois disso para aperfeiçoar um processo que tornava o alumínio relativamente barato 🙂

Armadura

Para discordar das outras ideias declaradas aqui, acho que o alumínio pode ser uma bom material de armadura.

Isenção de responsabilidade: não tenho grandes fontes sobre isso e definitivamente não sou um engenheiro de materiais, então corrija-me se eu estiver errado

Pelo que posso dizer, o alumínio é sobre um terço tão denso quanto o aço, cerca de um terço tão rígido quanto o aço e cerca da metade tão duro quanto o aço. Isso pode soar como um material ruim, e é difícil de fazer em grandes quantidades, mas também tem algumas vantagens.

1. Por ser um terço mais pesado, você deveria, em teoria, ser capaz de torná-lo cerca de três vezes mais espesso do que uma alternativa de aço, sendo tão fácil de usar quanto de usar. Isso mais do que compensa a falta de dureza e, na verdade, tem uma vantagem significativa apenas por ser mais espesso. Essa vantagem é que, ao cortá-lo, você tem que passar por três vezes mais material, o que significa três vezes mais atrito e massa para deslocar, o que significa que você pode realmente ter uma melhor proteção contra emendas / cortes de armadura de alumínio do que de aço armadura por peso.
2. Como o alumínio é mais macio que o aço, é mais provável que se deforme do que se quebre totalmente. Isso é particularmente bom quando se lida com impacto sem corte porque absorve uma parte da energia do golpe dobrando-se, semelhante a zonas de deformação em um carro. para moldar para o ferreiro, o que também tornaria potencialmente mais fácil reparar quando danificado. Isso pode ser contrariado pela necessidade de ser mais espesso, mas eu realmente não sei muito sobre forja, então vou deixar essa pergunta para alguém com experiência.
3. Se você precisa de uma armadura mais leve às custas de proteção, o alumínio seria uma ótima cota de malha. Ainda funcionaria bem o suficiente para golpes certeiros / cortantes, embora fosse muito pior do que ferro ou aço para parar uma arma de remendar. A principal preocupação (e eu não sei como isso funcionaria na realidade, mas adoraria ver um teste prático), seria se a arma de aço (digamos, uma faca) pudesse cortar os anéis de alumínio e obter para você de qualquer maneira.

Armas

Além disso, apenas para completar esta resposta, concordo com as outras respostas sobre o uso de alumínio como material de arma. Isso não funcionaria bem porque ser macio faz com que não segure uma borda e dobrar no impacto é ruim para uma arma pela mesma razão que bom para um conjunto de armadura, ele espalha a força do impacto. Além disso, se você estiver tentando cortar alguém usando uma armadura de ferro ou aço, sua arma de alumínio não será capaz de penetrá-la.

Comentários

• Se você torná-lo três vezes mais espesso, ‘ terá que passar exatamente a mesma massa de metal do aço três vezes ” mais pesado “. E você ‘ está confiando demais em que as coisas sejam lineares, o que é realmente uma relação excepcional, não típica. E embora o alumínio seja mais macio do que o aço, ele definitivamente não é ‘ mais resistente – ele se quebra com muita facilidade. Sem mencionar que a armadura de aço (e armamento) geralmente tinha uma superfície dura, mas o interior macio. Não pode ser forjado facilmente e sofre terrivelmente de fadiga. Também não pode ser forjado e soldado facilmente. A cota de malha de alumínio tende a quebrar um pouco.
• Como eu disse, eu ‘ estou simplificando muito porque ‘ m não sou um engenheiro com experiência para calcular realmente as relações com precisão. Obrigado pelo esclarecimento de onde eu estava fazendo suposições erradas. No entanto, considerando que a massa do metal é a mesma, isso é verdade, mas o atrito entre a lâmina e a armadura importa, e aumenta com a espessura, não a massa
• Ele ‘ é um assunto bastante complicado. Se fosse uma colisão simples (ou seja, atirar a espada em vez de empurrá-la para frente), os dois seriam quase idênticos. O fato de você continuar empurrando torna mais complicado, mas ainda ‘ não importa, a menos que a espada tenha que deslocar significativamente mais massa do que massa – o que é muito improvável em qualquer tipo de viável armadura pessoal.
• A grande vantagem de tornar sua armadura três vezes mais espessa é que ela é muito, muito mais rígida (na ordem de 25-50 vezes mais rígida). Significa que é necessário um martelo muito maior para deixar uma marca em você.
• @KevinWells, a rigidez à flexão aumenta conforme o cubo (ou talvez ‘ seja a quarta potência ) de espessura. Para classes semelhantes de material (por exemplo, ” metais estruturais “), esse efeito domina rapidamente as variações de material para material.

Chris H já apontou que o alumínio é usado como uma armadura moderna, então se trata apenas de armas .

Se você olhar para um machado de escalada moderno, ele tem uma haste de alumínio. Se você olhar para um dardo moderno, ele (frequentemente) tem uma haste de alumínio. Se você olhar para uma pá de valas moderna, ela tem (frequentemente) um eixo de alumínio. O alumínio é muito melhor do que a madeira para os braços de mastro que não quebram, embora você provavelmente deseje que a ponta ou a lâmina seja algo mais duro. >

O único O verdadeiro benefício de usar alumínio é que ele é leve, mas, no caso de coletes à prova de balas, isso não é necessariamente bom demais. Claro, esse não é o objetivo principal da armadura, mas a armadura pesada impede que seu oponente o jogue para trás demais. O mais importante, porém, é que o alumínio é usado por ser fácil de moldar e dobrar, exatamente o oposto do que você deseja para a armadura.