Τι χημική φόρμουλα λαμβάνετε κατά την ανάμιξη χαλκού και αλουμινίου;

Ο χαλκός και το αλουμίνιο μπορούν να συνδυαστούν για να σχηματίσουν κράμα χαλκού-αλουμινίου. Ένα κράμα είναι ένα μείγμα και συνεπώς δεν έχει χημικό τύπο. Ωστόσο, σε πολύ υψηλή θερμοκρασία, ο χαλκός και το αλουμίνιο μπορούν να σχηματίσουν ένα στερεό διάλυμα. Όταν αυτό το διάλυμα κρυώσει, η διαμεταλλική ένωση CuAl2 ή αλουμίνιο χαλκού, μπορεί να σχηματιστεί ως ίζημα.

Μια ένωση έχει σταθερή αναλογία μεταξύ των συστατικών της στοιχείων. Ανεξάρτητα από το πόσο μια ένωση έχετε, η αναλογία μεταξύ των διαφορετικών ατόμων είναι η ίδια. Ένα μείγμα, από την άλλη πλευρά, μπορεί να περιλαμβάνει ποικίλες ποσότητες των συστατικών του στοιχείων. Ένα μεταλλικό κράμα είναι ένα μείγμα δύο ή περισσότερων μετάλλων σε οποιαδήποτε αναλογία. Επομένως, ένα κράμα δεν έχει χημικό τύπο. Αντ 'αυτού, τα κράματα περιγράφονται σε ποσοστά. Αυτά τα ποσοστά μπορούν να αλλάξουν όταν προστεθεί ένα από τα μέταλλα.

Όταν ο χαλκός και το αλουμίνιο θερμαίνονται στους 550 βαθμούς Κελσίου (1.022 βαθμοί Φαρενάιτ), ο στερεός χαλκός θα διαλυθεί στο αλουμίνιο, σχηματίζοντας ένα διάλυμα. Σε αυτήν τη θερμοκρασία, το διάλυμα χαλκού-αλουμινίου μπορεί να περιέχει έως και 5,6 τοις εκατό χαλκό κατά βάρος. Αυτή η λύση είναι κορεσμένη. δεν μπορεί να κρατήσει άλλο χαλκό. Καθώς ένα κορεσμένο διάλυμα χαλκού-αλουμινίου ψύχεται, η διαλυτότητα του χαλκού μειώνεται και το διάλυμα γίνεται υπερκορεσμένο. Όταν ο χαλκός κατακρημνίζεται τελικά από το διάλυμα, σχηματίζει τη διαμεταλλική ένωση CuAl2.

Η διαμεταλλική ένωση CuAl2 σχηματίζεται αργά μετά τη δημιουργία του αρχικού διαλύματος. Με την πάροδο του χρόνου, τα άτομα χαλκού μπορούν να κινηθούν μέσω του κράματος λόγω διάχυσης. Αυτή η κίνηση οδηγεί στο σχηματισμό κρυστάλλων CuAl2. Αυτή η ένωση περιέχει πάντα δύο άτομα αλουμινίου για κάθε άτομο χαλκού. είναι 49,5% αλουμίνιο κατά βάρος. Λόγω αυτής της σταθερής αναλογίας, η ένωση έχει έναν συγκεκριμένο χημικό τύπο.

Ο συγκεκριμένος προσανατολισμός των ατόμων στο αλουμίνιο οδηγεί σε ολίσθηση μεταξύ των επιπέδων των ατόμων. Αυτό μεταφράζεται σε μειωμένη ισχύ. Όταν σχηματίζονται οι κρύσταλλοι CuAl2, αυτή η ολίσθηση μειώνεται. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται σκλήρυνση καθίζησης και βοηθά στην αύξηση της αντοχής ενός κράματος χαλκού-αλουμινίου. Οι κατασκευαστές μπορούν να ρυθμίσουν τη θερμοκρασία με την πάροδο του χρόνου για να μεγιστοποιήσουν αυτήν τη σκλήρυνση.

Το CuAl2 είναι η κυρίαρχη διαμεταλλική ένωση χαλκού και αλουμινίου. Ωστόσο, τα δύο μέταλλα μπορούν επίσης να σχηματίσουν τις διαμεταλλικές ενώσεις CuAl και Cu9Al4. Αυτές οι ενώσεις μπορούν να σχηματιστούν με την πάροδο του χρόνου μετά τον αρχικό σχηματισμό του CuAl2. Ο σχηματισμός αυτών των άλλων ενώσεων εξαρτάται από τη θερμοκρασία, το χρόνο και τη θέση της καθίζησης του χαλκού.