El cobre y el aluminio se pueden combinar para formar una aleación de cobre y aluminio. Una aleación es una mezcla y, por lo tanto, no tiene una fórmula química. Sin embargo, a temperaturas muy altas, el cobre y el aluminio pueden formar una solución sólida. Cuando esta solución se enfría, el compuesto intermetálico CuAl2, o aluminuro de cobre, puede formarse como un precipitado.
Compuestos y aleaciones
Un compuesto tiene una relación fija entre sus elementos constituyentes. No importa la cantidad de compuesto que tenga, la relación entre los diferentes átomos es la misma. Una mezcla, por otro lado, puede involucrar cantidades variables de sus elementos constituyentes. Una aleación de metal es una mezcla de dos o más metales en cualquier proporción. Por tanto, una aleación no tiene fórmula química. En cambio, las aleaciones se describen en términos de porcentajes. Estos porcentajes pueden cambiar cuando se agrega más de uno de los metales.
Solución sólida
Cuando el cobre y el aluminio se calientan a 550 grados Celsius (1,022 grados Fahrenheit), el cobre sólido se disolverá en el aluminio, formando una solución. A esta temperatura, la solución de cobre y aluminio puede contener hasta un 5,6 por ciento de cobre en peso. Esta solución está saturada; no puede contener más cobre. A medida que se enfría una solución saturada de cobre y aluminio, la solubilidad del cobre disminuye y la solución se vuelve sobresaturada. Cuando el cobre finalmente precipita fuera de la solución, forma el compuesto intermetálico CuAl2.
Compuestos intermetálicos
El compuesto intermetálico CuAl2 se forma lentamente después de que se crea la solución inicial. Con el tiempo, los átomos de cobre pueden moverse a través de la aleación debido a la difusión. Este movimiento conduce a la formación de cristales de CuAl2. Este compuesto siempre contiene dos átomos de aluminio por cada átomo de cobre; es 49,5 por ciento de aluminio en peso. Debido a esta proporción fija, el compuesto tiene una fórmula química definida.
Endurecimiento por precipitación
La orientación particular de los átomos en el aluminio conduce al deslizamiento entre planos de átomos. Esto se traduce en una fuerza reducida. Cuando se forman los cristales de CuAl2, este deslizamiento disminuye. Este proceso se denomina endurecimiento por precipitación y ayuda a aumentar la resistencia de una aleación de cobre y aluminio. Los fabricantes pueden regular la temperatura con el tiempo para maximizar este endurecimiento.
Otros compuestos de cobre y aluminio
CuAl2 es el compuesto intermetálico dominante de cobre y aluminio. Sin embargo, los dos metales también pueden formar los compuestos intermetálicos CuAl y Cu9Al4. Estos compuestos pueden formarse con el tiempo después de la formación inicial de CuAl2. La formación de estos otros compuestos depende de la temperatura, el tiempo y el lugar de precipitación del cobre.