Kupari ja alumiini voidaan yhdistää kupari-alumiiniseokseksi. Seos on seos, joten sillä ei ole kemiallista kaavaa. Hyvin korkeissa lämpötiloissa kupari ja alumiini voivat kuitenkin muodostaa kiinteän liuoksen. Kun tämä liuos jäähtyy, metallien välinen yhdiste CuAl2 tai kuparialuminidi voi muodostua sakkana.
Yhdisteet ja seokset
Yhdisteellä on kiinteä suhde osatekijöiden välillä. Ei ole väliä kuinka paljon yhdistettä sinulla on, eri atomien suhde on sama. Seos voi puolestaan sisältää vaihtelevia määriä sen ainesosia. Metalliseos on kahden tai useamman metallin seos missä tahansa suhteessa. Siksi seoksella ei ole kemiallista kaavaa. Sen sijaan seokset kuvataan prosentteina. Nämä prosenttiosuudet voivat muuttua, kun lisää yksi metalleista lisätään.
Kiinteä ratkaisu
Kun kupari ja alumiini kuumennetaan 550 celsiusasteeseen (1022 astetta Fahrenheit), kiinteä kupari liukenee alumiiniin muodostaen liuoksen. Tässä lämpötilassa kupari-alumiiniliuos voi sisältää jopa 5,6 painoprosenttia kuparia. Tämä liuos on kyllästetty; se ei voi enää pitää kuparia. Tyydyttyneen kupari-alumiiniliuoksen jäähtyessä kuparin liukoisuus vähenee ja liuos ylikyllästyy. Kun kupari lopulta saostuu liuoksesta, se muodostaa metallien välisen yhdisteen CuAl2.
Metallien väliset yhdisteet
Metallien välinen yhdiste CuAl2 muodostuu hitaasti alkuperäisen liuoksen luomisen jälkeen. Ajan myötä kupariatomit voivat liikkua seoksen läpi diffuusion vuoksi. Tämä liike johtaa CuAl2-kiteiden muodostumiseen. Tämä yhdiste sisältää aina kaksi alumiiniatomia kutakin kupariatomia kohti; se on 49,5 painoprosenttia alumiinia. Tämän kiinteän suhteen vuoksi yhdisteellä on selvä kemiallinen kaava.
Sateiden kovettuminen
Alumiinin atomien erityinen suuntaus johtaa liukastumiseen atomitasojen välillä. Tämä tarkoittaa vähentynyttä lujuutta. Kun CuAl2-kiteet muodostuvat, tämä luisto vähenee. Tätä prosessia kutsutaan saostuskovettumiseksi, ja se auttaa lisäämään kupari-alumiiniseoksen lujuutta. Valmistajat voivat säätää lämpötilaa ajan mittaan maksimoidakseen tämän kovettumisen.
Muut kuparin ja alumiinin yhdisteet
CuAl2 on hallitseva kuparin ja alumiinin intermetalliyhdiste. Nämä kaksi metallia voivat kuitenkin muodostaa myös metallien väliset yhdisteet CuAl ja Cu9Al4. Nämä yhdisteet voivat muodostua ajan myötä CuAl2: n alkuvaiheen muodostumisen jälkeen. Näiden muiden yhdisteiden muodostuminen riippuu kuparin saostumisen lämpötilasta, ajasta ja paikasta.