Le cuivre et l'aluminium peuvent être combinés pour former un alliage cuivre-aluminium. Un alliage est un mélange et n'a donc pas de formule chimique. Cependant, à très haute température, le cuivre et l'aluminium peuvent former une solution solide. Lorsque cette solution se refroidit, le composé intermétallique CuAl2, ou aluminure de cuivre, peut se former sous forme de précipité.
Composés et alliages
Un composé a un rapport fixe entre ses éléments constitutifs. Quelle que soit la quantité de composé que vous avez, le rapport entre les différents atomes est le même. Un mélange, d'autre part, peut impliquer des quantités variables de ses éléments constitutifs. Un alliage métallique est un mélange de deux ou plusieurs métaux dans n'importe quel rapport. Par conséquent, un alliage n'a pas de formule chimique. Au lieu de cela, les alliages sont décrits en termes de pourcentages. Ces pourcentages peuvent changer lorsque plusieurs métaux sont ajoutés.
Solution solide
Lorsque le cuivre et l'aluminium sont chauffés à 550 degrés Celsius (1 022 degrés Fahrenheit), le cuivre solide se dissout dans l'aluminium, formant une solution. A cette température, la solution cuivre-aluminium peut contenir jusqu'à 5,6 pour cent de cuivre en poids. Cette solution est saturée; il ne peut plus contenir de cuivre. Lorsqu'une solution saturée de cuivre-aluminium se refroidit, la solubilité du cuivre diminue et la solution devient sursaturée. Lorsque le cuivre finit par précipiter hors de la solution, il forme le composé intermétallique CuAl2.
Composés Intermétalliques
Le composé intermétallique CuAl2 se forme lentement après la création de la solution initiale. Au fil du temps, les atomes de cuivre peuvent se déplacer à travers l'alliage en raison de la diffusion. Ce mouvement conduit à la formation de cristaux de CuAl2. Ce composé contient toujours deux atomes d'aluminium pour chaque atome de cuivre; il s'agit de 49,5% d'aluminium en poids. En raison de ce rapport fixe, le composé a une formule chimique définie.
Durcissement par précipitation
L'orientation particulière des atomes dans l'aluminium conduit à des glissements entre les plans des atomes. Cela se traduit par une résistance réduite. Lorsque les cristaux de CuAl2 se forment, ce glissement est atténué. Ce processus est appelé durcissement par précipitation et contribue à augmenter la résistance d'un alliage cuivre-aluminium. Les fabricants peuvent réguler la température au fil du temps pour maximiser ce durcissement.
Autres composés de cuivre et d'aluminium
CuAl2 est le composé intermétallique dominant du cuivre et de l'aluminium. Cependant, les deux métaux peuvent également former les composés intermétalliques CuAl et Cu9Al4. Ces composés peuvent se former avec le temps après la formation initiale de CuAl2. La formation de ces autres composés dépend de la température, du temps et du site de précipitation du cuivre.