איזו פורמולה כימית מקבלים כשמערבבים נחושת ואלומיניום?

ניתן לשלב נחושת ואלומיניום ליצירת סגסוגת נחושת-אלומיניום. סגסוגת היא תערובת, ולכן אין לה נוסחה כימית. עם זאת, בטמפרטורה גבוהה מאוד, נחושת ואלומיניום יכולים להוות פיתרון מוצק. כאשר פתרון זה מתקרר, התרכובת הבין-מתכתית CuAl2, או אלומיניד נחושת, יכולה להיווצר כמשקע.

לתרכובת יש יחס קבוע בין האלמנטים המרכיבים אותה. לא משנה כמה תרכובת יש לכם, היחס בין האטומים השונים זהה. תערובת, לעומת זאת, יכולה לכלול כמויות שונות של היסודות המרכיבים אותה. סגסוגת מתכת היא תערובת של שתי מתכות או יותר בכל יחס שהוא. לכן לסגסוגת אין נוסחה כימית. במקום זאת, סגסוגות מתוארות במונחים של אחוזים. אחוזים אלה יכולים להשתנות כאשר מתווספת עוד אחת מהמתכות.

כאשר נחושת ואלומיניום מחוממים ל -550 מעלות צלזיוס (1,022 מעלות פרנהייט), נחושת מוצקה תתמוסס באלומיניום ויהווה פיתרון. בטמפרטורה זו, תמיסת הנחושת-אלומיניום יכולה להכיל עד 5.6 אחוזי נחושת לפי משקל. פיתרון זה רווי; זה לא יכול להכיל יותר נחושת. כאשר פתרון נחושת-אלומיניום רווי מתקרר, מסיסות הנחושת פוחתת והפתרון הופך להיות רווי-על. כאשר הנחושת בסופו של דבר נושרת מהפתרון, היא יוצרת את התרכובת הבין-מתכתית CuAl2.

התרכובת הבין-מתכתית CuAl2 נוצרת לאט לאחר יצירת הפתרון הראשוני. עם הזמן אטומי נחושת יכולים לנוע בסגסוגת עקב דיפוזיה. תנועה זו מובילה ליצירת גבישים מסוג CuAl2. תרכובת זו מכילה תמיד שני אטומי אלומיניום לכל אטום נחושת אחד; זה 49.5 אחוז אלומיניום לפי משקל. בגלל היחס הקבוע הזה, לתרכובת נוסחה כימית מוגדרת.

הכיוון המיוחד של האטומים באלומיניום מוביל להחלקה בין מישורי האטומים. זה מתורגם לחוזק מופחת. כאשר נוצרים גבישי CuAl2, החלקה זו פוחתת. תהליך זה נקרא התקשות משקעים, ומסייע בהגברת חוזק סגסוגת נחושת-אלומיניום. היצרנים יכולים לווסת את הטמפרטורה לאורך זמן כדי למקסם את ההתקשות הזו.

CuAl2 הוא התרכובת הבין-מתכתית הדומיננטית של נחושת ואלומיניום. עם זאת, שתי המתכות יכולות גם ליצור את התרכובות הבין-מתכתיות CuAl ו- Cu9Al4. תרכובות אלו יכולות להיווצר לאורך זמן לאחר היווצרותו הראשונית של CuAl2. היווצרותן של תרכובות אחרות אלה תלויה בטמפרטורה, בזמן ובמקום של משקעי הנחושת.