Cuprul și aluminiul pot fi combinate pentru a forma un aliaj de cupru-aluminiu. Un aliaj este un amestec și, prin urmare, nu are o formulă chimică. Cu toate acestea, la temperaturi foarte ridicate, cuprul și aluminiul pot forma o soluție solidă. Când această soluție se răcește, compusul intermetalic CuAl2 sau aluminura de cupru se poate forma ca precipitat.
Compuși și aliaje
Un compus are un raport fix între elementele sale constitutive. Indiferent cât de mult compus ai, raportul dintre diferiți atomi este același. Un amestec, pe de altă parte, poate implica cantități variabile ale elementelor sale constitutive. Un aliaj metalic este un amestec de două sau mai multe metale în orice raport. Prin urmare, un aliaj nu are o formulă chimică. În schimb, aliajele sunt descrise în termeni de procente. Aceste procente se pot modifica atunci când se adaugă mai mult de unul dintre metale.
Solutie solida
Când cuprul și aluminiul sunt încălzite la 550 grade Celsius (1.022 grade Fahrenheit), cuprul solid se va dizolva în aluminiu, formând o soluție. La această temperatură, soluția de cupru-aluminiu poate conține până la 5,6% din greutate cupru. Această soluție este saturată; nu mai poate cuprinde cupru. Pe măsură ce o soluție saturată de cupru-aluminiu se răcește, solubilitatea cuprului scade și soluția devine suprasaturată. Când cuprul precipită în cele din urmă din soluție, formează compusul intermetalic CuAl2.
Compuși intermetalici
Compusul intermetalic CuAl2 se formează lent după crearea soluției inițiale. În timp, atomii de cupru se pot deplasa prin aliaj datorită difuziei. Această mișcare duce la formarea cristalelor de CuAl2. Acest compus conține întotdeauna doi atomi de aluminiu pentru fiecare atom de cupru; este de 49,5% aluminiu în greutate. Datorită acestui raport fix, compusul are o formulă chimică definită.
Întărirea precipitațiilor
Orientarea particulară a atomilor din aluminiu duce la alunecarea între planurile atomilor. Acest lucru se traduce printr-o rezistență redusă. Când se formează cristale de CuAl2, această alunecare este diminuată. Acest proces se numește întărirea precipitațiilor și ajută la creșterea rezistenței unui aliaj de cupru-aluminiu. Producătorii pot regla temperatura în timp pentru a maximiza această întărire.
Alți compuși de cupru și aluminiu
CuAl2 este compusul intermetalic dominant al cuprului și aluminiului. Cu toate acestea, cele două metale pot forma și compușii intermetalici CuAl și Cu9Al4. Acești compuși se pot forma în timp după formarea inițială a CuAl2. Formarea acestor alți compuși depinde de temperatura, timpul și locul precipitațiilor de cupru.