Медь и алюминий могут быть объединены в медно-алюминиевый сплав. Сплав представляет собой смесь и поэтому не имеет химической формулы. Однако при очень высокой температуре медь и алюминий могут образовывать твердый раствор. Когда этот раствор охлаждается, интерметаллическое соединение CuAl2 или алюминид меди может образовываться в виде осадка.
Соединения и сплавы
Соединение имеет фиксированное соотношение между составляющими его элементами. Независимо от того, сколько у вас соединения, соотношение между различными атомами одинаково. С другой стороны, смесь может включать различные количества составляющих ее элементов. Металлический сплав - это смесь двух или более металлов в любом соотношении. Следовательно, у сплава нет химической формулы. Вместо этого сплавы описываются в процентах. Эти проценты могут измениться при добавлении большего количества одного из металлов.
Твердый раствор
Когда медь и алюминий нагреваются до 550 градусов по Цельсию (1022 градуса по Фаренгейту), твердая медь растворяется в алюминии, образуя раствор. При этой температуре медно-алюминиевый раствор может содержать до 5,6% меди по массе. Этот раствор насыщен; он больше не может удерживать медь. По мере охлаждения насыщенного медно-алюминиевого раствора растворимость меди снижается, и раствор становится перенасыщенным. Когда медь в конечном итоге выпадает из раствора, она образует интерметаллическое соединение CuAl2.
Интерметаллические соединения
Интерметаллическое соединение CuAl2 медленно образуется после создания исходного раствора. Со временем атомы меди могут перемещаться через сплав за счет диффузии. Это движение приводит к образованию кристаллов CuAl2. Это соединение всегда содержит два атома алюминия на каждый атом меди; это 49,5% алюминия по весу. Благодаря этому фиксированному соотношению соединение имеет определенную химическую формулу.
Осадочное твердение
Особая ориентация атомов в алюминии приводит к скольжению между плоскостями атомов. Это приводит к снижению силы. Когда образуются кристаллы CuAl2, это проскальзывание уменьшается. Этот процесс называется дисперсионным твердением и помогает повысить прочность медно-алюминиевого сплава. Производители могут регулировать температуру с течением времени, чтобы добиться максимального затвердевания.
Другие соединения меди и алюминия
CuAl2 - это доминирующее интерметаллическое соединение меди и алюминия. Однако оба металла могут также образовывать интерметаллические соединения CuAl и Cu9Al4. Эти соединения могут образовываться с течением времени после начального образования CuAl2. Образование этих других соединений зависит от температуры, времени и места осаждения меди.