Koppar och aluminium kan kombineras för att bilda en koppar-aluminiumlegering. En legering är en blandning och har därför ingen kemisk formel. Men under mycket hög temperatur kan koppar och aluminium bilda en fast lösning. När denna lösning svalnar kan den intermetalliska föreningen CuAl2, eller kopparaluminid, bildas som en fällning.
Föreningar och legeringar
En förening har ett fast förhållande mellan dess beståndsdelar. Oavsett hur mycket av en förening du har, är förhållandet mellan de olika atomerna detsamma. En blandning kan å andra sidan involvera varierande mängder av dess beståndsdelar. En metalllegering är en blandning av två eller flera metaller i vilket förhållande som helst. Därför har en legering inte någon kemisk formel. Istället beskrivs legeringar i procent. Dessa procentsatser kan förändras när mer av en av metallerna tillsätts.
Fast lösning
När koppar och aluminium värms upp till 550 grader Celsius (1022 grader Fahrenheit) löses fast koppar i aluminium och bildar en lösning. Vid denna temperatur kan koppar-aluminiumlösningen innehålla upp till 5,6 viktprocent koppar. Denna lösning är mättad; den rymmer inte mer koppar. När en mättad koppar-aluminiumlösning svalnar minskar kopparnas löslighet och lösningen blir övermättad. När kopparen så småningom fälls ut ur lösningen bildar den den intermetalliska föreningen CuAl2.
Intermetalliska föreningar
Den intermetalliska föreningen CuAl2 bildas långsamt efter att den ursprungliga lösningen har skapats. Med tiden kan kopparatomer röra sig genom legeringen på grund av diffusion. Denna rörelse leder till bildandet av CuAl2-kristaller. Denna förening innehåller alltid två aluminiumatomer för varje kopparatom; det är 49,5 viktprocent aluminium. På grund av detta fasta förhållande har föreningen en bestämd kemisk formel.
Nederbörd härdning
Atomernas särskilda orientering i aluminium leder till att de glider mellan atomplanen. Detta innebär en minskad styrka. När CuAl2-kristallerna bildas minskar denna glidning. Denna process kallas fällningshärdning och hjälper till att öka styrkan hos en koppar-aluminiumlegering. Tillverkare kan reglera temperaturen över tid för att maximera denna härdning.
Andra föreningar av koppar och aluminium
CuAl2 är den dominerande intermetalliska föreningen av koppar och aluminium. De två metallerna kan emellertid också bilda de intermetalliska föreningarna CuAl och Cu9Al4. Dessa föreningar kan bildas över tiden efter den initiala bildningen av CuAl2. Bildningen av dessa andra föreningar beror på temperatur, tid och plats för kopparutfällning.
