Il rame e l'alluminio possono essere combinati per formare una lega di rame-alluminio. Una lega è una miscela e quindi non ha una formula chimica. Tuttavia, a temperature molto elevate, rame e alluminio possono formare una soluzione solida. Quando questa soluzione si raffredda, il composto intermetallico CuAl2, o alluminuro di rame, può formarsi come un precipitato.
Composti e leghe
Un composto ha un rapporto fisso tra i suoi elementi costitutivi. Non importa quanto di un composto tu abbia, il rapporto tra i diversi atomi è lo stesso. Una miscela, d'altra parte, può coinvolgere quantità variabili dei suoi elementi costitutivi. Una lega metallica è una miscela di due o più metalli in qualsiasi rapporto. Pertanto, una lega non ha una formula chimica. Invece, le leghe sono descritte in termini di percentuali. Queste percentuali possono cambiare quando viene aggiunto più di uno dei metalli.
Soluzione solida
Quando il rame e l'alluminio vengono riscaldati a 550 gradi Celsius (1.022 gradi Fahrenheit), il rame solido si dissolverà nel alluminio, formando una soluzione. A questa temperatura, la soluzione di rame-alluminio può contenere fino al 5,6 percento di rame in peso. Questa soluzione è satura; non può contenere più rame. Quando una soluzione di rame-alluminio saturo si raffredda, la solubilità del rame diminuisce e la soluzione diventa sovrasatura. Quando il rame alla fine precipita fuori dalla soluzione, forma il composto intermetallico CuAl2.
Composti intermetallici
Il composto intermetallico CuAl2 si forma lentamente dopo la creazione della soluzione iniziale. Nel corso del tempo, gli atomi di rame possono muoversi attraverso la lega a causa della diffusione. Questo movimento porta alla formazione di cristalli di CuAl2. Questo composto contiene sempre due atomi di alluminio per ogni atomo di rame; è il 49,5 percento di alluminio in peso. A causa di questo rapporto fisso, il composto ha una formula chimica definita.
Indurimento delle precipitazioni
Il particolare orientamento degli atomi in alluminio porta a scivolare tra i piani degli atomi. Questo si traduce in una forza ridotta. Quando i cristalli di CuAl2 si formano, questo slittamento viene ridotto. Questo processo è chiamato indurimento delle precipitazioni e contribuisce ad aumentare la resistenza di una lega di rame-alluminio. I produttori possono regolare la temperatura nel tempo per massimizzare questo indurimento.
Altri composti di rame e alluminio
CuAl2 è il composto intermetallico dominante di rame e alluminio. Tuttavia, i due metalli possono anche formare i composti intermetallici CuAl e Cu9Al4. Questi composti possono formarsi nel tempo dopo la formazione iniziale di CuAl2. La formazione di questi altri composti dipende dalla temperatura, dal tempo e dal sito di precipitazione del rame.
