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Quando rame e alluminio vengono legati, il materiale risultante è una lega metallica , una miscela priva di formula chimica fissa. Invece, le leghe sono definite dalle percentuali in peso dei loro metalli costituenti.
A 550°C (1.022°F), il rame liquido si dissolve nell'alluminio fuso, formando una soluzione solida omogenea. Questa soluzione può contenere fino al 5,6% di rame in peso, la massima solubilità prima della saturazione. Il raffreddamento riduce la solubilità del rame, portando la soluzione in uno stato sovrasaturo.
Durante il raffreddamento, gli atomi di rame si diffondono attraverso la matrice di alluminio e precipitano come composto intermetallico CuAl2 . Questa fase ha una stechiometria fissa (due atomi di alluminio per ogni atomo di rame) e rappresenta il 49,5% di alluminio in peso, dandole una formula chimica definitiva.
La cristallizzazione di CuAl2 interrompe i piani di scorrimento nel reticolo di alluminio, un meccanismo noto come indurimento per precipitazione . Controllando attentamente il profilo temperatura-tempo durante la lavorazione, i produttori possono massimizzare questo effetto di indurimento, ottenendo leghe di rame-alluminio più resistenti.
Oltre a CuAl2, il sistema può produrre gli intermetallici CuAl e Cu9Al4 per periodi di tempo prolungati e in condizioni termiche specifiche. Il loro aspetto dipende dall'esatta velocità di raffreddamento, dal tempo di residenza e dalla composizione locale all'interno della lega.
