Koper en aluminium kunnen worden gecombineerd tot een koper-aluminiumlegering. Een legering is een mengsel en heeft daarom geen chemische formule. Onder zeer hoge temperaturen kunnen koper en aluminium echter een solide oplossing vormen. Wanneer deze oplossing afkoelt, kan de intermetallische verbinding CuAl2 of koperaluminide zich als een precipitaat vormen.

Verbindingen en legeringen

Een verbinding heeft een vaste verhouding tussen de samenstellende elementen ervan. Ongeacht hoeveel van een verbinding je hebt, de verhouding tussen de verschillende atomen is hetzelfde. Een mengsel kan daarentegen variërende hoeveelheden van zijn samenstellende elementen betreffen. Een metaallegering is een mengsel van twee of meer metalen in elke verhouding. Daarom heeft een legering geen chemische formule. In plaats daarvan worden legeringen in percentages beschreven. Deze percentages kunnen veranderen wanneer er meer van één van de metalen wordt toegevoegd.

Solide oplossing voor

Wanneer koper en aluminium tot 550 graden Celsius (1.022 graden Fahrenheit) worden verhit, zal vast koper oplossen in de aluminium, vormt een oplossing. Bij deze temperatuur kan de koper-aluminiumoplossing tot 5,6 gew.% Koper bevatten. Deze oplossing is verzadigd; het kan geen koper meer bevatten. Als een verzadigde koper-aluminiumoplossing afkoelt, neemt de oplosbaarheid van koper af en wordt de oplossing oververzadigd. Wanneer het koper uiteindelijk uit de oplossing precipiteert, vormt het de intermetallische verbinding CuAl2.

Intermetallische verbindingen

De intermetallische verbinding CuAl2 vormt zich langzaam nadat de initiële oplossing is gemaakt. In de loop van de tijd kunnen koperatomen door de legering bewegen als gevolg van diffusie. Deze beweging leidt tot de vorming van CuAl2-kristallen. Deze verbinding bevat altijd twee aluminiumatomen voor elk koperatoom; het is 49,5 gewichtsprocent aluminium. Vanwege deze vaste verhouding heeft de verbinding een duidelijke chemische formule.

Precipitatiehardende werking

De specifieke oriëntatie van de atomen in aluminium leidt tot uitglijden tussen vlakken van atomen. Dit vertaalt zich in een verminderde sterkte. Wanneer de CuAl2-kristallen worden gevormd, wordt dit slippen verminderd. Dit proces wordt precipitatieharden genoemd en helpt de sterkte van een koper-aluminiumlegering te vergroten. Fabrikanten kunnen de temperatuur in de tijd regelen om deze verharding te maximaliseren.

Andere verbindingen van koper en aluminium

CuAl2 is de dominante intermetallische verbinding van koper en aluminium. De twee metalen kunnen echter ook de intermetallische verbindingen CuAl en Cu9Al4 vormen. Deze verbindingen kunnen zich na verloop van tijd vormen na de initiële vorming van CuAl2. De vorming van deze andere verbindingen hangt af van de temperatuur, tijd en plaats van koperprecipitatie