Beeldcredits:Comstock Images / Stockbyte / Getty Images

De interacties tussen koper en aluminium begrijpen

Wanneer koper en aluminium worden gelegeerd, is het resulterende materiaal een metaallegering , een mengsel dat geen vaste chemische formule heeft. In plaats daarvan worden legeringen gedefinieerd aan de hand van de gewichtspercentages van de metalen waaruit ze bestaan.

Van mengsel naar vaste oplossing

Bij 550°C (1.022°F) lost vloeibaar koper op in gesmolten aluminium, waardoor een homogene vaste oplossing ontstaat. Deze oplossing kan tot 5,6 gewichtsprocent koper bevatten - de maximale oplosbaarheid vóór verzadiging. Door koeling wordt de oplosbaarheid van koper verminderd, waardoor de oplossing in een oververzadigde toestand terechtkomt.

Vorming van het intermetallische CuAl2

Tijdens het afkoelen diffunderen koperatomen door de aluminiummatrix en slaan neer als de intermetallische verbinding CuAl2 . Deze fase heeft een vaste stoichiometrie (twee aluminiumatomen voor elk koperatoom) en vertegenwoordigt 49,5% aluminium in gewicht, waardoor het een definitieve chemische formule heeft.

Verharding van de neerslag en verbetering van de sterkte

De kristallisatie van CuAl2 verstoort de slipvlakken in het aluminiumrooster, een mechanisme dat bekend staat als precipitatieharden . Door het temperatuur-tijdprofiel tijdens de verwerking zorgvuldig te controleren, kunnen fabrikanten dit verhardingseffect maximaliseren, wat resulteert in sterkere koper-aluminiumlegeringen.

Andere intermetallische koper-aluminiumverbindingen

Naast CuAl2 kan het systeem de intermetallische stoffen CuAl produceren en Cu9Al4 gedurende langere perioden en onder specifieke thermische omstandigheden. Hun uiterlijk hangt af van de exacte afkoelsnelheid, verblijftijd en lokale samenstelling binnen de legering.