Kobber-aluminium-interaktioner:Fra legeringer til intermetalliske materialer

Billedkredit:Comstock Images / Stockbyte / Getty Images

Forstå kobber-aluminium-interaktioner

Når kobber og aluminium legeres, er det resulterende materiale en metallegering , en blanding, der mangler en fast kemisk formel. I stedet er legeringer defineret ved vægtprocenterne af deres indgående metaller.

Fra blanding til fast opløsning

Ved 550°C (1.022°F) opløses flydende kobber i smeltet aluminium og danner en homogen fast opløsning. Denne opløsning kan indeholde op til 5,6 vægtprocent kobber - den maksimale opløselighed før mætning. Køling reducerer kobbers opløselighed og driver opløsningen til en overmættet tilstand.

Danning af det intermetalliske CuAl2

Under afkøling diffunderer kobberatomer gennem aluminiumsmatrixen og udfældes som den intermetalliske forbindelse CuAl2 . Denne fase har en fast støkiometri – to aluminiumatomer for hvert kobberatom – og repræsenterer 49,5 vægtprocent aluminium, hvilket giver den en endelig kemisk formel.

Hærdning af nedbør og styrkeforøgelse

Krystalliseringen af CuAl2 forstyrrer glideplaner i aluminiumsgitteret, en mekanisme kendt som udfældningshærdning . Ved omhyggeligt at kontrollere temperatur-tidsprofilen under forarbejdning kan producenter maksimere denne hærdningseffekt, hvilket resulterer i stærkere kobber-aluminiumslegeringer.

Andre kobber-aluminium intermetalliske materialer

Ud over CuAl2 kan systemet producere intermetalliske materialer CuAl og Cu9Al4 over længere tidsperioder og under specifikke termiske forhold. Deres udseende afhænger af den nøjagtige afkølingshastighed, opholdstid og lokale sammensætning i legeringen.