1.1.1 鋁的性質

鋁是一種銀白色的輕金屬, 位列元素周期表第三周期ⅢA族, 原子序數13, 原子量26.9814, 其主要特性如下:

(1)熔點低。鋁的熔點與純度有密切關系, 純度99.996%的鋁熔點為660℃。

(2)沸點高。液態(tài)鋁的蒸氣壓不高, 沸點為2467℃。

(3)密度小。鋁的密度只有鋼的1/3, 常溫下工業(yè)純鋁的密度為2.70~2.71 g/cm3, 隨溫度升高, 鋁的密度隨之降低, 在950℃時鋁液的密度為2.303 g/cm3。

(4)電阻率小。純度為99%~99.5%的鋁電阻率為(2.80~2.85)×10-8Ω·m, 在常用金屬中鋁的導電性僅次于銀和銅居第三位。鋁中添加其他元素, 都會增大鋁的電阻率。固體和液體鋁的電阻率均隨溫度降低而減小, 靠近0 K時, 鋁的電阻率接近零。

(5)鋁具有良好的導熱能力。鋁的導熱性能差不多是不銹鋼的十倍, 在20℃時, 鋁的熱導率為2.1 W/(cm·℃)。

(6)鋁具有良好的反光性能, 特別是對于波長為0.2~12 μm的光線。

(7)鋁沒有磁性, 不產生附加的磁場, 所以在精密儀器中不會起干擾作用。

(8)鋁易于加工, 可用一般的方法把鋁切割、 焊接或黏接, 鋁易于壓延和拉絲。鋁的再生利用率高, 易與多種金屬構成合金。

(9)鋁具有良好的防腐蝕性, 鋁表面在空氣中和氧易結合成一層牢固的氧化鋁薄膜, 這層氧化鋁薄膜是連續(xù)的、 無孔的, 阻止了鋁的進一步氧化, 提高了鋁的抗氧化和抗腐蝕能力。

(10)鋁沒有毒性, 可以用作食品包裝。

(11)鋁再生循環(huán)利用率高, 是一種節(jié)能儲能綠色環(huán)保型金屬。

1.1.2 鋁的用途

由于鋁具有質輕、 良好的導熱性和導電性、 可加工性以及構成高強度、 耐腐蝕性的合金和可再生循環(huán)利用等優(yōu)良的性能, 因而鋁成為有色金屬中應用最廣泛的金屬, 是僅次于鋼鐵的第二大金屬。鋁工業(yè)現在是世界上最大的電化學冶金工業(yè), 鋁的產量在金屬中僅次于鋼鐵, 居有色金屬之首。它的應用主要表現在下面幾個方面。

(1)輕型結構材料

因鋁及其合金質輕, 機械性能好, 易加工, 所以已成為當今制造各種交通運輸工具的不可缺少的結構材料。近年來汽車工業(yè)用材料要求向體形小、 質量輕的方向發(fā)展, 所以用鋁量不斷增加。每千克鋁材可代替2.2 kg鋼材, 這樣就大大減輕了車體的質量, 這對節(jié)約燃料是非常有利的。另外, 火車車廂、 輪船船體等也都采用大量的鋁材。此外, 國防工業(yè)、 宇宙航空航天工業(yè)的用鋁量也在日益增長。

(2)建筑工業(yè)材料

鋁材已在建筑方面得到廣泛的應用。它的應用主要是用鋁合金型材制作房屋的結構架和門窗柜櫥一類的設施, 以此代木, 經久耐用, 美觀大方。

(3)電氣工業(yè)材料

因鋁質輕、 導電又好, 所以鋁在電力輸配、 器件制造等方面已成為制造電線、 電纜、 電容器、 整流器、 母線以及無線電器材的主要材料。

(4)耐腐蝕材料

由于鋁表面有一層很堅硬、 致密的氧化鋁薄膜, 所以它有很好的耐腐蝕性。在化學工業(yè)上常用鋁及其合金制造各種反應器、 儲槽和管道等。

(5)食品包裝材料

因鋁是無毒性的金屬材料, 所以在食品包裝方面也得到了廣泛應用。目前以大型的倉庫儲槽、 容缸到小型的食品罐頭盒子及零用包裝鋁箔都有鋁的應用。同時, 它還是人們日常生活中常用炊具和一些裝飾品的主要原材料。