1.1.1 鋁的性質(zhì)

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(shù)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(chǎn)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(gòu)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(jié)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(zhì)輕、 良好的導熱性和導電性、 可加工性以及構(gòu)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(xiàn)在是世界上最大的電化學冶金工業(yè), 鋁的產(chǎn)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(xiàn)在下面幾個方面。

(1)輕型結(jié)構(gòu)材料

因鋁及其合金質(zhì)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(jié)構(gòu)材料。近年來汽車工業(yè)用材料要求向體形小、 質(zhì)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(zhì)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(jié)構(gòu)架和門窗柜櫥一類的設施, 以此代木, 經(jīng)久耐用, 美觀大方。

(3)電氣工業(yè)材料

因鋁質(zhì)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?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ么毒吆鸵恍┭b飾品的主要原材料。