1.1.1 铝的性质

铝是一种银白色的轻金属, 位列元素周期表第三周期ⅢA族, 原子序数13, 原子量26.9814, 其主要特性如下:

(1)熔点低。铝的熔点与纯度有密切关系, 纯度99.996%的铝熔点为660℃。

(2)沸点高。液态铝的蒸气压不高, 沸点为2467℃。

(3)密度小。铝的密度只有钢的1/3, 常温下工业纯铝的密度为2.70~2.71 g/cm3, 随温度升高, 铝的密度随之降低, 在950℃时铝液的密度为2.303 g/cm3。

(4)电阻率小。纯度为99%~99.5%的铝电阻率为(2.80~2.85)×10-8Ω·m, 在常用金属中铝的导电性仅次于银和铜居第三位。铝中添加其他元素, 都会增大铝的电阻率。固体和液体铝的电阻率均随温度降低而减小, 靠近0 K时, 铝的电阻率接近零。

(5)铝具有良好的导热能力。铝的导热性能差不多是不锈钢的十倍, 在20℃时, 铝的热导率为2.1 W/(cm·℃)。

(6)铝具有良好的反光性能, 特别是对于波长为0.2~12 μm的光线。

(7)铝没有磁性, 不产生附加的磁场, 所以在精密仪器中不会起干扰作用。

(8)铝易于加工, 可用一般的方法把铝切割、 焊接或黏接, 铝易于压延和拉丝。铝的再生利用率高, 易与多种金属构成合金。

(9)铝具有良好的防腐蚀性, 铝表面在空气中和氧易结合成一层牢固的氧化铝薄膜, 这层氧化铝薄膜是连续的、 无孔的, 阻止了铝的进一步氧化, 提高了铝的抗氧化和抗腐蚀能力。

(10)铝没有毒性, 可以用作食品包装。

(11)铝再生循环利用率高, 是一种节能储能绿色环保型金属。

1.1.2 铝的用途

由于铝具有质轻、 良好的导热性和导电性、 可加工性以及构成高强度、 耐腐蚀性的合金和可再生循环利用等优良的性能, 因而铝成为有色金属中应用最广泛的金属, 是仅次于钢铁的第二大金属。铝工业现在是世界上最大的电化学冶金工业, 铝的产量在金属中仅次于钢铁, 居有色金属之首。它的应用主要表现在下面几个方面。

(1)轻型结构材料

因铝及其合金质轻, 机械性能好, 易加工, 所以已成为当今制造各种交通运输工具的不可缺少的结构材料。近年来汽车工业用材料要求向体形小、 质量轻的方向发展, 所以用铝量不断增加。每千克铝材可代替2.2 kg钢材, 这样就大大减轻了车体的质量, 这对节约燃料是非常有利的。另外, 火车车厢、 轮船船体等也都采用大量的铝材。此外, 国防工业、 宇宙航空航天工业的用铝量也在日益增长。

(2)建筑工业材料

铝材已在建筑方面得到广泛的应用。它的应用主要是用铝合金型材制作房屋的结构架和门窗柜橱一类的设施, 以此代木, 经久耐用, 美观大方。

(3)电气工业材料

因铝质轻、 导电又好, 所以铝在电力输配、 器件制造等方面已成为制造电线、 电缆、 电容器、 整流器、 母线以及无线电器材的主要材料。

(4)耐腐蚀材料

由于铝表面有一层很坚硬、 致密的氧化铝薄膜, 所以它有很好的耐腐蚀性。在化学工业上常用铝及其合金制造各种反应器、 储槽和管道等。

(5)食品包装材料

因铝是无毒性的金属材料, 所以在食品包装方面也得到了广泛应用。目前以大型的仓库储槽、 容缸到小型的食品罐头盒子及零用包装铝箔都有铝的应用。同时, 它还是人们日常生活中常用炊具和一些装饰品的主要原材料。