金属铝的性质及应用

金属铝的性质及应用


发布日期: 2016-10-24 更新日期: 2016-12-26 编辑:xuzhiping 浏览次数: 4281

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摘要: 金属铝的最大优点是密度小,它只有铜的三分之一,钢铁的四分之一。轻盈的铝特别适合制造飞机、航天器件,以及各种髙速交通工具等。 以制造飞机为例,要使飞机飞行速度达到每小时几百千米,它的发动机功率必须达到8000~10000马力以上。如以钢铁和铜等材料制造发动机,一...

金属铝的最大优点是密度小,它只有铜的三分之一,钢铁的四分之一。轻盈的铝特别适合制造飞机、航天器件,以及各种髙速交通工具等。

以制造飞机为例,要使飞机飞行速度达到每小时几百千米,它的发动机功率必须达到8000~10000马力以上。如以钢铁和铜等材料制造发动机,一般质量要超过5吨,再加上其他配件,制成的飞机由于自身质量太大而难以起飞。如果改用铝合金制造飞机发动机及其他部件,可使飞机的自身质量减到原来的四分之一,约1.25吨,因此可以轻而易举地飞上天空。应用铝合金制造的喷气式发动机,它的体积小,质量轻,功率大,可以使飞机升至万米以上的高空。所以,铝被誉为“飞行的金属”。

金属铝的唯一缺点是质地软,纯铝的硬度仅为2~2.9级,因此机械强度比较差。1907年,德国革丁根大学的阿•威廉教授通过在金属铝中添加约4%的铜、镁和锰等金属,制得了具有高抗张强度和非常坚硬的铝合金,俗称“硬铝”。硬铝不仅机械强度接近钢铁,而且仍然具有轻盈的特点,这为铝的广泛应用铺平了道路。由于硬铝最早由德国的杜拉公司大量生产,所以欧洲人习惯称它为“杜拉铝”,而在我国人们则喜欢称它为“铝合金”。

从1912年起,杜拉铝就开始被应用于制造飞机与飞艇。据说,制造一架现代化的超音速飞机,其铝合金材料的用量约占总质量的70%以上。一些新型的轿车及摩托快艇等也大量采用铝合金材料。

近年来,军事上制造战车、坦克、火炮以及雷达设备等也在扩大使用铝合金材料。例如坦克的装甲,过去总是迷信合金钢,并且不断增加其厚度,致使有些坦克的局部装甲厚度超过250毫米,自重达到几十吨,严重影响了坦克的运行速度,以及火力配制和机动灵活性。后来通过实验证实,铝合金的抗攻击能力并不亚于合金钢,而且它的质量只有同体积钢铁的四分之一。有人估计,如果坦克使用铝合金装甲,自重可以减轻三分之一到一半,火力可以增强三倍以上,并且还能节省燃料、加快行进速度。

金属铝的另一个重要用途是输电。金属的导电能力由大到小的顺序如下:银>铜>金>铝>锌>铂>锡>铁>铅>汞。

假设铜的导电能力为100,则铝的导电能力为64,铁的导电能力为16。由于铝的密度只有铜的三分之一,所以质量相等的铝导要比铜导线的导电能力强。如直径20毫米的高压输电电缆例,每千米铜质电缆质量约2吨,而同样长度的铝质电缆质量为0.8吨。因此,远距离送电采铝质电缆不仅输电质量好,而且能够大大减轻电缆支架的负重,节约大量金属材料和减轻架线的难度。因此,在输电方面,铝质电缆正在逐渐取代铜质电缆。

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