鋁—“高貴元素”今昔

在化學(xué)元素周期表中，鋁為第13號元素。在我們的生活中，從鋁制灶具到鋁合金門窗……金屬鋁可謂隨處可見。其實，在電解制鋁法誕生之前，鋁是一種“高貴元素”，甚至比黃金還要珍貴。

鋁為何如此珍貴

鋁在地殼中的含量大約為7.7%，這已經(jīng)是一個十分可觀的數(shù)字了。然而，要像煉鐵一樣把鋁冶煉出來卻是比較困難的。俗話說：“物以稀為貴?！苯饘黉X之所以珍貴，就是因為稀少的緣故。

關(guān)于鋁元素的發(fā)現(xiàn)者，通常認(rèn)為是丹麥化學(xué)家厄斯泰茲和德國化學(xué)家維勒，因為他們在19世紀(jì)20年代各自獨立地從無水氯化鋁中制得了金屬鋁。

1854年，法國人德維爾采用鈉還原無水氯化鋁的方法通過工業(yè)途徑制得了金屬鋁。但是，采用這種方法生產(chǎn)的金屬鋁產(chǎn)量極低，自然價格就十分昂貴了。

被譽為“元素周期表之父”的門捷列夫，曾因發(fā)現(xiàn)化學(xué)元素周期律而受到了沙皇政府的表彰。他獲得的獎品為一個鋁質(zhì)獎杯，這是一種至高無上的榮耀。

從高貴走向平民

金屬鋁的平民化，得益于電解制鋁法的誕生。1886年，美國化學(xué)家霍爾和法國化學(xué)家赫洛特分別獨立地發(fā)明了電解制鋁法，他們使用的原料是冰晶石（氟鋁酸鈉）和鋁礬土（三氧化二鋁）的混合物。

隨后，電解制鋁法逐步應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)，從而把金屬鋁從“高貴元素”的寶座上拉了下來。1919年，世界上第一架鋁制飛機升空，從而結(jié)束了木質(zhì)結(jié)構(gòu)飛機的歷史。

大約到了20世紀(jì)中期的時候，世界金屬鋁的產(chǎn)量第一次超過了金屬銅，并逐步走向日用炊具、建筑材料、航空工業(yè)、航天工業(yè)、船舶工業(yè)等諸多領(lǐng)域。

金屬鋁有大用途

金屬鋁具有良好的延展性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐熱性和耐輻射性，在現(xiàn)代社會中具有十分廣泛的應(yīng)用。金屬鋁除了在生活中的應(yīng)用外，還被應(yīng)用于電力傳輸系統(tǒng)。在金屬鋁中加入少量的銅、鎂、錳等金屬元素，可以制成極其堅硬的鋁合金。

鋁合金的密度較低，但強度比較高，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于飛機、汽車、火車、船舶等制造工業(yè)，甚至火箭和衛(wèi)星也需要使用大量的鋁合金。據(jù)測算，在飛機的總重量中鋁合金大約占到了70%。

在高速列車制造技術(shù)中，輕量化是一個重要的技術(shù)突破。而輕量化的實現(xiàn)，是與鋁合金材料的應(yīng)用密切相關(guān)的。為高速列車穿上鋁合金外衣，不僅有利于高速列車的減重提速，而且還有利于降低能源消耗。

在汽車工業(yè)中，鋁合金的應(yīng)用將會提高燃油的經(jīng)濟性。據(jù)悉，汽車重量每減輕10%，其油耗就可降低8%～10%。由于鋁合金的自重只有鋼鐵的三分之一，因此在汽車上每使用1千克鋁合金，就可使汽車減少20千克尾氣排放。