世界铝工业的发展史及概况
铝是地壳中含量最多的金属,高达地壳总重量的7.45%。早在古老的中世纪,铝的天然化合物就被人类广泛用于建筑、装饰(如天然的刚玉,黄玉)之中。但是,由于铝的化学性质非常活泼,还是一类两性金属,可以同时和酸碱反应,所以纯铝生产难度非常大。直到1830年,瑞典科学家汉斯·克里斯丁·奥斯特(即电流的磁效应发明者)才利用电解的钠(钾也可以),通过置换反应提取出纯净的铝。
铝发现得晚,炼铝技术成熟得更晚。无论是在人们发现的金属元素,还是作为一种结构材料,铝及其合金都是小字辈。但是铝和铝合金的出现,却极大地推动了工业文明,特别是航空航天科技和工业的发展。
汉斯·奥斯特
有这么一个故事,传说在古罗马,一天,一个陌生人去拜见罗马皇帝泰比里厄斯(Tiberius),献上一只金属杯子,杯子象银子一样闪闪发光,但是分量很轻。它是这个人从粘土中提炼出的新金属。但这个皇帝表面上表示感谢,心里却害怕这种光彩夺目的新金属会使他的金银财宝贬值,就下令把这位发明家斩着。从此,再也没有人动过提炼这种"危险金属"的念头,这种新金属就是现在大家非常熟悉的铝。
1903年,德国科学家发现含有4%铜的铝合金可以在淬火后慢慢硬化,1909年,这种铝合金开始小批量生产,就是著名的“杜拉铝”。在第一次世界大战时,杜拉铝成为了齐柏林飞艇的主要框架材料,受到德国人的严密保密(和合成氨技术一样),直到一战德国战败,杜拉铝的技术才解密流向世界,并在1930年代得到了极大的推广。
而在1930年代开发的航空铝合金中,对中国人最熟悉的莫过于零式战斗机的50岚金属了。 它以开发者五十岚勇命名,以晶界腐蚀发展到全面腐蚀的原理克服了该类铝合金的晶界腐蚀难题。它的抗拉强度突破了500兆帕,在低温情况下完全可以媲美钢的硬度。二战后,该类合金被命名为2000系铝铜镁合金,一直在市场上销售至今。2000系铝合金虽然有着刚度不错的优势,但是它容易发生火灾。
美国在1943年开发的B-29轰炸机上,创新使用了铝-锌-镁合金,这种合金日后编号为7075系列铝合金。这种铝合金强度经过热处理后,比起2000系铝合金有着本质的飞跃,因此战后一举成为世界上最广泛的铝合金产品。当然,由于7075铝合金的生产不易,尤其是热处理技术和晶粒细化技术被少数公司垄断,加上过去缺乏航空工业的大量需求,中国一直到2010年才因为高铁列车的消费拉动,将国产7075铝合金的生产能力大幅提升。
在19世纪以前,铝被认为是一种希罕的贵金属,价格比黄金还要贵。当一个欧洲君主买了一件有铝钮扣的衣服时,他就瞧不起那些买不起这种奢侈品的其它君主。而没有铝钮扣衣服的君主,又是多么渴望有朝一日自己也能穿上这种带铝钮扣的衣服。
在法国拿破仑三世统治时期,就曾经发生过现在看来很好笑的一件事情。在一个国王举办的盛宴上,只有王室成员和贵族来宾才能荣幸地用铝匙和铝叉用餐。当然,被伤了脸面的客人们是无论如何吃不好这顿盛餐的了。此外,为了让其他国王对自己产生羡慕和妨忌,他花了大量资金让他的警卫部队的卫士穿上铝胸甲,因当时铝铠甲的确太昂贵了,其他国王无能为力。
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