豐富的鋁材,促進了航空技術的發展,又使傳統的鋁合金在阻滯飛速躍升的音障和熱障的挑戰麵前力不勝任。為此,一批新的高強度合金、高疲勞性能合金、高剛度合金、耐熱合金和低密度合金等鋁材料相繼應運而生,其綜合性能可與鈦合金相媲美。如鋁鋰合金,以其卓越的較低密度,較高的比剛度和比強度等性能,使飛機減重10%~20%,同時為高超音速航天飛機能像飛機一樣從跑道起飛並達到軌道速度的設想,在材料上提供了希望。
由於鋁合金成本低、工藝性能好,故仍不失為結構材料中呼聲較高的現代飛機最佳材料。目前一架現代化的超音速飛機,鋁合金的重量要占總重量的70%左右。以超過2倍音速飛行的“協和式”客機,用鋁材料達220噸。1970年6月美國研製的B-1戰略轟炸機用鋁為112噸。
在航天飛行器中鋁合金也得到廣泛應用。我國的第一顆人造地球衛星“東方紅”1號的外殼就是鋁合金製成的。美國“阿波羅”11號宇宙飛船使用的金屬材料中,鋁合金占75%;航天飛機的骨架桁條和蒙皮艙壁絕大部分也都用鋁合金作結構材料。無怪於人們把鋁稱作“飛行金屬”。
在鋁合金材料得到“空中驕子”美譽的同時,有“陸地堡壘”之稱的坦克也格外鍾情於它。20世紀50年代,英國進行的有關均質鋁裝甲材料D54S和E74S與IT80裝甲鋼的防護性能的實驗表明:在相同麵密度的情況下,對榴彈破片的防護能力鋁裝甲優於鋼甲,隨著彈丸直徑的增大,入射角在30°~45°範圍之外,鋁裝甲防護的優越性就更為突出,而且鋁合金具有強、硬、韌等特點,與同等防護力的鋼裝甲相比,重量可減少60%以上。鋁可以緊密結合,能減少車體結構的脆弱區。在鋁板的近表層加鑄鋼條的裝甲製造工藝,還可使穿甲彈命中時發生方向偏轉能有效地對付長杆滑膛炮彈對坦克的攻擊。
20世紀70年代中期,隨著英國耗資600萬英鎊研製出鋼、鋁、陶瓷複合而成的喬巴姆裝甲後,鋁裝甲已由裝甲輸送車發展到輕型坦克、步兵戰車和中型主戰坦克。美國的M2型步兵戰車,英國的FV-10型蠍式輕型坦克和“勇士”式中型主戰坦克都是其中的佼佼者。我國早在20世紀60年代即開始了鋁裝甲材料的研製,一種新型的5210鋁裝甲已在部分戰車上使用。
鋁除了被用於防護裝甲外,為了節約能耗,減輕重量,提高速度,增加載重,坦克內的許多重要部件都相繼出現“鋁化”的趨勢。以英國蠍式坦克為例,其平衡肘連杆底座、刹車盤、轉向節、引導輪、負重輪、炮塔座圈、煙幕發射器、彈藥架和貯藏艙等均為鋁合金製品,重量較鋼結構的可減輕一半以上。
知識點
杜拉鋁
杜拉鋁是一種含鋁(90%以上)、銅(約4%)、少量鎂和錳的合金的商品名稱,主要用於飛機工業。1906年,法國工程師維爾姆在一次實驗中,發現含有一定成分其他金屬的鋁合金,其硬度和強度均有所增加,這就是第一種鋁合金,後來由杜拉金屬公司製造成功,故稱為杜拉鋁。杜拉鋁屬於可熱處理強化鋁合金,具有較高的力學性能,適於製造飛機的構件,如蒙皮、壁板、桁條、翼助等。
延伸閱讀
鋁熱反應
鋁熱反應是一種利用鋁的還原性獲得高熔點金屬單質的方法。可簡單認為是鋁與某些金屬氧化物在高熱條件下發生的反應。鋁熱反應常用於冶煉高熔點的金屬,並且它是一個放熱反應,其中鎂條為引燃劑,氯酸鉀為助燃劑。鎂條在空氣中可以燃燒,氧氣是氧化劑。但插入混合物中的部分鎂條燃燒時,氯酸鉀則是氧化劑,以保證鎂條的繼續燃燒,同時放出足夠的熱量引發氧化鐵和鋁粉的反應。
鋁熱反應有一定的危險性,如果沒有較有效的防火和耐高溫措施,不適合在家裏或房間裏做該實驗,否則容易造成化學燙傷、化學爆炸等事故。進行反應時,容易造成劇烈反應的金屬氧化物,如二氧化錳等,建議不要用相機進行拍攝,如需拍攝分析,最好用耐強光的鏡頭,或在鏡頭上裝上黑色膠片等。