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已有 10633 次阅读 2013-7-16 14:33 |个人分类:工作领域|系统分类:论文交流| 复合材料, 导电

 

   铝是一种银白色的“两性金属”,可以与酸和碱发生反应。其实称之为“两性”有些不准确,动物界分雌雄,材料界分金属和非金属。由此金属间化合物为两性才合适啊。铝在与酸和碱的反应中,均是贡献电子,那可是纯爷们,虽然有些发育不良,那是后话。单用两性描述终究不合适,用“两面”恰当否?无间道啊!无间道的还不少,常说的就包括锌、锡、铅等。  

   铝原子序数13A族金属元素,符号Al,密度2.70/立方米,熔点660℃,瑞典化学家贝采里乌斯为其命名,但瑞典人没有真正制造出铝。1827年,德国人武勒用钾还原的方法,制备出一点Aluminum,贵的吓死人。传说拿破仑三世宴客时候,自己独享铝具,其他只能用金银具。哈哈,如这哥们穿越到现在,不知啥感觉?常用铝餐具,容易得老年痴呆(网上说的,不可证)。后来,拿破仑三世把铝餐具赏给了巴赞(我猜的),并封做元帅,两个痴呆对抗德意志,结果被俘,客死他乡。脑子不好使,与长期使用铝餐具有关?呵呵,跑题了! 

 

   炼铝要矿石,咱家的矿石量不少,排名第七,前面有几内亚、澳大利亚、牙买加等。咱家电解铝产能连续12年世界第一,年产原铝大约2000万吨,整体产品处于净出口态势。矿石种类包括铝土矿、明矾石、霞石、粘土等,其中铝土矿应用量占90%。目前除俄罗斯部分用霞石矿,其他都用铝土矿炼铝。铝土矿是氧化铝结晶水合物(Al2O3·nH2O),容易与高岭石(Al4(Si4O10)OH8)、蛋白石(SiO2·nH2O)、赤铁矿(α-Fe2O3)共生存在。就像毒蛇容易陪伴灵芝草,丑男容易伴美女,自然规律啊。 

 

   为了把Al提炼出来,利用了无间道精神。用碱液分离铝土矿的氧化铝,转化为铝酸盐,将不溶的其它矿物质分离出来,然后将氢氧化铝结晶出来,煅烧后获得氧化铝,熔融电解获得Al。由于氧化铝熔点高(2050摄氏度),加入冰晶石Na3AlF6)助熔,在低于1000摄氏度就可熔化。钢骨也化绕指柔啊。(在600度的锌液中加入熔点为660度的Al,会熔化吗?在熔点1083度的铜管中注入700度的铝液,铜管会熔化吗?)。有人说过,转变自己命运的最好办法,就是找一个运气好的,和他/她在一起,运气共享,共融啊。

 

 

 

   铝的导电性能在常用金属材料中排名第四,前面分别是银、铜、金。纯度为99.99%的铝在20摄氏度时的等体积导电性能:64.94%IACS粗略点说,纯铝的导电性能是纯铜的65%。由于铜的密度是铝的密度的3.32倍,因此等长度等重量的铝,导电性能就大致是铜的2.2倍。铜的价格远高于铝,用今日上午上海金属网的报价,铜的价格为50500/吨,铝的价格为14300/吨,铜为铝的3.53倍。如果不考虑其它因素,就导电性能来看,铜的价格为铝的7.77倍。用铝代替铜一旦成功,成套设备厂和项目单位岂不是要赚翻了?和我张矿主没有啥关系啊,特此声明,省的庄子损我。 

 

   铝发育不良,没有青春期华丽转身,指的是铝从液态到室温,始终保持一种晶体结构-面心立方,因此纯铝特别软,抗拉强度只有40MPa左右,仅为普通钢铁235Q抗拉强度的十分之一左右。烂泥扶不上墙啊!纯铝排采用螺栓连接时,产生压蠕变,接头连接处逐渐松动,接触电阻异常增大,会发热甚至导电功能丧失。没有历练的孩子,心理承受能力没有提升,你看,现在的孩子都是豆芽菜,动不动眼泪挂在脸上,民族的希望啊,哪里? 

 

   铝的化学性能比较活泼,其电极电位为-1.66,容易失去电子形成化合物,可上帝为其开了一扇窗,表面氧化铝层非常致密,并且在水、空气、pH4-9的溶液中比较稳定,保护了铝。铁的电极电位-0.76,相对于铝稳定,但是其在大气中形成的氧化层却疏松多孔,持续腐蚀。因此耐蚀与否,表面氧化层的致密性至关重要。一个家族也是,如果子孙不争气,也是老子英雄儿狗熊啊,否则为何秦朝二世而亡,领导的那个胖后代的字也够臭的,还不如小和尚?

 

   为什么氧化层有的致密,有的疏松呢?关键在于氧化层本身与金属基体的匹配性,决定了界面处内应力大小,形成氧化层的开裂或者致密。但铝的氧化膜的存在,会导致搭接处的接触电阻较大,根据加拿大英属哥伦比亚实验室一个结果,铝排和铝排长期搭接服役后,40%的导电功能显著下降或丧失。用铝代铜,任重而道远啊! 

 

   结语:咱家的铝资源丰富,产量多,净出口。铝的导电性能也不差,又很轻,关键它便宜,如果替代铜,非常划算。铝连接处电性能不好,持续恶化,使用有风险。本身太软,容易变形,接头处自己松动。用铝直接代铜,很难。

 

 

说明:图片来自网络,没有任何商业用途,特此致谢。



 

 

 

 

 

 

 



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