快速規格:鋁 (Al)
| 化學符號 | 艾爾 |
| 原子序數 | 1³ |
| 原子質量 | 26.9815 u |
| 密度 | 2.699 克/立方公分 |
| 熔點 | 660.45 °C |
| 沸點 | 2,520 °C |
| 分類 | 有色金屬後過渡金屬 |
鋁的含義非常廣泛 重新吸附的定義。鋁 是一種暗白色、輕質化學元素,按質量計算,它是地殼中第三大最常見的元素。了解鋁的事實確實如此,它可以與“鋁”區分開來,這也是整個行業依賴工程師、買家和學生並給出背景的原因,以便他們始終做出更好的材料決策。定義的含義包含元素、其物理和機械性能、從鋁土礦到加工金屬的生產鏈、合金溶液以及運輸、包裝、建築和管道中的現實應用。.
什麼是鋁? 乙烷名稱背後的化學元素
#關鍵數據
| 符號 | 艾爾 |
| 原子序數 | 13 |
| 原子質量 | 26.9815 u |
| 密度 | 2.699 克/立方公分 |
| 熔點 | 660.45 °C |
| 沸點 | 2,520 °C |
| 價 | 3 |
| 晶體結構 | 面心立方(FCC) |
鋁。.
鋁(世界上稱為名詞)是一種銀白色、延展性的化學元素,符號為 Al,原子序為 13。鋁的含義是地殼中最常見的金屬元素,約佔總量的 8.1%。質量。世界上沒有發現它是遊離金屬,因為它與鋁土礦、貝得石和冰晶石等礦物中的氧、矽附著太強。.
美國地質調查局在聲明中稱鋁為「地殼中僅次於矽的第二豐富的金屬元素」。這一定很重要,因為鋁是第三常見的(僅次於氧和矽),但也是最常見的金屬。其原子量為 26.9815u 第 13 族元素,可與硼、鎵、in 和鉈進行比較。.
作為a 有色金屬, 鋁沒有鐵。這定義了它在腐蝕、磁區和回收功能中的用途。該元素密度相對較低(2.699克/厘米-大約是鋼的1/3),電導率高,基本性能解釋了2004年世界對1億多噸的需求。有色金屬的特性,請探索相關指南。.
鋁與鋁的命名歷史和拼字爭論
定義元素是「alamiunum」還是「aluminium」總是有區別的。拼字的分裂可以追溯到兩個多世紀的歷史,無論使用者屬於大西洋的哪一邊,兩者都是可以接受的。這就是背後的力量。.
1808年,英國化學家漢弗萊·戴維爵士分離出這種元素,並提出了‘丙銨’這個名稱。 1811 年,持反對意見的審稿人在《季刊評論》中提出使用其他名稱的拉丁規範(鈉、鉀和鎂鋁)進行拼寫。 1812 年,戴維透過刪除字母「i」將其拼寫為 al-umenium。.
美國方面儘早接受了這個版本的戴維。諾亞·韋伯斯特 (Noah Webster) 1828 年的英語詞典列出了“鋁”的形式。美國化學家協會 (ACS) 於 1925 年正式接受了這種形式。但與此同時,英國和國際機構更喜歡結尾的“”-ium”。 1990年,IUPAC宣布將其作為規定的國際標準,並於1993年批准鋁作為適合美式英語的鋁的替代名稱。.
這兩種拼字至今仍在每份主要學術出版物中使用。北美以外的科學期刊更喜歡鋁;美國工程規範和貿易出版物使用鋁。無論使用哪種形式,都不是錯的,也不是對的;慣例只是因地區而異。.
“歷史好奇心”
在霍爾和赫魯特於 1886 年獲得電解工藝專利之前,鋁的價值超過了其重量的黃金。據說拿破崙三世實際上為他最尊貴的客人使用了鋁板,為較小的訪客保留了金器皿。.
英國人為什麼說鋁?
至於鋁,我們透過附加通用元素後綴IYUM 將該元素帶入英語,該後綴用於忽略稀有氣體、兩種鹼土、兩種鹵素、三種矽藻、非金屬磷、半金屬砷和銻以及過渡金屬:氦、鋰、鈉、鎂、鈦、鉻。。IUPAC 1990 年的裁決證實了1811 年季刊評論造幣的排版和歐洲化學家的本能,選擇不是為了正確,只是慣例:英國、澳大利亞和大多數國際使用者說 AL-yoo-MIN-ee-um(五個音節),而美國人和加拿大人說 uh-LOO-mih-num(四個)。.
物理和機械性能 強度、反射率和耐腐蝕性
鋁在工程界的美妙之處在於它的物理特性:它非常輕,具有延展性,是極好的電導體和極好的可見光譜反射器。然而,在選擇材料時,「形容詞」品質僅次於「數字」品質。以下所有數據均根據已發布的技術資訊匯總:
| 財產 | 價值 | 工業意義 |
|---|---|---|
| 密度 | 2.699 克/立方公分 | ~1/3鋼;減輕車輛重量和燃油成本 |
| 熔點 | 660.45 °C | 比鋼低(~1,370 °C);更容易鑄造 |
| 沸點 | 2,520 °C | 對於大多數非極端應用來說足夠高 |
| 彈性模量 | 68.3 GPa | ~1/3 鋼;零件在同等負載下偏轉更多 |
| 泊松比 | 0.34 | 類似鋼;簡化 FEA 建模 |
| 拉伸強度(範圍) | 90 DISL690 MPa | 合金和回火差異很大 |
| 電阻率 | 2.69μ 重量單位 | ~62% IACS;用於輸電線路 |
| 可見光反射率 | ~80% | 照明反射器、太陽能聚光器 |
鋁:當 Zok 使用時,一層非常持久但非常持久的氧化鋁層(Al&sub2;O&sub3;;)在幾毫秒內形成。氧化鋁層在正常大氣環境中通常厚度約為 2-3 奈米,這使得金屬具有眾所周知的耐腐蝕性。陽極氧化將該層的厚度增加到 25 m 或更多,從而提供更好的耐磨性並允許染色以獲得彩色飾面。.
然而,實際的腐蝕操作比我從課堂討論中回憶的更複雜。鋁是兩性的--它的鋁不僅容易與酸反應,而且容易與鹼反應(例如,基於外行石油的產品。)如果徑流是鹼性的,它對鋁的腐蝕性與鹽酸一樣。在混合金屬系統中,對鋁和其他金屬或不銹鋼的氣相層析腐蝕仍然是新 Seigel 愛好者低估的最常見的領域罪魁禍首。.
透過適當的隔離(尼龍墊圈、介電潤滑脂、塗漆屏障)可以完全避免系統間電解質
其他顯著的機械特性:鋁在低溫下不會彎曲(實際上會變得更硬),無毒且食品接觸安全,並且在加工硬化後可以退火回軟狀態。重量輕、導電性高、強度重量比高,是鋁從飛機零件到廚房用具隨處使用的原因。有關合金特定的性能數據,請參閱我們的 鋁牌號參考.
如何生產鋁,從鋁土礦礦石到精煉金屬
然而,鋁是世界上地殼中最常見的元素,它從未作為遊離金屬被分離出來。從合適的礦石中獲取鋁涉及三個階段的過程,每個步驟都有不同的經濟和環境影響。.
步驟 1 鋁土礦開採。鋁土礦是一種鐵鏽色沉積岩,可產生 40-60% 氧化鋁(Al&sub2;O&sub3;),更實際地說是一系列氧化鐵、二氧化矽和二氧化鈦。生產力最高的地點是澳洲、幾內亞、巴西和牙買加。.
露天礦坑是唯一的辦法。.
步驟 2 拜耳法(鋁土礦氧化鋁)。粉碎的鋁土礦在 150-270 °C 的熱氫氧化鈉溶液中消化。鋁酸鹽溶解為鋁酸鈉;鐵和矽的雜質以「紅泥」的形式沉澱出來。將鋁酸鹽溶液冷卻並接種氫氧化鋁晶體,氫氧化鋁脫水1&;8,約1050&;8(約1000&;8在大窯中)以生產冶煉廠級氧化鋁(Al&;sub2;O&;sub3;)。此過程消耗約 4-5 噸鋁土礦來生產 2 噸氧化鋁。.
步驟 3 霍爾-赫魯特電解冶煉(氧化鋁)。氧化鋁(氫氧化鋁)溶解在碳襯裡鋼鍋內的熔融冰晶石(~960° C)中。直流電(~150,000-400,000 安培)穿過熔池,將鋁水離子還原成液態金屬,在底部匯集。大約 2 噸氧化鋁可生產 1 噸原鋁。.
“能源經濟學”
原鋁生產需要冶煉廠生產約 14,000 千瓦時/噸原鋁,足以為普通美國家庭提供 16 個月的電力。回收相同數量的鋁大約只需要 700 千瓦時/噸,大約 5%。因此,已開發市場結構用途中鋁的回收率很高(超過 90%)。.
‘僅鋁冶煉就約佔全球電力消耗的 4%。任何有效的金屬脫碳策略都必須解決能源問題,而不僅僅是過程問題”
國際鋁業研究所溫室氣體路徑報告
預計2025年世界原生鋁產量約7,450萬噸,其中中國約佔產量的60%。加上再生鋼,年供應總量將達1.1億噸。.
常見的鋁合金及其分類方式
純鋼(1xxx系列)度數低,拉伸功率約90MPa,很少能用作結構。添加銅、錳、鎂、矽、鋅或鈷混合元素,使張歌的功率升至500MPa以上,而這種鋁的界面非常出色。鋁協會產品Num合金有一個編號系統,4位代碼1ad0:,根據生產情況指示主Telobpackage中的5名工人數量。.
| 系列 | 主合金元素 | 關鍵屬性 | 典型用途 |
|---|---|---|---|
| 1xxx | 無(≥99% Al) | 高導電性、成型性 | 電動母線、箔、化學設備 |
| 2xxx | 銅 | 強度高,耐腐蝕性差 | 航空航天結構(2024、2014) |
| 3xxx | 錳 | 強度適中,成型性好 | 飲料罐、熱交換器 |
| 4xxx | 矽 | 熔點低 | 焊接填充線、釬焊 |
| 5xxx | 鎂 | 優異的耐腐蝕性 | 船體、壓力容器、液化天然氣罐 |
| 6xxx | 鎂+矽 | 擠出性好,強度中等 | 建築擠壓件、管道、軌道車 |
| 7xxx | 鋅 | 最高強度(高達 690 MPa) | 飛機機翼蒙皮、運動用品 |
透過Telob-Ping加熱處理,純鋼的剛度提高了30倍。其中使用了7075-T6重量級,將剛度拉伸至572 MPa,這比之前大量鋼結構開採的管理要重得多。請參考其沙漏率判斷,您將對2584 704212加倍信心。合金品位6063在80個金屬絲符號中可見,在選擇中排名滿足圖像、良好的基材品質和整體剛度。.
什麼類型的鋁合金最適合製造?
沒有單一的「最佳」合金 B 到 正確的等級取決於製造流程、使用環境和成本目標。對於金屬板材成型,5052 和 3003 隨處可見。對於數控加工,6061-T6 是最常見的,並且提供最廣泛的晶片。.
對於焊接來說,這是危險的:熱處理合金 2xxx、6xxx 和 7xxx 在熱影響區會失去整體回火強度。具有 T6 尺寸構件的 T6 構件可能會焊接至 T4 甚至 O 強度。林肯電氣焊接參考警告稱,這是最常見的鋁設計錯誤之一。.
一家阿根廷麵包店發現了這個難題,1050 合金烤盤通過重複的熱循環變形到 250 °C 以上,而改用 5052-H32 則消除了由於熱穩定性和退火範圍終極拉伸強度增加而導致的變形。.
鋁的工業和日常用途
2024年全球鋁產量預計為1.008億噸。 《財星商業洞察》雜誌稱,2025 年鋁市場規模為 $2,651.3 億美元。每個經濟產業都存在對鋁的需求。.
這就是鋁的去向。.
* 運輸(全球消費量為 27%)
車身、引擎缸體、車輪、電動車電池外殼、鐵路車身上的面板。如今,標準汽車的鋁含量可以在 150-200 公斤之間,而 20 世紀 70 年代的鋁含量不到 50 公斤。隨著重量減輕增加了行駛里程,電動車正在加速鋁使用的轉變。.
““建築”(24%)
門、窗框、幕牆、屋頂、結構支撐。鋁的耐腐蝕性和易擠出性意味著它是建築型材的標準配置。建築施工中的鋁材大部分是6063合金。.
【包裝標準】(17%)
飲料罐、鋁箔、泡罩包裝、氣霧劑容器。 3xxx 系列 Mutsut 系列合金系列是最常見的罐裝庫存,而回收的單鋁可以儲存足夠的能量來操作筆記型電腦 2 小時。箔的厚度從 6m(家用包裝紙和膠帶)到 4.5 m(電容器箔)不等。.
* 電氣 (12%)
架空電線、變壓器繞組、電容器箔、母線。幾個世紀前,由於每 M 重量僅三分之一,銅電導率為 62 st,Zaikocytes 放棄了重銅,並繼續拖曳大部分高壓輸電線路。標準 1350 合金的導體品質。.
““航空航天”(8%)
機身面板、機翼蒙皮、引擎短艙、衛星結構等。飛機零件很大程度上依賴強度重量比高的 2xxx 和 7xxx 合金樹。液氫和液化天然氣的低溫儲槽使用鋁(5xxx 樹),因為金屬在遠低於 200 °C 的溫度下仍保持良好的延展性。.
一些常見的應用是製造「烹飪」用具、「廚房」用具、手機機身、筆記型電腦外殼、自行車車架和散熱器。如需分類列表,請查看我們的 鋁在工業中的用途 頁。.
鋼鐵和管道行業中的鋁的實際比較
對於管道購買者和結構工程師來說,鋁與鋼的爭論歸結為一些操作條件。這兩種金屬本質上都不是更好;這完全取決於應用。.
| 場景 | 推薦金屬 | 原因 |
|---|---|---|
| 重量關鍵(移動、提升) | 鋁 | 鋼的密度為1/3 |
| 海洋/腐蝕性氣氛 | 鋁(5xxx 系列) | 天然氧化物層可抵抗鹽霧 |
| 高溫(持續>300 °C) | 鋼 | 鋁在 ~200 °C 以上會軟化 |
| 結構承重(柱、梁) | 鋼 | 每單位成本更高的屈服強度和剛度 |
| 預算有限的項目 | 鋼 | 降低 $/噸,供應商基礎更寬 |
| 低溫服務(<-40 °C) | 鋁(5083) | 沒有延展性到脆性的轉變 |
【何時指定鋁管】:
- 內部腐蝕造成下游污染的壓縮空氣系統
- 手動或便攜式管道裝置,可手動或小型起重機移動
- 需要無毒、無火花材料的食品級或製藥製程線
- 海水進水/蒸餾準備(5xxx 系列,與鋼法蘭正確絕緣)
【何時指定鋼管】:
- 高於 200 °C 的高壓蒸汽或碳氫化合物服務
- 偏轉控制至關重要的長跨度結構應用
- 預算驅動的項目,其中材料成本主導生命週期成本
有關我們全系列的碳鋼和合金鋼管產品以及時間表和等級數據,請參閱我們的無縫鋼管目錄。.
常見問題
Q:鋁的全部意義是什麼?
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Q:鋁和鋁有什麼差別?
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Q:鋁是金屬還是塑膠?
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Q:鋁的化學符號是什麼?
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Q:用鋁器皿煮安全嗎?
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Q:鋁是有色金屬嗎?
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您的下一個專案需要鋁管或鋼管嗎?
關於本分析
這裡的工作是利用 USGS 礦產商品摘要、國際鋁業協會、韋氏鋁業協會、AZo M 應用系統、ALCir t est 根據以及《財富商業洞察》市場免費提供的資訊進行的。測試作為鋁業務報告準備就緒。使用的大部分數據來自 2024-2025 年報告週期。鋁和鋼供應機構的來源,位於兩者排水運行中相遇的一側。管道、結構框架和車輛製造 - 我們利用在提供帶有標籤規格的碳鋼鋁方面所獲得的經驗。每個數字都引用了其來源;以及並非從外部研究的行業文件中獲得的任何事實。.
參考文獻和來源
- 美國地質調查局 2 鋁統計和資訊
- 韋氏字典“它是‘鋁’還是‘鋁’?”
- AZoM 鋁製:規格、特性、分類和類別
- 財富商業洞察 AD 鋁市場規模、份額和預測
- 國際鋁業研究所 2050 年溫室氣體路徑
- AlCircle FOR 全球原鋁生產數據
- 鋁業協會致力於回收與永續發展
- 柯林斯字典-鋁的定義
