改變世界的材料，---鋁

在早期飛行曆史上，工程師常使用的土木材料和帆布來制作飛機，懷特兄弟為了讓飛行器起飛，

不斷的努力減輕飛行器的重量，他們使用高強度的，重量比的雲杉木，白蠟木，等木料，來搭建框架，但是為了防止其在飛行負荷下彎曲，框架必須用鋼絲強化，

飛行器表面使用，輕質纖維覆蓋表面，以提供光滑的氣動表面，他們最大的創新在于制造的引擎，在當時，沒有任何的引擎能符合他們對推重比的要求，所以他們自己發明了一種引擎，在曆史上，他們率先用鋁作為引擎的構建材料，用于制造曲軸箱，

而次一級的客人隻能用較為廉價的黃金餐具，直到1880年代，鋁的量産方法才開始發展起來，短短數年内，鋁這種重金屬就從世界上最貴的金屬變成最便宜的機種之一，從1852年的每千克1200美元，暴跌至二十世紀初的每千克一美元，這讓懷特兄弟，得以在他們的飛機上使用鋁，但是懷特兄弟使用的材料和我們今天的鋁合金完全不，

盡管有了鋁，第一次世界大戰時期用的飛機，仍用木頭，帆布制作飛機的機身，因為當時能用的鋁強度低，又容易變形，

德國科學家ALFRED對鋁的熱處理意外發現，

最終發展能勝任結構用途的高強度鋁合金，他當時試圖在鋁上重現煉鋼過程中，的淬火硬化技術，加熱鋼，700到900度，然後在油中或水中淬火，鋼鐵快速冷卻，會産生一種，被稱作馬氏體的結晶體結構，他皮還慢冷卻，産生的晶體要硬得多，

但這一技術對鋁并不奏效，據說一個周五的下午，ALFRED正在測試一種含4%銅的新型鋁合金，他一步步地進行淬火硬化的操作，他家有親屬，并使熱量均勻的散布于其中，然後停止加熱淬火，快速的冷卻下來，他随機測試了這種材料，但材料的性能并無進步，深受困擾的他把樣品仍在實驗室，在室溫下度過了一個周末，周一他出乎預料的發現,剩下的樣品變得更強韌了，他意外地發現了，時效硬化過程

正是這一過程使你成為了這個世界，新的奇迹材料，正如發生的那樣，為什麼這一合金随着時間變硬呢！為了理解這一問題，我們來看看，鋁的晶體結構，

這是一個鋁原子，

當很多的鋁原子聚集在一起時，他們就不會随機的排列，，而是一個重複的結構規律排列着鋁會形成一種叫做，面心立方的晶格，看上去就跟巴克球有點類似，隻不過它是交叉的，它決定了這一材料的許多性質，其中之一就是它容易變形的方向，例如這一晶體結構，比較容易沿着一個平面變形，

看看這個二維晶體的結構它最容易沿着這些平行方向滑動，如果施加足夠的力，每個原子都會下移，材料就會永久的變形，如果把其中的一些鋁原子字體換成銅原子會怎麼樣呢！銅原子比鋁原子稍微大，當嵌入鋁的晶格時，就會産生内部的張力，當鋁合金被加熱時，銅原子隻會均勻的分布在材料中，淬火過程将它們固定在那些位置上，在那些位置上同原子并不能提供，更高的強度，但随着時間的推移，他們聚集在一起，形成一種，次級的晶體結構，這被稱為第二相，這些第二向顆粒阻礙材料變形，需要更大的外力才能使材料變形，幾年内ALFRED就晚上這一工程,找出了其最佳的時間和溫度，他将這種新材料命名為硬鋁，它被用以制造世界上的第一架金屬飛機，"J1"

鋁的時效硬化的影響不容小視，它徹底的改變這個世界，在它之前，飛機的骨架，都用像這樣的，剛性框架結構，用少女之後，工程師得以發明了新的飛行器結構，硬殼式結構和半硬殼式結構，在這些框架中，”鋁制蒙皮“能作為飛機的強度零件，而不僅僅是用于構建流行的表面，這些技術是飛機的内部能騰出空間來客機得以發展，從而在世界範圍内，開創了旅行的新紀元，全世界13%的利用與能源領域，盡管銅是更好的超導體，架空電纜一般用鋁作為導電材料，承載相同的電流時，路線需要是銅線的1.5倍粗，

盡管如此，鋁線依然比銅線輕了一倍，這減輕了鐵塔的負重，并大大的增加了鐵塔間的跨度，這節約了大量的建設資金，另外23%的鋁用于建築領域，帝國大廈是世界上第一座廣泛使用鋁的摩天大樓，鋁的防守和輕質，使其成為最完美的外部框架，以及屋頂的材料，很明顯，如果沒有鋁當今世界就會大大的不同，

直到最近，鋁材遇到了它的對手，碳纖維強化塑料，等複合的材料，但那是另外的事兒了，

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