1.1　鋁的基本性能

1.1.1　原子結構及晶體結構

鋁是元素周期表中第三周期主族元素，原子序數13，相對原子質量26.9815。27Al的原子核內有14個中子和13個質子。13個電子在各層軌道上的分布是1s2，2s2，2p6，3s2，3p1。如果同時失去2個3s電子和1個3p電子，則生成三價鋁離子（Al3+）；若失去一個3s電子和1個3p電子，則生成二價鋁離子（Al2+）；若失去1個3p電子，則生成一價鋁離子（Al+）；低價鋁離子在低溫下通常不穩定。

鋁的晶格屬于面心立方體（fcc）型。鋁原子（鋁離子）位于晶格的節點上和面的中心，這相當于每個晶格內有4個鋁原子。鋁的晶格結構示意見圖1-1、圖1-2。可見，每一個鋁原子周圍都有12個最鄰近的鋁原子。鋁晶格是由鋁原子按照一定的排列方式緊密堆積而成的。

鋁的晶格常數a=4.04956×10-10m（4.04?），由此算出鋁原子的直徑為2.86×10-10m，體積為999.6mm3/mol原子；鋁離子（Al3+）的半徑為0.0535nm。

1.1.2　物理性能

表1-1列出了純鋁的有關物理性能。

1.1.3　化學性能

從熱力學角度看，鋁是僅次于鎂和鈹的十分活潑的金屬結構材料，鋁在金屬電位序中的位置是一個熱力學穩定性很低的元素，或者說鋁應該是非常容易被腐蝕的。但實際上，鋁及鋁合金具有比較好的耐腐蝕性能，在中性大氣、天然水、某些化學品以及大部分食品中可以令人滿意地使用許多年。這是由于在大氣中鋁表面總是自然形成一層保護性氧化膜，表面氧化膜的鈍性決定著金屬鋁的耐腐蝕性能，即，鋁的耐腐蝕性能實際上取決于表面形成的氧化物的本性和狀態，而不是決定于金屬鋁的性能。

1.1.4　力學性能

鋁的力學性能與加工狀態或退火狀態密切相關，表1-2分別列出了冷軋板材和退火板材的力學性能。冷軋鋁板的強度明顯高于退火鋁板的，而冷軋鋁板的延伸率卻比退火鋁板的低得多。

1.1.5　工藝性能

① 延展性好。易加工，能軋成薄板和箔，拉成管材和細絲，擠成各種型材，鍛造或鑄造成各種零件，可高速進行車、銑、鏜、刨等機械加工。

② 可焊接。鋁合金可用TIG或MIG法惰性氣體焊接，焊接后力學性能高，耐蝕性好，外觀美，滿足結構材料的要求。高硅、高鎂的鋁合金焊接性能較差。

③ 易表面處理。純鋁強度不高，冷加工強化能使強度提高1倍以上，當然塑性則相應變低。可以通過添加各種元素合金化使其變成鋁合金，將其強度提高，塑性下降不大。有的鋁合金還可通過熱處理進一步強化，其比強度可與優質合金鋼媲美。鋁陽極氧化工藝相當成熟，操作簡便，已經廣泛應用。鋁陽極氧化膜硬度高、耐磨、耐腐蝕、絕緣性好，并可著色，能顯著改變和提高鋁合金的外觀及使用性能。通過化學預處理，鋁合金表面還可以進行電鍍、電泳、噴涂等，進一步提高鋁的裝飾和保護效果。

④ 易回收。鋁的熔融溫度較低，碎屑廢料容易再生。回收率很高，回收的能耗只有冶煉的3%。

⑤ 切削性。高強鋁合金的切削性較好，越純的鋁切削性越差。