千樹萬(wàn)樹“鋁”花開

駱昌芹

鋁，是地球上資源最豐富的金屬。從人們普通的日常生活，到神秘的太空領(lǐng)域，幾乎處處都有鋁和鋁合金的身影。近些年來(lái)，在鋁和鋁合金的“百花園”中，出現(xiàn)了不少新奇品種，現(xiàn)在，讓我們來(lái)看幾朵“奇葩”吧。

鋁合金“飴糖”的特性

你見過(guò)街頭藝人用飴糖制作的小玩意兒?jiǎn)?？柔韌的糖，在藝人指尖，要長(zhǎng)就長(zhǎng)，要圓就圓，可搓揉成他所需要的各種形狀。這就是飴糖的特性，材料學(xué)上稱為“塑性”。

有色金屬專家成功研制出塑性極高的鋁合金，它由鋁和銅、鐵、鎳、錳等金屬“配方”組成。新型鋁合金被加熱至某個(gè)溫度范圍時(shí)，會(huì)變得像飴糖一樣“柔順聽話”，可輕而易舉地將它“揉”圓“捏”扁。塑性最好的鋁合金“飴糖”，拉伸長(zhǎng)度達(dá)到原先的56 倍也不會(huì)回縮或斷裂。

超塑性鋁合金的應(yīng)用，使繁復(fù)的機(jī)械制造工序變得簡(jiǎn)單有趣。請(qǐng)看，模具內(nèi)放上一團(tuán)鋁合金“飴糖”，機(jī)器輕輕一壓，尺寸精確的機(jī)械零件便成了型。這樣，機(jī)械設(shè)備可簡(jiǎn)化，機(jī)械加工周期可縮短，生產(chǎn)成本可降低。此外，塑性成型工藝還能提高零件的機(jī)械強(qiáng)度呢。鋁合金“飴糖”是一次成型的，這樣可使多個(gè)零件合而為一，大大精簡(jiǎn)了緊固件，零件上便可少打孔眼，因而減少了隱患。

鋁合金“飴糖”所具備的優(yōu)點(diǎn)，使汽車、飛機(jī)、航天飛行器的制造專家大為著迷。美國(guó)波音飛機(jī)的某種座艙部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，原需18 個(gè)零件組裝，改用鋁合金“飴糖”材料后，座艙部件零件合為5 個(gè)，緊固件削減了90%，部件自重也減輕了22%。

特殊的“混血兒”

鋁和鉛，在通常情形下，像兩種不同血型無(wú)法相容。譬如家用的鋁鍋或鋁臉盆底上出現(xiàn)小裂紋時(shí)，修理師傅總是把整個(gè)底都換掉，其原因是鋁焊條里含有鉛的成分，所以無(wú)法用來(lái)“吻合”鋁制器的“傷口”。

那么，能否使鋁和鉛“建立”親密無(wú)間的“友誼”呢？金屬材料專家經(jīng)過(guò)探索，發(fā)現(xiàn)在930℃以上的高溫下，會(huì)出現(xiàn)鉛液和鋁液“密切交往”的狀態(tài)，只有當(dāng)溫度逐漸下降時(shí)，兩者才會(huì)迅速分離。所以，關(guān)鍵是要將高溫時(shí)的結(jié)合狀態(tài)固定下來(lái)。金屬材料專家在鉛鋁溶液傾入鑄模之際，用液態(tài)氫制造強(qiáng)冷風(fēng)，瞬間降溫1000～1400℃，鉛液和鋁液還來(lái)不及“分手”，就已冷卻凝結(jié)為一體。這種新穎的鋁合金內(nèi)，均勻地布滿細(xì)密的鉛金屬晶粒，可謂鋁和鉛的“混血兒”。

可別小看“混血兒”體內(nèi)僅6% 的鉛金屬成分，它可是十分稱職的“外交使者”，能充當(dāng)紐帶，使鋁合金同外界含鉛的合金緊密結(jié)合。這樣，鋁合金可方便地用錫焊等方法來(lái)焊接加工，從而擴(kuò)展了鋁合金的用途。專家預(yù)測(cè)，它將在集成電路基片和超導(dǎo)材料方面大顯身手。

輕巧的“泡沫鋁”

大家知道，鋁的密度是2.7 克/ 立方厘米，有“輕金屬”之稱；但同軟木相比，則顯得笨重多了。多少年來(lái)，軟木憑借比重輕的優(yōu)勢(shì)，一直是“超輕量級(jí)”隔熱吸聲材料的“無(wú)冕之王”，連刨花板、玻璃纖維棉等輕型材料也無(wú)法同它較量。

然而，一種極輕巧的鋁材——泡沫鋁擊敗了軟木，在超輕量級(jí)材料中脫穎而出。這是怎么回事呢？原來(lái)，研究專家將金屬鋁置于高溫中熔化后，添加特殊的發(fā)泡劑和增黏劑，鋁溶液像面團(tuán)發(fā)酵般地發(fā)泡膨脹開來(lái)，內(nèi)部充滿細(xì)密、勻和的氣孔，冷卻后就凝結(jié)成泡沫鋁。泡沫鋁“體態(tài)輕盈”，密度與軟木相仿，有的密度甚至僅為軟木的四分之一。

泡沫鋁巧妙融合了氣泡和金屬的雙重性質(zhì)。它的氣泡結(jié)構(gòu)具有優(yōu)異的吸收噪音、隔絕溫度的功能。據(jù)測(cè)定，3 毫米厚的泡沫鋁板，吸音效果與50 毫米厚的玻璃纖維棉不相上下；它的隔熱性又可與大理石板媲美。同時(shí)，泡沫鋁又保持了金屬的光澤、剛性和延展性，且耐高溫和腐蝕，能讓電磁波不受干擾。這些“特長(zhǎng)”是難能可貴的。

泡沫鋁一問世，立即受到青睞。艦船、車輛、飛機(jī)和宇宙飛船用它作艙室結(jié)構(gòu)材料；廣播電臺(tái)、電視臺(tái)、電影廠、某些專門實(shí)驗(yàn)室用它作隔音材料；泡沫鋁經(jīng)雕刻或油漆裝飾后，還可制成富有藝術(shù)特色的天花板和壁板，為影劇院、音樂廳、會(huì)議廳、賓館等建筑物所用。

可擦改的“底片”

提起變色眼鏡，你也許不會(huì)感到陌生。變色眼鏡的鏡片是一種實(shí)用的人造光色材料。繼變色玻璃、變色陶瓷之后，無(wú)機(jī)光色材料中又綻開了一朵新花——變色金屬。

材料工作者研制出的變色金屬是鋁、銀、銅的合金。這種晶體材料非常耀眼，通體銀光閃亮，但是加熱到一定溫度再冷卻后，就轉(zhuǎn)變成迷人的粉紅色；要是二次加熱，又可恢復(fù)銀白色。如此往復(fù)循環(huán)，合金色彩不會(huì)“疲勞”。我們知道，激光束的輻射點(diǎn)上，可產(chǎn)生相當(dāng)高的溫度。因此，利用適當(dāng)強(qiáng)度的激光束，可以反復(fù)轉(zhuǎn)換變色鋁合金的顏色。

因變色鋁合金能夠隨光變色，所以當(dāng)攜帶有各種信息的激光照射它時(shí)，它能把光載信息牢牢“記住”，成為貯存信息的“底片”。如果誰(shuí)持有特定的激光“鑰匙”，不必經(jīng)過(guò)顯影、定影、沖洗、晾干等復(fù)雜的步驟，就可即時(shí)獲取“底片”上的信息。當(dāng)不再需要“底片”上的信息時(shí)，用某種激光束也能很方便地抹去，“底片”就能重新使用了。

變色鋁合金被專家們譽(yù)稱為“理想的光記錄合金”，薄紙般的鋁合金“光盤”完全可以高密度地保存信息。