1.1　铝的基本性能

1.1.1　原子结构及晶体结构

铝是元素周期表中第三周期主族元素，原子序数13，相对原子质量26.9815。27Al的原子核内有14个中子和13个质子。13个电子在各层轨道上的分布是1s2，2s2，2p6，3s2，3p1。如果同时失去2个3s电子和1个3p电子，则生成三价铝离子（Al3+）；若失去一个3s电子和1个3p电子，则生成二价铝离子（Al2+）；若失去1个3p电子，则生成一价铝离子（Al+）；低价铝离子在低温下通常不稳定。

铝的晶格属于面心立方体（fcc）型。铝原子（铝离子）位于晶格的节点上和面的中心，这相当于每个晶格内有4个铝原子。铝的晶格结构示意见图1-1、图1-2。可见，每一个铝原子周围都有12个最邻近的铝原子。铝晶格是由铝原子按照一定的排列方式紧密堆积而成的。

铝的晶格常数a=4.04956×10-10m（4.04Å），由此算出铝原子的直径为2.86×10-10m，体积为999.6mm3/mol原子；铝离子（Al3+）的半径为0.0535nm。

1.1.2　物理性能

表1-1列出了纯铝的有关物理性能。

1.1.3　化学性能

从热力学角度看，铝是仅次于镁和铍的十分活泼的金属结构材料，铝在金属电位序中的位置是一个热力学稳定性很低的元素，或者说铝应该是非常容易被腐蚀的。但实际上，铝及铝合金具有比较好的耐腐蚀性能，在中性大气、天然水、某些化学品以及大部分食品中可以令人满意地使用许多年。这是由于在大气中铝表面总是自然形成一层保护性氧化膜，表面氧化膜的钝性决定着金属铝的耐腐蚀性能，即，铝的耐腐蚀性能实际上取决于表面形成的氧化物的本性和状态，而不是决定于金属铝的性能。

1.1.4　力学性能

铝的力学性能与加工状态或退火状态密切相关，表1-2分别列出了冷轧板材和退火板材的力学性能。冷轧铝板的强度明显高于退火铝板的，而冷轧铝板的延伸率却比退火铝板的低得多。

1.1.5　工艺性能

① 延展性好。易加工，能轧成薄板和箔，拉成管材和细丝，挤成各种型材，锻造或铸造成各种零件，可高速进行车、铣、镗、刨等机械加工。

② 可焊接。铝合金可用TIG或MIG法惰性气体焊接，焊接后力学性能高，耐蚀性好，外观美，满足结构材料的要求。高硅、高镁的铝合金焊接性能较差。

③ 易表面处理。纯铝强度不高，冷加工强化能使强度提高1倍以上，当然塑性则相应变低。可以通过添加各种元素合金化使其变成铝合金，将其强度提高，塑性下降不大。有的铝合金还可通过热处理进一步强化，其比强度可与优质合金钢媲美。铝阳极氧化工艺相当成熟，操作简便，已经广泛应用。铝阳极氧化膜硬度高、耐磨、耐腐蚀、绝缘性好，并可着色，能显著改变和提高铝合金的外观及使用性能。通过化学预处理，铝合金表面还可以进行电镀、电泳、喷涂等，进一步提高铝的装饰和保护效果。

④ 易回收。铝的熔融温度较低，碎屑废料容易再生。回收率很高，回收的能耗只有冶炼的3%。

⑤ 切削性。高强铝合金的切削性较好，越纯的铝切削性越差。