古代对含铝化合物的使用
- 史前时代,人类已经使用含铝化合物的黏土(\(Al_2O_3·2SiO_2·2H_2O\))制成陶器。在我国汉代的《本草经》里就记载了包含铝(明矾)在内的16种矿物药物,但这并非是指金属铝本身。由于铝化合物的氧化性很弱,铝不易从其化合物中被还原出来,所以金属铝在古代迟迟未能被分离出来。
早期探索与艰难制备
- 1746年,德国科学家波特用明矾制得氧化铝,这是迈向金属铝制备的重要一步。
- 1807年,英国人戴维试图电解熔融氧化铝得到金属铝,但未成功。1809年,戴维给预想的这种金属取名为“alumium”,后改为“aluminium”。
- 1825年,丹麦科学家奥斯勒用钾还原氧化铝,得到了少量金属铝,这是人类首次真正分离出金属铝,但量非常少。 - 1827年,德国化学家维勒重复了奥斯勒的实验,并不断改进制取铝的方法。不过在这一时期,铝的制备仍然非常困难,产量极低,导致其价格极其昂贵。
初步工业化生产与贵族用品阶段
- 1854年,法国科学家德维尔用钠还原\(NaClAlCl_4\)络合盐制得铝锭,并建厂生产一些铝制头盔、餐具及玩具。由于生产技术的限制和成本高昂,铝制品的价格等同于黄金,在当时只有帝王贵族们才能享用。 - 1855年在巴黎博览会上,铝与王冠上的宝石一起展出,标签上注明“来自黏土的白银”。
电解法的突破与大规模生产
- 1886年,美国霍尔和法国艾鲁特同时分别获得用冰晶石-氧化铝熔盐电解方法制取金属铝的专利。这一技术的发明使得铝的生产成本大幅下降,为铝的大规模工业生产奠定了基础。 - 1888年,美国匹兹堡建立第一家电解铝厂,铝生产进入一个新阶段。同年,发明的用拜尔法由铝土矿生产氧化铝以及直流电解技术的进步,进一步推动了铝生产向工业规模发展。
广泛应用与快速发展阶段
- 20世纪初期,铝材除了在日常用品领域有所应用外,主要在交通运输工业上得到了发展。1901年用铝板制造汽车车体;1903年美国铝业公司把铝部件供给莱特兄弟制造小型飞机;汽车发动机开始采用铝合金铸件,造船工业也开始采用铝合金厚板、型材和铸件。
- 1910年,世界的铝产量增加到45000t以上,并且开始大规模生产铝箔和其他新产品,如铝软管、铝家具、铝门窗和幕墙等,铝制炊具及家用铝箔等各种新产品也相继出现。
- 1906年,德国的 A.维尔姆发明了硬铝合金(\(Al-Cu-Mg\)合金),使铝的强度提高两倍,在第一次世界大战期间被大量应用于飞机制造和其他军火工业。 - 第二次世界大战期间,铝工业在军事工业的强烈刺激下获得了高速增长,1943 年原铝总产量猛增到 200 万 t。战后,由于军需的锐减,1945 年原铝总产量下降到 100 万 t,但各大铝业公司积极开发民用新产品,使铝的需求量逐年增加。
现代的蓬勃发展
- 到 1956 年,世界铝产量超过铜,居有色金属首位。此后,随着全球经济的发展和科技的不断进步,铝在建筑、包装、电子、航空航天等众多领域得到了极其广泛的应用。并且,不断有新的铝合金材料被研发出来,以满足不同行业对材料性能的更高要求。