工程師的預見
1893年,莫斯科出版了《鋁和鋁的冶金學》一書,俄羅斯工程師N·茲休科夫(N·Zhukov)在這本書中寫道:“鋁將會在工業技術中發揮重要作用,既使它不能全部取代許多傳統的金屬,也會部分地取代它們……”。這種看法可謂真知灼見。鋁這種“從粘土中提煉出來的銀”的出色效能早已人所共知。鋁是最輕的金屬之一(銅的比重是鋁的三倍;鐵的比重是鋁的2.9倍),其導熱和導電性僅次於銀、金和銅。在通常條件下,這種金屬有良好的化學穩定性。它還具有良好的塑性,能被輾壓成僅僅3微米厚的鋁箔,或拉成比蜘蛛絲還要細的絲。例如,27克鋁就可以拉成1000米長的細絲,並且可以繞起來放進一個火柴盒裡。不過,鋁的強度效能不太好,這一弱點促使科學家們去探尋如何使它變得更強韌而又不削弱其良好效能的方法。
尋找“盟友”
許多合金的強度往往比製造這種合金的純金屬要高得多,這一點早已為實踐所證明,許多冶金學家們根據這一點開始為鋁尋找合適的“盟友”,因為這些“盟友”能使鋁更堅強。科學家們很快就取得了成功,而且正像科學史上所遇到的許多事件一樣,偶然性幾乎起了關鍵作用。讓我們還是從頭說起吧。
威姆幾乎不相信自己的眼睛
那是在二十世紀初的一天,德國化學家威姆(Wilm)試製了一種比鋁堅硬的含銅、鎂和錳的鋁基合金,他認為淬火能使這種合金更堅硬。他把幾個合金試樣加熱到600℃左右,然後投入38水中淬火。合金的強度是增加了,但是,由於用不同的試樣得到的實驗結果有差異,威姆開始懷疑他所用的儀器和測量精度有問題。
他花了幾天時間檢查儀器。在這段時間裡,他把無暇過問的試樣一直放在工作臺上。當儀器再次準備停當時,試樣變得比以前硬多了。威姆繼續進行他的試驗,但是,他幾乎不相信自己的眼睛:儀器顯示出的合金強度幾乎比以前翻了一番!
威姆一次次地重複他的試驗,他發現合金的強度都是在淬火後的五至七天連續增加的。就這樣,他偶然地發現了一種令人驚愕的鋁合金淬火後的自然時效現象。
威姆自己並不知道時效期間金屬內部發生了什麼變化,但是,他透過試驗發現了合金的最佳成分,並擬訂出了熱處理的條件。他的方法也取得了專利權。不久他把專利權賣給了一家德國公司。這家公司在1911年生產了第一批新合金,命名為“杜拉鋁”。這是用杜萊恩(Dueren)鎮命名的,因為這個城鎮最早從事鋁合金的工業性生產。後來,這種合金被稱之為“硬鋁”。
“飛行書櫃”退出了“歷史舞臺”
1919年,用鋁造出了第一架飛機,從此以後,鋁的命運就牢固地與飛機制造業聯絡在一起了。鋁被譽為“帶翼的金屬”是當之無愧的。鋁把原來的“飛行書櫃”一舉變成了現代的巨型客機。但是,在那些年裡,硬鋁仍然供不應求,因此,許多輕型飛機仍然用木材製造。
在蘇聯,只有科爾朱吉諾(Kolchugino)有色金屬加工廠生產了一定數量的鋁合金,其中有一種叫“科爾米鋁”。這是一種在成分和某些效能和硬鋁類似的合金。發展大規模的鋁生產仍是當務之急。