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1700543981 横空出世的铝与钢铁相比,依然存在着强度不足的缺点。随着后续研究的推进,人们发现只要在金属铝中添加少量的铜、镁、锰,即可大幅提高铝的强度。由于这项技术的专利属于德国科隆金属工业公司,所以这种铝合金用“Dürener”(科隆)与“aluminium”(铝)合并的单词命名为“科隆铝”。
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1700543983 这个发现具有划时代的意义,警盾和防护服、现金运输箱等都是用了铝合金。科学家们通过改变添加金属的配方,又开发出了强度更高的高级铝合金和超级铝合金。
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1700543985 铝合金应用中最重要的领域就是飞机制造业。制造飞机的材料必须兼顾轻巧与坚固两个方面,没有任何金属比铝合金更胜任这一要求。莱特兄弟在制作第一架飞机——“飞行者一号”时(1903)就已经使用铝铸缸体的发动机了。
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1700543987 很快,飞机设计技术就进入了飞速发展的时代。到了1912年,速度为200千米/小时的飞机问世。当1914年第一次世界大战爆发之时,军用飞机有了用武之地。不过,今天的我们也许很难相信,那时的飞机机体的主要材料居然是木头和布。1927年,查尔斯·林德伯格(1902—1974)首次完成人类横跨大西洋的飞行壮举时,所驾驶的圣路易斯精神号的机身材料是木合板,机翼是木框架布蒙皮的。
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1700543989 开创金属飞机先河的是德国人胡戈·容克斯(1859—1935)。1915年,容克斯设计的人类第一款钢铁材质机体的飞机J-1成功试飞,从而证实了金属飞机的可行性。听到了关于铝合金的信息之后,容克斯开始研制铝合金材质的飞机。到了1919年,能够搭载6人的J-13型客机问世,该型号的飞机耗油量低,能适应从热带到寒带的广阔地域的飞行环境,向世人展示出优异的性能。
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1700543994 胡戈·容克斯
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1700543996 在1923年发表的论文中,容克斯指出木制机体除了火灾、腐朽等风险之外,受热变形也会对飞行性能产生巨大影响,提出只有金属机身才是解决这些问题的最终手段。此外,木材受长度、厚薄等条件的限制,无法保证材料强度的均一性,但是金属材料可以任意成型,从而保证了加工后的机体强度。今天看来,这些都是再普通不过的真理。
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1700543998 虽然事实已经证明了金属机体的优越性,众多公开论证的结果也令人不得不折服,可是全金属飞机的普及依旧任重道远。直到20世纪30年代后期,也就是容克斯的J-1成功试飞20多年之后,金属飞机才成为主流。
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1700544000 这种转变之所以要耗费漫长的20多年,原因在于:一方面,飞机设计事关人命安危,使得技术人员趋向保守;另一方面,大多数人对金属飞机是否能保持稳定的飞行姿态持怀疑态度。即使在今天,设计人员非常清楚许多新技术、新材料的优越性,可是在实际应用时依然慎之又慎。
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1700544005 奇妙的材料:改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 [:1700542032]
1700544006 奇妙的材料:改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 新材料引发的革命
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1700544008 随着时代的进步,以喷气式飞机引擎为代表,航空领域展现出日新月异的技术革新。在这些变革中,铝材料功不可没,波音747 80%的机体由铝合金构成。耐超低温铝合金也成了航天工业不可或缺的宠儿。无论是在火箭的燃料舱中,还是在宇宙空间站中,铝合金都被大量使用。如果说橡胶是地面上汽车革命的基础材料,铝合金则是开启航空航天时代的基础材料。
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1700544010 当然,铝的用途并非仅限于这些特殊的行业,从人们身边的饮料罐到高楼大厦,触目所及之处想找到铝的身影并非难事。仅仅在100多年前,人们还不敢想象这个世界上居然还蕴藏着一种“永不生锈”却轻巧坚固的金属。但是,在横空出世之后,铝就在极短的时间内普及开来,以令人无法想象的方式渗入社会的各个角落。而深受新材料恩惠的我们,在大多数情况下甚至完全感受不到它的存在。这种丝毫不引人注目、润物细无声却无处不在的革命,才是新材料所蕴藏的力量。
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1700544015 飞行者一号
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1700544020 容克斯F-13(最早定型为J-13)
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1700544025 波音747-8F
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