不断的努力减轻飞行器的重量,他们使用高强度的,重量比的云杉木,白蜡木,等木料,来搭建框架,但是为了防止其在飞行负荷下弯曲,框架必须用钢丝强化,
飞行器表面使用,轻质纤维覆盖表面,以提供光滑的气动表面,他们最大的创新在于制造的引擎,在当时,没有任何的引擎能符合他们对推重比的要求,所以他们自己发明了一种引擎,在历史上,他们率先用铝作为引擎的构建材料,用于制造曲轴箱,
他们甚至将引擎气成黑色,以防止竞争对手得知引擎是铝制造的,铝元素占地壳质量的8%,尽管如此铝会是世界上最昂贵的材料,铝这种材料极难提炼,拿破仑会预想这种轻质金属将是制造武器和铠甲的完美材料,但却因为提炼过程的困难而困扰,最终放弃了这个计划之后,他拿出自己得到的少量的铝,融化后并铸成餐刀和餐盘,用以招待最尊贵的客人,
而次一级的客人只能用较为廉价的黄金餐具,直到1880年代,铝的量产方法才开始发展起来,短短数年内,铝这种重金属就从世界上最贵的金属变成最便宜的机种之一,从1852年的每千克1200美元,暴跌至二十世纪初的每千克一美元,这让怀特兄弟,得以在他们的飞机上使用铝,但是怀特兄弟使用的材料和我们今天的铝合金完全不,
尽管有了铝,第一次世界大战时期用的飞机,仍用木头,帆布制作飞机的机身,因为当时能用的铝强度低,又容易变形,
德国科学家ALFRED对铝的热处理意外发现,
最终发展能胜任结构用途的高强度铝合金,他当时试图在铝上重现炼钢过程中,的淬火硬化技术,加热钢,700到900度,然后在油中或水中淬火,钢铁快速冷却,会产生一种,被称作马氏体的结晶体结构,他皮还慢冷却,产生的晶体要硬得多,
但这一技术对铝并不奏效,据说一个周五的下午,ALFRED正在测试一种含4%铜的新型铝合金,他一步步地进行淬火硬化的操作,他家有亲属,并使热量均匀的散布于其中,然后停止加热淬火,快速的冷却下来,他随机测试了这种材料,但材料的性能并无进步,深受困扰的他把样品仍在实验室,在室温下度过了一个周末,周一他出乎预料的发现,剩下的样品变得更强韧了,他意外地发现了,时效硬化过程
正是这一过程使你成为了这个世界,新的奇迹材料,正如发生的那样,为什么这一合金随着时间变硬呢!为了理解这一问题,我们来看看,铝的晶体结构,
这是一个铝原子,
当很多的铝原子聚集在一起时,他们就不会随机的排列,,而是一个重复的结构规律排列着铝会形成一种叫做,面心立方的晶格,看上去就跟巴克球有点类似,只不过它是交叉的,它决定了这一材料的许多性质,其中之一就是它容易变形的方向,例如这一晶体结构,比较容易沿着一个平面变形,
看看这个二维晶体的结构它最容易沿着这些平行方向滑动,如果施加足够的力,每个原子都会下移,材料就会永久的变形,如果把其中的一些铝原子字体换成铜原子会怎么样呢!铜原子比铝原子稍微大,当嵌入铝的晶格时,就会产生内部的张力,当铝合金被加热时,铜原子只会均匀的分布在材料中,淬火过程将它们固定在那些位置上,在那些位置上同原子并不能提供,更高的强度,但随着时间的推移,他们聚集在一起,形成一种,次级的晶体结构,这被称为第二相,这些第二向颗粒阻碍材料变形,需要更大的外力才能使材料变形,几年内ALFRED就晚上这一工程,找出了其最佳的时间和温度,他将这种新材料命名为硬铝,它被用以制造世界上的第一架金属飞机,"J1"
铝的时效硬化的影响不容小视,它彻底的改变这个世界,在它之前,飞机的骨架,都用像这样的,刚性框架结构,用少女之后,工程师得以发明了新的飞行器结构,硬壳式结构和半硬壳式结构,在这些框架中,”铝制蒙皮“能作为飞机的强度零件,而不仅仅是用于构建流行的表面,这些技术是飞机的内部能腾出空间来客机得以发展,从而在世界范围内,开创了旅行的新纪元,全世界13%的利用与能源领域,尽管铜是更好的超导体,架空电缆一般用铝作为导电材料,承载相同的电流时,路线需要是铜线的1.5倍粗,
尽管如此,铝线依然比铜线轻了一倍,这减轻了铁塔的负重,并大大的增加了铁塔间的跨度,这节约了大量的建设资金,另外23%的铝用于建筑领域,帝国大厦是世界上第一座广泛使用铝的摩天大楼,铝的防守和轻质,使其成为最完美的外部框架,以及屋顶的材料,很明显,如果没有铝当今世界就会大大的不同,
直到最近,铝材遇到了它的对手,碳纤维强化塑料,等复合的材料,但那是另外的事儿了,