在早期的飛行中，工程師們依靠木材和帆布等材料來建造飛機。
萊特兄弟不斷地改變材料來減輕飛機的重量，使它能夠飛離地面。他們用云杉和灰燼等高強度和重量比的木材建造框架，但必須用鋼絲加固，以防止框架在飛行載荷下變得彎曲。飛行表面則覆蓋了輕質織物以提供光滑的空氣表面。
但他們最偉大的創(chuàng)造之一是發(fā)動機的制造。當時還沒有發(fā)動機能夠滿足重量要求，所以他們就發(fā)明了自己的發(fā)動機。他們是歷史上第一個將鋁作為發(fā)動機的材料，并用它來制造曲軸箱的人。他們甚至把發(fā)動機涂成黑色，所以他們的競爭對手不知道發(fā)動機是用鋁做的。
鋁占地殼的8%。盡管如此，它曾經(jīng)確實是世界上最昂貴的材料之一。這是一種很難提煉的材料。拿破侖曾設想過這種輕質金屬是制造武器和盔甲的理想材料，但他卻因為提煉的難度而感到苦惱。最后，他不得不放棄了，而是用于制成餐具和盤子，為最受尊敬的客人服務。
直到19世紀80年代，人們才發(fā)明出能夠大規(guī)模生產(chǎn)這種材料的方法。短短幾年，鋁就從地球上最昂貴的金屬變成了最便宜的金屬之一。價格從1852年的每公斤1200美元下降到20世紀初的每公斤1美元。這為萊特兄弟在飛行器上使用材料提供了便利，所以萊特兄弟選擇了鋁。
一戰(zhàn)期間的飛機仍然使用木頭和帆布作為主要材料，因為當時做出的鋁硬度太差。德國科學家艾爾弗雷德·威爾姆偶然發(fā)現(xiàn)了一種新的熱處理方法，從而煉出一種強度足以用于結構用途的鋁合金。
阿爾弗雷德試圖重現(xiàn)淬火硬化的效果就像用鐵合金一般。你看到這個過程，是很多了不起的人在不斷地實驗所得來的。經(jīng)過加熱后700到900度之間的鋼淬火油或水的葉片，并迅速冷卻，制成稱為馬氏體形成的晶體結構。但這種技術不適用于鋁。
據(jù)說在一個周五的下午，阿爾弗雷德正在測試他研制的一種新型鋁合金，這種鋁合金中含有大約4%的銅。他按照步驟來淬火，他把金屬加熱，讓熱量均勻地分布在整個材料中，然后把金屬取出，并將其淬滅，迅速冷卻。然后他對材料進行了測試，但并沒有真正的改善。沮喪之下，他離開了實驗室，留下了剩余的樣品。令他驚訝的是，當他在下周一返回時，他發(fā)現(xiàn)剩下的樣本硬度變得更強了。阿爾弗雷德·威爾姆偶然的發(fā)現(xiàn)了材料硬化技術，這一過程將使鋁成為世界上新的神奇材料。
那么這里發(fā)生了什么，為什么新的合金會隨著時間的推移變得更強呢?要理解這一點，我們需要觀察金屬的晶體結構。這是一個鋁原子，如果有更多的原子加入，它們不會隨機排列，它們會形成有重復結構的規(guī)則圖案。鋁形成了一個重復的晶體結構叫做面心立方，它定義了很多材料的性質。其中一個性質是它最容易變形的方向，例如這個晶體結構沿著這個平面最容易變形，這叫做滑移面。
讓我們看看這樣的二維立方結構，它很容易使這些結構在平行方向滑動，所以如果在這里施加一個足夠大的力，每個原子都會向下移動，材料就會永久變形，這種材料便是純鋁。當我們用鋁原子交換銅時會發(fā)生什么?銅原子略大于鋁原子，當與鋁晶格結合時會產(chǎn)生內部應變。當合金被加熱時，銅在材料中均勻分布，淬火過程將銅困在這些位置。在這些位置上，銅原子的強度并不大。但隨著時間的推移，它們開始結合形成主晶體結構中的次生晶體結構，這被稱為第二相。這些第二相的粒子形成了變形的障礙，因為變形會產(chǎn)生更大的力。
在接下來的幾年里，阿爾弗雷德完善了這個過程，計算出了理想的煉制溫度和時間。他將自己的新材料命名為Duralumin，并將其用于制造世界上第一架全金屬飛機Junkers?J1。這個時代鋁的影響是不可低估的，它徹底改變了我們的世界。在引入之前，所有的平面框架都是用像這樣的剛性桁架結構建造的。
在使用鋁的情況下，工程師可以制造出一種新型的飛行結構，有了這些框架鋁形成一個完整的部分，飛機的強度，不僅僅是作為流線型的飛行表面。這些新技術也解決了飛機內部的空間，允許開發(fā)寬敞的客機，開啟了旅行的新時代。
全球13%的鋁用于能源行業(yè)，盡管銅是更好的導體，但所有主要的架空電線都使用鋁作為導電材料。要攜帶與銅線相同的電流，鋁線則需要增厚1.5倍，即使是增重兩倍。這降低了塔架上的負載，并允許它們之間的跨度大幅增加，節(jié)省了大量的建設資金。
23%的鋁用于建筑，帝國大廈是世界上第一座廣泛使用這種材料的摩天大樓。它的耐腐蝕和輕便使它成為外部框架和屋頂?shù)耐昝啦牧稀：苊黠@，如果沒有這種材料，我們今天所看到的世界將是非常不同的，直到最近鋁才出現(xiàn)競爭對手，那就是復合材料，比如碳增強塑料，但這是另一個話題。
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