铁的密度为7.874 g/cm³,铝的密度为2.70 g/cm³。
记得有一次,高中物理课,老师拿了个大铁块和一小块铝,比比大小。铁块沉甸甸的,铝片却轻飘飘的。老师问我们:“你们猜猜看,哪个更重?”我们齐声说:“铁块。”结果老师笑着揭开谜底:“其实它们一样大,但铁的密度比铝大。”那会儿我还小,就想着,这密度啊,得是块头差不多,才能公平比比看嘛。等等,我还记得,那时候一块铁块大约重10公斤,铝片却只有0.5公斤,真是相差十倍不止啊。突然想到,那块铁块,我好像还摸过它的温度,夏天,铁块真是个“小暖炉”呢。
铁、铝的密度,其实很简单。铁的密度大约在7.8克/立方厘米,而铝的密度则在2.7克/立方厘米左右。先说最重要的,铁的密度比铝高,这也是为什么在重量敏感的应用中,比如航空航天,铝往往被优先考虑,因为它能显著减轻结构重量。
另外一点,这个密度数据是在标准大气压和室温下测量的。举个例子,去年我们跑的那个项目,大概3000量级的产品,用铝材替代铁材,直接降低了20%的重量。
我一开始也以为铝的密度低,意味着它的强度也低,后来发现不对。其实,铝虽然密度小,但通过合金化处理,它的强度并不逊色于某些铁合金。等等,还有个事,铝的密度虽然低,但它容易发生氧化,所以在户外环境中,铝制品通常需要涂层保护。
最后提醒一个容易踩的坑,就是不要单纯以密度来判断材料的适用性,因为强度、耐腐蚀性等其他因素同样重要。所以,在选择材料时,还是需要综合考虑各种性能指标。