工作原理

反应装置

铝热剂是把铝粉和高熔点金属氧化物（如三氧化二铁粉末）按比例配成的混合物， 使用时加入氧化剂点燃，反应激烈进行，得到氧化铝和单质并放出大量的热，温度可到约2500℃，能使生成的单质熔化。这个反应叫做铝热反应。铝热反应原理可以应用在生产上，例如焊接钢轨等。用某些金属氧化物（如V2O5、Cr2O3、MnO2等）代替氧化铁，也可以做铝热剂。当铝粉跟这些金属氧化物反应时，产生足够的热量，使被还原的金属在较高温度下呈熔融状态，跟形成的熔渣分离开来，从而获得较纯的金属。在工业上常用这种方法冶炼难熔的金属，如钒、铬、锰等。利用的是铝被氧化时放热。

目前国外的固体火箭燃料也有使用铝热反应的原理。

教材上对铝热剂的叙述有两处，其一是说“通常把铝粉和氧化铁的混合物叫铝热剂”，其二是讲“用某些金属氧化物（如V2O5，Cr2O3，MnO2等）代替氧化铁也可以做铝热剂”。即可以发生铝热反应的混合物称之为铝热剂。这就是说明作为铝热剂重要组成的金属氧化物，并非泛指所有金属氧化物，而是有—定范围的，即指那些难熔的金属氧化物。而这些难熔的金属氧化物和混合物中的铝反应时放出大量热，也是构成铝热反应的一个重要条件。

有些金属氧化物，不能与铝反应，或放出的热不多，均不能做铝热剂使用。

铝热反应需要高温来引发，可在混合物粉末上插一根镁条做引信（可混入适量氯酸钾帮助镁条燃烧，高锰酸钾、硝酸钾等氧化剂也可助燃；过氧化钡也可，但烟有毒）。高锰酸钾和甘油的混合物缓慢放热，也可以做引发剂(高锰酸钾和葡萄糖的混合物亦可，点燃后剧烈反应并引发铝热反应)。丙烷枪也可以提高引发反应所需的高温。反应开始后会剧烈放热，火花四溅，温度极高，所以点火时要注意安全。

发展历史

德国化学家汉斯·歌德史密斯(Hans Goldschmidt)于1893年发明铝热法并于两年后申请专利。因此该反应也被称为“歌德史密斯法”或“歌德史密斯过程”。研究最初的目的是在不用碳熔炼的条件下制备高纯度金属，但歌德史密斯敏锐的发现铝热法可以用于焊接。1899年在德国埃森，铝热法首次商业应用于焊接铁轨。

常见种类

铝热剂中最常用的氧化铁/铝，磁铁矿也工作。偶尔使用其他氧化物，例如锰铝热剂 ，铬铝热剂 ，硅热剂，或铜铝热剂，但仅用于专门目的。 所有这些实施例使用铝作为反应性金属。含氟聚合物可用于特殊配方中，特氟隆与镁或铝是相对常见的实例。

干冰和还原剂如镁，铝和硼的组合遵循与传统铝热剂混合物相同的化学反应，产生金属氧化物和碳。 尽管干冰铝膏混合物的非常冷的温度，但是这种系统能够用火焰点燃。当细分状干冰铝热剂被传统炸药一样限制在管中点燃时，将会爆炸，并且反应中释放的一部分碳以金刚石的形式出现。

原则上，可以使用任何活性金属代替铝。但是铝的性质对于该反应几乎是理想的：

它是迄今为止最便宜的高反应性金属。

它形成钝化层，使其比许多其他活性金属更安全。

其相对低的熔点 （660℃）意味着易于熔融金属，使得反应主要在液相中发生，因此相当快地进行。

其高沸点（2519℃）使得反应达到非常高的温度，因为几个过程倾向于将最高温度限制到刚好低于沸点。 这种高沸点在过渡金属（例如，分别在2887℃和2582℃下沸腾的铁和铜）中是常见的，但是在高反应性金属（沸点：镁1090℃和钠883℃）中并不常见。

此外，由于反应形成的氧化铝的低密度趋于使其漂浮在所得纯金属上。 这对于减少焊缝中的污染是特别重要的。

尽管反应物在室温下是稳定的，但当它们被加热至着火温度时，它们以极强烈的放热反应燃烧。 由于达到高温（高达2500°C，使用氧化铁（III）），产品表现为液体 - 虽然达到的实际温度取决于热量能够快速逃逸到周围环境。 铝热剂有自己的氧气供应，不需要任何外部空气源。 因此，在给定足够的初始热的情况下，其不能被窒息并且可以在任何环境中点燃。 它会在湿润时燃烧良好，不能用水轻易熄灭，虽然足够的水会除去热量并可能停止反应。 少量的水在达到反应前会沸腾。 即使如此，铝热剂也用于水下焊接。