在金属材料系统科学框架中，纯金属单质理论是整个金属材料科学理论系统的基础。为了在金属材料系统科学框架的指导下使金属材料的设计由经验设计走向科学设计，一项重要的基础工作就是依据纯金属单质理论优化纯金属及特征晶体的理论分析系统，并建立完整的纯金属单质数据库。根据这一思路，本文对金属单质Al进行了以下几方面的系统研究工作： 1．我们利用单原子理论(OA)、德拜固体比热理论和Grüneisen热膨胀理论，并引进了单键半径随温度变化假设和晶格常数随温度变化假设，计算了纯金属Al自然态：FCC，非自然态BCC、HCP结构及液相的原子状态，并对电子结构的变化原因进行了分析。在此基础上计算了金属A1的热膨胀曲线、势能曲线、晶格常数、结合能、单键半径、体弹性模量等各种物理性质随温度变化曲线。在算法设计上提出求MAI势函数幂指数n的平均值新方法。 2．我们还计算了金属Al的恒压和恒容热容、原子摩尔体积、振动能、焓、熵及Gibbs自由能等各种热力学参量随温度的变化曲线。对热容进行了专门分析，找出理论计算结果与实验结果的偏差原因，进行了aT+bT<2>修正。热力学性质计算结果与SGTE数据库信息比较，在较低温度两者吻合很好，但随着温度升高，两者之间的差异增大。室温以下的计算结果可以用来补充热力学数据库信息。 3．建立完整的纯金属单质Al的数据库。