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2 # 航小北的日常科普
不同材料標號、不同表面處理的鈦合金表面硬度是不一樣的,所以不好說。
硬度不是金屬需要考慮的東西。但是我這裡一定要糾正一個觀點,就是一種金屬材料,最重要的性質不是硬度,而是另外兩個度:剛度和強度。而對於某些特殊的使用場景,還要考慮金屬材料的密度和耐腐蝕性、耐高溫性等等。
硬度是指金屬表面抵抗硬物入侵的性質,在機械裡面這是個很無所謂的性質,不然的話玻璃硬度高於鋼,為什麼不把玻璃用在機械裡面?
剛度和強度分別指金屬在外載荷作用下不變形、不破裂的能力,這個能力才是機械結構最需要。而對於鈦合金,其最出色的特點是,剛度、強度滿足要求的同時,其質量還特別輕,所以會在航空領域應用很多——因為航空領域就是要機械結構儘可能的輕。
↑航空發動機中的鈦合金整體葉碟片↑
理論中世界上最硬的材料:碳炔。所謂的碳炔就是一種無限長的碳碳單鍵和三鍵交替而成的碳鏈,不過這種物質目前還只是一種設想,由於這種結構本身是不穩定的,所以很難在顯示世界中製造出來。不過2016年奧地利科學家曾經合成出來由6000個碳原子組成的穩定碳鏈,而這種結構有可能會通向碳炔材料。
根據理論推測,這種材料的硬度可以達到最硬的天然物質——鑽石的40倍。
鈦合金硬度其實相對不是很高,一般加工完畢後硬度基本在250~350HV左右,轉成洛氏硬度HRC大概也就20多點(材料緣故,不能簡單的看硬度轉換表),比固溶處理後304略高一些。
鈦合金很少利用硬度,其最大價值是高強度.鈦合金有很多種,硬度不相同.如Ti-10-2-3,β-C,Ti-15-3,BT-22,TMZF等等.也就是說鈦合金的硬度不會太高.
鈦合金的密度一般在4.5g/cm3左右,僅為鋼的60%,純鈦的強度才接近普通鋼的強度,一些高強度鈦合金超過了許多合金結構鋼的強度。因此鈦合金的比強度(強度/密度)遠大於其他金屬結構材料,見表,可製出單位強度高、剛性好、質輕的零、部件。目前飛機的發動機構件、骨架、蒙皮、緊韌體及起落架等都使用鈦合金。