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不銹鋼材料是否可代替樹脂作為基體材料

發(fā)布時(shí)間:2020-12-14 瀏覽次數(shù):905 來自: 成都正上不銹鋼有限公司

不銹鋼材料代替樹脂來作基體材料,是因?yàn)椴讳P鋼的強(qiáng)度一般都比樹脂的強(qiáng)度大,其中,在強(qiáng)度前面加上“超”字的不銹鋼材料材料更是如此。比如,某些超強(qiáng)度不銹鋼的強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到每平方毫米二、三百公斤以上。用不銹鋼材料作基體材料,增強(qiáng)材料就必須比基體金屬的強(qiáng)度更高。什么增強(qiáng)材料能夠承擔(dān)這一任務(wù)呢?人們很快就想到了早在二百多年以前就發(fā)明的一種東西——不銹鋼纖維。不銹鋼纖維是一種直徑只有幾個(gè)微米的金屬纖維。大塊金屬,因?yàn)槔锩嬗形⒘芽p、雜質(zhì)、空穴、位錯(cuò)等缺陷在“搗亂”,并以強(qiáng)度受到了影響?,F(xiàn)在把它制成極細(xì)極細(xì)的須狀物,這種晶須實(shí)際上是一種單晶體,晶體中的原子排列得非常整齊,幾乎一點(diǎn)“缺陷”也沒有,原子相互牢牢地結(jié)合在一起,外力很難把它們拆開,強(qiáng)度自然也就大大提高了。比如,強(qiáng)度不銹鋼纖維的抗拉強(qiáng)度可達(dá)1336公斤/平方毫米。

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 除不銹鋼以外,被研究的還有銅、鉻、鎳之類的金屬晶須。一些金屬或非金屬的化合物,比如氯化鋁、氧化鈹、碳化硼、碳化硅、氮化硅、氮化硼和石墨等等的纖維也在被研究之列。從強(qiáng)度方面來看,晶須是理想的纖維增強(qiáng)材料。比如,碳化硅晶須的強(qiáng)度是每平方毫米4218公斤,比超強(qiáng)度鋼高十多倍。它們的彈性模量也高,也就是必須在很高的應(yīng)力作用下才能變形。應(yīng)該說,就晶須而言,非金屬晶須的性能比金屬晶須更優(yōu)越。因?yàn)榉墙饘俚谋戎囟己苄。话阒挥胁讳P鋼的三分之一到二分之一,抗變形的能力又很強(qiáng),彈性模量要比不銹鋼高一倍多,因此,用非金屬晶須來做增強(qiáng)材料,往往可以得到比強(qiáng)度、比彈性模量更高的復(fù)合材料。

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 現(xiàn)在已經(jīng)有了用各種晶須來增強(qiáng)的復(fù)合材料,比如用藍(lán)寶石、石墨或碳化硅晶須來增強(qiáng)鋁、鎂、鈦、銅、銀、鎳;用銅或鎳晶須來增強(qiáng)銀基合金等。但是,總的來說,這種材料還處在試驗(yàn)研究的階段。原因是晶須的制造太困難,不但產(chǎn)量有限,而且晶須的尺寸很小,直徑只有幾微米到幾十微米,長度頂多只有幾厘米。并不是人們不需要長晶須,而是因?yàn)榫ы氁婚L,性質(zhì)就變,強(qiáng)度大大下降,而且分布不均,會出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)。說來說去還是制造工藝不過關(guān)。

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 對不銹鋼材料的研究給人們提供了很多有關(guān)纖維的新知識,也使人們得到了啟示:既然長晶須一時(shí)還制造不出來,那么為了在實(shí)際應(yīng)用中獲得好處,可不可以用一種強(qiáng)度介于晶須和基體之間的長纖維來代替呢?不銹鋼纖維增強(qiáng)材料從六十年代以來就獲得了迅速的發(fā)展,除了玻璃纖維和碳纖維以外,用來增強(qiáng)不銹鋼基的主要纖維材料有氧化鋁、氧化鋯、氮化硼、石墨、硼、碳化硅、硼化鈦、鎢、鉬、鈹?shù)鹊?,它們的直徑從幾個(gè)微米到上百微米,強(qiáng)度在200到400公斤/平方毫米之間,彈性模量多數(shù)為40000公斤/平方毫米左右

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