| 钛结构自行车 |
有不少材料可用于制作自行车骨架。通常大规模生产使用铬钼合金——掺铬的钢价钱便宜而且能较好的防锈。尽管铝合金也逐渐用于自行车生产,但那些“自行车发烧友”(尤其是口袋里很有钱的那种)的首选是钛合金。
钛合金的应用场合很特殊。通常用于需要抗腐蚀,耐疲劳,高弹性的场合——比如用于制造弹簧。现在我们用它来制造自行车。一些设计师相信自行车的结构既要具有足够的强度又要有足够的韧性,这样才能骑起来既稳固又舒适。
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| 生命科学材料 |

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一日三餐是我们谁也离不开的,不过在我们享受美食的同时往往忽略了一件事:保护我们的牙齿!现在填补龋齿的方法及材料已经比较成熟。1832年以来美国牙科协会一直使用专用的汞合金,它通常有下列材料组成:(均为质量百分数)
50% Hg 汞
20% (最少) Ag 银
15% (最多) Cu 铜
15% (最多) Sn 锡
最近有一些病人抱怨口腔中发生的电化学反应会导致金属合金的分解。
解决方案之一就是开发填补龋齿的新材料。过去十年以来我们已经开发出一种可以满足需要的新型陶瓷。口腔中特殊的物理及化学环境对置入其中的材料是一个严峻的考验。具体来讲,它需要满足下列要求:
(1)耐口腔中的酸;
(2)低热导率(这对你吃冷饮有好处); (3)
尽得住数年的咀嚼力; (4)
耐骤冷骤热;(5)
当然还要口感舒适。 |
| 复合材料 |
机身通常有许多种材料制成。历史上机身几乎无一例外的由铝制成,用钢加固关键部位,如发动机衬里和起落架。自从喷气发动机使用以来,钛用于抵御机身的高温。钛之后是更高级的复合材料,通常是碳、硼纤维及环氧化合物。这种复合材料非常轻,可以在某特定方向上增加强度(用于特殊目的)。今天的飞机就是使用这种化合物而且还在随着新材料的诞生而不断发展。当为飞机部件选择材料时,设计师要时时考虑“权衡”,也就是要选择重量最轻而强度也要满足一定要求,此外还要考虑预算的问题。 |
| 未来汽车 |
汽车由于种种原因在不断发展:燃料短缺,空气污染,全球危机——所有这些都迫使政府对汽车行业加以控制。但是一些汽车制造商已能依仗自力,主动参与到革新重。福特2000与西纳给2010这两款由材料工程师设计的汽车将成为未来交通工具。材料科学领域给推进系统(包含内燃,气体涡轮机,及燃料电池等混合电气系统)带来发展。铝合金工艺及低阻缆线等领域的进展将使未来汽车行驶的更远,热耗减少,噪音也将比现在的汽车更小。 |
| 超级钢 |
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一百多年来,钢铁一直是汽车工业的基础。你也许会说这已经没什么好发展的了,不过,你错了!图片是几卷高强钢。这类金属将是未来汽车的中坚力量。近来,钢铁工业已经开发出一种汽车用钢,比原先的轻24%,而强度高34%。
新型钢材的优点是:(1)高撞击能量吸收率; (2)
高强度-质量比;(3)
实用新型制造工艺; (4)
可以有多种不同性能(寿命、防锈等)。 |
| 轮胎 |
取代传统轮胎,一家制造公司开发出一种经久耐用的新型轮胎,可以和钢或铝制轮胎一决高下。这种轮胎的优点可不仅仅是时髦漂亮,聚酯材料提供了优良的抗腐耐磨性能,可以有效的抑制化学物对轮胎的侵蚀。 |
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| 航空材料 |
合金中的微量元素虽然很少(少到只占总质量的0.001-0.035%),但使合金性能的改观非常显著。材料的主要性能取决于母体,加入的元素包括碳、硼、硫、铅、锆以及磷等等。这些附加成分将改善金属的物理及机械性能——强度、耐力、使用寿命。
在飞机发动机中一种掺镍化合物称作718合金广泛的用于压缩机和涡轮部件。这种合金由Icon国际公司于30年前开发,其后,材料科学家们有改进了它的成分及制作工艺。比如说,适量掺镁客增加其热延展性,三次熔炼法可改善其纯度。
当然,并不是所有的微量元素都是有益的。比如说,在718合金中,磷是有害的,其含量必须得到控制。如果磷、碳、硼的含量超标,材料的耐压抗断裂性能将受到影响 |

718合金被广泛的用于制造飞机发动机的压缩机、叶片及紧固件。图示为GE 90-92B 发动机在车间起重机上接受最后的检查。这种发动即将装备在新型的波音777客机上。 |