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纳米 世界十大超硬材料( 六 )

纳米 钻石



碳化硅硬度仅次于金刚石、碳化硼和立方氮化硼 ， 在无机材料中排行第四 。 目前已能通过热压烧结法制得高致密度的碳化硅 。 它具有很高的强度及良好的抗氧化性能 ， 在高温下不变形 ， 可作为高温燃气轮机上的涡轮叶片 ， 也可作耐磨的密封材料 ， 还可作火箭尾喷管的喷嘴及轻质的防弹用品等 。
金刚砂 ， 是无色晶体 。 密度 ， 硬度很大 ， 大约是莫氏9.5度 。 一般的是无色粉状颗粒 。 磨碎以后 ， 可以作研磨粉 ， 可制擦光纸 ， 又可制磨轮和砥石的摩擦表面 。 由砂和适量的碳放在电炉中加强热制得 。
天然金刚砂又名石榴子石 ， 系硅酸盐类矿物 。 经过水力分选 ， 机械加工 ， 筛选分级等方法制成的研磨材料 。 生产使用历史悠久 ， 古代中国就有使用金刚砂研磨水晶玻璃 ， 各种玉石的史例 。
十、钛合金（高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度）
钛合金是以钛为基础加入其他元素组成的合金 。 世界上已研制出的钛合金有数百种 ， 最著名的合金有20～30种 。 钛合金具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点 ， 广泛用于工业生产 ， 主要用于制作飞机发动机压气机部件 ， 其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件 。

钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属 ， 钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域 。 世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性 ， 相继对其进行研究开发 ， 并得到了实际应用 。 第一个实用的钛合金是1954年美国研制成功的Ti-6Al-4V合金 ， 由于它的耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性均较好 ， 而成为钛合金工业中的王牌合金 ， 该合金使用量已占全部钛合金的75%～85% 。 其他许多钛合金都可以看做是Ti-6Al-4V合金的改型 。 50～60年代 ， 主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金 ， 70年代开发出一批耐蚀钛合金 ， 80年代以来 ， 耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展 。 耐热钛合金的使用温度已从50年代的400℃提高到90年代的600～650℃ 。 世界上已研制出的钛合金有数百种 ， 最著名的合金有20～30种 。 钛合金的密度一般在4.51g/立方厘米左右 ， 仅为钢的60% ， 纯钛的强度才接近普通钢的强度 ， 一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度 。 因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料 ， 见表7-1 ， 可制出单位强度高、刚性好、质轻的零、部件 。 目前飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金 。 钛合金在潮湿的大气和海水介质中工作 ， 其抗蚀性远优于不锈钢；对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强；对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力 。 但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差 。 钛合金在低温和超低温下 ， 仍能保持其力学性能 。 低温性能好间隙元素极低的钛合金如TA7在-253℃下还能保持一定的塑性 。 因此 ， 钛合金也是一种重要的低温结构材料 。 钛合金具有强度高而密度又小 ， 机械性能好 ， 韧性和抗蚀性能很好 。 钛工业以平均每年约 8%的增长速度发展 。 目前世界钛合金加工材年产量已达4万余吨钛合金牌号近30种 。 使用最广泛的钛合金是Ti-6Al-4V(TC4)Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工业纯钛（TA1、TA2和TA3） 。 钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件 ， 其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件 。 钛合金是航空航天工业中使用的一种新的重要结构材料 ， 比重、强度和使用温度介于铝和钢之间 ， 但比强度高并具有优异的抗海水腐蚀性能和超低温性能 。 1950年美国首次在F-84战斗轰炸机上用作后机身隔热板、导风罩、机尾罩等非承力构件 。 钛无毒、质轻、强度高且具有优良的生物相容性 ， 是十分理想的医用金属材料 ， 可用作植入人体的植入物等 。 目前 ， 在医学领域中广泛使用的仍是Ti-6Al-4v ELI合金 。 但后者会析出极微量的钒和铝离子 ， 降低了其细胞适应性且有可能对人体造成危害 ， 这一问题早已引起医学界的广泛关注 。 美国早在20世纪80年代中期便开始研制无铝、无钒、具有生物相容性的钛合金 ， 将其用于矫形术 。 <

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