理论教育 金属晶须:高强度的新材料和未来技术发展

金属晶须:高强度的新材料和未来技术发展

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:图38-1 晶须我国有句著名的成语“千钧一发”,意为将千钧的重量吊在一根头发丝上,可见情况是多么的危急!而金属晶须中的原子排列极为规则,因此其具有很高的抗拉强度。图38-2 晶须陶瓷球头刀片纤细的金属晶须,显示了进一步提高金属强度的可能性,同时为人类科学技术的发展提出了一系列新的课题。

金属晶须:高强度的新材料和未来技术发展

大千世界,包罗万象,随时随地都有可能发生奇妙的现象。

1945年前后,美国的电话线路系统曾发生故障,其原因是蓄电池内部短路。经美国贝尔电话研究所的专家们检查,发现蓄电池电极板表面长出了一些针状的晶体。这些晶体和极板虽属于同种金属,但强度大、弹性好,由于在显微镜下观察其形状犹如动物胡须,故取名晶须(见图38-1)。

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图38-1 晶须

我国有句著名的成语“千钧一发”,意为将千钧的重量吊在一根头发丝上,可见情况是多么的危急!可是现在,如果人们用晶须作吊索,却会出现“千钧一发”而又安然无恙的现象。

为什么会出现这种情况呢?

一般金属中通常存在着这样或那样的晶体缺陷,因此即使在不太大的外力作用下,只要少数原子发生了短距离的移动,金属就会像“千里之堤,溃于蚁穴”那样产生塑性变形甚至断裂。而金属晶须中的原子排列极为规则(科学研究表明,晶须内部的原子完全按照同样的方向和部位排列,构成了一种完全没有任何缺陷的理想晶体),因此其具有很高的抗拉强度。例如,一种直径为1.6μm的铁晶须,抗拉强度竟可以达到工业纯铁抗拉强度的70倍以上,而且比经过特殊处理的超高强度钢还要高出4~10倍。如果用这样的铁晶须编织成直径为2mm的钢丝绳,足可以吊起一辆4t重的载重汽车。(www.daowen.com)

金属晶须的主要用途是作为复合材料的增强体,现已在火箭导弹和喷气发动机等方面有着广泛的应用,特别是用作导电复合材料和电磁波屏蔽材料。

现已能制造出的金属晶须,主要用来和其他材料一起编织成较大的线材,或作为增强材料与其他材料组成复合材料(见图38-2)。这些均已在人类生产和生活中得到了应用。

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图38-2 晶须陶瓷球头刀片

纤细的金属晶须,显示了进一步提高金属强度的可能性,同时为人类科学技术的发展提出了一系列新的课题。

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