金属材料と合金

あるチタン合金は引張強さ950 MPa、密度4.43 g/cm³、ある高張力鋼は引張強さ1200 MPa、密度7.85 g/cm³である。チタン合金の比強度(引張強さ/密度)は、鋼の比強度の約何倍か。

  1. A約0.79倍
  2. B約1.4倍
  3. C約1.8倍
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正解:B. 約1.4倍

比強度はチタン合金が 950/4.43 ≈ 214 kN·m/kg、鋼が 1200/7.85 ≈ 153 kN·m/kg なので、比は 214/153 ≈ 1.40、つまり約1.4倍です(MPaをg/cm³で割った値は、単位をそろえるとkN·m/kgになります)。約0.79倍は引張強さだけを比べた値(950/1200)で、軽さを考えていません。約1.8倍は密度の比(7.85/4.43 ≈ 1.77)だけをとった値で、強さの違いを無視しています。同じ荷重を支える部材なら、比強度が高いほど軽くつくれるので、航空機の部材ではチタン合金やアルミニウム合金、炭素繊維複合材料が使われます。ただし材料の値段や加工のしやすさも含めて選ぶ必要があります。

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