金屬材料與合金
某鈦合金的抗拉強度為950 MPa、密度為4.43 g/cm³,某高張力鋼的抗拉強度為1200 MPa、密度為7.85 g/cm³。鈦合金的比強度(抗拉強度/密度)約為鋼的比強度的幾倍?
- A約0.79倍
- B約1.4倍
- C約1.8倍
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正確答案:B. 約1.4倍
比強度方面,鈦合金為 950/4.43 ≈ 214 kN·m/kg,鋼為 1200/7.85 ≈ 153 kN·m/kg,因此比值為 214/153 ≈ 1.40,即約1.4倍(MPa除以g/cm³的值,統一單位後即為kN·m/kg)。約0.79倍是只比較抗拉強度的值(950/1200),沒有考慮輕量性。約1.8倍是只取密度比(7.85/4.43 ≈ 1.77)的值,忽略了強度的差異。若是支撐相同負荷的構件,比強度越高就能做得越輕,因此飛機構件使用鈦合金、鋁合金與碳纖維複合材料。不過,選材時也必須一併考慮材料價格與加工難易度。