非鐵金屬材料

設在鋁中加入鋰時,每1 mass%密度下降約3%、楊氏模數上升約6%。含Li 2.0 mass%的Al-Li合金,比剛性(楊氏模數/密度)約為純鋁的幾倍?設變化與添加量成正比。

  1. A約1.06倍
  2. B約1.19倍
  3. C約1.12倍
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正確答案:B. 約1.19倍

Li 2.0%時,密度變為 1 − 0.03 × 2.0 = 0.94 倍,楊氏模數變為 1 + 0.06 × 2.0 = 1.12 倍。比剛性是兩者之比,1.12/0.94 ≈ 1.19 倍,提高約19%。約1.06倍是從楊氏模數增加的12%減去密度減少的6%的值,約1.12倍是只以楊氏模數的變化比較的值。多數合金元素幾乎不改變楊氏模數與密度,因此鋁合金的比剛性幾乎一定,但Li原子非常輕,又會形成有序相Al₃Li(δ')而提高剛性,是例外的元素。2.0 mass%的Li以原子比例計約相當於7 at%。改良了異向性與韌性問題的Al-Cu-Li合金已用於飛機結構。

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