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探索:存在柔软金属,真假难辨

时间:2023-07-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:真有这样的金属?金属的特性不是坚硬吗?在电子显微镜下,普通金属具有较大的、形状千差万别的块状晶粒,且排列也极不规则;而面团金属的晶粒很小,形状很规则,且排列整齐有序。当拉伸面团金属时,晶粒之间会相互移动,细小、规则的晶粒之间摩擦力很小,也就容易拉伸变形。假若人们戴上隔热手套,就能像揉面团那样把它揉捏成不同的形状。

探索:存在柔软金属,真假难辨

相信很多人都看过《终结者》系列电影,里面常常出现这样的场面:施瓦辛格掏出霰弹枪朝液体机器人射击,巨响过后,身体和脑袋被打穿了数个大窟窿的液体机器人又慢慢恢复了原形。

真有这样的金属?金属的特性不是坚硬吗?实际上,早在1920年就出现了超级柔韧的金属,当时人们用78%的锌与22%的铝组成合金,发现其具有很好的拉伸性质,还给它起了一个很有意思的名字—面团金属。

它和普通金属有什么不同呢?我们用显微镜可以发现其中的秘密。在电子显微镜下,普通金属具有较大的、形状千差万别的块状晶粒,且排列也极不规则;而面团金属的晶粒很小,形状很规则,且排列整齐有序。当拉伸面团金属时,晶粒之间会相互移动,细小、规则的晶粒之间摩擦力很小,也就容易拉伸变形。

即使再软的材料,当施力让它变形时,都会给我们一个反作用力,即反抗变形。如果一种材料是均匀的,把它快速拉伸为原来的两倍,和慢慢拉伸为原来的两倍,所用的力是不同的。实验证明,当晶粒细小均匀的金属被拉伸时,速度越快,金属抗拉伸的力就越大,所需要的拉力也就越大,而面团金属正是这种结构和组成都很均匀的金属。因此,如果某个部位被拉伸得较快,它就会产生更大的阻力来抗拒被拉伸,之后那个部位被拉伸得就慢了,从而迫使拉伸快的部位与其他部位同步,也就避免了出现较细部位的瓶颈,因为瓶颈部位一般出现在拉伸不均匀、拉伸较快的地方。(www.xing528.com)

如果金属的结构不均匀,那么就会存在结合力薄弱的部位。当拉伸时,这种结合力薄弱的部位因抗拉伸的能力差,就会被快速拉伸而变细,而变细的部位又因为内部分子之间出现断裂而更显薄弱,从而被继续快速拉伸,直至完全断裂,这就是普通金属容易被拉断的原因。

航空和航天工业中的钛合金、超高强度钢和高温合金等材料不易变形,用普通的锻造和轧制类方法很难加工成型,而利用这种非常规手段,则可以大大提高效率,而且非常精准。

当将超塑性合金加热到超塑性温度后,用较小的力就能伸展几倍或几十倍之多,甚至只用一般的压缩空气就能使它“吹胀成型”。假若人们戴上隔热手套,就能像揉面团那样把它揉捏成不同的形状。实际上,有人就曾采用超塑性合金吹制“金属气球”,并进行现场表演。

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