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什么金属的抗拉强度最高?

在金属行业,抗拉强度是制造商和工程师在尝试设计高应力应用产品时最重要的特性之一。虽然许多金属可以承受这些应用,但哪种金属的抗拉强度最高?钨的极限抗拉强度为 980 MPa,是所有其他金属中抗拉强度最高的。但是,重要的是要了解其抗拉强度与抗压强度的对比情况,以区分钨的应用领域。

在本文中,我们比较了钨的抗拉强度和抗压强度,并讨论了可以替代钨的其他具有高抗拉强度特性的金属。

钨的抗拉强度与抗压强度

抗拉强度是指金属在断裂前抵抗拉力或应力(拉力)的能力,而抗压强度是指金属抵抗压缩(推力)的能力。下面,我们详细介绍钨的抗拉强度和抗压强度。

了解钨的抗拉强度

材料的抗拉强度(也称为极限抗拉强度)是指材料在永久断裂或失效之前承受载荷或应力的能力。在这方面,钨在所有天然金属中具有最高的抗拉强度。

其抗拉强度高的主要原因是其原子和分子的排列。 5d电子在其原子之间存在强金属键。因此,它需要大量的能量来破坏键,因此,钨具有 6,192°F 的高熔点。正因为如此,钨被用于微波和传统的白炽灯照明中。

由于其高抗拉强度,钨被广泛用于生产基于碳化钨(钨钢)的硬质合金。承受高应力的能力使其成为航空航天和汽车工业的理想合金。钨带来加工挑战;但通过有效的策略,可用于制造高温炉部件、高压断路器、大功率半导体整流装置等高度专业化的器件。

然而,什么金属具有最高的抗拉强度并不重要,除非它在任何类型的高强度应用中的抗压强度得分都一样好。

了解钨的抗压强度

与抗拉强度不同,材料的抗压强度是指其承受单轴压缩力直至断裂的能力。这个因素对于设计结构的材料选择非常重要。

材料所能承受的载荷越高,其抗塑性变形的能力就越强。材料承受载荷应力的这种能力表示为材料的屈服强度。钨及其合金的屈服强度在 300 到 1000 MPa 之间变化。钨碳合金(碳化钨)显示出接近钻石的屈服强度。这就是为什么碳化钨主要用于切削和采矿工具的原因。

除了钨,什么金属的抗拉强度最高?

虽然钨具有最高的抗拉强度,但下表中详述的其他金属合金也经常可以用来代替它:

合金 极限抗拉强度 (MPa) 屈服强度(MPa) 特性和特性 应用程序
不锈钢 860 520
  • 高耐腐蚀性
  • 即使在高温下也能保持高强度
  • 低维护率
  • 最便宜的
  • 医疗器械
  • 航空航天
  • 架构
413 362
  • 莫氏硬度计世界上最硬的金属
  • 提高铁合金强度的理想合金元素
  • 高抗氧化性
  • 制造不锈钢
  • 镀铬以提供镜面效果
  • 烧砖模具
钛合金 (CP 4) 550 483
  • 强度是铝的两倍
  • 高熔点约 2,750°F
  • 天然耐腐蚀
  • 优异的生物相容性
  • 珠宝
  • 医疗植入物
  • 海洋和航空航天结构
800 776
  • 高熔点约 3,470°F
  • 有延展性、延展性、高耐腐蚀性
  • 使用钛,实现高强度重量比
  • 钒铁
  • 切割工具
  • 防弹衣
  • 种植牙
  • 喷气发动机
铬镍铁合金 (IN718) 965 550
  • 在低温条件下具有出色的强度
  • 形成抗腐蚀保护氧化层的内在能力
  • 易于焊接和加工
  • 3D 打印
  • 燃气涡轮发动机
  • 涡轮喷气发动机零件
  • 金属压铸

直到 1920 年,钨才被认为是一种理想的钢合金元素,并被用作白炽灯的灯丝。 1935 年,第一个钨重金属合金被生产出来,接下来的 40 年标志着它的工业需求呈指数级增长。今天,尽管发生了 COVID-19 危机,但钨市场正在蓬勃发展,预计未来将呈指数级增长。

但是,由于当前由 COVID-19 造成的供应链中断,无论未来市场情况如何,都必须保持钨的过剩库存或寻找回收材料继续生产。

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