
首先,我们需要明白一个事实:我们日常生活中所指的强度是“抗拉强度”,没有特定的前缀。 它的意思是“对棒状材料两端施加拉力直至其完全断裂时需要施加的最大力”。 也称为“断裂强度”。

那么我们在很多杂志和媒体上看到了非常流行的说法,说“某种合金的强度比钢高得多”。 所以我觉得钢铁是一种古老落后的材料。 但有些人仍然坚持认为钢材的整体性能是最好的,因此两组之间存在争论。
“每单位质量的强度”与“每单位体积的强度”
其实,在我看来,这场争论的核心在于,人们没有很好地理解“单位质量的强度”和“单位体积的强度”之间的本质区别。 首先我们要知道,“断裂强度”的测试值通常是“单位质量的强度”。 这是什么意思? 它是“重量完全相同的两个物体表现出不同的强度值”。

假设我们找到两根长为 1 米的圆棒,其重量为 1000 克。 其中一种是304不锈钢,另一种是6061铝合金(选择6061牌号铝合金是因为它是结构材料领域最常规、最常用的高强度牌号)。

我们把它们带到拉力机上测量强度。 结果是,当压力达到900公斤时,304不锈钢圆棒就断裂了。 然而6061铝合金圆棒只有在承受1500公斤的拉力时才会断裂。 所以,我们都一眼就说铝合金比钢强! 又轻又硬是好东西!
铝合金通常具有低密度的优点
但你注意到了吗? 不锈钢和铝合金圆棒的强度均为1米,重量完全相同。 铝合金圆棒的直径(厚度)比不锈钢圆棒粗很多! 因为304不锈钢的密度(比重)为7.93而6061铝合金的密度只有2.71

那么如果我们要求这两根圆棒尺寸相同怎么办? 例如,如果规定长度为1米,直径为1.15毫米(1平方毫米横截面),然后在拉力机上测试,情况就会完全不同! 304不锈钢达到压力就会破裂,而6061铝合金达到压力就会破裂!

那么此时测得的强度就是“单位体积的强度”。 那么上面两个测试所表达的含义有什么区别呢? 这很容易理解:假设我们设计一个组件,比如防撞梁。 长度为1.3米,所需重量为20公斤。 然后你会发现铝合金防撞梁的厚度比钢厚很多! !
不能一概而论铝合金 钢材 对比,游大虎做了一个总结
由于厚度比钢材厚2.9倍以上(密度比为7.93和2.71),如果钢材制成的防撞梁厚度为2毫米,那么铝合金防撞梁的厚度为6毫米。 如此大的厚度差异,铝合金防撞梁的整体刚度和抗变形能力确实非常有优势!

但如果要求我们也做两根防撞梁,则要求长度为1.3米,厚度为2毫米。 这样的话,如果钢质防撞梁的重量为20公斤,那么铝合金防撞梁的重量就可以减少到仅仅不到7公斤! 当然,在这种情况下,铝合金防撞梁的机械优势根本不存在。

所以,拆解到这一步,相信大家都应该明白了。 钢和铝合金哪个更有机械优势? 其实关键在于设计这个部件时,是重量控制要求更严格,还是体积(厚度、厚度)要求更严格。 通常决定最终部件装配的机械性能。 网上那些只说“XX更强”,没有任何限制的人铝合金 钢材 对比,确实不够严谨!
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