最坚韧有力学性能好的材料

1. 最坚韧有力学性能好的材料

碳纤维（carbon fiber，简称CF），是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。

碳纤维具有许多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。

碳纤维与传统的玻璃纤维相比，杨氏模量是其3倍多；它与凯夫拉纤维相比，杨氏模量是其2倍左右，在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性突出。

2. 最坚韧的材料是什么？

蜘蛛网大家平常都能见到，但是大家听过达尔文吠蛛丝吗？它就是一个名叫达尔文树皮蛛吐出的蜘蛛网。

3. 韧性较差的材料

1，非金属材料：石材、玻璃、混凝土、加气混凝土、粘土砖、陶粒砖、粉煤灰砖、保温砖、陶瓷、硬聚氯乙烯（UPVC），等等。
2，金属材料：普通灰铸铁、白口铸铁。
     普通灰铸铁有一定韧性，所以可以用来制造污水井盖子、壳体、发动机气缸体、气缸盖。
     普通灰铸铁可以吸收震动，可以做 “铁砧子”。
     球磨铸铁的韧性很好，可以制造汽车发动机曲轴。
     可锻铸铁，也叫做 “马钢”，可以制造坚固的机件。
     铸铁有很好的 “适油性”，所以耐磨性很好，用来制作气缸、轴套、轴承。
     冷硬铸铁用来制作轧钢机的轧辊。

4. 硬，韧性好，质量轻的物质，

其实按照我个人的观点来看，1楼的答案应该正确啊，毕竟楼主的要求是硬，轻，韧性好，之后猜到抗腐蚀性，钛或者钛合金个人来看的确是不二的选择，蒙乃尔合金虽然各方面都不错，而且抗氟性比钛要好，但是它是以镍为基体的，镍的密度也有8.6左右，这样的密度已经比铁还要高了，所以蒙乃尔合金肯定不轻，就不符合要求啦。
抗腐蚀性好的金属有很多，合金就更多了，但是这些抗腐蚀性好的金属一般都有一个共同点，就是密度都很大，例如锆，铌，钽，铂，钌，铑，铱，金等这些，耐腐蚀性极好，钽，铌这些的韧性极好，做成合金的话，也比较硬，但是密度最小的锆，密度也有6.5左右，比铁稍微轻点，但是和钛的4.5，也差很多啊。
其实这里面有一个问题一直不清楚的，就是楼主说的这种金属或合金，对它的耐腐蚀性的要求到底去到什么程度，如果只是要求对日常生活中接触到的东西有较好的耐腐蚀性的话，那的确还有一种，就是铝合金，铝合金就能符合楼主的这些要求了，而且比钛合金更轻更便宜。
但是楼主如果要求这种金属是用在化工方面的话，那就只有用钛合金了，因为如果以耐腐蚀性来看，钛合金的耐腐蚀性要远优于铝合金。
钛，铬，铝估计应该可以做成合金吧，虽然我没有见过，毕竟合金的种类太多了，但是在金属中加入碳纤维我就没有听过了，所以我就不知道有没有了。

5. 硬度高韧性好的材料选用粒度较细的

基体钢钢材硬度高且韧性强，这种钢既具有高速钢的高强度、高硬度，又因不含有大量的未溶碳化物而使钢的韧性和疲劳强度优于高速钢。

从化学成分看，凡是在高速钢基体成分上，添加或调整合金元素，并适当增减碳含量，以改善钢的性能，适应某些用途的钢种，均称为基体钢。

基体钢也可以认为是一种较低碳含量的高速钢，有时也直接称为低碳高速钢，实际其碳含量处于中碳成分。这种低碳高速钢常用于高冲击负荷下的模具，由于碳化物相对较少，钢的韧性和工艺性能也明显改善。

高速钢因有过量碳化物存在，导致了脆性。因此，对冷作模具材料来说，须减少成为应力集中破断起源的碳化物数量，以提高其韧性。较理想的钢是既有高速钢的强度，又有超高强度钢的韧性。

美国在研究模具钢的本质和高速钢淬火基体成分基础上，发展了一种成分接近于高速钢正常加热淬火溶入基体的成分，残余碳化物<5%的基体钢。

可通过热处理获得与超高强度钢相似韧性和与高速钢相近强度。此钢碳含量降至0.55%左右，合金元素总量12%~22%，在真空炉中冶炼。热处理状态的过剩碳化物颗粒细小，且分布均匀。

当硬度为62~64HRC时，疲劳强度是普通高速钢M2的5~10倍。用于制造复杂形状的挤压模具和冲头，寿命可提高4~10倍。

基体钢代表性的钢号有美国钒合金钢公司的VascoMA（5Cr4W3Mo2V）钢，日本大同特殊钢株式会社的DRM1、DRM2、DRM3钢，日本日立金属株式会社【摘要】
硬度高韧性好的材料选用粒度较细的【提问】
基体钢钢材硬度高且韧性强，这种钢既具有高速钢的高强度、高硬度，又因不含有大量的未溶碳化物而使钢的韧性和疲劳强度优于高速钢。

从化学成分看，凡是在高速钢基体成分上，添加或调整合金元素，并适当增减碳含量，以改善钢的性能，适应某些用途的钢种，均称为基体钢。

基体钢也可以认为是一种较低碳含量的高速钢，有时也直接称为低碳高速钢，实际其碳含量处于中碳成分。这种低碳高速钢常用于高冲击负荷下的模具，由于碳化物相对较少，钢的韧性和工艺性能也明显改善。

高速钢因有过量碳化物存在，导致了脆性。因此，对冷作模具材料来说，须减少成为应力集中破断起源的碳化物数量，以提高其韧性。较理想的钢是既有高速钢的强度，又有超高强度钢的韧性。

美国在研究模具钢的本质和高速钢淬火基体成分基础上，发展了一种成分接近于高速钢正常加热淬火溶入基体的成分，残余碳化物<5%的基体钢。

可通过热处理获得与超高强度钢相似韧性和与高速钢相近强度。此钢碳含量降至0.55%左右，合金元素总量12%~22%，在真空炉中冶炼。热处理状态的过剩碳化物颗粒细小，且分布均匀。

当硬度为62~64HRC时，疲劳强度是普通高速钢M2的5~10倍。用于制造复杂形状的挤压模具和冲头，寿命可提高4~10倍。

基体钢代表性的钢号有美国钒合金钢公司的VascoMA（5Cr4W3Mo2V）钢，日本大同特殊钢株式会社的DRM1、DRM2、DRM3钢，日本日立金属株式会社【回答】

6. 请问，材料（如金属）的硬度、强度、塑性、韧性分别由什么决定？ 非常感谢~

金属的性能与其组织结构密不可分，这也是学材料的最基本的问题；材料的晶体结构通常是确定不变的，其组织随着变形条件、处理状态的不同而发生改变，进而影响其性能；通常材料的强度与塑性呈反向变化，提高强度的同时会导致塑性、韧性的降低，而通过晶粒细化这种方式可实现强度与塑性的同时提高。
1）材料的晶体结构一般分，体心立方，面心立方和密排六方结构，由其滑移系统的存在多少与启动与否决定其塑性的好坏，通常在室温下面心立方结构的材料塑性最好，体心立方次之，密排六方最差；
2）随着变形温度的提高，材料的塑性得到提高，而强度发生一定程度上的降低；一定范围内，变形量越大，材料的强度越高，塑性越差。
3）无时效硬化效应的材料，变形态的强度要高于退火态；可时效硬化的合金，时效后的强度与变形态相比这看情况而论，不可一概而论。

7. 就材质而言，以下哪种材料强度比较高，而且不容易变形，也不脆。麻烦知道的内业人士可以详细的解释下！！

A 碳纤维 最高强度。

B 碳纤维复合材料是现在航空业复合材料的首选，很大程度了代替了金属。比如飞机火箭等外壳组成材料，属于材料科学前沿。

C 简单介绍如下

1971 年，TORAY 成了世界上第一人制造商，从事 PAN 基碳纤维的人型工业化生产，并将其产品命名为“TORAYCA”，是 TORAY 碳纤维的缩写。目前，TORAY 是全球生产和营销 碳纤维的领导者。
目前，全世界主要生产两种碳纤维。一个是 PAN 基碳纤维以聚丙烯腈为原料，另一个是沥青基的碳纤维，由煤、石油利合成沥青蒸馏而成沥青，然后再聚合成纤维。在强度上 PAN 基的碳纤维要优丁沥青基的碳纤维，因此在全世界的碳纤维生产中占有绝对 性的压倒优势。



1．碳纤维的生产工艺



对于碳纤维的生产工艺，当生产 PAN 基碳纤维的时候，被称为“母体”的聚丙烯腈纤维首先要通过聚合和纺纱工艺加工聚丙烯腈而成。然后，将这些母体放入氧化炉中在 200 到 300 摄氏度进行氧化。另外，还要在碳化炉中，在温度为 1000到 2000 摄氏度间进行碳化制成碳 纤维。除了常规类型的细碳纤维之外，PAN  基碳纤维还包括粗纤维，被称为“人丝束类型碳纤维”，这种粗纤维的生产成本比较低。



2．碳纤维特性 



正如通常人们所说的，碳纤维比铝还要轻比钢还要硬，它们的比重是铁的四分之一，比强度是铁的十倍。通过与其它纤维的这种比较，你就可以初步了解碳纤维的特性。还有，碳纤维首先是一种物质，是由和钻石同等材质的碳制成的。出于这种原因，另外还有在优越的抗张强度利抗拉模量，碳纤维在化学组成上非常稳定，并且具有高抗腐蚀性。碳纤维的其它特 性包括高度的 X 射线穿透性，较高的抗化学，抗热和抗低温能力。碳纤维的这些特性也就意味着他们可以被应用于很多的领域。主要的应用包括体育运动，例如高尔大球棒和钓鱼杆；航空应用包括飞机元件；和工业应用。随着工业的不断进步，人们正在寻找很多具有新能的材料，碳纤维的需求在逐渐增长，广泛地应用于医疗设备、压力
容器、土木工程和建筑材料、能源、其它新的工业应用上。碳纤维的生产成本也在逐渐降低，加工技术趋向多元化，制造商可以按照具体的应用提供一系列的碳纤维产品。所有的这些都 支撑了以工业应用为中心的新型应。



3．碳纤维的产品形式及制造工艺 



碳纤维有四种产品形式：纤维，布料，预浸料坯，和切短纤维。布料指的是由碳纤维制成的织品。预浸料坯是一种产品，是将碳纤维按照一个方向一致排列，并将碳纤维或布料刚树 脂浸泡使其转化成片状。切短纤维指的是短丝。按照不同的配比，这些产品和树脂一起应用将形成碳纤维强化塑料(CFRP)。将树脂附在纤维上可以制成压力容器和轧滚，将它们缠绕在一个芯儿上，然后进行塑化或 硬化处理。这种方法被称为“缠绕成型法”。 将布料放入一个模型中，然后刚树脂浸泡，可以川米生产卡=乍和划艇的车身部分。这就是 所说的“树脂转注成型法(RTM)”。飞机元件的制造是通过在高压釜中给预浸料坯加热，加压和塑化成型而成的。将预浸料坯缠绕在一个芯儿上，然后将其加热和塑化，这就是所说的“薄片缠绕法”，用这种方法可以用来制成高尔夫球棒利钓鱼杆。短丝与树脂混合可以形成混合物，经过加工后可以生产山机 器元件和其它产品。 
过去，预浸坯料是应用最广泛的碳纤维形式，通过在反应釜内利用薄片缠绕法预制而成。然而，近来，随着新的工业应用的开发，纤维缠绕成型法，混合物和其他的预制方法得到了 更加广泛的发展。像 RTM这样的成型法的应用，使得制造商可以更加有效地制成大型产品。 碳纤维与最合适的树脂及预制工艺的结合使得碳纤维的应用更加具有吸引力。



4．应用的发展



目前，各种应用占碳纤维年需求的比例如下：体育应用大约为 30％，航空应用为 10％，工 业应用为 60％。体育应用中的三项重要应用为高尔夫球棒，钓鱼杆和网球拍框架。目前，据估计每年的高 尔大球棒的产量为 3400万。按照《国家利地区分类，这些高尔大球棒主要产地为美国，中 国，日本和中国台北，美国和日本是高尔夫球棒的主要消费地占 80％以上。全世界 40％的碳纤维高尔大球椿都是由 TORAY 的碳纤维制成的。全世界碳纤维钓鱼杆的产量人约为每年 2000 万副，这就意味着这种应用对碳纤维有着稳定 的需求。网球拍框架的市场容量人约为每年 600 万副。其它的体育项目应用还包括冰球棍，滑雪杖，射箭，和自行车，同时，碳纤维还应用在划船，赛艇，冲浪，和其它的海洋运动项目中。在 1  992 年问，航空应川中对碳纤维的需求开始有所减少，主要是受到了商业飞机业衰退 的影响，但是在 1995早期有得到了迅速的恢复。恢复的主要原因是由于生产效率在整体上 都得到了提升，同时也开始全力生产波音 777 飞机，TORAY的碳纤维被用做结构材料，包 括水平和垂直的横尾翼和横梁，这两部分结构是如此的重要，如果他们受损，那么整个飞机在飞行的过程中就可能坠毁。这些材料被称为“首要的结构材料”，因为他们是如此的重要， 所以对他们的质量要求是极其苛刻的。对于波音 777机，TORAY 是波音公司指定的唯一 有资格的碳纤维制造商。欧洲空客也在他们的飞机上使用了大量的碳纤维，TORAY 的 TORAYCA 碳纤维有望将被大 量地应用在他们的新型客机 A380 上。在工业领域，碳纤维的应用也相当广泛，作为材料，它们正在替代金属和混凝土来满足环 境、安全和能源要求，在工业领域对碳纤维的需求量正在呈现上升趋势。在土木工程和建筑领域，应用碳纤维的抗震修复和加强法是一项主要突破，正在此领域得到更加广泛的推广。在铁路建筑中，大型的顶部系统和隔音墙在未来会有很好的应用，这些也将是很有前景的应用。压力容器主要用在汽车的受压大然气(CNG)箱上，如图所示，还用 在救火队员的固定式呼吸器(SCBA)上。CNG罐源于美国和欧洲国家，现在日本和其他的亚 洲国家也对这项应用表现山了极大的兴趣。 碳纤维的其它应川包括机器元件、家用电器、微机、及与半导体相关的设备的复合材料的生产，可以用来起剑加强，防静电，和电磁波防护的作用，另外，在  X  射线仪器市场上， 碳纤维的应用可以减少人体住 X 射线下的暴露。随着碳纤维成本的连续降低，和世界范同内的环保要求的提高，碳纤维开始被应用于汽车领域，将来它们会被应用做尾部沸腾器，发动机，传动轴和燃料箱材料，在未来将有很好的 前景。



5．碳纤维市场的历史



碳纤维的全方位商业化始丁 20 世纪 70 年代，70 年代是高尔大球棒和钓鱼杆应用的引入和 发展时期，主要是在日本。在 80年代早期，碳纤维开始被广泛地川在客机和航空飞行器上 作为结构材料，主要是用在欧洲和北美。然后，人们提高了对碳纤维的认识，开始把它当成一种高质苗的材料，并在 20 世纪 80 年 代中期得到了飞速的增长。在 80 年代中期，空客公司开始将CFRP 作为首要的结构材料应 用在它们的飞机上，而且，随着碳纤维在网球和新的体育项目的应用，碳纤维市场得剑了稳 步的扩展。尽管住 1991年的海湾战争之后，航空业的发展走向衰退，全球经济开始停止不 前，碳纤维的需求增长也趋向缓慢，白 90 年代中期以斤，碳纤维的工业应刚开始成为新的需求增长点。尤其是，欧洲和北美开始将碳纤维应用与压力容器上，这种增长非常显著，由于1995 年的神户人地震，加快了抗震加固应用的需求。在未来，预计碳纤维的主要应用领 域将侧重于工业应用，而且这一需求将会稳步增加。另外，新一带的航天计划和与汽下相关的应用都将促进碳纤维的工业化应用。



6．供需状况



在 2004 年，常规型的碳纤维的产能约为 25000  吨，其中 75％由和日本相关的制造商生产。另外，低成本的粗碳纤维一被称为“人丝束类型”的碳纤维的产量也有几千吨，人丝束类型已经开始被用于低端的体育和工业应用中，同时也被应用于过去只有玻璃纤维才涉及的领域。



对丁碳纤维米说，通常所说的 70％的宣布的产能是实际的产能。所宣布的产能通常是以标准产品类型为基础进行计算的，但是对于碳纤维，除了具有标准强度和模量的标准产品之外，还有很多其他的根据技术特性而定的等级产品。纤维的粗度也不尽相同，因此，按照产品类型和纤维粗度来划分，他们的产能是不同的。在生产多种产品的时候，换产会很浪费时间。 因此，实际的产能通常会低于宣布的产能。从 2003 到 2010 年按照应用和领域来划分的全球需求和需求预测。到 2010 年的这段时间内， 碳纤维的需求将每年增长 7.5%。预计到2010 年碳纤维的总需求量将达到 32000 吨。

8. 比金属坚硬结实的材料是什么

在金属世界里，最轻的金属是锂，最硬的金属是铬，耐高温的冠军是钨，最易熔化的金属是铯，导电性最强的金属是银，最不怕腐蚀的金属是铱。
最轻最硬的材料有：铝合金,钛合金,钪合金,碳纤维
钪合金我不大了解。钛合金很轻,很耐用,比较完美,也很贵。碳纤维最轻,最硬,也很贵,但是碳的断裂是无法预知的,有了裂痕,无法修复