Question

鈦合金的密度約為4.5g/cm³，強度可與鋼材相比，抗腐蝕性能好，具有多次鍛打加工的性能好等優(yōu)點，是較為理想的航天工程材料．例如美國的B-1轟炸機的機體結(jié)構(gòu)材料中，鈦合金約占21%，主要用于制造機身、機翼、蒙皮和承力構(gòu)件．隨著技術(shù)發(fā)展，鈦合金進入普通百姓家庭，鈦合金的眼鏡架顯得高貴典雅．
（1）飛機上用鈦合金代替鋼材利用了哪些物理性質(zhì)？
（2）一個質(zhì)量為20g，密度為8×10³ kg/m³的銅鐵合金眼鏡架，若改用鈦合金來制作（體積不變），可以減輕多少克？

Answer 1

分析：（1）合金與組成它的各種成分相比，一般具有熔點低、硬度大、抗腐蝕性強等方面的特點．鈦和鈦合金：性質(zhì)：優(yōu)異的耐腐蝕性，對海水、空氣和若干腐蝕介質(zhì)都穩(wěn)定，可塑性好，強度大，密度��；
（2）根據(jù)題意以鈦合金代替銅合金，銅合金鏡架的體積=鈦合金的體積，根據(jù)公式V_銅=

m

ρ

求出銅合金鏡架的體積，代入數(shù)值即可求出一副鈦合金鏡架的質(zhì)量，然后可知減輕的質(zhì)量．

解答：解：（1）航空航天器在與大氣摩擦時，會產(chǎn)生大量的熱，使自身溫度大幅升高，為保證安全，采用耐高溫的鈦合金，同時在保證安全、能夠完成設(shè)計任務(wù)的前提下，要盡可能地減輕質(zhì)量．從減輕質(zhì)量的要求考慮，由公式m=ρV知，在航空器體積一定的情況下，要減輕質(zhì)量，只能選擇密度較小的材料，因為鈦和鈦的合金密度小、可塑性好、易于加工，所以可用于制造航天飛機；
（2）∵鏡架的體積不變，
故鈦合金鏡架的體積：V_鈦=V_銅=

m

ρ

=

2×10-2kg

8×103kg/m3

=0.25×10^-5m³，
鈦合金鏡架的質(zhì)量：m_鈦=ρ_鈦V_鈦=4.5×10³kg/m³×0.25×10^-5m³=1.125×10^-2kg，
則一副鏡架的質(zhì)量會減輕2×10^-2kg-1.125×10^-2kg=0.875×10^-2kg=8.75g．
答：（1）密度小、硬度大、延展性好等；（2）則一副鏡架的質(zhì)量會減輕8.75克．

點評：本題結(jié)合新信息考查合金的性質(zhì)，難度不大，只要根據(jù)合金的性質(zhì)判斷其用途即可．