不锈钢材料是否可代替树脂作为基体材料

不锈钢材料代替树脂来作基体材料，是因为不锈钢的强度一般都比树脂的强度大，其中，在强度前面加上“超”字的不锈钢材料材料更是如此。比如，某些超强度不锈钢的强度已经达到每平方毫米二、三百公斤以上。用不锈钢材料作基体材料，增强材料就必须比基体金属的强度更高。什么增强材料能够承担这一任务呢？人们很快就想到了早在二百多年以前就发明的一种东西——不锈钢纤维。不锈钢纤维是一种直径只有几个微米的金属纤维。大块金属，因为里面有微裂缝、杂质、空穴、位错等缺陷在“捣乱”，并以强度受到了影响。现在把它制成极细极细的须状物，这种晶须实际上是一种单晶体，晶体中的原子排列得非常整齐，几乎一点“缺陷”也没有，原子相互牢牢地结合在一起，外力很难把它们拆开，强度自然也就大大提高了。比如，强度不锈钢纤维的抗拉强度可达1336公斤／平方毫米。

 除不锈钢以外，被研究的还有铜、铬、镍之类的金属晶须。一些金属或非金属的化合物，比如氯化铝、氧化铍、碳化硼、碳化硅、氮化硅、氮化硼和石墨等等的纤维也在被研究之列。从强度方面来看，晶须是理想的纤维增强材料。比如，碳化硅晶须的强度是每平方毫米4218公斤，比超强度钢高十多倍。它们的弹性模量也高，也就是必须在很高的应力作用下才能变形。应该说，就晶须而言，非金属晶须的性能比金属晶须更优越。因为非金属的比重都很小，一般只有不锈钢的三分之一到二分之一，抗变形的能力又很强，弹性模量要比不锈钢高一倍多，因此，用非金属晶须来做增强材料，往往可以得到比强度、比弹性模量更高的复合材料。

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 现在已经有了用各种晶须来增强的复合材料，比如用蓝宝石、石墨或碳化硅晶须来增强铝、镁、钛、铜、银、镍；用铜或镍晶须来增强银基合金等。但是，总的来说，这种材料还处在试验研究的阶段。原因是晶须的制造太困难，不但产量有限，而且晶须的尺寸很小，直径只有几微米到几十微米，长度顶多只有几厘米。并不是人们不需要长晶须，而是因为晶须一长，性质就变，强度大大下降，而且分布不均，会出现薄弱环节。说来说去还是制造工艺不过关。

 对不锈钢材料的研究给人们提供了很多有关纤维的新知识，也使人们得到了启示：既然长晶须一时还制造不出来，那么为了在实际应用中获得好处，可不可以用一种强度介于晶须和基体之间的长纤维来代替呢？不锈钢纤维增强材料从六十年代以来就获得了迅速的发展，除了玻璃纤维和碳纤维以外，用来增强不锈钢基的主要纤维材料有氧化铝、氧化锆、氮化硼、石墨、硼、碳化硅、硼化钛、钨、钼、铍等等，它们的直径从几个微米到上百微米，强度在200到400公斤／平方毫米之间，弹性模量多数为40000公斤／平方毫米左右