Question

钛合金的密度约为4.5g/cm³，强度可与钢材相比，抗腐蚀性能好，具有多次锻打加工的性能好等优点，是较为理想的航天工程材料．例如美国的B-1轰炸机的机体结构材料中，钛合金约占21%，主要用于制造机身、机翼、蒙皮和承力构件．随着技术发展，钛合金进入普通百姓家庭，钛合金的眼镜架显得高贵典雅．
（1）飞机上用钛合金代替钢材利用了哪些物理性质？
（2）一个质量为20g，密度为8×10³ kg/m³的铜铁合金眼镜架，若改用钛合金来制作（体积不变），可以减轻多少克？

Answer 1

分析：（1）合金与组成它的各种成分相比，一般具有熔点低、硬度大、抗腐蚀性强等方面的特点．钛和钛合金：性质：优异的耐腐蚀性，对海水、空气和若干腐蚀介质都稳定，可塑性好，强度大，密度小；
（2）根据题意以钛合金代替铜合金，铜合金镜架的体积=钛合金的体积，根据公式V_铜=

m

ρ

求出铜合金镜架的体积，代入数值即可求出一副钛合金镜架的质量，然后可知减轻的质量．

解答：解：（1）航空航天器在与大气摩擦时，会产生大量的热，使自身温度大幅升高，为保证安全，采用耐高温的钛合金，同时在保证安全、能够完成设计任务的前提下，要尽可能地减轻质量．从减轻质量的要求考虑，由公式m=ρV知，在航空器体积一定的情况下，要减轻质量，只能选择密度较小的材料，因为钛和钛的合金密度小、可塑性好、易于加工，所以可用于制造航天飞机；
（2）∵镜架的体积不变，
故钛合金镜架的体积：V_钛=V_铜=

m

ρ

=

2×10-2kg

8×103kg/m3

=0.25×10^-5m³，
钛合金镜架的质量：m_钛=ρ_钛V_钛=4.5×10³kg/m³×0.25×10^-5m³=1.125×10^-2kg，
则一副镜架的质量会减轻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）则一副镜架的质量会减轻8.75克．

点评：本题结合新信息考查合金的性质，难度不大，只要根据合金的性质判断其用途即可．