什么是比刚度？

"简单说就是『又轻又硬』的指标

好比同样1公斤材料：

铝棒能掰弯 → 比刚度低

铍棒纹丝不动 → 比刚度爆表"

“比刚度”是指材料在单位重量下的刚性（刚度）指标 = 弹性模量（E）÷ 密度（ρ），用来衡量材料在减重同时保持结构刚性的能力。

　　1、铍（Be）

　　比刚度：≈155 GPa/(g/cm³)

　　✓ 硬度接近部分钢材，重量仅为铝的 2/3

　　✓ 热稳定性极佳，适合空间光学器件

　　△ 毒性限制其应用场景

　　■ 尖端应用：航空航天、卫星结构件

　　2、镁合金 Magnesium alloy

　　比刚度：≈25~45 GPa/(g/cm³)

　　✓ 最轻结构金属之一（ρ = 1.74–1.81 g/cm³）

　　✓ 添加 Al/Zn 稳定析出相，提高强度与铸造性

　　■ 应用：轻量化汽车部件、无人机骨架

　　3、高强铝合金 Aluminum alloy

　　比刚度：≈25~26 GPa/(g/cm³)

　　✓ 弹性模量约 70 GPa，密度约 2.8 g/cm³

　　✓ 可通过 Li/Sc 微合金化提升强度与耐腐蚀性

　　■ 应用：飞机机身、自行车框架

　　4、钛合金 Titanium alloy

　　比刚度：≈24~25 GPa/(g/cm³)

　　✓ 高强度 + 弹性模量（110 GPa）

　　✓ 生物相容性：Ti-6Al-4V 被广泛用于人工关节、种植体

　　✓ 在海水中腐蚀速率仅为钢的十分之一

　　◇ 成本痛点：熔炼需真空电弧炉（能耗是炼铝的2~5倍）

　　¤ 冷知识：iPhone 15 Pro边框用的其实是Ti-6Al-4V合金

　　■ 应用：医疗植入物、航空发动机

　　5、钪铝合金 Sc-Al alloy

　　比刚度：≈23~24 GPa/(g/cm³)

　　✓ 0.1%钪使晶粒尺寸缩小至1μm

　　✓ 疲劳寿命提升300%

　　◇ 稀缺性和提炼难度推高价格：钪价格远超黄金

　　■ 高端应用：航天器承力结构、燃料箱、可焊高强铝构件

　　6、高熵合金 High-Entropy alloys

　　比刚度：≈17~22 GPa/(g/cm³)

　　✓ 5种主元素协同强化（如 AlCoCrFeNi）

       ✓ 抗辐照能力是传统合金的10~100倍

　　✓ 极端环境材料

　　△ 工业难题：小批量制备为主，难以工业化量产

　　7、铝锂合金 Aluminum-Lithium alloy

　　比刚度：≈30~31 GPa/(g/cm³)

　　✓ 每添加 1% 锂，密度下降约 3%

　　✓ 弹性模量逆增（如AA2099 可达 76 GPa）

　　◇ 波音“787 减重 1kg/年省 $3000”

　　8、镍基超合金（如 Inconel 718）

　　比刚度：≈24~25GPa/(g/cm³)

　　✓ 在 700–800°C 保持 70% 模量

　　✓ 析出强化（γ''）带来高蠕变抗力

　　■ 关键应用：航空发动机涡轮叶片、压气机部件

　　9、马氏体时效钢 Maraging Steel

　　比刚度：≈23~26 GPa/(g/cm³)

　　✓ 弹性模量高，强度超 2000 Mpa

　　✓ 密度偏高，限制航空轻质部件应用

　　■ 应用：装甲、高强度结构

　　10、金属基复合材料（如 Al/SiC）

　　比刚度：≈30~80 GPa·cm³/g（取决于 SiC 含量）

　　✓ 复合增强使模量达 200–250 Gpa

　　✓ 热膨胀系数可匹配光学元件，实现热不变形

　　■ 精密领域：光学仪器平台支撑结构