什麼是比剛度？

"簡單說就是『又輕又硬』的指标

好比同樣1公斤材料：

鋁棒能掰彎 → 比剛度低

铍棒紋絲不動 → 比剛度爆表"

“比剛度”是指材料在單位重量下的剛性（剛度）指标 = 彈性模量（E）÷ 密度（ρ），用來衡量材料在減重同時保持結構剛性的能力。

　　1、铍（Be）

　　比剛度：≈155 GPa/(g/cm³)

　　✓ 硬度接近部分鋼材，重量僅為鋁的 2/3

　　✓ 熱穩定性極佳，适合空間光學器件

　　△ 毒性限制其應用場景

　　■ 尖端應用：航空航天、衛星結構件

　　2、鎂合金 Magnesium alloy

　　比剛度：≈25~45 GPa/(g/cm³)

　　✓ 最輕結構金屬之一（ρ = 1.74–1.81 g/cm³）

　　✓ 添加 Al/Zn 穩定析出相，提高強度與鑄造性

　　■ 應用：輕量化汽車部件、無人機骨架

　　3、高強鋁合金 Aluminum alloy

　　比剛度：≈25~26 GPa/(g/cm³)

　　✓ 彈性模量約 70 GPa，密度約 2.8 g/cm³

　　✓ 可通過 Li/Sc 微合金化提升強度與耐腐蝕性

　　■ 應用：飛機機身、自行車框架

　　4、钛合金 Titanium alloy

　　比剛度：≈24~25 GPa/(g/cm³)

　　✓ 高強度 + 彈性模量（110 GPa）

　　✓ 生物相容性：Ti-6Al-4V 被廣泛用于人工關節、種植體

　　✓ 在海水中腐蝕速率僅為鋼的十分之一

　　◇ 成本痛點：熔煉需真空電弧爐（能耗是煉鋁的2~5倍）

　　¤ 冷知識：iPhone 15 Pro邊框用的其實是Ti-6Al-4V合金

　　■ 應用：醫療植入物、航空發動機

　　5、钪鋁合金 Sc-Al alloy

　　比剛度：≈23~24 GPa/(g/cm³)

　　✓ 0.1%钪使晶粒尺寸縮小至1μm

　　✓ 疲勞壽命提升300%

　　◇ 稀缺性和提煉難度推高價格：钪價格遠超黃金

　　■ 高端應用：航天器承力結構、燃料箱、可焊高強鋁構件

　　6、高熵合金 High-Entropy alloys

　　比剛度：≈17~22 GPa/(g/cm³)

　　✓ 5種主元素協同強化（如 AlCoCrFeNi）

       ✓ 抗輻照能力是傳統合金的10~100倍

　　✓ 極端環境材料

　　△ 工業難題：小批量制備為主，難以工業化量產

　　7、鋁锂合金 Aluminum-Lithium alloy

　　比剛度：≈30~31 GPa/(g/cm³)

　　✓ 每添加 1% 锂，密度下降約 3%

　　✓ 彈性模量逆增（如AA2099 可達 76 GPa）

　　◇ 波音“787 減重 1kg/年省 $3000”

　　8、鎳基超合金（如 Inconel 718）

　　比剛度：≈24~25GPa/(g/cm³)

　　✓ 在 700–800°C 保持 70% 模量

　　✓ 析出強化（γ''）帶來高蠕變抗力

　　■ 關鍵應用：航空發動機渦輪葉片、壓氣機部件

　　9、馬氏體時效鋼 Maraging Steel

　　比剛度：≈23~26 GPa/(g/cm³)

　　✓ 彈性模量高，強度超 2000 Mpa

　　✓ 密度偏高，限制航空輕質部件應用

　　■ 應用：裝甲、高強度結構

　　10、金屬基複合材料（如 Al/SiC）

　　比剛度：≈30~80 GPa·cm³/g（取決于 SiC 含量）

　　✓ 複合增強使模量達 200–250 Gpa

　　✓ 熱膨脹系數可匹配光學元件，實現熱不變形

　　■ 精密領域：光學儀器平台支撐結構