碳纤维和不锈钢如何连接

A. 不锈钢怎么才能固定在水泥墙上

用玻璃胶粘就可以实现；如果不锈钢比较厚，后面的水泥墙就不需要找平了，回如果不锈钢答板比较薄，后面要粉刷找平。

石膏线条和石膏装饰图案，在固定时，既快又简单，效果又好，一般采用的就是：做石膏线条的石膏粉末，因为干燥得快，用多少调和多少(用水调和)。

碳在奥氏体不锈钢中是强烈形成并稳。定奥氏体且扩大奥氏体区的元素。碳形成奥氏体的能力约为镍的30倍，碳是一种间隙元素，通过固溶强化可显著提高奥氏体不锈钢的强度。碳还可提高奥氏体不锈钢在高浓氯化物中的耐应力耐腐蚀的性能。

(1)碳纤维和不锈钢如何连接扩展阅读：

碳钢、铁素体型和马氏体型不锈钢有磁性，奥氏体型不锈钢无磁性，但其冷加工硬化生成马氏体相变时将会产生磁性，可用热处理方法来消除这种马氏体组织而恢复其无磁性。

不锈钢是这方面的最佳材料，在公共场所，不锈钢的表面经常会被胡写乱画，但是，它的一个重要特性是可以将它们清洗掉，这是不锈钢优于铝的一个显著特点。

铝的表面容易留下痕迹，往往很难去掉。清理不锈钢表面时应顺着不锈钢的纹路清理，因为有些表面加工的纹路是单向性的。

B. 马斯克：为什么我要用不锈钢替代碳纤维建造星际飞船

马斯克在一月份的推特上说，以前被称为BFR的火箭将由不锈钢而不是碳纤维制造。在这次《大众机械》 杂志的独家采访中，他将告诉我们为什么。

SpaceX目前在用不锈钢材料制作巨型火箭。据我们所知，这是自20世纪50年代末阿特拉斯计划中一些命运多舛的尝试以来，不锈钢材料首次用于航天器的制造。

我们之所以了解到他的举动，是因为数周以来一直有传闻设计会有小幅优化，但在圣诞节前几天，马斯克透露此次并非小幅优化。构成“星舰火箭”（此前称为BFR，或Big Falcon Rocket或Big F-other-word Rocket）的箭体及其“超重型”（Super Heavy）助推器的最先进的碳纤维材料将被300系列不锈钢所取代。

即将测试飞行的“星舰”火箭刚刚在SpaceX位于德克萨斯州的发射场完成组装。这是一张未渲染过的真实图片。——Elon Musk（@elonmusk）2019年1月11日（来源 | twitter）

1月10日，马斯克在推特上发布了一张“星舰”测试版的照片——基本上是一架原型机，可用于亚轨道垂直起降（垂直起飞和着陆）的测试飞行，飞行高度约为16,400英尺，他称之为“啤酒花”。

自准揭幕以来，马斯克通过Twitter简短直接地回答了好奇的网友们提出的一些问题。但在公布前两周，他在位于加州霍索恩的SpaceX总部接受了《大众机械》主编瑞安·达戈斯蒂诺的独家采访。他非常详细地讲述了这一变化背后自己的想法。除此以外，他也谈及了更多的话题——我们很快就会给你呈现更多的内容。就目前而言，以下是他对这一重大变化的采访实录。

安·达戈斯蒂诺: 你一直在忙着重新设计星舰。

埃隆·马斯克： 是的。 星舰和“超重型”火箭助推器的设计改为用特殊的不锈钢合金。我对此考虑了很久。这种做法有点违反常理，我费了很大劲才说服团队朝着这个方向努力。但现在我相信他们对此深信不疑，是的，他们被说服了。我们曾经寻找一种先进的碳纤维结构，但进展非常缓慢。碳纤维成本为每公斤135美元，并且有大约35％的报废率——比如你切割纤维，其中一些就无法使用，所以实际成本接近每公斤200美元，而不锈钢则只有3美元。。它浸渍了高强度树脂，处理起来非常棘手，而且有60到120层。

如果你看一下高质量不锈钢的特性，印象中它不是最轻的，可是事实上它却是最轻的

瑞安·达戈斯蒂诺： 相比之下，不锈钢如何呢？

埃隆·马斯克： 对于不锈钢来说，违反常理的一点是，虽然很明显它便宜、进度也快很多，但印象中它不是最轻的。可是事实上它却是最轻的。如果你看一下高质量不锈钢的特性，不易发现的一点是，在低温下其强度会提高50％。

大多数钢在低温条件下会变得非常脆。你肯定也见过在碳钢上喷液氮的戏法——喷些液氮，然后用锤子打碳钢，它会像玻璃一样破碎。大多数钢都是如此，但对于铬镍含量高的不锈钢却并非如此。铬镍会增加了不锈钢的强度，并提高其延展性。所以，即使在零下330华氏度，这种不锈钢会有12％到18％的延展性，非常有韧性，非常坚固，没有碎裂问题。

断裂韧性指的是这样一种性质：如果某些东西有一个小裂缝，材料是会阻止裂缝，还是会导致裂缝扩散？因此，当经历重复振动的多个应力循环时，材料中的小缺陷会扩散多少？

所以，有些材料可以阻止自己裂缝。

瑞安·达戈斯蒂诺： 所以有些材料可以阻止自己裂缝。

埃隆·马斯克： 是的，比如陶瓷——像咖啡杯之类——很难阻止裂缝。一旦裂缝开始，就会像玻璃一样直至最后完全碎裂。然而根据金属类型的不同，某些金属具有比其他金属更好的断裂韧性，而断裂韧性可随温度而变化。从技术上来看，韧性是指应力-应变曲线下的区域。因此，当你对某个物体施加压力时，这个物体会有多大的应变，或者说物体会有多大的变形？这是一个重要的效益。

不锈钢是早期阿特拉斯计划中使用的材料。早期的阿特拉斯是一个钢制球罐。阿特拉斯计划的缺陷在于这种材料太薄，以至于它会在自身重量作用下坍塌。这是一个无法经久耐用的钢制气球，它会像一个充气城堡一样坍塌，甚至无法携带一个很小的有效载荷。早期的阿特拉斯有多个案例是真的在发射垫上坍塌造成的灾难。

不过，当你把它看做是可循环利用的飞行器时，我认为有一个很重要的技巧。看，这是钢的另一个优点：它具有高熔点，比铝高得多。虽然碳纤维不会熔化，但树脂在一定温度下会被破坏。所以通常铝或碳纤维的材料需要一个稳定的工作温度，大约被限制在300华氏度（约150摄氏度）左右。这个温度并不高，在这个温度以内只能进行一些短途旅行，或许可以超过一下限度，到350华氏度，再努力一下到400华氏度（约204摄氏度）。但是400华氏度的话，就真的到达极限了。材料会变弱，有些碳纤维虽然可以承受400华氏度，但是强度方面就会缩水。但钢铁可以达到1500～1600华氏度（816～871摄氏度）。

还有一件重要的事情会带来很大的不同

瑞安·达戈斯蒂诺： 你们有一个完整的冶金团队吗？

埃隆·马斯克： 我们确实有一个很棒的材料组，但最初我们会简单地使用高品质的301不锈钢。还有一件重要的事情会带来很大的不同。在上升过程中，你需要一些在低温下强度很高的东西；再入时，需要能够承受高温的东西。因此，隔热罩的质量由隔热瓦和空气框架之间界面处的温度决定。无论是机械的还是粘合在一起，不管接合点是什么，这决定了隔热罩的厚度。

例如，在龙飞船上，隔热瓦片的厚度实际上是由隔热罩传到壳体的粘合线上的热量决定的，而不是由隔热瓦的侵蚀程度决定的。它实际上是由隔热瓦到粘合线之间的导电性所决定的，所以在使用降落伞下降时，我们不会丢失隔热瓦。基本上没有人想丢掉隔热瓦。

如果使用钢材，就可以在1500 华氏度（816摄氏度）而不是300 华氏度（150摄氏度）的接口温度下自如地使用，因此在接口点的温度承受能力提高了5倍，这意味着，对于钢结构来说，后壳的背风侧不需要任何隔热设备。

在迎风面，我想做的是有史以来第一个再生隔热罩。像不锈钢三明治一样的双层不锈钢外壳，基本上有两层。实际上，你只需要两个与桁条连接的层。你可以在夹层之间放置水，然后在外层有微小的穿孔，非常微小的穿孔，除非靠近，否则根本看不到它们。这些微小的孔可以排水，等于是在使用蒸腾冷却来冷却火箭的迎风面。所以整件事看起来仍然是全铬质感的，就像摆在我们面前的这个鸡尾酒调酒器。但其中一方将是双层的并且具有双重目的，即加强机体的结构，使其不重蹈阿特拉斯命运的覆辙。你有一个隔热罩，它作为一个结构提供双重保障，就是这样。

据我所知，这种做法之前从未被建议过。

瑞安·达戈斯蒂诺： 据我所知，这种做法之前从未被建议过。这是一个巨大的变化。

埃隆·马斯克： 是的。

瑞安·达戈斯蒂诺： 钢材来自哪里？

埃隆·马斯克： 它就是301不锈钢。这么说吧，304不锈钢是人们制作罐子的材料，储量很多。

瑞安·达戈斯蒂诺： 这对你的进度有什么影响？

埃隆·马斯克： 它会加快进度。

瑞安·达戈斯蒂诺： 因为它更容易使用吗？

埃隆·马斯克： 是的。钢材非常容易使用。哦，我忘了提到，碳纤维每公斤135美元，报废率35％，所以差不多要每公斤200美元。但钢材每公斤只需3美元。

瑞安·达戈斯蒂诺： 这是一个好主意。

埃隆·马斯克： 是的。

C. 碳纤维和不锈钢哪个好

碳纤维比不锈钢更好。

碳纤维是一种由碳元素组成的新型无机材料，具有许多出色的物理和化学特性。它质量轻但强度高，韧性极高且耐磨耐用，具有出色的抗疲劳性能。此外，碳纤维的导热性差，热膨胀系数小，具有良好的耐高温性能。这些特性使得碳纤维在航空、汽车、体育器材等领域得到广泛应用。尤其在需要轻量化和高性能的领域，碳纤维的表现非常出色。

而不锈钢是一种传统的金属材料，虽然也具有很高的强度和良好的耐腐蚀性，但它的重量相对较重。在某些应用中，这可能会导致额外的负担或限制其使用范围。此外，不锈钢虽然耐高温性能良好，但在高温环境下的性能可能会受到一定影响。特别是在高负荷和高强度的工作环境下，不锈钢的表现可能会受到一定的限制。

相比之下，碳纤维的优势在于其卓越的轻量化和高强度特性。这使得碳纤维在追求高性能和轻量化的应用中更具优势。碳纤维还具有出色的抗腐蚀性能，能够适应更复杂和苛刻的环境条件。此外，碳纤维的制造过程相对环保，对于现代社会的可持续发展具有重要意义。

综上所述，碳纤维在轻量化、高强度、耐腐蚀性等方面表现出优于不锈钢的性能。因此，碳纤维在某些应用领域比不锈钢更好。

D. 美国私企用301不锈钢造飞船登火星！马斯克这么做只为省钱

2018年底，美国太空 探索 公司SpaceX的老板埃隆·马斯克向世人展示了一艘人类 历史 上最大的宇宙飞船，他给这艘飞船起了个极科幻的名字“星舰”Starship。在马斯克展示的PPT中，星舰通体黝黑，如同《星球大战》里的黑武士一样在火星上空飞行。因为，SpaceX打算用最先进的材料碳纤维来打造这艘未来飞船。

仅仅过去了两个月，2019年1月初，马斯克又向媒体展示一张新图片，在这张新图片里，18层楼高的星舰变成了银白色。马斯克称这“看起来像液态银”，因为SpaceX决定用不锈钢来打造星舰飞船。当然，飞船需要经过大量测试，一开始就采用昂贵的碳纤维来制造外壳显然有点浪费——马斯克迷们这样想。

然而接下来的星舰原型机测试却让马迷们的脸有点疼，媒体纷纷提出质疑：老马你不是来 搞笑 的吧！

星舰测试段看起来就是“液态银”飞船的下半部分，也确实是由不锈钢制造，但这个名为“Starhopper”的大铁桶表面坑坑洼洼，很显然焊接工艺相当不过关。

外表其实不重要，因为SpaceX公司的目的是用它来测试发动机和飞行控制系统，只要它能离开地面，不炸，就成了。

2019年7月26日，这个9米粗的不锈钢圆桶飞到了20米高度，22秒后稳稳落回地面。马斯克在社交媒体上兴奋地宣布：“Starhopper飞行成功，水塔可以飞哈哈！！”

Starhopper能飞，这对于SpaceX来说并不是难事，因为“猎鹰9号”火箭的看家本领就是空中悬停、水平移位，类似的技术对于今天大多数航天强国都不算高精尖了。

随着时间推移，SpaceX星舰的外形越来越向最初PPT草图靠近，虽然外壳依然是不锈钢薄板，焊接工艺却好了许多。2021年末，马斯克正式宣布，将来飞去火星的星舰飞船将只采用不锈钢，彻底抛弃碳纤维的设想！

为什么会这样？难道马斯克为了省钱甚至不惜拿火星移民的性命冒险吗？

的确，在创立SpaceX的第一天起，马斯克就把“省钱”二字玩到了极致，因为SpaceX的目标就是“降低太空运输成本”，用最少的钱干最大的事。为了省钱，这家航天公司一反所有航天机构高大上的形象，他们在荒地上搭建大篷，雇佣普通焊工，找最便宜的原材料，在到处都是泥土和灰尘的地面建造火箭。如果不跟你说那是全球名气最大的航天企业，你一定会以为是某个乡镇企业争取到了一笔马口铁蒸笼的大单。

有看官说了，甭管人家环境怎么样，活儿好，做出来的东西精致就行。

话不多说，咱还是再上一张图吧，这是SpaceX刚做好的星舰，已经矗立在发射塔架上准备测试了，大伙儿瞧瞧工艺如何：

也难怪NASA对马斯克用不锈钢造火箭多有抱怨： 你这么玩，不是砸我牌子么？

但不锈钢便宜，这是谁都不能否认的事实。马斯克算过一笔账：用碳纤维造火箭，每公斤的成本超过135美元，同时碳纤维材料有35%的损耗，总的算起来每公斤需要200美元；同样用301不锈钢薄板只需要3美元！碳纤维制造工艺复杂，专业技术人员每小时工资要250美元，而焊接不锈钢板的普通焊工每小时工资不到50美元。

这么一算下来，如果用碳纤维造一个100吨重的飞船外壳要几千万美元，而用不锈钢薄板几十万就搞定了。

马斯克弃用碳纤维不只因为它贵，而是它确实不适合星舰的任务要求。

碳纤维材料的优点是轻、强度高，随着价格越来越便宜，不仅主流民航飞机大量采用碳纤维，连家用轿车和自行车等也越来越多地用它来作为结构部件和壳体。

但碳纤维的强度是有方向性的，在某些方向上它能承受很大压力，而在另一个维度上却又表现得很脆弱，如果将它制成直径达12米的火箭外壳，依然需要设置额外的增强结构，这又使总重量增加，碳纤维轻薄的优点便不复存在。

碳纤维不可焊接，如果要用它制造星舰壳体，你需要一个直径12米、长度超过50米的巨大卷轴来缠绕纤维丝，然后再用一台更大的设备来抽真空、烘烤几小时甚至几天才成固化。这对于一心想省钱的马斯克来说是不可想象的。相比之下，用3毫米厚的不锈钢板焊接几乎不需要什么设备和投资，露天都可以干，速度快多了。

不锈钢在高低温状态下的性能要优于碳纤维。301不锈钢隔热性能好，适合在8.5个大气压下存储超低温的液态氧；同时它还能承受火箭进入大气层时摩擦产生的高温，只是在温度超过815 时才失去强度，所以需要在与空气摩擦最剧烈的位置铺上隔热陶瓷。

碳纤维导热性能好，用它来装液氧需要双层壳来隔热，这意味着额外增加重量；虽然它也能耐高低温，但在重返大气层时，发动机喷出的火焰会持续炙烤飞船外壳，飞船里边还有液态氧，这会使整个飞船或火箭变成熊熊燃烧的火球。

讲了这么多，你应该明白了，马斯克并非仅仅是抠门才使用301不锈钢来制作星舰飞船，而是不锈钢确实有许多优点：它在同样重量下强度更高，能适应极端高低温环境，加工和维护的成本低，制造速度快，甚至不需要刷油漆......最最重要的，它确实太便宜。

相比之下，碳纤维过于高大上，它的材料成本是不锈钢的70倍，加工工艺复杂昂贵，精度要求苛刻，实际上如果要做到星舰任务所需要的强度，碳纤维的重量优势并不明显，更麻烦的是这东西在高氧环境下太容易烧了，搞不好就出人命。

所以SpaceX决定弃用碳纤维是有道理的，只是不知道2024年他们的不锈钢星舰是不是真可以飞去月球再安全飞回来？

#马斯克星舰计划#