Різниця між вуглецевим волокном і металом.

Серед багатьох матеріалів все більше уваги приділяється композитам з вуглецевого волокна (CFRP) за їх чудову питому міцність, конкретну жорсткість, стійкість до корозії та стійкість до втоми.

Різні характеристики між композитами з вуглецевого волокна та металевими матеріалами також надають інженерам різні дизайнерські ідеї.

Далі буде наведено просте порівняння між характеристиками та відмінностями композитів з вуглецевого волокна та традиційних металів.

1. Питома жорсткість і питома міцність

У порівнянні з металевими матеріалами матеріали з вуглецевого волокна мають легку вагу, високу питому міцність і питому жорсткість.Модуль вуглецевого волокна на основі смоли вищий, ніж у алюмінієвого сплаву, а міцність вуглецевого волокна на основі смоли набагато вища, ніж у алюмінієвого сплаву.

2. Проектованість

Металеві матеріали, як правило, всі однієї статі, існує феномен плинності або умовної плинності.А одношарове вуглецеве волокно має очевидну спрямованість.

Механічні властивості вздовж напрямку волокна на 1 ~ 2 порядки вищі, ніж у вертикальному напрямку волокна, а також властивості поздовжнього та поперечного зсуву, а криві напруга-деформація є лінійно-пружними до руйнування.

Таким чином, матеріал з вуглецевого волокна може вибрати кут укладання, коефіцієнт укладання та послідовність укладання одношарового матеріалу за допомогою теорії пластини ламінування.Згідно з характеристиками розподілу навантаження показники жорсткості та міцності можна отримати за допомогою конструкції, тоді як традиційні металеві матеріали можна лише потовщити.

У той же час можна отримати необхідну жорсткість і міцність у площині, а також унікальну жорсткість зчеплення в площині та поза площиною.

3. Стійкість до корозії

У порівнянні з металевими матеріалами матеріали з вуглецевого волокна мають сильну стійкість до кислот і лугів.Вуглецеве волокно - це мікрокристалічна структура, подібна до кристала графіту, утворена графітизацією при високій температурі 2000-3000 °C, яка має високу стійкість до середньої корозії, у до 50% соляної кислоти, сірчаної кислоти або фосфорної кислоти, модуль пружності, міцність і діаметр залишаються в основному незмінними.

Тому, як армуючий матеріал, вуглецеве волокно має достатню гарантію стійкості до корозії, різна матрична смола має різну стійкість до корозії.

Як і звичайна епоксидна смола, армована вуглецевим волокном, епоксидна смола має кращу стійкість до погодних умов і все ще добре зберігає свою міцність.

4. Проти втоми

Деформація стиснення та високий рівень деформації є основними факторами, що впливають на втомні властивості композитів з вуглецевого волокна.Зазвичай властивості втоми піддаються випробуванням на втому під тиском (R = 10) і тиском на розтяг (r = -1), тоді як металеві матеріали піддаються випробуванням на втому на розтяг під тиском (R = 0,1).У порівнянні з металевими деталями, особливо деталями з алюмінієвих сплавів, деталі з вуглецевого волокна мають відмінні властивості втоми.У сфері автомобільних шасі тощо композити з вуглецевого волокна мають кращі переваги застосування.При цьому в карбоновому волокні практично відсутній ефект надрізу.Крива SN випробування з надрізом є такою ж, як і крива випробування без надрізу протягом усього терміну експлуатації більшості ламінатів з вуглецевого волокна.

5. Відновлюваність

В даний час матриця зрілого вуглецевого волокна виготовляється з термореактивної смоли, яку важко витягнути та використати знову після затвердіння та зшивання.Тому складність відновлення вуглецевого волокна є одним із вузьких місць промислового розвитку, а також технічною проблемою, яку необхідно терміново вирішити для широкомасштабного застосування.Зараз більшість методів переробки вдома та за кордоном мають високу вартість і їх важко індустріалізувати.Вуглецеве волокно Walter активно вивчає рішення, які можна переробити, завершив ряд пробних зразків, ефект відновлення хороший, з умовами масового виробництва.

Висновок

У порівнянні з традиційними металевими матеріалами матеріали з вуглецевого волокна мають унікальні переваги в механічних властивостях, легкості, зручності проектування та стійкості до втоми.Однак його ефективність виробництва та важке відновлення все ще залишаються вузькими місцями його подальшого застосування.Вважається, що вуглецеве волокно буде використовуватися все більше і більше разом з інноваційними технологіями та процесами.


Час публікації: 07 липня 2021 р

Надішліть нам своє повідомлення:

Напишіть своє повідомлення тут і надішліть його нам