Atšķirība starp oglekļa šķiedru un metālu.

No daudziem materiāliem oglekļa šķiedras kompozītmateriāliem (CFRP) tiek pievērsta arvien lielāka uzmanība to izcilās īpatnējās stiprības, īpašās stingrības, izturības pret koroziju un noguruma noturības dēļ.

Atšķirīgās oglekļa šķiedras kompozītmateriālu un metāla materiālu īpašības nodrošina arī inženieriem dažādas dizaina idejas.

Tālāk būs vienkāršs oglekļa šķiedras kompozītmateriālu un tradicionālo metālu raksturlielumu un atšķirību salīdzinājums.

1. Īpatnējā stingrība un īpatnējā izturība

Salīdzinot ar metāla materiāliem, oglekļa šķiedras materiāliem ir viegls svars, augsta īpatnējā izturība un īpaša stingrība.Sveķu bāzes oglekļa šķiedras modulis ir augstāks nekā alumīnija sakausējuma modulis, un uz sveķu bāzes izgatavotas oglekļa šķiedras stiprība ir daudz augstāka nekā alumīnija sakausējuma.

2. Projektējamība

Metāla materiāli parasti ir viena dzimuma, ir ražas vai nosacīta ienesīguma parādība.Un viena slāņa oglekļa šķiedrai ir acīmredzama virzība.

Mehāniskās īpašības šķiedru virzienā ir par 1 ~ 2 kārtām augstākas nekā vertikālās šķiedras virzienā un garenvirziena un šķērsvirziena bīdes īpašības, un sprieguma-deformācijas līknes ir lineāri elastīgas pirms lūzuma.

Tāpēc oglekļa šķiedras materiāls var izvēlēties ieklāšanas leņķi, dēšanas attiecību un viena slāņa klāšanas secību, izmantojot laminēšanas plāksnes teoriju.Atbilstoši slodzes sadalījuma īpašībām stingrību un stiprību var iegūt pēc konstrukcijas, savukārt tradicionālos metāla materiālus var tikai sabiezināt.

Tajā pašā laikā var iegūt nepieciešamo plaknes stingrību un izturību, kā arī unikālu plaknes un ārpus plaknes savienojuma stingrību.

3. Izturība pret koroziju

Salīdzinot ar metāla materiāliem, oglekļa šķiedras materiāliem ir spēcīga skābju un sārmu izturība.Oglekļa šķiedra ir grafīta kristālam līdzīga mikrokristāliska struktūra, kas veidojas grafitizējoties augstā temperatūrā 2000-3000 °C, kurai ir augsta izturība pret vidēju koroziju līdz 50% sālsskābē, sērskābē vai fosforskābē, elastības modulis, spēks un diametrs būtībā paliek nemainīgi.

Tāpēc oglekļa šķiedrai kā pastiprinošam materiālam ir pietiekama izturība pret koroziju, dažādu matricu sveķu izturība pret koroziju ir atšķirīga.

Tāpat kā parastajam ar oglekļa šķiedru pastiprinātam epoksīdam, arī epoksīdam ir labāka laika apstākļu izturība un tā joprojām labi saglabā savu izturību.

4. Pret nogurumu

Kompresijas deformācija un augstais deformācijas līmenis ir galvenie faktori, kas ietekmē oglekļa šķiedras kompozītmateriālu noguruma īpašības.Noguruma īpašības parasti tiek pakļautas noguruma testiem zem spiediena (R = 10) un stiepes spiediena (r = -1), savukārt metāliskiem materiāliem veic stiepes noguruma testus zem spiediena (R = 0,1).Salīdzinot ar metāla daļām, īpaši alumīnija sakausējuma daļām, oglekļa šķiedras daļām ir lieliskas noguruma īpašības.Automobiļu šasiju un tā tālāk jomā oglekļa šķiedras kompozītmateriāliem ir labākas pielietojuma priekšrocības.Tajā pašā laikā oglekļa šķiedrai gandrīz nav iecirtuma efekta.Robotā testa SN līkne ir tāda pati kā bezrobojuma testa līkne visā vairuma oglekļa šķiedras laminātu lietošanas laikā.

5. Atgūstamība

Pašlaik nobriedušā oglekļa šķiedras matrica ir izgatavota no termoreaktīviem sveķiem, kurus ir grūti ekstrahēt un atkārtoti izmantot pēc sacietēšanas un šķērssaistīšanas.Tāpēc oglekļa šķiedras reģenerācijas grūtības ir viens no rūpniecības attīstības šķēršļiem, kā arī tehniska problēma, kas steidzami jāatrisina liela mēroga pielietojumam.Pašlaik lielākajai daļai otrreizējās pārstrādes metožu gan mājās, gan ārvalstīs ir augstas izmaksas, un tās ir grūti industrializēt.Valters oglekļa šķiedra aktīvi pēta pārstrādājamus risinājumus, ir pabeidzis vairākus izmēģinājuma ražošanas paraugus, reģenerācijas efekts ir labs, ar masveida ražošanas apstākļiem.

Secinājums

Salīdzinot ar tradicionālajiem metāla materiāliem, oglekļa šķiedras materiāliem ir unikālas priekšrocības mehānisko īpašību, viegluma, dizaina un noguruma izturības ziņā.Tomēr tā ražošanas efektivitāte un sarežģītā atgūšana joprojām ir tās turpmākās izmantošanas vājās vietas.Tiek uzskatīts, ka oglekļa šķiedra tiks izmantota arvien vairāk līdz ar tehnoloģiju un procesu jauninājumiem.