Karbon Fiber və Alüminium

Karbon elyafı getdikcə artan bir sıra tətbiqlərdə alüminiumu əvəz edir və son bir neçə on il ərzində bunu edir. Bu liflər müstəsna gücü və möhkəmliyi ilə tanınır və eyni zamanda son dərəcə yüngüldür. Karbon lifli iplər müxtəlif qatranlarla birləşdirilərək kompozit materiallar yaradır. Bu kompozit materiallar həm lif, həm də qatranın xüsusiyyətlərindən faydalanır. Bu məqalədə karbon lifinin alüminiuma qarşı xüsusiyyətləri və hər materialın bəzi müsbət və mənfi cəhətləri ilə müqayisə edilir.

Karbon Fiber və Alüminium Ölçü

Aşağıda iki materialı müqayisə etmək üçün istifadə olunan fərqli xüsusiyyətlərin tərifləri verilmişdir:

Elastiklik modulu = Bir materialın "sərtliyi". Bir material üçün stresin gərginliyə nisbəti. Elastik bölgədəki bir material üçün gərginlik və gərginlik əyrisinin meyli.

Mükəmməl gərilmə gücü = bir material qırılmadan əvvəl dözə biləcəyi maksimum gərginlik.

Sıxlıq = vahid həcmdə materialın kütləsi.

Xüsusi sərtlik = Elastiklik modulu materialın sıxlığına bölünmüşdür. Materialları fərqli sıxlıqla müqayisə etmək üçün istifadə olunur.

Xüsusi çəkilmə gücü = Çəkmə gücü materialın sıxlığına bölünür.

Bu məlumatları nəzərə alaraq, aşağıdakı cədvəl karbon lifi və alüminiumu müqayisə edir.

Qeyd: Bu rəqəmlərə bir çox amillər təsir edə bilər. Bunlar ümumiləşdirmələr; mütləq ölçmələr deyil. Məsələn, fərqli karbon lif materialları daha yüksək sərtlik və ya möhkəmliklə mövcuddur, əksər hallarda digər xüsusiyyətlərin azalması ilə qarşılıqlı mübahisələr mövcuddur.

Ölçmə Karbon lifi Alüminium Karbon / Alüminium
Müqayisə
Elastiklik modulu (E) GPa 70 68.9 100%
Dartılma gücü (σ) MPa 1035 450 230%
Sıxlıq (ρ) g / cm3 1.6 2.7 59%
Xüsusi sərtlik (E / ρ) 43.8 25.6 171%
Xüsusi çəkilmə gücü (σ / ρ) 647 166 389%

Bu cədvəl, karbon lifinin alüminiumdan təxminən 3.8 dəfə xüsusi bir dayanım gücünə və alüminiumdan 1.71 qat xüsusi bir sərtliyə sahib olduğunu göstərir.

Karbon lif və alüminiumun istilik xüsusiyyətlərini müqayisə etmək

Karbon lif və alüminium arasındakı fərqləri göstərən daha iki xüsusiyyət istilik genişləndirmə və istilik keçiriciliyidir.

Termal genişlənmə, temperatur dəyişdikdə bir materialın ölçülərinin necə dəyişdiyini təsvir edir.

Ölçmə Karbon lifi Alüminium Alüminium / Karbon
Müqayisə
Termal genişlənmə 2 in / in / ° F 13 in / in / ° F 6.5

Alüminium karbon lifinin təxminən altı qat istilik genişlənməsinə malikdir.

Lehte ve eksiklikleri

İnkişaf etmiş materiallar və sistemlər dizayn edərkən mühəndislər, xüsusi tətbiqetmələr üçün hansı material xüsusiyyətlərinin ən vacib olduğunu təyin etməlidirlər. Ağırlığa və ya yüksək sərtliyə ağırlıq verdikdə, karbon lif açıq seçimdir. Struktur dizayn baxımından əlavə çəki ömrünü qısalda bilər və ya zəif bir performansa səbəb ola bilsə, dizaynerlər karbon lifinə daha yaxşı tikinti materialı kimi baxmalıdırlar. Sertlik vacib olduqda, karbon lifləri lazımi xüsusiyyətləri əldə etmək üçün digər materiallar ilə asanlıqla birləşdirilir.

Karbon lifinin aşağı istilik genişləndirmə xüsusiyyətləri yüksək dərəcədə dəqiqlik tələb edən məhsullar və temperaturun dəyişkən olduğu şəraitdə ölçülü sabitlik: optik cihazlar, 3B skanerlər, teleskoplar və s.

Karbon lifindən istifadənin bir neçə çatışmazlığı da var. Karbon lifi vermir. Yük altında, karbon lifləri bükülür, lakin yeni forma (elastik) ilə daimi olaraq uyğunlaşmayacaqdır. Karbon lif materialının son çəkilmə gücü aşıldıqdan sonra karbon lif birdən uğursuz olur. Mühəndislər bu davranışı başa düşməli və məhsullar dizayn edilərkən bunu nəzərə almaq üçün təhlükəsizlik amillərini daxil etməlidirlər. Karbon elyaf hissələri, karbon lifinin istehsalının yüksək qiyməti və yüksək keyfiyyətli kompozit hissələrin yaradılmasında iştirak edən böyük bacarıq və təcrübə səbəbindən alüminiumdan xeyli bahadır.


Göndərmə vaxtı: 24 iyun-21 iyun