Јаглеродни влакна наспроти алуминиум

Јаглеродните влакна го заменуваат алуминиумот во зголемена разновидност на апликации и тоа го прават во последните неколку децении. Овие влакна се познати по нивната исклучителна цврстина и цврстина и се исто така исклучително лесни. Нишките од јаглеродни влакна се комбинираат со разни смоли за да создадат композитни материјали. Овие композитни материјали ги користат предностите на влакната и на смолата. Оваа статија дава споредба на својствата на јаглеродните влакна наспроти алуминиумот, заедно со некои добрите и лошите страни на секој материјал.

Јаглеродни влакна наспроти мерено алуминиум

Подолу се дадени дефинициите за различните својства што се користат за споредување на двата материјали:

Модул на еластичност = „вкочанетост“ на материјалот. Односот на стрес и напрегање за материјал. Наклон на кривата напрегање и напрегање за материјал во неговата еластична област.

Крајна цврстина на истегнување = максимален напон што материјалот може да го издржи пред да се скрши.

Густина = маса на материјалот по единица волумен.

Специфична вкочанетост = Модул на еластичност поделен со густината на материјалот. Се користи за споредување на материјали со различна густина.

Специфична цврстина на истегнување = Јачина на истегнување поделена со густината на материјалот.

Имајќи ги предвид овие информации, на следната табела се споредуваат јаглеродни влакна и алуминиум.

Забелешка: Многу фактори можат да влијаат на овие бројки. Ова се генерализации; не апсолутни мерења. На пример, различни материјали од јаглеродни влакна се достапни со поголема вкочанетост или јачина, честопати со компромис во намалувањето на другите својства.

Овој графикон покажува дека јаглеродните влакна имаат специфична цврстина на истегнување од приближно 3,8 пати поголема од онаа на алуминиумот и специфична цврстина од 1,71 пати поголема од онаа на алуминиумот.

Споредување на топлинските својства на јаглеродни влакна и алуминиум

Уште две својства што ги покажуваат разликите помеѓу јаглеродните влакна и алуминиумот се топлинска експанзија и топлинска спроводливост.

Термичката експанзија опишува како се менуваат димензиите на материјалот кога се менуваат температурите.

Алуминиумот има приближно шест пати поголема термичка експанзија на јаглеродни влакна.

Добрите и лошите страни

При дизајнирање напредни материјали и системи, инженерите мора да утврдат кои својства на материјалот се најважни за специфични апликации. Кога е важна висока јачина на тежина или висока цврстина на тежина, јаглеродните влакна се очигледен избор. Во однос на структурниот дизајн, кога додадената тежина може да ги скрати животните циклуси или да доведе до слаби перформанси, дизајнерите треба да гледаат на јаглеродни влакна како подобар градежен материјал. Кога цврстината е неопходна, јаглеродните влакна лесно се комбинираат со други материјали за да се добијат потребните карактеристики.

Ниските својства на топлинска експанзија на јаглеродни влакна се значајна предност при создавање производи за кои е потребен висок степен на прецизност и димензионална стабилност во услови каде што температурите флуктуираат: оптички уреди, 3Д скенери, телескопи, итн.

Исто така, постојат неколку недостатоци во користењето на јаглеродни влакна. Јаглеродните влакна не даваат. Под оптоварување, јаглеродните влакна ќе се наведнуваат, но нема трајно да одговараат на новата форма (еластична). Откако ќе се надмине крајната цврстина на истегнување на материјалот од јаглеродни влакна, јаглеродните влакна ненадејно не успеат. Инженерите мора да го разберат ова однесување и да вклучат безбедносни фактори за да земат предвид при дизајнирање производи. Делови од јаглеродни влакна се исто така значително поскапи од алуминиумот поради високата цена за производство на јаглеродни влакна и големата вештина и искуство вклучено во создавање на висококвалитетни композитни делови.