Carbon Fiber vs Aluminium

Ang carbon fiber ay pinapalitan ang aluminyo sa isang dumaraming iba't ibang mga application at ginagawa ito sa huling ilang dekada. Ang mga hibla na ito ay kilala sa kanilang natatanging lakas at tigas at labis na magaan din. Ang mga hibla ng carbon fiber ay pinagsama sa iba't ibang mga dagta upang lumikha ng mga pinaghalo na materyales. Sinasamantala ng mga pinaghalong materyales na ito ang mga katangian ng parehong hibla at dagta. Ang artikulong ito ay nagbibigay ng isang paghahambing ng mga katangian ng carbon fiber laban sa aluminyo, kasama ang ilang mga kalamangan at kahinaan ng bawat materyal.

Sinukat ang Carbon Fiber kumpara sa Aluminium

Nasa ibaba ang mga kahulugan ng iba't ibang mga katangian na ginamit upang ihambing ang dalawang materyales:

Modulus ng pagkalastiko = Ang "tigas" ng isang materyal. Ang ratio ng stress upang pilitin para sa isang materyal. Ang slope ng stress vs strain curve para sa isang materyal sa nababanat na rehiyon.

Ultimate lakas na makunat = ang maximum na stress na maaaring makatiis ang isang materyal bago masira.

Density = dami ng materyal bawat dami ng yunit.

Tukoy na tigas = Modulus ng pagkalastiko na hinati ng density ng materyal. Ginamit para sa paghahambing ng mga materyales na may hindi magkatulad na mga density.

Tiyak na lakas ng makunat = Ang lakas na makunat ay hinati sa density ng materyal.

Sa iniisip na impormasyong ito, ang sumusunod na tsart ay naghahambing ng carbon fiber at aluminyo.

Tandaan: Maraming mga kadahilanan ang maaaring makaapekto sa mga bilang na ito. Ito ang mga paglalahat; hindi ganap na sukat. Halimbawa, ang iba't ibang mga materyales sa carbon fiber ay magagamit na may mas mataas na kawalang-kilos o lakas, madalas na may isang trade-off sa pagbawas ng iba pang mga pag-aari.

Pagsukat Carbon Fiber Aluminium Carbon / Aluminium
Paghahambing
Modulus ng pagkalastiko (E) GPa 70 68.9 100%
Tensile lakas (σ) MPa 1035 450 230%
Densidad (ρ) g / cm3 1.6 2.7 59%
Tukoy na tigas (E / ρ) 43.8 25.6 171%
Tiyak na lakas ng makunat (σ / ρ) 647 166 389%

Ipinapakita ng tsart na ito na ang carbon fiber ay may isang tiyak na lakas na makunat na humigit-kumulang na 3.8 beses kaysa sa aluminyo at isang tukoy na tigas na 1.71 beses kaysa sa aluminyo.

Paghahambing ng mga thermal na katangian ng carbon fiber at aluminyo

Dalawang iba pang mga pag-aari na nagpapakita ng mga pagkakaiba sa pagitan ng carbon fiber at aluminyo ay ang thermal expansion at thermal conductivity.

Inilalarawan ng thermal expansion kung paano nagbabago ang sukat ng isang materyal kapag nagbago ang temperatura.

Pagsukat Carbon Fiber Aluminium Aluminium / Carbon
Paghahambing
Thermal na pagpapalawak 2 sa / sa / ° F 13 sa / sa / ° F 6.5

Ang aluminyo ay may humigit-kumulang na anim na beses sa thermal expansion ng carbon fiber.

Mga kalamangan at kahinaan

Kapag nagdidisenyo ng mga advanced na materyales at system, dapat matukoy ng mga inhinyero kung aling mga materyal na katangian ang pinakamahalaga para sa mga tukoy na aplikasyon. Kapag mahalaga ang mataas na lakas-sa-timbang o mataas na tigas-hanggang-timbang, ang carbon fiber ang halatang pagpipilian. Sa mga tuntunin ng disenyo ng istruktura, kapag idinagdag ang timbang ay maaaring paikliin ang mga siklo ng buhay o humantong sa mahinang pagganap, ang mga taga-disenyo ay dapat tumingin sa carbon fiber bilang mas mahusay na materyal na gusali. Kapag ang katigasan ay mahalaga, ang carbon fiber ay madaling isama sa iba pang mga materyales upang makuha ang mga kinakailangang katangian.

Ang mga mababang katangian ng paglawak ng carbon fiber ay isang makabuluhang kalamangan kapag lumilikha ng mga produkto na nangangailangan ng isang mataas na antas ng katumpakan, at dimensional na katatagan sa mga kundisyon kung saan nagbabago ang temperatura: mga optikal na aparato, 3D scanner, teleskopyo, atbp.

Mayroon ding ilang mga kawalan sa paggamit ng carbon fiber. Ang carbon fiber ay hindi nagbubunga. Sa ilalim ng pagkarga, ang hibla ng carbon ay yumuko ngunit hindi permanenteng umaayon sa bagong hugis (nababanat). Kapag ang panghuli lakas ng materyal ng carbon fiber ay lumampas sa carbon fiber ay biglang nabigo. Dapat maunawaan ng mga inhinyero ang pag-uugali na ito at isama ang mga kadahilanan sa kaligtasan upang maituring ito kapag nagdidisenyo ng mga produkto. Ang mga bahagi ng carbon fiber ay makabuluhang mas mahal kaysa sa aluminyo dahil sa mataas na gastos upang makabuo ng carbon fiber at ang dakilang kasanayan at karanasan na kasangkot sa paglikha ng de-kalidad na mga bahagi ng pinaghalong.


Oras ng pag-post: Hunyo-24-2021