Karbon Fiber vs Alüminium

Karbon lifi artan müxtəlif tətbiqlərdə alüminiumu əvəz edir və son bir neçə onillikdə bunu edir. Bu liflər müstəsna gücü və sərtliyi ilə tanınır və həm də olduqca yüngüldür. Kompozit materiallar yaratmaq üçün karbon lifləri müxtəlif qatranlarla birləşdirilir. Bu kompozit materiallar həm lifin, həm də qatranın xüsusiyyətlərindən istifadə edir. Bu məqalə hər bir materialın bəzi müsbət və mənfi cəhətləri ilə yanaşı, karbon lifinin alüminiuma qarşı xüsusiyyətlərinin müqayisəsini təqdim edir.

Karbon Fiber vs Alüminium Ölçülür

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

Elastiklik modulu = Materialın “sərtliyi”. Material üçün gərginliyin gərginliyə nisbəti. Elastik bölgəsindəki material üçün gərginliyə qarşı deformasiya əyrisinin mailliyi.

Son dartılma gücü = materialın qırılmadan əvvəl dayana biləcəyi maksimum gərginlik.

Sıxlıq = materialın vahid həcmə düşən kütləsi.

Xüsusi sərtlik = Materialın sıxlığına bölünən elastiklik modulu. Sıxlığı fərqli olan materialları müqayisə etmək üçün istifadə olunur.

Xüsusi dartılma gücü = Dartma 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 ümumiləşdirmələrdir; mütləq ölçülər deyil. Məsələn, daha yüksək sərtliyə və ya gücə malik olan müxtəlif karbon lifli materiallar tez-tez digər xüsusiyyətlərin azaldılması ilə əvəzlənir.

Bu cədvəl göstərir ki, karbon lifi alüminiumdan təxminən 3,8 dəfə xüsusi dartılma gücünə və alüminiumdan 1,71 dəfə xüsusi sərtliyə malikdir.

Karbon lifi və alüminiumun istilik xüsusiyyətlərinin müqayisəsi

Karbon lifi və alüminium arasındakı fərqləri göstərən daha iki xüsusiyyət istilik genişlənməsi və istilik keçiriciliyidir.

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

Alüminium karbon lifindən təxminən altı dəfə daha çox istilik genişlənməsinə malikdir.

Müsbət və mənfi cəhətləri

Qabaqcıl materiallar və sistemlər dizayn edərkən, mühəndislər xüsusi tətbiqlər üçün hansı material xüsusiyyətlərinin ən vacib olduğunu müəyyən etməlidirlər. Çəkiyə qarşı yüksək möhkəmlik və ya ağırlığa qarşı yüksək sərtlik vacib olduqda, karbon lifi açıq seçimdir. Struktur dizayn baxımından, əlavə çəki həyat dövrlərini qısalda və ya zəif performansa səbəb olduqda, dizaynerlər daha yaxşı tikinti materialı kimi karbon lifinə baxmalıdırlar. Sərtlik vacib olduqda, karbon lifi lazımi xüsusiyyətləri əldə etmək üçün asanlıqla digər materiallarla birləşdirilir.

Karbon lifinin aşağı istilik genişlənmə xüsusiyyətləri yüksək dəqiqlik və temperaturun dəyişdiyi şəraitdə ölçü sabitliyi tələb edən məhsulların yaradılması zamanı mühüm üstünlükdür: optik cihazlar, 3D skanerlər, teleskoplar və s.

Karbon lifindən istifadənin bir sıra mənfi cəhətləri də var. Karbon lifi çıxmır. Yük altında karbon lifi əyiləcək, lakin daimi olaraq yeni forma (elastik) uyğun gəlməyəcək. Karbon lif materialının son dartılma gücü aşıldığında, karbon lifi qəfil sıradan çıxır. Mühəndislər bu davranışı anlamalı və məhsulların dizaynı zamanı bunu nəzərə almaq üçün təhlükəsizlik amillərini daxil etməlidirlər. Karbon lif hissələri, həmçinin karbon lifinin istehsalının yüksək qiyməti və yüksək keyfiyyətli kompozit hissələrin yaradılmasında iştirak edən böyük bacarıq və təcrübə səbəbindən alüminiumdan xeyli bahadır.