Koalstoffaser ferfangt aluminium yn in tanimmend ferskaat oan tapassingen en hat dat de lêste desennia dien. Dizze fezels binne bekend om har útsûnderlike sterkte en rigiditeit en binne ek ekstreem lichtgewicht. Koalstoffiberstrengen wurde kombineare mei ferskate harsens om gearstalde materialen te meitsjen. Dizze gearstalde materialen profitearje fan 'e eigenskippen fan sawol fiber as hars. Dit artikel jout in ferliking fan de eigenskippen fan koalstoffaser fersus aluminium, tegearre mei guon foar- en neidielen fan elk materiaal.
Carbon Fiber vs Aluminium Metten
Hjirûnder binne de definysjes fan 'e ferskillende eigenskippen dy't brûkt wurde om de twa materialen te fergelykjen:
Modulus fan elastisiteit = De "stivens" fan in materiaal. De ferhâlding fan stress oant strain foar in materiaal. De helling fan 'e stress vs strain kromme foar in materiaal yn syn elastyske regio.
Ultimate tensile sterkte = de maksimale spanning in materiaal kin ferneare foar it brekken.
Density = de massa fan it materiaal per ienheid folume.
Spesifike stivens = Modulus fan elastisiteit dield troch de tichtheid fan it materiaal. Wurdt brûkt foar it fergelykjen fan materialen mei ferskillende tichtens.
Spesifike treksterkte = Treksterkte dield troch de tichtens fan it materiaal.
Mei dizze ynformaasje yn gedachten fergeliket de folgjende grafyk koalstoffaser en aluminium.
Opmerking: In protte faktoaren kinne dizze nûmers beynfloedzje. Dit binne generalisaasjes; net absolute mjittingen. Bygelyks, ferskate koalstoffasermaterialen binne beskikber mei hegere stivens as sterkte, faak mei in ôfwikseling yn fermindering fan oare eigenskippen.
| Mjitting | Carbon Fiber | Aluminium | Koalstof / Aluminium Fergeliking |
| Elastisiteitsmodulus (E) GPa | 70 | 68,9 | 100% |
| Treksterkte (σ) MPa | 1035 | 450 | 230% |
| Tichtheid (ρ) g/cm3 | 1.6 | 2.7 | 59% |
| Spesifike stivens (E/ρ) | 43.8 | 25.6 | 171% |
| Spesifike treksterkte (σ /ρ) | 647 | 166 | 389% |
Dit diagram lit sjen dat koalstoffaser in spesifike treksterkte hat fan sawat 3,8 kear dy fan aluminium en in spesifike stivens fan 1,71 kear dy fan aluminium.
Fergelykjen fan termyske eigenskippen fan koalstoffaser en aluminium
Twa oare eigenskippen dy't de ferskillen sjen litte tusken koalstoffaser en aluminium binne termyske útwreiding en termyske konduktiviteit.
Termyske útwreiding beskriuwt hoe't de dimensjes fan in materiaal feroarje as temperatueren feroarje.
| Mjitting | Carbon Fiber | Aluminium | Aluminium / koalstof Fergeliking |
| Termyske útwreiding | 2 yn/in/°F | 13 yn/in/°F | 6.5 |
Aluminium hat sawat seis kear de termyske útwreiding fan koalstoffaser.
Foar- en neidielen
By it ûntwerpen fan avansearre materialen en systemen moatte yngenieurs bepale hokker materiaaleigenskippen it wichtichste binne foar spesifike tapassingen. As hege sterkte-to-gewicht of hege stivens-to-gewicht saken is, is koalstoffaser de foar de hân lizzende kar. Wat struktureel ûntwerp oanbelanget, as tafoege gewicht de libbenssyklusen koe ferkoarte of liede ta minne prestaasjes, moatte ûntwerpers nei koalstoffaser sjen as it bettere boumateriaal. As taaiens essensjeel is, wurdt koalstoffaser maklik kombineare mei oare materialen om de nedige skaaimerken te krijen.
De eigenskippen fan lege termyske útwreiding fan koalstoffaser binne in wichtich foardiel by it meitsjen fan produkten dy't in hege graad fan presyzje fereaskje, en dimensionale stabiliteit yn omstannichheden dêr't temperatueren fluktuearje: optyske apparaten, 3D-scanners, teleskopen, ensfh.
D'r binne ek in pear neidielen oan it brûken fan koalstoffaser. Koalstoffaser jout net. Under load sil koalstoffaser bûge, mar sil net permanint oerienkomme mei de nije foarm (elastysk). Sadree't de ultime treksterkte fan it materiaal fan koalstoffaser wurdt oertroffen, mislearret koalstoffaser ynienen. Yngenieurs moatte dit gedrach begripe en feiligensfaktoaren omfetsje om der rekken mei te hâlden by it ûntwerpen fan produkten. Koalstoffaserdielen binne ek signifikant djoerder dan aluminium fanwegen de hege kosten foar it produsearjen fan koalstoffaser en de grutte feardigens en ûnderfining belutsen by it meitsjen fan gearstalde dielen fan hege kwaliteit.
Posttiid: Jun-24-2021