Көмүртек була ар кандай колдонмолордо алюминийди алмаштырып жатат жана акыркы бир нече ондогон жылдар бою ушундай кылып келет. Бул жипчелер өзгөчө күчү жана катуулугу менен белгилүү жана ошондой эле өтө жеңил. Көмүртек була жиптери ар кандай чайырлар менен биригип, композиттик материалдарды түзүшөт. Бул курама материалдар жипченин да, чайырдын да касиеттерин колдонушат. Бул макалада көмүртек буласынын алюминийге каршы касиеттерин, ошондой эле ар бир материалдын кээ бир жакшы жана жаман жактарын салыштыруу каралган.
Көмүртек буласы vs алюминий өлчөнөт
Төмөндө эки материалдарды салыштыруу үчүн колдонулган ар кандай касиеттердин аныктамалары болуп саналат:
ийкемдүүлүк модулу = Материалдын "катуулугу". Материал үчүн стресстин штаммдын катышы. Анын ийкемдүү аймагындагы материал үчүн стресске каршы деформация ийри сызыгынын эңкейиши.
Эң жогорку чыңалуу күчү = материал сынганга чейин туруштук бере ала турган максималдуу стресс.
Тыгыздык = көлөм бирдигине материалдын массасы.
Өзгөчө катуулук = Материалдын тыгыздыгына бөлүнгөн ийкемдүүлүк модулу. тыгыздыгы окшош эмес материалдарды салыштыруу үчүн колдонулат.
Салыштырмалуу бекемдик = Материалдын тыгыздыгына бөлүнгөн чыңалуу күчү.
Бул маалыматты эске алуу менен, төмөнкү диаграмма көмүртек була жана алюминий салыштырылат.
Эскертүү: Бул сандарга көптөгөн факторлор таасир этиши мүмкүн. Бул жалпылоо; абсолюттук өлчөө эмес. Мисалы, ар кандай көмүртек була материалдары жогорку катуулугу же күчү менен жеткиликтүү, көбүнчө башка касиеттерин кыскартуу менен.
| Өлчөө | Carbon Fiber | Алюминий | Көмүртек/Алюминий Салыштыруу |
| ийкемдүүлүк модулу (E) GPa | 70 | 68.9 | 100% |
| Керүү күчү (σ) МПа | 1035 | 450 | 230% |
| Тыгыздыгы (ρ) г/см3 | 1.6 | 2.7 | 59% |
| Өзгөчө катуулугу (E/ρ) | 43.8 | 25.6 | 171% |
| Салыштырмалуу күч (σ /ρ) | 647 | 166 | 389% |
Бул диаграмма көмүртек буласынын алюминийдикинен болжол менен 3,8 эсе, алюминийдикинен 1,71 эсе өзгөчө бекемдикке ээ экенин көрсөтүп турат.
Көмүртек буласы менен алюминийдин жылуулук касиеттерин салыштыруу
Көмүртек буласы менен алюминийдин ортосундагы айырмачылыктарды көрсөткөн дагы эки касиет - бул жылуулук кеңейүү жана жылуулук өткөрүмдүүлүк.
Термикалык кеңейүү температуралар өзгөргөндө материалдын өлчөмдөрүнүн өзгөрүшүн сүрөттөйт.
| Өлчөө | Carbon Fiber | Алюминий | Алюминий/Көмүртек Салыштыруу |
| Термикалык кеңейүү | 2 дюйм/д/°F | 13 in/in/°F | 6.5 |
Алюминий көмүртек буласынан алты эсе көп жылуулук кеңейишине ээ.
Жакшы жана жаман жактары
өнүккөн материалдарды жана системаларды долбоорлоодо, инженерлер белгилүү бир колдонмолор үчүн материалдык касиеттери абдан маанилүү экенин аныктоо керек. Жогорку күч-салмак же жогорку катуулугу-салмак маанилүү болгондо, көмүртек була ачык тандоо болуп саналат. Структуралык дизайнга келсек, кошумча салмак жашоо циклдерин кыскартып же начар иштешине алып келсе, дизайнерлер жакшы курулуш материалы катары көмүртек буласын карашы керек. Катуулугу маанилүү болгондо, көмүртек була керектүү мүнөздөмөлөрдү алуу үчүн башка материалдар менен оңой айкалышат.
Көмүртек буласынын төмөнкү жылуулук кеңейүү касиеттери жогорку тактыкты талап кылган продуктуларды жана температуралар өзгөрүп турган шарттарда өлчөмдүү туруктуулукту: оптикалык приборлор, 3D сканерлер, телескоптор ж.б.
Көмүртек буласын колдонуунун дагы бир нече кемчиликтери бар. Көмүртек була бербейт. Жүктүн астында көмүртек була ийилет, бирок жаңы формага (ийкемдүү) биротоло ылайык келбейт. Көмүртек буласынын материалынын эң жогорку чыңалуу күчү ашып кеткенден кийин, көмүртек буласы күтүлбөгөн жерден иштен чыгат. Инженерлер бул жүрүм-турумду түшүнүп, өнүмдөрдү долбоорлоодо коопсуздук факторлорун эске алышы керек. Көмүртек буласынын тетиктери да алюминийге караганда бир кыйла кымбат, анткени көмүртек буласын өндүрүүнүн кымбаттыгы жана жогорку сапаттагы композиттик тетиктерди түзүүдө чоң чеберчилик жана тажрыйба бар.
Посттун убактысы: 24-июнь-2021