Јаглеродни влакна наспроти алуминиум

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

Јаглеродни влакна наспроти алуминиум мери

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

Модул на еластичност = „вкочанетост“ на материјалот. Односот на напрегањето и напрегањето за материјалот. Наклонот на кривата на напрегање и напрегање за материјал во неговиот еластичен регион.

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

Густина = масата 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, следната табела ги споредува јаглеродните влакна и алуминиумот.

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

Оваа табела 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 кои ги покажуваат разликите помеѓу јаглеродните влакна и алуминиумот се термичка 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 од јаглеродните влакна.

Добрите и лошите страни

При дизајнирање напредни материјали и системи, инженерите мора да одредат кои својства на материјалот се најважни за специфични апликации. Кога се важни високата јачина-тежина или високата крутост-тежина, јаглеродните влакна се очигледен избор. Во однос на структурниот дизајн, кога дополнителната тежина може да го скрати животниот циклус или да доведе до лоши перформанси, дизајнерите треба да гледаат на јаглеродни влакна како подобар градежен материјал. Кога цврстината е од суштинско значење, јаглеродните влакна лесно се комбинираат со други материјали за да се добијат потребните карактеристики.

Својствата на ниска термичка експанзија на јаглеродните влакна се значајна предност кога се создаваат производи кои бараат висок степен на прецизност и стабилност на димензиите во услови кога температурите варираат: оптички уреди, 3D скенери, телескопи итн.

Исто така, постојат неколку недостатоци за користење на јаглеродни влакна. Јаглеродните влакна не даваат. Под оптоварување, јаглеродните влакна ќе се свиткаат, но нема трајно да се усогласат со новата форма (еластика). Откако ќе се надмине крајната цврстина на истегнување на материјалот од јаглеродни влакна, јаглеродните влакна наеднаш откажуваат. Инженерите мора да го разберат ова однесување и да вклучат безбедносни фактори за да го земат предвид при дизајнирање производи. Деловите од јаглеродни влакна се исто така значително поскапи од алуминиумот поради високата цена за производство на јаглеродни влакна и големата вештина и искуство вклучени во создавање на висококвалитетни композитни делови.