Serat karbon ngagentos alumunium dina rupa-rupa aplikasi anu ningkat sareng parantos ngalaksanakeunana salami sababaraha dekade ka pengker. Serat ieu dipikanyaho pikeun kakuatan sareng kaku anu luar biasa sareng ogé hampang pisan. Untaian serat karbon digabungkeun sareng sababaraha résin pikeun nyiptakeun bahan komposit. Bahan komposit ieu ngamangpaatkeun sipat serat sareng résin. Artikel ieu nyadiakeun babandingan sipat serat karbon versus aluminium, babarengan jeung sababaraha pro jeung kontra unggal bahan.
Serat Karbon vs Aluminium Diukur
Di handap ieu definisi sipat béda dipaké pikeun ngabandingkeun dua bahan:
Modulus élastisitas = The "stiffness" hiji bahan. Babandingan tegangan jeung galur pikeun bahan. Kemiringan kurva tegangan vs galur pikeun bahan dina daérah elastisna.
Kakuatan tensile pamungkas = tegangan maksimum bahan bisa tahan saméméh megatkeun.
Kapadetan = massa bahan per unit volume.
Kaku spésifik = Modulus élastisitas dibagi ku dénsitas bahan. Dipaké pikeun ngabandingkeun bahan jeung dénsitas dissimilar.
Kakuatan tensile spésifik = Kakuatan tensile dibagi ku dénsitas bahan.
Kalayan inpormasi ieu dina pikiran, bagan di handap ieu ngabandingkeun serat karbon sareng aluminium.
Catetan: Loba faktor bisa mangaruhan angka ieu. Ieu generalisasi; teu ukuran mutlak. Contona, bahan serat karbon béda sadia kalawan stiffness luhur atawa kakuatan, mindeng kalawan trade-off dina ngurangan sipat séjén.
| Pangukuran | Serat Karbon | alumunium | Karbon / Aluminium Babandingan |
| Modulus élastisitas (E) GPa | 70 | 68.9 | 100% |
| Kakuatan tarik (σ) MPa | 1035 | 450 | 230% |
| Dénsitas (ρ) g/cm3 | 1.6 | 2.7 | 59% |
| Kaku spésifik (E/ρ) | 43.8 | 25.6 | 171% |
| Kakuatan tegangan spésifik (σ /ρ) | 647 | 166 | 389% |
Bagan ieu nunjukkeun yén serat karbon ngagaduhan kakuatan tegangan khusus sakitar 3,8 kali tina aluminium sareng kaku khusus 1,71 kali tina aluminium.
Ngabandingkeun sipat termal serat karbon jeung aluminium
Dua deui sipat anu nunjukkeun bédana antara serat karbon sareng aluminium nyaéta ékspansi termal sareng konduktivitas termal.
Ékspansi termal ngajelaskeun kumaha dimensi bahan robah nalika suhu robah.
| Pangukuran | Serat Karbon | alumunium | Aluminium / Karbon Babandingan |
| ékspansi termal | 2 in/in/°F | 13 in/in/°F | 6.5 |
Aluminium boga kira genep kali ékspansi termal serat karbon.
Pro jeung kontra
Nalika ngarancang bahan sareng sistem canggih, insinyur kedah nangtukeun sipat bahan mana anu paling penting pikeun aplikasi khusus. Nalika kakuatan-ka-beurat tinggi atanapi stiffness-to-beurat anu luhur penting, serat karbon mangrupikeun pilihan anu jelas. Dina hal desain struktural, lamun beurat ditambahkeun bisa shorten siklus hirup atawa ngakibatkeun kinerja goréng, désainer kudu néangan ka serat karbon salaku bahan wangunan hadé. Nalika kateguhan penting, serat karbon gampang digabungkeun sareng bahan sanés pikeun kéngingkeun ciri anu diperyogikeun.
Sipat ékspansi termal rendah serat karbon mangrupikeun kauntungan anu penting nalika nyiptakeun produk anu meryogikeun tingkat akurasi anu luhur, sareng stabilitas dimensi dina kaayaan dimana suhu turun naek: alat optik, scanner 3D, teleskop, jsb.
Aya ogé sababaraha kalemahan ngagunakeun serat karbon. Serat karbon henteu ngahasilkeun. Dina beban, serat karbon bakal ngabengkokkeun tapi moal permanén akur jeung bentuk anyar (elastis). Sakali kakuatan tensile pamungkas tina bahan serat karbon ngaleuwihan serat karbon gagal dumadakan. Insinyur kedah ngartos paripolah ieu sareng kalebet faktor kaamanan pikeun ngitung éta nalika ngarancang produk. Bagian serat karbon ogé nyata langkung mahal tibatan aluminium kusabab biaya anu luhur pikeun ngahasilkeun serat karbon sareng kaahlian sareng pangalaman anu hébat dina nyiptakeun bagian komposit anu berkualitas tinggi.
waktos pos: Jun-24-2021