కార్బన్ ఫైబర్ vs అల్యూమినియం

కార్బన్ ఫైబర్ అనేక రకాల అప్లికేషన్లలో అల్యూమినియం స్థానంలో ఉంది మరియు గత కొన్ని దశాబ్దాలుగా అలా చేస్తోంది. ఈ ఫైబర్‌లు వాటి అసాధారణమైన బలం మరియు దృఢత్వానికి ప్రసిద్ధి చెందాయి మరియు చాలా తేలికైనవి కూడా. కార్బన్ ఫైబర్ తంతువులు మిశ్రమ పదార్థాలను రూపొందించడానికి వివిధ రెసిన్లతో కలిపి ఉంటాయి. ఈ మిశ్రమ పదార్థాలు ఫైబర్ మరియు రెసిన్ రెండింటి లక్షణాలను ఉపయోగించుకుంటాయి. ఈ కథనం కార్బన్ ఫైబర్ మరియు అల్యూమినియం యొక్క లక్షణాల పోలికను అందిస్తుంది, దానితో పాటు ప్రతి పదార్థం యొక్క కొన్ని లాభాలు మరియు నష్టాలు ఉన్నాయి.

కార్బన్ ఫైబర్ vs అల్యూమినియం కొలుస్తారు

రెండు పదార్థాలను పోల్చడానికి ఉపయోగించే విభిన్న లక్షణాల నిర్వచనాలు క్రింద ఉన్నాయి:

స్థితిస్థాపకత యొక్క మాడ్యులస్ = ఒక పదార్థం యొక్క "దృఢత్వం". పదార్థం కోసం ఒత్తిడికి ఒత్తిడి నిష్పత్తి. దాని సాగే ప్రాంతంలోని పదార్థం కోసం ఒత్తిడి vs స్ట్రెయిన్ కర్వ్ యొక్క వాలు.

అల్టిమేట్ తన్యత బలం = ఒక పదార్థం విచ్ఛిన్నమయ్యే ముందు తట్టుకోగల గరిష్ట ఒత్తిడి.

సాంద్రత = యూనిట్ వాల్యూమ్‌కు పదార్థం యొక్క ద్రవ్యరాశి.

నిర్దిష్ట దృఢత్వం = పదార్థం యొక్క సాంద్రతతో విభజించబడిన స్థితిస్థాపకత యొక్క మాడ్యులస్. అసమాన సాంద్రతలతో పదార్థాలను పోల్చడానికి ఉపయోగిస్తారు.

నిర్దిష్ట తన్యత బలం = తన్యత బలం పదార్థం యొక్క సాంద్రతతో విభజించబడింది.

ఈ సమాచారాన్ని దృష్టిలో ఉంచుకుని, కింది చార్ట్ కార్బన్ ఫైబర్ మరియు అల్యూమినియంను పోలుస్తుంది.

గమనిక: అనేక అంశాలు ఈ సంఖ్యలను ప్రభావితం చేయవచ్చు. ఇవి సాధారణీకరణలు; సంపూర్ణ కొలతలు కాదు. ఉదాహరణకు, వివిధ కార్బన్ ఫైబర్ పదార్థాలు అధిక దృఢత్వం లేదా బలంతో అందుబాటులో ఉంటాయి, తరచుగా ఇతర లక్షణాల తగ్గింపులో ట్రేడ్-ఆఫ్ ఉంటుంది.

కార్బన్ ఫైబర్ అల్యూమినియం కంటే దాదాపు 3.8 రెట్లు మరియు అల్యూమినియం కంటే 1.71 రెట్లు నిర్దిష్ట దృఢత్వాన్ని కలిగి ఉంటుందని ఈ చార్ట్ చూపిస్తుంది.

కార్బన్ ఫైబర్ మరియు అల్యూమినియం యొక్క ఉష్ణ లక్షణాలను పోల్చడం

కార్బన్ ఫైబర్ మరియు అల్యూమినియం మధ్య వ్యత్యాసాలను చూపించే మరో రెండు లక్షణాలు ఉష్ణ విస్తరణ మరియు ఉష్ణ వాహకత.

ఉష్ణోగ్రతలు మారినప్పుడు పదార్థం యొక్క కొలతలు ఎలా మారతాయో థర్మల్ విస్తరణ వివరిస్తుంది.

అల్యూమినియం కార్బన్ ఫైబర్ యొక్క ఉష్ణ విస్తరణకు దాదాపు ఆరు రెట్లు ఎక్కువ.

లాభాలు మరియు నష్టాలు

అధునాతన మెటీరియల్స్ మరియు సిస్టమ్‌లను డిజైన్ చేస్తున్నప్పుడు, నిర్దిష్ట అప్లికేషన్‌లకు ఏ మెటీరియల్ ప్రాపర్టీలు చాలా ముఖ్యమైనవో ఇంజనీర్లు తప్పనిసరిగా నిర్ణయించాలి. అధిక బలం-బరువు లేదా అధిక దృఢత్వం-బరువు ముఖ్యమైనప్పుడు, కార్బన్ ఫైబర్ స్పష్టమైన ఎంపిక. స్ట్రక్చరల్ డిజైన్ పరంగా, అదనపు బరువు జీవిత చక్రాలను తగ్గించవచ్చు లేదా పేలవమైన పనితీరుకు దారితీసినప్పుడు, డిజైనర్లు కార్బన్ ఫైబర్‌ను మెరుగైన నిర్మాణ సామగ్రిగా చూడాలి. దృఢత్వం అవసరమైనప్పుడు, అవసరమైన లక్షణాలను పొందేందుకు కార్బన్ ఫైబర్ సులభంగా ఇతర పదార్థాలతో కలిపి ఉంటుంది.

ఉష్ణోగ్రతలు హెచ్చుతగ్గులకు గురయ్యే పరిస్థితులలో అధిక స్థాయి ఖచ్చితత్వం మరియు డైమెన్షనల్ స్థిరత్వం అవసరమయ్యే ఉత్పత్తులను రూపొందించేటప్పుడు కార్బన్ ఫైబర్ యొక్క తక్కువ ఉష్ణ విస్తరణ లక్షణాలు ముఖ్యమైన ప్రయోజనం: ఆప్టికల్ పరికరాలు, 3D స్కానర్‌లు, టెలిస్కోప్‌లు మొదలైనవి.

కార్బన్ ఫైబర్ ఉపయోగించడం వల్ల కొన్ని నష్టాలు కూడా ఉన్నాయి. కార్బన్ ఫైబర్ దిగుబడి లేదు. లోడ్ కింద, కార్బన్ ఫైబర్ వంగి ఉంటుంది కానీ శాశ్వతంగా కొత్త ఆకృతికి (సాగే) అనుగుణంగా ఉండదు. కార్బన్ ఫైబర్ పదార్థం యొక్క అంతిమ తన్యత బలం దాటిన తర్వాత కార్బన్ ఫైబర్ అకస్మాత్తుగా విఫలమవుతుంది. ఇంజనీర్లు తప్పనిసరిగా ఈ ప్రవర్తనను అర్థం చేసుకోవాలి మరియు ఉత్పత్తులను రూపకల్పన చేసేటప్పుడు దానిని పరిగణనలోకి తీసుకోవడానికి భద్రతా అంశాలను చేర్చాలి. కార్బన్ ఫైబర్ భాగాలు కూడా అల్యూమినియం కంటే చాలా ఖరీదైనవి, ఎందుకంటే కార్బన్ ఫైబర్ ఉత్పత్తి చేయడానికి అధిక వ్యయం మరియు అధిక-నాణ్యత మిశ్రమ భాగాలను రూపొందించడంలో గొప్ప నైపుణ్యం మరియు అనుభవం ఉంటుంది.