Entre molts materials, els compostos de fibra de carboni (CFRP) s'han prestat cada cop més atenció per la seva excel·lent resistència específica, rigidesa específica, resistència a la corrosió i resistència a la fatiga.
Les diferents característiques entre els compostos de fibra de carboni i els materials metàl·lics també proporcionen als enginyers idees de disseny diferents.
A continuació es farà una comparació senzilla entre els compostos de fibra de carboni i les característiques i diferències dels metalls tradicionals.
1. Rigidesa específica i força específica
En comparació amb els materials metàl·lics, els materials de fibra de carboni tenen una resistència específica lleugera, alta i una rigidesa específica.El mòdul de la fibra de carboni a base de resina és superior al de l'aliatge d'alumini, i la força de la fibra de carboni a base de resina és molt superior a la de l'aliatge d'alumini.
2. Designabilitat
Els materials metàl·lics solen ser tots del mateix sexe, hi ha un fenomen de rendiment o rendiment condicional.I la fibra de carboni d'una sola capa té una directivitat evident.
Les propietats mecàniques al llarg de la direcció de la fibra són 1 ~ 2 ordres de magnitud superiors a les de la direcció vertical de la fibra i les propietats de cisalla longitudinal i transversal, i les corbes tensió-deformació són elàstiques lineals abans de la fractura.
Per tant, el material de fibra de carboni pot seleccionar l'angle de col·locació, la relació de col·locació i la seqüència de col·locació de la capa única mitjançant la teoria de la placa de laminació.Segons les característiques de distribució de càrrega, el rendiment de rigidesa i resistència es pot obtenir mitjançant el disseny, mentre que els materials metàl·lics tradicionals només es poden espessir.
Al mateix temps, es pot obtenir la rigidesa i la resistència en el pla requerides, així com la rigidesa única d'acoblament en el pla i fora del pla.
3. Resistència a la corrosió
En comparació amb els materials metàl·lics, els materials de fibra de carboni tenen una forta resistència als àcids i als àlcalis.La fibra de carboni és una estructura microcristal·lina similar al cristall de grafit formada per grafitització a una temperatura elevada de 2000-3000 °C, que té una alta resistència a la corrosió mitjana, fins a un 50% d'àcid clorhídric, àcid sulfúric o àcid fosfòric, el mòdul elàstic, la força i el diàmetre es mantenen bàsicament sense canvis.
Per tant, com a material de reforç, la fibra de carboni té prou garantia de resistència a la corrosió, la resina de matriu diferent en la resistència a la corrosió és diferent.
Igual que l'epoxi reforçat amb fibra de carboni comú, l'epoxi té una millor resistència a la intempèrie i encara manté la seva força bé.
4. Antifatiga
La tensió de compressió i l'alt nivell de tensió són els principals factors que influeixen en les propietats de fatiga dels compostos de fibra de carboni.Les propietats de fatiga se solen sotmetre a les proves de fatiga sota pressió (R = 10) i pressió de tracció (r =-1), mentre que els materials metàl·lics se sotmeten a assaigs de fatiga de tracció sota pressió (R = 0,1).En comparació amb les peces metàl·liques, especialment les peces d'aliatge d'alumini, les peces de fibra de carboni tenen excel·lents propietats de fatiga.En el camp del xassís d'automòbils i així successivament, els compostos de fibra de carboni tenen millors avantatges d'aplicació.Al mateix temps, gairebé no hi ha efecte d'osca a la fibra de carboni.La corba SN de la prova amb osques és la mateixa que la de la prova sense osques durant tota la vida útil de la majoria de laminats de fibra de carboni.
5. Recuperació
En l'actualitat, la matriu de fibra de carboni madura està feta de resina termoendurible, que és difícil d'extreure i tornar a utilitzar després de la curació i la reticulació.Per tant, la dificultat de la recuperació de la fibra de carboni és un dels colls d'ampolla del desenvolupament industrial, i també un problema tècnic que cal resoldre amb urgència per a una aplicació a gran escala.Actualment, la majoria dels mètodes de reciclatge a casa i a l'estranger tenen costos elevats i són difícils d'industrialitzar.La fibra de carboni de Walter està explorant activament solucions reciclables, ha completat una sèrie de mostres de producció d'assaig, l'efecte de recuperació és bo, amb condicions de producció massiva.
Conclusió
En comparació amb els materials metàl·lics tradicionals, els materials de fibra de carboni tenen avantatges únics en propietats mecàniques, lleugeresa, dissenyabilitat i resistència a la fatiga.No obstant això, la seva eficiència de producció i la seva difícil recuperació segueixen sent els colls d'ampolla de la seva posterior aplicació.Es creu que la fibra de carboni s'utilitzarà cada cop més juntament amb la innovació de tecnologia i procés.
Hora de publicació: Jul-07-2021