La differenza tra fibra di carbonio e metallo.

Tra i molti materiali, i compositi in fibra di carbonio (CFRP) sono stati oggetto di sempre maggiore attenzione per la loro eccellente resistenza specifica, rigidità specifica, resistenza alla corrosione e resistenza alla fatica.

Le diverse caratteristiche tra i compositi in fibra di carbonio e i materiali metallici forniscono anche agli ingegneri idee progettuali diverse.

Quello che segue sarà un semplice confronto tra i compositi in fibra di carbonio e le caratteristiche e differenze dei metalli tradizionali.

1. Rigidità specifica e resistenza specifica

Rispetto ai materiali metallici, i materiali in fibra di carbonio hanno un peso leggero, un'elevata resistenza specifica e una rigidità specifica.Il modulo della fibra di carbonio a base di resina è superiore a quello della lega di alluminio e la resistenza della fibra di carbonio a base di resina è molto superiore a quella della lega di alluminio.

2. Designabilità

I materiali metallici sono generalmente tutti dello stesso sesso, c'è un fenomeno di resa o resa condizionale.E la fibra di carbonio a strato singolo ha un'evidente direttività.

Le proprietà meccaniche lungo la direzione della fibra sono 1 ~ 2 ordini di grandezza superiori a quelle lungo la direzione verticale della fibra e le proprietà di taglio longitudinale e trasversale, e le curve sforzo-deformazione sono elastiche lineari prima della frattura.

Pertanto, il materiale in fibra di carbonio può selezionare l'angolo di posa, il rapporto di posa e la sequenza di posa del monostrato attraverso la teoria della piastra di laminazione.In base alle caratteristiche di distribuzione del carico, le prestazioni di rigidità e resistenza possono essere ottenute a progetto, mentre i tradizionali materiali metallici possono essere solo addensati.

Allo stesso tempo, è possibile ottenere la rigidità e la resistenza nel piano richieste, nonché l'esclusiva rigidità dell'accoppiamento nel piano e fuori piano.

3. Resistenza alla corrosione

Rispetto ai materiali metallici, i materiali in fibra di carbonio hanno una forte resistenza agli acidi e agli alcali.La fibra di carbonio è una struttura microcristallina simile al cristallo di grafite formata dalla grafitizzazione ad una temperatura elevata di 2000-3000 °C, che ha un'elevata resistenza alla corrosione media, fino al 50% di acido cloridrico, acido solforico o acido fosforico, il modulo elastico, forza e diametro rimangono sostanzialmente invariati.

Pertanto, come materiale di rinforzo, la fibra di carbonio ha una garanzia sufficiente nella resistenza alla corrosione, la diversa resina della matrice nella resistenza alla corrosione è diversa.

Come la comune resina epossidica rinforzata con fibra di carbonio, la resina epossidica ha una migliore resistenza agli agenti atmosferici e mantiene ancora bene la sua forza.

4. Anti-fatica

La deformazione da compressione e l'elevato livello di deformazione sono i principali fattori che influenzano le proprietà a fatica dei compositi in fibra di carbonio.Le proprietà di fatica sono solitamente sottoposte alle prove di fatica sotto pressione (R = 10) e di trazione (r =-1), mentre i materiali metallici sono sottoposti a prove di fatica a trazione sotto pressione (R = 0,1).Rispetto alle parti metalliche, in particolare le parti in lega di alluminio, le parti in fibra di carbonio hanno eccellenti proprietà di fatica.Nel campo dei telai delle automobili e così via, i compositi in fibra di carbonio presentano migliori vantaggi applicativi.Allo stesso tempo, non c'è quasi nessun effetto notch nella fibra di carbonio.La curva SN del test con intaglio è la stessa di quella del test senza intagli per l'intera vita della maggior parte dei laminati in fibra di carbonio.

5. Recuperabilità

Attualmente, la matrice in fibra di carbonio matura è costituita da resina termoindurente, che è difficile da estrarre e riutilizzare dopo l'indurimento e la reticolazione.Pertanto, la difficoltà del recupero della fibra di carbonio è uno dei colli di bottiglia dello sviluppo industriale, e anche un problema tecnico che deve essere risolto urgentemente per un'applicazione su larga scala.Attualmente, la maggior parte dei metodi di riciclaggio in patria e all'estero hanno costi elevati e sono difficili da industrializzare.La fibra di carbonio Walter sta esplorando attivamente soluzioni riciclabili, ha completato una serie di campioni di produzione di prova, l'effetto di recupero è buono, con condizioni di produzione di massa.

Conclusione

Rispetto ai tradizionali materiali metallici, i materiali in fibra di carbonio presentano vantaggi esclusivi in ​​termini di proprietà meccaniche, leggerezza, designabilità e resistenza alla fatica.Tuttavia, la sua efficienza produttiva e il difficile recupero sono ancora i colli di bottiglia della sua ulteriore applicazione.Si ritiene che la fibra di carbonio sarà utilizzata sempre di più insieme all'innovazione della tecnologia e del processo.


Orario di pubblicazione: 07-lug-2021

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