A diferença entre fibra de carbono e metal.

Entre muitos materiais, os compósitos de fibra de carbono (CFRP) têm recebido cada vez mais atenção por sua excelente resistência específica, rigidez específica, resistência à corrosão e resistência à fadiga.

As diferentes características entre os compósitos de fibra de carbono e os materiais metálicos também fornecem aos engenheiros ideias de design diferentes.

A seguir será apresentada uma comparação simples entre os compósitos de fibra de carbono e as características e diferenças do metal tradicional.

1. Rigidez específica e resistência específica

Em comparação com os materiais metálicos, os materiais de fibra de carbono têm peso leve, alta resistência específica e rigidez específica.O módulo da fibra de carbono à base de resina é superior ao da liga de alumínio, e a resistência da fibra de carbono à base de resina é muito superior à da liga de alumínio.

2. Designabilidade

Os materiais metálicos são geralmente todos do mesmo sexo, existe um fenômeno de rendimento ou rendimento condicional.E a fibra de carbono de camada única tem diretividade óbvia.

As propriedades mecânicas ao longo da direção da fibra são 1 ~ 2 ordens de grandeza maiores do que aquelas ao longo da direção vertical da fibra e das propriedades de cisalhamento longitudinal e transversal, e as curvas tensão-deformação são elásticas lineares antes da fratura.

Portanto, o material de fibra de carbono pode selecionar o ângulo de assentamento, a proporção de assentamento e a sequência de assentamento da camada única através da teoria da placa de laminação.De acordo com as características da distribuição de carga, o desempenho de rigidez e resistência pode ser obtido por projeto, enquanto os materiais metálicos tradicionais só podem ser espessados.

Ao mesmo tempo, a rigidez e a resistência no plano necessárias, bem como a rigidez única de acoplamento no plano e fora do plano podem ser obtidas.

3. Resistência à corrosão

Comparados com materiais metálicos, os materiais de fibra de carbono têm forte resistência a ácidos e álcalis.A fibra de carbono é uma estrutura microcristalina semelhante ao cristal de grafite formado por grafitização em alta temperatura de 2.000-3.000 °C, que possui alta resistência à corrosão média, em até 50% de ácido clorídrico, ácido sulfúrico ou ácido fosfórico, o módulo de elasticidade, força e diâmetro permanecem basicamente inalterados.

Portanto, como material de reforço, a fibra de carbono tem garantia suficiente na resistência à corrosão, diferentes resinas de matriz na resistência à corrosão são diferentes.

Assim como o epóxi comum reforçado com fibra de carbono, o epóxi tem melhor resistência às intempéries e ainda mantém bem sua resistência.

4. Antifadiga

A deformação por compressão e o alto nível de deformação são os principais fatores que influenciam as propriedades de fadiga dos compósitos de fibra de carbono.As propriedades de fadiga são geralmente submetidas aos ensaios de fadiga sob pressão (R ​​= 10) e pressão de tração (r = -1), enquanto os materiais metálicos são submetidos a ensaios de fadiga por tração sob pressão (R ​​= 0,1).Em comparação com peças metálicas, especialmente peças de liga de alumínio, as peças de fibra de carbono têm excelentes propriedades de fadiga.No campo de chassis de automóveis e assim por diante, os compósitos de fibra de carbono apresentam melhores vantagens de aplicação.Ao mesmo tempo, quase não há efeito de entalhe na fibra de carbono.A curva SN do teste com entalhe é a mesma do teste sem entalhe em toda a vida útil da maioria dos laminados de fibra de carbono.

5. Recuperabilidade

Atualmente, a matriz de fibra de carbono madura é feita de resina termoendurecível, que é difícil de ser extraída e reutilizada após cura e reticulação.Portanto, a dificuldade de recuperação da fibra de carbono é um dos gargalos do desenvolvimento industrial, e também um problema técnico que precisa ser resolvido urgentemente para aplicação em larga escala.Atualmente, a maioria dos métodos de reciclagem no país e no exterior tem custos elevados e são difíceis de serem industrializados.A fibra de carbono Walter está explorando ativamente soluções recicláveis, completou uma série de amostras de produção experimental, o efeito de recuperação é bom, com condições de produção em massa.

Conclusão

Em comparação com os materiais metálicos tradicionais, os materiais de fibra de carbono têm vantagens únicas em propriedades mecânicas, leveza, designabilidade e resistência à fadiga.No entanto, a sua eficiência de produção e a difícil recuperação ainda são os gargalos da sua aplicação futura.Acredita-se que a fibra de carbono será cada vez mais utilizada junto com a inovação de tecnologia e processos.


Horário da postagem: 07/07/2021

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