Među mnogim materijalima, kompozitima od karbonskih vlakana (CFRP) pridaje se sve više pažnje zbog njihove izvrsne specifične čvrstoće, specifične krutosti, otpornosti na koroziju i otpornosti na zamor.
Različite karakteristike između kompozita ugljičnih vlakana i metalnih materijala također pružaju inženjerima različite ideje dizajna.
Slijedi jednostavna usporedba između kompozita ugljičnih vlakana i tradicionalnih metalnih karakteristika i razlika.
1. Specifična krutost i specifična čvrstoća
U usporedbi s metalnim materijalima, materijali od karbonskih vlakana imaju malu težinu, visoku specifičnu čvrstoću i specifičnu krutost.Modul ugljičnih vlakana na bazi smole veći je od modula aluminijske legure, a čvrstoća ugljičnih vlakana na bazi smole mnogo je veća od one aluminijske legure.
2. Dizajnabilnost
Metalni materijali obično su svi istog spola, postoji fenomen popuštanja ili uvjetnog popuštanja.A jednoslojna karbonska vlakna imaju očitu usmjerenost.
Mehanička svojstva duž smjera vlakana su 1 ~ 2 reda veličine veća od onih duž vertikalnog smjera vlakana i svojstava uzdužnog i poprečnog smicanja, a krivulje naprezanje-deformacija su linearno elastične prije loma.
Stoga materijal od ugljičnih vlakana može odabrati kut polaganja, omjer polaganja i redoslijed polaganja jednoslojnog sloja kroz teoriju laminacijske ploče.Prema karakteristikama raspodjele opterećenja, performanse krutosti i čvrstoće mogu se dobiti dizajnom, dok se tradicionalni metalni materijali mogu samo zgusnuti.
U isto vrijeme, može se postići potrebna krutost i čvrstoća u ravnini, kao i jedinstvena krutost spajanja u ravnini i izvan ravnine.
3. Otpornost na koroziju
U usporedbi s metalnim materijalima, materijali od karbonskih vlakana imaju jaku otpornost na kiseline i lužine.Ugljično vlakno je mikrokristalna struktura slična kristalu grafita nastala grafitizacijom na visokoj temperaturi od 2000-3000 °C, koja ima visoku otpornost na srednju koroziju, u do 50% klorovodične kiseline, sumporne kiseline ili fosforne kiseline, modul elastičnosti, čvrstoća i promjer ostaju u osnovi nepromijenjeni.
Stoga, kao materijal za pojačanje, karbonska vlakna imaju dovoljno jamstva u otpornosti na koroziju, različita matrična smola u otpornosti na koroziju je različita.
Poput uobičajenog epoksida ojačanog ugljičnim vlaknima, epoksid ima bolju otpornost na vremenske uvjete i još uvijek dobro održava svoju čvrstoću.
4. Protiv umora
Tlačna deformacija i visoka razina deformacije glavni su čimbenici koji utječu na svojstva zamora kompozita od karbonskih vlakana.Svojstva zamora obično se podvrgavaju ispitivanju zamora pod tlakom (R = 10) i vlačnim tlakom (r = -1), dok se metalni materijali podvrgavaju ispitivanju vlačnog zamora pod tlakom (R = 0,1).U usporedbi s metalnim dijelovima, posebno dijelovima od aluminijskih legura, dijelovi od karbonskih vlakana imaju izvrsna svojstva zamora.U području šasije automobila i tako dalje, kompoziti od karbonskih vlakana imaju bolje prednosti primjene.Istodobno, u ugljičnim vlaknima gotovo da nema efekta zareza.SN krivulja testa s urezima jednaka je krivulji testa bez ureza tijekom cijelog životnog vijeka većine laminata od karbonskih vlakana.
5. Nadoknadivost
Trenutačno je zrela matrica od karbonskih vlakana izrađena od termoreaktivne smole, koju je teško izdvojiti i ponovno upotrijebiti nakon stvrdnjavanja i umrežavanja.Stoga je poteškoća s obnavljanjem ugljičnih vlakana jedno od uskih grla industrijskog razvoja, a također i tehnički problem koji treba hitno riješiti za primjenu u velikim razmjerima.Trenutačno većina metoda recikliranja u zemlji i inozemstvu ima visoke troškove i teško ih je industrijalizirati.Walter karbonska vlakna aktivno istražuje rješenja koja se mogu reciklirati, dovršio je niz uzoraka probne proizvodnje, učinak oporavka je dobar, s uvjetima masovne proizvodnje.
Zaključak
U usporedbi s tradicionalnim metalnim materijalima, materijali od karbonskih vlakana imaju jedinstvene prednosti u mehaničkim svojstvima, laganoj težini, dizajnu i otpornosti na zamor.Međutim, njegova proizvodna učinkovitost i teška oporavka i dalje su uska grla njegove daljnje primjene.Vjeruje se da će se ugljična vlakna sve više koristiti uz inovacije tehnologije i procesa.
Vrijeme objave: 7. srpnja 2021