تفاوت فیبر کربن و فلز

در میان بسیاری از مواد، کامپوزیت های فیبر کربن (CFRP) به دلیل استحکام ویژه عالی، سفتی خاص، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر خستگی بیشتر و بیشتر مورد توجه قرار گرفته اند.

ویژگی های مختلف بین کامپوزیت های فیبر کربن و مواد فلزی نیز ایده های طراحی متفاوتی را در اختیار مهندسان قرار می دهد.

در ادامه یک مقایسه ساده بین کامپوزیت های فیبر کربن و ویژگی ها و تفاوت های فلزی سنتی ارائه خواهد شد.

1. سفتی خاص و استحکام خاص

در مقایسه با مواد فلزی، مواد فیبر کربنی دارای وزن سبک، استحکام ویژه بالا و سفتی خاص هستند.مدول فیبر کربن مبتنی بر رزین بیشتر از آلیاژ آلومینیوم است و استحکام فیبر کربن مبتنی بر رزین بسیار بالاتر از آلیاژ آلومینیوم است.

2. قابلیت طراحی

مواد فلزی معمولاً همه از یک جنس هستند، یک پدیده عملکرد یا عملکرد مشروط وجود دارد.و فیبر کربن تک لایه دارای جهت دهی آشکار است.

خواص مکانیکی در امتداد جهت الیاف 1 تا 2 مرتبه بزرگتر از خواص در امتداد جهت الیاف عمودی و خواص برشی طولی و عرضی است و منحنی‌های تنش-کرنش قبل از شکست الاستیک خطی هستند.

بنابراین، مواد فیبر کربنی می‌توانند از طریق تئوری صفحه ورقه‌ای، زاویه‌ی چیدمان، نسبت لایه‌گذاری و توالی تخمگذار تک لایه را انتخاب کنند.با توجه به ویژگی های توزیع بار، عملکرد سختی و استحکام را می توان با طراحی به دست آورد، در حالی که مواد فلزی سنتی فقط می توانند ضخیم شوند.

در عین حال می توان سختی و استحکام درون صفحه و همچنین سختی کوپلینگ درون صفحه و خارج از صفحه را به دست آورد.

3. مقاومت در برابر خوردگی

در مقایسه با مواد فلزی، مواد فیبر کربنی دارای مقاومت اسیدی و قلیایی قوی هستند.فیبر کربن یک ساختار میکروکریستالی شبیه کریستال گرافیت است که از گرافیت شدن در دمای بالای 2000-3000 درجه سانتیگراد تشکیل شده است که مقاومت بالایی در برابر خوردگی متوسط، تا 50٪ اسید کلریدریک، اسید سولفوریک یا اسید فسفریک، مدول الاستیک دارد. قدرت و قطر اساساً بدون تغییر باقی می مانند.

بنابراین، به عنوان یک ماده تقویت کننده، فیبر کربن دارای ضمانت کافی در مقاومت در برابر خوردگی است، رزین ماتریس مختلف در مقاومت به خوردگی متفاوت است.

مانند اپوکسی رایج تقویت شده با فیبر کربن، اپوکسی نیز مقاومت بهتری در برابر آب و هوا دارد و همچنان استحکام خود را به خوبی حفظ می کند.

4. ضد خستگی

کرنش فشاری و سطح کرنش بالا عوامل اصلی تأثیرگذار بر خواص خستگی کامپوزیت های فیبر کربنی هستند.خواص خستگی معمولاً تحت آزمایش های خستگی تحت فشار (R = 10) و فشار کششی (r =-1) قرار می گیرند، در حالی که مواد فلزی تحت آزمایش های خستگی کششی تحت فشار (R = 0.1) قرار می گیرند.در مقایسه با قطعات فلزی، به ویژه قطعات آلیاژ آلومینیوم، قطعات فیبر کربن دارای خواص خستگی عالی هستند.در زمینه شاسی خودرو و غیره، کامپوزیت های فیبر کربن مزایای کاربردی بهتری دارند.در عین حال، تقریباً هیچ اثر بریدگی در فیبر کربن وجود ندارد.منحنی SN آزمایش بریدگی مانند منحنی آزمایش بدون بریدگی در کل عمر بیشتر ورقه‌های فیبر کربنی است.

5. قابلیت بازیابی

در حال حاضر، ماتریس فیبر کربن بالغ از رزین ترموست ساخته شده است که استخراج و استفاده مجدد پس از عمل آوری و اتصال عرضی دشوار است.بنابراین، دشواری بازیابی فیبر کربن یکی از گلوگاه های توسعه صنعتی و همچنین یک مشکل فنی است که برای کاربرد در مقیاس بزرگ نیاز به حل فوری دارد.در حال حاضر بیشتر روش های بازیافت در داخل و خارج از کشور هزینه های بالایی دارند و صنعتی شدن آنها دشوار است.فیبر کربن والتر به طور فعال در حال بررسی راه حل های قابل بازیافت است، تعدادی از نمونه های تولید آزمایشی را تکمیل کرده است، اثر بازیابی خوب است، با شرایط تولید انبوه.

نتیجه

در مقایسه با مواد فلزی سنتی، مواد فیبر کربن مزایای منحصر به فردی در خواص مکانیکی، سبک وزن، طراحی و مقاومت در برابر خستگی دارند.با این حال، راندمان تولید و بازیابی دشوار آن همچنان از گلوگاه های کاربرد بیشتر آن است.اعتقاد بر این است که فیبر کربن همراه با نوآوری در فناوری و فرآیند بیشتر و بیشتر مورد استفاده قرار خواهد گرفت.


زمان ارسال: ژوئیه-07-2021

پیام خود را برای ما ارسال کنید:

پیام خود را اینجا بنویسید و برای ما ارسال کنید