Entre moitos materiais, os compostos de fibra de carbono (CFRP) prestáronse cada vez máis atención pola súa excelente resistencia específica, rixidez específica, resistencia á corrosión e resistencia á fatiga.
As diferentes características entre os compostos de fibra de carbono e os materiais metálicos tamén proporcionan aos enxeñeiros diferentes ideas de deseño.
A continuación será unha comparación sinxela entre os compostos de fibra de carbono e as características e diferenzas tradicionais do metal.
1. Rixidez específica e resistencia específica
En comparación cos materiais metálicos, os materiais de fibra de carbono teñen un peso lixeiro, unha alta resistencia específica e unha rixidez específica.O módulo da fibra de carbono a base de resina é maior que o da aliaxe de aluminio e a resistencia da fibra de carbono a base de resina é moito maior que a da aliaxe de aluminio.
2. Deseñabilidade
Os materiais metálicos adoitan ser todos do mesmo sexo, hai un fenómeno de rendemento ou de rendemento condicional.E a fibra de carbono dunha soa capa ten unha directividade obvia.
As propiedades mecánicas ao longo da dirección da fibra son 1 ~ 2 ordes de magnitude máis altas que as ao longo da dirección vertical da fibra e as propiedades de cizallamento lonxitudinal e transversal, e as curvas de tensión-deformación son elásticas lineais antes da fractura.
Polo tanto, o material de fibra de carbono pode seleccionar o ángulo de colocación, a relación de colocación e a secuencia de colocación dunha única capa a través da teoría da placa de laminación.Segundo as características da distribución da carga, o rendemento de rixidez e resistencia pódese obter por deseño, mentres que os materiais metálicos tradicionais só se poden engrosar.
Ao mesmo tempo, pódese obter a rixidez e resistencia necesarias no plano, así como a única rixidez de acoplamento dentro e fóra do plano.
3. Resistencia á corrosión
En comparación cos materiais metálicos, os materiais de fibra de carbono teñen unha forte resistencia aos ácidos e aos álcalis.A fibra de carbono é unha estrutura microcristalina semellante ao cristal de grafito formada pola grafitización a unha temperatura elevada de 2000-3000 °C, que ten unha alta resistencia á corrosión media, ata un 50% de ácido clorhídrico, ácido sulfúrico ou ácido fosfórico, o módulo elástico, resistencia e diámetro permanecen basicamente inalterados.
Polo tanto, como material de reforzo, a fibra de carbono ten suficiente garantía de resistencia á corrosión, a resina de matriz diferente na resistencia á corrosión é diferente.
Do mesmo xeito que o epoxi común reforzado con fibra de carbono, o epoxi ten unha mellor resistencia á intemperie e aínda mantén ben a súa resistencia.
4. Antifatiga
A tensión de compresión e o alto nivel de tensión son os principais factores que inflúen nas propiedades de fatiga dos compostos de fibra de carbono.As propiedades de fatiga adoitan someterse aos ensaios de fatiga a presión (R = 10) e presión de tracción (r =-1), mentres que os materiais metálicos son sometidos a ensaios de fatiga a presión (R = 0,1).En comparación coas pezas metálicas, especialmente as de aliaxe de aluminio, as pezas de fibra de carbono teñen excelentes propiedades de fatiga.No campo do chasis de automóbiles e así por diante, os compostos de fibra de carbono teñen mellores vantaxes de aplicación.Ao mesmo tempo, case non hai ningún efecto de muesca na fibra de carbono.A curva SN da proba con muescas é a mesma que a da proba sen muescas en toda a vida útil da maioría dos laminados de fibra de carbono.
5. Recuperación
Na actualidade, a matriz de fibra de carbono madura está feita de resina termoendurecible, que é difícil de extraer e usar de novo despois do curado e da reticulación.Polo tanto, a dificultade da recuperación da fibra de carbono é un dos pescozos de botella do desenvolvemento industrial, e tamén un problema técnico que hai que resolver con urxencia para a súa aplicación a gran escala.Na actualidade, a maioría dos métodos de reciclaxe no país e no estranxeiro teñen custos elevados e son difíciles de industrializar.Walter fibra de carbono está a explorar activamente solucións reciclables, completou unha serie de mostras de produción de proba, o efecto de recuperación é bo, con condicións de produción en masa.
Conclusión
En comparación cos materiais metálicos tradicionais, os materiais de fibra de carbono teñen vantaxes únicas en propiedades mecánicas, lixeiro, designabilidade e resistencia á fatiga.Non obstante, a súa eficiencia de produción e a súa difícil recuperación seguen sendo os pescozos de botella da súa aplicación posterior.Crese que a fibra de carbono se utilizará cada vez máis xunto coa innovación da tecnoloxía e dos procesos.
Hora de publicación: 07-07-2021