الفرق بين ألياف الكربون والمعدن.

من بين العديد من المواد ، حظيت مركبات ألياف الكربون (CFRP) باهتمام متزايد بسبب قوتها النوعية الممتازة ، والصلابة المحددة ، ومقاومة التآكل ، ومقاومة التعب.

توفر الخصائص المختلفة بين مركبات ألياف الكربون والمواد المعدنية أيضًا للمهندسين أفكار تصميم مختلفة.

فيما يلي مقارنة بسيطة بين مركبات ألياف الكربون والخصائص والاختلافات المعدنية التقليدية.

1. صلابة محددة وقوة محددة

بالمقارنة مع المواد المعدنية ، فإن مواد ألياف الكربون تتميز بخفة الوزن ، وقوة خاصة عالية ، وصلابة خاصة.معامل ألياف الكربون المستندة إلى الراتنج أعلى من معامل سبائك الألومنيوم ، وقوة ألياف الكربون القائمة على الراتنج أعلى بكثير من سبائك الألومنيوم.

2. قابلية التصميم

عادة ما تكون المواد المعدنية من نفس الجنس ، وهناك ظاهرة العائد أو العائد المشروط.والألياف الكربونية أحادية الطبقة لها اتجاه واضح.

تكون الخواص الميكانيكية على طول اتجاه الألياف أعلى بمقدار 1 إلى 2 مرتبة من تلك الموجودة على طول اتجاه الألياف الرأسي وخصائص القص الطولي والعرضي ، وتكون منحنيات الإجهاد والانفعال مرنة خطية قبل الكسر.

لذلك ، يمكن لمادة ألياف الكربون تحديد زاوية التمديد ، ونسبة التمديد ، وتسلسل وضع الطبقة المفردة من خلال نظرية لوحة التصفيح.وفقًا لخصائص توزيع الحمل ، يمكن الحصول على أداء الصلابة والقوة من خلال التصميم ، بينما لا يمكن زيادة سماكة المواد المعدنية التقليدية إلا.

في الوقت نفسه ، يمكن الحصول على الصلابة والقوة المطلوبة داخل الطائرة بالإضافة إلى صلابة أداة التوصيل الفريدة داخل الطائرة وخارجها.

3. مقاومة التآكل

بالمقارنة مع المواد المعدنية ، فإن مواد ألياف الكربون لديها مقاومة قوية للأحماض والقلويات.ألياف الكربون عبارة عن هيكل جريزوفولفين يشبه بلورات الجرافيت يتكون من الجرافيت عند درجة حرارة عالية من 2000-3000 درجة مئوية ، والتي تتمتع بمقاومة عالية للتآكل المتوسط ​​، في ما يصل إلى 50 ٪ من حمض الهيدروكلوريك أو حمض الكبريتيك أو حمض الفوسفوريك ، معامل المرونة ، القوة ، والقطر يظلان في الأساس دون تغيير.

لذلك ، كمواد تقوية ، تتمتع ألياف الكربون بضمان كافٍ في مقاومة التآكل ، يختلف راتنجات المصفوفة المختلفة في مقاومة التآكل.

مثل الإيبوكسي المقوى بألياف الكربون الشائع ، يتمتع الإيبوكسي بمقاومة أفضل للطقس ولا يزال يحافظ على قوته جيدًا.

4. مكافحة التعب

يعد إجهاد الضغط ومستوى الإجهاد المرتفع من العوامل الرئيسية التي تؤثر على خصائص التعب لمركبات ألياف الكربون.تخضع خصائص الكلال عادةً لاختبارات الإجهاد تحت الضغط (R = 10) وضغط الشد (r = -1) ، بينما تخضع المواد المعدنية لاختبارات إجهاد الشد تحت الضغط (R = 0.1).بالمقارنة مع الأجزاء المعدنية ، وخاصة أجزاء سبائك الألومنيوم ، تتميز أجزاء ألياف الكربون بخصائص إجهاد ممتازة.في مجال هياكل السيارات وما إلى ذلك ، تتمتع مركبات ألياف الكربون بمزايا تطبيق أفضل.في الوقت نفسه ، لا يوجد أي تأثير تقريبًا في ألياف الكربون.منحنى SN للاختبار المقطوع هو نفس منحنى الاختبار غير المحقق طوال الحياة الكاملة لمعظم شرائح ألياف الكربون.

5. الاسترداد

في الوقت الحاضر ، مصفوفة ألياف الكربون الناضجة مصنوعة من راتينج بالحرارة ، والذي يصعب استخلاصه واستخدامه مرة أخرى بعد المعالجة والربط المتبادل.لذلك ، فإن صعوبة استعادة ألياف الكربون هي إحدى معوقات التنمية الصناعية ، وأيضًا مشكلة فنية تحتاج إلى حل عاجل للتطبيق على نطاق واسع.في الوقت الحاضر ، فإن معظم طرق إعادة التدوير في الداخل والخارج لها تكاليف عالية ويصعب تصنيعها.يستكشف Walter Carbon Fiber بنشاط الحلول القابلة لإعادة التدوير ، وقد أكمل عددًا من عينات الإنتاج التجريبي ، وتأثير الاسترداد جيد ، مع ظروف الإنتاج الضخم.

استنتاج

بالمقارنة مع المواد المعدنية التقليدية ، تتمتع مواد ألياف الكربون بمزايا فريدة في الخصائص الميكانيكية ، وخفة الوزن ، وقابلية التصميم ، ومقاومة التعب.ومع ذلك ، فإن كفاءتها الإنتاجية وصعوبة استعادتها لا تزال تمثل عقبات أمام المزيد من تطبيقها.يُعتقد أنه سيتم استخدام ألياف الكربون أكثر فأكثر جنبًا إلى جنب مع ابتكار التكنولوجيا والعملية.


الوقت ما بعد: يوليو 07-2021

أرسل رسالتك إلينا:

اكتب رسالتك هنا وأرسلها إلينا