Van veel materialen wordt er steeds meer aandacht besteed aan koolstofvezelcomposieten (CFRP) vanwege hun uitstekende specifieke sterkte, specifieke stijfheid, corrosieweerstand en weerstand tegen vermoeidheid.
De verschillende kenmerken tussen koolstofvezelcomposieten en metalen materialen bieden ingenieurs ook verschillende ontwerpideeën.
Het volgende zal een eenvoudige vergelijking zijn tussen koolstofvezelcomposieten en traditionele metaalkenmerken en verschillen.
1. Specifieke stijfheid en specifieke sterkte
Vergeleken met metalen materialen hebben koolstofvezelmaterialen een lichtgewicht, hoge specifieke sterkte en specifieke stijfheid.De modulus van koolstofvezels op harsbasis is hoger dan die van aluminiumlegeringen, en de sterkte van koolstofvezels op harsbasis is veel hoger dan die van aluminiumlegeringen.
2. Ontwerpbaarheid
Metalen materialen zijn meestal allemaal van hetzelfde geslacht, er is sprake van een fenomeen van opbrengst of voorwaardelijke opbrengst.En de enkellaagse koolstofvezel heeft een duidelijke richtingsgevoeligheid.
De mechanische eigenschappen langs de vezelrichting zijn 1 tot 2 ordes van grootte hoger dan die langs de verticale vezelrichting en de longitudinale en transversale afschuifeigenschappen, en de spanning-rek-curven zijn lineair elastisch vóór breuk.
Daarom kan het koolstofvezelmateriaal de leghoek, de legverhouding en de legvolgorde van de enkele laag selecteren via de lamineringsplaattheorie.Volgens de kenmerken van de belastingsverdeling kunnen de stijfheids- en sterkteprestaties door ontwerp worden verkregen, terwijl traditionele metalen materialen alleen kunnen worden verdikt.
Tegelijkertijd kunnen de vereiste stijfheid en sterkte in het vlak, evenals de unieke koppelingsstijfheid in het vlak en buiten het vlak, worden verkregen.
3. Corrosiebestendigheid
Vergeleken met metalen materialen hebben koolstofvezelmaterialen een sterke zuur- en alkalibestendigheid.Koolstofvezel is een microkristallijne structuur die lijkt op grafietkristal gevormd door grafitisering bij een hoge temperatuur van 2000-3000 °C, die een hoge weerstand heeft tegen gemiddelde corrosie, in maximaal 50% zoutzuur, zwavelzuur of fosforzuur, de elastische modulus, sterkte en diameter blijven in principe onveranderd.
Daarom heeft koolstofvezel als versterkend materiaal voldoende garantie op het gebied van corrosieweerstand, verschillende matrixharsen op het gebied van corrosieweerstand zijn verschillend.
Net als de gebruikelijke met koolstofvezels versterkte epoxy heeft de epoxy een betere weersbestendigheid en behoudt hij toch zijn sterkte goed.
4. Anti-vermoeidheid
De compressierek en het hoge rekniveau zijn de belangrijkste factoren die de vermoeiingseigenschappen van koolstofvezelcomposieten beïnvloeden.De vermoeiingseigenschappen worden doorgaans onderworpen aan vermoeiingsproeven onder druk (R = 10) en trekdruk (r = -1), terwijl de metallische materialen worden onderworpen aan vermoeiingsproeven onder druk (R = 0,1).Vergeleken met metalen onderdelen, vooral onderdelen van aluminiumlegeringen, hebben koolstofvezelonderdelen uitstekende vermoeidheidseigenschappen.Op het gebied van autochassis enzovoort hebben koolstofvezelcomposieten betere toepassingsvoordelen.Tegelijkertijd is er vrijwel geen notch-effect in koolstofvezel.De SN-curve van de gekerfde test is gedurende de gehele levensduur van de meeste koolstofvezellaminaten dezelfde als die van de niet-gekerfde test.
5. Herstelbaarheid
Momenteel is de volwassen koolstofvezelmatrix gemaakt van thermohardende hars, die na uitharding en verknoping moeilijk te extraheren en opnieuw te gebruiken is.Daarom is de moeilijkheid van het terugwinnen van koolstofvezels een van de knelpunten van de industriële ontwikkeling, en ook een technisch probleem dat dringend moet worden opgelost voor grootschalige toepassing.Momenteel brengen de meeste recyclingmethoden in binnen- en buitenland hoge kosten met zich mee en zijn ze moeilijk te industrialiseren.Walter koolstofvezel onderzoekt actief recyclebare oplossingen, heeft een aantal proefproductiemonsters voltooid, het hersteleffect is goed, met massaproductieomstandigheden.
Conclusie
Vergeleken met traditionele metalen materialen hebben koolstofvezelmaterialen unieke voordelen op het gebied van mechanische eigenschappen, lichtgewicht, ontwerpbaarheid en weerstand tegen vermoeidheid.De productie-efficiëntie en de moeilijke terugwinning ervan vormen echter nog steeds de knelpunten voor de verdere toepassing ervan.Er wordt aangenomen dat koolstofvezel steeds vaker zal worden gebruikt, samen met de innovatie van technologie en processen.
Posttijd: 07-07-2021