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碳纤维到底有多强?

时间:2021-05-15点击次数:85信息来源:Rev1

碳纤维最有价值的特性是其强度,刚度和重量轻。碳纤维由“丝束”中非常细的结晶碳纤维丝制成,其中包含成千上万根单独的纤维丝。这些纱线状的线被编织成各种编织的布。当将碳纤维布层粘合在一起形成碳纤维板或片时,碳纤维层压板会非常坚固。那它有多强呢?

碳纤维刚度和强度分类

拉伸模量定义为“沿轴的应力(每单位面积的力)与沿轴的应变(变形与初始长度的比)之比。” 只要应力低于材料的拉伸强度,拉伸模量也可以称为材料的刚度,它可以预测材料的伸长或压缩。

碳纤维基于纤维的拉伸模量进行分类。度量单位是每平方英寸横截面积的力磅,缩写为psi(或ksi表示千psi,MSI表示百万psi)。碳纤维有五种分类:低模量,标准模量,中模量,高模量和超高模量。

层压碳纤维环氧片材或板的刚度和强度由以下因素决定:

碳纤维的材料特性

纤维的铺放时间表(纤维取向,编织类型和层压层的厚度)

纤维/树脂比

对于平衡的,对称的0/90度铺层计划,拉伸模量的一个很好的估计是10 MSi(70 GPA)。对于相同的铺层,抗张强度的好估计是87 KSI(600 MPA)。

相比之下,钢的拉伸模量约为29 MSI(200 GPa),拉伸强度为61 KSI(420 MPA)。铝的拉伸模量约为10 MSI(69 GPa),拉伸强度为40 KSI(276 MPA)

从下表中可以看出,碳纤维层压板具有最高的比抗张强度和最高的比刚度

超高模量碳纤维的硬度约为标准模量的3倍,但强度却不如标准模量。此外,与钢和铝相比,碳纤维具有出色的抗疲劳性能。同样,当与适当的树脂结合使用时,碳纤维是市场上最耐腐蚀的材料之一。

碳纤维与其他材料相比如何?

玻璃纤维和凯夫拉层压板的密度接近碳纤维。但是,碳纤维比玻璃纤维或凯夫拉更结实,更坚硬

将碳纤维的特性与其他材料进行比较并不总是那么容易。有多种测量强度的方法,这可能使进行客观比较变得困难。但是,严格地看一下特定的拉伸模量和特定的拉伸强度时,显而易见的是,强度并不是每个项目的头等大事。在为项目选择材料时,通常必须考虑诸如灵活性或制造要求之类的其他因素。当强度,刚度和重量至关重要时,碳纤维通常是最佳选择。

将碳纤维的特性与其他材料进行比较并不总是那么容易。有多种测量强度的方法,这使得我们很难进行客观比较。但是,当严格观察比拉伸模量和比拉伸强度时,选择是显而易见的。

实力并不是每个项目的重中之重。在为项目选择材料时,通常必须考虑诸如灵活性或制造要求之类的其他因素。当强度,刚度和重量至关重要时,碳纤维通常是最佳选择。

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