我们知道,碳纤维材料显著的优点就是质轻高强,其密度仅有1.7g/cm3 ,常用结构材料铝和钢的密度分别是2.7g/cm3,. 7.85g/cm3 ,相比较
而唁,碳纤维材料的减重性能更加突出,所以在使用过程更加便捷。在减重的同时,碳纤维材料的力学性能也十分突出,其抗拉强度、弯曲强度、剪切强度均要优于多数结构材料,能够有效满足使用过程中的强度所需。
碳纤维与金属材料不同在于碳纤维属于-种非金 属材料, 非金属材料比金属材料的化学性能更加稳定, 所以碳纤维具有的耐腐蚀和抗老化性能,能够适应多种工作环境,延长伸缩杆的使用寿命。碳纤维材料工作温度高,使用安全,其热膨胀系数小,基本上坏会随工作温度的变化发生彩,保证了尺寸的稳定性。
碳纤维复合材料由碳纤维和树脂基体组成,拥有可设计性强、强度高、重 星轻、热膨胀系数低等特点,可作为结构件或功能件使用,是一种新兴材料,下面就就来将碳纤维复合材料结构件与传统的金属构件性能比较一下。
1、比度比模量:碳纤维增强环氧树脂基复合材料的轻质高强性能为显著,其比强度比钢材高5倍,比铝合金高4倍,比模则是钢、铝的
4倍,这样性能优越的材料如果合理使用在结构构件中必然会有助于解决许多传统材料无法解决的难题。
2、耐疲劳性:通常金属材料疲劳强度极限是其拉伸强度的30% ~50% ,而碳纤维复合材料的疲劳强度极限为其拉伸强度的70%~ 80% ,说明在长期交变载荷条件下工作时,其构件的寿命高于传统材料构件。
3、阻尼减震性:受力结构的自振频率除了与形状有关外,还同结构材料的比模量平方根成正比,根据对比模的分析可知。碳纤维复合材料比金属有更高的自振频率,且其界面有较大的吸收振动的能力,因而材料的阻尼较高,这些特性都有利于提高复合材料结构的抗震性能。
4、破损安全性:研究表明,碳纤维复合材料的破坏需经历基体损伤、开裂、界面脱粘、纤维断裂等-系列过程， 当少数增强纤维发生断裂时载荷又会通过基体的传递分散到其它完好的纤维上去,这些过程都能降低灾难性破坏突然发生的机率。而金属产生裂纹后损伤不断加重,外力并不能均匀分散。
铝合金是在纯铝中加入各种合金元素制成的,和钢材相比更加轻便,已经使用于航天、汽车、机械、船舶等多个领域。碳纤维是将聚基纤维在高温下预氧化、碳化得到的,不仅重量轻,还由强度高、耐高温、耐摩擦等优点,在民用工业和工业中均有广泛的应用。者两种材料相比,哪种更优越呢?
先来看一下铝合金,它的密度只有2.5~2.88g/cm^3 ,约为钢( 7.85g/cm^3)的三分之- - , 相对刚度大,达到8.5 ,而钢材为1。质量相同的构件,采用铝合金代替钢,能得到更大的刚度。铝合金的抗拉强度比钢材略逊-筹,约160~400MPa ,不过经过适当的热处理后,可达到
700MPa,与低合金钢强度相当。
再来看一下碳纤维材料,它的密度比铝还轻,只有1.7g/cm^3 ,抗拉强度3000MPa ,是钢的四倍以上,弹性模量为230GPa ,热膨胀系数-
1.4~+1.7x10-6.抗震,, X射线的透过率高,由于它是一种各项异性材料,平行于纤维和垂直于纤维方向的性能不同,所以可设计性强，选择不同的铺层的方式可改变产品的性能,适用于多种领域。
以上信息由专业从事匹克球拍加工订制的星河运动于2024/5/7 11:23:08发布
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