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碳纤维管强度怎么样?比钢材更坚实

碳纤维管强度怎么样?比钢材更坚实
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最后更新: 2021-11-25 14:22:56
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碳纤维管强度怎么样?比钢材更坚实


碳纤维常用的加工方式是制成棒材、管材、板材和异形件,不同的外观下的强度可能存在较大差异,这个碳纤维原料的质地及加工工艺有关。拿碳纤维管来说,它的强度到底怎么样?是不是比钢材更坚实?先来看一些数据。


碳纤维、碳纤维管和钢材的抗拉强度对比


1、碳纤维的抗拉强度为3000MPa;


2、与树脂基质复合后制成的碳纤维管的抗拉强度约为1500MPa;


3、钢材的抗拉强度只有300-600MPa;


4、钢管(如Q235)的抗拉强度只有370MPa-500MP。


这么横向对比完数据,大家就能明白,看似柔软的碳纤维竟然有如此高强的抗拉强度,钢材看似坚硬,其实抗拉强度相差甚远。


碳纤维管超高强度的原理是什么?


这个就要从碳纤维自身和碳纤维复合材料的生成说起了。


首先目前普遍认为是由于碳原子排列很整齐所致。而且,纤维越细其相对强度也越大,这是因为细纤维上的缺陷少。增大层状结构的面积。并把它们像层层地叠加起来,可以提高纤维的硬度模数。硬度模数高的纤维就像非常硬的弹性,当加上很大载荷时,它的伸长量也很小。


碳纤维复合材料,其实就是碳纤维按照一定方向排布,然后利用树脂粘合在一起,形成一个整体。碳纤维复合材料中,碳纤维越密,单位体积内的碳纤维就越多,沿碳纤维方向的强度就越高。


碳纤维管的形成实则利用碳纤维预浸带多次多方向铺层叠加,再利用模具制成管状,通过高温成型而成。预浸带材质、铺层数量和工艺、高温成型加工这些都是影响碳纤维管强度的因素。


碳纤维管除了强度高,还有哪些优势?


1、自重轻:通过测量,碳纤维管的密度通常只有1.6g/cm3,而钢管的密度为7.8g/cm3,密度是重量的核心要素,碳纤维管相比钢管,甚至可以轻80%左右,是航空航天、轨道交通等领域梦寐以求的轻量化素材。


2、抗疲劳:实验数据显示钢管的疲劳强度是自身拉伸强度的30%-50%,而碳纤维管可以达到70%-80%,疲劳强度对应的就是使用寿命,使用年限越长,对应成本也就越低。


碳纤维管的优势突出,缺点也明显,除了生产成本高以外,它的硬度较低,高温成型后比较脆,因此在进行二次加工,如打孔、切割时,需要特别小心,建议企业选择经验丰富的厂家或技术人员来操作。


碳纤维管 
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