碳纤维管的力学特性体现在哪里?
都说碳纤维材料性能出色,甚至可以在航天飞船上使用,那它的性能优势到底体现在哪里呢?其实我们可以拿工业上常用的碳纤维管来说明,碳纤维管和板是使用较多的2种碳纤维制品,他们的力学特性和其他性能表现都非常不错。
碳纤维管的力学性能指标和体现
碳纤维管的力学性能体现在重量轻、强度和模量高这3个方面。首先是重量轻方面,碳纤维管的密度约为1.7g/cm3左右,对比一下常用的2种金属管,铝合金管密度超过2.7g/cm3,而钢管的密度可以达到7.8g/cm3,ABS塑料的密度在1.4g/cm3,碳纤维管的密度是向着塑料看齐的,比金属管轻了至少一半以上。重量的下降带来的是损耗降低,从生产能耗方面可以降低成本,同时环保性也更高一些。
其次就是强度和模量,这里的强度指抗拉强度,模量为弹性模量,我们可以看一下下面的数据。碳纤维的力学性能分为普通级和高性能级,具体性能指标如下:
1、普通级的性能:拉伸强度≥3.0Gpa;拉伸模量≥230Gpa。
2、高性能级的性能:拉伸强度≥4.0Gpa;拉伸模量≥390Gpa。
T300碳纤维材料是最为常用的一种,也是性能品级很低的一种,它的抗拉强度都可以达到3000MPa,而钢管的强度通常只有600MPa,这么一对比,可见碳纤维管的力学性能好的不止一星半点。
碳纤维管还有哪些性能表现?
其实碳纤维管除了重量轻、强度模量高这几点突出优势外,还具有一些并不起眼,实则不容忽视的性能。比如耐腐蚀和抗老化性能,以及出色的耐疲劳性,这些性能能够延长碳纤维管的使用寿命。另外碳纤维管的热膨胀系数很小,在温差较大的环境中也可以长时间使用,外形不会岁温度发生变化,尺寸的精准性稳定性更好。
其实碳纤维管并非万能,它也存在一定的缺陷,比如不能耐高温,超过200℃的高温就可能损坏碳纤维管的物理结构,另外碳纤维管容易被尖锐的物体刺穿,而且普通的碳纤维管耐摩擦能力较差。只有更好的了解碳纤维管的优势和劣势,才能在实际使用中发挥它的价值。
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