Paljude materjalide hulgas on süsinikkiudkomposiitidele (CFRP) pööratud üha rohkem tähelepanu nende suurepärase eritugevuse, erijäikuse, korrosioonikindluse ja väsimuskindluse tõttu.
Süsinikkiust komposiitide ja metallmaterjalide erinevad omadused pakuvad ka inseneridele erinevaid disainiideid.
Järgnevalt on lihtne võrdlus süsinikkiust komposiitide ja traditsiooniliste metalli omaduste ja erinevuste vahel.
1. Erijäikus ja eritugevus
Võrreldes metallmaterjalidega on süsinikkiudmaterjalidel kerge kaal, kõrge eritugevus ja spetsiifiline jäikus.Vaigupõhise süsinikkiu moodul on kõrgem kui alumiiniumisulamil ja vaigupõhise süsinikkiu tugevus on palju suurem kui alumiiniumisulami oma.
2. Kujundatavus
Metallmaterjalid on tavaliselt kõik samast soost, esineb saagikuse või tingliku saagise nähtus.Ja ühekihilisel süsinikkiul on ilmne suunavus.
Mehaanilised omadused piki kiu suunda on 1–2 suurusjärku kõrgemad kui kiu vertikaalsuunas ning piki- ja põikisuunalised nihkeomadused ning pinge-deformatsiooni kõverad on enne murdumist lineaarselt elastsed.
Seetõttu saab süsinikkiust materjal lamineerimisplaadi teooria kaudu valida ühekihilise paigaldusnurga, paigaldussuhte ja paigaldusjärjestuse.Koormusjaotuse omaduste järgi saab jäikust ja tugevust saavutada projekteerimise teel, samas kui traditsioonilisi metallmaterjale saab ainult paksendada.
Samal ajal on võimalik saavutada nii vajalik tasapinnaline jäikus ja tugevus kui ka ainulaadne tasapinnaline ja -väline siduri jäikus.
3. Korrosioonikindlus
Võrreldes metallmaterjalidega on süsinikkiudmaterjalidel tugev happe- ja leelisekindlus.Süsinikkiud on grafiidikristallidele sarnane mikrokristalliline struktuur, mis on tekkinud grafitiseerimisel kõrgel temperatuuril 2000–3000 °C ja millel on kõrge vastupidavus keskmisele korrosioonile kuni 50% vesinikkloriidhappes, väävelhappes või fosforhappes, elastsusmoodul, tugevus ja läbimõõt jäävad põhimõtteliselt muutumatuks.
Seetõttu on süsinikkiul tugevdusmaterjalina piisav korrosioonikindluse garantii, erinevad maatriksvaigud korrosioonikindluses on erinevad.
Sarnaselt tavalisele süsinikkiuga tugevdatud epoksiidile on ka epoksiidil parem ilmastikukindlus ja see säilitab siiski hästi oma tugevuse.
4. Väsimusevastane
Survedeformatsioon ja kõrge deformatsioonitase on peamised tegurid, mis mõjutavad süsinikkiust komposiitide väsimusomadusi.Väsimusomadusi kontrollitakse tavaliselt rõhu all (R = 10) ja tõmbesurve (r = -1) väsimuskatsetega, metallmaterjalidega aga rõhu all (R = 0,1).Võrreldes metallosadega, eriti alumiiniumisulamist osadega, on süsinikkiust osadel suurepärased väsimusomadused.Autode šassii jms valdkonnas on süsinikkiust komposiitmaterjalidel paremad rakenduse eelised.Samas pole süsinikkiust peaaegu mingit sälku efekti.Sälkkatse SN-kõver on enamiku süsinikkiudlaminaatide kogu eluea jooksul sama, mis sälguta katsel.
5. Taastatavus
Praegu on küps süsinikkiust maatriks valmistatud termoreaktiivsest vaigust, mida on pärast kõvenemist ja ristsidumist raske ekstraheerida ja uuesti kasutada.Seetõttu on süsinikkiudude taaskasutamise raskused üks tööstusarengu kitsaskohti ja ka tehniline probleem, mis tuleb ulatusliku kasutuse jaoks kiiresti lahendada.Praegu on enamik kodu- ja välismaal kasutatavaid ringlussevõtu meetodeid kõrged ja neid on raske tööstuslikult töödelda.Walter süsinikkiud uurib aktiivselt taaskasutatavaid lahendusi, on läbinud mitmeid proovitootmise proove, taastumisefekt on hea, masstootmistingimustega.
Järeldus
Võrreldes traditsiooniliste metallmaterjalidega on süsinikkiudmaterjalidel ainulaadsed eelised mehaaniliste omaduste, kerge kaalu, disainitavuse ja väsimuskindluse osas.Kuid selle tootmise efektiivsus ja raske taaskasutamine on endiselt selle edasise rakendamise kitsaskohad.Arvatakse, et koos tehnoloogia ja protsesside uuendustega hakatakse üha enam kasutama süsinikkiudu.
Postitusaeg: juuli-07-2021