碳纖維與鋁

2020-10-03 碳纖維複合材料

碳纖維在越來越多的應用中正在取代鋁，並且在過去的幾十年中一直在這樣做。這些纖維以其非凡的強度和剛度而聞名，而且還非常輕巧。碳纖維線束與各種樹脂結合以形成複合材料。這些複合材料利用了纖維和樹脂的特性。英特力新材料提供碳纖維與鋁的性能比較，以及每種材料的優缺點。

碳纖維與鋁的實測

以下是用於比較兩種材料的不同屬性的定義：

  • 彈性模量 =材料的「剛度」。材料的應力與應變之比。材料在其彈性區域中的應力與應變曲線的斜率。
  • 極限抗拉強度=材料在斷裂之前可以承受的最大應力。
  • 密度=材料的單位體積質量。
  • 比剛度 =彈性模量除以材料密度。用於比較密度不同的材料。
  • 比抗張強度=抗張強度除以材料密度。

考慮到這些信息，下表比較了碳纖維和鋁。

注意：許多因素都會影響這些數字。這些是概括；不是絕對的測量。例如，可獲得具有更高的剛度或強度的不同碳纖維材料，通常在權衡其他性能的降低方面。



該圖表明，碳纖維的比抗張強度約為鋁的3.8倍，比剛度為鋁的1.71倍。

碳纖維和鋁的熱性能比較

顯示碳纖維和鋁之間差異的另外兩個屬性是熱膨脹和導熱率。

  • 熱膨脹描述了溫度變化時材料尺寸的變化。

測量碳纖維鋁鋁/碳
比較
熱膨脹2英寸/英寸/°F13英寸/英寸/°F6.5


鋁的熱膨脹約為碳纖維的六倍。

利弊

在設計先進的材料和系統時，工程師必須確定對於特定應用最重要的材料屬性。當高強度對重量或高剛性對重量很重要時，碳纖維是顯而易見的選擇。在結構設計方面，當增加重量會縮短使用壽命或導致性能下降時，設計人員應將碳纖維視為更好的材料。當韌性是必不可少的時候，英特力碳纖維很容易與其他材料結合以獲得必要的特性。

碳纖維的低熱膨脹特性在創建要求高精度，在溫度波動的條件下具有尺寸穩定性的產品時具有顯著優勢，例如光學設備，3D掃描儀，望遠鏡等。

使用碳纖維也有一些缺點。碳纖維不屈服。在負載下，碳纖維會彎曲，但不會永久符合新形狀（彈性）。一旦超過碳纖維材料的極限抗拉強度，碳纖維就會突然失效。工程師必須了解這種行為，並包括安全因素以在設計產品時對此進行考慮。碳纖維零件的價格也比鋁貴得多，這是因為生產碳纖維的成本高昂，並且在製造高質量複合零件方面具有豐富的技能和經驗。

相關焦點

  • 太空鋁和碳纖維哪貴 鋁合金門窗的品牌
    那麼太空鋁和碳纖維哪貴呢，這是兩種不同材質的產品，要進行對比一下看看哪個好。鋁合金門窗的品牌是什麼呢，不同的鋁合金的品牌質量不同，所以說大家可以多了解一些品牌的介紹，這樣才能知道什麼樣的鋁合金品牌更有優勢。太空鋁和碳纖維哪貴衛浴整體採用優質62精銅錠，而且是重力而成。
  • 全鋁、鋼鋁混合、碳纖維,哪種材質與高端車型更登對?
    隨著汽車行業的發展及消費者對汽車品質的需求提升,全鋁、鋼鋁混合、碳纖維、鈦合金等材質成為打造車身的「新貴」。它們之間到底有什麼區別?作為追求高品質生活的消費者來說,又該如何選擇呢? 　　為什麼鋼鋁混合車身越來越香?
  • 碳纖維自行車要多少錢 碳纖維自行車的缺點與用途
    自行車的材料有已往使用的鉻鉬鋼以外、 還有鋁、鈦、碳纖、鎂等不斷出現新材料。每個東西都有好與壞點，碳纖維自行車的缺點與用途一起來跟小編了解下。碳纖維自行車的優缺點碳纖維不僅具有碳材料的固有本徵特性，又兼具紡織纖維的柔軟可加工性。它比重不到鋼的1/4，但強度卻非常強。而且其耐蝕性出類拔萃，是新一代增強纖維。
  • 軍用碳纖維無人機的應用優勢
    碳纖維作為軍用無人機中應用較多的一種先進複合材料，擁有著眾多的應用優勢，本文博實碳纖維帶大家一起了解一下。碳纖維複合材料的密度僅有鋼的1/5，鋁的3倍，但其比強度卻是鋼的5倍，鋁的4倍，與金屬製件相比，碳纖維複合材料應用於軍用無人機上可有效地減輕機體重量，減少燃油消耗，增加續航能力，從而提高無人機的運載能力和機動性能。 二、抗震抗疲性 　　碳纖維複合材料具有較高的自振頻率和震動阻尼特性，所以其吸振能力也很強。
  • 碳纖維複合材料與鋼材的對比
    與之相比，碳纖維則是一種相對較新的結構材料，但其性能優異且令人印象深刻，因此對鋼材料構成了極大的威脅。本文針對這兩種材料的特性進行了簡單對比，並舉例展示了正在向碳纖維轉移的一些行業。什麼是碳纖維？碳纖維是由92%甚至更高的碳元素構成，由於其獨特的晶體結構而具有高拉伸強度。
  • 碳纖維車身為何高不可攀?車叔帶你看清本質!
    碳纖維的使用，會讓愛車身輕如燕碳纖維既有碳材料硬的固有特性，又有碳纖維柔的加工特性。這樣外柔內剛的 「材料之王」在汽車領域最早是運用在F1賽車上，現如今在民用車上也已經開始使用了。碳纖維複合材料重量比鋼輕四分之三，比鋁輕三分之一，在汽車上運用的直接效果就是汽車輕量化。
  • 碳纖維的小知識，你了解多少？
    江蘇博實科技：碳纖維是纖維狀的碳材料，其化學組成中含碳量在90%以上。由於碳的單質在高溫下不能熔化（在3800K以上升華），而在各種溶劑中都不溶解，所以迄今無法用碳的單質來制碳纖維。　　為了解更為詳細的碳纖維是什麼材料，小編邀請一直致力於碳纖維複合材料的博實碳纖維技術部的戚工，來為大家系統的講述下碳纖維是什麼材料。
  • 3D列印金屬基複合材料-含碳纖維的液態金屬
    來自陝西省快速製造技術工程研究中心的研究人員將錫鉛與碳纖維結合起來，一方面探索利用鉛的輻射屏蔽性能，另一方面利用碳纖維強度的可能性。同時，這項研究試圖展示鉛的3D列印能力，以前由於鉛的潤溼性（液態時無法粘在固體表面）而很難實現。FTP流程概述。圖片由《機械工程學報》提供。
  • 碳纖維自行車的優點和缺點
    製造材料：自行車的材料有已往使用的鉻鉬鋼以外、碳纖維材料還有鋁、鈦、碳纖、鎂等不斷出現新材料。　　碳纖維 （CFRP)　　碳纖維不僅具有碳材料的固有本徵特性，又兼具紡織纖維的柔軟可加工性。它比重不到鋼的1/4，但強度卻非常強。而且其耐蝕性出類拔萃，是新一代增強纖維。碳纖維廣泛用於民用、軍用、建築、航天以及超級跑車領域。
  • 碳纖維PEEK可應用在航空領域
    碳纖維複合材料非常了解的蘇州挪恩復材來為大家簡單介紹一下熱塑性碳纖維PEEK。，具有非常好的機械性能，耐熱性能，耐腐蝕性能，並且摩擦係數比較多，可以很好的運用在惡劣複雜的環境下，航空航天就是因為在太空，所以碳纖維聚醚醚酮複合材料就得到了非常廣的運用，很好的替代了傳統的鋁和其他金屬材料製造各種飛機零部件。
  • 碳纖維蜂窩夾芯材料與玻璃鋼相比,有哪些壓倒性優勢?
    江蘇博實科技：碳纖維複合材料蜂窩夾芯材料是由內外兩層CFRTP作為蒙皮材料、蜂窩芯材作為夾芯層而成的多層結構。碳纖維複合材料蜂窩夾芯板不僅繼承了複合材料夾芯結構的高比強度和高比剛度，因此可應用於航空、航天、兵器等領域的主承力結構材料，碳纖維材料的運用便在我國軍用裝備上全面鋪開了。
  • 碳纖維VS鋼：哪個更強？
    與之相比，碳纖維則是一種相對較新的結構材料，但其性能優異且令人印象深刻，因此對鋼材料構成了極大的威脅。本文針對這兩種材料的特性進行了簡單對比，並舉例展示了正在向碳纖維轉移的一些行業。碳纖維的拉伸強度是所有已知可用材料中最高的。雖然包括鋼在內的許多材料可以具有高的剛度和拉伸強度，但是碳纖維的真正好處是強度高但密度低（約1.6-2.0g/cm³），因此具有比強度高的優點。這使得碳纖維材料具有高的抗張強度，同時又輕巧。
  • 航空製造的「新寵兒」：碳纖維複合材料
    製造飛機結構的傳統材料包括鋁、鋼和鈦。複合材料的主要優點是減輕了重量，簡化了裝配。性能優勢和減輕飛機結構重量是軍用飛機複合材料發展的主要推動力。雖然商用飛機正日漸關注燃油經濟性，但是複合材料發展的主要推動力，是不斷減少生產和維護成本。20世紀60年代末，高性能碳纖維作為增強纖維實現了初步的商業化，以連續碳纖維增強的高性能樹脂基複合材料應運而生。
  • 石英碳纖維加熱管的優缺點是什麼?
    隨著碳纖維生產工藝的日漸成熟，作為一種新材料碳纖維已經被廣泛的開發成各類發熱元件。並應用於各類加熱器、取暖設備或者保健設備中，因其優越的電熱性能、高節能環保和遠紅外線輻射屬性，被越來越多的人關注和使用。
  • 軍工行業核心賽道——「黑色黃金」碳纖維,三大頂級龍頭
    本文我們將深度解剖三大核心賽道之碳纖維，和賽道內的龍頭上市公司。 1.碳纖維——「黑色黃金」，飛機材料的不二之選 A：黑色黃金 碳纖維是一種碳含量在90%以上的高強度高模量纖維材料，具有最強的耐高溫性能。
  • 碳纖維複合材料在地鐵中有哪些應用優勢？
    江蘇博實科技：碳纖維密度在1.7g/cm3 , 是一種優秀的減重材料 ,與傳統減重材料鋁相比，可以減重40% ,不到鋼的1/4, 碳纖維力學性能優異,抗拉強度、彎曲強度、 剪切強度均要優於多數金屬結構材料。
  • 碳纖維產品為何那麼昂貴?看看製作過程及應用吧!
    碳纖維技術最好的是日本和美國，日本是世界上碳纖維生產最大的國家，日本碳纖維產能佔世界一半。1880年愛迪生發明了碳纖維，沒錯就是那個發明燈泡的愛迪生。在實驗燈絲的時候就發現了碳纖維，經過100多年的發展，2010年寶馬在I3，I8上使用了碳纖維，開啟了碳纖維在汽車上的應用。
  • 碳纖維是什麼材料？碳纖維材料為什麼那麼貴？
    碳纖維這個詞，想必大家應該都比較熟悉了。最常見的是一些跑車，可能會用到碳纖維材料，包括現在的飛機啊飛彈什麼的，也都會用到。碳纖維為什麼這麼貴？碳纖維有什麼作用呢？碳纖維是怎麼製成的？今天，小編就帶大家了解一下碳纖維。
  • 碳纖維材質頂蓋 鋁鎂合金機身_超極本評測_太平洋電腦網PConline
    ■ ThinkPad X1 Carbon：碳纖維材質頂蓋 鋁鎂合金機身　　前面我們給大家詳細介紹了碳纖維的特性，下面我們就具體來看看ThinkPad X1 Carbon這一以「碳」為名的產品會展現出如何的水準。
  • 碳晶電暖器和碳纖維電暖器有什麼區別 碳晶電暖器和碳纖維電暖器區別
    摘要：地暖中碳纖維和碳晶是比較常見的兩種，很多人在裝修地暖時都不知道該如何選擇。下面買購網小編就為您介紹一下碳纖維地暖和碳晶地暖的概念，並為您從6大方面詳細對比一下兩者的不同。一起來學習一下吧。　　碳晶電暖器和碳纖維電暖器的區別 6大方面為你解析兩者的不同　　世上並沒有碳晶這麼一種材料，技術術語中也沒有這種叫法。