碳纤维材料与钢材弹性模量的对比分析

  随着对于高性能的产品的追求,需要更高性能材料的支持,碳纤维复合材料的出现开始慢慢取缔传统金属材料,碳纤维复合材料特别重要的性能优势就是弹性模量,本文我们就来看看碳纤维与钢材弹性模量的对比分析。

  首先我们来看下弹性模量的定义,弹性模量又称为杨氏模量、拉伸模量,是指在一定的应力下,材料在被压力下抵抗变形的力量,还有很多人称之为材料刚性,符号是它的计量单位。

  整个材料弹性模量计算是先来认识一下弹性模量,弹性模量又称为杨氏模量、拉伸模量,是指在一定的应力下,材料在被压力下抵抗变形的力量,还有很多人称之为材料刚性,符号是它的计量单位。

整个材料弹性模量计算是E =(F/A)+(dL/l)=σ+ε。这里面F是施加的力, A代表材料的受力面积, dL是材料长度沿测量轴(m或in)的偏移量(变化), L是材料的原始尺寸。

  碳纤维制品的弹性模量跟产品的尺寸以及结构还有关系,所以更多的是看原材料的弹性模量,下面就针对碳纤维原材料以及钢材原材料的弹性模量对比。

  常见的T300碳纤维材料,其弹性模量在230GPa , T700碳纤维弹性模量在240GPa, 碳纤维材料的密度是1.6~2.0g/cm^3、抗拉强度3000MPa,断裂伸长率1.5%、比热容0.7~0.9K/(Kg.K)、热膨胀系数-0.5x10-6/℃、电阻率0.00075~0.0015Ω.cm,同时还具有耐高温、耐灼烧、 防水、耐辐射等特性。

  刚性材料的中以常见的冷轧钢来对比,冷轧钢的弹性模量在180GPa,密度为7.85g/cm^3、抗拉强度300~600MPa、弹性模量190GPa、比热容0.42KJ/(kg.K)、 伸长率16%~23%、热膨胀系数10.6~ 12.2x10-6/℃。

  这样看下来碳纤维弹性模量要高于刚弹性模量,但优势并不突出,可是结合密度以及强度包括热膨胀系数这些方面的优势来看,就能够发现碳纤维材料的优势突出。目前碳纤维材料的普及受到成本和工艺的双重制约,相信随着技术的不断提升,碳纤维复合材料的应用也会越来越普及。

 

  阅读延伸:《碳纤维制品的性能受哪些因素影响?