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碳纤维复合材料与钢材料弹性模量有什么区别

2022-11-14 14:15:32 嘉兴恒隆复合材料有限公司 浏览次数 444

  碳纤维复合材料与钢材料弹性模量有什么区别?

  首先我们来认识一下弹性模量,弹性模量又叫杨氏模量、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E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, d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。


  那碳纤维产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。


  以T300的碳纤维为例,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0.7~0.9KJ/(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、耐烧蚀、防水、耐辐射等特性。


  刚性材料的中以常见的冷轧钢为例进行对比,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/℃。


  从以上数据不难发现,碳纤维弹性模要高于刚弹性模量,但是优势不会特别明显,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,就能发现碳纤维制品确实可以取代金属产品,强度可以达到钢材的四倍,而质量只有钢材的五分之一,能够非常好的实现了产品轻量化。


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