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碳纖維的硬度是鋼的幾倍

生活更新时间:2024-12-04 23:27:52

　　碳纖維在上世紀50年代因為航空航天等尖端科技的需要得到迅速的發展，随着研究的不斷深入，碳纖維複合材料開始逐漸取代傳統的金屬材料。彈性模量（也稱為“形變”）是衡量一個材料重要的性能參數，彈性模量的好壞直接決定了産品的力學性能，本文将碳纖維與鋼材兩種材料的彈性模量進行對比分析。

　　首先我們來了解一下什麼是彈性模量。碳纖維模量是描述物質彈性的一個物理量，指單向應力狀态下應力除以該方向的應變。是一個統稱，也被稱為“楊氏模量”、”剪切模量“、“體積模量”等。

碳纖維的硬度是鋼的幾倍（碳纖維與鋼材的模量差别對比）1

　　産品的彈性模量與産品的尺寸和結構都有聯系，但更多地是由産品的原料決定的。本文就碳纖維原料（T300）與鋼材原料（冷軋鋼）進行彈性模量的對比分析。

　　彈性模量的計算公式是E =(F / A)=(dL/L)=σ ε。其中F代表施加的力, A代表材料的受力面積, dL是材料長度沿測量軸的偏移量(變化) , L則表示為材料的原始尺寸。

　　T300碳纖維複合材料彈性模量為230GPa，其密度為1.6~2.0g/cm³、抗拉強度3000MPa，斷裂伸長率1.5%、比熱容為0.7~0.9KJ/(Kg-K)、熱膨脹系數-0.5x10-6/℃、電阻率0.00075~0.0015Ω·cm ，同時還具有耐高溫、耐灼燒、防水、電磁屏蔽等多種特性。

　　冷軋鋼的彈性模量為180GPa ,密度為7.85g/cm^3、抗拉強度300~ 600MPa、彈性模量190GPa、比熱容0.42 KJ/(Kg-K)、伸長率16%~23%、熱膨脹系數10.6~ 12.2x10-6/℃

碳纖維的硬度是鋼的幾倍（碳纖維與鋼材的模量差别對比）2

　　兩者對比可知，碳纖維要比鋼材彈性模量要高，但是有時并不算明顯。但綜合上密度、熱膨脹系數等一系列的對比來看，碳纖維産品的優勢還是比較突出的。同樣規格的兩種制品，碳纖維材質的成品質量隻有鋼材成品的1/5，而強度卻高出四倍，可以很好地實現産品的輕量化。

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