Nejlepší odpověď
Titan je silnější než polymerní kompozit z uhlíkových vláken. Existuje mnoho druhů uhlíkových vláken. Některé jsou tuhé, jiné silné, jiné vedou teplo velmi dobře. Některá jména jsou T300, IM7, M55J, K13D2U. Použitím jednoho z nejsilnějších vláken (IM7) v plně jednosměrném uspořádání byste byli schopni téměř odpovídat síle titanu 6AL-4V, což je asi 120 000 PSI (120 KSI). Dívám se nyní na datový list IM7 / epoxy, získaný googlingem IM7. Ale v jednosměrném uspořádání jsou všechna vlákna orientována stejným směrem. Toto není tkaný výrobek, jak jste zvyklí. V tomto případě je druhý směr velmi slabý, takže nakonec tento materiál stále není tak silný jako Ti. Kompozity z uhlíkových vláken jsou mnohem slabší v tlaku než v tahu, takže musíte předpokládat nižší pevnost v tlaku, což jsem zde udělal.
Nyní si uvědomte, že kompozit z uhlíkových vláken má téměř 1/3 hustoty Ti takže můžete použít téměř třikrát tolik, abyste získali část stejné části hmoty. Je to poměr síly a hmotnosti, o který se opravdu zajímáte. Jinak je zřejmou volbou ocel. Titan má legendární poměr pevnosti k hmotnosti a v tradičnějším rozložení vláken to IM7 může odpovídat, ale nepřekonat ho.
To, čím kompozity z uhlíkových vláken vynikají, není vůbec pevnost, ale tuhost k hmotnosti. Zajímavé je, že hliník, titan a ocel mají všechny přibližně stejné poměry tuhosti k hmotnosti, ale kompozit z uhlíkových vláken je může daleko překročit v závislosti na použitém vlákně a rozložení. I pro neorientované vrstvení můžete získat 2–3násobek tuhosti vůči hmotnosti Ti. Orientujte rozložení a můžete to zdvojnásobit znovu nebo více.
Výrobní metody se také velmi liší, takže mohou diktovat nejlepší produkt používaný v dané situaci. Kompozity jsou přehozené jako látka a vařeny. Jsou skvělé pro tenké a zakřivené povrchy. Nemyslím si, že by se z nich kdokoli pokusil udělat šroub, protože kovy jsou pro to perfektní.
Pokud porovnáváte produkty, je nejlepší porovnat specifikace namísto materiálů. Nemůžete znát všechna technická rozhodnutí, která se týkala produktu, ale můžete znát váhu a to, zda mají pověst spolehlivosti nebo ne.
Upravit a přidat: U kompozitních struktur je často slabou stránkou není vůbec vlákno, ale spoje, které jsou obvykle spojeny s epoxidem.
Odpověď
Pracoval jsem jen trochu s kompozity, ale dovolím vám, abych se dověděl, co mám vědět. Nejužitečnější, ale také nejobtížnější věcí na použití uhlíkových vláken je to, že jsou anizotropní, což znamená, že jejich pevnost závisí na orientaci vláken. Uhlíková vlákna jsou silnější než titan na hmotnost, ale pouze v případě, že je součást dobře navržena pro účel, pro který je určen. Vlákna musí být správně orientována na to, co má součást dělat. To dává spoustu kontroly nad tím, kolik pružnosti a pevnosti bude mít v konkrétních oblastech, ale je to rozhodně komplikovanější. Kovy na druhou stranu jsou izotropní, což znamená, že jejich vlastnosti nezávisí na orientaci znamená, že je snadnější předpovědět, jak bude titan reagovat při stresu než kompozity. To znamená, že pokud navrhujete tyto věci, pokud víte, jak silný je titan, bude to mnohem jednodušší. Další věc, kterou má titan na uhlíkových vláknech, je to, že uhlíková vlákna nejsou příliš dobrá při nárazovém zatížení, což znamená, že je pravděpodobnější, že se zlomí, pokud máte v úmyslu zaznamenat nějaké otřesy. Řekl bych, že celkově dobře navržená uhlíková část je silnější (na hmotnost), ale v mnoha ohledech musí být při výběru vybráno to, čeho se snažíte dosáhnout,