Bedste svar
Titanium er stærkere end kulfiberpolymerkomposit. Der er mange sorter af kulfiber. Nogle er stive, andre er stærke, andre leder varme meget godt. Nogle navne er T300, IM7, M55J, K13D2U. Ved at bruge en af de stærkeste fibre (IM7) i en fuldstændig ensrettet opstilling ville du næsten kunne matche styrken af Titanium 6AL-4V, som er omkring 120.000 PSI (120 KSI). Jeg ser på et datablad af IM7 / epoxy nu, opnået ved googling af IM7. Men i en ensrettet opstilling er alle fibrene orienteret i samme retning. Dette er ikke et vævet produkt, som du er vant til at se. I dette tilfælde er den anden retning meget svag, så i sidste ende er dette materiale stadig ikke så stærkt som Ti. Kulfiberkompositter er meget svagere i kompression end i spænding, så du bliver nødt til at antage den lavere kompressionsstyrke, som jeg gjorde her.
Nu skal du indse, at kulfiberkomposit er næsten 1/3 af densiteten af Ti så du kan bruge næsten 3 gange så meget af det til at få en del af den samme delmasse. Det er forholdet mellem styrke og vægt, du virkelig er bekymret for. Ellers er det oplagte valg stål. Titanium har et legendarisk styrke / vægt-forhold, og i en mere traditionel fiberlayup kan IM7 muligvis matche, men ikke overgå det. Hvad der er interessant er, at aluminium og titanium og stål alle har omtrent samme forhold mellem stivhed og vægt, men kulfiberkomposit kan langt overstige dem afhængigt af den anvendte fiber og opstillingen. Selv for en ikke-orienteret layup kan du få 2-3 gange stivheden til vægten af Ti. Orienter layupen, og du kan fordoble det igen eller mere.
Fremstillingsmetoder er også meget forskellige, så det kan diktere det bedste produkt, der bruges i en given situation. Kompositter er draperet som et stof og kogt. De er gode til tynde og buede overflader. Jeg tror ikke, nogen vil prøve at lave en bolt ud af dem, for til det formål er metaller perfekte.
Hvis du sammenligner produkter, er det bedst at sammenligne specifikationer i stedet for materialer. Du kan ikke kende alle de tekniske beslutninger, der gik ind i et produkt, men du kan kende vægten, og om de har ry for pålidelighed eller ej.
Rediger for at tilføje: For sammensatte strukturer ofte det svage punkt er slet ikke fiberen, men leddene, der typisk er bundet til epoxy.
Svar
Jeg har kun arbejdet en smule med kompositter, men jeg vil lade dig komme ind på hvad jeg Det mest nyttige, men også det sværeste ved brug af kulfiber er, at det er anisotropisk, hvilket betyder, at dets styrke afhænger af fibrenes orientering. Kulfiber er stærkere end titanium pr. vægt, men kun hvis komponenten er godt designet til det formål, det er beregnet til. Fibrene skal være korrekt orienteret efter det, du ønsker, at delen skal gøre. Dette giver masser af kontrol over, hvor meget flex og styrke det vil have i bestemte områder, men det er bestemt mere kompliceret. Metaller på den anden side er isotrope, hvilket betyder, at deres egenskaber ikke er afhængige af orientering hans betyder, at det er lettere at forudsige, hvordan titanium vil reagere under stress end kompositter. Dette betyder, at hvis du designer disse ting, så længe du ved, hvor stærk det skal være, ville titanium være meget enklere. Den anden ting, som titanium har på kulfiber, er, at kulfiber ikke er særlig god i belastning, hvilket betyder, at det er mere sandsynligt, at det går i stykker, hvis du har til hensigt at opleve nogen rystelser. Jeg vil sige, at en veldesignet kulstofdel generelt er stærkere (pr. Vægt), men på mange måder skal det, du forsøger at opnå, sammenlignes specifikt for at foretage dette valg