Migliore risposta
Il titanio è più resistente del composito polimerico in fibra di carbonio. Esistono molte varietà di fibra di carbonio. Alcuni sono rigidi, alcuni sono forti, altri conducono molto bene il calore. Alcuni nomi sono T300, IM7, M55J, K13D2U. Utilizzando una delle fibre più resistenti (IM7) in un layup completamente unidirezionale, potresti quasi eguagliare la forza del titanio 6AL-4V che è di circa 120.000 PSI (120 KSI). Sto esaminando una scheda tecnica di IM7 / epossidica ora, ottenuta da Google IM7. Ma, in un layup unidirezionale, tutte le fibre sono orientate nella stessa direzione. Questo non è un prodotto tessuto come sei abituato a vedere. In questo caso laltra direzione è molto debole, quindi alla fine questo materiale non è ancora forte come il Ti. I compositi in fibra di carbonio sono molto più deboli in compressione che in tensione, quindi devi assumere una resistenza alla compressione inferiore, come ho fatto qui.
Ora, renditi conto che il composito in fibra di carbonio è quasi 1/3 della densità del Ti quindi puoi usarne quasi 3 volte di più per ottenere una parte della stessa massa della parte. È il rapporto forza / peso che ti interessa davvero. Altrimenti la scelta più ovvia è lacciaio. Il titanio ha un leggendario rapporto resistenza / peso e in un più tradizionale layup di fibre IM7 può eguagliarlo ma non superarlo.
Ciò in cui i compositi in fibra di carbonio eccellono non è affatto la forza ma la rigidità rispetto al peso. Ciò che è interessante è che lalluminio, il titanio e lacciaio hanno tutti lo stesso rapporto rigidità / peso, ma il composito in fibra di carbonio può superarli di gran lunga a seconda della fibra utilizzata e del layup. Anche per un layup non orientato puoi ottenere 2-3 volte la rigidità rispetto al peso del Ti. Orienta il layup e puoi raddoppiarlo di nuovo o di più.
Anche i metodi di produzione sono molto diversi in modo che possano dettare il miglior prodotto utilizzato per una data situazione. I compositi sono drappeggiati come un tessuto e cotti. Sono ottimi per superfici sottili e curve. Non credo che qualcuno proverebbe a farne un bullone perché per questo i metalli sono perfetti.
Se stai confrontando i prodotti, è meglio confrontare le specifiche invece dei materiali. Non puoi conoscere tutte le decisioni ingegneristiche che sono state prese in un prodotto, ma puoi conoscere il peso e se hanno una reputazione di affidabilità o meno.
Modifica per aggiungere: per le strutture composite spesso il punto debole non è affatto la fibra, ma i giunti che sono tipicamente legati con resina epossidica.
Risposta
Ho lavorato solo un po con i compositi ma ti farò sapere cosa ho sapere. La cosa più utile ma anche più difficile dellutilizzo della fibra di carbonio è che è anisotropa, il che significa che la sua resistenza dipende dallorientamento delle fibre. La fibra di carbonio è più forte del titanio in termini di peso, ma solo se il componente è ben progettato per lo scopo a cui è destinato. Le fibre devono essere orientate correttamente per ciò che si desidera che la parte faccia. Questo dà molto controllo su quanta flessibilità e forza avrà in aree specifiche ma è decisamente più complicato. Metalli daltra parte sono isotropi, il che significa che le loro proprietà non dipendono dallorientamento T Ciò significa che è più facile prevedere come reagirà il titanio sotto stress rispetto ai compositi. Ciò significa che se stai progettando queste cose, fintanto che sai quanto forte deve essere il titanio sarebbe molto più semplice. Laltra cosa che il titanio ha sulla fibra di carbonio è che la fibra di carbonio non è molto buona nel carico dimpatto, il che significa che è più probabile che si rompa se si intende che subisca scosse. Direi che nel complesso una parte in carbonio ben progettata è più forte (in rapporto al peso) ma in molti modi ciò che stai cercando di ottenere deve essere specificamente confrontato per fare questa scelta