ベストアンサー
チタンはカーボンファイバーポリマーコンポジットよりも強力です。炭素繊維には多くの種類があります。硬いものもあれば、強いものもあり、熱を非常によく伝導するものもあります。いくつかの名前はT300、IM7、M55J、K13D2Uです。完全に一方向のレイアップで最強のファイバー（IM7）の1つを使用すると、約120,000 PSI（120 KSI）のチタン6AL-4Vの強度にほぼ匹敵することができます。 IM7をグーグルで取得したIM7 /エポキシのデータシートを見ています。ただし、一方向レイアップでは、すべての繊維が同じ方向に配向します。これはあなたが見慣れているような織り製品ではありません。この場合、他の方向は非常に弱いので、結局、この材料はまだTiほど強くありません。炭素繊維複合材料は引張りよりも圧縮がはるかに弱いため、ここで行ったように圧縮強度が低いと想定する必要があります。
ここで、炭素繊維複合材料はTiの密度のほぼ1/3であることがわかります。そのため、同じパーツの質量の一部を取得するために、そのほぼ3倍を使用できます。あなたが本当に関心を持っているのは、強度と重量の比率です。それ以外の場合、明らかな選択は鋼です。チタンには伝説的な強度対重量比があり、より伝統的な繊維レイアップでは、IM7はそれに匹敵するかもしれませんが、それを超えることはありません。
炭素繊維複合材料が優れているのは、強度ではなく重量に対する剛性です。興味深いのは、アルミニウム、チタン、鋼はすべてほぼ同じ剛性対重量比を持っていますが、炭素繊維複合材は、使用する繊維とレイアップによってはそれらをはるかに超える可能性があることです。配向していないレイアップの場合でも、Tiの重量の2〜3倍の剛性を得ることができます。レイアップの向きを変えると、それを2倍以上にすることができます。
製造方法も大きく異なるため、特定の状況で使用する最適な製品を決定できます。複合材料は布のように覆われ、調理されます。薄くて曲面に最適です。その金属は完璧なので、誰もそれらからボルトを作ろうとは思わない。
製品を比較する場合は、材料ではなく仕様を比較するのが最善です。製品に含まれるすべてのエンジニアリング上の決定を知ることはできませんが、重量と、信頼性に定評があるかどうかは知ることができます。
編集して追加：複合構造の場合、多くの場合、弱点があります。繊維ではなく、通常エポキシで接着されている接合部です。
回答
私は複合材料で少しだけ作業しましたが、私が何をするかについて説明します。カーボンファイバーを使用する上で最も有用ですが、最も難しいのは、異方性であるということです。つまり、その強度はファイバーの方向に依存します。カーボンファイバーは、重量あたりのチタンよりも強力ですが、コンポーネントが適切に設計されている場合に限ります。繊維は、パーツに実行させたい目的に合わせて正しく配向する必要があります。これにより、特定の領域での屈曲と強度を大幅に制御できますが、間違いなく複雑になります。一方、金属等方性であり、それらの特性が配向に依存しないことを意味します。彼は、チタンが複合材料よりも応力下でどのように反応するかを予測する方が簡単であることを意味します。これは、これらのものを設計している場合、チタンである必要がある強度を知っている限り、はるかに簡単になることを意味します。チタンがカーボンファイバーに持っているもう一つのことは、カーボンファイバーは衝撃荷重があまり良くないということです。つまり、衝撃を経験しようとすると壊れやすくなります。全体的に、適切に設計されたカーボンパーツは（重量あたり）より強力ですが、多くの点で、この選択を行うには、達成しようとしていることを具体的に比較する必要があります。