Beste svaret
Titan er sterkere enn karbonfiberpolymerkompositt. Det er mange varianter av karbonfiber. Noen er stive, andre er sterke, andre leder varme veldig bra. Noen navn er T300, IM7, M55J, K13D2U. Ved å bruke en av de sterkeste fibrene (IM7) i en helt ensrettet oppsett, vil du nesten kunne matche styrken til Titanium 6AL-4V, som er omtrent 120 000 PSI (120 KSI). Jeg ser på et datablad av IM7 / epoxy nå, oppnådd ved å google IM7. Men i en ensrettet oppstilling er alle fibrene orientert i samme retning. Dette er ikke et vevd produkt som du er vant til å se. I dette tilfellet er den andre retningen veldig svak, så til slutt er dette materialet fortsatt ikke så sterkt som Ti. Karbonfiberkompositter er mye svakere i kompresjon enn i spenning, så du må anta den lavere kompresjonsstyrken som jeg gjorde her.
Nå, innsett at karbonfiberkompositt er nesten 1/3 av tettheten av Ti slik at du kan bruke nesten 3 ganger så mye av det for å få en del av samme delmasse. Det er styrke / vekt-forholdet du virkelig er opptatt av. Ellers er det åpenbare valget stål. Titan har et legendarisk styrke / vekt-forhold, og i en mer tradisjonell fiberoppsett kan IM7 matche, men ikke overgå det.
Det karbonfiberkomposittene utmerker seg er ikke styrke i det hele tatt, men stivhet i vekt. Det som er interessant er at aluminium og titan og stål alle har omtrent samme forhold mellom stivhet og vekt, men karbonfiberkompositt kan langt overstige dem avhengig av fiberen som brukes og oppstillingen. Selv for en ikke-orientert oppsett kan du få 2-3 ganger stivheten i forhold til Ti. Orienter oppsettet, og du kan doble det igjen, eller mer.
Produksjonsmetoder er også vidt forskjellige, slik at det kan diktere det beste produktet som brukes i en gitt situasjon. Kompositter er drapert som et stoff og kokt. De er ypperlige for tynne og buede overflater. Jeg tror ikke noen vil prøve å lage en bolt av dem, for for det er metaller perfekte.
Hvis du sammenligner produkter, er det best å sammenligne spesifikasjoner i stedet for materialer. Du kan ikke vite alle de tekniske beslutningene som inngikk i et produkt, men du kan vite vekten og om de har rykte for pålitelighet eller ikke.
Rediger for å legge til: For sammensatte strukturer ofte det svake punktet er ikke fiber i det hele tatt, men skjøtene som vanligvis er bundet med epoksy.
Svar
Jeg har bare jobbet litt med kompositter, men jeg vil la deg komme inn på det jeg Det mest nyttige, men også vanskeligste ved bruk av karbonfiber, er at det er anisotropisk, noe som betyr at dets styrke avhenger av fiberens orientering. Karbonfiber er sterkere enn titan per vekt, men bare hvis komponenten er godt designet for formålet det er ment for. Fibrene må være riktig orientert for det du vil at delen skal gjøre. Dette gir mye kontroll over hvor mye fleksibilitet og styrke det vil ha i bestemte områder, men det er definitivt mer komplisert. Metaller derimot er isotrope, noe som betyr at egenskapene ikke er avhengige av orientering hans betyr at det er lettere å forutsi hvordan titan vil reagere under stress enn kompositter. Dette betyr at hvis du designer disse tingene, så lenge du vet hvor sterkt det trenger å være, vil titan være mye enklere. Den andre tingen som titan har på karbonfiber er at karbonfiber ikke er veldig bra når det gjelder belastning, noe som betyr at det er mer sannsynlig at det går i stykker hvis du har tenkt at det skal oppstå støt. Jeg vil si at generelt er en veldesignet karbondel sterkere (per vekt), men på mange måter må det du prøver å oppnå sammenlignes spesifikt for å gjøre dette valget