Melhor resposta
O titânio é mais forte do que o composto de polímero de fibra de carbono. Existem muitas variedades de fibra de carbono. Alguns são rígidos, alguns são fortes, outros conduzem o calor muito bem. Alguns nomes são T300, IM7, M55J, K13D2U. Usando uma das fibras mais fortes (IM7) em uma configuração totalmente unidirecional, você seria capaz de quase igualar a resistência do Titanium 6AL-4V que é cerca de 120.000 PSI (120 KSI). Estou olhando uma folha de dados de IM7 / epóxi agora, obtida no Google IM7. Mas, em um layup unidirecional, todas as fibras são orientadas na mesma direção. Este não é um produto tecido como você está acostumado a ver. Neste caso, a outra direção é muito fraca, então no final, este material ainda não é tão forte quanto o Ti. Os compostos de fibra de carbono são muito mais fracos na compressão do que na tensão, então você deve assumir a menor resistência à compressão, como fiz aqui.
Agora, perceba que o composto de fibra de carbono tem quase 1/3 da densidade do Ti então você pode usar quase 3 vezes mais para obter uma parte da mesma massa da peça. É a relação força / peso que realmente preocupa. Caso contrário, a escolha óbvia é o aço. O titânio tem uma lendária relação resistência / peso e, em uma configuração de fibra mais tradicional, o IM7 pode igualar, mas não superar isso.
O que os compostos de fibra de carbono se destacam não é a resistência, mas a rigidez em relação ao peso. O que é interessante é que o alumínio, o titânio e o aço têm aproximadamente as mesmas proporções de rigidez e peso, mas o composto de fibra de carbono pode ultrapassá-las em muito, dependendo da fibra usada e da configuração. Mesmo para uma disposição não orientada, você pode obter 2–3x a rigidez em relação ao peso do Ti. Oriente o layup e você pode duplicá-lo novamente, ou mais.
Os métodos de fabricação também são muito diferentes, de modo que podem ditar o melhor produto usado para uma determinada situação. Os compósitos são drapeados como um tecido e cozidos. Eles são ótimos para superfícies finas e curvas. Não acho que alguém tentaria fazer um parafuso com eles, porque para isso os metais são perfeitos.
Se você está comparando produtos, é melhor comparar especificações em vez de materiais. Você não pode saber todas as decisões de engenharia que entraram em um produto, mas você pode saber o peso e se eles têm uma reputação de confiabilidade ou não.
Edite para adicionar: Para estruturas compostas, muitas vezes o ponto fraco não é a fibra, mas as juntas que são tipicamente unidas com epóxi.
Resposta
Eu trabalhei apenas um pouco com compostos, mas vou deixar você saber o que eu A coisa mais útil, mas também mais difícil, sobre o uso de fibra de carbono é que ela é anisotrópica, o que significa que sua resistência depende da orientação das fibras. A fibra de carbono é mais forte do que o titânio em peso, mas apenas se o componente for bem projetado para a finalidade a que se destina. As fibras devem ser orientadas corretamente para o que você deseja que a peça faça. Isso dá muito controle sobre quanta flexibilidade e resistência ela terá em áreas específicas, mas é definitivamente mais complicado. Metais, por outro lado são isotrópicos, o que significa que suas propriedades não dependem da orientação. Isso significa que é mais fácil prever como o titânio reagirá sob estresse do que os compósitos. Isso significa que, se você estiver projetando essas coisas, desde que saiba o quão forte ele precisa ser titânio seria muito mais simples. A outra coisa que o titânio tem sobre a fibra de carbono é que a fibra de carbono não é muito boa em carga de impacto, o que significa que é mais provável que se quebre se você quiser que sofra algum solavanco. Eu diria que, no geral, uma parte de carbono bem projetada é mais forte (por peso), mas em muitas maneiras o que você está tentando alcançar deve ser especificamente comparado para fazer essa escolha