Millised on peamised erinevused süsinikkiu ja terase vahel?

Kõrge spetsiifilise tugevuse ja kõrge spetsiifilise mooduli omadustest saades on süsinikkiude paljudes rakendustes laialdaselt kasutatud. Mõnikord võrreldakse inimesed süsinikkiudu metalliterasega. Süsinikkiudude ja metalliterase võrdlemisel ei ole raske näha, et nii süsinikkiududel kui ka terasel on omadused, mis pakuvad konkreetsetes rakendustes võrreldamatut jõudlust. Aga kui soovite mõista, milline materjal on parem, peate teadma peamist erinevust süsinikkiu ja terase vahel. See artikkel viib teid lühidalt mõistma süsinikkiu ja terase omadusi ja peamisi erinevusi.

Peamine erinevus süsinikkiu ja terase vahel

Nii teras kui ka süsinikkiud on tavalised tööstuslikes ja igapäevastes rakendustes ning mõlemad on peamiselt tuntud oma suurepärase tugevuse ja vastupidavuse poolest. Igapäevases kasutuses on nii teras kui ka süsinikkiud usaldusväärsed materjalid, mis taluvad pikaajalist kulumist. Kuid loomulikult on mõned märkimisväärsed erinevused nende kahe vahel. Peamiselt kajastuvad järgmised aspektid:

01. Tugevus

Ehkki terast peetakse ehitus- ja tööstusseadmetes sageli standardmaterjaliks, on süsinikkiud tugevuse ja kaalu suhte poolest terasest palju tugevamad. Rakendamisel määratletakse tugevus materjali deformatsioonikindlusega või elastsusmooduliga. Nii süsinikkkiu kui terase elastsusmoodulid on üle 200 gigapaskaali (GPa), nii et mõlemad materjalid on väga jäigad ja ideaalsed paljudeks rakendusteks suure pingega piirkondades.

Kuna süsinikkiud ja teras on sarnased elastsusmoodulid, kuidas saab öelda, et süsinikkiud on tugevamad?

See on suurepärane punkt, mis viib meid järgmise funktsiooni juurde...

02. Kaal

Kuigi nii süsinikkiududel kui ka terasel on tugev deformatsioonikindlus, on terase tihedus palju suurem kui süsinikkiududel. Üldiselt on süsinikkiu kaal ainult umbes viiendik terasest, st sama kaalu all süsinikkiud Tugevus on umbes viis korda terasest.

Tänu oma võrreldamatule tugevuse ja kaalu suhtele (eritugevus) on süsinikkiud esimene valik mõnedes rakendustes, kus kaal tuleb hoida minimaalselt (nt lennundus, spordikaubad jne).

03. Korrosioonikindlus

Kõrvetatud epoksü võib reageerida päikesevalgusele ja muudele elementidele, kuid süsinikkiud ise on valmistatud keemiliselt stabiilsest materjalist ja on korrosioonikindlad, muutes selle ideaalseks kasutamiseks karmides keskkondades.

Teras on atmosfääri niiskusega kokkupuutel äärmiselt vastuvõtlik oksüdatsioonile (kuigi mõnel legeerterasel on parem korrosioonikindlus), nii et süsinikkiud on korrosioonikindluse poolest kahtlemata paremad.

04. Kulud

Teras on üldiselt kulutõhusam materjal kui süsinikkiud. Seevastu süsinikkiudude kulusid mõjutavad paljud tegurid, sealhulgas peamiselt tootmisprotsessi kulud, oskustööjõu kulud ja materjalide kulud. Süsinikkiudude tootmine on väga aeganõudev protsess, kuid lõpuks on see seda väärt. Kuigi süsinikkiudkomponendid võivad maksta veidi rohkem, on need tugevamad, kergemad ja palju vastupidavamad kui terasest komponendid.

Kokkuvõttes on nii teras kui ka süsinikkiud väga tugevad ja sõltuvalt sellest, milleks neid kasutatakse, nende konstruktsioon on vastupidav. Mõlemal on tööstuses oma tugevused ja positsioonid ning võib kindlasti öelda, et süsinikkiud ei asenda terast niipea.