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碳纤维专业知识:碳纤维与钢的主要区别是什么?两者谁更胜一筹?
文章来源:碳纤维及其复合材料技术     更新时间:2022-02-24 14:33:09
得益于高比强度、高比模量等特点,碳纤维已经在很多应用获得广泛应用。有时候人们会将碳纤维和金属钢放在一起进行对比。当对比碳纤维和金属钢时,不难发现,其实碳纤维和钢都具有在特定应用中提供无与伦比性能的特性。但如果要了解究竟哪一种材料更好,你就需要知道碳纤维和钢之间的关键区别。本文将会带你简要了解碳纤维与钢的特点与主要差异。

 

碳纤维和钢的主要区别

 

钢和碳纤维在工业和日常应用中都很常见,两者均是主要以其卓越的强度和耐久性而闻名。在日常应用中,钢和碳纤维都是可靠的材料,能够承受长时间的磨损。但当然,两者之间也存在一些显著的差异。主要体现在以下几方面:

 

01、强度

 

虽然在建筑和工业环境中,钢通常被视为标准材料,但是就强度与重量比而言,实际上碳纤维要比钢强得多。在应用时,强度由材料的抗变形能力或“弹性模量”来定义。碳纤维和钢的弹性模量都在200吉帕斯卡(GPa)以上,因此这两种材料都非常坚硬,非常适合许多高应力领域的应用。

 

 

等等,既然说碳纤维和钢都有类似的弹性模量,那怎么能说碳纤维更强?

 

这是一个极好的观点,从而引导我们进入下一个特性…

 

02、重量

 

虽然碳纤维和钢都具有极强的抗变形能力,但钢的密度比碳纤维要高得多,通常来讲碳纤维的重量仅仅约为钢的五分之一,因此也就是说同样重量条件下,碳纤维强度大约是钢的五倍。

 

由于其无与伦比的强度重量比(比强度),碳纤维是一些必须将重量降至最低的应用(如航空航天、体育用品等)的首选。
 

03、耐腐蚀性

 

固化后的环氧树脂可以对阳光和其他元素起反应,但碳纤维本身由化学稳定的材料制成,并且具有耐腐蚀性,因此使其成为恶劣环境中应用的完美选择。

 

另一方面,钢遇到暴露于大气中的水分时极易氧化(虽然某些合金钢具有更好的耐腐蚀性),因此就耐腐蚀性而言,碳纤维无疑更胜一筹。

 

04、成本

 

与碳纤维相比,钢通常是一种更具成本效益的材料。相比之下碳纤维成本影响因素较多,主要包括了制造过程成本、熟练劳动力成本以及材料成本。因此,生产碳纤维是一个非常耗时的过程,但最终还是值得的。虽然碳纤维组件的成本可能稍高一些,但它们更坚固、更轻,而且比钢制组件耐用得多。

 

 

综上所述,钢和碳纤维都非常坚固,而且根据它们的使用用途,它们的结构经久耐用。两者在工业环境中都有各自的优势和地位,可以肯定地说,短期内碳纤维不会很快取代钢。

 
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