Parmi de nombreux matériaux, les composites en fibre de carbone (CFRP) font l'objet de plus en plus d'attention pour leur excellente résistance spécifique, leur rigidité spécifique, leur résistance à la corrosion et leur résistance à la fatigue.
Les différentes caractéristiques entre les composites en fibre de carbone et les matériaux métalliques fournissent également aux ingénieurs des idées de conception différentes.
Ce qui suit sera une simple comparaison entre les composites en fibre de carbone et les caractéristiques et différences des métaux traditionnels.
1. Rigidité spécifique et résistance spécifique
Comparés aux matériaux métalliques, les matériaux en fibre de carbone sont légers, ont une résistance spécifique élevée et une rigidité spécifique.Le module de la fibre de carbone à base de résine est supérieur à celui de l'alliage d'aluminium et la résistance de la fibre de carbone à base de résine est bien supérieure à celle de l'alliage d'aluminium.
2. Possibilité de conception
Les matériaux métalliques sont généralement tous du même sexe, il existe un phénomène de rendement ou de rendement conditionnel.Et la fibre de carbone monocouche a une directivité évidente.
Les propriétés mécaniques dans la direction des fibres sont 1 à 2 ordres de grandeur supérieures à celles dans la direction verticale des fibres et aux propriétés de cisaillement longitudinal et transversal, et les courbes contrainte-déformation sont élastiques linéaires avant rupture.
Par conséquent, le matériau en fibre de carbone peut sélectionner l'angle de pose, le rapport de pose et la séquence de pose de la monocouche grâce à la théorie des plaques de stratification.Selon les caractéristiques de répartition de la charge, les performances de rigidité et de résistance peuvent être obtenues par conception, alors que les matériaux métalliques traditionnels ne peuvent être qu'épaissis.
En même temps, la rigidité et la résistance dans le plan requises ainsi que la rigidité de couplage unique dans le plan et hors plan peuvent être obtenues.
3. Résistance à la corrosion
Comparés aux matériaux métalliques, les matériaux en fibre de carbone ont une forte résistance aux acides et aux alcalis.La fibre de carbone est une structure microcristalline similaire au cristal de graphite formé par graphitisation à une température élevée de 2 000 à 3 000 °C, qui présente une résistance élevée à la corrosion moyenne, dans jusqu'à 50 % d'acide chlorhydrique, d'acide sulfurique ou d'acide phosphorique, le module d'élasticité, la résistance et le diamètre restent fondamentalement inchangés.
Par conséquent, en tant que matériau de renforcement, la fibre de carbone a une garantie suffisante en termes de résistance à la corrosion, la résine matricielle différente en termes de résistance à la corrosion est différente.
Comme l’époxy commun renforcé de fibres de carbone, l’époxy a une meilleure résistance aux intempéries tout en conservant bien sa résistance.
4. Anti-fatigue
La déformation en compression et le niveau de déformation élevé sont les principaux facteurs influençant les propriétés de fatigue des composites en fibre de carbone.Les propriétés de fatigue sont généralement soumises aux essais de fatigue sous pression (R = 10) et pression de traction (r = -1), tandis que les matériaux métalliques sont soumis à des essais de fatigue en traction sous pression (R = 0,1).Par rapport aux pièces métalliques, en particulier aux pièces en alliage d'aluminium, les pièces en fibre de carbone ont d'excellentes propriétés de fatigue.Dans le domaine des châssis automobiles, etc., les composites en fibre de carbone présentent de meilleurs avantages d'application.Dans le même temps, il n’y a presque aucun effet d’entaille dans la fibre de carbone.La courbe SN du test avec encoche est la même que celle du test sans encoche sur toute la durée de vie de la plupart des stratifiés en fibre de carbone.
5. Récupérabilité
À l'heure actuelle, la matrice mature en fibre de carbone est constituée de résine thermodurcissable, difficile à extraire et à réutiliser après durcissement et réticulation.Par conséquent, la difficulté de la récupération des fibres de carbone constitue l’un des goulots d’étranglement du développement industriel, ainsi qu’un problème technique qui doit être résolu de toute urgence pour une application à grande échelle.À l'heure actuelle, la plupart des méthodes de recyclage au pays et à l'étranger sont coûteuses et difficiles à industrialiser.Walter Carbon Fiber explore activement des solutions recyclables, a réalisé un certain nombre d'échantillons de production d'essai, l'effet de récupération est bon, dans des conditions de production de masse.
Conclusion
Par rapport aux matériaux métalliques traditionnels, les matériaux en fibre de carbone présentent des avantages uniques en termes de propriétés mécaniques, de légèreté, de conception et de résistance à la fatigue.Cependant, son efficacité de production et sa récupération difficile restent des obstacles à son application ultérieure.On pense que la fibre de carbone sera de plus en plus utilisée parallèlement à l’innovation technologique et technologique.
Heure de publication : 07 juillet 2021