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碳纖維自行車材料

文章出處:網(wǎng)絡(luò)責(zé)任編輯:管理員人氣:發(fā)表時(shí)間:2015-09-04【

碳纖維復(fù)合材料車架,他是纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(fiber reinforced composite materials)的一種。由碳纖維和環(huán)氧樹脂復(fù)合而成,在CFRP中,碳纖維也叫增強(qiáng)材料,是分散相,把樹脂叫基體材料,是連續(xù)相。
 
 它的力學(xué)和化學(xué)性能有以下特點(diǎn):
 
1。比強(qiáng)度(強(qiáng)度密度比)和比模量(模量密度比)高。這就造成了制作相同強(qiáng)度的車架,選用CFRP(碳纖維復(fù)合材料)可以做得很輕。下面比較幾種常見結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能 
材料 密度(g/cm3) 抗張強(qiáng)度(Gpa) 彈性模量(Gpa) 比強(qiáng)度 比模量 
鋼 7.8 1.010 206 0.13 26 
鋁 2.8 0.461 74 0.17 26 
鈦 4.5 0.942 112 0.21 25 
CFRP二 1.45 1.472 137 1.02 95 
CFRP一 1.6 1.050 235 0.66 147
 
2。抗疲勞性好 
     一般金屬材料的疲勞破壞是沒有明顯征兆的突發(fā)性破壞,而CFRP具有良好的抗疲勞性,而且破壞前有明顯的征兆。河北山地隊(duì)有幾輛CFRP架的車就是出現(xiàn)了可見裂紋,而仍保有大部分強(qiáng)度,這就大大提高了騎乘的安全性。原因:增強(qiáng)纖維較細(xì),缺陷少?;w塑性好,可以抑制裂紋發(fā)展。當(dāng)然由于屬于前沿材料,技術(shù)工藝,品控,還不成熟,還有待實(shí)踐的檢驗(yàn)
 
3。破損安全性好
 
 CFRP橫截面上有成千上萬個(gè)獨(dú)立纖維,,即使有部分纖維由于過載而斷裂,載荷會(huì)迅速重新分配到未被破壞的纖維上,不至于造成構(gòu)件在瞬間完全喪失承載能力而斷裂
 
4。減震能力強(qiáng)
 
(1)CFRP比模量大,自振頻率高,不易出現(xiàn)共振
 
(2)CFRP是一種非均質(zhì)多相體系,在纖維與基體 之間存在大量界面,由于界面對(duì)震動(dòng)有反射和吸收的作用,所以CFRP震動(dòng)阻尼強(qiáng),能使震動(dòng)很快衰減
 
5。高溫性能良好 
      碳纖維可承受2000攝氏度左右高溫,而強(qiáng)度不變,所以CFRP整體的耐溫性取決于作為基體的環(huán)氧樹脂,各種牌號(hào)的環(huán)氧樹脂的耐熱性是不一樣的,助劑也會(huì)產(chǎn)生影響。CFRP的車架在這方面是不會(huì)有問題的
 
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 有一次在北京的行如風(fēng)買東西,一個(gè)店員問到這個(gè)問題。CFRP中的碳纖維在500攝氏度以上才會(huì)被空氣中的氧氧化,而且他被基體完全保護(hù)起來了。基體材料環(huán)氧樹脂加入適當(dāng)助劑抗老化性也是相當(dāng)棒的,一般使用期為二十年。所以說CFRP車架會(huì)先是力學(xué)破壞,不用擔(dān)心他的化學(xué)老化
 
7.可設(shè)計(jì)性強(qiáng) 
 
纖維復(fù)合材料是由兩種或兩種以上性質(zhì)不同的材料組合而成的,他的結(jié)構(gòu)包括纖維,基體和界面。這三個(gè)方面都會(huì)影響CFRP的性能。CFRP中的纖維就是碳纖維,作用是承受載荷,而基體呢使用來保護(hù)纖維鋪設(shè)形態(tài),允許纖維承受壓縮和剪切載荷,分散傳遞載荷,并保護(hù)纖維材料。
 
 

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