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碳纤维自行车材料

文章出处:网络责任编辑:管理员人气:发表时间:2015-09-04【

碳纤维复合材料车架,他是纤维增强复合材料(fiber reinforced composite materials)的一种。由碳纤维和环氧树脂复合而成,在CFRP中,碳纤维也叫增强材料,是分散相,把树脂叫基体材料,是连续相。
 
 它的力学和化学性能有以下特点:
 
1。比强度(强度密度比)和比模量(模量密度比)高。这就造成了制作相同强度的车架,选用CFRP(碳纤维复合材料)可以做得很轻。下面比较几种常见结构材料的力学性能 
材料 密度(g/cm3) 抗张强度(Gpa) 弹性模量(Gpa) 比强度 比模量 
钢 7.8 1.010 206 0.13 26 
铝 2.8 0.461 74 0.17 26 
钛 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。抗疲劳性好 
     一般金属材料的疲劳破坏是没有明显征兆的突发性破坏,而CFRP具有良好的抗疲劳性,而且破坏前有明显的征兆。河北山地队有几辆CFRP架的车就是出现了可见裂纹,而仍保有大部分强度,这就大大提高了骑乘的安全性。原因:增强纤维较细,缺陷少。基体塑性好,可以抑制裂纹发展。当然由于属于前沿材料,技术工艺,品控,还不成熟,还有待实践的检验
 
3。破损安全性好
 
 CFRP横截面上有成千上万个独立纤维,,即使有部分纤维由于过载而断裂,载荷会迅速重新分配到未被破坏的纤维上,不至于造成构件在瞬间完全丧失承载能力而断裂
 
4。减震能力强
 
(1)CFRP比模量大,自振频率高,不易出现共振
 
(2)CFRP是一种非均质多相体系,在纤维与基体 之间存在大量界面,由于界面对震动有反射和吸收的作用,所以CFRP震动阻尼强,能使震动很快衰减
 
5。高温性能良好 
      碳纤维可承受2000摄氏度左右高温,而强度不变,所以CFRP整体的耐温性取决于作为基体的环氧树脂,各种牌号的环氧树脂的耐热性是不一样的,助剂也会产生影响。CFRP的车架在这方面是不会有问题的
 
6。抗老化性好
 
 有一次在北京的行如风买东西,一个店员问到这个问题。CFRP中的碳纤维在500摄氏度以上才会被空气中的氧氧化,而且他被基体完全保护起来了。基体材料环氧树脂加入适当助剂抗老化性也是相当棒的,一般使用期为二十年。所以说CFRP车架会先是力学破坏,不用担心他的化学老化
 
7.可设计性强 
 
纤维复合材料是由两种或两种以上性质不同的材料组合而成的,他的结构包括纤维,基体和界面。这三个方面都会影响CFRP的性能。CFRP中的纤维就是碳纤维,作用是承受载荷,而基体呢使用来保护纤维铺设形态,允许纤维承受压缩和剪切载荷,分散传递载荷,并保护纤维材料。
 
 

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