碳纖維管抗拉強(qiáng)度高不高？

    碳纖維管是比較常用的碳纖維制品，是利用碳纖維復(fù)合材料經(jīng)過(guò)特殊工藝加工而成的新型管材。碳纖維管一個(gè)顯著特點(diǎn)是抗拉強(qiáng)度比較高，不過(guò)對(duì)于外行來(lái)說(shuō)，這個(gè)高可能不太好理解，我們從科學(xué)的角度來(lái)了解一下這個(gè)問(wèn)題。

    抗拉強(qiáng)度是什么意思？

    首先我們先了解一下什么是抗拉強(qiáng)度，它指的是材料由均勻塑性形變向局部集中塑性變形過(guò)渡的臨界值，也是材料在靜拉伸條件下的最大承載能力。我們換個(gè)比較好理解的話，抗拉強(qiáng)度就是指材料在拉斷前承受最大應(yīng)力值，也可以理解為材料在拉力作用下抵抗破壞的最大能力。下面來(lái)看看這個(gè)最大應(yīng)力值是怎么測(cè)算出來(lái)的。

    假設(shè)用碳纖維材料進(jìn)行測(cè)試，將碳纖維絲束固定好，然后用過(guò)設(shè)備不斷牽引拉伸。在拉伸過(guò)程中，碳纖維經(jīng)過(guò)屈服階段后進(jìn)入強(qiáng)化階段后隨著橫向截面尺寸明顯縮小在拉斷時(shí)所承受的最大力（Fb），除以試樣原橫截面積（So）所得的應(yīng)力（σ），稱為抗拉強(qiáng)度或者強(qiáng)度極限（σb），單位為N/（MPa）。計(jì)算公式為：σ=Fb/So。

    碳纖維管抗拉強(qiáng)度較鋼管更高

    碳纖維管是由碳纖維絲束和樹(shù)脂材料融合成的碳纖維復(fù)合材料，再經(jīng)過(guò)特殊加工固話而成的碳纖維制品，它延續(xù)了碳纖維材料本身的力學(xué)性能，同時(shí)具備樹(shù)脂材料的部分性能。

    碳纖維絲束經(jīng)過(guò)測(cè)算，可以發(fā)現(xiàn)它的抗拉強(qiáng)度可以超過(guò)3000MPa，品級(jí)較高的碳纖維絲束的抗拉強(qiáng)度甚至可以超過(guò)4000MPa。碳纖維管基本保留了碳纖維在抗拉強(qiáng)度上的優(yōu)勢(shì)，數(shù)值也可以超過(guò)2000MPa。

    我們?cè)賮?lái)做一個(gè)對(duì)比，普通的鋼管的抗拉強(qiáng)度約為600MPa，在該項(xiàng)性能上對(duì)比中，碳纖維管遠(yuǎn)超鋼管。還有一個(gè)性能叫抗疲勞性，它的多少與自身抗拉強(qiáng)度有直接關(guān)系，碳纖維管的抗疲勞性是自身強(qiáng)度的70%左右，而鋼管的抗疲勞性只有自身強(qiáng)度的40%左右，這樣再對(duì)比一下，碳纖維管在抗疲勞性上同樣遠(yuǎn)超鋼管。

    碳纖維管在實(shí)際應(yīng)用中，可以替代一部分的鋼管，這也是它綜合性能較好的體現(xiàn)。不過(guò)鋼管是不會(huì)被碳纖維管完全替代的，這是其他性能、生產(chǎn)難度和加工成本共同決定的結(jié)果。不過(guò)碳纖維技術(shù)還在發(fā)展，碳纖維產(chǎn)業(yè)還在不斷升級(jí)，相信未來(lái)碳纖維的應(yīng)用價(jià)值還會(huì)不斷提升。

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