EN
Základné mechanické vlastnosti uhlíkových vlákien T700
Pevnosť v ťahu a modul pružnosti: rozdiel uhlíkových vlákien T700 v nosnej schopnosti
Dosahujúc výnimočnú pevnosť v ťahu a rovnako výnimočný modul pružnosti, uhlíkové vlákno T700 dosahuje efektívnu pevnosť v ťahu 4 900 MPa a modul pružnosti v ťahu 230 GPa, čo má za následok vynikajúcu nosnú schopnosť. Vyváženosť týchto vlastností umožňuje materiálom vydržať veľké statické aj dynamické zaťaženia bez trvalých zmenou štruktúry. Táto vyváženosť je obzvlášť dôležitá v leteckom a automobilovom priemysle. Kompozity tiež vykazujú vynikajúcu odolnosť voči cyklickým a statickým zaťaženiam a opakovanému použitiu. Odolnosť proti únavovému poškodeniu je obzvlášť výnimočná – životnosť materiálu T700 pri únavovom namáhaní je o 40 % vyššia ako u mnohých hliníkových zliatin. Kompozity prekonávajú výnimočný pomer pevnosti k hmotnosti a odolnosť proti únavovému poškodeniu, pričom výnimočná odolnosť proti únavovému poškodeniu je jedným z mnohých faktorov, ktoré prispievajú k prekonaniu výnimočného pomeru pevnosti k hmotnosti. Rýchlosť molekulárneho usporiadania podporuje prenos napätia, čo zaisťuje, že konštrukcia je maximálne pevná a bezpečná, ale zároveň aj maximálne úsporná.
Predĺženie pri pretrhnutí a deformácia pri zlyhaní pri dynamickom a cyklickom zaťažení
T700 má modul len 2,1 % pri dynamickom a cyklickom zaťažení a ukazuje ešte menší modul pretrhnutia len 1,0 %. Testy kompozitov T700 podľa normy ASTM D3479 ukázali, že po 10⁶ cykloch zaťaženia kompozity vykazovali pôsobivú únavovú odolnosť s len 15 % poklesom schopnosti odolať zlyhaniu. Kompozity s vynikajúcimi vlastnosťami pri dynamickom a cyklickom zaťažení používané v leteckom a automobilovom priemysle majú vláknové kompozity, ktoré dosahujú pôsobivý 40 % dlhší život pri únose v porovnaní s komponentmi z hliníkovej zliatiny. Kompozity tiež vykazujú vynikajúcu odolnosť voči krehkému a náhlemu zlyhaniu.
Medzifázové a kompozitné vlastnosti uhlíkového vlákna T700
Pevnosť v medzivrstvovom strihu a odolnosť voči odlepu vysokozáťažených vrstevných materiálov
Vďaka optimalizovanej povrchovej úprave a veľkosti častíc dosahuje uhlíkové vlákno T700 medzivrstvovú strihovú pevnosť (ILSS) vyššiu ako 60 MPa, čo zodpovedá norme ASTM D2344. Rozhranie medzi vláknom a matricou poskytuje zlepšenie o jeden rád veľkosti pri potláčaní kritického zlyhania v dôsledku oddeľovania vrstiev v laminátoch za vysokého namáhania vystavených nárazu a únavovému namáhaniu. Lamináty triedy pre letecký priemysel na báze T700 vydržia 10⁶ cyklov zaťaženia a zachovajú viac ako 90 % pôvodnej medzivrstvovej strihovej pevnosti (ILSS). Tým sa chránia vrstvy vystavené vysokému namáhaniu. V dôsledku výkonnosti kompozitu sa u nosníkov krídel lietadiel z vlákna T700 znížil výskyt zlyhania vrstiev spôsobeného napätím (oddeľovanie vrstiev) o 40 % v porovnaní s hliníkom.
Zväzovanie matrice a vlákna a udržanie prierezných vlastností pri viacrozmernom napäťovom zaťažení typu tkaniny
S pomocou technicky navrhnutého rozhrania vlákien T700 sa dosahuje zlepšené spojenie medzi matricou a vláknami pri viacoosiach typoch napätia (ťah, tlak a krútenie) a zachovanie priečnych vlastností. Pri kompozitných materiáloch používaných pre tlakové nádoby pracujúce za vysokých teplôt sa výkonnosť dosahuje vďaka technológii spojenia matrice s vláknami a metóde zliatia vlákien, ako aj entropii plášťových vlákien, ktorá obmedzuje straty vlastných vlastností vlákien.
Aplikácie za vysokého napätia pre uhlíkové vlákno T700
Hriadele a rotujúce komponenty
Úspora hmotnosti, uhlíkové vlákno T700 a výkon voči kovom.
Hriadele pre vysokorýchlostné prevody pre automobilový, letecký a priemyselný priemysel. Uhlíkové vlákno T700 má vynikajúcu únavovú pevnosť, torznú tuhosť a odolnosť. Vysoký špecifický modul udržiava uhlíkové hriadele. Oceľové hriadele sú extrémne ťažké, avšak môžu ušetriť ďalšiu cestu do rozsahu 6060–6120. Kovový hriadel môže mať nižšiu rotujúcu hmotnosť a zotrvačnosť. Úspora vzdialenosti a trvania v spojení s inými podporami môže zostať v rámci niekoľkých prevádzkových noriem.
Tlakové nádoby a listy veterných turbín
Zvýšená životnosť a bezpečnosť uhlíkových vlákien T700 v niekoľkých aplikáciách.
Vysoká zásoba plynu a listy veterných turbín sú zmeny z vláknových kompozitov. Ľahké stlačené plynové systémy a ďalšie zlepšenie využitia listov sa dosahuje pomocou jadier a hliníka. Odolnosť T700 je extrémne nízka. Listy veterných turbín z roku 2023 sú vyrobené z samorezného skleného vlákna a sú extrémne ľahké.
Významné systémy z vlákna T700 sú usporiadané do balíkov.
Často kladené otázky
Ako sa uhlíkové vlákno T700 porovnáva s oceľou a inými stavebnými materiálmi?
Lepší pomer pevnosti k hmotnosti, ktorý je viac ako päťkrát vyšší v porovnaní s oceľou, robí uhlíkové vlákno T700 optimálnejšou voľbou pre materiál s lepšou odolnosťou proti únavovému poškodeniu a väčšou flexibilitou pri návrhu pri rôznych hrúbkach.
Aké sú hlavné priemyselné odvetvia, ktoré využívajú uhlíkové vlákno T700?
Vzhľadom na jednoduchú formovateľnosť, odolnosť proti únavovému poškodeniu a vysokú pevnosť sa uhlíkové vlákno T700 bežne používa v odvetviach vetrových elektrární, leteckej a vesmírnej techniky, automobilovom priemysle a pri skladovaní plynov za veľmi vysokého tlaku.
Pri akých podmienkach bude uhlíkové vlákno T700 dosahovať najlepší výkon?
Odolnosť proti únavovému poškodeniu a výkon uhlíkového vlákna T700 pri cyklickom zaťažení je približne o 40 % lepší v porovnaní s hliníkom a po 10⁶ cykloch za takéhoto zaťaženia stratí T700 len 15 % svojho výkonu.
Prečo sa uhlíkové vlákno T700 používa pri výrobe veterných turbín?
Trvanlivosť T700 určená na použitie v aplikáciách veterných elektrární je do istej miery dôležitá z hľadiska výkonu v prípade, keď je nevyhnutný zlyhanie pod vysoko dynamickými zaťažovacími podmienkami, pretože poskytuje mikroskopickú ochranu proti mikroprasklinám, ktoré by skrátili životnosť lopatky na 25 % rýchlosti šírenia praskliny v čelnom sklе.
Čo robí materiál T700 vhodným pre aplikácie za vysokého tlaku?
S pevnosťou v ťahu 4900 MPa je T700 ideálny na výrobu tlakových nádob, pretože pri rovnakej hmotnosti prekračuje schopnosť hliníka udržať vnútorný tlak trikrát.