关于强度和模量。通俗地讲,将材料损坏所使用的大力就是强度。如果是拉伸损坏就是拉伸强度,如果是弯曲损坏就是弯曲强度也叫抗折强度,如果是压坏就是压缩强度。模量简单地说就是将材料施加外力使其变形一定尺寸所用的力。将材料拉长一定尺寸所用的力就是拉伸模量,同样还有弯曲模量和压缩模量。举个例子,一根钢筋我把它拉断所用大力就是拉伸强度,如果我不拉断,仅仅拉伸n毫米所用的力就是拉伸模量。强度说的是材料能承受多大的外力,模量是材料是否在外力下容易变形。
什么是好纤维
要想知道为什么搞不好碳纤维先得知道什么是好的碳纤维。先一根纤维应该是均匀直径,均匀物相,每一段纤维都与整根纤维一样,强度在一定范围内。在一根纤维上不同地方截取一段纤维,如果它们的强度比较均匀则是好纤维。其次同一束纤维有n多根纤维,这些纤维的强度比较均匀则是好纤维。后,所有纤维所有部分强度、模量和尺寸等性能均比较均匀达到标称标准就是好纤维。标称3500MPa强度的碳纤维,每一根纤维和纤维每一段都符合要求,均匀分布在2000MPa,这也不叫好纤维。所以好纤维就是又均匀又标准。日本碳纤维做的比我们好是因为它们的碳纤维更接近这一标准。前几年,的碳纤维差就差在均匀性上了,标称T700的碳纤维有的纤维比T1000还高,有的还不如T300。近几年,通过不懈的努力,国产碳纤维产品质量有了很大的提升,性能均一度也是有了极大改善。
离散系数
说到碳纤维性能均一度,不得不说说离散系数,也就是我们经常提出的CV值。通常碳纤维厂商的产品参数表里面是不会有这一项的。这个只是行业内部进行交流的参数。不过这个参数确实影响着碳纤维的使用效果。我们通常所说国产碳纤维质量不稳定,说的也是离散系数太大。那么什么叫离散系数呢?离散系数又叫变异系数,表征的是两组数据偏离程度的参数。打个比方,就像前边说的,今天生产出来的碳纤维测一测强度,和昨天生产出来的碳纤维测得的强度进行对比,如果两组数据相差过大,那就是离散系数太大,说明产品质量不稳定。类比一个形象的例子:打靶。打靶的时候我们的目标是靶心,但实际上打出来的位置都会有偏离,如果偏离靶心比较大,那就是离散系数大,偏离靶心小,那就是离散系数比较小。
可这些又有什么用呢?复合材料有一大特点就是结构可设计性,我们可以根据工件的要求不同,对其进行精确地纤维铺层等方面的设计,高效的发挥材料的优势。这里的精确设计要求我们必须准确的知道材料的性能参数。但如果是离散系数过大的碳纤维,也就是我们说质量不稳定的碳纤维,那么精确设计就无从下手。就像用一双颤抖的手去穿针引线一样困难。可以说没有质量稳定的碳纤维,就没有高性能的复合材料。
CV值得重要性绝对不亚于我们通常关注的强度和模量。所以设计人员的观点是,宁可强度不高,也不要质量不稳定。只要质量稳定,哪怕强度不高,我也可以通过结构设计去弥补,这才能体现复合材料的精确设计这一优势。
当然,离散系数影响大的还是作为结构部件的应用。那些喜欢开发外观件的朋友和制品企业,做包覆,做非结构件,其实不用太关注离散系数,可以选用国产碳纤维。也算是为碳纤维事业出一把力气。