鈦合金和碳纖維的密度.強度哪個大?詳細點。
提問者: 戚仁馨|瀏覽 128 次|提問時間: 2015-12-18
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淳于婉
2016-01-13
最終答案
●鈦合金車架的優(yōu)點 (1).可以制作輕量而強度大的車架 純鈦金屬的強度更高。在鈦金屬中添加鋁和釩,彈性更高(和鋁比較),也有利于設(shè)計。 (2).不生銹:鈦在一般的環(huán)境下幾乎不會被腐蝕。但是它有另一種腐蝕現(xiàn)象即異種金屬腐蝕。例如,不同種類的合金接合在一起時,成為電極狀態(tài),電位差使局部通電引起腐蝕。對此現(xiàn)象采取的措施是用脂膏等來絕緣(混有金屬粉末的脂膏,如商品名:Ti Plepu等)。這種金屬粉末防止脂膏流失,即使流失后也用來防止緊密接觸。這種金屬粉末有導(dǎo)電性也不要緊,接觸后被較小的荷重破壞掉。這種現(xiàn)象稱為「粘住」,它和「烘焙」是不同的。 「粘住、咬合」:金屬之間通過腐蝕來接合的現(xiàn)象。 「烘焙接合」:加工金屬時所產(chǎn)生的熱量來溶融接合。 (3).騎感好 鈦也用在避震器的彈簧上?,F(xiàn)在用鈦制成的車架適合于長時間的騎行。有些車手酷愛鈦制車架,認為騎感極佳。但是個人各異,有人和鉻鉬鋼比較后認為,鉻鉬鋼的車架沖擊吸收性比鈦車架好,騎感也比鈦車架好(這和鉻鉬鋼車架的形狀以及用薄的管的結(jié)果應(yīng)力得到增大也有關(guān))。假若鈦管的加工技術(shù)得到進一步改進,也許會有和鉻鉬鋼同樣的騎感。 有些鈦制車架使人感到搖擺,這也許是使用plane管(沒有加padded的,厚薄不能變化的管)有關(guān)。或者雖使用高強度的鈦合金,但沒有用薄的管等也有關(guān)系。 ●鈦合金車架的缺點 價格高。鈦在自然界以二氧化鈦的形態(tài)存在,提練及加工過程復(fù)雜,技術(shù)要求高,并花時間因此成本高。再有溶接加工極為困難,因為鈦和氧的親和力極強,和空氣接觸后馬上變成二氧化鈦,而二氧化鈦硬而脆,該部分的強度會不斷下降。因此用惰性氣體小心焊接。通常所說的Tig焊接是:(Tig:鎢、惰性氣體的略語)用鎢電極及氬氣體進行弧焊接。鈦的焊接必需隔絕空氣下進行。由于以上原因鈦車架價格很貴。 近來有些鋁合金車架比鈦合金車架價格貴,這說明鈦合金車架的價格下降了。其因是冷戰(zhàn)結(jié)束后軍費縮小,鈦的用量少了;優(yōu)秀的技術(shù)員開始用鈦來制作車架;制作鈦車架的成本降低等原因。 ●碳纖維車架的優(yōu)點 (1).可以制作重量輕的車架 碳纖維車架是把碳纖維對著發(fā)生應(yīng)力的方向?qū)訉盈B而得到強度。碳纖維車架非常輕,這是它的密度和強的拉伸強度構(gòu)成的。 捷安特的碳纖維車架非常輕,2000年的型號1.2kg重 (2).沖擊吸收性好 碳纖維用來制作殘疾者運動時用的假腿,或者特殊的彈簧等被用在各領(lǐng)域。利用它的吸收沖擊力優(yōu)異的性能,制作不用避震器的自行車。如SCOTT廠的ELEVATED車架是著名的。但是各個廠家之間的品質(zhì)差異較大,有的很硬,因此這種車架乘騎后才能知道好或者不好。 (3).可以制造各種形狀的車架 碳纖維的基本成型方法是,在模具上鋪上纖維片然后流入樹脂并燒固??梢灾瞥筛鞣N形狀的車架。如TREK的Y車架是著名的。 ●碳纖維車架的缺點 (1).復(fù)雜的應(yīng)力計算 構(gòu)成碳纖維車架的是碳纖維,它的特點是拉伸強度強,但剪斷強度弱,加工時需要進行復(fù)雜的應(yīng)力計算(縱剛性、橫剛性),根據(jù)計算把碳纖維片重疊成型。加工技術(shù)各廠家各異,應(yīng)選擇有經(jīng)驗而可*廠家的制品是很重要的。 (2).難于更改尺寸 由于作好模具后成型,難于更改尺寸。無法相應(yīng)多尺寸多款式的訂單。 (3).老化使用樹脂因此會不會老化?這是一個存在的課題,它放置在陽光下時會逐漸變白。當然這種現(xiàn)象關(guān)系到廠家的技術(shù)。最好不要放置在陽光下。 材料的選擇:●碳纖維制自行車是有前途的,通過應(yīng)力計算會找到最適合的加工條件。另外是信心問題,假若廠家應(yīng)該提供可信賴的割裂、耐用等數(shù)據(jù)時,需要量會增加。當前尚存在各種問題。 ●鈦管還有發(fā)展的余地,強度可能會超過鉻鉬鋼,現(xiàn)在已能制造1.5kg的車架,將來一定會出現(xiàn)1kg的車架,鈦必定會奪去鋁的\"輕量王\"的寶座。另外,鈦不需要涂漆,可減少這部分的重量(20~40g)。將來最理想的是鈦制自行車?這只是紙上談兵,和車友們一起探討。筆者所選擇的鈦合金是下述的β合金Ti-15Mo-5Zr-3Al (在TI中添加15%的Mo,5%的Zr,3%Al)。