碳纤维比钢和铝轻多少？强度又是多少？

通过使用碳纤维、钢和铝的常见高强度形式，可以对碳纤维、钢和铝进行简单的比较。比较这三种材料的机械性能、弹性模量(刚度)和拉伸强度(拉伸强度)：

• 东丽的T700S碳纤维，一种标准模量高强度纤维，用于环氧250 F固化复合材料。
• 合金钢AISI 5130，一种低淬硬性合金钢，具有中等强度和良好的韧性。
• 铝合金7075-T6，一种标准航空铝合金。

请注意，所有性能均在室温下测试。环境条件对碳复合材料有很大影响。一旦温度升至150 F以上，碳纤维环氧复合材料的性能将有所降低，而钢和铝的性能基本保持不变。高湿度和热量的影响将更大。

您会问的更复杂的问题是“它轻了多少倍？刚度提高了多少倍？”您可以看到碳纤维最轻、密度最低且具有中等刚度。但是，如果您只看上述单向碳层压板的属性并考虑材料的密度，您会得到误导性的答案。

通常，碳纤维需要在多个方向上分层才能有用（有点像胶合板）。如果不是，所有纤维都会朝一个方向，材料容易分裂，因为横向没有强度，就像木质单板一样。如果您以具有最均匀属性的方式分层碳纤维（所谓的“准各向同性”层压板），那么您最终会得到有点像铝的整体属性。事实上，如果您这样做，您最终会得到比铝稍重的层压板。

那么，经过所有这些，它会轻多少和硬多少？嗯，更好的答案是：如果你有一个可以利用碳纤维方向特性的结构，比如自行车车轮或车架管，或者直升机叶片，其中某些部分可以与零件将经历的弯曲或应力对齐，那么与铝相比，你可以节省高达约30%的重量。