碳纤维管与钢管比如何？可以代替钢管吗？

钢管是工业制造中应用较多的经济钢材，可用于输送流体和粉状固体、交换热能、制造机械零件和容器。碳纤维管是复合材料中典型的先进产品，由碳纤维和树脂制成，广泛应用于无人机、检具、导辊等部件。那么，碳纤维管与钢管相比，性能如何？是否可以代替钢管使用吗？

在强度方面，碳纤维的抗拉强度为3000MPa，与树脂基质复合后制成的碳纤维管的抗拉强度约为1500MPa，而钢材的抗拉强度只有300-600MPa，钢管（如Q235）的抗拉强度只有370MPa-500MP。对比结果显而易见，碳纤维管抗拉伸荷载的能力要比钢管强得多。

碳纤维管的密度只有1.6g/cm3，钢管的密度为7.8g/cm3，密度越小，重量越清，减重效果越明显。对于无人机、机械臂、医疗器械等对产品或设备有减重要求的，碳纤维管的应用有助于提高产品的工作效率。钢管由于重量过大，对产品的使用效果、准确率、工作效率均会产生一定的影响，比如工业机械手臂，传统的机械手臂采用的是钢材或者铝合金等金属材质，在作业中，往往会出现因为机械手臂自重过大导致定位偏差、产品返工率等现象，长此以往会造成材料浪费、产品成本的增加。

耐疲劳性能方面，钢管等金属材质的疲劳强度极限是自身拉伸强度的30%-50%，而碳纤维管的疲劳强度极限为自身拉伸强度的70%-80%，在长期交变载荷条件下工作时，碳纤维管性能更稳定，使用寿命更长。并且管材多用于结构件，可以起到支撑作用，钢管等金属管材在产生裂纹之后，损伤程度会不断加重，可能会造成突然断裂，导致事故的发生。碳纤维管的断裂往往会经过基体损伤、开裂、界面脱粘、纤维断裂等一系列过程，并且在少数纤维发生断裂时，载荷会通过基体的传递分散到其他完好无损的纤维上去，安全性得到**。

由上面可以看出来，碳纤维管与钢管相比，性能优势比较明显，在大部分应用上还是能满足取代条件的。但碳纤维管由于成本和技术限制等原因，尚不能形成大规模的量产，并且价格昂贵，普及应用相对困难，而钢管的生产技术和工艺相对成熟，成本也相对较低，所以在市场上普及率相对较高。

转载请注明出处：http://www.xxhuanyufh.com/