碳纖維常用的加工方式是制成棒材、管材、板材和異形件，不同的外觀下的強(qiáng)度可能存在較大差異，這個(gè)碳纖維原料的質(zhì)地及加工工藝有關(guān)。拿碳纖維管來(lái)說(shuō)，它的強(qiáng)度到底怎么樣？是不是比鋼材更堅(jiān)實(shí)？先來(lái)看一些數(shù)據(jù)。
 
碳纖維圓管
 
碳纖維、碳纖維管和鋼材的抗拉強(qiáng)度對(duì)比
 
1、碳纖維的抗拉強(qiáng)度為3000MPa；
2、與樹脂基質(zhì)復(fù)合后制成的碳纖維管的抗拉強(qiáng)度約為1500MPa；
3、鋼材的抗拉強(qiáng)度只有300-600MPa；
4、鋼管（如Q235）的抗拉強(qiáng)度只有370MPa-500MP。
 
這么橫向?qū)Ρ韧陻?shù)據(jù)，大家就能明白，看似柔軟的碳纖維竟然有如此驚人的抗拉強(qiáng)度，鋼材看似堅(jiān)硬，其實(shí)抗拉強(qiáng)度相差甚遠(yuǎn)。
 
碳纖維管超高強(qiáng)度的原理是什么？
 
這個(gè)就要從碳纖維自身和碳纖維復(fù)合材料的生成說(shuō)起了。
 
首先目前普遍認(rèn)為是由于碳原子排列很整齊所致。而且，纖維越細(xì)其相對(duì)強(qiáng)度也越大，這是因?yàn)榧?xì)纖維上的缺陷少。增大層狀結(jié)構(gòu)的面積。并把它們像層層地疊加起來(lái)，可以提高纖維的硬度模數(shù)。硬度模數(shù)高的纖維就像非常硬的彈性，當(dāng)加上很大載荷時(shí)，它的伸長(zhǎng)量也很小。
 
碳纖維復(fù)合材料，其實(shí)就是碳纖維按照一定方向排布，然后利用樹脂粘合在一起，形成一個(gè)整體。碳纖維復(fù)合材料中，碳纖維越密，單位體積內(nèi)的碳纖維就越多，沿碳纖維方向的強(qiáng)度就越高。
 
碳纖維管的形成實(shí)則利用碳纖維預(yù)浸帶多次多方向鋪層疊加，再利用模具制成管狀，通過(guò)高溫成型而成。預(yù)浸帶材質(zhì)、鋪層數(shù)量和工藝、高溫成型加工這些都是影響碳纖維管強(qiáng)度的因素。
 
碳纖維方管
 
碳纖維管除了強(qiáng)度高，還有哪些優(yōu)勢(shì)？
 
1、自重輕：通過(guò)測(cè)量，碳纖維管的密度通常只有1.6g/cm3，而鋼管的密度為7.8g/cm3，密度是重量的核心要素，碳纖維管相比鋼管，甚至可以輕80%左右，是航空航天、軌道交通等領(lǐng)域夢(mèng)寐以求的輕量化素材。
 
2、抗疲勞：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示鋼管的疲勞強(qiáng)度是自身拉伸強(qiáng)度的30%-50%，而碳纖維管可以達(dá)到70%-80%，疲勞強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的就是使用壽命，使用年限越長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)成本也就越低。
 
碳纖維管的優(yōu)勢(shì)突出，缺點(diǎn)也明顯，除了生產(chǎn)成本高以外，它的硬度較低，高溫成型后比較脆，因此在進(jìn)行二次加工，如打孔、切割時(shí)，需要特別小心，建議企業(yè)選擇經(jīng)驗(yàn)豐富的廠家或技術(shù)人員來(lái)操作。