非金属复合板

非金属复合板（共10篇）

非金属复合板 篇1

杭州萧山国际机场二期项目二阶段国内航站楼工程为浙江省重点建设工程,位于浙江省杭州市萧山区东部,距市中心27 km,是中国重要的干线及国际定期航班机场、对外开放的一类航空口岸和国际航班备降机场,是浙江省地理位置最重要、规模最大、设备最齐全、生产最繁忙的国际航空港。杭州萧山国际机场二期工程的建设场地位于现有航站楼北侧,与T1航站楼无缝衔接,总建筑面积为168 251 m2。

1 非金属复合板风管

非金属复合板风管按其材料不同,主要有机制玻镁复合板风管、聚氨酯复合板风管、酚醛复合板风管和玻纤复合板风管等多种。复合板风管具有外观美观、重量轻、施工方便、效率高、漏风小和无须外保温等特点,一般在现场制作,以避免损坏。复合板的制作均采用机械化生产工艺一次成型复合制成,生产效率高,板材质量有保证。

机制玻镁复合板风管俗称玻璃钢风管,是以玻璃纤维为增强材料,氯氧镁水泥为胶凝材料,中间复合绝热材料或不燃轻质材料,采用机械化生产工艺制成3层(多层)结构的机制玻镁复合板。在施工现场或工厂内切割成上、下、左、右4块单板,用专用无机胶粘剂组合粘结工艺制作成通风管道。

酚醛铝箔复合板风管与聚氨酯铝箔复合板风管同属于双面铝箔泡沫类风管,风管内外表面贴铝箔,中间层为聚氨酯或酚醛泡沫绝热材料。

玻纤复合板风管是以玻璃棉板为基材,外表面复合1层玻璃纤维布复合铝箔(或采用铝箔与玻纤布及阻燃牛皮纸复合而成),内表面复合1层玻纤布(或覆盖一层树脂涂料)而制成的玻纤复合板,经切割、粘合、胶带密封和加固制成的通风管道。

本工程采用玻璃钢风管预制成品,现场组装。首先绘制加工图,统计出各种规格风管的数量及加工长度,并绘制各类附件(三通,异径管,弯头等)的加工图。及时提交厂家加工,不合格的风管不准发往施工现场,对成品风管主要从尺寸及外观方面进行验收。

2 玻璃钢风管施工工艺

2.1 玻璃钢风管制作及安装

2.1.1 尺寸验收

风管尺寸须达到设计要求及国家标准,以确保通风效果,其规格见表1。

mm

2.1.2 外观检查

玻璃钢风管为无机材料制品,为保证安装的风管在制作过程中不出现质量问题,不影响使用,须进行外观检查。

玻璃钢风管选用须满足国家相关标准并达到环保要求。根据风管的使用要求,对风管进行抽样检查,其性能指标见表2。

2.1.3 安装方法

玻璃钢风管的安装方法可适当参见镀锌钢板风管,但需注意以下不同之处:法兰垫料的选择,支吊间距设置,风管与部件的连接,风管的加固等。

2.2 风管GM～Ⅱ～TRX7制作安装

2.2.1 风管制作

风管制作要点如表3所示。

2.2.2 风管连接方法

(1)风管连接采用专用胶粘结。

(2)用刮刀将风管连接面上的泡沫材料刮去2～3 mm,用手提切割机将100 mm错位处风管上下板宽度方向两边各割去2 mm左右,然后将专用胶填满(略有盈余)风管连接面。

(3)将两段连接的风管靠紧,上下左右平直,定位正确。用力不能过大,不能多次移动,防止连接面缺浆。

(4)去除风管连接处的余胶,并填充间隙。

(5)为解决风管湿胀、干缩所带来的变化,当风管直段连续长度大于20 m时,应设置伸缩节。

2.2.3 风管连接缝开裂及修补方法

专用胶的粘结强度很高,当承受1×104 Pa风压时,风管连接面不开裂。但未按施工规范操作会产生开裂,可采用修补胶修补。

修补方法:在开裂线50 mm周围用砂皮打磨并除去尘粒;贴玻纤布;将修补胶压入玻纤布和裂缝;达到表面平整、美观。

2.2.4 风管支吊架设置

风管支架设置见表4,风管吊杆及横撑的选用见表5。

mm

mm

2.2.5 风管加固

边长大于1 500 mm的风管为大型风管,在制作和安装风管过程中须采用加强措施。在风管上下板间连接支撑柱,截面长边1 500～2 200 mm的风管中间设置1根支撑柱;截面长边2 200～3 200 mm的风管中间设置2根支撑柱;截面长边3 200～4 500 mm的风管中间设置3根支撑柱;支撑柱为直径50 mm圆柱体,中间可穿过直径10 mm螺杆,在螺杆一端焊40 mm×40 mm×3 mm的扁钢,另一端用螺帽固定(扁钢须钻孔后焊接)。上下板的内外侧均用80 mm×80 mm×5 mm的硅镁板作为垫片。风管直线长度在15～25 m,设置1个伸缩节,在25～40m设置2个伸缩节。

2.2.6 风管连接

将风阀制作成插入式,风阀承插口的外径小于风管内径1～2 mm,用自攻螺丝固定,修补胶封堵缝隙。如用法兰连接,将专用法兰一面套入风管壁,另一面与阀门的法兰连接,风管与风机的连接采用软接头连接。

2.2.7 在主风管上连接支风管

(1)用手提切割机在主风管壁上开口,开口尺寸为支风管内壁尺寸加6 mm。

(2)按设计尺寸制作支风管,将连接处切割成阶梯形。

(3)在主风管壁开口处和支风管结合口涂抹专用胶,然后将支风管结合口插入主风管壁开口处。

(4)清理结合处的余胶,并将空隙填平。

3 质量保障措施

(1)风管的材料品种、规格、性能与厚度等应符合设计和标准规定。

(2)防火风管的本体、框架与固定材料和密封材料须为不燃材料,其耐火等级应符合设计规定。

(3)风管须通过工艺性的检测或验证,其强度和严密性要求应符合设计或规范要求。

4 结束语

非金属复合板风管制作采用机械化生产工艺一次成型复合制成,生产效率高,风管质量得到有效保证;同时非金属复合板风管现场组装,减少现场施工时间,有效缩短工期。在本工程的实践应用中通过对非金属复合板风管的制作、连接技术以及风管吊装技术的总结,显著提高了非金属复合板风管的安装质量,为进一步推广这项技术提供了技术保障。

参考文献

[1]梁德辉.新工艺非金属复合板风管的性能特点及应用[J].科技风,2012(2).

[2]王龙宾,延慧.对新型风管材料玻镁复合板加工制作玻镁风管的几点建议[J].陕西建筑,2010(9).

[3]严魏,林琳,谢珍雪.通风管道跨越结构大变形部位施工技术[J].建筑技术,2013,44(8):723-726.

非金属复合板 篇2

目 录

1由来：

2双金属复合管形成基本原理：

3目前世界盛行工艺方法主要有以下四种：

1.3.1 机械旋压法 2.3.2 爆炸复合法 3.3.3 液压复合法 4.3.4 拉拔复合法

4双金属复合管主要参数：

1.4.1 结合力：

2.4.2 双金属复合管相比于纯合金管的性价比优势：

5双金属复合管适用领域：

1.5.1 民用领域： 2.1由来：

镀锌钢管：优势—含碳量高、耐冲击、热膨胀率低、耐压、耐高温，安装成熟，规格齐全；劣势—内壁表面粗糙、易结垢，不能满足现代生活需求，民用建筑给水领域已停止使用。

薄壁不锈钢管：优势—304不锈钢制成，耐腐蚀、表面光滑不结垢，综合性能优越，但价格昂贵；

双金属复合钢管：是将镀锌钢管或焊管、无缝钢管和壁厚更薄的不锈钢管强力嵌合在一起的新型复合给水管材，也是一种更理想的管道升级换代产品。它保留了两种不同材料内在的优点，互补了它们内在的不足，并且沿用了镀锌钢管传统成熟的安装方式和工艺，因此在使用中方便、可靠、卫生、安全。跟据基管与内衬管选材的不同，以及制造工艺的提升，已有不少厂家生产的双金属复合管广泛应用于油田、化工、电力等工业领域，其适用范围越来越广泛，带来的经济、环境、社会效益也更加明显。

双金属复合管内外层的的结构说明 2双金属复合管形成基本原理：

双金属复合钢管基本原理：外基管负责承压和管道刚性支撑的作用，内衬管承担耐腐蚀的作用。

外基管可以根据输送介质的流量和压力要求，选用不同通径和壁厚的碳钢管材。热镀锌钢管、直缝焊管、螺旋管、低中压流体输送用无缝钢管、高压锅炉、石油裂化用无缝管钢管、管线管等。直径可从φ20-φ1020mm，壁厚可从2.5-50mm。

内衬管可以根据输送介质化学成分，选用不同的耐腐蚀合金。可以是奥氏体不锈钢 304、304L、316、316L、铜基合金、镍基合金、哈氏合金、钛、钛合金、双相不锈钢等新型高耐腐蚀合金材料。内衬管壁厚可以根据使用寿命和焊接工艺的要求从0.3-4mm。

3目前世界盛行工艺方法主要有以下四种：

机械旋压法、爆炸复合法、拉拔复合法、液压复合法。

机械旋压法

形成机理：

利用两种不同材质的机械性能，即利用外基管（碳钢管）弹性变形范围大，利用内衬管（不锈钢管）屈服强度低的特性。在旋压机具螺旋进给的挤压下，使内衬管连续局部塑性变形，外基管始终保持在弹性变形范围之内。当外力去除后，外基管弹性收缩，内衬管由于已呈塑性变形无法收缩。从而达到内衬管外表面强力的嵌合在外基管的内表面中，复合成型。

特点：

1、防腐性好：能有效地防止二次污染，符合国家直接饮用水质标准的要求；

2、强度高：有较强抗挤压，抗共振性，极大的降低了水管受到外力冲击而产生渗漏的可能性，避免了因渗漏对水资源产生大量浪费；

3、稳定性好：在-20~350℃热膨胀系数几乎一致（热膨胀系数小、耐热性高）；

4、管壁光滑、均匀，不结垢，通径有保障，输送能耗低；

5、采用传统工艺连接，安全、灵活、可靠；

6、降低热能损耗，不锈钢管的保温性能是铜材料水管的24倍，大量地节约了热水输送中的热能损耗；

7、性价比优：总的造价只有薄壁不锈钢管的三分之二价格，紫铜管的五分之一价格。技术参数：

基管类型：镀锌钢管，食品级304不锈钢管 使用温度：-20~350℃ 常规承压：P≥3.0MPa 产品规格：DN15~DN1020mm 复合压力：结合强度高于行业标准所要求的0.2MPa 执行标准：使用压力符合GB/T8163-2008、GB/T3091-2008规定 接口类型：丝扣、沟槽、焊接以及法兰连接 代表厂家：江苏众信绿色管业科技有限公司

爆炸复合法

形成机理：

将装配好的内外管放置在水槽内，将集束炸药放置在内衬管轴线上，通过炸药瞬间生产的爆炸力，引起水槽内水压瞬间增高，瞬间增高的水压，在瞬间内推动内衬管在直径方向向外扩张，在轴向方向向内收缩，向外扩张的内衬管在水压的作用下，扩张置外基管的内表面上，并在水压的作用下，随外基管继续扩张，直至压力消失，复合成形。

特点：

① 一次性瞬间成形。② 各点的压力基本相同。影响复合品质的因素：

① 由于外基管内表面不规则，造成外基管壁厚不均匀。

受双金属复合管成形基理的限制，要使外基管处于弹性变形范围，不均匀的外基管壁厚，使得批量生产，在装填炸药时，用量上受到限制。药量大了，瞬间冲击波大，外基管易发生永久变形，甚至不安全，使得结合力反而下降；药量小了，冲击力小，内衬管达不到一次性充分塑性变形，导致双金属复合管结合力小。通常为0.5 MPa左右。由于爆炸成形工艺的特点，导致内衬管轴向方向向内收缩。为了保证管口整圆，不得不进行二次校正。

② 由于结合力小，使得内外管环状结合面间隙大，内衬管在管端焊接处，将反复承受介质输送过程中，压力交替变化的扭动、折弯，致使连接处出现材料疲劳、开裂，导致耐腐蚀性能下降—（折翘现象）。

③ 由于装填炸药用量上受到限制，内衬管达不到充分的塑性变形。由于冲击波产生的反作用力小，内衬管内表面压应力达不到充分的体现，内衬管直缝焊接处仍处于拉应力状态。致使内衬管表面整体，尤其是直缝焊接处，抗热应力腐蚀的能力下降。

代表厂家：未知

液压复合法

形成机理： 将装配好的内外管完全密封—呈密闭长筒，再将液体注入筒内，逐步加压筒内的液体，使得内衬管逐步的在直径方向向外扩张，在轴向方向向内收缩。通过连续逐步施压，使得内衬管最终达到塑性变形，外基管仍处于弹性变形范围内，当通过压力表判定内外管已达到塑性变形，外基管处于弹性变形要求时，施放压力，复合形式。

特点：

① 逐步加压成形。

② 密闭长筒内各点压力相同。影响复合品质的因素：

① 外基管内表面不规则，造成外基管壁厚不均匀。

由于在批量生产过程中，对密闭长筒内的液体作微量调压，控制其最大压力则成为生产过程中的“瓶颈”。

由于液体在微量调节时受调节“滞后特性”以及压力“超调特性”的影响，为了保证外基管不至于产生塑性变形，甚至破裂，调节时不得不降低施加的压力，尽量避免微量调节。致使内衬管达不到充分塑性变形—导致双金属复合管结合力小。通常〈0.5Mpa。由于液压成形工艺的特点，导致内衬管轴向方向向内收缩。为了保证管口整圆，不得不进行二次校正。

② 由于结合力小，使得内外管环状结合面间隙大，内衬管在管端焊接处，将反复承受介质输送过程中，压力交替变化的扭动、折弯，致使连接处出现材料疲劳、开裂，导致耐腐蚀性能下降—（折翘现象）。

③ 由于内衬管没有达到充分的塑性变形，液压力产生的反作用力小，内衬管内表面产生的压应力，达不到充分的体现。内衬管直缝焊接处仍处于拉应力状态。因此内衬管表面整体，尤其是直缝焊接处，抗热应力腐蚀能力下降。

代表厂家：未知

拉拔复合法

形成机理：

将装配好的内外管，通过一个带有锥度的（通常锥度为1:

25、1:50），最大轮廓外圆尺寸固定的模具，沿内衬管轴线拉拔前行。通过拉拔模具挤压、扩张的方式，将内衬管在直径方向复合到外基管的内表面上，并通过继续扩张使外基管也处于弹性变形的范围内。当外力去除后，内衬管呈塑性变形无法收缩，外基管处于弹性变形呈收缩趋势，但受内衬管的限制，外基管内表面强力的嵌合在内衬管的外表面上，复合成形。

特点：

① 成形工艺简单、有效。② 复合管内表面圆整度好。影响品质的因素：

① 由于外基管内表面形状不规则，不平高度影响了模具轮廓最大外圆尺寸全行程的通过。拉拔模具最大轮廓是机械加工的整圆，必须沿轴心线平行前行。模具与内衬管的材质为硬钢于软钢，在拉拔扩张过程中，模具嵌入在内衬管内表面中。当外基管不规则的内表面影响拉拔模具通过时，会造成拉拔模具轴线与内衬管轴线形成夹角，扩大了模具最大轮廓直径。当出现对称的不平高度时，由于作用在拉拔模具上的力，在3600方向上是对称的，这样就会造成拉拔模具无法避让。两种现象都会使内衬管受挤压处弯曲变形加大，造成拉拔模具最大轮廓处，切削内衬管表面，引起表面光洁度的破坏，甚至无法通过。这种状况在复合较大直径的双金属复合管时更为明显。

为了保证表面品质和功效，通常采用减小拉拔模具最大轮廓尺寸，因此复合后的双金属复合管结合力小。通常仅为0.2~0.3MPa之间。

② 由于结合力低使得内外管环状结合面间隙大，内衬管在管端焊接处将反复承受介质输送过程中，压力交变的扭动、折弯，致使连接处出现材料疲劳、开裂，导致耐腐蚀性能下降—（折翘现象）。

③ 由于内衬管没有达到充分的塑性变形，内衬管内表面由作用力与反作用力产生的表面压应力，达不到充分的体现，表面压应力几乎没有反映。此时，内衬管中直缝焊接处仍处于拉应力状态，因此内衬管表面整体，尤其是直缝焊接处，抗热应力腐蚀能力下降。另外，采用拉拔工艺，拉拔模具呈直线运动，内衬管表面始终处于拉应力状态。

4双金属复合管主要参数：

结合力：

即内外管的结合紧密程度，是双金属复合管最主要的检测指标。

城镇建设部行业CJ/T192-2004标准和中石油天然气SY/T6623标准规定最小为0.2Mpa与0.5Mpa，江苏众信生产的可达到0.8-16Mpa，多数企业的产品维持在0.5Mpa。

双金属复合管相比于纯合金管的性价比优势：

合金价格越高，采用双金属复合管节省的成本也就越多。5双金属复合管适用领域：

民用领域：

冷、热水管、直饮水管、供暖、太阳能、地源热泵；民用建筑给水管、配水干管；空调循环管、精装修高档商品房给水管等。

工业领域：

石油天然气集输管线、油气井套管、污水回注管线；化工换热器管束；电力除盐水、脱硫管线等。冶金、海水淡化、医药化工、污水处理、新能源、食品加工等行业。

6双金属的连接方式：

外基管多数采用的是镀锌管，沿用了镀锌管成熟的连接方式：

1、螺纹连接（俗称丝扣连接），适用于DN15-DN100，执行GB7306-2和GB3287-1982标准；

2、沟槽卡箍连接，适用DN100以上，执行CJ/T156标准；

3、法兰连接，视情况而定，一般DN100以上采用，法兰等由厂家定做，并在连接处配上专用硅胶层；

非金属复合板 篇3

关键词:厚煤层复合顶板联合支护综采切眼

中图分类号:U2文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)05(c)-0066-01

1 前言

成山矿东一采区是城山矿主要采区, 3#层属于优质煤层,低灰分、低硫。煤层高度4.0～4.5m。可采储量1200万吨,顶板为复合顶板,现开采垂深900m。矿压大、构造多。如何保证厚煤层复合顶板综采切眼的支护,减少二帮内移、顶板下沉、底版鼓起现象,是切眼施工中需要的关键问题,我矿采用锚杆、锚索、锚网联合支護基本解决这一难题。

2 深部厚煤层沿煤层掘送切眼支护遇到的的问题及解决的方法

东一采区3#现已开采四个走向工作面,施工第一个切眼时,采用了锚杆、金属网钢带联合支护顶板,由于切眼断面大,6m宽,4.5,高,顶板采用直径Φ22mm2m长的左旋高强度螺纹钢锚杆加W型钢带、菱形金属网联合支护。每根锚杆用2根树脂药卷,锚固力不少于100kN,锚杆间排距1000×1000mm,矩形布置。W型钢带宽300mm,厚３mm,长３200mm。二帮采用管缝锚杆配菱形金属网联合支护。即先施工3.5m宽,2.5m高,切眼于上巷贯通后我们采用了二次成巷技术,采用二次开帮、拉底的方法使切眼达到设计要求,开帮过程中,由于巷道跨度大,造成二帮移近量大,最大处二帮移近量为1.2m,顶板断裂下沉,后在巷道中间扑打了二排单体支柱管理顶板,给安装造成极大地困难,施工二、三面切眼时,我们采用了锚杆、锚索、金属网、钢带联合支护即在原支护的基础上增加三根锚索,锚索为Φ15．24×7000mm,每根用专制锚索树脂药卷3个,锚索间排距2.我们采取了全封闭挂网0×2.0m,锚索距巷帮1.2m,紧跟迎头施工。第一次掘进时每排打顶锚杆4根,锚索2根;扩巷时,每排打顶锚杆3根,锚索1根。支护效果好于一切眼,但还存在顶板在帮壁结合处断裂,二帮移近量大的难题,施工四切眼时,本着“护顶先护帮”的原则,我们采取了全封闭挂网,即在切眼二帮挂上金属网,同时将原来1600mm的管缝锚杆增加到了2200mm,还在二帮分别增加了二根锚索,锚索间排距3.0m×1.5m,护帮的上部锚索距顶板1.0m长5.0m,护帮锚索直接打在顶板上,并将原来Φ15．24×7000mm的锚索改为Φ17．8×7000mm的锚索,将原来靠近二帮的锚杆换成锚索,替换的锚索按750向巷道二侧施工,达到松动前以外的稳定岩层中,达到巷帮共同承载压力的目的。从而解决了顶板断裂下沉,帮壁移近量过大的难题。

3 支护效果检验

通过对切眼围岩变形观测,二帮移近量最大在300mm,顶板局部最大下沉500mm,支护达到了预期效果。

经分析认为:

(１)该支护方案的顺利实施,使切眼围岩变形得到有效控制。走向四面切眼从开始施工至安装支架结束,矿压观测结果显示,顶板最大下沉量仅500mm,两帮最大移近量300mm,满足安装支架需要。

(２)因加大了锚索支护密度,特别是增加了二帮支护,增强了围岩的整体稳定性,压力显现不明显。

(３)对顶锚杆、锚索锚固力检测,锚固力均达到了设计要求。

4 效益分析

(1)切眼整体支护效果好,不需维护,安装支架时不需开帮,拉底,作业环境好,安全可靠性高。

(2)掘进时省去了搬运工字钢、单体柱等重体力劳动,加快了掘进进度,提高了工效。

(3)简化安装工序,提高了安装速度。工作面共安装345架,仅用了40天就全部安装完成,创造了本矿切眼安装支架的多项纪录。

(4)节约材料,降低了成本。经测算,采用该支护比二、三面切眼减少重复支护成本600元／m。

5 结论

(１)锚杆、钢带、锚索、金属网联合支护满足复合顶板厚煤层综采切眼支护要求,既经济又安全,值得同类矿井推广使用。

双金属复合板、带的研制 篇4

低成本、高性能金属复合材料加工成型技术属于国家重点支持的高新技术领域, 符合国家节约能源和建筑材料节能型的相关政策。本项目选用的铜、不锈钢、铝、镀锌钢都属于金属材料, 通过温度和压力将两种性质不同的金属以粘结剂结合在一起的新型金属复合材料。它可以按设计要求充分发挥每个组元材料的性能特长、实现各组元材料资源的最优配置, 并以其高强度、耐磨、防腐蚀等力学、物理、化学等工程综合性能来满足现代工业对材料多种性能的要求, 从而实现单一金属不能满足的性能要求。

由于不同的建筑材料所要求的性能各不相同, 随着建筑业的快速发展以及复合材料加工工艺的改善, 市场对高品质、高性能建筑材料的需求处于持续增长状态。在众多建材中, 金属材料是性能高、品质好的代表。无论是从成本还是性能来说, 双金属复合板、带都优于单一金属。因此, 开发出性价比高、轻巧实用的金属复合板、带成为一个迎合市场需求的迫切课题。

2 双金属复合板、带研制的技术原理

2.1 技术关键和难点

1) 复合金属原材料的选择

针对异质金属材料具有不同的物理力学性能, 保证复合产品在加工和使用过程中的各种要求, 必须对所采用的面、底金属材料从金相组织、处理状态、力学性能等各个方面, 筛选出面、底匹配的材料, 以达到平整的板面及良好的加工性能。

2) 确定最佳的连续贴膜热复合工艺条件。

热复合工艺是使金属复合板成形的技术关键。连续贴膜热复合工艺通常是将两种金属板加粘结剂 (一般采用的是膜状粘结剂) 在适当的温度下, 加压复合而成。

但现有的贴膜热复合加工工艺在实际生产中具有以下明显的缺陷:

(1) 成品率低;由于长期以来未解决粘结材料和粘结标准等复合条件, 现有技术中的热复合加工工艺技术稳定性较差, 不合格产品较多, 难以有效降低生产成本;

(2) 采用现有的热复合工艺获得的金属复合板粘结强度较差, 平整度不良, 制得的产品使用周期短, 在使用后的不长时间里便开裂而无法使用。

因此, 利用不同金属材料复合的原理, 从温度、压力、速度、张力、冷却和裁剪等诸多因素中确定要素数据, 有效地控制了复合工艺过程中的温度、压力等技术参数的范围, 优选确定出了最佳的连续贴膜热复合工艺条件。特别是, 通过分别控制不同金属材质层的温度和压力, 大大提高了复合工艺的可操作性和技术稳定性, 有效解决了金属板材的粘结强度和金属复合板的平整度问题。

根据不同金属板材的特性所确定的最佳连续贴膜热复合工艺条件, 使得该热复合工艺技术稳定性好, 制得的复合板粘接强度高、平整度好, 成品率高, 可实现高效连续生产, 极大地降低了生产成本, 提高了生产效率。

3) 根据不同的金属材质, 制定了一套高分子粘结材料的优选标准。

为了加工工艺的可推广性和标准化, 根据不同的金属材质, 制定了一套高分子粘结材料的优选标准, 并在此优选标准的指导下进行试验, 试制与各种不同金属有良好粘结性能的高分子粘结材料, 同时确定最优的胶料配比, 使得金属复合后达到最佳的粘结强度, 增强金属复合板的剥离强度和粘结的稳定性。

2.2 技术原理与工艺路线的选择

突破以往的加工工艺技术, 通过分析不同金属的金相组织和加工特性, 选择出与产品特性相符的面、底匹配金属材料, 从而将双金属复合板、带引入连续热复合板生产领域。本项目通过对各种金属材料的材质、状态及厚度要素分析, 用高强度粘接材料膜复合粘接, 研制出了具有金属本色、装饰性好、耐腐蚀性高、平整度高、强度高的新型复合板材, 最大限度的发挥了金属复合材料性能优势。产品上层采用铜板或不锈钢板、涂层铝板, 下层采用铝板或镀锌钢板, 中间以高强度的粘结膜复合压制而成, 结构详见图1。其优点在于, 在确保相同强度情况下, 可以替代单铜板、单不锈钢板和单铝板, 不仅保持金属装饰的原有特点, 可以节省大量贵金属, 而且材料表面更平整, 加工更方便。

连续热贴复合工艺是双金属复合板、带成形的关键工艺, 其作用是使面板和底板与高分子膜在连续高温、高压的作用下牢固地粘合, 形成平整的板面。复合工艺流程见图2。

3 双金属复合板、带的研制

3.1 研制的工艺流程

本项目首次将连续贴膜热压复合工艺应用于双金属复合, 从铜板、不锈钢板、铝板、镀锌钢板等中任意选取不同两种金属, 通过胶膜复合, 进行热压预复合、热压复合、风冷定型、机械整平、检验、卷取 (裁切) , 最后形成成品, 工艺流程图见图3。

利用不同金属材料复合的原理, 从温度、压力、速度、张力、冷却和裁剪等诸多因素中确定因素水平, 有效地控制了复合工艺过程中的温度、压力等技术参数的范围, 优选确定出了最佳的连续贴膜热复合工艺条件。特别是, 通过分别控制不同金属材质层的温度和压力, 大大提高了复合工艺的可操作性和技术稳定性, 有效解决了金属板材的粘结强度和金属复合板的平整度问题。根据不同金属板材的特性确定了最佳连续贴膜热复合工艺条件, 该热复合工艺技术稳定性好, 制得的复合板粘接强度高、平整度好, 成品率高, 可实现高效连续生产, 极大地降低了生产成本, 提高了生产效率。双金属复合板、带产品见图4。

3.2 双金属板、带主要技术性能指标

双金属板、带的力学性能指标均远高于幕墙用铝塑复合板指标, 详见表1 (铜铝双金属复合板带以1.8㎜总厚/0.30㎜铜厚为例, 不锈钢铝双金属复合板以1.8㎜总厚/0.30㎜不锈钢厚为例, 铝钢双金属复合板以1.3㎜总厚/0.50㎜铝厚为例) :

3.3 双金属板、带的先进性

铜单板、不锈钢单板、铝单板成本高、重量大、耗材多, 单一金属作为建材很难大规模推广使用, 因此, 突破以往的加工工艺技术, 利用改良的自有专利技术, 首次将铜板、不锈钢板引入连续热复合板领域, 本项目生产的新型复合板、带, 装饰性好、性价比高、平整度好, 最大限度的发挥了金属复合材料性能优势。根据中科院上海科技查新咨询中心的查新结果, 在确定的连续贴膜热复合工艺条件下进行的双金属复合, 项目具有新颖性和应用性, 该综合技术已达到国内领先, 国际先进水平。

双金属复合板、带是一类品种较多、用途较广的金属复合材料。它用作代替铜材、不锈钢材、铝材或作为具有特殊综合性能的复合材料, 广泛地应用于幕墙、电梯、房间隔断、车厢、广告展览、门窗、橱柜和室内外的装饰装修等。利用热复合加工工艺生产的双金属复合板、带, 不仅具备板型平整、质地轻巧、强度高、使用寿命长的优点, 而且完全保留了金属板材的时尚装饰效果。随着城市的发展和生活水平的提高, 人们对建筑复合板材性能和装饰效果的要求正逐渐提高, 如今双金属复合板、带的出现正好可以满足人们对具有不同金属性能, 且装饰、装潢效果好的金属复合板材的需求, 因此具有广阔的市场空间。

就双金属复合板、带较之单金属板、带来看, 其性能优势见表2、表3。

以上产品从金属原料用量来分析, 每平方米双金属板、带最多使用3.7kg材料, 而单铜板用量为14.7kg, 单不锈钢板为12.1kg从而节约了大量的金属材料。

此外, 用于双金属板可部分采用较为廉价的铝板或其他金属, 从而使得单位面积的金属原料成本更低。双金属板每平方米原料成本比单金属板分别节约40-60%, 从而在价格上双金属复合板、带具有很高的竞争优势。

3.4 双金属板带的特点

本项目研制的双金属板、带具有以下特点:

1) 强度高;2) 质量轻;3) 表面平整度高;4) 加工性能好;5) 性价比高。

4 结语

1) 本项目确定了双金属复合板、带最佳的生产工艺流程和参数, 并能进行批量生产。

2) 双金属板、带的各项性能指标, 均能符合设计要求, 力学性能指标均高于国家标准GB/T17748-2008《幕墙用铝塑复合板》的指标要求。

3) 双金属复合板、带的研制成功, 充分响应了国家制订的节约能源和建筑材料节能型的相关政策, 节约大量宝贵的铜材和不锈钢材, 同时还可以使高档装饰材料能够得到普及应用。

参考文献

[1]GB/T17748-2008

非金属复合板 篇5

复合诱变原生质体选育重金属去除菌

选用紫外线和亚硝酸对产朊假丝酵母CR-001进行单因子和多因子诱变处理,通过复合诱变得到了6株具有高重金属抗性的高效重金属去除菌.经过传代后CRC2811-1和CRC7-2的抑菌圈直径减至1.7mm和1.2mm;对Cr6+的去除率分别从80.2%和81.2%提高到了95.2%和94.7%.其余4株突变株的`抗性和除铬性能均可保持稳定.此外,利用扫描电镜、透射电镜和原子力显微镜等仪器对吸附铬前后细胞内外的变化情况进行分析,探讨了突变菌株除铬性能改善的机理.

作 者： 作者单位： 刊 名：环境科学  ISTIC PKU英文刊名：CHINESE JOURNAL OF ENVIRONMENTAL SCIENCE 年，卷(期)： 26(4) 分类号：X172 关键词：酵母   重金属   铬   复合诱变  

金属基复合材料概述 篇6

金属基复合材料是以金属或合金为基体,以纤维、晶须、颗粒等为增强体的复合材料。通过合理的设计和复合工艺,使之兼有金属良好的塑韧性和加工性能以及增强体的高比强、比刚,更好的导热性、耐磨性以及尺寸稳定性等优点。在早期的金属基复合材料研究发展中,航空、航天、武器等军事技术的需求起到了巨大的推动作用,而在可预期的将来,汽车、电子等民用工业的迅速发展必为金属基复合材料提供更加广阔的应用前景。

2 金属基复合材料的分类

按照基体和增强体的不同,金属基复合材料可按照如下分类。

按基体材料分为:黑色金属基(钢、铁)、有色金属基(铝基、锌基、镁基、铜基、钛基、镍基)、耐热金属基、金属间化合物基复合材料等。目前铝基、镁基、钛基复合材料发展较为成熟,已逐步应用于航空航天、电子、汽车等工业领域。

按增强体分为:连续纤维增强金属基复合材料;非连续增强金属基复合材料(颗粒、短纤维、晶须增强金属基复合材料);混杂增强金属复合材料、层板金属基复合材料;自生增强金属基复合材料(包括反应、定向凝固、大变形等途径自生颗粒、晶须、纤维状增强体)等。其中,自生复合材料的增强相在热力学上是稳定的,界面结合强度高,而且增强体的尺寸和体积分数可以通过工艺参数控制,是目前研究的热点。

3 金属基复合材料的性能特点

金属基复合材料既能保留原组成材料的主要特色,并通过复合效应获得原组分所不具备的性能。不同于化合物和合金材料,复合材料中的组分材料始终作为独立形态的单一材料而存在,没有明显的化学反应。金属基复合材料的性能取决于所选用基体金属或合金本身的性能,增强体的特性、含量、分布、尺寸以及界面状态等参数。通过优化组合复合材料可以获得既有金属特性,又兼具增强体的比强度、耐热、耐磨等的综合性能。相对于基体金属材料而言,金属基复合材料的性能优势主要有如下方面。

3.1 力学性能

在金属基体中加入适量的高强度、高模量、低密度的纤维、晶须及颗粒等增强体,可显著提高复合材料的比强度和比模量。如:碳纤维密度只有1.85g/cm3,最高强度可达7,000MPa,比铝合金强度高出10倍以上。石墨纤维的最高模量可达900GPa,比普通钢材要高4倍以上,而B纤维、Si C颗粒的密度也只有2.5~3.4g/cm3,其强度高达3,000~4,500MPa,模量350~450GPa。此类增强材料加入后作为复合材料的主要力学承载体,使其比强度、比模量数倍高于相应基体和合金材料。

3.2 导热、导电性能好,热膨胀系数小、尺寸稳定性好

由于金属基复合材料中金属基体占有很高的体积分数,一般在60%以上,因此仍保持金属所特有的良好导热性和导电性,在电子封装领域,金属基复合材料制造集成电路底板和封装件可以迅速有效地降低温度梯度,提高集成电路的可靠性。另外,由于C、B、Si C纤维和颗粒等增强体普遍具有高模量和低膨胀系数,尤其是超高模量的石墨纤维具有负的膨胀系数,通过调整增强体的类型和数量,可有效地控制整体材料的线膨胀系数,避免膨胀系数不匹配导致的变形开裂和虚焊。

3.3 耐磨性好

金属基复合材料的增强体一般均为高硬度、高强度的陶瓷纤维和颗粒,尤其是纳米级别的陶瓷颗粒,在复合材料中起到类似于耐磨合金中弥散强化的第二项的作用,不仅可提高材料的强度和刚度,还可提高复合材料的硬度和耐磨性。目前Si C、Ti B2增强的铝基复合材料耐磨性甚至优于铸铁,已在汽车、机械工业中初步用于发动机部件、刹车盘、活塞等重要零件。

3.4 良好的高温性能

高温环境下增强体起到主要的力学承载作用,只要增强体具备远比基体材料更高的高温强度和模量,复合材料的高温性能必将大大提高。一些高温金属纤维、陶瓷纤维和颗粒可将高温性能保持至接近熔点,如:石墨纤维增强铝基复合材料在500℃下仍有600MPa的高温强度,而基体材料强度在300℃时已降至100MPa。

3.5 良好的断裂韧性和抗疲劳性能

金属基复合材料的断裂韧性和抗疲劳性能取决于增强体与金属基体的界面结合状态。增强体在金属基体中的分布以及金属基体、增强体本身的特性,特别是界面状态,最佳的界面结合状态既可有效地传递载荷,又能阻止裂纹的扩展,提高材料的断裂韧性。

此外,选择合适的金属基体和增强体,并通过合理的制备技术和加工工艺,还可获得具有耐老化、气密性好、不吸潮等特性的金属基复合材料。

4 典型的金属基复合材料

4.1 铝基复合材料

铝及铝合金具有密度低、塑韧性好、导热导电性较好等优点,但其熔点低、耐磨性差的缺陷限制了其在更广范围和更高领域的应用。而铝基复合材料通过增强相的加入使之具有高比强度、高比刚度、耐磨性好、尺寸稳定性好以及易于加工等一系列优良特性,在航空航天、汽车、电子等工业领域具有十分广泛的应用前景。

铝基复合材料常用的基体有A l-M g、A lSi、Al-Cu和Al-Fe等体系。增强体主要有Si C颗粒、Al2O3颗粒、BC4颗粒、Ti C颗粒等。其中采用Si C颗粒增强的铝基复合材料具有性能高、价格低、密度小等优点,是目前应用最广泛的铝基复合材料,在国外已经实现规模化生产。美国DWA公司用Si C颗粒增强6092铝基复合材料代替铝合金制造F-16战斗机的垂直尾翼,提高寿命17倍。Eurocopter公司已经大规模采用Si Cp/A1复合材料用于生产直升机旋翼系统的一级关键零件上。美国的Duralcan公司研制出用Si C颗粒增强铝基复合材料制造汽车制动盘,在汽车减重的同时提高了耐磨性,而且噪音明显减小,同时该公司还用Si C颗粒增强铝基复合材料制造了汽车发动机活塞和齿轮箱等汽车零部件。此类铝基复合材料的制备工艺简单、成本较低,易于二次加工。但陶瓷颗粒与铝合金基体互不湿润,难以获得分布均匀的复合材料,且陶瓷颗粒一旦与铝合金液发生界面反应,容易生成大量的脆性界面产物,导致复合材料在拉伸变形或热处理过程中产生应力集中,使增强颗粒脱粘,这种弱界面的存在会导致复合材料的强度反而低于基体合金,这类问题还需在以后的研究中着重解决。

4.2 镁基复合材料

与单质的同类金属相比,镁的最大优点是质量更轻。但其低高温强度、低弹性模量和较差的耐磨性能限制了它的进一步应用。而镁基复合材料密度低,比强度和比刚度高,同时还具有良好的耐磨性、耐高温性、耐冲击性及良好的尺寸稳定性和阻尼减振性能等,是继铝基复合材料之后又一具有竞争力的轻金属基复合材料,是宇航、兵器、汽车和电子等高新技术行业的理想材料。构成镁基复合材料的基体合金主要分为铸造和变形系列。侧重铸造性能一般选择Mg—Al、Mg—Zn、Mg—Al—Zn等体系;侧重挤压变形性能则采用Mg—Mn、Mg—Al—Zn、Mg—Zn—Zr、Mg—RE等。增强体主要有C纤维、Ti纤维、B纤维、Al2O3颗粒、Si C晶须和颗粒、B4C颗粒等。镁基复合材料选择增强体的要求与其他复合材料大致相同,都要求物理、化学相容性好,润湿性良好,载荷承受能力强,尽量避免增强体与基体合金之间的界面反应等。由于镁具有熔点比较低、化学活性高、易氧化等特点,常规的许多金属基复合材料的制备工艺都无法直接应用于镁基复合材料。采取适当的工艺措施使颗粒在基体内分布均匀,减少颗粒间的团聚,以改善材料受载时内部的应力分布,是保证镁基复合材料具有良好性能的关键因素。目前镁基复合材料的制备方法可分为外加法和原位自生法两种。外加颗粒法制备镁基复合材料的优点是工艺简单,但易造成颗粒表面的污染,基体和颗粒表面润湿困难,导致界面强度的降低。原位合成有着增强相细小、分布均匀、界面无污染、结合良好的优点,材料性能优越。

4.3 钛基复合材料

钛与钛合金是一种物理性能优良、化学性能稳定的材料,具有强度高、相对密度小、耐海水和海洋气氛腐蚀等许多优异的特性。但其弹性模量和耐磨性低,在600℃以上其强度和蠕变抗力急剧下降。而且通过传统的合金化方法已无法满足对高温和蠕变性能的要求。与基材相比,钛基复合材料的强度及硬度大幅度提高,且具有良好的高温强度、优异的蠕变性能、高周疲劳性能、抗蠕变性能以及优异耐腐蚀性能。在航空航天、军工、医疗和汽车等领域具备广泛的应用前景,并被誉为超高音速宇航飞行器和下一代先进航空发动机的黄金材料。钛基复合材料的增强体主要有Ti C、Ti B2、Si C、B4C、Ti B等,此类复合材料具有各相同性、制备简单、易加工成型、成本较低等特点,近年来发展迅速。钛基复合材料比铝基复合材料有更高的耐热、耐蚀等特性,但其成本也明显提高,因此应用主要集中于航空航天、高端汽车、医疗材料等附加值高的领域,如:荷兰皇家空军将纤维增强钛基复合材料用于F-16主起落架下部的后撑杆;Toyota公司已在旗下汽车使用钛合金复合材料制造的阀门;美国Dynamet公司制造的人体骨替代材料和飞机发动机部件已商业化。

此外,镍基、铜基、铁基、高温合金基等复合材料也是目前材料学界的研究热点,并已在各自领域内得到了相应的应用验证。

5 制备方法

依据增强体的加入方式,金属基复合材料的制备方法可分为外加法和原位反应法。外加法是以粉体混合、熔融金属中添加陶瓷颗粒等物理方式达到基体和增强相相容,再通过烧结、铸造、压力加工等后续工艺制备成品,常用的外加法主要有粉末冶金法、喷射沉积法、搅拌铸造法、挤压铸造法等。原位反应法同外加法的区别在于增强体不是额外加入,而是通过添加原料与基体、添加原料之间发生反应生成,并原位析出。目前报道的原位合成法主要有:放热弥散法、气液反应合成法、自蔓延燃烧反应法和反应喷射沉积等。各类制备技术在工艺和材料性能方面各有优缺点,增强体和基材的复合技术目前仍是制约金属基复合材料应用的重要因素,也是各国材料学者的研究热点。

5.1 原位反应自生法

原位反应自生法分为固态自生法和液态自生法。其基本原理是:把预期反应生成增强相的两种或多种组分粉末与基体金属混合均匀,或者在熔融基体中加入能反应生成预期增强相的元素或者化合物,在一定温度下,元素之间发生放热反应,在基体的熔液中生成并析出细小、弥散的增强相。增强相的含量可以通过反应元素的加入量来控制。反应生成的增强相种类繁复,Al2O3、Ti C、Si C、Ti N等常用陶瓷颗粒均可通过反应制备。原位法制备金属基复合材料其增强颗粒与基体的相容性好,避免了外加增强颗粒的污染以及颗粒与基体的界面之间的化学反应问题,增强颗粒热力学稳定,高温工作时性能不易退化,此外原位反应生成的增强相细小弥散,均匀性好,性能优异。但原位法生成的相比较复杂、不易控制。

5.2 粉末冶金法

粉末冶金法是最早开发用于制备金属基复合材料的工艺。同常规粉末冶金相同,其工艺包括增强体和基体的粉体制备、前处理(包括烘干、清洗)、均匀混合、压坯、热成型等步骤。制备工艺中每一步都决定了复合材料界面结合状况,从而对最终材料的性能产生重要影响。在粉末冶金工艺中粉体混合的均匀性至关重要。由于粉体颗粒细小,表面带有电荷,混合时产生的增强体颗粒团聚在后续挤压过程中难以有效进行分散。为实现增强体的均匀分布,一些高能高速的工艺手段,如机械合金化工艺被引入其中,通过高能球磨实现部分或全部的固态合金化转变,同时使得增强相均匀分布在基体合金之中。粉末冶金制备复合材料的优点很突出:(1)基体和增强体基本不受限制,可选择不同的增强体种类、尺寸、数量,甚至多种增强体共同强化;(2)基体金属与强化颗粒之间不易发生反应;(3)工艺简单易操作。但其缺点也很明显:尺寸受限,复杂型腔难以制备,成本高,界面难以融合,成品致密性差等。

5.3 喷射沉积法

喷射沉积法是将基体金属熔化后通过导液管流入喷枪,再用惰性气体将其雾化,在喷射途中与另一路由惰性气体送出的增强微细颗粒会合,共同沉积在有水冷衬底的平台上,凝固成复合材料。根据沉积坯形状和冷却速度的要求,雾化器和衬底的移动受计算机控制,保持基体的下降速率与沉积坯长大速率一致,经过雾化液流的多次往返扫描沉积,最终成形为坯件。喷射沉积法制备金属基复合材料工艺简单快速,可以避免成分偏析和界面反应,增强体的加入依靠计算机实时控制,分布均匀。但是这种方法制备的坯料中气孔和疏松多,凝固的雾化颗粒、沉积层之间不能完全冶金结合,因此后续必须进行热挤压、热轧、热压实等二次加工,对其进行有效的热致密化加工。

5.4 搅拌铸造法

搅拌铸造法也叫掺和铸造,是利用机械猛烈搅拌使液态的合金形成涡流,同时将增强体颗粒加入,并使颗粒均匀分布在基体中,然后使其快速凝固即可制得颗粒增强复合材料。根据铸造时加热温度可以分为全液态搅拌铸造、半固态搅拌铸造和搅熔铸造。搅拌铸造法工艺简单、成本低,对产品的尺寸、形状限制较低,可以生产大体积的复合材料,但加入的增强相体积分数一般不超过20%,且易造成增强颗粒分布的不均匀。

5.5 挤压铸造法

挤压铸造法是目前制备非连续增强金属基复合材料最成功的工艺。它是通过铸造机将液态金属强行压入增强材料预制件中以制造复合材料的一种方法。挤压铸造法是将增强体制成预成型体,干燥预热后,再浇入金属熔体并将模具压下并加压,液态金属在压力下浸渗入预制件中,并在压力下凝固,制成接近最终形状和尺寸的零件。挤压铸造法具有成本低、工艺简单、增强体体积分数可调范围大、可以制备近净成型产品的优点。另外,由于基体合金在高压下浸渗和凝固,可以大大改善增强体和基体合金的结合状况,减少铸造缺陷,提高材料的致密度,从而改善复合材料的机械性能。但挤压铸造法受产品形状和尺寸的影响,对大体积零件的适应性不高,而且对模具和设备要求较高,预制件的制备技术直接影响到增强体颗粒在基体合金内的分布情况,继而对复合材料力学性能产生影响,同时挤压压力会损害预制件的完整性,使得其应用受到一定的限制。

另外,金属基复合材料的制备工艺还有自蔓延高温合成法、快速凝固法、混合盐反应法、燃烧辅助铸造、直接还原技术、悬浮浇注法等。

6 展望

半个世纪以来,金属基复合材料一直是学术界的热点领域,目前的研究主要集中于新合金新体系的开发、制备方法的改进、各类性能的表征以及应用探索。虽然已经取得相当瞩目的理论成绩,在航空航天等高科技领域也取得了一定的应用成果,但距离大规模商用和人们的预期相比,还有很大差距。目前金属基复合材料在制备和加工领域仍缺乏足够的基础理论支撑,增强体的均匀分散,多相融合的界面效应及其机理,产品性能参数的离散性大,基体与增强体本身特性导致的应力集中、不浸润等缺点仍是制约金属基复合材料应用的桎梏,在以后的研究中应着重解决这些问题。

摘要：本文对金属基复合材料的分类、性能和制备工艺进行了总结分析,列举了三种典型的金属基复合材料及其应用,阐述了国内外研究现状,指出了金属基复合材料研究中存在的问题并对其发展作出展望。

复合金属阻尼器减震分析 篇7

中国检验检疫科学研究院特殊实验楼(以下简称特殊楼)位于北京市亦庄经济技术开发区。地上建筑长约44.600m,宽23.000m,房屋高度29.200m。柱网7.2m×7.2m。特殊楼地下1层,层高6.600m,地上5层,1~3层层高5.100m,4层、5层层高6.800m。4层、5层有设备夹层。夹层层高3.300m,仅设框架梁,没有楼板。1层主要是二恶英实验室,2层主要是毒理实验室,3层是2级动物实验室,4层是三级动物实验室和二级微生物实验室,5层是植物隔离实验室。特殊楼结构形式为现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构。

2设计准则

结构设计使用年限50a。根据《建筑抗震设防分类标准》(GB 50223)和《生物安全实验室建筑技术规范》(GB 50346)的有关规定,特殊楼的结构安全等级为一级,抗震设防类别为特殊设防类,简称甲类。应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施。地上部分的框架和剪力墙的抗震等级按当时《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2001),9度小于50m的框架-剪力墙结构确定,均为一级。

3地震作用

特殊楼所在区域的抗震设防烈度为8度,设计基本地震加速度值为0.20g,设计地震第一组。水平地震影响系数最大值αmax=0.16,特征周期值Tg=0.45s。因本工程抗震设防类别为甲类,应按批准的地震安全性评价结果,且高于本地区抗震设防烈度的要求,确定其地震作用。根据安全评价报告给出的场地设计地震参数,经过与(GB50011—2001)比较,征得审图单位及有关专家的同意,决定小震时采用安评报告给出的70a超越概率的参数,αmax=0.18,Tg=0.4,大震时程分析所用地震加速度时程的最大值430cm/s2。

4结构模型

本工程主要通过SAP2000R14和Perform-3D来进行结构大震下的弹塑性分析(见图1)。

将建立好的有限元模型和SATWE模型进行质量、周期和模态的检验,检验结果如表1、表2所示。

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t

采用的阻尼器的外形见图2。

5结构及阻尼器布置方案

经SATWE初步分析,确定柱子最大截面900mm×900mm。主要框架梁截面500mm×700mm。剪力墙主要布置在楼电梯间及建筑周边外墙,最厚截面400mm,连梁高500mm。阻尼器的布置根据结构的特点及建筑格局的要求,在尽量不影响建筑功能的前提下,布置在结构变形较大的楼层和位置。阻尼器沿建筑周边布置,每边布置两道。消能阻尼器的动力参数、布设位置和数量通过反复试算进行优化调整后确定。其中一些阻尼器的布置可能会影响到建筑门窗布置,同时还要留出阻尼器的检修空间,需要和建筑专业协商解决。经过优化设计后,实验楼阻尼器布置数量见表3,阻尼器参数方案见表4,结构及阻尼器平面布置见图3。

6抗震性能比较

6.1小震时层间位移角比较

通过结构小震时计算结果的比较,设置阻尼器的结构变形得到了改善。以方案2为例,位移的变化见图4、图5。

6.2基底剪力比较

结构安装阻尼器以后不仅能够减小结构的水平变形,而且可以通过阻尼器自身的刚度分担一部分水平荷载,从而降低结构在地震荷载作用下的反应。以方案1为例,结构减震前后基底剪力的变化见图6。

6.3大震时层间位移角比较

大震时采用时程分析,采用2条符合条件的2组实际加速度记录和1组反应谱兼容的安评报告给出的人工波。仍以方案2为例,位移的变化见图7、图8。

综合各方案在小震和大震层间位移角结果,安装阻尼器以后结构层间位移角有了很大的削弱,而且层间变形随高度变化趋于均匀。各方案位移角减少的百分比见表5。

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7总结

综合考虑结构的动力特点,通过方案比选确定该工程适合采用消能阻尼器布设方案,也就是在结构的特定部位设置消能阻尼器,通过阻尼器局部变形提供附加阻尼,以消耗地震中输入到上部结构的振动能量,达到减小结构动力反应、提高结构抗震能力的目的。结合其他软件的弹塑性时程分析结果,未减震结构在多遇和罕遇地震下层间位移角虽然满足规范要求,但安全储备较低。沿着结构两个主轴方向合理设置阻尼器后,结构地震反应明显降低,结构层间位移角均有不同程度的减小,且变化趋势趋于均匀,有效起到了保护主体结构的作用。

摘要：中国检验检疫科学研究院特殊实验楼有三级动物实验室,地震作用较大。设置复合金属阻尼器后,结构的位移角和基底剪力有所减小。

关键词：复合金属阻尼器,位移角,基底剪力,消能减震

参考文献

[1]中国检验检疫科学研究院特殊实验楼结构减震分析报告[R].北京:北京工业大学土木工程结构抗震减震与健康监测课题组.2011.

[2]周云.金属耗能减震结构设计[M].武汉:武汉理工大学出版社,2006.

[3]GB50011—2001建筑抗震设计规范[S].

[4]GB50223—2008建筑工程抗震设防分类标准[S].

非金属复合板 篇8

2013年我公司施工的聊城南湖湿地公园有限公司荷苑大厦工程地点:山东聊城南部新区湿地公园内, 七层办公楼钢结构工程, 内外装饰, 建筑面积9256.73m�, 合同工期180天, 一层外墙窗台下使用蘑菇石, 其余采用金属聚氨酯复合板, 其施工质量和施工进度受到建设单位好评, 发挥较好的社会效益和经济效益。

2 技术特点及原理

(1) 技术特点。金属面氨酯封玻璃棉复合板适用于成品化定做, 工厂化加工, 在施工现场安装速度快, 安装质量易保证, 施工操作简便, 起到防水防寒, 保温隔热的施工效果, 建设外观质量整体效果良好。

(2) 施工原理。利用金属板的强度和刚度, 较好的性能, 做为板外侧面。利用防火性能较好的岩棉玻璃棉做内衬, 墙板接缝处用聚氨酯侧封, 更使接缝强度增加, 防止企口变形, 接缝分为子口和母口采用凹凸的形式, 防止接缝处产生冷桥现象。

3 施工流程和操作要点

3.1 施工流程

墙体主龙骨→墙体主龙骨划点 (弹线) →龙骨弹线排版→安装墙板→膨胀螺栓固定金属石棉板→次板块咬接安装。

3.2 操作要求

(1) 外墙板在制作前, 应对建筑或钢结构主龙骨的设计施工图进行核对。并对已建的建筑标高和轴线进行复测;

(2) 现场的测量。根据现场实际测量主体尺寸, 用经纬仪对墙体大角及窗洞口进行测量, 每施工层用水准仪弹水平线, 避免误差累计。并将测量结果进行电脑排版, 使其金属面复合板排列合理美观, 依建设单位认可的效果图, 交厂家定型化制作;

(3) 施工中插接口的插接要严密, 注意保证转角板的角度, 转角板平面与主墙板在同一平面上, 施工过程中每隔2-4张板需进行水平校正;

(4) 墙板两侧用钻尾螺丝固定, 固定形式如图1—图6。

(5) 墙板安装完成后就可以进行细部处理, 在板与板的缝隙之间安装胶条, 胶条安装时深度要一致, 深度尺寸16mm。

(6) 门窗洞口处的收边件可根据现场要求进行剪切, 要求在每个接缝处均需涂胶做防水处理。

4 质量控制

(1) 工程质量控制标准:1) 主龙骨安装标高偏差不应大于3mm, 轴线前后偏差不应大于2mm, 左右偏差不应大于3mm, 相邻两根龙骨安装标高偏差不应大于3mm, 同层龙骨的最大标高偏差不应大于5mm, 相邻两根龙骨的距离偏差不应大于2mm, 龙骨外平面误差1mm;2) 安装墙板时板与板之间的缝隙大小要一致, 缝隙允许偏差±1mm之间;3) 固定金属复合板后, 预留接缝内安装胶条后, 胶条外打胶, 要求严密;4) 吊装及搬运成品保护:人员搬运单面时应侧立面搬运;5) 金属复合板材质和内衬材料, 符合A级不燃、加无冷桥;6) 成品板材运至现场后, 板底下垫泡沫垫块。用塑料或油布覆盖以防雨水和雪。

5 总结

(1) 本工程将节约大量墙体块材, 并节省大量的劳动力, 大大缩短施工工期。

(2) 此墙体工程保温隔热效果好, 防火性能好, 防水密封好, 符合国家节能、绿色环保的要求, 是围护墙体更新换代产品。

浅谈金属基复合材料 篇9

金属基复合材料是以金属或合金为基体与各种增强材料复合而制得的复合材料。增强材料可为纤维状、颗粒状和晶须状的碳化硅、硼、氧化铝及碳纤维。金属基体除金属铝、镁外, 还发展有色金属钛、铜、锌、铅、铍超合金和金属间化合物, 及黑色金属作为金属基体。金属基复合材料除了具有高强度、高模量外, 它能耐高温 (树脂基复合材料通常只能在350℃以下的不同温度范围内使用) , 同时不燃、不吸潮、导热导电性好、抗辐射。正是由于这些特性, 使其成为在许多应用领域里最具商业吸引力的材料, 拥有广阔的发展前景。

2 金属基体复合材料的发展历史及用途

金属基复合材料主要是随航空航天工业上高强度、低密度的要求而出现的, 因此被广泛研究和应用的金属基复合材料是以Al、Mg等轻金属为基体的复合材料。20世纪60年代, 以硼纤维连续增强的金属基复合材料如雨后春笋般发展起来。由于连续纤维增强复合材料价格昂贵和生产制造工艺复杂, 70年代该材料的研究有所滑坡。随着涡轮发动机中高温部件对于耐高温材料的不断需求, 又触发了对金属基复合材料特别是钛基材料研究的复苏。非连续增强复合材料在80年代得到迅速发展, 研究重点集中在以碳化硅或氧化铝粒子、短纤维增强铝基复合材料。金属基复合材料在航空和宇航方面的应用主要包括代替轻但有毒的铍, 例如在美国的三叉戟导弹中用Si C/Al复合材料取代了铍。在非航空和宇航方面的应用, 短纤维增强金属基复合材料在汽车领域的应用得到普遍关注。例如局部增强内燃机活塞, 其顶部是由氧化铝短纤维或氧化铝和二氧化硅短纤维混杂增强铝基复合材料构成。金属基复合材料在国外已经实现了商品化, 而在我国仅有少量批量生产, 以汽车零件、机械零件为主, 主要是耐磨复合材料如颗粒增强铝基、锌基复合材料、短纤维增强铝基或锌墓复合材料等, 年产量仅5000吨左右, 与国外差距较大。

3 金属基体复合材料的主要制备方法

金属基复合材料的性能、特点、应用和制造成本等在很大的程度上取决于金属基复合材料的制备工艺和方法。目前, 金属基复合材料的制备工艺和方法可分为:搅拌铸造法、粉末冶金法、原位生成法、挤压铸造法和喷射成形法等。

3.1 搅拌铸造法

根据铸造时加热温度的不同可分为全液态搅拌铸造 (即在液相线以上液态金属中加入增强体, 搅拌一定时间后冷却) 、半固态搅拌铸造 (在固液相温度之间加入增强体搅拌一定时间后冷却) 和搅熔铸造 (在在固液相温度之间加入增强体, 搅拌一定时间后升温至基体合金液相线温度以上, 并搅拌一定时间后冷却) 3种。搅拌铸造法的特点是:工艺简单, 操作方便, 可以生产大体积的复合材料。

3.2 粉末冶金法

粉末冶金法是指将基体金属合金与增强体粉末混合均匀后在模中冷压, 除气后在真空中加热至固液两相区进行热压, 最后烧结制得金属基复合材料的方法。粉末冶金法特点:可以制备出强相非常高体积分数的金属基复合材料, 并且不受基体合金种类与增强体类型的限制但此工艺设备复杂、成本偏高, 不易制备形状复杂的零件, 而且在生产过程中存在粉末燃烧和爆炸等危险, 不易进行大规模工业化生产

3.3 原位自生法

原位自生法指增强材料在复合材料制造过程中, 并在基体中自己生成和生长的方法, 增强材料以共晶的形式从基体中凝固析出, 也可与加入的相应元素发生反应。前者得到定向凝固共晶复合材料, 后者得到反应自生成复合材料。原位生成复合材料的特点:增强体是从金属基体中原位形核、长大的热力学稳定相, 因此, 增强体表面无污染, 界面结合强度高。

3.4 挤压铸造法

挤压铸造法是制造金属基复合材料较理想的途径, 此工艺先将增强体制成预成型体, 放入固定模型内预热至一定温度, 浇人金属熔体, 将模具压下并加压, 迅速冷却得到所需的复合材料。挤压铸造法特点:可以制备出增强相非常高体积分数 (40%~50%) 的金属基复合材料, 由于在高压下凝固, 既改善了金属熔体的浸润性, 又消除了气孔等缺陷, 因此, 挤压铸造法制造金属基复合材料质量较好, 可以一次成型。

4 金属基体复合材料的研究热点

4.1 喷射沉积快速凝固技术

喷射沉积快速凝固技术是继承传统铸造与粉末冶金发展起来的一种新型快速凝固技术, 它将金属熔体的雾化和雾化液滴的沉积两个过程合为一体, 直接由液态金属制备具有快速凝固组织特征的大块金属实体, 是一种很有潜力的纳米颗粒增强锌基复合材料制备技术。喷射沉积快速凝固技术可以获得具有特殊的性能的新型材料。

4.2 高能球磨法

高能球磨法是利用球磨机的转动或振动, 使研磨介质对原料进行强烈的撞击、研磨和搅拌, 将其粉碎为纳米级微粒的方法。采用高能球磨法, 适当控制球磨条件可以制备出纯元素、合金或纳米复合粉末, 如再采用热挤压、热等静压等技术加压可制成各种块体纳米材料制品。高能球磨法具有成本低、产量高、工艺简单等特点, 并能制备出常规方法难以获得的高熔点金属或合金的纳米微粒及纳米复合材料。

4.3 复合材料的设计

材料设计是指在材料科学的理论知识和已有经验的基础上利用计算机技术按预定性能的要求确定材料的组分和结构并预测达到预定性能要求应选择的工艺手段和工艺参数。目前可用于复合材料结构设计和仿真优化的软件主要有PAM-FORM2G以及SYSPLY等。应用这些软件工程师可以很容易地在各种制造过程之前就计算出复合材料的力学特性, 并能够深入分析复合材料零件的静力和动态特性进而大大加快设计过程, 降低总体成本, 因此尤其适合于开发周期紧迫的项目。

5 结论

金属基复合材料是一种前景广阔的新型材料, 随着研究工作的进一步深入, 它一定会在更多的领域发挥更大的作用。

摘要：文章从金属基复合材料的概念谈起, 介绍了金属基复合材料的研发历史和用途并介绍了几种常见的制备方法, 并对最近该领域的研究热点做了一定的介绍。

关键词：金属基,复合材料,SYSPLY,高能球磨法

参考文献

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[2]张发云等.金属基复合材料制备工艺的研究进展.锻压技术, 2006.

[3]张玉龙.先进复合材料制造技术手册[M].北京:机械工业出版社, 2003.

复合金属截齿的性能研究 篇10

1 试验材料和方法

1.1 试验材料

试验采用冷作模具钢 (Cr12钢) 以及合金结构钢 (42Cr Mo钢) 双金属作为截齿材料。2种金属材料的成分见表1。

%

1.2 试验方法

为了满足齿体与硬质合金的钎焊以及齿体硬度和冲击韧性两方面的要求, 复合金属截齿采用炉中钎焊的方法, 选择Cu Mn Co型高强度钎料;采用“钎焊之后直接淬火+回火”的钎焊—热处理工艺路线。复合金属截齿的钎焊—热处理工艺的确定:通过差热分析确定Cu Mn Co钎料的液相线温度为1 055℃, 为了保证钎料良好的流动性, 实际钎焊温度应高于液相线60~120℃, 从而确定Cu Mn Co钎料的钎焊温度为1 130℃;钎焊加热在低温阶段的升温速率采用10℃/min, 为降低高温阶段温度梯度, 升温速率采用8℃/min, 为确保钎料充分填充又不使齿体钢材的晶粒严重长大, 钎焊保温时间选定为15 min, 钎焊保温结束后, 首先预冷至840℃, 然后再对截齿整体进行淬火, 淬火后进行回火。

试验材料按照钎焊—热处理工艺, 先按上述升温速率加热到1 130℃, 保温15 min后, 预冷至840℃进行淬火, 淬火介质为20#机油, 淬火后在370, 400, 430, 450℃的不同温度下进行回火, 回火时间为2 h。

冲击试验在JBN-300型摆锤式冲击试验机上进行, 采用U形缺口;磨粒磨损试验[3]是在ML-100型磨粒磨损试验机上进行, 磨粒采用石英砂, 粒度为120目, 试验载荷固定为20 N, 转速120 r/min;冲击磨损试验[4]在M-2000型摩擦磨损试验机上进行, 试验载荷采用600 N。上试样为试验件, 转速为180r/min;下试样作为对磨件, 转速为200 r/min。

2 试验结果与分析

2.1 回火温度对硬度和冲击韧性的影响

采用1 130℃的钎焊温度进行加热, 并保温15min, 预冷至840℃后直接淬火, 淬火后经370, 400, 430, 450℃不同温度下回火2 h, 其硬度和冲击韧性试验结果如图1所示。

由图1可知, 随着回火温度的升高, 42Cr Mo和Cr12钢的冲击韧性增大, 但硬度随之降低。相同工艺条件下, Cr12钢的硬度明显要比42Cr Mo钢高很多, 这说明复合金属结构截齿在提高齿头硬度方面完全有效。综合考虑齿柄材料42Cr Mo硬度和韧性两方面的要求, 在Cu Mn Co钎料的钎焊工艺下, 回火温度选定为400℃。经钎焊—热处理工艺处理后, 齿体材料的力学性能见表2。

2.2 钎焊—热处理工艺对显微组织的影响

材料的力学性能取决于其微观组织。采用光学金相显微镜 (OLYMPUS-PMG3) 观察试样显微组织。首先在砂轮机上将试样的纵向面磨平, 依次用180#、320#、600#、1 000#、1 500#耐水砂纸预磨, 然后进行抛光, 最后用浓度为4%的硝酸酒精溶液对试样进行腐蚀。

由图2可知, 42Cr Mo钢经钎焊—热处理工艺处理后其组织为回火屈氏体以及下贝氏体。分析认为, 42Cr Mo钢在其奥氏体化以上温度长时间停留, 致使晶粒长大, 并且使合金元素充分溶入奥氏体晶粒, 由于Cr、Mo都是强碳化物形成元素, 奥氏体稳定性增强, 淬火后残余奥氏体含量增加, 在随后的回火保温过程中, 残余奥氏体转变为下贝氏体组织。

图3为Cr12钢经钎焊—热处理工艺处理后的显微组织, 为回火马氏体、块状碳化物及少量残余奥氏体, 在较高的钎焊温度下保温, 部分碳化物颗粒融入奥氏体中, 淬火后得到较多的残留奥氏体。经400℃回火后, 残余奥氏体转变为马氏体, 并从马氏体中析出ε碳化物, 产生二次硬化现象, 因此硬度得到提高。

2.3 钎焊—热处理工艺对耐磨性的影响

2.3.1 齿头材料的磨粒磨损

截齿齿头部位的磨损是其失效的主要原因。根据磨损基本理论, 截齿在切削煤岩的过程中, 煤粉起到磨损介质的作用, 此外煤中夹杂有石英、黄铁矿等硬矿物, 因此磨粒磨损是截齿磨损的主要形式。采用ML-100型磨粒磨损试验机对齿头材料Cr12钢和42Cr Mo钢在不同工艺条件下的磨损性能进行分析, 其中载荷为20 N, 转速120 r/min, 磨损半径为40mm, 磨损时间为3 min, 测得磨损失重情况见表3。

由表3可以看出, Cr12钢较42Cr Mo钢的磨粒磨损失重要小很多, Cr12钢的相对耐磨性是42Cr Mo钢的3.7倍。分析认为, 材料的抗磨损性能与其硬度有关, 磨粒硬度与摩擦副材料硬度的比值 (H0/H) 越小, 磨损量也就越小。Cr12钢的基体组织为马氏体和弥散分布的粒状碳化物, 而42Cr Mo钢的基体组织主要为下贝氏体, 因此Cr12钢比42Cr Mo钢的硬度都要高很多。此外, Cr12钢中的粒状碳化物作为硬质第2相, 也保护了基体组织, 从而提高了耐磨性。含有大量碳化物的铁碳合金的耐磨性取决于材料表面的宏观硬度以及碳化物硬度、含量及分布, 其中宏观硬度的临界值约为HRC57, 当宏观硬度低于临界值时, 材料的耐磨性主要取决于宏观硬度, 当宏观硬度高于临界值时, 耐磨性则取决于碳化物的硬度、含量及分布[5,6,7]。

2.3.2 齿体材料的冲击磨损

截齿除受到高应力作用外, 还承受很大的冲击作用, 在M-2000型摩擦磨损试验机上考察齿头材料Cr12钢和42Cr Mo钢的冲击磨损性能[8]。试验采用外径50 mm、内径16 mm、厚度10 mm的对磨环, 分别用Cr12钢和42Cr Mo钢作为上下试样构成摩擦副。Cr12钢和42Cr Mo钢的冲击磨损失重情况见表4。由表4可以看出, 在冲击磨损试验条件下, Cr12钢的抗磨损性能同样优于42Cr Mo钢, 其磨损失重远小于42Cr Mo钢的磨损失重, 其相对耐磨性是42Cr Mo钢的2.9倍。

3 结论

(1) 确定了Cu Mn Co钎料的钎焊—热处理工艺参数, 其中, 钎焊温度为1 130℃, 预冷温度为840℃, 预冷后直接淬火, 回火温度为430℃。

(2) 经钎焊—热处理工艺处理后, Cr12钢和42Cr Mo钢的硬度和冲击韧性aku分别为HRC50.3、1 3.7 J/cm2和HRC39.1、50.4 J/cm2, 复合金属结构截齿在提高齿头硬度方面完全有效。

(3) 42Cr Mo钢和Cr12钢的磨粒磨损量分别为0.240, 0.065 g;冲击磨损量分别为0.267, 0.093 g。此工艺条件下, Cr12钢的耐磨性为42Cr Mo钢的3~4倍。

参考文献

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