仿生复合材料

仿生复合材料.

仿生材料研究进展(讲义) Research Progress of biomimetic materials 仿生学（Bionics）诞生于二十世纪60年代，是Bi(o)+(electr)onics的组合词，重点着眼于电子系统，研究如何模仿生物机体和感官结构及工作原理，而材料的仿生研究则由来已久。80年代后期，日本复合材料学会志发表了一系列关于材料仿生设计的论文[1]，分析了部分生物材料的复合结构和性能，我国学者也开展了卓有成效的探索[2-6]。美、英等国合作在1992年创办了材料仿生学杂志(Biomimetics)，Biomimetics意为模仿生物，着重力学结构和性质方面的仿生研究。但人们往往狭义地理解“mimetic”含义，认为材料仿生应尽可能接近模仿材料的结构和性质，而出现一些不必要的争议。近年来国外出现“Bio-inspired”一词，意为受生物启发而研制的材料或进行的过程。其含义较广，争议较少，似更贴切，因而渐为材料界所接受。通常把仿照生命系统的运行模式和生物体材料的结构规律而设计制造的人工材料称为仿生材料(Biomimetic Materials)。这是材料科学与生命科学相结合的产物，这一结合衍生出三大研究领域：天然生物材料，生物医学材料（狭义仿生）和仿生工程材料（广义仿生—即受生物启发而进行的材料仿生设计、制备与处理等）。 一、天然生物材料与生物医学材料 天然生物材料经过亿万年物竞天择的进化，具有独特的结构和优异的性能。通过天然生物材料的研究，人类得到了很多启示，开发出许多生物医学材料和新型工程材料。天然生物材料的主要组成为蛋白质，蛋白质分子的基本结构是由各种氨基酸〈己知有20种〉组成的长链，改变氨基酸的种类及排列次序，便可以合成千差万别、性能各异的蛋白质。蛋白质的合成决定于遗传基因，即RNA〈核糖核酸〉中每三个碱基对构成一个密码子，决定一种氨基酸[7]。在现代遗传工程研究中采用“基因定位突变技术”，可以改变某些碱基对的顺序和种类，以合成所需要的蛋白质，利用DNA技术直接“克隆”出天然生物材料己有报导。可见蛋白质有机材料不仅性能优越，而且易于调整和控制，因此将会作为功能材料和结构材料得到应用。目前，蛋白质材料己在生物芯片、生物传感器、神经网络计算机等领域派上用场[8]。 据统计，被详细研究过的生物材料迄今已超过一千多种，涉及到材料学科的各个领域，在医学临床上应用的就有几十种。用以和生物系统结合，以诊断、治疗或替换机体中的组织、器官或增进其功能的材料被称为生物医学材料〈Biomedical Materials〉[9]。根据材料的生物性能，可分为生物惰性材料(Bioinert Materials)与生物活性材料(Bioactive Materials)两大类。前者在生物环境中能保持稳定，不发生或仅发生微弱化学反应，后者则能诱发出特殊生物反应，导致组织和材料之间形成键接，或提高细胞活性、促进新组织再生。根据材料的组成又可分为：生物医学金属材料(Biomedical Metallic Materials)，生物医学高分子材料（Biomedical Polymer），生物陶瓷（Biomedical Ceramics），生物医学复合材料（Biomedical Composites），生物衍生材料(Biologically Derived Materials)等。生物医学材料要直接与生物系统结合，除应满足各种生物功能和理化性能要求外，还必须具有与生物体的组织相容性，即不对生物体产生明显的有害效应，且不会因与生物体结合而降低自身的效能和使用寿命。医学临床对所

航空航天复合材料技术发展现状

航空航天复合材料技术发展现状 2008-11-25 中国复合材料在线［收藏该文章］ 材料的水平决定着一个领域乃至一个国家的科技发展的整体水平；航空、航天、空天三大领域都 对材料提出了极高的要求；材料科技制约着宇航事业的发展。 固体火箭发动机以其结构简单，机动、可靠、易于维护等一系列优点，广泛应用于武器系统及航 天领域。而先进复合材料的应用情况是衡量固体火箭发动机总体水平的重要指标之 一。在固体发动机研制及生产中尽量使用高性能复合材料已成为世界各国的重要发展目标， 目前已拓展到液体动力领域。科技发达国家在新材料研制中坚持需求牵引和技术创新相结合，做到了需求牵引带动材料技术发展，同时材料技术创新又推动了发动机水平提高的良性发展。 目前，航天动力领域先进复合材料技术总的发展方向是高性能、多功能、高可靠及低成本。 作为我国固体动力技术领域专业材料研究所，四十三所在固体火箭发动机各类结构、功能复合材料研究及成型技术方面具有雄厚的技术实力和研究水平，突破了我国固体火箭发动 机用复合材料壳体和喷管等部件研制生产中大量的应用基础技术和工艺技术难关，为我国的 固体火箭发动机事业作出了重要的贡献，同时牵引我国相关复合材料与工程专业总体水平的 提高。建所以来，先后承担并完成了通讯卫星东方红二号远地点发动机，气象卫星风云二号 远地点发动机，多种战略、战术导弹复合材料部件的研制及生产任务。目前，四十三所正在 研制多种航天动力先进复合材料部件，研制和生产了载人航天工程的逃逸系统发动机部件。 二、国内外技术发展现状分析 1、国外技术发展现状分析 1.1结构复合材料 国外发动机壳体材料采用先进的复合材料，主要方向是采用炭纤维缠绕壳体，使发动机质量比有较大提高。如美国“侏儒”小型地地洲际弹道导弹三级发动机（SICBM-1 、-2、- 3 ）燃烧室壳体由IM-7炭纤维/HBRF-55A 环氧树脂缠绕制作，IM-7炭纤维拉伸强度为 5 300MPa , HBRF-55A 环氧树脂拉伸强度为84.6MPa，壳体容器特性系数（PV/Wc ）＞3 9KM ;美国的潜射导弹“三叉戟II （D5 ）”第一级采用炭纤维壳体，质量比达0.944，壳 体特性系数43KM，其性能较凯芙拉/环氧提高30% 国外炭纤维的开发自八十年代以来，品种、性能有了较大幅度改观，主要体现在以下两个方 面：①性能不断提高，七、八十年代主要以3000MPa的炭纤维为主，九十年代初普遍使用 的IM7、IM8纤维强度达到5300MPa,九十年代末T1000纤维强度达到7000MPa,并已开始工程应用；②品种不断增多，以东丽公司为例，1983年产的炭纤维品种只有4种，至U 1995 年炭纤维品种达21种之多。不同种类、不同性能的炭纤维满足了不同的需要，为炭纤维复合材料的广泛应用提供了坚实的基础。 芳纶纤维是芳族有机纤维的总称，典型的有美国的Kevlar、俄罗斯的APMOC,均已在多 个型号上得到应用，如前苏联的SS24、SS25洲际导弹。俄罗斯的APMOC纤维生产及其应 用技术相当成熟，APMOC纤维强度比Kevlar高38%、模量高20%，纤维强度转化率已达到75%以上。PBO纤维是美国空军1970年开始作为飞机结构材料而着手研究的产品，具有刚

(整理)复合材料学思考题

复合材料学思考题 第一章绪论 1. 复合材料的定义。 2. 复合材料相的划分。 3. 复合材料的命名和分类。 4. 与传统材料相比，复合材料有哪些特点？ 第二章复合材料的基体材料 1. 金属基体选择原则包括哪些方面？并举例说明。 2. 结构复合材料的金属基体的分类及常用的基体材料有哪些？ 3. 功能金属基复合材料的主要金属基体种类有哪些? 4. 常用的陶瓷基体的分类，且每一类中常用的基体材料有哪些？ 5. 无机胶凝材料的分类。 6. 水泥的的分类。了解硅酸盐水泥生产、组成及硬化机理。 7. 镁质胶凝材料的种类及原料。 8.不饱和聚酯树脂的合成原理及性能特点。 9. 环氧树脂胺固化和酸酐固化原理，固化剂用量的计算？ 10. 酚醛树脂的合成及固化原理？ 11. 常见热塑性塑料的结构及性能特点？ 12. 常见橡胶的结构式、性能特点？ 13. 橡胶配方中各配合剂的作用？ 第三章复合材料的增强材料 1. 增强材料的定义。目前常用的增强材料有哪三大类？ 2. 玻璃纤维的分类，玻璃纤维的主要性能特性。 3. 分析玻璃纤维比大块玻璃高强的原因。影响玻璃纤强度的因素有哪些？。 4. 玻璃纤维织物的品种主要有哪些？ 5. 连续玻璃纤维及其制品的制造方法分为哪两类，它们拉丝的工艺过程是如何进行的？哪种制造方法更优越，相比其优点主要是什么？ 6. 玻纤制造过程中加浸润剂的作用，浸润剂分类，去除纺织型浸润剂有哪些方法？ 7. 碳纤维的概念。碳纤维的分类。 8. 碳纤维的制造方法有哪两种？其中哪种方法最常用？ 9. 有机纤维碳化法制造碳纤维要经历哪些阶段？并解释每一阶段的作用。 10. 碳纤维的主要性能特征。 11. 了解芳纶纤维的制造过程和其主要特性。 12. 理解沃兰或硅烷与玻璃纤维表面作用机理

航空航天先进复合材料

航空航天先进复合材料现状 2014-08-10 Lb23742 摘要:回顾了树脂基复合材料的发展史;综述了先进复合材料工业上通常使用环氧树脂的品种、性能和特性;复合材料使用的增强纤维;国防、军工及航空航天用树脂基复合材料;用于固体发动机壳体的树脂基体;用于固体发动机喷管的耐热树脂基体;火箭发动机壳体用韧性环氧树脂基体;树脂基结构复合材料;防弹结构复合材料;先进战斗机用复合材料;树脂基体;航天器用外热防护涂层材料;飞机结构受力构件用的高性能环氧树脂复合材料;碳纤维增强树脂基复合材料在航空航天中的其它应用;民用大飞机复合材料;国产大飞机的软肋还是技术问题;复合材料之惑。 关键词:树脂基体;复合材料;国防;军工;航空航天;结构复合材料 0 前言 复合材料与金属、高聚物、陶瓷并称为四大材料。今天，一个国家或地区的复合材料工业水平，已成为衡量其科技与经济实力的标志之一。先进复合材料是国家安全和国民经济具有竞争优势的源泉。到2020年，只有复合材料才有潜力获得20-25%的性能提升。 环氧树脂是优良的反应固化型性树脂。在纤维增强复合材料领域中，环氧树脂大显身手。它与高性能纤维:PAN基碳纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维、玄武岩纤维、S或E玻璃纤维复合，便成为不可替代的重要的基体材料和结构材料，广泛运用在电子电力、航天航空、运动器材、建筑补强、压力管雄、化工防腐等六个领域。本文重点论述航空航天先进树脂基体复合材料的国内外现状及中国的技术软肋问题 1 树脂基复合材料的发展史 树脂基复合材料(Resin Matrix Composite)也称纤维增强塑料(Fiber Reinforced Plastics)，是技术比较成熟且应用最为广泛的一类复合材料。这种材料是用短切的或连续纤维及其织物增强热固性或热塑性树脂基体，经复合而成。以玻璃纤维作为增强相的树脂基复合材料在世界范围内已形成了产业，在我国不科学地俗称为玻璃钢。 树脂基复合材料于1932年在美国出现，1940年以手糊成型制成了玻璃纤维增强聚酯的军用飞机的雷达罩，其后不久，美国莱特空军发展中心设计制造了一架以玻璃纤维增强树脂为机身和机翼的飞机，并于1944年3月在莱特-帕特空军基地试飞成功。1946年纤维缠绕成型技术在美国出现，为纤维缠绕压力容器的制造提供了技术贮备。1949年研究成功玻璃纤维预混料并制出了表面光洁，尺寸、形状准确的复合材料模压件。1950年真空袋和压力袋成型工艺研究成功，并制成直升飞机的螺旋桨。60年代在美国利用纤维缠绕技术，制造出北极星、土星等大型固体火箭发动机的壳体，为航天技术开辟了轻质高强结构的最佳途径。在此期间，玻璃纤维-聚酯树脂喷射成型技术得到了应用，使手糊工艺的质量和生产效率大为提高。1961年片状模塑料(Sheet Molding Compound, 简称SMC)在法国问世，利用这种技术可制出大幅面表面光洁，尺寸、形状稳定的制品，如汽车、

电中在线-建筑材料试题及答案

建筑材料考试题目及答案 1.材料的孔隙率增大时，其性质保持不变的是（）。 A.密度 B.强度 C.堆积密度 D.表观密度 正确 正确答案：A 学生答案：A 2.材料在水中吸收水分的性质称为（）。 A.渗透性 B.吸湿性 C.耐水性 D.吸水性 正确 正确答案：D 学生答案：D 3.下列性质属于力学性质的有：强度、硬度、弹性、脆性。 A.正确 B.错误 正确 正确答案：A 学生答案：A 4.下列材料中，属于复合材料的是（）。 A.建筑石油沥青 B.钢筋混凝土 C.建筑塑料 错误 正确答案：B

5.响矿渣活性的因素有化学成分和玻璃体的含量 A.正确 B.错误 正确 正确答案：A 学生答案：A 6.回转窑内分解带物料运动速度最快。 A.错误 B.正确 错误 正确答案：B 学生答案：A 7.GB规定矿渣硅酸盐水泥，水泥中MgO的含量不得超过5.0%。 A.正确 B.错误 错误 正确答案：B 学生答案：A 8.铝率越大，窑内液相的粘度越小。 A.错误 B.正确 错误 正确答案：A 学生答案：B 9.混凝土的( )强度最大。 A.抗弯 B.抗剪 C.抗拉 D.抗压 正确 正确答案：D

10.混凝土配合比设计中，水灰比的值是根据混凝土的( )要求来确定的。 A.强度 B. 耐久性 C.强度及耐久性 D.和易性与强度 正确 正确答案：C 学生答案：C 11.在原材料质量不变的情况下，决定混凝土强度的主要因素是( )。 A.砂率 B.单位用水量 C.水泥用量 D.水灰比 正确 正确答案：D 学生答案：D 12.厚大体积混凝土工程适宜选用( )。 A.硅酸盐水泥 B.矿渣水泥 C.高铝水泥 D.普通硅酸盐水泥 错误 正确答案：B 学生答案：A 13.混凝土施工质量验收规范规定，粗集料的最大粒径不得大于钢筋最小间距的( )。 A.1/4 B.3/4

材料切割应用——激光选型

激光切割 固体JK Nd: YAG激光器和JK光纤激光器可用于切割金属，陶瓷，塑料和石墨复合材料。eCO2 激光器可用于薄金属，纸张，木材，塑料，纺织品，及其他非金属切割设备。 激光切割的主要好处是： ● 可用于多种材料和厚度 ● 狭窄的切口宽度 ● 速度快 ● 重复性好 ● 可靠性高 ● 容易实现自动化，可编程 ● 转换灵活 ● 降低工装夹具成本，减少设置启动时间 ● 无接触加工（无工具磨损，材料变形最小) ● 加工手段灵活多样（同一工具可用于激光钻孔和激光焊接) ● 可以实现高度的光束操作（真正的3D切割) 激光切割 切割要求激光束通过透镜聚焦在一个小的焦点，对于精细切割通常焦点直径为25-100um，较重点 厚的材料切割焦点在100um到300um范围内。，既 保持光学元件的清洁，又从切口吹走被液化或汽化的材料来提高切割质量和速度。像氧气和 空气这样的气体用于提高铁合金和纤维素材料的切割。空气往往用于塑料和纤维材料。高压 何时选用光纤激光器？ 光纤激光器光束质量适用于精细切割。在切割厚度<200um的金属时，切口宽度少于20um。在 这样精细的切口处，以这样精细的切缝，很多材料包括金属，陶瓷，和硅这样的半导体切割 速度达到10m/min，。由于采用高频调节并且激光响应速度快，精细切割时的速度快，精确度 高，可重复性好。 何时选用脉冲ND:YAG激光器？ 脉冲YAG激光器用于中等厚度或很厚的材料切割。高功率的脉冲JK激光器的切口宽度可低至 100um，切割厚度大于25mm。脉冲YAG激光器能够进行高精度切割，因为这些激光器具有高 峰值功率和低平均功率，能有效地使材料气化，并且使发热量小。厚度低于1mm的材料切割 精度可高达10um，更厚的材料切割精度也可以到25um。 什么情况下用该考选择连续波（CW）ND:YAG激光器？ 在Nd:YAG激光器上使用光纤传输的好处 对于切口为20-80um的精细切割，大部分工作都要求激光束通过光学镜头传输。切口宽度为 80-400um时可以采用光纤传输。特别的光纤传输焦距头含有同轴气嘴，甚至还有自动聚焦控

航空航天复合材料设计要求比较

航空航天复合材料结构设计要求的比较 复合材料是指由有机高分子、无机非金属或金属等几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料,它既能保留原有组分材料的主要特色,又通过材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联与协同,从而获得原组分材料无法比拟的优越性能, 复合化是当代材料技术发展的重要趋势之一，而大量采用高性能复合材料是航空航天飞行器发展的重要方向。航空航天追求性能第一的特点,使其成为先进复合材料技术的率先实验和转化的战场,航空航天工业的发展和需求推动了先进复合材料的发展,而先进复合材料的发展和应用又促进了航空航天的进步。先进复合材料继铝、钢、钛之后,迅速发展成四大结构材料之一,其用量成为航空航天结构的先进性标志之一。将先进复合材料用于航空航天结构上可相应减重20%~30%,这是其他先进技术很难达到的效果。美国NASA的Langley 研究中心在航空航天用先进复合材料发展报告中指出,各种先进技术的应用可以使亚音速运输机获得51%的减重(相对于起飞重量)效益,其中,气动设计与优化技术减重4·6%,复合材料机翼机身和气动剪裁技术减重24·3%,发动机系统和热结构设计减重13.1%,先进导航与飞行控制系统减重9%,说明了先进复合材料的应用减重最明显。这不仅带来相当大的经济效益,而且可以增加装备的机动性,还可以提高其抗疲劳、耐腐蚀性能。 由于航天与航空的使用环境和应用范围存在区别，因而造成复合

材料在航空飞行器与航天飞行器上使用的设计要求也有很多不同之处。而且由于任务目标和使用环境差异，飞机结构的要求不能直接作为空间飞行器的结构设计要求。空间飞行器的飞行环境和承受的载荷很特殊，并且几乎没有可能再去检查和维修航天器的结构或在其任务条件下验证其结构的性能。因此，空间飞行器复合结构设计必须比飞机复合材料结构设计更加稳定可靠。虽然如此，飞机行业的复合材料结构设计方面的经验仍然可以为航天器的复合材料结构设计提供一定的参考和借鉴。 航空和航天复合材料结构设计要求具体在哪些方面存在差异呢？ 第一点是两者的生成规模差别很大。航空产品通常进行大规模生产，不仅整机生产数量多，而且因为需要维修等等，这样更换损坏的零件同样数量巨大；而航天产品则大多生产较少。因此在结构设计时，航空产品对结构设计时需要对加工工艺等配套设施进行细致的考虑，以达到成本、周期。效益的均衡，而航天结构设计则大多不需要考虑。同时生产数量的差异也使后续的设计工作产生了很大不同。 第二点是初始设计要求。飞机工业需要通过测试数量庞大的样本总结设计出一套模块建立的方法。但航天器的生产数量很有限，因此用于航空专业的样本采集到模块建立的方法，要想应用于航天器，从成本和进度的角度来看，是不切实际的。 第三点是强度要求。在航空和航天器中，对于强度的要求二者是一致的，但因工作环境不同存在一定的区别。航空和航天器复合材料

镁碳砖

镁碳砖开发及其在钢包渣线的应用 河北瀛都复合材料有限公司 王丕轩孙志红 摘要：概述了镁碳砖的发展概况、生产过程及在钢包渣线的应用，并对其发展前景进行了展望。 关键词：镁碳砖；渣线；低碳化；精炼 11镁碳砖发展概况 MgO–C砖是20世纪70年代兴起的新型耐火材料，最早由日本九洲耐火材料公司渡边明首先开发，它是以镁砂（高温烧结镁砂或电熔镁砂）和碳素材料为原料，用各种碳质结合剂制成的耐火材料。由于MgO–C砖具有耐火度高、抗热震性优良和抗侵蚀能力强等优良特性而被广泛应用于钢铁企业，如转炉炼钢和电炉炼钢[1]。 在日本研发出树脂结合MgO–C砖后，西欧开发了沥青结合的MgO–C砖，其残碳量约为10%，由于价格低于树脂结合MgO–C砖，故被成功地用于水冷电炉中的高温热点部位，同时也用于转炉。 我国在1980前后年开始研究含碳耐火材料[2]，并被列入国家“七五”(1985~1989)科技攻关项目。1987年鞍钢三炼钢厂在转炉上试用MgO–C砖后，仅用一年时间就超额完成了“七五”转炉炉龄达千次的攻关目标。发展到目前，全国各大中小钢厂已普遍推广使用MgO–C 质耐火材料作为转炉和电炉的炉衬。 随着冶炼技术的进步对耐火材料的新要求，低碳镁碳耐火材料成为镁碳耐火材料新的发展热点。低碳MgO–C砖一般是指总含碳量不超过8%、由镁砂与石墨通过有机结合剂结合而成的MgO–C砖，降低碳含量可明显降低材料的热导率[3]。近年来，对精炼钢包用低碳量、性能优异的低碳镁碳砖的开发受到国内外业界的重视，这方面的研究开发工作已取得一定的成果，展现了良好的发展前景。 2 镁碳砖的生产过程 2.1 原料 MgO–C砖的主要原料包括电熔镁砂或烧结镁砂、鳞片状石墨、有机结合剂以及抗氧化剂。 2.1.1 镁砂 镁砂是生产MgO–C砖的主要原料，有电熔镁砂和烧结镁砂之分。电熔镁砂与烧结镁砂相比具有方镁石结晶粒粗大、颗粒体积密度大等优点，是生产镁碳砖中主要选用的原料。生产普通镁质耐火材料，对镁砂原料要求主要具有高温强度和耐侵蚀性能,因此注重镁砂的纯

激光切割

激光切割基本概念 学院：城市学院 专业班级：材控1012 年级: 2010级 姓名：黄泓霏 学号:2010118502215

一、激光切割的基本概念 激光切割（laser beam cutting，简称LBC）是利用高能量密度的激光束作为“切割刀具”对材料进行热切割的一种材料加工方法。 二、激光切割的基本原理 激光切割是由激光器所发出的水平激光束经45°全反射镜变为垂直向下的激光束，后经透镜聚焦，在焦点处聚成一极小的光斑，在光斑处会焦的激光功率密度高达10^6~10^9W/cm^2。处于其焦点处的工件受到高功率密度的激光光斑照射，会产生10000°C以上的局部高温，使工件瞬间汽化，再配合辅助切割气体将汽化的金属吹走，从而将工件切穿成一个很小的孔，随着数控机床的移动，无数个小孔连接起来就成了要切的外形。由于激光切割的频率非常高，所以每个小孔连接处非常光滑，切割出来的产品光洁度很高。 激光切割示意图 三、激光切割分类 激光切割可分为激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧气切割和激光划片与

控制断裂四类。 1）激光汽化切割 利用高能量密度的激光束加热工件，使温度迅速上升，在非常短的时间内达到材料的沸点，材料开始汽化，形成蒸气。这些蒸气的喷出速度很大，在蒸气喷出的同时，在材料上形成切口。材料的汽化热一般很大，所以激光汽化切割时需要很大的功率和功率密度。 激光汽化切割多用于极薄金属材料和非金属材料（如纸、布、木材、塑料和橡皮等）的切割。 2）激光熔化切割 激光熔化切割时，用激光加热使金属材料熔化，然后通过与光束同轴的喷嘴喷吹非氧化性气体（Ar、He、N等），依靠气体的强大压力使液态金属排出，形成切口。激光熔化切割不需要使金属完全汽化，所需能量只有汽化切割的1/10。 激光熔化切割主要用于一些不易氧化的材料或活性金属的切割，如不锈钢、钛、铝及其合金等。 3）激光氧气切割 激光氧气切割原理类似于氧乙炔切割。它是用激光作为预热热源，用氧气等活性气体作为切割气体。喷吹出的气体一方面与切割金属作用，发生氧化反应，放出大量的氧化热；另一方面把熔融的氧化物和熔化物从反应区吹出，在金属中形成切口。 由于切割过程中的氧化反应产生了大量的热，所以激光氧气切割所需要的能量只是熔化切割的1/2，而切割速度远远大于激光汽化切割和熔化切割。 激光氧气切割主要用于碳钢、钛钢以及热处理钢等易氧化的金属材料。 4）激光划片与控制断裂 激光划片是利用高能量密度的激光在脆性材料的表面进行扫描，使材料受热蒸发出一条小槽，然后施加一定的压力，脆性材料就会沿小槽处裂开。激光划片用的激光器一般为Q开关激光器和CO2激光器。 控制断裂是利用激光刻槽时所产生的陡峭的温度分布，在脆性材料中产生局部热应力，使材料沿小槽断开。 四、激光切割特点 激光切割与其他热切割方法相比较，总的特点是切割速度快、质量高。具体概括为如下几个方面。 ⑴切割质量好 由于激光光斑小、能量密度高、切割速度快，因此激光切割能够获得较好的切割质量。 ①激光切割切口细窄，切缝两边平行并且与表面垂直，切割零件的尺寸精度可达±0.05mm。 ②切割表面光洁美观，表面粗糙度只有几十微米，甚至激光切割可以作为最后一道工序，无需机械加工，零部件可直接使用。 ③材料经过激光切割后，热影响区宽度很小，切缝附近材料的性能也几乎不受影响，并且工件变形小，切割精度高，切缝的几何形状好，切缝横截面形状呈现较为规则的长方形。激光切割、氧乙炔切割和等离子切割方法的比较见表1，切割材料为6.2mm厚的低碳钢板。 ⑵切割效率高

复合材料在航天航空领域的应用现状与展望

复合材料在航天航空领域的应用现状与展望 摘要现代飞机和卫星的制造材料应具有质量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀等特性，先进复合材料的独有性能使它成为制造卫星和飞机的理想材料。本文重点介绍了我国航天用符合材料的研究情况，并展望了今后的发展趋势。 关键词复合材料；航空航天；应用现状；发展趋势 Prospect and Application of Composites in Aviation and Aerospace Abstract Nowadays, the material of producing planes and satellites should be light, strong and should resist high temperature, corrosion and so on. Because of the unique peculiarities, advanced composites become the ideal material of producing planes and satellites. In this paper, the present status and prospect of applied research on composite materials for aero-space application in China are given. Key words composites; aviation and aerospace ; application and development; development trends

激光表面熔覆技术的研究及其在轧辊表面修复中的应用

Applied Physics 应用物理, 2018, 8(7), 331-335 Published Online July 2018 in Hans. https://www.360docs.net/doc/6b15059136.html,/journal/app https://https://www.360docs.net/doc/6b15059136.html,/10.12677/app.2018.87042 The Study and Application in Roller Surface Repaired of Laser Cladding Technology Rui Zhou Rizhao Company in Shandong Iron and Steel Group, Rizhao Shandong Received: Jul. 3rd, 2018; accepted: Jul. 16th, 2018; published: Jul. 23rd, 2018 Abstract Laser cladding technology is a new type of surface engineering technology. The research status of the laser cladding is summarized, and the existing problems and solution of the technology are re-viewed. Finally, the development trend and industrial application prospect of the technology in the future are put forward. Keywords Laser Cladding, Coating Properties, Powder Particles, Lasers 激光表面熔覆技术的研究及其在轧辊表面修复中的应用 周瑞 山东钢铁集团日照有限公司，山东日照 收稿日期：2018年7月3日；录用日期：2018年7月16日；发布日期：2018年7月23日 摘要 激光熔覆技术是一种新型的表面工程技术。本文介绍了激光表面熔覆技术的研究现状，提出了激光表面熔覆技术领域存在的主要问题及解决途径，展望了激光表面熔覆技术的发展趋势及工业应用前景。 关键词 激光熔覆，熔覆层性能，粉末材料，激光器

激光切割介绍及特点

激光切割介绍及特点 激光切割的原理：激光切割是用聚焦镜将激光束聚焦在材料表面，使材料熔化，同时用与激光束同轴的压缩气体吹走被熔化的材料，并使激光束与材料沿一定轨迹作相对运动，从而形成一定形状的切缝。 激光切割的应用领域：机床、工程机械、电气开关制造、电梯制造、粮食机械、纺织机械、机车制造、农林机械、食品机械、特种汽车、石油机械制造、航空航天、环保设备、家用电器制造、大电机硅钢片等各种机械制造加工行业。 一、激光切割的显著优势： 1．精度高：定位精度0.05mm，重复定位精度0.02mm 2．切缝窄：激光束聚焦成很小的光点，使焦点处达到很高的功率密度，材料很快加热至气化程度，蒸发形成孔洞。随着光束与材料相对线性移动，使孔洞连续形成宽度很窄的切缝。切口宽度一般为0.10～0.20mm。 3．切割面光滑：切割面无毛刺，切口表面粗糙度一般控制在Ra12.5以内。4．速度快：切割速度可达10m/min，最大定位速度可达70m/min，比线切割的速度快很多。 5．切割质量好：无接触切割，切边受热影响很小，基本没有工件热变形，完全避免材料冲剪时形成的塌边，切缝一般不需要二次加工。 6．不损伤工件：激光切割头不会与材料表面相接触，保证不划伤工件。 7．不受被切材料的硬度影响：激光可以对钢板、不锈钢、铝合金板、硬质合金等进行加工，不管什么样的硬度，都可以进行无变形切割。 8．不受工件形状的影响：激光加工柔性好，可以加工任意图形，可以切割管材及其它异型材。 9．可以对非金属进行切割加工：如塑料、木材、PVC、皮革、纺织品、有机玻璃等。 10．节约模具投资：激光加工不需模具，没有模具消耗，无须修理模具，节约更换模具时间，从而节省了加工费用，降低了生产成本，尤其适合大件产品的加工。 11．节省材料：采用电脑编程，可以把不同形状的产品进行整张板材料套裁，最大限度地提高材料的利用率。 12．提高新产品开发速度：产品图纸形成后，马上可以进行激光加工，在最短的时间内得到新产品的实物。

【CN109627027A】一种铝镁铁铬尖晶石复合材料及其制备方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910125840.3 (22)申请日 2019.02.20 (71)申请人 中钢集团耐火材料有限公司 地址 471000 河南省洛阳市涧西区西苑路1 号 (72)发明人 张利新　廖绍虎　王玉霞　杨建华　 王宇涛　李婉婉　刘萍　 (51)Int.Cl. C04B 35/66(2006.01) (54)发明名称 一种铝镁铁铬尖晶石复合材料及其制备方 法 (57)摘要 本发明公开了一种强度高、气孔率低、抗侵 蚀性强、热震稳定性和高温性能好，使用寿命长 的铝镁铁铬尖晶石复合材料制备方法；这种铝镁 铁铬尖晶石复合材料制备方法，可以使铁铬尖晶 石形成过程中的膨胀降低到3％～5％之间，在提 高了热应力裂纹的愈合和抗渣能力的同时，把铁 铬尖晶石形成过程中的膨胀控制在3％～5％合 理的范围；大大提高了铝镁铁铬尖晶石复合材料 的强度，提高了铝镁铁铬尖晶石复合材料的抗侵 蚀性和热震稳定性。权利要求书1页 说明书5页CN 109627027 A 2019.04.16 C N 109627027 A

1.一种铝镁铁铬尖晶石复合材料，其特征在于：所述耐火材料的组成成分为：电熔铬刚玉、氧化铬和凝胶结合剂。 2.如权利要求1所述的铝镁铁铬尖晶石复合材料，其特征在于：所述复合材料的组成成分按重量份数为：板状刚玉原料10-20份、精铬矿原料30-50份、铝铬固溶体原料20-40份、 镁铝尖晶石原料10-20份。 3.如权利要求1所述的铝镁铁铬尖晶石复合材料，其特征在于：所述结合剂的加入量分别占总重量的比例为3-5％。 4.一种如权利要求1 ~3中任一项所述铝镁铁铬尖晶石复合材料的制备方法，其特征是： 其制备步骤如下：步骤一、板状刚玉原料10-20份、精铬矿原料30-50份、铝铬固溶体原料20-40份、 镁铝尖晶石原料10-20份，结合剂的加入量分别占总重量的比例为3-5％； 步骤二、将混合好的料按照重量要求称量后倒入事先组装好的模具内，进行高压成型；步骤三、成型后按照砖坯尺寸要求测量，并及时化验胚体的指标；步骤四、将成型好的砖坯放入干燥器烘干，烘干温度控制在150℃，时间控制在24-28小时；步骤五、将干燥后的坯体装入高温窑内烧制，烧成温度控制在1480-1560℃，制成这种高温窑炉工作层用铝镁铁铬尖晶石复合材料。 5.根据权利要求4所述的一种铝镁铁铬尖晶石复合材料的制备方法，其特征在于：其中步骤一中，板状刚玉原料、铝铬固溶体原料、精铬矿原料、 镁铝尖晶石原料粒度分布在5-3mm、3-1mm、1-0mm、小于0.044mm、小于5μm的粒度区间。 6.根据权利要求4所述的一种铝镁铁铬尖晶石复合材料的制备方法，其特征在于：板状刚玉原料、铝铬固溶体原料、精铬矿原料、镁铝尖晶石原料的颗粒状和细粉状的原料粒度比为3:1。 7.根据权利要求4所述的一种铝镁铁铬尖晶石复合材料的制备方法，其特征在于：精铬矿原料的Cr2O3含量在大于55％，FeO不大于13％。 8.根据权利要求4所述的一种铝镁铁铬尖晶石复合材料的制备方法，其特征在于：镁铝尖晶石原料Al2O3含量大于70%，MgO含量大于20%。 权　利　要　求　书1/1页 2 CN 109627027 A

激光切割分类

激光切割原理、分类及特点 本文章共2635字，分2页，当前第1页，快速翻页：12 激光切割原理、分类及特点 激光切割原理及分类 （1）激光切割的原理 激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开。激光切割属于热切割方法之一。激光切割的原理见下图。 （2）激光切割的分类 激光切割可分为激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧气切割和激光划片与控制断裂四类。 1）激光汽化切割 利用高能量密度的激光束加热工件，使温度迅速上升，在非常短的时间内达到材

料的沸点，材料开始汽化，形成蒸气。这些蒸气的喷出速度很大，在蒸气喷出的同时，在材料上形成切口。材料的汽化热一般很大，所以激光汽化切割时需要很大的功率和功率密度。 激光汽化切割多用于极薄金属材料和非金属材料（如纸、布、木材、塑料和橡皮等）的切割。 2）激光熔化切割 激光熔化切割时，用激光加热使金属材料熔化，然后通过与光束同轴的喷嘴喷吹非氧化性气体（Ar、He、N等），依靠气体的强大压力使液态金属排出，形成切口。激光熔化切割不需要使金属完全汽化，所需能量只有汽化切割的1/10。 激光熔化切割主要用于一些不易氧化的材料或活性金属的切割，如不锈钢、钛、铝及其合金等。 3）激光氧气切割 激光氧气切割原理类似于氧乙炔切割。它是用激光作为预热热源，用氧气等活性气体作为切割气体。喷吹出的气体一方面与切割金属作用，发生氧化反应，放出大量的氧化热；另一方面把熔融的氧化物和熔化物从反应区吹出，在金属中形成切口。由于切割过程中的氧化反应产生了大量的热，所以激光氧气切割所需要的能量只是熔化切割的1/2，而切割速度远远大于激光汽化切割和熔化切割。 激光氧气切割主要用于碳钢、钛钢以及热处理钢等易氧化的金属材料。 4）激光划片与控制断裂 激光划片是利用高能量密度的激光在脆性材料的表面进行扫描，使材料受热蒸发出一条小槽，然后施加一定的压力，脆性材料就会沿小槽处裂开。激光划片用的激光器一般为Q开关激光器和CO2激光器。 控制断裂是利用激光刻槽时所产生的陡峭的温度分布，在脆性材料中产生局部热应力，使材料沿小槽断开。 激光切割的特点 激光切割与其他热切割方法相比较，总的特点是切割速度快、质量高。具体概括为如下几个方面。 ⑴ 切割质量好 由于激光光斑小、能量密度高、切割速度快，因此激光切割能够获得较好的切割质量。

航天复合材料数字化集成技术的研究与应用

航天复合材料数字化集成技术的研究与应用 摘要：当前小型化、轻质化、高可靠性的新形势对航天复合材料的性能提出了 更高的要求和挑战。为了进一步提升航天复合材料的性能，数字化集成技术在其 中的应用已刻不容缓。本文在分析传统复合材料结构设计所存在问题的基础上， 提出了复合材料的一体化研制模式，并详细说明一体化研制模式的主要内容，为 实现航天复合材料结构的高效高质奠定基础。 关键词：航天，复合材料，结构，数字化，一体化 0 引言 经对航天产品发展趋势的研究可知，未来航天产品将朝着轻质化、小型化、 高可靠性的方向发展。鉴于如上发展趋势，对于航天产品相关的复合材料的性能 和质量也提出了的新的要求和挑战，即对复合材料研制中的技术和工艺有了更高 的要求[1]。此外，在当前计算机技术与信息技术高度发达新形势下，将数字化设 计技术与集成产品开发模式应用于复合材料的设计和研发中。其中，上述技术应 用相对成功的公司主要有波音公司和空客集团等。这些成功的案例说明，复合材 料的数字化集成技术对提升复合材料的性能，实现复合材料的数字化生产线的建 设具有重要意义。因此，在我国航天航天复合材料的研发和生产中，也应积极将 数字化集成技术应用于其中，为提升我国航天产品的质量和可靠性奠定基础。 1 传统复合材料产品结构设计研究 我国传统复合材料产品结构设计的人员分配如下：设计人员主要完成产品的 接口和尺寸设计；工艺人员主要完成产品的铺层和工艺设计。但是，在实际工作中，部分工艺人员也充当了设计人员的角色[2]。具体产品产品设计研发流程如图 1所示： 图1 传统复合材料研发、制造流程示意图 如图1所示，传统复合材料的研发、制造过程中设计与工艺是分离开来的， 且其研制流程相对单一。上述缺陷导致设计和工艺配合度低，设计过程不受控制；制造时主要依靠二维图纸，使得复合材料的研制周期大大延长。 2 复合材料的一体化研制模式 2.1 复合材料一体化研制模式的总体思路 为了有效解决“1”中所述的复合材料设计和工艺过程的相互隔离的问题，本文 提出一体化研制模式。具体阐述如下： 在相关仿真分析、试验的基础上建立复合材料的铺层构型库；以复合材料的 设计技术和工艺技术为关键建立复合材料的关键技术层；以全三维在线协同设计 平台为主构建复合材料的平台层，并制定相应的设计、工艺规范体系[3]。此外， 根据产品研制流程的进程，决定工艺人员介入产品研制的程度。 2.2 复合材料一体化研制模式的主要内容 复合材料的设计工艺研制的内容包括有：协同设计文件、MBD设计方法、 IPD管理模式以及资源库应用技术等。其中的核心内容为MBD产品设计方法和 IPD管理模式。 （1）协同设计文件及规范体系文件建设 为了确保复合材料在研发、设计以及制造等各个阶段工作的规范性，项目组 成员搭建了全三维数字设计规范体系。该规范体系主要涵盖了复合材料的产品设 计标准、模板、设计手册以及产品开发等相关文件的管理手册。此外，严格对参

激光熔覆

第五章 激光延寿技术 5.1激光熔覆表面处理技术 2、熔覆层的气孔和裂纹问题 熔覆层中的气孔是常见的缺陷。空气和保护气中的水分以及涂层（或粉）中吸附的水分是产生气孔的主要原因。在激光加热时，金属表面的预涂层中的水将逐步分解。分解出的水分和空气及保护气中的水分可以在激光作用的高温区直接分解产生H 。 同时，涂层中的碳粉也会和金属氧化物发生氧化还原反应产生二氧化碳。 这些H 溶入过热的激光熔覆的熔池中，随后在熔池的冷却结晶过程中析出而形成气泡，这些气泡如不能上浮逸出则成为焊接气孔。由于激光熔覆速度高，熔池的体积又很小，因此熔池的冷却结晶速度极快，不利于气泡的上浮逸出。 从冶金原理知道，对于一般熔覆火花，为防止产生气孔，可以从两方向着手：第一，限制氢溶入焊接熔池，或者减少氢的来源，或者减少氢与熔池的作用时间。第二，尽量促使氢从熔池析出，即在熔池凝固之前使氢以气泡形式及时排出。可以采取的办法：减少氢的来源即是彻底清除涂层中的水分，并加强对熔池的保护；减少熔池吸氢时间也就是减少熔池的存在时间，其中焊接速度是主要参数；对表面进行激光重熔处理。产生裂纹的原因为工艺原因、显微组织因素和残余应力。可以采取合适的办法降低裂纹的发生。如选择合适的熔覆材料，使熔覆层内的残余应力降低；优化激光熔覆技术的工艺方法和参数；合理设计熔覆层等。图2（a ，b ）是应用不同的掺杂和工艺参数获得熔覆层的裂纹检测。图2掺杂5％，10％合金。 HO H O H +→)(2汽2 CO M C O M y x +→+

图2 掺杂5％，10％合金粉末在不同功率下熔覆层裂纹检测 3、激光熔覆工艺参数与优化 脉冲激光可调参数较多，包括单脉冲能量、脉冲宽度、脉冲频率、光斑尺寸、光斑重叠率及激光扫描速度等，这些参数并不是孤立存在的，它们之间的关系以及对溶覆涂层质量的影响较复杂，因此在选择激光工艺参数时需综合考虑各参量，以获得满意的处理效果。 1．1激光工艺参数对熔覆层尺寸的影响 对工件表面进行激光溶覆处理后，表面粗糙度通常较大，因此在实际使用之前，往往需对工件表面进行磨抛处理，这就需要表面培覆层有一定的加工余量,以确保激光擦覆层在磨抛后仍有一定的强化深度。脉冲激光培覆工艺参数中对溶覆层尺寸影响最大的是单脉冲能量、脉冲频率和激光扫描速度,因此应该对这几个工艺参数与强化层尺寸之间的关系进行研究，例如采用粉体材料是50%镍+50%纳米Al 2O 3,采用单道熔覆。 1．2激光工艺参数对溶覆层表面质量的影响 脉冲激光作用下的熔覆层是由多个脉冲重叠而成,因此与连续激光熔覆相比,培覆层表面的粗链度较高,这就导致培覆后需磨抛去除的厚度较大。在激光溶覆过程中,应尽量减少磨抛去除厚度,增加表面光洁度。脉冲激光的工艺参数较多,而影响表面光洁度的主要参数是激光扫描速度和脉冲频率。 脉冲频率与激光扫描)%(560)(323C O B WO Ni a +++) %(1060)(323C O B WO Ni b +++

激光切割工艺详解-共30页

激光切割工艺 发表于 2009-10-26 20:50 | 只看该作者发表的帖子 1# 本文章共4286字，分3页，当前第1页，快速翻页：123 激光切割工艺 激光切割的工艺参数 （1）光束横模 ① 基模又称为高斯模，是切割最理想的模式，主要出现在功率小于1kW的激光器。 ② 低阶模与基模比较接近，主要出现在1～2kW的中功率激光器。 ③ 多模是高阶模的混合，出现在功率大于3kW的激光器。

切割速度与横模及板厚的关系见图1。由图可以看出，300W的单模激光和500W的多模有同等的切割能力。但是，多模的聚焦性差，切割能力低，单模激光的切割能力优于多模。常用材料的单模激光切割工艺参数见表1，多模激光切割工艺参数见表2。 表1 常用材料的单模激光切割工艺参数 材料 厚度/mm 辅助气体 切割速度/cmmin-1 切缝宽度/mm 功率/W 低碳钢 3.0 O2 60 0.2 250 不锈钢 1.0 O2 150 0.1

40.0 O2 50 3.5 钛合金 10.0 O2 280 1.5 有机透明玻璃10.0 N2 80 0.7 氧化铝 1.0 O2 300 0.1 聚酯地毯

N2 260 0.5 棉织品（多层）15.0 N2 90 0.5 纸板 0.5 N2 300 0.4 波纹纸板 8.0 N2 300 0.4 石英玻璃 1.9

60 0.2 聚丙烯 5.5 N2 70 0.5 聚苯乙烯 3.2 N2 420 0.4 硬质聚氯乙烯7.0 N2 120 0.5 纤维增强塑料3.0 N2

0.3 木材（胶合板）18.0 N2 20 0.7 低碳钢 1.0 N2 450 - 500 3.0 N2 150 6.0 N2 50 1.2 O2