第一篇：聚合物成型模具制造技術(shù)復(fù)習(xí)提綱

高分子專業(yè)080321班復(fù)習(xí)資料 產(chǎn)權(quán)所有，翻版必究

聚合物成型模具制造技術(shù)復(fù)習(xí)提綱

考試時(shí)間：15周周一

1模具的分類？ 工藝基準(zhǔn)的選擇對(duì)于保證加工精度，尤其是按尺寸大小分為大型、中型、小型； 保證零件之間的位置精度至關(guān)重要： 按生產(chǎn)批量分為大量、成批和單件小批量；(1)基準(zhǔn)重合原則(2)基準(zhǔn)統(tǒng)一原則按精度要求分為高精度、中等精度和低精(3)基準(zhǔn)對(duì)應(yīng)原則(4)基準(zhǔn)傳遞與轉(zhuǎn)換原則 度； 5工藝過程分階段的主要原因？ 按成批零件成型方法分為：沖模、塑料模、1)保證加工質(zhì)量 2)合理使用設(shè)備，發(fā)揮設(shè)備壓鑄模、鍛模、粉末冶金模、陶瓷模、橡膠模、玻璃模、鑄造模。其中塑料模又分為：壓制成型模、注射模、擠出模、吹塑模、真空模等。2模具制造的基本要求及特點(diǎn)？ 要求：1)制造精度高2)使用壽命長(zhǎng) 3)制造周期短4)模具成本低 特點(diǎn)：(1)制造質(zhì)量要求高(2)形狀復(fù)雜(3)材料硬度高(4)單件生產(chǎn) 3模具加工方法？ ①模具的去除法加工:(1)機(jī)械加工(2)電加工：1電火花線切割2型腔電火花加工3電解加工(3)化學(xué)腐蝕加工(4)特種加工：1機(jī)械特種加工，包括磨料流動(dòng)加工、噴射加工、液力加工、超聲波加工、噴水加工等；2熱特種加工包括電子束加工、電火花磨削、激光、等離子束激光等方法 ②模具的成形加工法:(1)鑄造法制模(2)塑性擠壓法制模：1熱壓印法2冷擠壓法3超塑性擠壓法 ③模具的累加法加工:(1)噴涂(2)電鍍(3)激光快速原型制造等加工工藝。1模具制造工藝過程： ①成型件、結(jié)構(gòu)件的加工 ②標(biāo)準(zhǔn)件、通用件的配購(gòu) ③模具組裝和總裝 ④試模驗(yàn)收交貨 2基準(zhǔn)的概念？ 基準(zhǔn)是用來確定生產(chǎn)對(duì)象上幾何元素間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面。3工藝基準(zhǔn)的分類？工序的定義？ 基準(zhǔn)按其作用不同，可分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)。(1)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)(2)工藝基準(zhǔn):工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)工件在一個(gè)工位上被加工或裝配所連續(xù)完成所有工步的那一部分工藝過程。4工藝基準(zhǔn)選擇原則？的各自特點(diǎn) 3)便于安排熱處理工序 4)毛坯中殘存的缺陷如暗傷、裂痕、夾質(zhì)和氣孔、砂眼及加工余量不足等可在粗加工中提前發(fā)現(xiàn)及早處理減少損失。6加工階段的劃分？ 1)粗加工階段 2)半精加工階段3)精加工階段 4)光整加工階段1數(shù)控電火花加工的工作原理？ 電火花加工又稱為放電加工，是利用工具電極和工件之間在一定工作介質(zhì)中產(chǎn)生脈沖放電的電腐蝕作用而進(jìn)行加工的一種方法，也稱電蝕加工。2 EDM的特點(diǎn)？ 1)可以加工難切削材料。2)EDM可以加工形狀復(fù)雜、工藝性差的零件。3)電極制造麻煩，加工效率低。4)存在電極損耗，影響質(zhì)量的因素復(fù)雜，加工穩(wěn)定性差。3 EDM中極性效應(yīng) 極性效應(yīng)的影響—正、負(fù)電極表面分別受到負(fù)電子和正離子的轟擊和瞬時(shí)熱源的作用，在兩極表面所分配到的能量不一樣，因而熔化、汽化拋出的電蝕量也就不一樣。4型腔電火花加工的工藝方法 1)單電極平動(dòng)法 2)多電極更換法 3)分解電極法 4)展成法即創(chuàng)成法 5)混粉電火花大面積光澤加工（面積效應(yīng)）1快速成型工藝原理？ 在CAD造型系統(tǒng)中獲得三維CAD模型，或通過測(cè)量?jī)x器測(cè)取實(shí)體的形狀尺寸，轉(zhuǎn)化為CAD模型→再對(duì)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，沿某一方向進(jìn)行平面“分層”離散化，然后通過成形機(jī)對(duì)坯料分層成形加工，并堆積成原型 2光固化立體成形技術(shù)？ 1)，能制造尺寸精度可達(dá)±0.1mm的精細(xì)零

件。2)成型過程自動(dòng)化程度高。3)表面質(zhì)量好4)可直接制造塑料件，產(chǎn)品可為透明體。5)可制作結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜及面向熔模精密鑄造的具有中空結(jié)構(gòu)的消失型。3 疊層制造工藝？

疊層實(shí)體制造技術(shù)先將單面涂有熱熔膠的膠紙帶通過熱輥加熱加壓，與先前已形成的實(shí)體粘結(jié)（層合）在一起，此時(shí)，位于其上方的激光器按照分層CAD模型所獲得的數(shù)據(jù)，將一層紙切割成所制零件的內(nèi)外輪廓，輪廓以外不需要的區(qū)域，則用激光切割成小方塊（廢料），該層切割完后，工作臺(tái)下降一個(gè)紙厚的高度，新的一層紙?jiān)倨戒佋趧偝尚蔚拿嫔希ㄟ^熱壓裝置將它與下面已切割層粘合在一起，激光束再次切割。最后形成由許多小廢料包圍的三維原型零件，取出原型，將多余的廢料塊剔除，就可獲得三維產(chǎn)品。

4選擇性激光燒結(jié)技術(shù)？

選擇性激光燒結(jié)技術(shù)（Selective Laser Sintering, SLS）采用CO2激光器對(duì)粉末材料（塑料粉、陶瓷與粘結(jié)劑的混合粉、金屬與粘結(jié)劑的混合粉等）進(jìn)行選擇性燒結(jié)，是一種由離散點(diǎn)一層層堆積成三維實(shí)體的方法。

5熔絲沉積成形工藝？

熔融沉積成形(Fused Deposition Modeling, FDM)是一種不依靠激光作為成形能源，而將各種絲材加熱熔化的成形方法。6硅橡膠模的特點(diǎn)？制模工藝？

特點(diǎn)：以原型為樣件，采用硫化的有機(jī)硅橡膠澆注，直接制造硅橡膠模具，由于硅橡膠具有良好的柔性和彈性，對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、花紋精細(xì)、無拔模斜度的甚至有倒拔模斜度、以及具有深凹槽的零件來說，制品成形后順利脫模。另外，硅橡膠模具有良好的仿真性、強(qiáng)度和極低的收縮率，能經(jīng)受重復(fù)使用和粗劣操作。

工藝：①制造原型，對(duì)其表面進(jìn)行處理；②在成形機(jī)中固定放置原型，?？?，在原型表面涂脫模劑；③將硅橡膠混合體放置在抽真空裝置中，抽去其中的氣泡，澆注進(jìn)?？?；④在硅橡膠固化后，沿分型面切開硅橡膠，取出原型，即得硅橡膠模具。7電弧噴涂快速制模工藝？

將兩根帶電的制模專用金屬絲通過導(dǎo)管不

斷向前輸送，金屬絲在噴槍前相交形成電弧，金屬絲經(jīng)電弧熔化，在壓縮空氣作用下，將熔化的金屬霧化成金屬微粒，并以一定速度噴到樣模表面，一層一層地相互疊加堆積而形成高密度、高結(jié)合強(qiáng)度的金屬噴涂層，即模具型腔的殼體（或?qū)嶓w）。這層殼體的內(nèi)壁形狀與樣模表面一致，從而形成了所需的模具型腔。殼體與其他基體材料填充加固，結(jié)合成一整體，再配以其他部件，即組成一副完整的模具。8電鑄模具原理與特點(diǎn)？

原理：與電鍍相同，在母模表面通過電鑄獲得適當(dāng)厚度的金屬沉積層，然后將這層金屬沉積層從母模上分離下來，形成所需型腔或形面的加工方法。材料有電鑄鎳、電鑄銅、電鑄鐵三種。

特點(diǎn)：1)電鑄型腔與母模的尺寸誤差?。◤?fù)制性好），只有幾微米，表面粗糙度二者相當(dāng)；2)把難以加工或不可能直接加工的內(nèi)形（如斜齒輪模具型腔）轉(zhuǎn)化為電鑄母模的外形加工，降低了加工難度；3)可直接用制品作母模來制造型腔，也可用電鑄方法復(fù)制出已有的模具型腔，減少了很多工藝環(huán)節(jié)，提高了效率；4)電鑄獲得的型腔或電極可滿足使用性能，一般不需修整；5)電鑄時(shí)減少沉積速度緩慢，周期長(zhǎng)，電鑄鎳一般一周；6)電鑄層厚度較?。ㄒ话銥?~8mm），不易均勻，較大內(nèi)應(yīng)力，大型電鑄件的變形顯著，且不能承受大的沖擊載荷。9環(huán)氧樹脂模具？

結(jié)構(gòu)與普通注射模相同，只是型腔部位采用環(huán)氧樹脂，壽命約4000~5000次，因?yàn)槠浔旧沓惺懿涣俗⑸渲械姆磸?fù)開合模和注射壓力的沖擊，必須有金屬框架作為背襯。高速加工定義？

定義：高速加工主要指高速切削加工，是使用超硬材料刀具，在高轉(zhuǎn)速、高進(jìn)給速度下提高加工速度和加工質(zhì)量的現(xiàn)代加工技術(shù)。2超聲加工的特點(diǎn)？在模具制造中的應(yīng)用？ 特點(diǎn)：1)適于加工硬脆材料，但加工效率低。

2)機(jī)床結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，工具可用較軟的材料，易加工成復(fù)雜的形狀，工具與工件之間不需要作比較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。

3)可用加工薄壁、窄縫、低剛度工件；表面粗糙度較好。

應(yīng)用：1)超聲型孔、型腔等加工 也可用于切割加工；2)超聲拋光 3)超聲清洗

3激光加工的特點(diǎn)？在模具制造中的應(yīng)用？ 特點(diǎn)：

1)不需要加工工具，很適于自動(dòng)化連續(xù)加工，2)能量密度大，幾乎可加工任何材料3)加工速度快、效率高，熱影響區(qū)域小4)適于加工深而小的空隙和窄縫5)可用透過光學(xué)透明材料對(duì)工件加工，特別適于有特殊環(huán)境要求的工件6)不需要真空和X射線進(jìn)行防護(hù)

應(yīng)用：1)LOM2)RT3)表面強(qiáng)化與修復(fù)（見后面章節(jié)）4)其他如激光涂覆、激光堆焊、切割、打孔、標(biāo)記等注射模具成型尺寸的制造公差要求？ 一般模具是制品尺寸公差的1/3~1/5，高精度模具是制品尺寸公差的1/8~1/10 2 試模過程？

料筒清理→注射量計(jì)量→工藝參數(shù)調(diào)整→試模數(shù)據(jù)的記錄注射模成型件、結(jié)構(gòu)間之間的配合公差要求？

1)緊固部分的配合精度一般選用H7/k6或H7/m6；2)滑動(dòng)部分的配合精度一般選H7/e6或H7/f7或H7/g6三種

4注射模具成型零件可用哪些加工方法進(jìn)行加工？

①普通機(jī)床：車、銑、刨、磨、鉆、鏜等②專用機(jī)床加工：各種數(shù)控機(jī)床加工、仿形機(jī)床加工等③電火花、線切割加工④快速成形技術(shù)加工⑤超聲波、電解成型、化學(xué)加工、激光、高壓水射流等特種加工。5 注射模具的裝配方法有哪些？

1)互換裝配法2)分組裝配法3)調(diào)整法4)修配法注射模具裝配基準(zhǔn)的選擇？ 1)以型腔、型芯為裝配基準(zhǔn)，稱為第一基準(zhǔn)。2)以模具動(dòng)、定模板（A、B板）兩個(gè)互相垂直的側(cè)面為基準(zhǔn)稱為第二基準(zhǔn)。7 注射模具試模目的？

目的：1)驗(yàn)證模具結(jié)構(gòu)是否正確、可靠2)使用性能是否良好、穩(wěn)定3)所成型制品是否合格4)連續(xù)生產(chǎn)一千件的廢品率5)給制品的正式生產(chǎn)找出最佳工藝參數(shù) 1 塑料模具材料包括哪些？

模具材料包括鋼、鑄鐵、硬質(zhì)合金、有色金屬等金屬材料，以及陶瓷、石膏、環(huán)氧樹脂、木材等非金屬材料。其中，金屬材料由于具有力學(xué)性能方面的優(yōu)勢(shì)而占據(jù)主導(dǎo)地位，而鋼為最主要材料。

2模具材料的基本性能要求？

(1)使用性能—材料在工作條件下表現(xiàn)出來的性能：1)機(jī)械負(fù)荷方面 硬度、強(qiáng)度、韌性2)熱負(fù)荷 高溫強(qiáng)度、耐熱疲勞性、熱穩(wěn)定性3)表面負(fù)荷 耐磨性、抗氧化性、耐蝕性

(2)工藝性能—采用某種工藝方法加工金屬材料的難易程度：1)鑄造性能2)鍛造性能3)焊接性能4)切削加工性能5)化學(xué)蝕刻性能6)熱處理性能

3模具的熱處理的分類？

金屬材料的熱處理可分為：普通熱處理、表面熱處理、特殊熱處理。

4表面處理技術(shù)包括哪幾方面？

電鍍與化學(xué)鍍技術(shù)（電化學(xué)加工技術(shù)）2）激光表面處理技術(shù)3）氣相沉積技術(shù)4）TD處理技術(shù)5）離子注入技術(shù)6）電子束加工7）等離子體加工 1模具的驗(yàn)收項(xiàng)目

1)模具的外觀檢查2)模具的尺寸檢查3)試模后的制品檢查4)模具穩(wěn)定性檢查5)模具材料和熱處理檢查6)模具動(dòng)作的檢查

第二篇：材料成型技術(shù)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)提綱整理

第一章緒論

1、現(xiàn)代制造過程的分類（質(zhì)量增加、質(zhì)量不變、質(zhì)量減少）。

2、那幾種機(jī)械制造過程屬于質(zhì)量增加（不變、減少）過程。

（1)質(zhì)量不變的基本過程主要包括加熱、熔化、凝固、鑄造、鍛壓（彈性變形、塑性變形、塑性流動(dòng)）、澆灌、運(yùn)輸?shù)取?/p>

（2）質(zhì)量減少過程材料的4種基本去除方法：切削過程；磨料切割、噴液切割、熱力切割與激光切割、化學(xué)腐蝕等；超聲波加工、電火花加工和電解加工；落料、沖孔、剪切等金屬成形過程。

（3）材料經(jīng)過滲碳、滲氮、氰化處理、氣相沉積、噴涂、電鍍、刷鍍等表面處理及快速原型制造方法屬于質(zhì)量增加過程。

第二章液態(tài)金屬材料鑄造成形技術(shù)過程

1、液態(tài)金屬?zèng)_型能力和流動(dòng)性的定義及其衡量方法

液態(tài)金屬充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰的鑄件的能力，稱為液態(tài)金屬充填鑄型的能力，簡(jiǎn)稱液態(tài)金屬的充型能力。

液態(tài)金屬的充型能力通常用鑄件的最小壁厚來表示。液態(tài)金屬自身的流動(dòng)能力稱為“流動(dòng)性”。液態(tài)金屬流動(dòng)性用澆注流動(dòng)性試樣的方法來衡量。在生產(chǎn)和科學(xué)研究中應(yīng)用最多的是螺旋形試樣。

2、影響液態(tài)金屬?zèng)_型能力的因素（金屬性質(zhì)、鑄型性質(zhì)、澆注條件、鑄件結(jié)構(gòu)）

（1）金屬的流動(dòng)性：流動(dòng)性好的液態(tài)金屬，充型能力強(qiáng)，易于充滿薄而復(fù)雜的型腔，有利于金屬液中氣體、雜質(zhì)的上浮并排除，有利于對(duì)鑄件凝固時(shí)的收縮進(jìn)行補(bǔ)縮。

流動(dòng)性不好的液態(tài)金屬，充型能力弱，鑄件易產(chǎn)生澆不足、冷隔、氣孔、夾雜、縮孔、熱裂等缺陷。

（2）鑄型性質(zhì)：鑄型的蓄熱系數(shù)b(表示鑄型從其中的金屬液吸取并儲(chǔ)存在本身中熱量的能力)愈大，鑄型的激冷能力就愈強(qiáng)，金屬液于其中保持液態(tài)的時(shí)間就愈短，充型能力下降。（3）澆注條件：澆注溫度對(duì)液態(tài)金屬的充型能力有決定性的影響。澆注溫度越高，充型能力越好。在一定溫度范圍內(nèi)，充型能力隨澆注溫度的提高而直線上升，超過某界限后，由于吸氣，氧化嚴(yán)重，充型能力的提高幅度減小。液態(tài)金屬在流動(dòng)方向上所受壓力(充型壓頭)越大，充型能力就越好。但金屬液的靜壓頭過大或充型速度過高時(shí)，不僅發(fā)生噴射和飛濺現(xiàn)象，使金屬氧化和產(chǎn)生”鐵豆”缺陷，而且型腔中氣體來不及排出，反壓力增加，造成“澆不足”或“冷隔”缺陷。澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，流動(dòng)阻力越大，液態(tài)金屬充型能力越低。

（4）鑄件結(jié)構(gòu)：衡量鑄件結(jié)構(gòu)的因素是鑄件的折算厚度R(R＝鑄件體積/鑄件散熱表面積＝V／S)和復(fù)雜程度，它們決定著鑄型型腔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。R大的鑄件，則充型能力較高。R越小，則充型能力較弱。

鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，厚薄部分過渡面多，則型腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，流動(dòng)阻力大，充型能力弱。鑄件壁厚相同時(shí)，鑄型中的垂直壁比水平壁更容易充滿。

3、收縮的定義及鑄造合金收縮過程（液態(tài)、凝固、固態(tài)）鑄件在液態(tài)、凝固和固態(tài)冷卻過程中所產(chǎn)生的體積減小現(xiàn)象稱為收縮，是液態(tài)金屬自身的物理性質(zhì)。液態(tài)收縮階段(Ⅰ)表現(xiàn)為型腔內(nèi)液面的降低。

凝固收縮階段(Ⅱ)由狀態(tài)改變和溫度下降兩部分產(chǎn)生。一般用體收縮率表示。固態(tài)收縮階段(Ⅲ)通常表現(xiàn)為鑄件外形尺寸的減少，故一般用線收縮率表示。

4、縮孔、縮松的定義，形成條件、產(chǎn)生的基本原因，形成部位及防止方法。液態(tài)金屬在凝固過程中，由于液態(tài)收縮和凝固收縮，往往在鑄件最后凝固的部位出現(xiàn)大而集中的孔洞，稱縮孔；細(xì)小而分散的孔洞稱為縮松。

1）金屬的成分

結(jié)晶溫度范圍越小的金屬，產(chǎn)生縮孔的傾向越大；結(jié)晶溫度范圍越大的金屬，產(chǎn)生縮松的傾向越大。

（2）澆注條件和鑄型性質(zhì)

提高澆注溫度時(shí)，金屬的總體積收縮和縮孔傾向大，澆注速度很慢縮孔容積減少，鑄型材料對(duì)鑄件冷卻速度影響很大。

縮松:金屬型<濕型<干型。（3）補(bǔ)縮壓力和鑄件結(jié)構(gòu) 在凝固過程中增加補(bǔ)縮壓力，可增大縮孔而減小縮松的容積。若金屬在很高的壓力下澆注和凝固，則可以得到無縮孔和縮松的致密鑄件?？s孔和縮松的防止方法

（1）針對(duì)金屬的收縮和凝固特點(diǎn)制定正確的技術(shù)方法控制鑄件的凝固方向使之符合順序凝固方式或同時(shí)凝固方式；

（2）合理確定內(nèi)澆口位置及澆注方法；

（3）合理應(yīng)用冒口、冷鐵和補(bǔ)貼等技術(shù)措施。

5、鑄造應(yīng)力的定義及分類，產(chǎn)生的缺陷（熱裂、冷裂、變形），防止和減少的措施。鑄件在凝固和隨后的冷卻過程中，收縮受到阻礙而引起的內(nèi)應(yīng)力，稱為鑄造應(yīng)力。分類

按形成的原因不同鑄造應(yīng)力分為熱應(yīng)力、相變應(yīng)力和機(jī)械阻礙應(yīng)力。按應(yīng)力存在的狀況可分為臨時(shí)應(yīng)力和殘余應(yīng)力

臨時(shí)應(yīng)力是暫時(shí)的，當(dāng)引起應(yīng)力的原因消除以后，應(yīng)力隨之消失。殘余應(yīng)力是長(zhǎng)期存在的，當(dāng)引起應(yīng)力的原因消除后，仍存在鑄件中。當(dāng)鑄造應(yīng)力的總合超過金屬的強(qiáng)度極限時(shí)，鑄件便產(chǎn)生裂紋。按裂紋形成的溫度范圍可分為熱裂和冷裂。

熱裂是在凝固末期高溫下形成的裂紋。裂紋沿晶粒邊界產(chǎn)生和發(fā)展，外觀形狀曲折而不規(guī)則，表面與空氣接觸而被氧化并呈氧化色。

冷裂是鑄件在低溫時(shí)形成的裂紋。冷裂紋常穿過晶粒，外形規(guī)則，呈圓滑曲線或直線狀，表面光滑而具有金屬光澤或顯微氧化色。

防止和減小鑄造應(yīng)力的措施 ：

在零件能滿足工作條件的前提下，選據(jù)彈性模量和收縮系數(shù)小的材料； 采用同時(shí)凝固方式；

合理設(shè)置澆冒口，緩慢冷卻，以減小鑄件各部分溫差； 采用退讓性好的型、芯砂。

若鑄件已存在殘余應(yīng)力，可采用人工時(shí)效、自然時(shí)效或振動(dòng)時(shí)效等方法消除。

6、金屬的吸氣性及金屬吸收氣體的過程，主要?dú)怏w（H2、N2、O2）

金屬在熔煉過程中溶解氣體；在澆注過程中因澆包未烘干、鑄型澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)、鑄型透氣性差以及澆注速度控制不當(dāng)、或型腔內(nèi)氣體不能及時(shí)排出，都會(huì)使氣體進(jìn)入金屬液，增加金屬中氣體的含量。這就構(gòu)成了金屬的吸氣性。（氫、氮、氧）。（1）氣體分子撞擊到金屬液表面；

（2）在高溫金屬液表面上氣體分于離解為原子狀態(tài)；

（3）氣體原子根據(jù)與金屬元素之間的親和力大小，以物理吸附方式或化學(xué)吸附方式吸附在金屬表面；

（4）氣體原子擴(kuò)散進(jìn)入金屬液內(nèi)部。

7、偏析、宏觀偏析、微觀偏析、正偏析、逆偏析的定義及其消除方法。

鑄件凝固后，截面上不同部位，以至晶粒內(nèi)部，產(chǎn)生化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象，稱為偏析。微觀偏析是指微?。ňЯ＃┏叽绶秶鷥?nèi)各部分的化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象。

在鑄件較大尺寸范圍內(nèi)化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象叫宏觀偏析。主要包括正偏析和逆偏析。正偏析：k>1，雜質(zhì)的分布從外部到中心逐漸增多； 逆偏析：k<1，易熔物質(zhì)富集在鑄件表面上。

8、鑄件可能出現(xiàn)那幾種氣孔（析出性、反應(yīng)性、侵入性）及其定義

（1）析出性氣孔 當(dāng)金屬液冷卻速度較快時(shí)，由于鑄件凝固，氣泡來不及排出而保留在鑄件中形成的氣孔，稱為析出性氣孔。（2）反應(yīng)性氣孔 金屬液與鑄型、熔渣之間相互作用或金屬液內(nèi)部某些組元發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體所形成的氣孔，則稱為反應(yīng)性氣孔。

（3）侵入性氣孔 砂型鑄造時(shí)，由于砂型透氣率低或排氣通道不暢，砂型受熱產(chǎn)生的氣體，在界面上超過一定臨界值時(shí)，氣體就會(huì)侵入金屬液而未上浮排出，則產(chǎn)生侵入性氣孔。

9、熔煉的分類（按合金和熔煉特點(diǎn)）及熔煉的基本要求

根據(jù)所熔煉合金的特點(diǎn)，熔煉大概可分為鑄鐵熔煉、鑄鋼熔煉和有色金屬熔煉。根據(jù)熔爐的特點(diǎn)又可分為沖天爐熔煉、電弧爐熔煉、感應(yīng)電爐熔煉和坩鍋熔煉等。依據(jù)爐襯的種類，熔化技術(shù)可分為酸性或堿性。

10、澆注系統(tǒng)的組成及主要功能 澆口杯、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道 澆注系統(tǒng)的主要功能

連接鑄型與澆包，導(dǎo)入液態(tài)金屬； 擋渣及排氣；

調(diào)節(jié)鑄型與鑄件各部分的溫度分布，控制鑄件的凝固順序；

保證液態(tài)金屬在最合適的時(shí)間范圍內(nèi)充滿鑄型，不使金屬過度氧化，有足夠的壓力頭，并保證金屬液面在鑄型型腔內(nèi)有必要的上升速度。

11、鑄件冒口的定義、作用及設(shè)計(jì)必須滿足的基本要求（P51）

鑄型中能儲(chǔ)存一定金屬液(同鑄件相連接在一起的液態(tài)金屬熔池)補(bǔ)償鑄件收縮，以防止產(chǎn)生縮孔和縮松缺陷的專門技術(shù)“空腔”，被稱為冒口。冒口的作用：

主要是“補(bǔ)縮鑄件”、集渣和通、排氣。設(shè)置冒口必須滿足的基本條件：

凝固時(shí)間應(yīng)大于或等于鑄件(或鑄件上被補(bǔ)縮部分)的凝固時(shí)間； 有足夠的金屬液補(bǔ)充鑄件(或鑄件上被補(bǔ)縮部分)的收縮； 與鑄件上被補(bǔ)縮部位之間必須存在補(bǔ)縮通道。

12、冷鐵的作用

放入鑄型內(nèi)，用以加快鑄件某一部分的冷卻速度，調(diào)節(jié)鑄件的凝固順序，與冒口相配合，可擴(kuò)大冒口的有效補(bǔ)縮距離。

13、常用的機(jī)器造型和制芯方法有哪些？

震實(shí)造型、微震實(shí)造型、高壓造型、拋砂造型、氣沖造型等。

14、液態(tài)金屬的凝固過程，順序凝固、同時(shí)凝固的定義

15、砂型鑄造和特種鑄造的技術(shù)特點(diǎn)（P52）砂型鑄造的特點(diǎn)是：

適應(yīng)性廣，技術(shù)靈活性大，不受零件的形狀、大小、復(fù)雜程度及金屬合金種類的限制。生產(chǎn)準(zhǔn)備較簡(jiǎn)單。

生產(chǎn)的鑄件其尺寸精度較差及表面粗極度高；鑄件的內(nèi)部品質(zhì)也較低； 在生產(chǎn)一些特殊零件(如管件、薄壁件)時(shí)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較低。特種鑄造的技術(shù)特點(diǎn)：

鑄件的尺寸精度較高，表面粗糙度低。

在生產(chǎn)一些結(jié)構(gòu)特殊的鑄件時(shí)，具有較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，不用砂或少用砂，降低了材料消耗，改善了勞動(dòng)條件； 使生產(chǎn)過程易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化。

但特種鑄造適應(yīng)性差，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大，需要復(fù)雜的技術(shù)裝備。因此，特種鑄造技術(shù)(陶瓷型鑄造除外)一般適用于大批大量生產(chǎn)。

16、常用的特種鑄造方法有哪些？其基本原理和特點(diǎn)是什么？ 熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、離心鑄造、低壓鑄造等。

17、何謂金屬的鑄造性能，鑄造性能不好會(huì)引起哪些鑄造缺陷？

鑄造部分復(fù)習(xí)題

1、影響液態(tài)金屬?zèng)_型能力的因素有哪些？

2、簡(jiǎn)述砂型鑄造和特種鑄造的技術(shù)特點(diǎn)。（15）

3、簡(jiǎn)述鑄件上冒口的作用和冒口設(shè)計(jì)必須滿足的基本原則。冒口的作用：

主要是“補(bǔ)縮鑄件”、集渣和通、排氣。設(shè)置冒口必須滿足的基本條件：

凝固時(shí)間應(yīng)大于或等于鑄件(或鑄件上被補(bǔ)縮部分)的凝固時(shí)間； 有足夠的金屬液補(bǔ)充鑄件(或鑄件上被補(bǔ)縮部分)的收縮； 與鑄件上被補(bǔ)縮部位之間必須存在補(bǔ)縮通道。

4、鑄造成形的澆注系統(tǒng)由哪幾部分組成，其功能是什么？（10）

5、熔煉鑄造合金應(yīng)滿足的主要要求有哪些？

熔煉出符合材質(zhì)性能要求的金屬液，而且化學(xué)成分的波動(dòng)范圍應(yīng)盡量小； 熔化并過熱金屬所需的高溫； 有充足和適時(shí)的金屬液供應(yīng)； 低的能耗和熔煉費(fèi)用；

噪聲和排放的污染物嚴(yán)格控制在法定的范圍內(nèi)。

6、試比較灰鑄鐵、鑄造碳鋼和鑄造鋁合金的鑄造性能特點(diǎn)，哪種金屬的鑄造性能好？哪種金屬的鑄造性能差？為什么？（P46）

第三章 復(fù)習(xí)及復(fù)習(xí)題

一、名詞解釋：

1、金屬塑性變形、加工硬化

金屬塑性變形是利用金屬材料塑性變形規(guī)律，施加外力使之產(chǎn)生塑性變形而獲得所需形狀、尺寸和力學(xué)性能的零件或毛坯的加工工藝。

塑性:材料在外力作用下，產(chǎn)生永久殘余變形而不斷裂的能力

加工硬化：在塑型變形過程中，隨著變形程度的增加，金屬的強(qiáng)度、硬度提高，塑型、韌性下降，這一現(xiàn)象稱為加工硬。（工程材料）金屬在室溫下塑性變形，由于內(nèi)部晶粒沿變形最大方向伸長(zhǎng)并轉(zhuǎn)動(dòng)、晶格扭曲畸變以及晶內(nèi)、晶間產(chǎn)生碎晶的綜合影響，增加了進(jìn)一步滑移變形的阻力，從而引起金屬的強(qiáng)度、硬度上升，塑性、韌性下降的現(xiàn)象稱為加工硬化。亦稱為冷作硬化。

2、自由鍛: 自由鍛造(又稱自由鍛)是利用沖擊力或壓力使金屬材料在上下兩個(gè)砧鐵之間或錘頭與砧鐵之間產(chǎn)生變形，從而獲得所需形狀、尺寸和力學(xué)性能的鍛件的成形過程。模鍛：模型鍛造包括模鍛和鐓鍛，是將加熱或不加熱的坯料置于鍛模模膛內(nèi)，然后施加沖擊力或壓力使坯料發(fā)生塑性變形而獲得鍛件的成形過程。胎模鍛：胎模鍛造是在自由鍛造設(shè)備上使用不固定在設(shè)備上的各種稱為胎模的單膛模具，將已加熱的坯料用自由鍛方法預(yù)鍛成接近鍛件形狀，然后用胎模終鍛成形的鍛造方法。

3、落料、沖孔

落料和沖孔又統(tǒng)稱為沖裁。落料和沖孔是使坯料按封閉輪廓分離。落料是被分離的部分為所需要的工件，而留下的周邊部分是廢料；沖孔則相反。

4、固態(tài)金屬的冷變形和熱變形

冷變形是指金屬在進(jìn)行塑性變形時(shí)的溫度低于該金屬的再結(jié)晶溫度。熱變形是指金屬在進(jìn)行塑性變形時(shí)的溫度高于該金屬的再結(jié)晶溫度。

5、板料分離和成形 分離過程是使坯料一部分相對(duì)于另一部分產(chǎn)生分離而得到工件或者料坯。成形過程是使坯料發(fā)生塑性變形而成一定形狀和尺寸的工件。

6、金屬的可鍛性

金屬塑性變形的能力又稱為金屬的可鍛性，它指金屬材料在塑性成形加工時(shí)獲得優(yōu)質(zhì)毛坯或零件的難易程度。

三、簡(jiǎn)答題

1、簡(jiǎn)述自由鍛成形過程的流程及繪制自由鍛件圖要考慮的主要因素。

計(jì)算坯料質(zhì)量和尺寸、下料零件圖→繪制鍛件圖 →確定工序、加熱溫度、設(shè)備等→加熱坯料、鍛打→檢驗(yàn)→鍛件

敷料、加工余量、鍛件公差

2、在金屬的模鍛過程中，影響金屬充填模腔的因素有哪些？

①金屬的塑性和變形抗力。顯然，塑性高、變形抗力低的金屬較易充滿模膛。②金屬模鍛時(shí)的溫度。金屬的溫度高，則其塑性好、抗力低，易于充滿模膛。

③飛邊槽的形狀和位置。飛邊槽部寬度與高度之比(b／h)及槽部高度h是主要因素。(b/h)越大，h越小，則金屬在飛邊流動(dòng)阻力越大。強(qiáng)迫充填作用越大，但變形抗力也增大。④鍛件的形狀和尺寸。具有空心、薄壁或凸起部分的鍛件難于鍛造。鍛件尺寸越大，形狀越復(fù)雜，則越難鍛造。

⑤設(shè)備的工作速度。一般而言，工作速度較大的設(shè)備其充填性較好。⑥充填模膛方式。鐓粗比擠壓易充型。⑦其他如鍛模有無潤(rùn)滑、有無預(yù)熱等。

3、請(qǐng)闡述金屬在模鍛模膛內(nèi)的變形過程及特點(diǎn)。（1）充型階段

在最初的幾次鍛擊時(shí)，金屬在外力的作用下發(fā)生塑性變形，坯料高度減小，水平尺寸增大，并有部分金屬壓入模膛深處。這一階段直到金屬與模膛側(cè)壁接觸達(dá)到飛邊槽橋口為止。特點(diǎn)：模鍛所需的變形力不大。（2）形成飛邊和充滿階段

繼續(xù)鍛造時(shí)，由于金屬充滿模膛圓角和深處的阻力較大，金屬向阻力較小的飛邊槽內(nèi)流動(dòng)，形成飛邊。此時(shí)，模鍛所需的變形力開始增大。隨后，金屬流入飛邊槽的阻力因飛邊變冷而急速增大，當(dāng)這個(gè)阻力一旦大于金屬充滿模膛圓角和深處的阻力時(shí)，金屬便改向模膛圓角和深處流動(dòng)，直到模膛各個(gè)角落都被充滿為止。

這一階段的特點(diǎn)是飛邊進(jìn)行強(qiáng)迫充填，變形力迅速增大。鍛足階段

如果坯料的形狀、體積及飛邊槽的尺寸等工藝參數(shù)都設(shè)計(jì)得恰當(dāng)，當(dāng)整個(gè)模膛被充滿時(shí)，也正好鍛到鍛件所需高度。但是，由于坯料體積總是不夠準(zhǔn)確且往往都偏多，或者飛邊槽阻力偏大，導(dǎo)致模膛已經(jīng)充滿，但上、下模還未合攏，需進(jìn)一步鍛足。

這一階段的特點(diǎn)是變形僅發(fā)生在分模面附近區(qū)域，以便向飛邊槽擠出多余的金屬。

4、簡(jiǎn)述模鍛技術(shù)過程中確定分模面位置的原則。

①要保證模鍛件易于從模膛中取出。故通常分模面選在模鍛件最大截面上。②所選定的分模面應(yīng)能使模膛的深度最淺。這樣有利于金屬充滿模膛，便于鍛件的取出和鍛模的制造。

③選定的分模面應(yīng)能使上下兩模沿分模面的模膛輪廓一致，這樣在安裝鍛模和生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)?，F(xiàn)象時(shí)，便于及時(shí)調(diào)整鍛模位置。④分模面最好是平面，且上下鍛模的模膛深度盡可能一致。便于鍛模制造。⑤所選分模面盡可能使鍛件上所加的敷料最少。這樣既可提高材料的利用率，又減少了切削加工的工作量。

5、落料和沖孔用凹、凸模刃口尺寸是如何確定的？

設(shè)計(jì)落料時(shí)，凹模刃口尺寸即為落料件尺寸，然后用縮小凸模刃口尺寸來保證間隙值。設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸模刃口尺寸為孔的尺寸，然后用擴(kuò)大凹模刃口尺寸來保證間隙值。為保證零件的尺寸要求，提高模具的使用壽命，落料時(shí)取凹模刃口的尺寸應(yīng)靠近落料件公差范圍的最小尺寸；而沖孔時(shí)則取凸模刃口的尺寸靠近孔的公差范圍內(nèi)的最大尺寸。

第四章 粉末壓制和常用復(fù)合材料成形過程

練習(xí)題

一、名詞解釋： 粉末冶金：粉末壓制(這里主要指粉末冶金)是用金屬粉末(或者金屬和非金屬粉末的混合物)做原料，經(jīng)壓制成形后燒結(jié)而制造各種類型的零件和產(chǎn)品的方法。

電解法：電解法是采用金屬鹽的水溶液電解析出或熔鹽電解析出金屬顆粒或海綿狀金屬塊，再用機(jī)械法進(jìn)行粉碎。霧化法金屬粉末制備方法：霧化法是將熔化的金屬液通過噴射氣流(空氣或惰性氣體)、水蒸汽或水的機(jī)械力和急冷作用使金屬熔液霧化，而得到金屬粉末。

三、簡(jiǎn)答

1、硬質(zhì)合金的分類情況及其主要用途是什么？ 鎢鈷類(YG)主要組成為碳化鎢(WC)和鈷(Co)。常用牌號(hào)有YG3、YG6、YG8等。

鎢鈷類硬質(zhì)合金有較好的強(qiáng)度和韌度，適宜制作切削脆性材料的刀具。如切削鑄鐵、脆性有色合金、電木等。且含鈷愈高，強(qiáng)度和韌度愈好，而硬度、耐磨性降低，因此，含鈷量較多的牌號(hào)一般多用作粗加工，而含鈷量較少的牌號(hào)多用于作精加工。鎢鈷鈦類(YT)主要組成為碳化鎢、碳化鈦(TiC)和鈷。常用牌號(hào)有YT5、YT10、YTl5等。

鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金含有比碳化鎢更硬的碳化鈦，因而硬度高，熱硬性也較好，加工鋼材時(shí)刀具表面會(huì)形成一層氧化鈦薄膜，使切屑不易粘附，故適宜制作切削高韌度鋼材的刀具。同樣含鈷量較高(如YT5．含鈷9％)的牌號(hào)用作粗加工。鎢鉭類(YW)主要組成為碳化鎢、碳化鈦、碳化鉭(TaC)和鈷。其特點(diǎn)是抗彎強(qiáng)度高。牌號(hào)主要有YWl(84％WC、6％TiC、4％TaC、6％Co)，YW2(82％WC、6％TiC、4％TaC、8％Co)兩種。這類硬質(zhì)合金制作的刀具用于加工不銹鋼、耐熱鋼、高錳鋼等難加工的材料。

2、請(qǐng)簡(jiǎn)要介紹粉末壓制結(jié)構(gòu)零件設(shè)計(jì)的原則

一、壓制件應(yīng)能順利地從壓模中取出

二、應(yīng)避免壓制件出現(xiàn)窄尖部分

窄尖部分會(huì)出現(xiàn)裝粉不足，使壓制成形因難。窄尖部分還會(huì)影響壓模的強(qiáng)度和壽命。

三、零件的壁厚應(yīng)盡量均勻，臺(tái)肩盡可能的少，高(長(zhǎng))寬(直徑)比不超過2.5(厚壁零件不超過4)零件的高度太高，壓制方向上的臺(tái)肩多，各部分壁厚相差過大等，都會(huì)造成壓制件的密度分布不均勻。

四、制品的尺寸精度及表面粗糙度 壓制燒結(jié)零件的尺寸精度，應(yīng)以能滿足零件的技術(shù)要求為準(zhǔn)；既不要盲目地追求過高的尺寸精度，這樣不僅大大增加生產(chǎn)成本；又不要不必要地降低尺寸精度，從而抹煞粉末壓制的技術(shù)特點(diǎn)。

制品的表面粗糙度取決壓模的表面粗糙度。燒結(jié)后一般在10~15μm，若想進(jìn)一步降低表面粗糙度，則需要進(jìn)行復(fù)壓校形或精壓。

3、請(qǐng)簡(jiǎn)要介紹金屬粉末的制備方法

1、礦物還原法制取粉末

礦物還原法是金屬礦石在一定冶金條件下被還原后，得到一定形狀和大小的金屬料，然后將金屬料經(jīng)粉碎等處理以獲得粉末。

礦物還原法主要適用于鐵粉生產(chǎn)，也能生產(chǎn)鈷、鉬、鈣、難熔的金屬化合物粉末（如碳化物、硼化物、硅化物粉末）等。

2、電解法

電解法是采用金屬鹽的水溶液電解析出或熔鹽電解析出金屬顆粒或海綿狀金屬塊，再用機(jī)械法進(jìn)行粉碎。

電解法生產(chǎn)的金屬品種多，純度高，粉末顆粒呈樹枝狀或針狀，其壓制性和燒結(jié)性都較好。

3、霧化法制取粉末

霧化法是將熔化的金屬液通過噴射氣流(空氣或惰性氣體)、水蒸汽或水的機(jī)械力和急冷作用使金屬熔液霧化，而得到金屬粉末。

由于霧化法制得的粉末純度較高，又可合金化，粉末有其特點(diǎn)，且產(chǎn)量高、成本較低，故其應(yīng)用發(fā)展很快。可用來生產(chǎn)鐵、鋼、鉛、鋁、鋅、銅及其合金等的粉末。

4、機(jī)械粉碎法

機(jī)械破碎法中最常用的是鋼球或硬質(zhì)合金球?qū)饘賶K或粒原料進(jìn)行球磨。

適宜于制備一些脆性的金屬粉末，或者經(jīng)過脆性化處理的金屬粉末(如經(jīng)過氫化處理變脆的鈦粉)。

第五章 固態(tài)材料的連接過程 練習(xí)題

一、名詞解釋： 焊接：將分離的金屬用局部加熱或加壓等手段，借助于金屬內(nèi)部原子的結(jié)合與擴(kuò)散作用牢固地連接起來，形成永久性接頭的過程稱為焊接。

熔化焊接：利用熱源局部加熱的方法，將兩工件接合處加熱到熔化狀態(tài)，形成共同的熔池，凝固冷卻后，使分離的工件牢固結(jié)合起來的焊接稱為熔化焊。壓力焊接：在焊接過程中，對(duì)焊件施加一定壓力（加熱或不加熱），以完成焊接的方法。釬焊：釬焊是采用熔點(diǎn)比母材低的金屬作釬料，將焊件加熱到高于釬料熔點(diǎn)、低于母材熔點(diǎn)的溫度，使釬料填充接頭間隙，與母材產(chǎn)生相互擴(kuò)散，冷卻后實(shí)現(xiàn)連接焊件的方法。

摩擦焊：摩擦焊是利用工件接觸面摩擦產(chǎn)生的熱量為熱源，將工件端面加熱到塑性狀態(tài)，然后在壓力下使金屬連接在一起的焊接方法。

電阻焊：電阻焊是利用電流通過焊件時(shí)產(chǎn)生的電阻熱，作為熱源，加熱焊件，在壓力下進(jìn)行焊接的。

直流正接和直流反接：直流正接：工件接陽極，焊條接陰極。直流反接：工件接陰極，焊條接陽極。

三、簡(jiǎn)答題

1、焊接用焊條藥皮的作用是什么，由哪幾部分組成？ 藥皮的作用

A 改焊接工藝性能：易引弧、穩(wěn)弧，減小飛濺，使焊縫成形美觀； B 機(jī)械保護(hù)作用：氣體、熔渣隔離空氣，保護(hù)熔液和熔池金屬；

C 冶金處理作用：藥皮中的某些元素可起到滲合金、脫氧、脫硫、去氫作用。藥皮的組成

主要有穩(wěn)弧劑、造氣劑、造渣劑、脫氧劑、合金劑、粘結(jié)劑、稀渣劑、增塑劑等。主要原料有礦石、鐵合金、有機(jī)物和化工產(chǎn)品等四類。

2、簡(jiǎn)述堿性焊條和酸性焊條的性能和用途。熔渣以酸性氧化物為主的焊條，稱為酸性焊條。

酸性焊條的氧化性強(qiáng)，焊接時(shí)具有優(yōu)良的焊接性能，如穩(wěn)弧性好，脫渣力強(qiáng)，飛濺小，焊縫成形美觀等，對(duì)鐵銹、油污和水分等容易導(dǎo)致氣孔的有害物質(zhì)敏感性較低。熔渣以堿性氧化物為主的焊條，稱為堿性焊條。

堿性焊條有較強(qiáng)的脫氧、去氧、除硫和抗裂紋的能力，焊縫力學(xué)性能好，但焊接技術(shù)性能不如酸性焊條，如引弧較困難，電弧穩(wěn)定性較差等，一般要求用直流電源。而且藥皮熔點(diǎn)較高，還應(yīng)采用直流反接法。

3、手工電弧焊用焊條的選用原則是什么？

首先根據(jù)焊件化學(xué)成分、力學(xué)性能、抗裂性、耐蝕性及高溫性能等要求，選用相應(yīng)的焊條種類。再考慮焊接結(jié)構(gòu)形狀、受力情況、焊接設(shè)備條件和焊條售價(jià)來選定具體型號(hào)。①根據(jù)母材的化學(xué)成分和力學(xué)性能

若焊件為結(jié)構(gòu)鋼時(shí)，則焊條的選用應(yīng)滿足焊縫和母材“等強(qiáng)度”，且成分相近的焊條； 異種鋼焊接時(shí)，應(yīng)按其中強(qiáng)度較低的鋼材選用焊條；

若焊件為特殊鋼，如不銹鋼、耐熱鋼等時(shí)，一般根據(jù)母材的化學(xué)成分類型按“等成分原則”選用與母材成分類型相同的焊條。

若母材中碳、琉、磷含且較高，則選用抗裂性能好的堿性焊條。②根據(jù)焊件的工作條件與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

對(duì)于承受交變載荷、沖擊載荷的焊接結(jié)構(gòu)，或者形狀復(fù)雜、厚度大，剛性大的焊件，應(yīng)選用堿性低氫型焊條。

③根據(jù)焊接設(shè)備、施工條件和焊接技術(shù)性能

無法清理或在焊件坡口處有較多油污、鐵銹、水分等贓物時(shí)，應(yīng)選用酸性焊條。在保證焊縫品質(zhì)的前提下，應(yīng)盡量選用成本低、勞動(dòng)條件好的焊條。無特殊要求時(shí)應(yīng)盡量選用焊接技術(shù)性能好的酸性焊條。

4、什么是焊接熱影響區(qū)？它由哪幾部分組成，分別對(duì)焊接接頭有何影響？ 在電弧熱的作用下，焊縫兩側(cè)處于固態(tài)的母材發(fā)生組織或性能變化的區(qū)域，稱為焊接熱影響區(qū)。

熱影響區(qū)可分為過熱區(qū)、正火區(qū)和部分相變區(qū)。過熱區(qū)的塑性和沖擊韌度很低。焊接剛度大的結(jié)構(gòu)或碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的易淬火鋼材時(shí)，易在此區(qū)產(chǎn)生裂紋。

一般情況下，焊接熱影響區(qū)內(nèi)的正火區(qū)的力學(xué)性能高于未經(jīng)熱處理的母材金屬。已相變組織和未相變組織在冷卻后晶粒大小不均勻?qū)αW(xué)性能有不利影響。

5、焊接應(yīng)力產(chǎn)生的根本原因是什么？減少和消除焊接應(yīng)力的措施有哪些？

焊接過程中對(duì)焊件進(jìn)行了局部的不均勻的加熱，是產(chǎn)生生焊接應(yīng)力和變形的根本原因。（1）選擇合理的焊接順序（2）焊前預(yù)熱

焊前將焊件預(yù)熱到350-400℃，然后再進(jìn)行焊接。預(yù)熱可使焊縫部分金屬和周圍金屬的溫差減小，焊后又可比較均勻地同時(shí)冷卻收縮，因此可顯著減少焊接應(yīng)力，同時(shí)可減少焊接變形。（3）加熱“減應(yīng)區(qū)”

在焊接結(jié)構(gòu)上選擇合適的部位加熱后再焊接，可大大減少焊接應(yīng)力。（4）焊后熱處理

去應(yīng)力退火過程可以消除焊接應(yīng)力。

即將工件均勻加熱到600-650℃，保溫一定時(shí)間，然后緩慢冷卻。整體高溫回火消除焊接應(yīng)力的效果最好，一般可將80％—90％以上的殘余應(yīng)力消除掉。

6、簡(jiǎn)述金屬材料焊接性的概念。指在一定的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。即金屬材料對(duì)焊接加工的適應(yīng)性稱為金屬材料的焊接性。

7、簡(jiǎn)述埋弧自動(dòng)焊的特點(diǎn)及應(yīng)用。

①生產(chǎn)率高 生產(chǎn)率比手工電弧焊高5-10倍。②焊接品質(zhì)高而且穩(wěn)定 ③節(jié)省金屬材料 ④勞動(dòng)條件好

但是埋弧自動(dòng)焊的靈活性差，只能焊接長(zhǎng)而規(guī)則的水平焊縫，不能焊短的、不規(guī)則焊縫和空間焊縫，也不能焊薄的工件。焊接過程中，無法觀察焊縫成形情況，因而對(duì)坡口的加工、清理和接頭的裝配要求較高。埋弧自動(dòng)焊設(shè)備較復(fù)雜，價(jià)格高，投資大。應(yīng)用

埋弧自動(dòng)焊通常用于碳鋼、低合金鋼、不銹鋼和耐熱鋼等中厚板(6-60mm)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)焊縫及直徑大于250mm環(huán)縫的平焊，生產(chǎn)批量越大，經(jīng)濟(jì)效果越佳。

8、鑄鐵焊補(bǔ)的主要困難及采取的主要措施有哪些？

焊接接頭易產(chǎn)生白口組織，硬度很高，焊后很難進(jìn)行機(jī)械加工。焊接接頭易產(chǎn)生裂紋，鑄鐵焊補(bǔ)時(shí)，其危害性比白口組織大。在焊縫易出現(xiàn)氣孔。

第三篇：快速成型與快速模具制造技術(shù)及其應(yīng)用考試重點(diǎn)總結(jié)

1.1 1988年，3Dsystems公司將SLA-250光固化設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)送給三個(gè)用戶，標(biāo)志著快速成型設(shè)備的商業(yè)化正式開始。

1.3 快速成型技術(shù)的特點(diǎn)：1自由成型制造2制造過程快速3添加式和數(shù)字化驅(qū)動(dòng)成型方式4技術(shù)高度集成5突出的經(jīng)濟(jì)效益6廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域

1.4 快速成型技術(shù)的優(yōu)越性：1設(shè)計(jì)者受益2制造者受益3推銷者受益4用戶受益

2.1 快速成型工藝基本原理：基于離散堆積原理的累加式成型，從成型原理上提出了一種全新的思維模式，即將計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)的零件三維模型，表面三角化處理，存儲(chǔ)成STL文件格式，對(duì)其進(jìn)行分層處理，得到各層截面的二維輪廓信息，按照這些輪廓信息自動(dòng)生成加工路徑，在控制系統(tǒng)的控制下，選擇性的固化或燒結(jié)或切割一層層的成型材料，形成各個(gè)截面輪廓薄片，并逐步順序疊加成三維實(shí)體，然后進(jìn)行實(shí)體的后處理，形成原型?？焖俪尚停?液態(tài)（SLA FDM）2粉末粒子(SLS)3薄層材料（LOM）

2.2.1 光固化成型工藝的基本原理及過程：

光固化成型工藝的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1成型過程自動(dòng)化程度提高2尺寸精度高3優(yōu)良的表面質(zhì)量4可以制造結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，尺寸比較精細(xì)的模型5可以直接制作面向熔模精密鑄造的具有中空結(jié)構(gòu)的消失型6制作的原型可以再一定程度上替代塑件

缺點(diǎn):成型過程中伴隨著物理和化學(xué)變化，制件易彎曲，需要支撐2液態(tài)樹脂固化后的性能尚不如常用的工業(yè)塑料3設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)及維護(hù)成本較高4使用的材料種類較少5液態(tài)樹脂有一定的氣味和毒性，而且要避光保護(hù)6光固化后的原型樹脂并未完全被激光固化，為提高使用性能和尺寸穩(wěn)定性，通常需要二次固化。2.2.2 光固化成型的工藝過程 前處理：1 CAD三維造型2數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換3確定擺放方位4施加支撐5切片分層 2原型制作

3后處理

2.2.4 光固化成型的支撐結(jié)構(gòu)

必須設(shè)計(jì)一些細(xì)圓柱狀或肋狀支撐結(jié)構(gòu)，以便確保制件的每一結(jié)構(gòu)部分都能可靠固定，同時(shí)也有助于減少制件的翹曲變形。

2.2.5 光固化成型的收縮變形：1樹脂收縮原因2零件成型過程中樹脂收縮產(chǎn)生的變形3零件后固化收縮產(chǎn)生的變形 光固化成型誤差分析：

影響制作時(shí)間的因素

t=Σtci+Ntp

2.3 疊層實(shí)體制造工藝的基本原理和特點(diǎn) 工藝過程 誤差分析

表面涂覆的具體工藝過程：1將剝離后的原型表面用砂紙輕輕打磨2按規(guī)定比例配備環(huán)氧樹脂3在原型上涂刷一薄層混合后的材料，因材料的粘度較低，材料會(huì)很容易侵入原型中4再次涂覆同樣的混合后的環(huán)氧樹脂材料，以填充表面的溝痕并長(zhǎng)時(shí)間固化5對(duì)表面已經(jīng)涂覆了堅(jiān)硬的環(huán)氧樹脂材料的原型再次用砂紙進(jìn)行打磨，打磨之前和過程中注意測(cè)量原型的尺寸，以確保尺寸在公差之內(nèi)。6對(duì)原型表面進(jìn)行拋光。

2.3.6 疊層實(shí)體快速原型的應(yīng)用 1汽車車燈2鑄鐵手柄3LOM原型在制鞋業(yè)的應(yīng)用 2.4.1 選擇性激光燒結(jié)工藝的基本原理

2.4.2 選擇性激光燒結(jié)工藝的特點(diǎn):優(yōu)點(diǎn)：1可采用多種材料2制造工藝比較簡(jiǎn)單3高精度4無需支撐結(jié)構(gòu)5材料利用率高

缺點(diǎn)：1表面粗糙2燒結(jié)過程揮發(fā)異味3有時(shí)需要比較復(fù)雜的輔助工藝

2.4.4 高分子粉末燒結(jié)件的后處理：1收縮精度的影響2力學(xué)性能的影響 2.4.6 選擇性激光燒結(jié)工藝的應(yīng)用：1直接制作快速模具2復(fù)雜金屬零件的快速無模具鑄造3內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管模型

2.5.1 熔融沉積成型工藝的基本原理：

2.5.2 熔融沉積成型工藝的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)1系統(tǒng)構(gòu)造原理和操作簡(jiǎn)單，維護(hù)成本低，系統(tǒng)運(yùn)行安全2使用無毒的原材料3用蠟成型的零件原型，可以直接用于失蠟鑄造4可以成型任意復(fù)雜的零件5原材料在成型中無化學(xué)變化，制件的翹曲變形小6原材料利用率高，壽命長(zhǎng)7支撐去除簡(jiǎn)單，無需化學(xué)清洗，分離容易8可直接制作彩色原型

缺點(diǎn)：1成型表面有比較明顯的條紋2沿成型軸垂直的方向強(qiáng)度較弱3需要設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu)4需要對(duì)整個(gè)截面進(jìn)行涂覆，成型時(shí)間長(zhǎng)5原材料價(jià)格昂貴

2.5.3 熔融沉積工藝成型影響因素1材料性能的影響（熱收縮）2噴頭溫度和成型室溫度的影響...2.6.1 三位噴涂粘接工藝的原理

2.7 快速成型技術(shù)發(fā)展方向：1金屬零件的直接快速成型2概念創(chuàng)新與工藝改進(jìn)3數(shù)據(jù)優(yōu)化處理及分層方式的演變4快速成型設(shè)備的專用化和大型化5開發(fā)性能優(yōu)越的成型材料6成型材料系列化，標(biāo)準(zhǔn)化7噴射成型技術(shù)的廣泛應(yīng)用8梯度功能材料的應(yīng)用9組織工程材料快速成型10開發(fā)新的成型能源11拓展新的應(yīng)用領(lǐng)域12集成化 3.2.1 光固化快速成型制造設(shè)備 3.2.5 三維噴涂粘接設(shè)備

4.1 CAD三維模型的構(gòu)建方法 1概念設(shè)計(jì)，根據(jù)產(chǎn)品的要求或直接根據(jù)CAD軟件平臺(tái)上設(shè)計(jì)產(chǎn)品三維模型

2反求工程 在仿制產(chǎn)品時(shí)用掃描機(jī)對(duì)已有的產(chǎn)品實(shí)體進(jìn)行掃描，得到三維模型

反求的主要方法有三坐標(biāo)測(cè)量法，投影光柵法，激光三角形法，核磁共振和CT法一級(jí)自動(dòng)斷層掃描法。常用的掃描機(jī)有傳統(tǒng)的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，激光掃描機(jī)，零件斷層掃描機(jī)，以及CT和MRI。

4.2.1 STL文件的格式

二進(jìn)制和文本文件ASCII兩種格式。

ASCII是二進(jìn)制的六倍內(nèi)存。二進(jìn)制文件采用IEEE類型整數(shù)和浮動(dòng)型小數(shù)。文件用84字節(jié)的頭文件和50字節(jié)的后述文件來描述一個(gè)三角形。

4.2.3 STL文件的基本規(guī)則 1取向規(guī)則2點(diǎn)點(diǎn)規(guī)則3取值規(guī)則4合法實(shí)體規(guī)則 常見的STL文件錯(cuò)誤：1遺漏2退化面3模型錯(cuò)誤

4.3.1 切片方法 1 STL切片（1直接STL切片2容錯(cuò)切片3定層厚切片）2直接切片

4.4 Magics RP軟件是比利時(shí)Materialise公司推出的面向快速成型技術(shù)數(shù)據(jù)處理的大型STL數(shù)據(jù)編輯處理平臺(tái)。

Magics軟件施加支撐及切片過程：1STL文件載入2STL文件糾錯(cuò)3模型擺放4自動(dòng)施加支撐5人工修改支撐6切片處理

5.2.1 硅橡膠模具的特點(diǎn)：良好的仿真性，強(qiáng)度和極低的收縮率

工藝流程：1原型表面處理2制作型框和固定型框3硅橡膠計(jì)量，混合并真空脫泡4硅橡膠澆注及固化5拆除型框，刀剖并取出原型。5.2.3 硅橡膠模具制作的若干問題

4.2.5 采用硅橡膠模具進(jìn)行樹脂材料真空注型的工藝流程：1清理硅橡膠，預(yù)熱模具2噴灑離型劑，組合硅膠模具3計(jì)量樹脂4脫泡混合，真空注型5溫室硬化，去出原型6原型后處理

5.3.1 電弧噴涂是將兩根待噴涂金屬絲作為自耗性電極，利用兩根金屬絲端部短路產(chǎn)生的電弧使絲材熔化，用壓縮空氣把已融化的金屬霧化成微滴，并使其加速，以很高的速度沉積到基體表面形成涂層。電弧噴涂制模的工序：1模型準(zhǔn)備2在模型上噴涂金屬3制作模具框架4澆注模具的填充材料5脫模，后序加工處理

電弧噴涂模具結(jié)構(gòu)

合理利用各種性能材料，從外到內(nèi)，材料呈梯度分布。表面防護(hù)劑一般選用聚乙烯醇。6.1.1 Keltool法的工藝過程：用快速成型機(jī)制作模具型腔 以模具型腔為母模制作硅橡膠模具 向硅橡膠模具澆注混有樹脂粘結(jié)劑的金屬粉漿 粉漿固化后從硅膠模具中取出模具型腔坯 低溫?zé)Y(jié)模具型腔坯燒除樹脂粘結(jié)劑 高溫?zé)Y(jié)模具型腔坯并滲銅 模具型腔表面拋光 加入澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng) 模具型腔與模架安裝

6.3.2 德國(guó)快速成型設(shè)備開發(fā)商EOS公司開發(fā)的SLS設(shè)備 6.5.1 設(shè)置共形冷卻道

6.6.4 直接金屬三位打印制模技術(shù)

7.2 快速成型制造技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用：1概念模型可視化2涉及評(píng)價(jià)3裝配校核4性能和功能測(cè)試

7.4.1熔模鑄造過程 1澆注法制作熔模制造的消失型-蠟型2將蠟質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)澆注系統(tǒng)和蠟型組裝3將組裝后的蠟型與澆注系統(tǒng)浸入到陶瓷漿中，反復(fù)掛砂和干燥形成硬殼4想硬型殼中通入熱水或蒸汽，使蠟型熔化并排出，得到空型殼5硬型殼高溫焙燒，進(jìn)一步除去殘留的蠟，得到可進(jìn)行澆注融化后金屬的高強(qiáng)度陶瓷硬型殼6將陶瓷硬型殼預(yù)熱到一定溫度后，注入熔化金屬7冷卻后，除去陶瓷殼，得到工件和澆注系統(tǒng)，再除去澆注系統(tǒng)，得到金屬制件。8.2 系統(tǒng)軟硬件資源1造型軟件2結(jié)構(gòu)分析軟件3工藝仿真軟件4反求系統(tǒng)與數(shù)據(jù)擬合軟件5快速成型設(shè)備6快速模具制造設(shè)備7計(jì)算機(jī)工作站

第四篇：關(guān)于材料成型與控制工程模具制造技術(shù)研究論文

1、材料成型與控制工程研究概述

材料成型及控制工程主要研究塑性成型及熱加工改變材料的微觀結(jié)構(gòu)、宏觀性能和表面形狀過程中的相關(guān)工藝因素對(duì)材料的影響。是成型工藝開發(fā)、成型設(shè)備、工藝優(yōu)化、模具設(shè)計(jì)的基本理論，可以解決模具制造中的材料、熱處理、加工方法等問題。目前，在對(duì)材料產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研究中，材料成型與控制工程是科學(xué)技術(shù)發(fā)展支持中一項(xiàng)重要的理論研究課題，這對(duì)整個(gè)現(xiàn)代化的加工制造業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

2、表面工程模具技術(shù)的選擇標(biāo)準(zhǔn)與原則

2.1了解模具的表面失效形式

在材料成型的加工制作過程中，熱模具的應(yīng)用是對(duì)金屬進(jìn)行加熱以達(dá)到特殊的形狀要求。這樣的模具需要通過反復(fù)的加熱和冷卻操作來進(jìn)行模具制造。在加熱和冷卻的過程中，材料成型的加工時(shí)間越長(zhǎng)，模具受熱時(shí)間就越長(zhǎng)，其受熱程度就越嚴(yán)重。在正常使用情況下，熱模具也會(huì)出現(xiàn)正常化的磨損。熱模具表面失效的主要表現(xiàn)形式就是使用過程中的磨損，在熱性強(qiáng)度不足的情況下就會(huì)造成模具表面出現(xiàn)塌陷，疲勞使用情況下就會(huì)出現(xiàn)表面脫落或是氧化現(xiàn)象。

2.2提升零件表面性能

根據(jù)制造零件的實(shí)際情況和條件，了解工程模具制造表面的失效形式。熱模具表面須有良好的耐熱性、耐熱沖擊性、抗磨損性、抗氧化性及抗熱疲勞的能力。

2.3提高模具表面厚度

熱模具在使用過程中，其鋼制基體在使用狀態(tài)下硬度較低，對(duì)過薄的表面化合物表層的支持效果較差。很多模具在使用過程中都會(huì)對(duì)其進(jìn)行拆卸維修。熱模具表面處理的效果會(huì)影響模具的使用壽命。對(duì)于這樣的模具，過薄的材質(zhì)其表面的硬化層在修復(fù)后的使用效果也會(huì)在后續(xù)的使用過程中逐漸消失。因此，熱模具表面改性層的厚度不可太薄，必須選擇厚度較厚的表面改性層，以提高模具的使用質(zhì)量，延長(zhǎng)使用壽命。

2.4實(shí)驗(yàn)檢測(cè)模具表面技術(shù)

控制工程的模具表面改性層技術(shù)的選擇是材料成型制作過程中一道極為復(fù)雜的工藝設(shè)計(jì)程序。設(shè)計(jì)者必須具有扎實(shí)的材料工程專業(yè)性知識(shí)。對(duì)于材料的失效分析、機(jī)械的設(shè)計(jì)制造、模具的設(shè)計(jì)研究等方面也要有一定的知識(shí)儲(chǔ)備。同時(shí)，必須要優(yōu)化專業(yè)性知識(shí)，提高分析處理能力，鍛煉綜合能力。對(duì)于模具表面的改性層工藝的選擇還要充分考慮到經(jīng)濟(jì)性問題，盡量選擇能夠滿足生產(chǎn)加工制造所需的低成本材料。一切工作開展都要以實(shí)際驗(yàn)證出發(fā)，以實(shí)際操作為準(zhǔn)。

3、模具表面技術(shù)的應(yīng)用

3.1減緩金屬材料表面的損傷

在研究金屬材料表面的變化過程中，金屬機(jī)器設(shè)備及其零部件都需要承受來自外界的各種負(fù)荷壓力，這對(duì)金屬材料的表面造成了各種各樣且程度不一的表面損傷。工程材料和零部件的表面在加工制造過程中存在著一定的微觀性或是宏觀性的缺陷，這就使金屬材料表面的缺陷問題成為了影響材料力學(xué)性能、耐腐蝕性、耐磨性的主要因素。減緩、消除金屬材料表面的受損情況，掩蓋表面存在的缺陷，能夠有效提升金屬材料及其零部件在使用過程中的可靠性，從而延長(zhǎng)金屬材料的使用壽命。

3.2提高能源利用效率

材料成型的表面技術(shù)可應(yīng)用于表面制造需要具有優(yōu)良結(jié)構(gòu)性能的涂層，這樣可以提高模具的高熱性效率和能源的利用效率。在模具的高溫加熱過程中，在零部件的表面進(jìn)行隔熱涂層的設(shè)計(jì)能夠有效減少熱量損耗，提升燃料利用率。先進(jìn)的表面涂層技術(shù)能夠使污染較大的技術(shù)得到改善，還能夠改善材料成型加工的環(huán)境質(zhì)量。

4、金屬成型材料與控制工程模具制造技術(shù)

目前，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的助推下，我國(guó)加工制造行業(yè)正在蓬勃發(fā)展，其金屬成型材料與控制工程的模具制造技術(shù)已經(jīng)引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注，包括專業(yè)人才的培養(yǎng)和加工制造行業(yè)的新技術(shù)與新工藝的改革與創(chuàng)新。

4.1擠壓成型技術(shù)

擠壓成型制造技術(shù)在應(yīng)用過程中，要將等待加工的原料放入模具中，對(duì)原料進(jìn)行擠壓處理，再通過壓力作用使原料發(fā)生形變而形成所需的產(chǎn)品。擠壓成型技術(shù)生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量好，塑形強(qiáng)，不發(fā)生變形的情況。

4.2拉拔成型技術(shù)

選用拉伸技術(shù)進(jìn)行加工制造時(shí)，要先將原材料放入模具中，然后對(duì)原材料進(jìn)行拉拔處理。材料在拉拔的拉力作用下發(fā)生形變，并通過加壓處理形成新成品。利用拉伸技術(shù)制作出的產(chǎn)品面對(duì)阻力的抗壓性較弱，在加工制作過程中應(yīng)注意，想要達(dá)到最佳拉拔效果，應(yīng)在生產(chǎn)加工過程中選用性能最好的原材料進(jìn)行加工。

4.3軋制成型技術(shù)

軋制成型技術(shù)在使用過程中主要是通過利用軋制旋轉(zhuǎn)作用力讓原材料發(fā)生塑性形變，最后形成新品。

5、金屬材料二次成型加工技術(shù)

5.1鍛造成型技術(shù)

鍛造成型技術(shù)是對(duì)第一次加工生成的產(chǎn)品進(jìn)行再鍛造，主要通過自由性鍛造、模具模型鍛造兩種不同方法來進(jìn)行。自由性鍛造是通過壓力機(jī)的表面放置原材料利用外界的壓力來獲取成品，這種技術(shù)不需要通過模具就能夠完成二次加工制造。模具模型的二次加工制造則是通過實(shí)用壓力讓原材料發(fā)生形變，強(qiáng)化產(chǎn)品的質(zhì)量。這項(xiàng)技術(shù)更適合形狀較為復(fù)雜的產(chǎn)品，在當(dāng)前的生產(chǎn)加工制造業(yè)中應(yīng)用比較廣泛。

5.2沖壓成型技術(shù)

沖壓成型技術(shù)是將金屬板材料放置在壓力機(jī)的表面上，通過壓力的作用來讓金屬板發(fā)生形變，并將金屬板與模具分離，最終得到形狀、大小、質(zhì)量相同的產(chǎn)品。

5.3旋壓成型技術(shù)

旋壓成型技術(shù)是將加工原材料放置在模板上，通過對(duì)原材料的壓緊，使板材在壓力作用下隨著模具發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，讓板材發(fā)生形變，最終得到形狀、大小、質(zhì)量相同的產(chǎn)品。該技術(shù)在應(yīng)用過程中受到的阻力影響較小。因?yàn)楫a(chǎn)品的尺寸相對(duì)較大，所使用的模具也較為簡(jiǎn)單。但這項(xiàng)成型技術(shù)的生產(chǎn)效率不高，應(yīng)用范圍不廣。

6、結(jié)語

在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代，加工制造業(yè)的發(fā)展如果僅靠單純的理論和實(shí)驗(yàn)研究來處理材料成型和控制工程的模具制造是具有一定難度的，很難達(dá)到預(yù)期的效果。將材料方法的計(jì)算引入到材料成型的加工領(lǐng)域，是解決材料加工問題的有效手段。在實(shí)際的生產(chǎn)加工過程中，必須找出材料成型與控制工程的模具制造工藝技術(shù)存在的實(shí)際問題，并針對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行全面、系統(tǒng)的處理。只有這樣，才能跟上加工制造業(yè)技術(shù)發(fā)展的腳步，從而提升技術(shù)水平，提高工作效率。

第五篇：聚合物成型原理與技術(shù)課程論文

聚氨酯基磁流變彈性體復(fù)合材料的制備與表

征

張攀

(復(fù)合新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，材研1201 班，學(xué)號(hào)1049721200287)

摘要：本文針對(duì)磁流變液中羰基鐵粒子容易發(fā)生氧化，分散穩(wěn)定性差的應(yīng)用瓶頸技術(shù)難題，利用聚醚型聚氨酯為基體，將與聚乙二醇具有良好相容性的復(fù)合磁性粒子作磁性粒子均勻分散在基體中，制備較高磁流變效應(yīng)，高穩(wěn)定性及抗老化性的磁流變彈性體。通過高倍光學(xué)顯微鏡對(duì)其粒子表面化學(xué)改性對(duì)磁流變效應(yīng)的影響進(jìn)行研究，不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下對(duì)剪切模量與磁場(chǎng)的關(guān)系進(jìn)行的測(cè)試研究，以及濕熱老化實(shí)驗(yàn)對(duì)抗老化性能研究。結(jié)果表明復(fù)合粒子制備的磁流變彈性體具有更大的磁流變效應(yīng)，用復(fù)合粒子制備的樣品比碳基鐵粉制備的樣品抗老化性能更好。

關(guān)鍵詞：磁流變彈性體；復(fù)合磁性粒子；磁流變效應(yīng)；抗老化性能

中圖分類號(hào)： 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-4431(2012)11-1111-11

Preparation and Characterization of Polyurethane-Based Magnetorheological Elastomer Composites

Pan Zhang(State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing,class 1201,Student ID

1049721200287)

Abstract: This article is about using the polyether type polyurethane as the base body to solve the application bottlenecks technical problems of magneto-rheological fluid, which is prone to oxidation and has poor dispersion stability.Making use of the composite magnetic particles that have a good compatibility with polyethylene glycol as the magnetic particles to disperse homogeneous and obtain higher magnetorheological effect, high stability and aging resistance magnetorheological elastomer.The products were characterized by means of the high-power optical microscope to study the relationship between surface modification of the particles and the MR effect, The link between shear modulus and magnetic field was characterized in different magnetic field strength, as well as the ageing resistance was characterized by the hot and humid aging test.The results demonstrate that the use of composite particles to prepare magnetorheological elastomer has larger magnetorheological effect, and the samples prepared by composite particles have better anti-aging properties than the carbon-based iron powder samples.Keywords: magnetorheological elastomer;composite magnetic particles;magnetorheological effect;anti-aging properties

磁流變彈性體出現(xiàn)的較晚，是磁流變材料家族的新成員。當(dāng)初由于磁流變液自身材料存在顆粒易沉降、穩(wěn)定性差和顆粒磨損等問題，研究人員采用向磁流變液中添加各種穩(wěn)定劑等添加成分的方法來這些問題，后來使用海綿材料來吸附磁流變液，最終發(fā)展出使用橡膠等高分子材料作為固態(tài)基體來取代磁流變液的油基或水基的液態(tài)基體，才制備出了磁流變彈性體材料。本文針對(duì)磁流變液長(zhǎng)期物理化學(xué)穩(wěn)定性以及易沉降等問題，研究一種新型磁控智能材料—磁流變彈性體。它是將復(fù)合磁性粒子分散于聚醚型聚氨酯彈性體中形成特定結(jié)構(gòu)后固化制備而成的。由于顆粒固定在基體中，因而不存在顆粒沉降問題。而且在很寬的磁場(chǎng)范圍內(nèi)，其機(jī)械和流變性質(zhì)能夠迅速、靈敏的變化。最后對(duì)其磁流變效應(yīng)和抗老化性能進(jìn)行研究和分析。磁流變彈性體的研究

1.1 磁流變彈性體介紹

磁流變彈性體是磁流變材料家族的新秀。為了解決磁流變液的易沉降、穩(wěn)定性差和顆粒易磨損等缺點(diǎn)，人們添加各種穩(wěn)定劑等添加成分直到使用海綿材料來吸附磁流變液。最終發(fā)展到使用高分子聚合物(如橡膠等)來取代磁流變液的油基或水基的液態(tài)基體。磁流變磁流變彈性體彈性體兼有磁流變液、磁性橡膠和彈性體的優(yōu)點(diǎn)，又克服了磁流變液易沉降、穩(wěn)定性差、顆粒易磨損等缺點(diǎn)，故在動(dòng)力系統(tǒng)的半主動(dòng)隔振器、噪聲控制、抗沖擊以及電磁傳感器等多個(gè)研究領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。近年來，磁流變彈性體的制備、機(jī)理和應(yīng)用受到越來越多的重視，成為磁流變材料研究的一個(gè)熱點(diǎn)。針對(duì)磁流變液長(zhǎng)期物理化學(xué)穩(wěn)定性以及易沉降等問題，一種新型磁控智能材料一磁流變彈性體應(yīng)用而生。聚醚型聚氨酯彈性體是一種既具有塑料高硬度，又具有橡膠高彈性的高分子合成材料。

對(duì)于磁流變彈性體，由于鐵磁性顆粒是固化在彈性體基體里，其移動(dòng)受到了限制，在加磁場(chǎng)前后不會(huì)發(fā)生相變現(xiàn)象。它工作在材料的屈服強(qiáng)度之前，通過用磁場(chǎng)改變材料的模量和阻尼來實(shí)現(xiàn)智能控制。磁流變彈性體的絕對(duì)磁流變效應(yīng)和相對(duì)磁流變效應(yīng)一般是指其模量隨磁場(chǎng)的變化的絕對(duì)值或相對(duì)值。磁流變彈性體的具有磁場(chǎng)可控的力學(xué)性能，它對(duì)磁場(chǎng)的響應(yīng)可逆、迅速(在毫秒級(jí))。磁流變彈性體的絕對(duì)和相對(duì)磁流變效應(yīng)一般是指其(剪切或壓縮)模量隨磁場(chǎng)變化的絕對(duì)值或相對(duì)值。

磁流變彈性可分為兩類:一種是定向的磁流變彈性體，另一種是各向同性的磁流變彈性體。定向的磁流變彈性體中粒子沿預(yù)加外場(chǎng)方向排列形成鏈狀或柱狀結(jié)構(gòu)，在基體硫化后他們被固定在其位置上。各向同性磁流變彈性體中粒子均勻分布，可認(rèn)為是各向同性的。1.2 磁流變彈性體的制備

作為一種新興的智能材料，所報(bào)道的磁流變彈性體的制備方法有很多種，總結(jié)磁流變彈性體的制備方法，按材料加工時(shí)的基本狀態(tài)劃分，可將制備工藝分為兩大類:機(jī)械共混法和液態(tài)混合法。

機(jī)械共混法，是指現(xiàn)在普遍采用的工業(yè)橡膠標(biāo)準(zhǔn)制備工藝，其主要原料是天然橡膠和各種合成橡膠，采用塑煉、混煉、壓延和硫化等工序生產(chǎn)出彈性體成品。在混煉過程中加入鐵磁性顆粒，并在硫化過程中施加外部磁場(chǎng)形成有序結(jié)構(gòu)。另一方面是使用熱塑性橡膠，在熱塑狀態(tài)下加入鐵磁性顆粒，在磁場(chǎng)下冷卻固化。

液態(tài)混合法是采用液體狀態(tài)的橡膠基體和鐵磁性顆?；旌虾?，形成流體混合物，可以在磁場(chǎng)下硫化，形成有序結(jié)構(gòu);上述兩種方式是現(xiàn)在制備磁流變彈性體的主要方式。1.3 磁流變彈性體的組成

磁流變彈性體主要由基體材料和分散其中的磁性粒子組成?；w材料的選擇除流變學(xué)性質(zhì)的要求外，磁導(dǎo)率也要盡可能低。據(jù)報(bào)道，目前已有多種材料被用作基體材料，有硅橡膠，聚乙烯醇，白明膠，硬質(zhì)天然和合成橡膠和聚氨酯橡膠。磁性粒子選擇的標(biāo)準(zhǔn)與磁流變液相似，要求顆粒具有高導(dǎo)磁率，低剩磁和高飽和磁化強(qiáng)度。常用的磁性顆粒主要是球形的羰基鐵粉，尺寸在微米到納米級(jí)的。另外也使用較大尺寸的不規(guī)則純鐵粉。

磁性粒子對(duì)磁流變彈性體性能的影響磁性粒子的尺寸及種類對(duì)磁流變彈性體的性能都有較大的影響。在外加磁場(chǎng)下，磁流變彈性體中摻雜的磁性粒子間相互吸引作用引起磁流變彈性體模量的變化，由此獲得磁流變效應(yīng)。為了得到高磁流變效應(yīng)的磁流變彈性體，磁性粒子必需具有高磁導(dǎo)率，低剩磁和高飽和強(qiáng)度。常用的磁性粒子是球形的碳基鐵粉，具有高磁導(dǎo)率和低剩磁及高飽和磁化強(qiáng)度，其飽和磁化強(qiáng)度Ms=2.0T。高磁導(dǎo)率和高飽和磁化強(qiáng)度的粒子間吸引作用強(qiáng)，因而帶來高磁流變效應(yīng)。高剩磁粒子在磁場(chǎng)撤去后，相互間仍具有很強(qiáng)的作用力，在宏觀上表現(xiàn)為具有較高的剪切模量，導(dǎo)致磁流變彈性體的有效作用區(qū)間降低，且會(huì)降低磁流變彈性體的使用壽命。使用尺寸較大的粒子能獲得穩(wěn)定和高度磁化的材料，而且粒子的團(tuán)聚是可逆的。納米級(jí)粒子容易團(tuán)聚且一旦團(tuán)聚后不能再次分離。為了獲得顯著的磁流變效應(yīng)，粒子應(yīng)足夠大以便支持足夠多磁疇。1.4 磁流變彈性體的應(yīng)用

自從磁流變液?jiǎn)柺酪詠?，其?dú)特的磁流變效應(yīng)在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用，如汽車工業(yè)，抗震和吸振器。這些應(yīng)用已逐漸工業(yè)化和商業(yè)化。美國(guó)Lord公司專業(yè)研究，生產(chǎn)和銷售磁流變液以及一系列基于磁流變液的應(yīng)用裝置，如剎車，離合器和阻尼器。但是磁流變液同時(shí)存在許多缺陷，阻礙它的應(yīng)用，如沉降，環(huán)境污染和密封問題。磁流變彈性體是磁流變液的固態(tài)類似物，它的磁流變效應(yīng)表現(xiàn)在磁控剪切模量上，利用這種獨(dú)特的性質(zhì)，彈形體有希望在減振器，硬度可調(diào)防震墊，汽車懸架和可變阻抗面。但這些應(yīng)用還處于探索階段。

（1）汽車減震一可變剛度的軸襯：美國(guó)福特汽車公司的Waston首先在應(yīng)用上做了開創(chuàng)性的工作，己申請(qǐng)了使用磁流變彈性體的汽車懸架套筒專利。該套筒用于車輪軸控制臂與汽車車身武漢理工大學(xué)碩十學(xué)位論文的連接。該套筒剛度的調(diào)節(jié)是基于汽車驅(qū)動(dòng)系的狀態(tài)，以降低懸架變形并改善乘坐舒適性。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該套筒在軸向和徑向都具有剛度、阻尼和力的可控特性，且能迅速對(duì)磁場(chǎng)做出響應(yīng)。在正弦激振、頻率為0.5-20Hz、振幅峰2峰值為0.06-1.0mm等實(shí)驗(yàn)條件下，剛度和阻尼隨著控制電流增大而增加，且大致成線性關(guān)系;最大電流(5A)時(shí)剛度和阻尼比零電流時(shí)增加了25%。當(dāng)輸入階躍電流時(shí)，套筒建立穩(wěn)定輸出力的響應(yīng)時(shí)間約為9.5ms。Ginder等利用磁流變彈性體的力學(xué)性能可由磁場(chǎng)控制，設(shè)計(jì)出了能在軸向和徑向?qū)崿F(xiàn)不同的剛度控制的磁流變彈性體軸襯。

（2）可調(diào)頻式吸振器：磁流變彈性體調(diào)頻動(dòng)力吸振起原理與結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-4所示。圖中1為動(dòng)力吸振器的振子，2為磁流變彈性體，3為導(dǎo)磁骨架，4為勵(lì)磁線圈。整個(gè)導(dǎo)磁骨架構(gòu)成一個(gè)C型回路，骨架由工業(yè)純鐵制成;線圈與電流可控的直流電源相接，產(chǎn)生的磁場(chǎng)通過導(dǎo)磁骨架垂直穿過磁流變彈性體;磁流變彈性體作為吸振器的彈性元件，位于C型缺口與吸振器的振子之間，與骨架和振子固接。

圖1-4磁流變彈性體調(diào)頻動(dòng)力吸振器原理

中國(guó)科技大學(xué)的鄧華夏、龔興龍等人設(shè)計(jì)了一種磁流變彈性體移頻式吸振器及其控制方法。該發(fā)明吸震效果好，消耗能量少，減振頻率寬，質(zhì)量和體積較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方法容易。孫紅靈、龔興龍等人設(shè)計(jì)了一種磁流變彈性體主動(dòng)吸收系統(tǒng)及控制方法。

九江學(xué)院的游世輝等人設(shè)計(jì)了一種磁流變彈性體橡膠空氣彈簧。彈簧由磁流變彈性體及其上下連接的上支板和下支板和控制系統(tǒng)組成，控制系統(tǒng)包括氣壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)和實(shí)時(shí)剛度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。解決了橡膠空氣彈簧能自動(dòng)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)變化高度和剛度的問題，提高汽車的減震性能，改善乘坐舒適性和操縱平穩(wěn)性。可廣泛應(yīng)用于各種機(jī)動(dòng)車的懸架減振系統(tǒng)。

（3）主動(dòng)減噪系統(tǒng)：Mehdi Farshad將硅橡膠為基體的磁流變彈性體用于窗口、墻、屋頂?shù)闹鲃?dòng)減噪系統(tǒng)。其基本原理為:通過電磁機(jī)理，使裝有MR的盤子發(fā)生振動(dòng)從而抵消噪聲源產(chǎn)生的振動(dòng)。具有主動(dòng)減噪功能的窗口由主動(dòng)和被動(dòng)兩部分組成，被動(dòng)窗口的功能隔熱和被動(dòng)隔音，其中的橡膠部分主要是起密封作用。而主動(dòng)窗口中的磁流變彈性體除了起到密封作用還起到磁致伸縮作用。其中電磁鐵用來作用于磁流變彈性體以產(chǎn)生磁彈波或振動(dòng)。主動(dòng)窗口的行為可以通過傳感器，反饋系統(tǒng)，控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明很小的電腦輸入就可以產(chǎn)生200Hz以下的機(jī)械振動(dòng)。這一系統(tǒng)在智能墻，屋頂，房間及其它開口處的減噪方面將發(fā)揮重要的作用。

（4）磁流變彈性體同時(shí)被應(yīng)用于一些軍方項(xiàng)目上，例如美國(guó)軍方正在研究將磁流變彈性體用于導(dǎo)彈攻擊核潛艇水下發(fā)射時(shí)的抗沖擊性能。潛艇在水下進(jìn)行導(dǎo)彈潛射時(shí)，發(fā)射艙需要經(jīng)受來自導(dǎo)彈和水流共同作用的沖擊載荷，而且不同的型號(hào)的導(dǎo)彈由于其尺寸和重量的差異對(duì)艙體的沖擊也各不相同。導(dǎo)彈發(fā)射艙內(nèi)所用的傳統(tǒng)的抗沖擊材料只在應(yīng)付固定型號(hào)導(dǎo)彈時(shí)才有效，而磁流變彈性體可以通過磁場(chǎng)改變剛度，使之可以適用于不同型號(hào)的導(dǎo)彈發(fā)射所產(chǎn)生的沖擊，如圖 1.6 所示為導(dǎo)彈潛射示意圖。

圖 1.6 俄亥俄級(jí)導(dǎo)彈攻擊核潛艇

1.5 磁流變彈性體研究中存在的問題

從磁流變彈性體產(chǎn)生至今，對(duì)其材料研究已經(jīng)取得了很大的成就，但在磁流變彈性體的材料選擇、制備方法、性能評(píng)估和工程應(yīng)用等領(lǐng)域內(nèi)還有很多問題值得深入研究和探討。首先是磁流變彈性體在制備過程中的各種目標(biāo)性能之間存在矛盾。因?yàn)榇帕髯儚椥泽w的性能很大程度上取決于基體材料的選取，如果想要制備高磁流變效應(yīng)的材料，就要選擇較軟的高分子聚合物基體，此時(shí)制備出的磁流變彈性體其機(jī)械性能必然不佳，從而限制了材料的應(yīng)用。相反，若想得到具有較強(qiáng)機(jī)械性能的磁流變彈性體，就要選擇硬度較高的材料(例如天然橡膠、順丁橡膠以及聚氨酯等)作為基體，此時(shí)制備出的材料在滿足較高機(jī)械性能的同時(shí)卻不能達(dá)到較高的磁流變效應(yīng)，同樣限制了材料的應(yīng)用范圍。因此，想要制備出同時(shí)具備高磁流變效應(yīng)和高機(jī)械性能的磁流變彈性體，就需要為其選擇更為合適的基體材料，并采用更先進(jìn)的制備方法。其次，對(duì)磁流變彈性體內(nèi)部磁性顆粒分布規(guī)律與材料性能之間的關(guān)系沒有比較深入地研究。磁流變彈性體性能是外場(chǎng)可控的，這一特性是因其內(nèi)部磁性顆粒有序結(jié)構(gòu)的存在引起的，這種磁致變化特性與材料所用的基體無關(guān)。所以要想從理論上指導(dǎo)磁流變彈性體的制備，就必須了解磁性顆粒的分布規(guī)律和磁流變彈性體性能之間的關(guān)系。因?yàn)榇帕髯儚椥泽w和磁流變液的流變性能具有一定的相似性，所以較為簡(jiǎn)單的方法就是將應(yīng)用于磁流變液的力學(xué)模型加以修正后推廣到磁流變彈性體的性能分析。但因?yàn)榇帕髯儚椥泽w和磁流變液所用的基體性能差別太大，所以在建模時(shí)需要特別考慮基體對(duì)磁性顆粒運(yùn)動(dòng)規(guī)律的影響，以及基體與顆粒間的相互作用。磁流變彈性體性能表征方法

2.1 粒子表面化學(xué)改性對(duì)磁流變效應(yīng)的影響

圖4-3磁流變彈性體的高倍光學(xué)顯微鏡圖像，復(fù)合粒子(a)和羰基鐵粉(b)為改善金屬鐵粒子與基體的相容性，并盡可能減少其在固化過程中引起的不均勻分布，我們用第三章制備的PED3A@Fe復(fù)合粒子作為磁性粒子，制備磁流變彈性體。圖4-3是樣品B1(a)和樣品A1(b)的形貌，用高倍光學(xué)顯微鏡觀察得到。由圖可見，由羰基鐵粉制備的磁流變彈性體B1的微觀結(jié)構(gòu)中，含有不少幾十微米左右的空隙，這可能是由于粒子與硅橡膠基體之間相容性不好，使鐵粒子容易脫落后留下的空穴。而由復(fù)合粒子制備的樣品A1，如圖a所示，空隙較少，粒子分散比較均勻。這說明使用復(fù)合粒子能夠改善磁流變彈性體中磁性粒子與基體間的相容性?？赡苁且?yàn)閺?fù)合粒子表面接枝的聚醚基團(tuán)與聚氨酯基體存在相互作用力(化學(xué)鍵力或范德力)，使得基體能完全潤(rùn)濕復(fù)合粒子。

圖4-4不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下的磁流變彈性體剪切模量與頻率的關(guān)系，磁場(chǎng)強(qiáng)度:0T和0.6T;(空心點(diǎn)為復(fù)合粒子樣品

B1(a，b)，實(shí)心點(diǎn)為羰基鐵粉樣品A1(c，d))圖4-4為相應(yīng)的磁流變彈性體A1(c，d)和B1(a，b)的剪切模量與磁場(chǎng)的關(guān)系，A1中的磁性粒子是碳基鐵粉，表面未經(jīng)處理;樣品B1中摻雜的磁性粒子是PED3A@Fe復(fù)合粒子。從圖中數(shù)據(jù)可以看出，樣品A1在無外加磁場(chǎng)時(shí)的剪切模量(e)比樣品B1(a)高出0.02MPa左右;施加0.6T的外加磁場(chǎng)時(shí)，樣品的B1剪切模量比樣品A1高0.08MPa左右。從數(shù)值上看，B1的絕對(duì)磁流變效應(yīng)是A1的4倍。顯然，磁性粒子的表面改性有利于提高磁流變彈性體的磁流變效應(yīng)。其機(jī)理可能是復(fù)合粒子表面包覆的PED3A中伸展在粒子表面的聚醚基團(tuán)與聚醚型聚氨酷基體中的軟鏈段的分子相同，由分子相似相容的原理可知，兩者間存在范德華力的作用，這種作用力不僅改善了粒子與基體的相容性，同時(shí)還起到潤(rùn)滑劑的作用。當(dāng)對(duì)磁流變彈性體施加定向的磁場(chǎng)時(shí)，從微觀上看基體中的磁性粒子需要沿磁場(chǎng)方向排列，‘潤(rùn)滑劑’的存在使的復(fù)合粒子比撥基鐵粉易于沿磁場(chǎng)方向移動(dòng)，因此磁流變效應(yīng)相對(duì)較高。另外一方面，由于碳基鐵粉與基體間的相容性不好，兩者間存在間隙，在施加磁場(chǎng)時(shí)會(huì)使磁能損失，減弱其磁流變效應(yīng)。2.2 抗老化性能研究

濕熱老化試驗(yàn)是一種人工模擬環(huán)境試驗(yàn)。它是用濕熱試驗(yàn)設(shè)備產(chǎn)生一定的濕熱環(huán)境條件模擬產(chǎn)品在儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用中可能遇到的濕熱環(huán)境條件，以考核產(chǎn)品的濕熱環(huán)境適應(yīng)性。人工加速濕熱老化試驗(yàn)一般有兩種方法:一種是采用恒溫恒濕試驗(yàn)方法:一種是采用交變溫濕度循環(huán)方法試驗(yàn)。將A1、B1兩種樣品放于表面皿中，敞口置于電熱恒溫水槽中，水槽升溫至80℃，恒溫加熱72h后測(cè)試樣品的儲(chǔ)能模量G’及損耗因子tanδ。其中G’反映材料變形時(shí)能量?jī)?chǔ)存的大小即回彈能力，tanδ反映材料變形時(shí)損耗能量的能力。具體數(shù)值如圖4-9所示

圖4-9磁流變彈性體老化前后的儲(chǔ)能模量與剪切頻率的關(guān)系

A1老化前(b)及老化后(d)和(a)B1老化前及老化后(c)

圖4-10磁流變彈性體損耗角與剪切模量的關(guān)系 A1老化前(b)及老化后(d)和B1老化前(a)及老化后(c)從圖4-9可以看出，磁流變彈性體樣品A1和B1經(jīng)過加速老化試驗(yàn)后，儲(chǔ)能模量G尹都發(fā)生了很大的變化。A1的儲(chǔ)能模量G’從3.8MPa下降到2.3MPa，下降了1.5MPa左右。B1的儲(chǔ)能模量G’從3.5MPa下降到2.4MPa，下降了1.1MPa。這說明經(jīng)過老化試驗(yàn)后，A1和B1的性能都受到嚴(yán)重破壞。從數(shù)值上比較，A1比B1下降的要多0.4MPa。這說明B1比A1的抗老化性能有一定的提高。聚合物基體中摻雜鐵粒子會(huì)嚴(yán)重削弱其抗老化性，主要原因是鐵粒子對(duì)氫過氧化合物很強(qiáng)的催化效應(yīng)，加速基體的氧化，同時(shí)摻雜鐵粒子會(huì)帶入大量的氧氣存在于粒子與基體的間隙中，也會(huì)使基體氧化。要提高磁流變彈性體的抗氧化能力需要從兩方面手:一是使鐵粒子表面不與空氣接觸，消除其催化效應(yīng);二是去除粒子與基體的間隙。樣品B使用復(fù)合粒子作磁性粒子，同時(shí)解決這兩個(gè)問題，復(fù)合粒子表面的包覆層起到了隔絕空氣的作用，而表面接枝的聚醚基團(tuán)與基體中軟鏈段相互吸引，使粒子與基體緊密接觸。因此樣品B比樣品A的抗氧化能力強(qiáng)。圖4-10中列出的樣品老化前后的損耗因子的變化，也證實(shí)使用復(fù)合粒子的樣品B1比使用撥基鐵粉的樣品A1的抗氧化能力。從圖中可以看出，A1和B1老化后，tanδ都變大。因?yàn)樵跐駸岘h(huán)境下，聚合物基體迅速氧化，同時(shí)水分子滲透進(jìn)入基體中，使基體發(fā)生溶脹，溶脹使基體大分子結(jié)構(gòu)間距增大，剛性基團(tuán)的活性增加，因而使基體增塑，水分子向基體內(nèi)部的擴(kuò)散使內(nèi)部產(chǎn)生裂紋、微小裂縫或其他類型的變化，水分子助長(zhǎng)裂紋的擴(kuò)散，使基體破裂，導(dǎo)致斷鏈。聚合物基體分子鏈的斷裂導(dǎo)致其在動(dòng)態(tài)應(yīng)變下的內(nèi)摩擦變強(qiáng)，內(nèi)耗變大因此損耗因子變大。樣品A1比B1的相對(duì)變化值要大，是因?yàn)锽1減弱了鐵粒子對(duì)基體的加速氧化作用。因此使用PED3A@Fe復(fù)合粒子制備磁流變彈性體在一定程度上提高了整體的抗氧化能力。結(jié)論與展望

3.1 結(jié)論

（1）用高倍光學(xué)顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)使用復(fù)合粒子能夠改善磁流變彈性體中磁性粒子與基體間的相容性。得到磁性粒子分散良好的聚氨酯彈性體。

（2）在不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下研究磁流變彈性體剪切模量與頻率的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，用聚醚型聚氨酯為基體制備的磁流變彈性體與復(fù)合磁性粒子具有很好的相容性，提高了磁流變彈性體的磁流變效應(yīng)。

（3）濕熱老化試驗(yàn)表明聚合物基體中摻雜鐵粒子會(huì)嚴(yán)重削弱其抗老化性，而使用復(fù)合磁性粒子制備的磁流變彈性體在一定程度上提高了整體的抗老化能力。3.2 展望

近年來關(guān)于如何提高磁流變彈性體性能以及磁流變彈性體材料性能分析的研究比較少。本文主要以實(shí)驗(yàn)方法，從基體材料選取以及制備方法改進(jìn)的角度出發(fā)，研究如何制備高磁流變效應(yīng)、高機(jī)械性能和高耐久性能的磁流變彈性體；通過實(shí)驗(yàn)對(duì)磁流變彈性體的疲勞和老化等耐久性能進(jìn)行了研究和討論；著重分析了磁流變彈性體在不同溫度環(huán)境下的性能并給出相關(guān)的力學(xué)模型；利用磁流變液和磁流變膠的特性制備出分別含有磁流變液和磁流變膠的夾雜型磁流變彈性體。

參考文獻(xiàn)

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