(10)申请公布号 CN 102350667 A
(43)申请公布日 2012.02.15C N 102350667 A
*CN102350667A*
(21)申请号 201110179231.X
(22)申请日 2011.06.29
B24D 3/02(2006.01)
B24D 18/00(2006.01)
(71)申请人苏州赛力精密工具有限公司
地址215121 江苏省苏州市苏州工业园区唯
新路81号
(72)发明人王凯平 王照
(74)专利代理机构苏州创元专利商标事务所有
限公司 32103
代理人
陶海锋
(54)发明名称
一种树脂金属复合结合剂以及复合结合剂金
刚石砂轮
(57)摘要
本发明属于金刚石砂轮领域，具体涉及一种
树脂金属复合结合剂以及采用该树脂金属复合结
合剂制备的复合结合剂金刚石砂轮。所述树脂金
属复合结合剂由以下重量比的原料组成：聚酰亚
胺树脂粉、铜粉、锡粉、锌粉、磷粉、铅粉；所述复
合结合剂金刚石砂轮由以下体积比的原料购成：
复合结合剂、金刚石磨料、树脂液的体积百分比各
为：65-85%、15-35%、0.5-1%。采用上述树脂金属
复合结合剂制备的金刚石砂轮在数控磨床上使
用时，既保持了树脂结合剂金刚石砂轮原有的磨
削效率高、自锐性好的特点，同时也具有金属结合
剂金刚石砂轮高刚性、高耐热性、型面保持好的优
点，重负荷强力磨削的单程切深可达6mm ，综合经
济效益可提高100%以上。(51)Int.Cl.
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请
权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页
1.一种用于制备金刚石砂轮的树脂金属复合结合剂，其特征在于，所述树脂金属复合结合剂由以下重量比的原料组成：
聚酰亚胺树脂粉 20～50%；
铜粉10～30%；
锡粉20～50%；
锌粉5～20%；
磷粉5～10%；
铅粉1～7%。
2.一种复合结合剂金刚石砂轮，由砂轮基体和设置在砂轮基体上的磨料层构成，其特征在于，所述复合结合剂金刚石砂轮的制备方法包括以下步骤：
(1) 将权利要求1所述原料在混料机中混合10～20小时，混合均匀后通过320目标准筛，得到复合结合剂；将所得复合结合剂与金刚石磨料置入混料机内混合均匀，然后缓缓加入湿润剂树脂液继续混合1～2小时，混合均匀后通过60目标准筛，得到砂轮混合料；
(2) 将加工好的金属基体置入模具内配置好，然后将步骤(2)所得砂轮混合料缓慢均匀地投入已与基体配置好的模具内并刮平，置入液压机台定模热压；热压的压力为80～120MPa，热压的温度为250～280℃，保压45～60分钟，得到砂轮坯体；
(3) 将压制好的砂轮坯体冷却出模，然后置入烧结炉或电烘箱内，2～3小时内快速升温至180℃，然后分段升温至最终烧结温度250℃±5℃，保温10～16小时，冷却至室温取出；
(4) 将检验合格的砂轮坯体在车床和磨床上加工至图纸要求的形状和尺寸，按金刚石砂轮国家标准JB/T 7425-94检验合格后包装、入库，得到复合结合剂金刚石砂轮。
3.根据权利要求2所述复合结合剂金刚石砂轮，其特征在于，复合结合剂、金刚石磨料、树脂液的体积百分比各为： 65～85%、15～35%、0.5～1%。
4.根据权利要求2所述复合结合剂金刚石砂轮，其特征在于，所述湿润剂为酚醛树脂液。
5.根据权利要求2所述复合结合剂金刚石砂轮，其特征在于，所述砂轮基体为钢基体。
一种树脂金属复合结合剂以及复合结合剂金刚石砂轮
技术领域
[0001] 本发明属于金刚石砂轮领域，具体涉及一种树脂金属复合结合剂以及采用该树脂金属复合结合剂制备的复合结合剂金刚石砂轮。
背景技术
[0002] 现有技术中，数控磨床，尤其是多轴联动数控磨床需要高速、高效、高精度、耐热且形面保持性良好的金刚石砂轮以适应其组合使用的特点。传统应用于数控磨床的砂轮通常为树脂结合剂金刚石砂轮。树脂结合剂金刚石砂轮磨削效率高，自锐性好，但它同时又具有刚性不足、耐热性低、型面保持性不好等弱点，抑制了数控磨床性能的发挥，特别是在组合使用时，往往因一片砂轮失型而导致一组砂轮撤换。金属结合剂金刚石砂轮具有良好的刚性、耐热性和型面保持性，但因其不易修整且磨削效率相对较低而不被用于数控磨床。[0003] 因此，如何解决组合使用的砂轮既锋利、自锐，又具有良好的刚性、耐热性及良好的型面保持性是能否充分发挥数控磨床优异性能的关键。
[0004] 专利号为200710043981.8的中国发明公开了一种用于立方氮化硼砂轮的陶瓷
金属复合结合剂，由以下重量百分比原料组成：二氧化硅SiO
245-50%、三氧化二铝Al
2
O
3
20-25%、氧化钾K
2O 6-8.5%、氧化钠Na
2
O 2.5-6.5%和氧化钡BaO 4-9%、铜粉Cu 2-6%、锡粉
Sn 0.5-1.5%和锌粉Zn 0.3-1%。本发明的优点是制作的CBN砂轮较陶瓷结合剂制作的砂轮磨削工件可使粗糙度值由RA0.5ΜM提高到0.3ΜM，平面度可达到0.8ΜM，平行度可达到≤2ΜM；砂轮寿命提高30%，单个砂轮磨削工件数由8000-10000个提高到12000-15000个。该技术方案中结合剂原材为陶瓷金属复合结合剂，该类型的结合剂应用领域为CBN砂轮，而非金刚石砂轮，所得到的砂轮应用领域为铁族金属材料的加工，无法应用于非金属及非铁族金属材料的加工。
发明内容
[0005] 本发明的发明目的是提供一种用于制备金刚石砂轮的树脂金属复合结合剂，采用该树脂金属复合结合剂制备复合结合剂金刚石砂轮以获得一种兼具高磨削效率（单程去除率可达6mm）、良好自锐性、高刚性、高耐热性、型面保持好等优点的复合结合剂金刚石砂轮。[0006] 为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种用于制备金刚石砂轮的树脂金属复合结合剂，由以下重量比的原料组成：
高温聚酰亚胺树脂粉 20～50%；
铜粉10～30%；
锡粉20～50%；
锌粉5～20%；
磷粉5～10%；
铅粉1～7%；
并且上述原料的重量比总和为100%。
[0007] 上述技术方案中，所述高温耐聚酰亚胺树脂粉、铜粉、锡粉、锌粉、磷粉、铅粉均为市售商品，其中，所述耐高温聚酰亚胺树脂粉的外观呈黄色超细粉末状，密度：1.3g/cm3，含量≥99％，熔点：135～145℃，纯度：99%，马丁耐热温度：450℃，抗拉强度：113.4MPa，平均粒径：30～40μm，软化点：110～120℃，固化温度：250℃，吸水性：0.2～0.3%，抗弯强度＞1000 MPa；铜粉的粒度为30-40μm，锡粉的粒度为30-40μm，均市场有售，须符合国家标准。锌粉、磷粉、铅粉均为工业用级别，市场有售，须符合国家标准。
[0008] 采用上述树脂金属复合结合剂制备的金刚石砂轮在数控磨床上使用时，既保持了树脂结合剂金刚石砂轮原有的磨削效率高、自锐性好的特点，同时也具有金属结合剂金刚石砂轮高刚性、高耐热性、型面保持好的优点，大负荷强力磨削的单程切深可达6mm以上（普通树脂结合剂金刚石砂轮一般磨削的进刀量为0.1~0.2mm，现有的优秀强力磨削砂轮的单次进刀量也只有2~3mm），使用寿命也显著提高；在同等测试条件下，与传统树脂结合剂金刚石砂轮相比，新型结合剂砂轮在磨削效率、使用寿命和产品价格方面的综合效益可以提高100%以上。
[0009] 因此，本发明同时要求保护采用上述树脂金属复合结合剂制备的金刚石砂轮。[0010] 一种复合结合剂金刚石砂轮，由砂轮基体和设置在砂轮基体上的磨料层构成，所述复合结合剂金刚石砂轮的制备方法包括以下步骤：
(1) 将上述原料在混料机中混合10～20小时，混合均匀后通过320目标准筛，得到复合结合剂；将所得复合结合剂与金刚石磨料置入混料机内混合均匀，然后缓缓加入湿润剂树脂液继续混合1～2小时，混合均匀后通过60目标准筛，得到砂轮混合料；
(2) 将加工好的金属基体置入模具内配置好，然后将步骤(2)所得砂轮混合料缓慢均匀地投入已与基体配置好的模具内并刮平，置入液压机台定模热压；热压的压力为80～120MPa，热压的温度为250～280℃，保压45～60分钟，得到砂轮坯体；
(3) 将压制好的砂轮坯体冷却出模，然后置入烧结炉或电烘箱内，2～3小时内快速升温至180℃，然后分段升温至最终烧结温度250℃±5℃，保温10～16小时，冷却至室温取出；
(4) 将检验合格的砂轮坯体在车床和磨床上加工至图纸要求的形状和尺寸，按金刚石砂轮国家标准JB/T 7425-94检验合格后包装、入库，得到复合结合剂金刚石砂轮。[0011] 上述技术方案中，复合结合剂、金刚石磨料、树脂液的体积百分比各为：65～85%、15～35%、0.5～1%。
[0012] 上述技术方案中，所述湿润剂为酚醛树脂液，其外观呈棕红色透明液体，固含量为50%，胶化时间（171℃）为100～300秒，玻璃化温度（Tg）≥250℃，固化温度为200～220℃。
[0013] 上述技术方案中，金刚石磨料应选用耐温性好，自锐性好，强度高的表面镀镍金刚石。各种粒度的镀镍金刚石市场有售。须符合国家标准。
[0014] 上述技术方案中，所述砂轮基体为普通碳钢基体，无特殊要求，唯保证尺寸精度和型面精度，保持动态平衡。
[0015] 由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
采用上述树脂金属复合结合剂制备的金刚石砂轮在数控磨床上使用时，既保持了树脂结合剂金刚石砂轮原有的磨削效率高、自锐性好等特点，同时也具有金属结合剂金刚石砂
轮高刚性、高耐热性、型面保持好的优点，尤其是可以进行单程切深可达6mm以上的重负荷强力磨削。在同等测试条件下，与传统树脂结合剂金刚石砂轮相比，本复合结合剂砂轮在磨削效率、使用寿命及产品价格等因素平衡后，综合效益可以提高100%以上。
附图说明
[0016] 图1是实施例中制备复合结合剂金刚石砂轮的流程示意图；
图2是实施例中制备得到的复合结合剂金刚石砂轮的结构示意图。
具体实施方式
[0017] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：参见图1所示，制备复合结合剂金刚石砂轮，包括以下步骤：
(1) 混料：将以下重量比的原料：聚酰亚胺树脂粉25%；铜粉15%；锡粉45%；锌粉7%；磷粉7%；铅粉1%，在混料机中混合12小时，通过320目标准筛，制成复合结合剂；再将复合结合剂和金刚石磨料按比例置入筒型混料机内混合，在显微镜下检测均匀后缓缓加入树脂液，继续混合1～2小时，均匀后过60目标准筛，得到砂轮混合料，置入容器备用；其中，复合结合剂、金刚石、树脂液的体积比分别为：67%、32%、1%；所述金刚石为镀镍金刚石，粒度为100/120，市场有售，质量符合国家标准；树脂液为酚醛树脂液，作为湿润剂使用，其外观呈棕红色透明液体，固含量为50%，胶化时间（171℃）为100～300秒，玻璃化温度（Tg）≥250℃，固化温度为200～220℃；市售商品。
[0018] 准备钢基体：严格控制尺寸、型位公差，务必保证钢基体的动态平衡。
[0019] (2) 成型：先将加工好的钢基体置入模具，然后将砂轮混合料平缓均匀投入模具内，置入液压机热压，热压的压力为100MPa，热压温度控制在250～280℃，保压50分钟，冷却出模后得到砂轮坯体。
[0020] (3) 烧结：将压制好的砂轮坯体置入烧结炉（或电烘箱）内，3小时内升温至180℃，然后分段升温至最终烧结温度250℃±5℃（分段升温工艺如下：180℃1小时升温至190℃，然后1.5小时升温至200℃，然后1.5小时升温至210℃，然后2小时升温至220℃，然后2小时升温至230℃，然后2小时升温至240℃，然后2小时升温至250℃），保温15小时，冷却至室温取出。
[0021] (4) 加工：将检验合格的砂轮坯体在车床和磨床上加工至图纸要求的形状和尺寸，按金刚石砂轮国家标准（JB/T7425-94）检验合格后包装、入库，得到的复合结合剂金刚石砂轮的结构示意图如图2所示。
[0022] 本砂轮实际应用的进刀量为单程3mm，加工零件数提高了一倍。
[0023] 实施例二：参见图1所示，制备复合结合剂金刚石砂轮，工艺过程与实施例一相同，具体为：
(1) 混料：将以下重量比的原料：聚酰亚胺树脂粉28%；铜粉18%；锡粉41%；锌粉6%；磷粉6%；铅粉1%；在混料机中混合12小时，通过320目标准筛，制成复合结合剂；再将复合结合剂和金刚石磨料按比例置入筒型混料机内混合，在显微镜下检测均匀后缓缓加入树脂液，继续混合1～2小时，过60目标准筛后置入容器备用，得到砂轮混合料；其中，复合结合剂、金刚石、树脂液的体积比分别为：64%、25%、1%；所述金刚石为镀镍金刚石，粒度为
140/170，市场有售，质量符合国家标准；树脂液为酚醛树脂液，市售商品。
[0024] 准备钢基体：严格控制尺寸、型位公差并做动平衡测试。
[0025] (2) 成型：先将加工好的钢基体置入模具，然后将砂轮混合料平缓均匀投入模具内，置入液压机热压，热压的压力为100MPa，热压温度控制在250～280℃，保压45分钟，冷却出模后得到砂轮坯体。
[0026] (3) 烧结：将压制好的砂轮坯体置入烧结炉（或电烘箱）内，3小时内升温至180℃，然后分段升温至最终烧结温度250℃±5℃（分段升温工艺如下：180℃1小时190℃ 1.5小时 200℃ 1.5小时 210℃ 2小时 220℃ 2小时230℃ 2小时 240℃ 2小时250℃），保温15小时，冷却至室温取出；。
[0027] (4) 加工：将检验合格的砂轮坯体在车床和磨床上加工至图纸要求的形状和尺寸，按金刚石砂轮国家标准（JB/T7425-94）检验合格后包装、入库，得到的复合结合剂金刚石砂轮的结构示意图如图2所示。
[0028] 本砂轮成功应用于小工件开槽，进刀量为2.5mm，使用寿命提高了一倍以上。[0029] 实施例三
参见图1所示，制备复合结合剂金刚石砂轮，工艺过程与实施例一相同，具体为：
(1) 混料：将以下重量比的原料：聚酰亚胺树脂粉20%；铜粉19%；锡粉48%；锌粉5%；磷粉7%；铅粉1%；在混料机中混合12小时，通过320目标准筛，制成复合结合剂；再将复合结合剂和金刚石磨料按比例置入筒型混料机内混合，在显微镜下检测均匀后缓缓加入树脂液，继续混合1～2小时，过60目标准筛后置入容器备用，得到砂轮混合料；其中，复合结合剂、金刚石、树脂液的体积比分别为：64%、25%、1%；所述金刚石为镀镍金刚石，粒度为230/270，市场有售，质量符合国家标准；树脂液为酚醛树脂液，市售商品。
[0030] 准备钢基体：严格控制尺寸、型位公差并做动平衡测试。
[0031] (2) 成型：先将加工好的钢基体置入模具，然后将砂轮混合料平缓均匀投入模具内，置入液压机热压，热压的压力为100MPa，热压温度控制在250～280℃，保压45分钟，冷却出模后得到砂轮坯体。
[0032] (3) 烧结：将压制好的砂轮坯体置入烧结炉（或电烘箱）内，3小时内升温至180℃，然后分段升温至最终烧结温度250℃±5℃（分段升温工艺如下：180℃1小时190℃ 1.5小时 200℃ 1.5小时 210℃ 2小时 220℃ 2小时230℃ 2小时 240℃ 2小时250℃），保温15小时，冷却至室温取出；。
[0033] (4) 加工：将检验合格的砂轮坯体在车床和磨床上加工至图纸要求的形状和尺寸，按金刚石砂轮国家标准（JB/T7425-94）检验合格后包装、入库，得到的复合结合剂金刚石砂轮的结构示意图如图2所示。
[0034] 本砂轮实际应用的进刀量为4.7mm，机床无震动，与原使用的进口砂轮相比，磨削效率提高一倍以上。
图1
图2
(10)申请公布号 CN 102350667 A (43)申请公布日 2012.02.15C N 102350667 A *CN102350667A* (21)申请号 201110179231.X (22)申请日 2011.06.29 B24D 3/02(2006.01) B24D 18/00(2006.01) (71)申请人苏州赛力精密工具有限公司 地址215121 江苏省苏州市苏州工业园区唯 新路81号 (72)发明人王凯平 王照 (74)专利代理机构苏州创元专利商标事务所有 限公司 32103 代理人 陶海锋 (54)发明名称 一种树脂金属复合结合剂以及复合结合剂金 刚石砂轮 (57)摘要 本发明属于金刚石砂轮领域，具体涉及一种 树脂金属复合结合剂以及采用该树脂金属复合结 合剂制备的复合结合剂金刚石砂轮。所述树脂金 属复合结合剂由以下重量比的原料组成：聚酰亚 胺树脂粉、铜粉、锡粉、锌粉、磷粉、铅粉；所述复 合结合剂金刚石砂轮由以下体积比的原料购成： 复合结合剂、金刚石磨料、树脂液的体积百分比各 为：65-85%、15-35%、0.5-1%。采用上述树脂金属 复合结合剂制备的金刚石砂轮在数控磨床上使 用时，既保持了树脂结合剂金刚石砂轮原有的磨 削效率高、自锐性好的特点，同时也具有金属结合 剂金刚石砂轮高刚性、高耐热性、型面保持好的优 点，重负荷强力磨削的单程切深可达6mm ，综合经 济效益可提高100%以上。(51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页
1.一种用于制备金刚石砂轮的树脂金属复合结合剂，其特征在于，所述树脂金属复合结合剂由以下重量比的原料组成： 聚酰亚胺树脂粉 20～50%； 铜粉10～30%； 锡粉20～50%； 锌粉5～20%； 磷粉5～10%； 铅粉1～7%。 2.一种复合结合剂金刚石砂轮，由砂轮基体和设置在砂轮基体上的磨料层构成，其特征在于，所述复合结合剂金刚石砂轮的制备方法包括以下步骤： (1) 将权利要求1所述原料在混料机中混合10～20小时，混合均匀后通过320目标准筛，得到复合结合剂；将所得复合结合剂与金刚石磨料置入混料机内混合均匀，然后缓缓加入湿润剂树脂液继续混合1～2小时，混合均匀后通过60目标准筛，得到砂轮混合料； (2) 将加工好的金属基体置入模具内配置好，然后将步骤(2)所得砂轮混合料缓慢均匀地投入已与基体配置好的模具内并刮平，置入液压机台定模热压；热压的压力为80～120MPa，热压的温度为250～280℃，保压45～60分钟，得到砂轮坯体； (3) 将压制好的砂轮坯体冷却出模，然后置入烧结炉或电烘箱内，2～3小时内快速升温至180℃，然后分段升温至最终烧结温度250℃±5℃，保温10～16小时，冷却至室温取出； (4) 将检验合格的砂轮坯体在车床和磨床上加工至图纸要求的形状和尺寸，按金刚石砂轮国家标准JB/T 7425-94检验合格后包装、入库，得到复合结合剂金刚石砂轮。 3.根据权利要求2所述复合结合剂金刚石砂轮，其特征在于，复合结合剂、金刚石磨料、树脂液的体积百分比各为： 65～85%、15～35%、0.5～1%。 4.根据权利要求2所述复合结合剂金刚石砂轮，其特征在于，所述湿润剂为酚醛树脂液。 5.根据权利要求2所述复合结合剂金刚石砂轮，其特征在于，所述砂轮基体为钢基体。
树脂结合剂金刚石工具的影响因素 经混合后热压固化而成。其性能也直接受树脂结合剂、填料和金刚石磨料的影响。 1 结合剂的影响，主要包括结合剂种类和含量的影响等 （1）各种树脂结合剂金刚石工具的共同特点是耐热性较差，在加工工件的过程中，金刚石工具和工件之间产生的热量容易使局部温度过高，一旦达到临界值，树脂结合剂对金刚石的把持失效，金刚石在没有完全磨钝的条件下就会脱落，从而使加工费用大幅提升。目前主要是通过对树脂结合剂进行改性来提高其耐热性能的。高良倡采用方烷基醚改性酚醛树脂，其耐热性能够达到180℃以上。杜杨等以有机硅预聚合物、硼酸、苯酚和甲醛为原料合成的新型含硼硅酚醛树脂BSP，由于酚醛树脂结构中引入B—O 键和有机硅链，BSP 树脂具有优良的耐热性和韧性，同时也改善了树脂的耐水性和储存稳定性。肖东政等采用BMI( 双马来酰亚胺) 改性酚醛树脂获得了耐热性较好的双马来酰亚胺改性酚醛树脂。 （2）树脂结合剂含量的影响。树脂结合剂含量对金刚石工具加工性能有较大的影响。文献介绍了在单晶硅片减薄砂轮中，树脂结合剂含量增加，砂轮的硬度、抗压强度逐渐增大，当树脂结合剂含量增加到一定程度时，砂轮磨耗比的提高趋于缓慢，同时砂轮表面容易出现堵塞现象，同时含量越高，堵塞现象越严重。 （3）树脂结合剂粒度的影响。国内用作金刚石磨具生产的树脂粉粒度大多在80～180目之间，这样的粒度范围存在两个缺陷，一是影响磨具的压制成形性能，二是可能影响结合剂的性能。在压制过程中，树脂粉虽可受热软化，并有一定流动性，达到包覆磨粒的目的，但在压制过程中，结合剂料是在模具内受压的，空间有限，树脂的流动范围也有限，当树脂粉粒度粗时，就会有部分磨料粘结不牢固，从而过快脱落。有研究表明当树脂粒度细化后，可改善成形料的流动性，有利于磨具的热压成形。 2填充料的影响，主要包括填料种类和含量的影响等 填充料是金刚石磨具的一个重要组成部分，加入适量的填充料不仅可以大大降低成本，还可提高磨具的机械强度，延长使用寿命。 填充料种类较多，加入不同种类的填料对磨具的影响也不同。按性质和用途可分为四类: 1①不活泼填充料。用于可塑工艺，目的是降低磨具成本;2②活泼填充料。增塑吸附效应，使磨粒与结合剂粘合能力增强;3③补强填料。如玻
金属基复合材料的现状与 展望 学院：萍乡学院 专业：无机非金属材料 学号：13461001 姓名：蒋家桐
摘要综述了金属基复合材料的进展情况,重点阐述了颗粒增强金属基复合材料和金属基复合 涂层的进展,包括其性能、现有品种、制备工艺、应用情况. 同时报道了目前本领域研究存在的问 题,如:力学问题、界面问题、热疲劳问题,并在此基础上展望发展前景. 关键词颗粒增强金属基复合材料,复合涂层材料,界面,热疲劳,功能梯度材料 随着近代高新技术的发展,对材料不断提出多方面的性能要求,推动着材料向高比强度、高比刚度、高比韧性、耐高温、耐腐蚀、抗疲劳等多方面发展[1 ] . 复合材料的出现在很大程度上解决了材料当前面临的问题,推进了材料的进展.金属基复合材料(MMC) 是以金属、合金或金属间化合物为基体,含有增强成分的复合材料. 这种材料的主要目标是解决航空、航天等高技术领域提高用材强度、弹性模量和减轻重量的需要,它在60 年代末才有了较快的发展,是复合材料一个新的分支. 目前尚远不如高聚物复合材料那样成熟,但由于金属基复合材料比高聚物基复合材料耐温性有所提高,同时具有弹性模量高、韧性与耐冲击性好、对温度改变的敏感性很小、较高的导电性和导热性,以及无高分子复合材料常见的老化现象等特点,成为用于宇航、航空等尖端科技的理想结构材料. 1 进展情况 目前,金属基复合材料基本上可分为纤维增强和颗粒增强两大类,所用的基体包括Al , Mg ,Ti 等轻金属及其合金以及金属间化合物等,也有少量以钢、铜、镍、钴、铅等为基体. 增强 纤维主要有碳及石墨纤维、碳化硅纤维、硼纤维、氧化铝纤维等,增强颗粒有碳化硅、氧化铝、硼 化物和碳化物等. 用以上的各种基体和增强体虽可组成大量金属基复合材料的品种,但实际上 只有极少几种有应用前景,多数仍处在研究开发阶段,甚至也有不少品种目前尚看不到其应用 前景[2 ] . 1. 1 纤维增强金属基复合材料 纤维增强金属基复合材料,由于具有高温性能好、比强度、比模量高、导电、导热性好等优 点,而成为复合材料的主要类型. 1. 2 颗粒增强金属基复合材料 由于纤维增强金属基复合材料存在上述缺点,从而未能得以大规模工业应用,只有美国、 日本等少数发达国家用于军事工业. 为此,近年来国际上又将注意力逐渐转移到颗粒增强金属 基复合材料的研究上. 这一类金属基复合材料与纤维增强金属基复合材料相比制备工艺简单, 成本低,可采用常规金属加工设备来制造,这样有利于其开发和应用. 可见,颗粒增强金属基复 合材料是非常有发展前途的. 金属基颗粒复合材料通常是作为耐磨、耐热、耐蚀、高强度材料开发的,目前用于颗粒增强
2016新版、《金属结合剂金刚石砂轮磨具制造工艺配方》 金刚石砂轮与普通砂轮相比，具有磨削效率高，表面光洁度好，磨削质量高，成本低等。金刚石砂轮的主要特点是硬度高、导热率高、锋利度高由此带来高的磨削率。适用于现代工业机械加工中的高效、强力磨削，适用于加工硬质合金，光学玻璃、陶瓷、石英、宝石、铁氧体、半导体材料、铸铁、浮火钢、建材、耐火材料等高硬材料。 近几年来，随着高速磨削超精密磨削技术迅速发展，对砂轮提出了更高要求，陶瓷树脂结合剂砂轮已不能满足生产需要，金属结合剂砂轮因其结合强度高、成型性好、使用寿命长等显著特性而生产得到了广泛应用。围绕金属结合剂牢固把持金刚石磨粒的关键环节,国内涌现出许多优秀的新技术、新工艺、新配方。 例如：针对传统金属基金刚石工具中结合剂对磨粒把持力弱的瓶颈问题，国内华侨大学研制了通过液态金属直接连接金刚石磨粒的工具制备新方法、稀土改性钨基结合剂金刚石磨轮制造技术工艺配方、设计并开发了研究合金与磨粒界面行为的实验系统等诸多成果，显著提高金刚石颗粒的把持力，增加金刚石磨轮的耐磨性。目前新技术已经得到广泛应用，近年来，新增产值上亿元，并获得2014年度福建省科学技术奖。这些具有自主知识产权的关键技术，非常值得致力于金刚石砂轮磨具、金刚石工具创新和生产的科技型企业、科研单位学习和借鉴。生产出超一流的金刚石砂轮磨具制品！ 本篇专辑精选收录了国内关于金刚石砂轮磨具制造最新技术工艺配方技术资料。涉及国内著名公司、科研单位、知名企业的最新技术全文资料，工艺配方详尽，技术含量高、环保性强是从事高性能、高质量、产品加工研究生产单位提高产品质量、开发新产品的重要情报资料。 资料中包括制造磨料原料组成、金属结合剂配方、生产工艺、烧结工艺、产品性能测试及标准、解决的具体问题、产品制作实施例等等，是企业提高产品质量和发展新产品的重要、实用、超值和难得的技术资料。 本篇专集资料分为上、下两册，A4纸大，现货发行，欢迎订购！ 网址：https://www.doczj.com/doc/4c14777150.html,/diamondtools 国际新技术资料网由北京恒志信科技发展有限责任公司组建，是专门致力于企业经济信息、科技信息开发、加工整理、市场调查和信息传播的专业化网站，网站发展宗旨是：致力于我国信息产业的建设，及时向企业、科研部门提供最新的国际最领先技术的科技信息情报，有效服务于企业新产品开发、可行性论证和推广。 网站主要提供包括美国、日本、韩国、欧洲各国的专利技术资料、世界排名企业最新技术情报资料收集整理、数据加工、资料翻译，接受企业、科研院所委托专题情报服务。网站主要栏目包括世界科技发展热点的新材料、石油化工、精细化工等。 国际新技术资料网拥有一支工作态度认真、业务基础扎实、团结协作意识强、专业技术水平过硬的员工队伍。我们以质量、信誉、完善的售后服务为准则，以优质的服务、雄厚的技术力量、先进的情报手段服务于广大客户。公司和自2000年成立以来，与有关科研单位、报社、信息中心共同合作为近万家企业单位、科研院校提供了有效的专题资料服务，得到了广大的企业家、科研工作者的好评。 国际新技术资料网 https://www.doczj.com/doc/4c14777150.html,
金刚石砂轮介绍 简介： 以金刚石磨料为原料，分别用金属粉、树脂粉、陶瓷和电镀金属作结合剂，制成各种形状的制品，用于磨削、抛光、研磨的工具叫金刚石磨具 结构 金刚石磨具结构一般由工作层、基体、过渡层三部分组成。 工作层又称金刚石层，由磨料、结合剂和填料组成，是磨具的工作部分。过渡层又称非金刚石层，由结合剂、金属粉和填料组成，是将金刚石层牢固地连接在基体上的部分。 基体是由铝、钢或电木加工而成，起支承工作层和装卡磨具的作用。 用途 由于金刚石磨料所具有的特性（硬度高、抗压强度高、耐磨性好），是金刚石磨具在磨削加工中成为磨削硬脆材料及硬质合金的理想工具，不但效率高、精度高，而且粗糙度好、磨具消耗少、使用寿命长，同时还可改善劳动条件。因此广泛用于普通磨具难于加工的低铁含量的金属及非金属硬脆材料，如硬质合金、高铝瓷、光学玻璃、玛瑙宝石、半导体材料、石材等。 [编辑本段] 分类： 金刚石砂轮按结合剂可分为：树脂结合剂金刚石砂轮；陶瓷结合剂金刚石砂轮；金属结合剂金刚石砂轮（青铜结合剂金刚石砂轮） 金刚石砂轮按生产工艺可分为：烧结式金刚石砂轮（树脂结合剂金刚石砂轮；陶瓷结合剂金刚石砂轮；金属结合剂金刚石砂轮）；电镀金刚石砂轮；钎焊金刚石砂轮。 金刚石砂轮按磨削方式可分为：磨钻石用金刚石砂轮；磨硬质合金用金刚石砂轮（金刚石刀磨砂轮）;磨金刚石复合片用金刚石砂轮；无芯磨床用无心磨金刚石砂轮；
磨陶瓷制品用金刚石砂轮；切割用金刚石砂轮（也被称为金刚石切割片）；金刚石锯片。 金刚石砂轮按外观或形状可分为：平行砂轮；筒形砂轮；杯形砂轮；碗形砂轮；碟形砂轮；磨边砂轮；磨盘等。 人造金刚石又称"工业钻石"，它和天然金刚石一样，是当今人们已知自然界中最硬的物质。由于它具有极高的硬度，抗压强度和耐磨性，抗酸碱性以及良好的导热性和半导体性能，因而它被制成的各种工具制品能广泛应用于冶金、机械、地质、石油、电子、光学、建筑、石材等各个领域。人造金刚石砂轮是以人造金刚石为主要原材料配以其他金属粉料经过高温、高压形成的一种人造金刚石制品，能广泛应用于硬质合金、有色金属和非金属的磨削加工。 粒度选用 人造金刚石粒度的粗细以粒度号表示。粒度的粗细直接影响工件表面粗糙度、磨削效率和磨具损耗。选择粒度原则上是在满足加工工件要求的条件下选用尽可能粗的粒度，这样可以提高磨削效率和降低磨具的损耗。（见右表） 金刚石粒度一般分 磨削工序选用粒度 粗磨30#-120# 中磨120#-240# 精磨240#-W40 研磨、抛光W40-W1 结合剂选用 人造金刚石砂轮根据结合剂的不同一般分为树脂砂轮、金属砂轮、陶瓷砂轮和电镀砂轮。不同的结合剂有着不同的性能，要根据不同的加工对象、要求来选用合适的结合剂。 结合剂代号主要用途 树脂结合剂B 用于硬质合金、玻璃、陶瓷、石材和宝石的切割、磨削。 金属结合剂M 用于硬质合金、玻璃、陶瓷、石材、宝石等重负荷切割、磨削耐磨性好。 陶瓷结合剂V 用于各种钢材和铸铁等的干磨和湿磨，更适合磨削长轴和丝轩。 电镀结合剂D 用于各种材料特殊型面、小孔的磨削及贵重材料的切割下料。
如何研制适合加工PCD的陶瓷结合剂金刚石砂轮 聚晶金刚石(PCD)材料、聚晶立方氮化硼(PcBN)材料,是金刚石或cBN微粉在高温高压下合成在硬质合金基体上的,它克服了金刚石、cBN单晶各向异性的特点,具有高硬度及高耐磨性,是理想的刀具材料,被广泛应用于汽车、航空、航天、建材等领域的加工。合成的PCD、PcBN片外圆形状不规则,表面不平整。需要对PCD、PcBN进行加工,使其与硬质合金基体尺寸保持一致且平面平整。PCD的高硬度、高耐磨性使刀具刃磨相当困难,主要体现在材料磨除率小、砂轮损耗大、刃磨效率低、刃口呈锯齿状等。因此,PCD刀具的刃磨加工是影响其使用的关键工序。 采用树脂结合剂金刚石外圆砂轮加工PCD、PcBN时,加工效率低,加工成本高,成品的尺寸偏差大,磨削噪音大,对环境污染较大,对磨床的破坏大。 陶瓷结合剂砂轮具有耐高温。加工效率高、刚性好、在磨削过程中保持刃具形状好,成品的尺寸精度能得到保证等优点。使用陶瓷结合剂金刚石砂轮磨削加工PCD刀具,可最大限度地提高磨削效率。且磨削比小,耐磨度高,使用寿命长,加工成本低,具有广泛的实际意义和推广价值。 陶瓷结合剂金刚石砂轮的刃磨表面质量较好,基本与金属结合剂砂轮磨削质量相接近,而其磨削效率极高,约为金属结合剂砂轮刃磨效率的4倍,这一点已被实验证明。 但由于金刚石的耐热稳定性差,惰性较大,使陶瓷结合剂金刚石砂轮制备比较困难,砂轮批次之间的性能不易稳定,因此,陶瓷结合剂金刚石砂轮的广泛应用受到限制。通过对陶瓷结合剂及磨具性能的研究,研制出适合PCD加工的陶瓷结合剂金刚石砂轮是制备的关键。 (中国研磨网) 豫金刚石形势分析 主营业务:豫金刚石主营业务为人造金刚石及其原辅材料的研发、生产和销售,以及人造金刚石合成设备的研发。目前,豫金刚石的主导产品为人造金刚石,已成为全国人造金刚石的主要生产企业之一,人造金刚石产销量位居全国第三。 海通证券:由于豫金刚石在原辅材料、合成设备、合成工艺等方面的领先水平以及生产环节的规范化管理,豫金刚石人造金刚石产品的综合生产成本处于优势地位,因而豫金刚石生产产品的毛利率居于国内同行业最高水平,盈利能力强。豫金刚石综合成本低于行业水平,在行业竞争中具有较强的成本优势,也是豫金刚石总体盈利能力一直处于高水平的主要原因。 天相投资:由于豫金刚石在研发和技术装备上优势明显,豫金刚石生产的金刚石高品级率总体处于国内领先水平,部分人造金刚石的粒度、冲击韧性(T I)、热冲击韧性(TT I)、冲击强度等技术指标已经接近或达到国际先进水平,可以部分替代进口金刚石产品,满足国内外高品级金刚石的市场需求。 安信证券:2009年我国人造金刚石产量达到54亿克拉,产销量已占全球总量的70%以上。豫金刚石2009年度人造金刚石产量为4.02亿克拉,而国内主要竞争对手黄河旋风和中南豫金刚石产能均超过15亿克拉。产量排名前三位的河南金刚石的产能的行业集中度达80%左右,由于产品同质化,行业竞争较为激烈。但豫金刚石竞争优势明显,有利于在激烈竞争中脱颖而出,其核心竞争力主要体现在技术研发领先以及由此引发的在原辅材料、合成设备、合成工艺等方面领先。与上市公司黄河旋风相比,豫金刚石产品毛利率要高出近10个百分点,这也反映了豫金刚石产品相对高端,技术相对领先。 62
树脂结合剂金刚石工具性能的研究 树脂结合剂金刚石磨具是金刚石磨具中使用量最大的一类。和金属结合剂金刚石磨具和陶瓷结合剂金刚石磨具相比,树脂结合剂金刚石磨具有磨具硬化温度低,只需200℃左右,远远低于金属结合剂和陶瓷结合剂金刚石磨具的热压成型 温度;生产周期短,生产设备简单,生产能耗少,规模生产可降低成本;形成自锐性,提高磨具锋利性;被加工工件的表面光洁度高,适用于镜面磨削;其缺点是寿命短,耐热性差,易老化。 其中最根本原因是:树脂结合剂胎体对金刚石的把持力小。为了提升树脂结合剂磨具的寿命,通常采用两种方法进行改进。 一种方法是尝试新型树脂或者对现有树脂进行改性,提高树脂的耐热性;另一种方法是对金刚石进行镀覆,提高树脂对金刚石的把持力。镀覆金刚石在金属结合剂和陶瓷结合剂的磨具中应用的相应研究较多,但镀覆金刚石在树脂结合剂中的研究却鲜有报道。 本文通过采用对无镀层金刚石、镀覆刚玉金刚石和金属镀层金刚石制备的金刚石树脂结合剂磨具性能进行对比分析,研究镀覆种类对两种树脂结合剂磨具的锋利性、耐用性、力学性能以及对树脂结合剂的结构和致密度的影响,获得如下结论:(1)采用聚酰亚胺树脂(PI)作为结合剂,在金刚石、聚酰亚胺(PI)、氧化铬等组分确定的前提下,实验填料的最佳配比为碳化硅微粉30(vol)%,合金粉 4(vol)%,冰晶石4(vol)%,此时,树脂金刚石磨具磨削比最大,达到2.286,具备良好的磨削性能,使用性价比较高。(2)按照最佳填料配方,采用无镀层金刚石、镀覆金属(钛、铜、镍)镀层金刚石和镀覆刚玉镀层金刚石压制两组平行实验试样进行性能对比分析。
结果表明:在其他组分含量保持不变的前提下,对金刚石进行表面镀覆处理可以明显提高磨具的磨削比,提高磨具的磨削效率,并且可以提高试样的抗弯强度、硬度等力学性能。三种金属镀层(钛、铜、镍)中,钛镀层的镀覆效果最好,对树脂磨具的磨削性能和力学性能提升明显,无机物刚玉镀层镀覆效果优于金属镀层。 (3)使用无镀层金刚石的配方试样,聚酰亚胺(PI)树脂结合剂金刚石磨具拥有更好的耐磨性和锋利性;使用含镀层的金刚石配方试样,情况相反。在无水冷磨削条件下,酚醛树脂(PF)树脂结合剂使用镀覆镀层的金刚石对树脂磨具的磨削性能提升幅度更大。 (4)对金刚石进行表面镀覆可以影响到热压后酚醛树脂(PF)结合剂的结构和致密度,并且表面更粗糙的刚玉镀层影响更大。靠近金刚石的酚醛树脂(PF)更为致密,对金刚石形成保护性包裹,远离金刚石的酚醛树脂(PF)更为稀疏。
金属基复合材料的研究进展 姓名：@@@ 学号：@@@@ 学院：@@@@ 专业：@@@@
目录 1金属基复合材料发展史 (1) 2金属基复合材料的制造方法 (1) 2.1扩散法 (1) 2.1.1扩散粘结法 (1) 2.1.2无压力金属渗透法 (2) 2.1.3预制体压力浸渗法 (2) 2.2沉积法 (2) 2.2.1反应喷射沉积法(RAD) (2) 2.2.2溅射沉积法 (2) 2.2.3化学气象沉积法 (2) 2.3液相法 (2) 2.4熔体搅拌法 (3) 3金属基复合材料的应用概况 (3) 3.1金属基复合材料的范畴界定 (3) 3.2金属基复合材料全球市场概况 (3) 3.2.1MMCs在陆上运输领域的应用 (4) 3.2.2MMCs在电子/热控领域的应用 (4) 3.2.3MMCs在航空航天领域的应用 (5) 3.2.4MMCs在其它领域的应用 (5) 3.3中国的金属基复合材料研究现状 (7) 4金属基复合材料研究的前沿趋势 (7) 4.1金属基复合材料结构的优化 (7) 4.1.1多元/多尺度MMCs (8) 4.1.2微结构韧化MMCs (8) 4.1.3层状MMCs (8) 4.1.4泡沫MMCs (8) 4.1.5双连续/互穿网络MMCs (8) 4.2结构-功能一体化 (8) 4.2.1高效热管理MMCs (8) 4.2.2低膨胀MMCs (9) 4.2.3高阻尼MMCs (9) 4.3碳纳米管增强金属基纳米复合材料 (9) 5总结与展望 (9) 参考文献 (10)
金属基复合材料的研究进展 摘要：在过去的三十年里，金属基复合材料凭借其结构轻量化和优异的耐磨、热学和电学性能，逐渐在陆上运输(汽车和火车)、热管理、民航、工业和体育休闲产业等诸多领域实现商业化的应用，确立了作为新材料和新技术的地位。本文概述了金属基复合材料的发展历史和制造方法。并且在综述金属基复合材料的研究与应用现状的基础上，对其研究的前沿趋势进行了展望。 关键词：金属基复合材料；制造方法；性能；应用；前沿展望 金属基复合材料（MMCs），是在各金属材料基体内用多种不同复合工艺，加进增强体，以改进特定所需的机械物理性能。金属基复合材料在比强度、比钢度、导电性、耐磨性、减震性、热膨胀等多种机械物理性能方面比同性材料优异得多。因此，金属基复合材料在新兴高科技领域，宇航、航空、能源及民用机电工业、汽车、电机、电刷、仪器仪表中日益广泛应用。 1金属基复合材料发展史 近代金属基复合材料的研究始于1924年Schmit[1]关于铝/氧化铝粉末烧结的研究工作。在30年代，又出现了沉淀强化理论[2,3]，并在以后的几十年中得到了很快地发展。到了60年代，金属基复合材料已经发展成为复合材料的一个新的分支。到了80年代，日本丰田公司首次将陶瓷纤维增强铝基复合材料用于制造柴油发动机活塞，从此金属基复合材料的研制与开发工作得到了飞快地发展。土耳其的S.Eroglu等用离子喷涂技术制得了NiCr-Al/MgO-ZrO2功能梯度涂层。目前，金属基复合材料已经引起有关部门的高度重视，特别是航空航天部门推进系统使用的材料，其性能已经接近了极限。因此，研制工作温度更高、比钢度、比强度大幅度增加的金属基复合材料，已经成为发展高性能材料的一个重要方向。1990年美国在航天推进系统中形成了3 250万美元的高级复合材料（主要为MMC）市场，年平均增长率为16%，远远高于高性能合金的年增长率[4]。到2000年，金属基复合材料的市场价值达到了1.5亿美元，国防/航空用金属基复合材料已占市场份额的80%[5]。预计到2005年市场对金属基复合材料的需求量将达161 t，平均年增长率为4.4%。 2金属基复合材料的制造方法 金属基复合材料的种类繁多，制造方法多样，但总体上可以归纳为4种生产方法。2.1扩散法 扩散法是将作为基本的金属粉末与裸露或有包覆层的纤维在一起压型和烧结，或在基体金属的薄箔之间置入增强剂进行冷压或热压制成金属基复合材料的方法[6]。 2.1.1扩散粘结法 这种方法常用于粉末冶金工业。对于颗粒、晶须等增强体可以采用成熟的粉末冶金法，即把增强体与金属粉末混合后冷压或热压烧结，也可以用热等压工艺。对于连续增强体比较复杂，需先将纤维进行表面涂层以改善它与金属的润湿性并起到阻碍与金属反应的作用，再浸入液态金属中制成复合丝，最后把复合丝排列并夹入金属薄片后热压烧结，对于难熔金属
军民两用技术与产品2010·1 先进纤维增强树脂基复合材料 在航空航天工业中的应用 航天材料及工艺研究所 赵云峰 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" !!!!!!!!!!!!" !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" !!!!!!!!!!!!" 一、引 言 随着航空航天工业的发展，先进飞机、运载火箭和导弹、卫星等的高性能、高可靠性和低成本，很大程度上是由于新材料和新工艺的广泛应用。先进复合材料是航空航天高技术产品的重要组成部分，它能有效降低飞机、运载火箭、导弹和卫星的结构重量，增加有效载荷和射程，降低成本。国外各类航空航天器结构已经广泛采用了先进的纤维增强树脂基复合材料，其中应用最多的是碳纤维增强环氧树脂复合材料。目前，先进复合材料已经取代了铝合金，成为现代大型飞机的首要结构材料。 二、先进纤维增强树脂 基复合材料的特点 先进纤维增强树脂基复合材料由高性能增强纤维和基体树脂按一定的工艺方法复合而成。与其它材料相比，具备如下特点： （1）与金属材料相比，复合材料具有高的比强度和比模量，可以大幅减轻结构重量； （2）各向异性，具有良好的可设计性，可以充分发挥增强纤维的性能； （3）具有优异的耐疲劳、耐腐蚀和抗振动等特性； （4）成型工艺性好，易于制造一次整体成型复杂零件。 表1列出了几类典型的树脂基复合材料和金属材料的性能。 三、先进纤维增强树脂基复合材料在航天产品上的典型应用 欧洲的“阿里安4”运载火箭采用了大量的碳纤维增强环氧树脂复合材料。卫星发射支架，仪器舱，大型整流罩，第一、二级之间的分离壳，助推器前锥和第二、三级级间段均采用碳纤维增强环氧树脂复合材料制造而成。 “阿里安4”运载火箭卫星整流罩最大外径4米、长约12米。由端头、前锥段、圆柱段和倒锥几部分组成。端头为铝合金加强筋环结构。前锥段和圆柱段采用碳纤维面板/铝蜂窝夹层结构。“阿里安5”运载火箭大型卫星整流罩外径5.4米，同样采用碳纤维面板/铝蜂窝夹层结构。“阿里安4”运载火箭第二、三级碳/环氧级间段直径 2.6米、高度2.73米，采用8块曲型 壁板组成，两端框为铝合金材料，中间用5个铝合金环框加强。 先进复合材料结构件的使用，提高了卫星结构的效率，增加了卫星的有效载荷，加强了商业竞争能力。一些航天器结构所用的典型复合材料见表2。 四、高性能增强纤维 1 碳纤维 碳纤维是一种以聚丙烯腈（PAN ）、沥青、粘胶纤维等为原料，经预氧化、碳化、石墨化工艺而制得的含碳量大于90%的高强度、高模量、耐高温特种纤维。PAN 基碳纤维生产工艺简单、产品综合性能好，因而发展很快，产量占到90%以上。碳纤维具有高强度、高模量、低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、导电、导热、膨胀系数小等优异性能，是国防军事工业不可缺少的工程材料。 研究制备碳纤维的新技术，特别是低成本碳纤维制备技术是国外碳纤维研究的重点。制备碳纤维的新技术可归纳为研究发展廉价原丝、新的预氧化技术和新的碳化和石墨化技术三个方面。为了降低碳纤维的价格，研制低成本碳纤维，美国推出了低成本碳纤维研制计划，并已取得了一定的成果，建成了采用微波碳化的试验线，取得了良好效果，使制备碳纤维
金属基复合材料综述 专业： 学号： 姓名： 时间：
金属基复合材料综述 摘要：新材料的研究、发展与应用一直是当代高新技术的重要内容之一。其中复合材料，特别是金属基复合材料在新材料技术领域中占有重要的地位。金属基复合材料对促进世界各国军用和民用领域的高科技现代化，起到了至关重要的作用，因此倍受人们重视。本文概述了金属基复合材料的发展历史及研究现状，对金属基复合材料的分类、性能、应用、制备方法、等进行了综述，提出了金属基复合材料研究中存在的问题，探讨了金属基复合材料的发展趋势。 关键词：金属基复合材料；分类；性能；应用；制备；发展趋势 Abstract: The research development and application of new composites are one of the important matters in modern high science and technology. This paper summarizes the met al matrix composites and the development history of the present situation and the classific ation of the metal matrix composites, performance, application and preparation methods, w as reviewed, and put forward the metal matrix composites the problems existing in the res earch, discusses the metal matrix composites trend of development. Keywords: Metal matrix composites; Classification; Performance; Application; Preparation; Development trend. 1.引言 复合材料是继天然材料，加工材料和合成材料之后发展起来的新一代材料。按通常的说法，复合材料是指两种或两种以上不同性质的单一材料，通过不同的复合方法所得到的宏观多相材料。随着现代科学技术的迅猛发展，对材料性能的要求日益提高。常希望复合材料即具有良好的综合性能，又具有某些特殊性能。金属基复合材料是近年来迅速发展起来的高性能材料之一，对促进世界各国军用和民用领域的高科技现代化，起到了至关重要的作用。相信随着科学技术的不断发展，新的制造方法的出现，高性能增强物价格的不断降低，金属基复合材料在各方面将有越来越广阔的应用前景。
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、
金刚石砂轮及应用 【摘要】 本文通过介绍金刚石砂轮的特性，来阐述其应用的范围和作用。 【关键词】结构特性用途分类应用金刚石砂轮的新发展 以金刚石磨料为原料，分别用金属粉、树脂粉、陶瓷和电镀金属作结合剂，制成的中央有通孔的圆形固结磨具称作金刚石砂轮。 金刚石砂轮结构一般由工作层、基体、过渡层三部分组成。工作层又称金刚石层，由磨料、结合剂和填料组成。过渡层又称非金刚石层，由结合剂、金属粉和填料组成，是将金刚石层牢固地连接在基体上的部分。基体，用于承接磨料层，并在使用时用法兰盘牢固地夹持在磨床主轴上。一般金属结合剂制品选用钢材、合金钢粉作基体；树脂结合剂选用铝合金、电木作基体。由铝、钢或电木加工而成，起支承工作层和装卡磨具的作用。砂轮成型质量的好坏和使用精度的高低都与基体有很大关系。 由于金刚石磨料所具有的特性（硬度高、抗压强度高、耐磨性好），使金刚石磨具在磨削加工中成为磨削硬脆材料及硬质合金的理想工具，不但效率高、精度高，而且粗糙度好、磨具消耗少、使用寿命长，同时还可改善劳动条件。因此广泛用于普通磨具难于加工的低铁含量的金属及非金属硬脆材料，如硬质合金、高铝瓷、光学玻璃、玛瑙宝石、半导体材料、石材等。 金刚石砂轮按结合剂可分为：树脂结合剂金刚石砂轮；陶瓷结合剂金刚石砂轮；金属结合剂金刚石砂轮（青铜结合剂金刚石砂轮）。金刚石砂轮按生产工艺可分为：烧结式金刚石砂轮（树脂结合剂金刚石砂轮；陶瓷结合剂金刚石砂轮；金属结合剂金刚石砂轮）；电镀金刚石砂轮；钎焊金刚石砂轮。金刚石砂轮按磨削方式可分为：磨钻石用金刚石砂轮；磨硬质合金用金刚石砂轮（金刚石刀磨砂轮）;磨金刚石复合片用金刚石砂轮；无芯磨床用无心磨金刚石砂轮；磨陶瓷制品用金刚石砂轮；切割用金刚石砂轮（也被称为金刚石切割片）；金刚石锯片。金刚石砂轮按外观或形状可分为：平行砂轮；筒形砂轮；杯形砂轮；碗形砂轮；碟形砂轮；磨边砂轮；磨盘等。 金刚石砂轮用于玻璃、陶瓷、铁氧体、半导体材料等硬脆性材料和金属材料的研磨加工、硬质合金材料的外形加工、电解磨削加工，以及磨削加工中心用金刚石钻头的磨削等重负荷切割，具有磨削耐磨性好、效率高、使用寿命长的特点。 金刚石砂轮是磨削硬质合金、玻璃、陶瓷、宝石等高硬脆材料特效工具。近几年来，随着高速磨削超精密磨削技术迅速发展，对砂轮提出了更高要求，陶瓷树脂结合剂砂轮已不能满足生产需要，金属结合剂砂轮因其结合强度高、成型性好、使用寿命长等显著特性而生产得到了广泛应用。金属结合剂金刚石砂轮按制造方式不同主要有有烧结、电镀两种类型。为了充分发挥超硬磨料作用，国外从20世纪90年代初开始用高温钎焊工艺开发一种新型砂轮，即单层高温钎焊超硬磨料砂轮。陶瓷金刚石砂轮还处于研制开发阶段。陶瓷结合剂金刚石砂轮具有金刚石和陶瓷结合剂的共同特点，与普通刚玉、碳化硅砂轮相比，它的磨削力强，磨削时温度比较低，砂轮磨损比较小;可以适应各种冷却液的作用;磨削时砂轮的形状保持性好，磨出工件的精度高;砂轮内有较多的气孔，磨削时有利于排屑和散热，不易堵塞、不易烧伤工件;砂轮的自锐性比较好，修整间隔的时间长，修整比较容易。因此陶瓷结合剂金刚石砂轮在国外一些发达国家的使用日益增多。烧结型金属结合剂砂轮多以青铜等金属作为结合剂，用高温烧结法制造，其结合强度高，成型性好，耐高温，导热性耐磨性好，使用寿命长，可承受较大负荷。因砂轮烧结过程不可避免地存着收缩及变形，所以使用前必须对砂轮
金属结合剂金刚石工具烧结技术的研究 金刚石工具被誉为“工业的牙齿”，以其无与伦比的优异性能和不可替代性成为当今公认的、必不可少的硬脆材料加工用超硬材料工具。传统电阻式热压法制造金属结合剂金刚石工具生产周期短、工艺调整简单，但存在固有的弊病和缺陷，其中最为根本的问题是：烧结过程能耗高，工具的质量稳定性差，使用性能水平低。 本文在总结热压烧结理论的基础上，选用Co-Cu-Sn粉末作为金刚石工具胎体，围绕金属结合剂金刚石工具烧结技术进行研究。获得如下结论：（1）论文首先对同一配方采用HP、C-HP和HIP烧结工艺制备金属结合剂金刚石工具，并对工艺参数进行了优化，其最佳烧成温度、保温时间、施压条件分别为：760℃、4min、35MPa，770℃、90min、30MPa，780℃、60min、80MPa。 （2）在优化工艺条件下，制备WD试样、HD试样和试切用锯片。研究结果表明：HP工艺烧结时间短，但温度场分布不均，烧结试样孔洞较多，易出现金刚石烧蚀现象，杂质氧化物会阻碍金属原子的迁移与扩散，甚至成为裂纹源；C-HP 工艺温度场均匀，还原气氛能有效活化金属原子，促进致密化；HIP工艺能显著降低烧结组织的气孔率，细化晶粒，试样断面出现类似于塑性断裂的浅韧窝特征，胎体对金刚石的包镶状况良好，其试样综合力学性能最佳。 （3）Co-Cu-Sn胎体和金刚石节块的烧结均属于以固相烧结为主的瞬时液相烧结，其致密化过程包括吸附气体的解吸与逸出、金属颗粒表面氧化物的还原、液相的形成与消失、不同组元的扩散与合金化等阶段。三种烧结技术所获得的胎体试样物相组成均为Cu5.6Sn和α-Co，HIP试样结晶最佳。 （4）试切结果表明：HIP锯片的优势主要表现在使用寿命上，其寿命较HP
金属结合剂金刚石砂轮的研究及进展 2007-9-24 1引言 由金刚石或立方氮化硼(CBN)磨料制作的超硬磨料砂轮，因其优良的磨削性能，已广泛用于磨削领域的各个方面。金刚石砂轮是磨削硬质合金、玻璃、陶瓷、宝石等高硬脆材料的特效工具。近几年来，随着高速磨削和超精密磨削技术的迅速发展，对砂轮提出了更高的要求，陶瓷和树脂结合剂的砂轮已不能满足生产的需要，金属结合剂砂轮因其结合强度高、成型性好、使用寿命长等显著特性而在生产中得到了广泛的应用。金属结合剂金刚石砂轮按制造方式不同主要有有烧结和电镀两种类型。为了充分发挥超硬磨料的作用，国外从20世纪90年代初开始用高温钎焊工艺开发一种新型砂轮，即单层高温钎焊超硬磨料砂轮，目前国内这种砂轮还处于研制开发阶段。 2烧结型金刚石砂轮 烧结型金属结合剂砂轮多以青铜等金属作为结合剂，用高温烧结法制造，其结合强度高，成型性好，耐高温，导热性和耐磨性好，使用寿命长，可承受较大的负荷。因砂轮在烧结过程中不可避免地存在着收缩及变形，所以在使用前必须对砂轮进行整形，但砂轮修整比较困难。目前生产中常用的砂轮对滚整形方法不仅在修整时费时费力，而且修整过程中金刚石颗粒的脱落较多，修整砂轮本身的消耗很大，整形精度较低。 近年来各国学者相继开展了应用特种加工方法修整金属结合剂金刚石砂轮的研究工作，主要有电解修整法、电火花修整法和复合修整法等。电解修整法速度快，但整形精度不高；电火花修整法整形精度高，既可整形又可修锐，但整形速度较慢；复合修整法有电解电火花复合修整法、机械化学复合修整法等，修整效果较好，但系统较复杂，因此烧结型金刚石砂轮的修整问题仍然没有得到很好的解决。此外，由于砂轮的制造工艺决定了其表面形貌是随机的，各磨粒的几何形状、分布及切削刃所处的高度不一致，因此磨削时只有少数较高的切削刃切到工件，限制了磨削质量和磨削效率的进一步提高。 3电镀金刚石砂轮 电镀金刚石砂轮的优点：①电镀工艺简单，投资少，制造方便；②无需修整，使用方便； ③单层结构决定了它可以达到很高的工作速度，目前国外已高达250～300m/s；④虽然只有单层金刚石，但仍有足够的寿命；⑤对于精度要求较高的滚轮和砂轮，电镀是唯一的制造方法。正是由于这些优势，电镀砂轮在高速、超高速磨削中占据着无可争议的主导地位。电镀金刚石砂轮存在的缺陷：在镀层金属与基体及磨料的结合面上并不存在牢固的化学冶金结合，磨料实际上只是被机械包埋镶嵌在镀层金属中，因而把持力小，金刚石颗粒在负荷较重的高效磨削中易脱落(或镀层成片剥落)而导致整体失效；为增加把持力就必须增加镀层厚
先进树脂基复合材料研究进展 摘要：本文介绍了颗粒增强、无机盐晶须增强、光固化等类型的树脂基复合材料，亦指出热固性、环氧树脂基复合材料，并简述了制备方法和新技术的应用。 关键词：树脂基复合材料，颗粒增强，无机盐晶须增强，光固化，制备方法，新技术ADVANCE THE RESEARCH OF POLYMER MATRIX COMPOSITES ABSTRACT: The particulate reinforced、inorganic salt whisker, light-cured of resin matrix composites were introduced in this paper,the thermosetting and thermoplastic resin matrix composites was also show in the paper.This paper also discussed the application of new preparation method and technology. Keywords: resin matrix composites,particulate reinforced,inorganic salt whisker, light-cured,preparation method,new technology 先进树脂基复合材料是以有机高分子材料为基体、高性能连续纤维为增强材料、通过复合工艺制备而成，并具有明显优于原组分性能的一类新型材料。目前航空航天领域广泛应用的先进树脂基复合材料主要包括高性能连续纤维增强环氧、双马和聚酞亚胺基复合材料[1]。树脂基复合材料具有比强度高、比模量高、力学性能可设计性强等一系列优点，是轻质高效结构设计最理想的材料[2]。用复合材料设计的航空结构可实现20％一30％的结构减重；复合材料优异的抗疲劳和耐腐蚀性，能提高飞机结构的使用寿命，降低飞机结构的全寿命成本；复合材料结构有利于整体设计和制造，可在提高飞机结构效率和可靠性的同时，采用低成本整体制造工艺降低制造成本。可见复合材料的应用和发展是大幅提高飞机安全性、经济性等市场竞争指标的重要保证，复合材料的用量已成为衡量飞机先进性和市场竞争力的重要标志。 纤维增强树脂基复合材料是在树脂基体中嵌人高性能纤维，比如碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维和芳纶纤维等所制得的材料[3]。树脂基体可以分为热塑性树脂和热固性树脂两种，常用的热塑性树脂有聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)等;常用的热固性树脂有酚醛树脂、环氧树脂和聚醋树脂等。由于纤维增强复合材料具有高强度、高模量、低密度等一系列优良特性，其在航空航天、汽车、建筑、防护、运动器材和包装等领域已有广泛的应用。然而新材料新技术的发展使人们对纤维增强复合材料的性能有了更高的期望，所以高性能纤维增强树脂基复合材料依然是近年来的研究热点。 1 先进树脂基复合材料体系 1.1 纤维增强 纤维增强树脂基复合材料由纤维和树脂基体两部分组成，纤维起承担载荷的作用，树脂均匀传递应力，界面在应力传递的过程中起到关键的作用，是纤维与树脂问应力传递的纽带．随着对复合材料界面性能研究的不断的深入，人们发现纤维的浸润性能、纤维与树脂间的键台及纤维与树脂间的机械嵌合作用等因素对复合材料的性能影响显著，并以此设计出一系列提高界面粘接强度的方法，有效地提高了纤维复合材料的界面性能[4]． 1.1.1碳纤维(CF)增强树脂基复合材料 碳纤维以热碳化方式由聚丙烯睛、沥青或粘胶加工而成，具有高强度、高模量、优异的耐酸碱性和抗蠕变性[4J。对碳纤维增强树脂基复合材料的研究主要集中在对纤维进行改性、对树脂基体进行改性和改善纤维和树脂基体的粘接性能这几个方面。 1.1.2超高强度聚乙烯纤维(uHMPE)， 超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)是1975年由荷兰DSM公司采用凝胶纺丝一超拉伸技术研制成功并实现工业化生产的高强高模纤维。UHMWPE纤维中大分子具有很高的取向度和结晶程度，纤维大分子几乎处于完全伸直的状态，赋予最终纤维高强度、高模量、低密度、耐酸碱