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矿物复合加工

/mineral composition processing/
条目作者陈吉明

陈吉明

最后更新 2023-02-21
浏览 153
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以一种或多种天然矿物(纤维状、片状、颗粒)为原料,经过一系列加工步骤,与其他组分(基体)复合成型而制备矿物复合材料的加工技术与方法。

英文名称
mineral composition processing
所属学科
材料科学与工程

包括矿物增强材料、基体材料及助剂的配比、预处理(混合、捏合等)、成型、固化和后处理等工艺过程。

矿物复合加工从工艺技术来看,除了包括机械加工外,还包括无机与有机化学、热工学等方面的内容,涉及产品配方及加工工艺条件等内容。天然矿物具有诸多优点,如良好的机械性能,耐高温、耐化学腐蚀,优异的光、电、磁功能性等,在此基础上发展的矿物复合加工工艺所形成的矿物复合材料既保留了原有组分的主要特点,同时通过协同效应获得原有组分所没有的优异性能,是非常有前途的结构材料和功能材料。

在进行成型加工时,必须按照矿物复合材料的性能要求设计好材料的组分和配比,经过混合、捏合等预处理工艺制备好成型用坯料(混合料)。生产不同类型的复合材料或采用不同的生产工艺,其坯料的性能各不相同,常见的坯料有浆体(悬浮料)、压塑料、干粉预拌料等。按照坯料性状的不同,复合成型加工方法大致分为三类:①浆体复合成型法。含有一定溶剂或水分的浆料在石膏等模具中浇注(注浆法),或者在抄取网箱上沉积(抄取法),或者喷射喷涂成型。②压塑料复合成型法。坯料加入塑化剂或水分,混合、捏合成塑性料团,然后通过各种成型机械进行缠绕、挤制、模压、辊压或轧膜等成型。③粉料成型法。干粉预拌料含有少量水分或塑化剂,在较高压力下压制成型。

主要矿物复合成型加工方法:①纺织。通过梳棉、纺纱、合股捻线、编织、缠绕等成型手段,使天然纤维状矿物材料相互聚集在一起形成特定形状的制品。②抄取。将增强纤维、填充料及无机或有机黏结剂在溶剂中或水介质中充分混合制成悬浮体,通过圆网或长网、流延或薄片挤出等方法获得物料层,并转移到毡布上,经脱水、层压、干燥、卷绕后固化成型。③黏结。将粒、片状或纤维状矿物骨料与无机胶凝材料或有机黏结剂胶(黏)结在一起固化成型。④塑造。将含少量水分的塑性坯体混合料手塑成型、旋塑成型或模塑成型;或配制具有流变性的泥浆分散料,在模具中稠化成型、注模(浇铸)成型等。⑤模压。将矿物颗粒、薄片、纤维润湿,或加入少量有机或无机黏结剂,预拌混合后制备成压塑料、坯料、干粉预拌料或造粒颗粒料等,在具有精确尺寸形状的钢模具中,经加压处理成型,并经养护、蒸压固化或干燥定型。⑥挤压。将拌和料在压力作用下通过规定形状尺寸的模具窗口连续挤出成型,或将浆状糊料在加压流动下喷涂;将矿物纤维-橡胶在有溶剂条件下,用加热辊压成型机(成张机)将预拌料辊压成型、成张。⑦造粒。将矿物粉体加水湿润或制浆,利用喷雾干燥成球造粒、挤出造粒、搅拌造粒、冷冻干燥造粒等使物料成型。⑧固化烧结。将初步成型的各种坯体在高温状态下发生固相反应或重结晶,形成新的矿物晶体或相互穿插生长结合成致密坚硬的多晶材料,进而使矿物晶粒结合在一起固化成型,并达到降低孔隙率、提高密度和增加强度的目的。⑨熔融冷凝。将矿物、岩石原料配比后经高温熔融,利用熔体的可浇铸性、拉丝性和冷凝成型的性质制造异形型材或纤维、铸块等。

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