【摘要】：樹脂礦物復合材料是以天然花崗巖顆粒為骨料,以有機樹脂為粘結(jié)劑形成的新型復合材料,具有良好的復雜外形成型能力和精度、優(yōu)良的阻尼減振性和熱穩(wěn)定性以及耐腐蝕性等,適用于制造高速和精密加工機床、激光、電子、醫(yī)療設備等的床身、底座、工作臺、立柱等基礎件。雖然樹脂礦物復合材料具有諸多優(yōu)良特性,但其力學性能較差,很大程度上限制了其在工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應用。本文通過添加鋼纖維作為增強相制備鋼纖維增強樹脂礦物復合材料,提高樹脂礦物復合材料的抗彎強度和抗壓強度。研究不同表面預處理方法對界面粘接強度的影響,探索影響樹脂礦物復合材料界面粘接強度及力學性能的主要因素,為樹脂礦物復合材料在機床床身等機械基礎件的應用奠定了基礎。根據(jù)不同化學物質(zhì)的組分特性和工業(yè)生產(chǎn)要求,優(yōu)選出組成纖維增強樹脂礦物復合材料的樹脂、固化劑、稀釋劑、骨料、填料和增強纖維等各組分。參照現(xiàn)有成熟的復合材料制備經(jīng)驗,結(jié)合工藝試驗結(jié)果,優(yōu)化鋼纖維增強樹脂礦物復合材料的制備流程。在鋼纖維表面預處理機理研究的基礎上,試驗研究不同表面預處理方法對鋼纖維表面理化性能的影響。接觸角試驗結(jié)果表明,四種表面預處理后的金屬試樣表面自由能較未處理的金屬試樣均有不同程度的提高,其中,氧化處理后的金屬試樣表面自由能最大,提高了82.3%,偶聯(lián)次之。表面自由能增大提高了金屬表面的浸潤能力,有利于環(huán)氧樹脂在其表面浸潤和鋪展。單纖維拉拔試驗結(jié)果表明,經(jīng)不同表面預處理后的鋼纖維與樹脂基體的粘結(jié)強度較未處理前均有不同程度的提高,其中,經(jīng)偶聯(lián)處理的鋼纖維由于表面自由能提高,以及與環(huán)氧樹脂間形成互穿或半互穿網(wǎng)絡界面層的雙重效果,界面粘結(jié)強度最大,與未處理的鋼纖維相比提高了45.1%。結(jié)合鋼纖維抗拉強度試驗和單纖維拉拔試驗,在纖維最大脫粘力與纖維拉斷時所能承受的最大力相等時,推導得出增強纖維的臨界長度公式,為鋼纖維增強樹脂礦物復合材料的應用奠定了基礎。添加鋼纖維可以有效改善樹脂礦物復合材料的力學性能,抗彎強度和抗壓強度分別提高17.9%和8.2%。鋼纖維有效改善了樹脂礦物復合材料在受到荷載初期裂紋急劇擴展的現(xiàn)象,并且在荷載末期鋼纖維與基體脫粘拔出過程吸收能量,材料呈現(xiàn)良好的塑形,具有裂而不斷的特性。表面預處理對鋼纖維增強樹脂礦物復合材料抗彎性能的改善作用明顯,對抗壓強度影響較小,四種表面預處理方法中偶聯(lián)處理效果最佳,復合材料的抗彎強度提高33.4%。
[Abstract]:Resin mineral composite is a new type of composite material made of natural granite particles and organic resin as binder. It has good complex shape forming ability and precision, excellent damping damping, thermal stability and corrosion resistance. It is suitable for manufacturing high speed and precision machine tools, laser, electronics, medical equipment and so on. Although the resin mineral composite material has many excellent properties, the mechanical properties of the resin mineral composite material are poor, which greatly limits its wide application in industrial production. In this paper, steel fiber reinforced resin mineral composite material was prepared by adding steel fiber as an enhanced phase, and the mineral composition of the resin was improved. The bending strength and compressive strength of the material are studied. The influence of the different surface pretreatment methods on the bonding strength of the interface is studied. The main factors affecting the interfacial bonding strength and mechanical properties of the resin mineral composite materials are explored, which lays the foundation for the application of the resin mineral composite material in the machine tool bed, such as the machine tool bed. Component characteristics and industrial production requirements, select the components of the resin, curing agent, diluent, aggregate, filler and reinforced fiber, which make up the fiber reinforced resin mineral composites. The preparation process of the steel fiber reinforced resin mineral composite is optimized with reference to the existing experience in the preparation of the existing mature composite materials and the process test results. On the basis of the study of the mechanism of surface pretreatment, the effects of different surface pretreatment methods on the physical and chemical properties of the steel fiber surface were tested. The contact angle test results showed that the surface free energy of the four kinds of surface pretreated metal samples was improved to some extent than that of the untreated metal samples, among them, the metal sample sheet after oxidation treatment was used. The maximum surface free energy is increased by 82.3% and coupling time. The increase of surface free energy increases the infiltration capacity of the metal surface, which is beneficial to the infiltration and spreading of the epoxy resin on its surface. The results of single fiber drawing test show that the bond strength of the steel fiber and the resin matrix after the different surface pretreatment has been improved to a different degree than that before the treatment. In addition, the coupling treatment of steel fiber, due to the increase of surface free energy, and the double effect of interpenetrating or semi interpenetrating network interface between the epoxy resin and the epoxy resin, has the greatest bonding strength. Compared with the untreated steel fiber, the tensile strength test and single fiber drawing test of 45.1%. bonded steel fibers have been improved. When the maximum force that the fiber can withstand is equal, the formula of the critical length of the reinforced fiber is derived, which lays the foundation for the application of the steel fiber reinforced resin mineral composite material. The addition of steel fiber can effectively improve the mechanical properties of the resin mineral composites, and the bending strength and compressive strength are increased by 17.9% and 8.2%. steel fibers respectively. It improves the phenomenon that the resin mineral composites expand rapidly at the initial stage of loading, and absorbs energy at the end of the load at the end of the load. The material exhibits good shape and has a crack and continuous characteristic. The improvement of the bending property of the steel fiber reinforced tree fat mineral composites by surface pretreatment is clear. The results show that the effect of coupling treatment is the best among the four surface pretreatment methods, and the bending strength of the composite is increased by 33.4%.
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ327;TB33

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 周榮;劉濤;張智梅;;鋼纖維類型和分布形式對混凝土抗壓性能的影響[J];結(jié)構(gòu)工程師;2007年01期

2 慕儒;趙全明;田穩(wěn)苓;;單向分布鋼纖維增強水泥漿的制備與性能研究[J];河北工業(yè)大學學報;2012年02期

3 吳培熙;瞿雄偉;;半金屬摩阻制品中鋼纖維取向狀態(tài)對其摩擦性能影響的研究[J];河北工學院學報;1990年02期

4 代小明;;鋼纖維增強澆注料的應用[J];四川冶金;1990年03期

5 李加種;;增強混凝土鋼纖維加工技術及特性[J];新技術新工藝;1992年05期

6 顧澄中;施美玲;林永渭;吳敘勤;;半金屬摩阻材料中鋼纖維的應用[J];非金屬礦;1993年05期

7 王漳水,陳瑛;漫話鋼纖維[J];金屬世界;1999年05期

8 歐陽輝,伍穎,楊軍;鋼纖維對混凝土疲勞性能增強的研究[J];安全與環(huán)境工程;2004年01期

9 石飛;應文宗;彭毅;王龍飛;;超短超細鋼纖維對水泥砂漿性能的影響對比[J];混凝土與水泥制品;2011年06期

10 李政;宋曉明;;鋼纖維水泥砂漿力學行為研究[J];科技視界;2013年16期

相關會議論文 前10條

1 謝秉洪;韓水生;;我國鋼纖維生產(chǎn)發(fā)展的現(xiàn)狀與展望[A];全國第五屆纖維水泥與纖維混凝土學術會議論文集[C];1994年

2 石妍;楊華全;李家正;林育強;王仲華;;鋼纖維噴混凝土的室內(nèi)濕噴試驗研究[A];水工大壩混凝土材料和溫度控制研究與進展[C];2009年

3 丁沃圻;王國順;徐克文;袁家殟;黃曉;;異型鋼纖維新加工原理的研究[A];纖維水泥與纖維混凝土——全國第四屆學術會議論文集（二）[C];1992年

4 郭曉輝;朱健;閻立新;郭建民;;鋼纖維增強砼的動態(tài)裂紋擴展[A];纖維水泥與纖維混凝土全國第四屆學術會議論文集（一）[C];1992年

5 郭曉輝;王顯耀;馬勇;紀國華;;鋼纖維增強砼拉伸損傷本構(gòu)特性[A];纖維水泥與纖維混凝土全國第四屆學術會議論文集（一）[C];1992年

6 蔣永生;;鋼纖維高強混凝土在結(jié)構(gòu)中應用研究綜述[A];纖維水泥與纖維混凝土全國第四屆學術會議論文集（一）[C];1992年

7 ;中文版權(quán)目錄[A];纖維水泥與纖維混凝土全國第四屆學術會議論文集（一）[C];1992年

8 丁漢延;戴錦春;;異型鋼纖維產(chǎn)品質(zhì)量分析與控制[A];全國第五屆纖維水泥與纖維混凝土學術會議論文集[C];1994年

9 徐世生;;鋼纖維形式和尺寸對鋼纖維混凝土力學性能的影響[A];首屆全國青年巖石力學學術研討會論文集[C];1991年

10 高俊峰;邱洪興;蔣永生;;鋼纖維高強混凝土牛腿計算方法的探討[A];纖維水泥與纖維混凝土全國第四屆學術會議論文集（一）[C];1992年

相關重要報紙文章 前1條

1 特約記者 龍鳳;綱纖維為房屋“強筋壯骨”[N];中國房地產(chǎn)報;2003年

相關博士學位論文 前10條

1 李楠;鋼纖維高強混凝土構(gòu)件抗爆性能與損傷評估[D];長安大學;2015年

2 張宏戰(zhàn);鋼纖維高強混凝土構(gòu)件受剪性能試驗研究[D];大連理工大學;2006年

3 楊萌;鋼纖維高強混凝土增強、增韌機理及基于韌性的設計方法研究[D];大連理工大學;2006年

4 田穩(wěn)苓;鋼纖維膨脹混凝土增強機理及其應用研究[D];大連理工大學;1998年

5 謝曉鵬;鋼筋局部鋼纖維高強混凝土板沖切性能研究[D];鄭州大學;2007年

6 陳德興;鋼纖維高強混凝土含損傷率型本構(gòu)關系研究[D];中國科學技術大學;2009年

7 巫緒濤;鋼纖維高強混凝土動態(tài)力學性質(zhì)的研究[D];中國科學技術大學;2006年

8 劉永勝;鋼纖維混凝土力學性能和抗侵徹機理研究[D];中國科學技術大學;2006年

9 曾志興;鋼纖維輕骨料混凝土力學性能的試驗研究及損傷斷裂分析[D];天津大學;2003年

10 黃偉;礦井補償收縮鋼纖維混凝土性能試驗研究與工程應用[D];安徽理工大學;2011年

相關碩士學位論文 前10條

1 廖忻;濕熱環(huán)境下SFPSC疲勞性能的實驗研究[D];華南理工大學;2015年

2 周長偉;纖維納米混凝土配合比及力學性能[D];鄭州大學;2015年

3 李琛;鋼纖維納米混凝土與鋼筋粘結(jié)滑移本構(gòu)關系[D];鄭州大學;2015年

4 楊浩;表面預處理鋼纖維增強樹脂礦物復合材料技術及機理研究[D];山東大學;2015年

5 關戰(zhàn)偉;鋼纖維在混凝土結(jié)構(gòu)中的增強與抗裂作用研究[D];河海大學;2006年

6 于學玉;鋼纖維高強混凝土梁結(jié)構(gòu)行為的數(shù)值分析研究[D];西南交通大學;2006年

7 管仲國;鋼纖維高強混凝土有腹筋梁受剪試驗研究[D];大連理工大學;2003年

8 趙甜甜;腐蝕后分層鋼纖維混凝土梁靜力試驗研究[D];山東科技大學;2008年

9 李洪杰;鋼纖維銹蝕及鋼纖維混凝土腐蝕的力學性能試驗研究[D];鄭州大學;2013年

10 趙翔;鋼纖維聚合物水泥混凝土物理力學性能研究[D];重慶交通大學;2013年

，

本文編號：2162878