技术材料分析篇1
除固体火箭发动机壳体、压力容器等回转体结构以缠绕工艺制造为主外，对行器重要复合材料结构主要还是以热压罐工艺生产，并围绕该工艺出现了各种整体化成型技术和自动化制造技术［1］。
1．1数字化制造技术
数字化制造是当今世界制造业发展的趋势，近年来，数字化以其柔性好、响应快、质量高、成本低，正逐渐成为先进制造技术的核心［2］。在传统的复合材料研制模式中，设计、分析及制造之间的数据是通过模拟量传递，构件质量在很大程度上依赖于工人的经验和熟练程度。而通过在复合材料构件研制过程中引入数字化技术，可以保证设计、分析、制造数据源的唯一，做到复合材料CaD／Cae／Cam一体化，便于数字量传递，减少研制时间，加快研制进度。复合材料构件数字化制造过程涉及到的技术主要包括：可制造性分析、复合材料构件铺层展开、模具和夹具的快速设计、模架的选型及快速设计、工装零组件的快速装配技术、铺层排样技术、数控下料技术、激光定位技术、成型工艺的仿真及优化技术、工程数据管理系统、数据传递接口技术等［3］。以美国为首的西方发达国家首先采用了数字化技术。这项技术以全面采用数字化产品定义、数字化预装配、产品数据管理、并行工程和虚拟制造技术为主要标志，从根本上改变了复合材料传统的设计与制造方式，大幅度提高了制造技术水平［4］。目前，世界先进的飞机制造商已经利用数字化技术实现了飞机的“无纸化”设计和生产，美国波音公司在Boeing777和洛克希德•马丁公司在F35研制过程中，采用数字制造技术与传统方式相比，研制周期缩短了2／3，研制成本降低了50％，开辟了航空数字化制造的先河［5］。中国中航工业集团针对某机型复合材料制件的生产［6］，建立了中国首个航空复合材料制件的数字化技术生产系统，依托数字化技术和数据库系统的支撑，通过数据库与生产线的数据交换接口系统，实现数据库与数字化生产线对接，将产品结构设计、车间meS系统、工装设计生产、固化成型、无损检测、装配等实现数字化，并将各环节的软件接口进行对接，打通了复合材料制件数字化制造过程，起到提高产品质量、缩短研制周期，进一步减轻结构质量的目的。在中国民用飞机研制中也将复合材料构件设计制造技术与数字化技术相结合，以实现复合材料构件设计与制造各环节数字化、数据流畅通和复合材料构件在并行工作模式下的设计、工艺、制造、检测全过程的集成，促进飞机复合材料构件的大面积使用和降低制造成本。
1．2自动化制造技术
采用预浸料／热压罐工艺制备复合材料结构，首先需要按设计要求将一定尺寸、形状、数量的预浸料在模具上铺叠成层合结构的坯料，然后再将其放入热压罐中固化。预浸料坯料，即预浸料预成型体的制备是整个制造过程中周期最长、劳动强度最大的工艺环节，也是决定复合材料制造质量的关键。传统的预浸料／热压罐工艺采用下料、人工铺贴、预压实的方式进行预浸料预成型体的制备，存在时间长、成本高、工艺质量不易控制、大型制件难以制造等问题。因此如何实现预浸料预成型体的机械化、自动化制造成为了复合材料结构低成本高品质制造技术的核心［7］，近些年涌现出自动铺放技术、热隔膜技术、机械变形成型技术等，在极大提高生产效率的同时，保证了成型质量的稳定性。1．2．1自动铺放技术自动铺放技术包括自动铺丝（aFp）和自动铺带（atL），共同特点是使用预浸料实现预成型体的数字化、自动化制造。atL技术主要用于机翼壁板等小曲率、平面类结构成型，aFp技术主要用于机身等大曲率复杂结构成型。自动铺带技术集预浸料裁剪、定位、铺贴、压实等于一体，其自动化成型CaD／Cam技术涉及原材料选择、材料设计、产品结构与铺层设计、线型设计、工艺制度设计、运动参数计算、成型加工与检测、模具技术等多方面［8］。根据复合材料预浸带的特性，自动铺带CaD／Cam软件开发中都要遵循“自然路径”的概念［9］，否则会出现纤维的褶皱、预浸带难以贴合模具表面以及预浸带之间留下缝隙等缺陷；而自动铺丝技术中，各预浸纱独立输送，不受自动铺带中“自然路径”轨迹限制，铺放轨迹自由度更大，甚至可实现连续变角度铺放，但不同的铺放轨迹可能会影响生产效率以及制件的成型质量。由此可见，对于自动铺放工艺，铺放轨迹的设计是控制工艺质量的核心，而通过计算机模拟铺放过程，定义并优化铺放轨迹是主要途径。美国Cincinnati公司［10］以Catia为基础开发的aCRapatH可实现离线的模型导入、轨迹生产、后处理、仿真和代码生成等功能；ViStaGY［11］公司的FiberSim软件不仅能够实现调用工程软件中的铺放模型，而且还能够自动生成铺带代码文件，兼容常见的Catia、nX和proe等工程软件；西班牙m－torres公司以Catia为基础开发了方便编程的CaD／Cam软件模块；法国Forest－line公司采用法国纯粹和应用数学中心（Cimpa）Sa注册的tapeLay软件设计并集成到CatiaV5的Cam模块，能够实现铺带轨迹规划线型的比较与仿真［12］。国内相关方面研究起步相对较晚，主要是样机研制、产品试制以及技术储备阶段。在自动铺带方面，肖军等［13］根据微分几何理论证明了在可展曲面上“自然路径”与测地线的等价，并基于autoCaD环境，应用弧长展开变换方法构造了柱面铺带轨迹算法，开发了具有机器代码生成的仿真软件，能够实现给定形状、给定铺层构件的铺带轨迹生成、后置处理与加工指令生成。在自动铺丝方面，肖军等［14］开发了基于openGL的自动铺丝运动模拟设计与仿真软件和基于Catia的自动铺丝CaD／Cam软件原型，选取初始参考线，构建适当的曲面等距平移进行轨迹规划和选取合适的参考轴线，并构造曲面与该轴线固定角度的迭代格式。同时，韩振宇等［15］研究并开发了能够实现仿真纤维铺放路径规划的软件系统，利用平行投影定理实现铺放轨迹在网格单元共享顶点处良好衔接，提出并验证了等距偏置算法。1．2．2基于自动铺带的曲率结构成型技术航空复合材料中加筋壁板结构十分常见，其筋条由于曲率加大，难以直接采用自动铺带工艺制备，而采用自动铺丝工艺效率偏低。为此常采用自动铺带工艺先制备平板预浸料坯料，然后采用热隔膜工艺或机械变形工艺将其成型为带曲率预制件，可以得到L型、C型、i型等筋条。1）热隔膜成型工艺对于复合材料，热隔膜工艺［16］最初是用于热塑性复合材料的制造，而后发展为带曲率热固性复合材料预制件的重要成型方法。该技术先将自动铺带机或人工铺覆成的平板结构放置于热隔膜成型机上，平板结构表面覆盖一种延展性和强度较高的隔膜，在隔膜内部抽真空，利用负压和红外辐射加热，将平板结构整体贴合模具成型，从而压实成具有曲面结构的预制件，如图1所示。工艺过程中复合材料受热温度较低，未发生明显固化，因此需再用热压罐等工艺进行固化。该方法非常适合于大型曲面复杂件，如梁和长桁的制造，预成型型面精度容易控制，并且自动化程度高，劳动力成本低。热隔膜成型过程中预浸料铺层之间、预浸料与模具表面以及预浸料与热隔膜之间均发生着复杂的摩擦行为，还涉及到红外加热、模具预加热带来的温度场变化，需要控制合理的预浸料滑移量和滑移速度，才能避免预制件中发生纤维褶皱等缺陷。作者团队［16－18］针对热固性单向带，研究了热隔膜成型过程中C型预成型体和模具温度的变化规律以及成型温度、预成型体尺寸、成型速率对试件表面质量和内部缺陷的影响，并建立了预浸料滑移摩擦力测试方法，发现通过调控工艺温度和抽真空速率，可以改变预浸料滑移摩擦力的大小和滑移量，最终影响复合材料的工艺质量。借助计算机模拟技术，可以分析热隔膜工艺中温度场和预浸料的滑移状态。如pantelakis和Baxevani［19］研究了热隔膜工艺的产品质量及成本的最优条件；Labeas等［20］通过有限元方法研究了红外辐射加热对热隔膜成型过程温度分布的影响；Smiley和pipes［21］通过数值模拟分析了热塑性复合材料在隔膜成型过程中的变形行为；Krebs［22］和mallon［23］等对碳纤维／peeK复合材料双隔膜成型过程进行了研究，考虑了包括模具形状、层板厚度、铺层方式、隔膜种类等在内的影响成型质量的因素，并进一步分析了预浸料铺层的滑移变形过程。下一步研究趋势应为实现热隔膜成型全过程的有限元模拟，包括温度变化情况以及变形过程应力分布的预报。2）机械变形成型工艺机械方式的变形成型工艺，其实质是热隔膜成型工艺的发展。热隔膜在成型时只有一个真空负压的作用，难以成型厚度较大的层板，而采用机械压力则可以完成厚层板的变形，得到带曲率预成型体。该技术依然是利用自动铺带技术将预浸料铺叠成平板，然后利用机械的方式将平板贴向具有一定曲面构型的模具，预浸料平板一端被设备对压运动机构固定，另一端放置在成型机构端的上下加热片间，加热后，预浸料层在设备下压运动的机械作用下成型成L型制件，并可通过对压运动机构的相对运动成型成t型制件，最后利用热压罐等工艺固化得到制件成品。机械方式的变形成型工艺易于工厂自动化生产和流水线作业，对提高梁结构制件的生产效率具有重要意义。这类成型工艺最早曾用于制造westland30－300直升机的热塑性基体复合材料水平安定面。目前，空客已将机械方式的变形成型工艺运用到a350XwB机翼长桁的自动化生产线上。
1．3整体化成型技术
易于实现大面积整体成型是复合材料制造的显著特点之一，对行器结构而言，大面积整体成型复合材料在满足结构总体性能要求的前提下，可以大幅减少零件与紧固件数目，从而减轻结构质量、降低成本，特别是装配成本，这是美国Cai计划解决的主要关键技术之一。1）基于热压罐成型的共固化技术对于热压罐工艺而言，整体成型的关键是共固化／共胶接（Cocured／Cobonded）技术。在国防和民用飞行器方面，复合材料大面积整体成型技术均发展迅速，获得了显著效益，如F－22和F－35机翼均由4块整体成型机翼壁板构成，B－2外翼由两块大的外翼蒙皮构成；大型客机方面，a380中央翼、Boeing787机身和机翼、空客a350XwB机翼都采用了复合材料整体化结构［24］。目前对于大型复杂构件，如大尺寸变厚度结构、多筋厚蒙皮结构和整体框、梁等结构的整体成型技术，如何实现大型复合材料构件整体化成型与结构设计分析相结合，提高质量控制精度是目前的研究重点。此外，结合自动铺放技术的整体化成型技术已成为航空复合材料结构的首选工艺。例如Boeing787的所有翼面及翼盒构件均采用自动铺带技术制造，机身段采用自动铺丝技术制造。a380的尾锥、a350XwB的尾锥和C形梁使用自动铺丝工艺制成，如图2所示。V－22飞机的后机身，F－22和F－35复合材料的S形进气道采用自动铺丝技术制造［25］。2）预浸料／液体成型的共固化技术预浸料工艺的高性能和液体成型工艺的低成本，促使制造技术人员考虑将两者结合，取长补短，在性能和成本上做出平衡，由此预浸料／液体成型共固化工艺应运而生。该工艺原理［26］是将预浸料铺层和干纤维预成型体组合在一起，将树脂注入干纤维预成体中，进一步使其与预浸料铺层一同固化形成一个整体，预浸料铺层主要用于蒙皮结构，干纤维预成型体主要用于筋条、凸台、连接部分等复杂结构。该工艺可以通过改变预浸料铺层、干纤维预成型体的结构和组合方式，制造复杂形状构件，可以大幅度减少零件、紧固件的数量和装配工序，并且简化了模具设计和树脂充模过程，从而降低了制造成本，减轻了制件质量。此外，预浸料铺层和干纤维预成型体可以根据要求选择不同种类的树脂、纤维和织构形式，从而灵活地设计制件的性能。典型的预浸料／液体成型共固化工艺包含树脂传递模塑／预浸料共固化工艺（Co－curingResintransfermoldingprocess，Co－Rtm）、真空灌注／预浸料共固化工艺（Co－curingVacuumassistantResininfusionprocess，Co－VaRi）、树脂膜熔渗／预浸料共固化工艺（Co－curingResinFilminfu－sionprocess，Co－RFi），如图3所示。共固化液体成型工艺用机承力结构，被证明是一种极具发展前途的复合材料低成本整体成型制造技术。例如，Co－Rtm工艺首先由美国northropGrum－man公司［27］提出，用于生产大型整体复合材料制件，继而在美国Cai计划中得到进一步发展。F－35垂直安定面采用自动铺带的Co－Rtm工艺制造，制造成本降低1．4万美元，质量减少7％，零件数减少52％，模具数减少38％；F－35采用三维编织加强筋和丝束铺放的Co－Rtm工艺制造整体进气道，紧固件减少95％，减重36．4kg，成本降低20万美元。欧洲“CleanSky”计划［28］中包含了Co－RFi工艺，采用该工艺制备的复合材料力学性能达到了所用的ooa（outofautoclaveprocess）预浸料强度的水平。作者团队［29－35］对Co－RFi和Co－VaRi工艺开展了研究，通过对加筋壁板制备工艺的研究，证明Co－VaRi获得的力学性能低于预浸料／热压罐工艺，而高于RFi工艺，预浸料部分与RFi部分的结合界面性能优异，同时工艺周期短，有望用于民机复合材料结构的制造。航天特种材料及工艺研究所采用Co－Rtm工艺制备复杂弹体结构，简化了模具结构和工序，提高了成品率、降低了工艺时间。
2新型低成本制造技术
2．1非热压罐技术
非热压罐技术常被称为ooa，是相对于传统的热压罐成型技术而言的，指不用热压罐而制造出具有与热压罐工艺相同性能和质量的复合材料制件［36］。广义上来说，凡是不使用热压罐设备的复合材料制件的成型方法，都可以称之为非热压罐成型技术。目前为止，在航空航天制件中获得应用的非热压罐成型技术主要有以下几种［37］：非热压罐预浸料技术、液体成型技术、先进拉挤成型技术、预浸料模压成型技术等。在这些技术中，由于非热压罐预浸料技术更接近于传统的热压罐成型工艺，有着广泛的手工铺贴和自动铺贴的工艺基础，因而被视为最有可能大规模实现的非热压罐成型技术。非热压罐预浸料技术是以预浸料层合结构为主，沿用手工铺贴和自动铺贴，最后采用真空袋工艺固化的方法。为了满足制造质量和机械性能与热压罐工艺相当，主要需解决仅在真空压作用下如何保证足够高的纤维含量和满足要求的较低孔隙率水平，而采用具有适当流动特性的树脂体系，并制备出部分浸润纤维的预浸料是实现这一目标的关键，它能保证即使制备厚制件时树脂也能在低压下充分流动，保证纤维密实从而获得高的纤维含量；同时在真空作用下部分浸润形成的预浸料坯料内部通道，能够保证挥发充分和夹杂空气充分排除，获得低的孔隙率。目前，国外的预浸料制造商已研发出多种用于ooa工艺的预浸料体系，用于制造飞机的非承力、次承力、主承力结构。如英国aCG公司［38］推出的mtm44－1环氧预浸料体系已经通过了空客公司的认证，将应用机的主承力结构，mtm44－1已经在aLCaS（advancedLowCostaircraftStructure）计划中应用于制造民机机翼中央翼盒下壁板、商务机机翼平台、机翼C型梁试验件、C－17运输机后缘等飞机结构件演示验证件。aCG公司的mtm45－1正在空客认证过程中，已经在美国“先进复合材料货运飞机”（ad－vancedCompositesCargoaircraft）计划中得到了初步应用，mtm45－1被作为该计划验证机全复合材料机身结构材料。美国Hexcel公司［39］的Hexply?m56、Cytec公司的Cycom?5215预浸料也在民用航空领域有好的应用前景，如图4所示。航天方面，naSa［40］采用ooa制造航天器大型复合材料构件，如复合材料乘员舱（Compos－iteCrewmodule，CCm）、直径达10m的太空发射系统的有效载荷整流罩等；aCG推出的Ltm45系列材料应用于Delta火箭筒段等结构。国内的研究尚处于起步阶段，中航工业集团公司［41］研制出“VB”系列真空袋固化树脂体系与t700SC碳纤维配合，制成的预浸料在真空袋压成型下能达到1％的孔隙率。图4非热压罐预浸料m56制备的厚层板照片Fig．4morphologyofthicklaminatemadeofm56outofautoclaveprepreg微波固化［42］属于新兴的非热压罐固化技术。与热压罐和烘箱的表面加热技术不同，微波固化属于体积加热，通过电磁作用使制件整体均匀快速加热，热量传递滞后问题被大大减弱，固化效率提高的同时减少了能耗，微波固化设备如图5所示。英国GKn［43］宇航公司在微波固化技术商业化方面开展了大量工作，该公司采用微波技术和商业化的环氧预浸料制备了飞机襟翼加筋壁板等复合材料结构，如图6所示，发现与热压罐工艺相比，固化质量相当，而工艺时间缩短40％，能耗减少80％。需要注意的是，由于不同材料对微波的吸收和反射特性不同，应充分掌握复合材料、模具、工艺辅助材料吸收微波能量的特性，以合理设计工艺条件。
2．2液体成型
液体成型技术（LCm，LiquidCompositesmolding）［44］是一种世界公认的低成本制造技术，在航空航天领域发展十分迅速，主要包括树脂传递模塑成型Rtm（Resintransfermolding）、树脂膜熔渗成型RFi（ResinFilminfusion）、真空辅助树脂灌注成型VaRi（VacuumassistantResininfusion）等。这些技术不采用预浸料，投资较小、生产效率高、能耗低，同时采用二维、三维编织及多向针织、缝编等技术制备纤维预成型体，克服了传统复合材料层间强度低、易分层的弱点，提高了复合材料的抗损伤能力。目前液体成型技术在航空航天承力结构上获得了越来越多的应用，如美国F－22［45］的360个零件采用Rtm工艺制造，包括机翼正弦波梁、尾翼工字形梁、肋、机身框、襟副翼等；空客a380的机翼后缘和后压力隔框，Boeing787机身的大部分隔框等均采用RFi工艺制造［46］；VaRi工艺则已用于大型机翼蒙皮、前机身、机翼翼梁、垂尾、运输机货舱门、弹道导弹仪器舱段的制造［47］。此外，国内外也开始将Z向增强技术与液体成型工艺相结合，具有工艺成本低，整体化程度高且界面连接强度大等优势［48］。由于对树脂体系低黏度等工艺性要求，其LCm工艺的树脂基体增韧受到限制，使得制备的复合材料韧性普遍低于预浸料／热压罐工艺，而纤维预成型体增韧技术成为了解决这一问题的重要途径［49］。美国Cytec公司开发出一种称为“pri－form”的液体成型工艺，该工艺将热塑性纤维与增强纤维编织，热固性树脂充模保温过程中热塑性纤维熔于热固性树脂中，在实现对复合材料增韧的同时不影响充模树脂优良的流动性，获得工艺质量易控、韧性优异的复合材料。益小苏和杜善义［50］发明了eStm（exSitutrademark）织物，该织物表面以点阵方式附着了增韧剂，在不影响树脂充模的前提下极大提高了复合材料韧性。为了进一步降低成本、扩大适用范围，新型的液体成型技术也不断涌现。例如澳大利亚Quickstep公司［51］推出了新型的液体成型工艺，如图7所示，将模具漂浮于导热流体中，基于流体导热的优势，实现快速加热或快速冷却，热量传递速度比热压罐工艺快25倍，加热速率可达到22℃／min。该技术已用于制造F－35战斗机的垂直尾翼翼梁等复合材料结构。美国Hexcel公司开发了能够铺放干纤维的自动铺放设备和单向带Hitape?，实现了干纤维预成型体的自动化制备，然后进行树脂注射或灌注工艺，固化得到制件的纤维含量可以达到60％，其力学性能与热压罐工艺相当，因此有望用机主承力结构。
2．3预浸料拉挤成型技术
拉挤成型是一种连续生产复合材料型材的工艺，一般在牵引力的作用下纤维丝束浸渍树脂后通过模具进行预成型和固化，其自动化程度较高。先进拉挤成型技术简称aDp（advancedpultru－sion），是直接对预浸料进行拉挤成型的自动化生产工艺，尤其适合生产各类直线性、固定截面的型材。aDp成形技术综合了手工预浸料铺叠力学性能优势和拉挤成形自动化的优势，根据最终型材外形和性能要求，选择预浸料的合适宽度、预浸料层数和铺层方向。由于原材料采用的是预浸料，可以根据构件的设计要求，实现任何铺层（包括单向和±45°织物预浸料）的组合。由于空客a380、a350、Boeing787、a400m等大型飞机大量使用复合材料筋肋与蒙皮共固化的工艺技术，采用aDp技术制造的长桁和梁类构件容易实现制件固化度的控制，达到一定固化度的型材既能保持截面形状又能在热力作用下通过微变形适应不同型面，如翼面、机身壁板，最终与壁板共固化得到加筋壁板结构件［52－53］。采用aDp技术制造的复合材料型材自1996年开始应用于a330－200的垂尾以来，空客所有垂尾上复合材料的拉挤构件全部改用日本Jam－Co公司aDp型材，这些型材通过热压罐共固化与翼面蒙皮复合。同样，近年投入航线运营的空客a380机体结构中也大量使用了采用aDp成形技术生产的梁、桁构件，不仅在垂尾中大量采用了拉挤型材，而且机身客舱地板工字梁也采用了aDp制造，受载很大［54］，如图8所示。
2．4连续纤维增强热塑性复合材料制造技术
以往的热塑性树脂基复合材料因力学性能偏低、尺寸稳定性差等问题，在飞行器结构上鲜有应用。然而随着聚醚醚酮（peeK，poly－etheretherketone）、聚苯硫醚（ppS，polypheny－leneSulfide）等航空级高性能热塑性树脂基体及其连续纤维复合材料的出现，使其在飞行器上的应用受到了广泛关注。例如，peeK预浸料已经应用在F117a的全自动尾翼、C－130机身的腹部壁板、法国阵风机身蒙皮等，空客a340／a380飞机机翼前缘应用了玻璃纤维增强的聚苯硫醚复合材料［56－58］。Fokker公司目前正在开发碳纤维增强聚醚酮酮热塑性复合材料相关技术，拟用在下一代商业飞机的主承力结构上，目前已经做出了扭矩盒示范件，如图9所示。该扭矩盒长达12m，通过感应焊接法将加强筋焊接在扭矩盒上。连续热塑性复合材料的制件成型工艺主要有热折工艺、隔膜成型、模压工艺、纤维缠绕成型、辊压成型、拉挤成型等［59－62］。其中纤维缠绕成型以其高效、稳定的特点使其应用越来越广泛。此外，适用于热塑性复合材料的自动铺放工艺也在美国、加拿大以及欧洲等国获得研发。热塑性预浸料黏性极低，需要铺放头有较高的加热能力才能实现铺放，通常采用激光加热的方式。此外，与热固性树脂基复合材料的自动铺放工艺不同的是，热塑性复合材料在铺放时若温度和压力适宜，铺放后可以达到足够的密实程度，有可能不需要再进行热压罐固化，从而进一步降低制造成本。
3复合工艺理论与制造模拟
复合材料工艺过程发生着物理、化学、物理／化学耦合、热／力耦合等复杂变化，影响因素多，变化不可逆，若不能掌握这些变化之间的内在联系及对最终产品的影响，工艺质量将难以控制，采用大量实验和经验摸索出的工艺方案适用性较差。为此，大量研究关注了复合材料工艺各环节的基础理论问题，并且试图用各种物理模型和数学模型进行定性和定量的描述，为制造方案的制定和优化提供依据。此外，复合材料工艺模型通常较为复杂，难以得到解析解，因此借助计算机对其进行分析，模拟工艺过程，可以得到温度、压力、固化度、纤维分布、内应力等重要参量随时间、位置的变化数据，进而评估制造缺陷的程度，优化工艺参数［63］。液体成型理论分析与模拟早有报告，并较成熟，而针对热压罐工艺成型固化过程的相关理论分析和模拟难度大，但很重要。
3．1复合材料传热行为
热压罐内存在着罐内气体与模具、复合材料成型封装体系的热量交换以及复合材料构件内部的热量变化。两个温度场保持相对独立稳定性的同时又存在着相互影响，造成整个体系内复杂的温度分布情况，直接影响复合材料成型质量［64－68］。热压罐内温度场多采用笛卡儿坐标系下的n－S控制方程来描述，利用计算流体力学中连续、运动、能量的非定常三维n－S方程，以及反映湍流特性的湍流模型建立反映热压罐内强迫对流换热的温度场三维非定常有限元模拟方法。模拟方法可以实现热压罐内的模具温度分布情况的预报，并可以对温度场工艺参数、模具结构参数和罐内摆放位置等因素进行研究，优化罐内温度分布情况［69－72］。
3．2复合体系传质与传压行为
纤维密实／树脂渗流是指在外加压力作用下，复合材料成形体内树脂相对于纤维而流动，并导致纤维堆积和排列状态发生变化。为实现复合材料成型过程中纤维密实与树脂渗流的模拟分析，基于达西定律和质量守恒定律，Springer提出了波浪式密实模型，Gutowski提出了海绵式密实模型［80］，作者团队提出了渐进式双重密实理论模式，使用有限元方法建立了一维、二维模拟方法分析各种参数对密实的影响。3．3应力与变形材料的热胀冷缩反应、树脂固化收缩效应以及复合材料与模具材料在热膨胀系数上的巨大差异，使得制件结构内部将不可避免地产生残余应力，进而引起复合材料结构件在脱模后产生回弹变形以及翘曲变形，使构件在室温下的自由形状与预期的设计形状存在一定的差异，即产生固化变形［87－92］。热应变的产生是由于在复合材料固化成型过程中，复合材料的温度受热传递和树脂固化反应放热的影响，不断产生变化，当温度增高时，复合材料受热膨胀，当温度下降时，复合材料收缩，从而产生了随温度而改变的热应变。在复合材料的固化成型过程中，树脂基体发生交联固化反应，使复合材料产生体积收缩，由于复合材料内部固化度的不一致，各部分的收缩并不相同，从而导致了化学收缩应变的产生［93－100］。复合材料成型过程的固化变形模拟的主要目的是由此确定模具型面的补偿量，同时考虑型面补偿导致的制件变形，最终使得构件尺寸达到预期值［101－104］。
4成型工艺质量控制方法
先进复合材料的成型固化是在一定压力和加热条件下完成的，该过程是非常复杂且难以直接观察，涉及到了热量传递、固化反应、树脂流动、纤维密实、气泡的形成、生长及迁移等多种物理、化学及其耦合变化。不同的树脂体系和纤维增强体的物理和化学特性不同，造成成型固化过程有明显差异，这些因素与工艺参数、模具方案、产品结构等交织在一起。同时航空航天结构高昂的制造成本，要求保证高的成品率，这使得工艺质量的控制成为了复杂而又核心的技术。复合材料工艺质量控制技术包含工程技术和科学研究两个方面，前者往往在产品生产中起决定作用，而后者往往在产品研制中有重要地位。
4．1工程技术规范与数据库
航空航天工业已充分认识到复合材料结构这一特点，并在积木式设计验证程序中对材料与工艺控制进行鉴定，建立材料规范和工艺规范，保证能生产出可重现且可靠的结构。例如Faa制定出版了预浸料和复合材料规范及工艺规范编制指南，加快了复合材料结构研制与适航审定进度，降低了成本，保证了工艺质量［109］。复合材料工艺规范中，对相应产品所涉及的所有制造因素都进行了明确规定，如适用范围、引用文件、材料要求、设备和设施要求、人员要求、工装要求、制造要求（铺层、预压实、真空袋封装、温度监测、固化、胶接、脱模、工装）、验收标准等。材料规范和工艺规范制定过程中，数据库是其必不可少的依据，数据库应包含原材料、中间材料、芯材、复合材料等物理、化学、工艺、力学等性能，这些数据的准确性、可靠性需要有足够的实验批次、合理的实验矩阵、先进的测试标准规范、严格的检测工作质量管理体系作为保障。从1994年开始在naSa、Faa和美国70家企业、学术机构及政府机构组织开展了aGate（advancedGeneralaviationtechnologyexperi－ments）项目，目的是在满足FaR23、aC20－107a和aC21－26要求的前提下，发展一种通用的复合材料鉴定和性能等同判断方法及规则，建立共享的数据库，大幅度降低材料鉴定的成本和时间，加快通用飞机设计、发展进程和适航审定。2005年，naSa的技术人员认识到aGate的方法应该从通用航空领域推广到整个航空行业，于是建立了国家先进材料性能中心（nationalCenterforadvancedmaterialsperformance，nCamp），该中心制定了大量指导性文件，尤其是包含了复合材料体系适航审定中材料规范、工艺规范以及数据库的大量内容，为复合材料在民用航空上的应用奠定了技术基础［109－110］。中航工业集团公司针对中国航空用材料体系，建立了复合材料工程数据库，覆盖了目前中国航空工业的主要材料牌号，并研究了数据库的管理和应用技术。高航等归纳总结了复合材料典型构件加工特征，在此基础上构建了复合材料典型特征加工工艺数据库，利用该数据库可以将复合材料的相关加工工艺信息进行合理分类存储，便于用户进行检索［111］。美国十分重视复合材料的标准化工作。自20世纪70、80年代开始，由美国国防部下属的miL－HDBK－17协调委员会编制有关复合材料性能表征、性能数据和在结构中应用指南的军用手册，被国外的复合材料与结构研制的工程技术人员称为“复合材料的圣经”，该系列手册于2013年宣布废止，并由美国Sae协会制订的CmH－17系列复合材料手册替代，其中与miL－HDBK－17F相比，在“生产材料和工艺过程的质量控制”章节中，有大量更新，包含了材料采购质量保证程序、零件制造检验、管理材料和工艺中的变更、改进工艺的统计工具等内容［110］。从目前工艺规范和数据库的应用看，建立统一的技术规范标准，构建复合材料结构设计／制造／评价共享数据库是促进复合材料工业快速发展的重要措施。
4．2复合材料制造装备
技术材料分析篇2
【关键词】Sma混合料；材料组成；技术要求；分析
一、Sma混合料的材料组成
由于Sma混合料的骨架结构特性以及较高的性能要求，其组成材料的质量除了应满足普通热拌沥青混合料组成材料的基本要求外，还应满足一些特殊的要求。
1．沥青结合料
Sma混合料要求沥青具有较高的粘度，与集料有良好的粘附性，以确保沥青玛蹄脂有足够的高温稳定性和低温柔韧性。美国规定Sma的沥青结合料必须符合aaSHtom226或aaSHtompl有关SHRp沥青混合料路用性能规范要求，我国的Sma所用沥青质量必须符合JtGF40—2004的规定，同时由于我国多数地方以往采用的沥青普遍偏稀，为了保证沥青有较高的粘度，一般应采用比当地常用的沥青稍硬l一2级的沥青，如南方炎热地区可选用a—70，寒冷地区可选用a—70或a—90。
对于高速公路、承受繁重交通的重大工程道路、夏季特别炎热或冬季特别寒冷地区的道路，最好采用改性沥青Sma混合料，其中聚合物改性沥青质量应符合改性沥青的技术要求，对于Sma中是否必须采用改性沥青目前尚无统一的看法，但有一点可以肯定；在特殊路段、特殊环境下宜于采用改性沥青Sma，这样使用效果会更佳。其中改性用的基质沥青标号应通过试验确定，技术指标应符合规范JtGF40—2004关于道路石油沥青的技术要求，改性后针入度等级南方和中部地区宜为40一60，北方地区宜为60一80，东北等寒冷地区宜为60—l00。一般情况下，改性沥青改性剂的合理剂量对于SBa及SBR类改性沥青，按内掺法计算的剂量以3．5％一5％为宜；对eVa或pe类改性沥青添加剂量宜为4％一6％。
如果采用其他材料作为改性剂或采用复合改性，应经过试验认证后使用。采用湖沥青、页岩沥青等天然沥青作改性剂，天然沥青的质量应符合国家的相关规定，其配比也应通过试验确定。
2．集料与填料
用于Sma混合料中的粗集料应是高质量的轧制碎石，其岩石应坚韧，具有较高的强度和刚度，如玄武岩、砂岩、花岗岩等石料。应严格控制集料中的针片状颗粒含量，集料的颗粒形状应接近立方体，富有棱角，纹理粗糙，其他技术要求如表1所示，必要时应采取有效的抗剥落措施，如采用改性沥青、掺加消石灰或水泥，或采用实践证明具有长期抗水损害性能的抗剥离剂。在有些地区为了降低Sma初期建设成本，曾采用石灰岩作为Sma的集料，实践表明其使用效果没有采用玄武岩等坚硬岩石的好。用于Sma的组集料在作业时不得采用颚式破碎机加工。
细集料最好使用坚硬的机制砂，也可以从洁净的石屑中筛取粒径范围4.75—0．3mm部分作为机制砂使用。当采用普通石肩作为细集料时，宜采用石灰岩石屑，石屑中不得含有泥土类杂物，但应控制针片状的含量。当与天然砂混用时，天然砂的含量不宜超过机制砂或石屑的比例。若采用天然砂，其中水洗法小于0．075mm颗粒含量不得大于5％，还必须测定其粗糙度指标，以表示砂粒的棱角性和表面构造状况。一般细集料质量除了满足普通热拌沥青混合料对细集料的要求外，棱角性最好大于45％。
填料必须采用石灰岩等碱性岩石磨细的矿粉，必须保持干燥，能从石粉仓自由派出。矿粉质量应满足普通热拌沥青混合料对矿粉的要求，且粉煤灰不得作为Sma混合料的填料使用。回收粉尘的比例不得超过填料总量的25％，混用后0．075mm通过部分的塑性指数不得大于4。为了改善沥青结合料与集料的粘附性，使用消石灰和水泥时，其用量不得超过矿料总质量的2％。
3.纤维
Sma混合料中的常用纤维材料有:木质素纤维、矿物纤维、腈纶纤维、涤纶纤维、玻璃纤维等聚合物化学纤维。纤维在Sma混合料中的作用是吸油、稳定、增强，并提高Sma混合料高温下的抗剪强度。选择纤维时主要考虑其吸油性、耐热性、与沥青的粘附性等指标。纤维应能承受250℃以上的高温条件，不变形、不变质、不脆化，化学稳定性好，对环境无污染、无公害。我国参照国外经验和相关工程实践，制定了自己的木质素纤维技术要求。
在纤维选择中，由于Sma初期建设成本较高，而木质素纤维对沥青的稳定性较强，价格比其他聚合物纤维要便宜得多，因而Sma中一般选择木质素纤维。松散的粱状木质素纤维或预先与沥青混合制成的颗粒状木质素纤维均可使用。施工中应确保纤维不受潮，拌和中要分散均匀。纤维的运输与存放应采取必要措施防潮，以免影响拌和时的分散均匀性。纤维的掺量一般木质纤维不少于0.3%，矿物质不少于0.4%。
二、Sma混合料的技术要求
将上述Sma混合料配合比设计的技术指标及其相应的要求列入表2。
①对于高温稳定要求较高的重交通路段或炎热地区，设计空隙率取高限，也可放宽到4.5%；VFa允许放宽到70%；Vma可放宽到16.5%或16%；②试验粗集料骨架间隙率VCa时的关键筛孔，Sma-19、Sma-16是指4.75mm，Sma-13、Sma-10为2.36mm；③稳定度难以达到要求时，容许放宽到5.0kn或5.5kn，但动稳定度必须合格；④对集料坚硬不易击碎，通行重载交通的路段，也可将击实次数增加到75次；⑤当采用改性沥青时，车辙试件成型后，在常温下养生时间不少于48h，且不得超过1周，车辙试验不得采用取样后冷却在经过二次加热重塑成型的试件；⑥渗水系数仅适用于配合比设计时室内试验的压实试件检验，不适用于施工现场检验。
参考文献
技术材料分析篇3
关键词：建筑材料；质量；检测；技术分析
中图分类号：tU5文献标识码：a
一、建筑材料检测技术在建筑建设中的重要性
建筑材料的质量直接关系着建筑工程的质量，所以必须加强对建筑材料的检测，提升建筑物的建筑质量和使用寿命。加强对建筑材料的检测能够优化建筑材料的选择，并且通过对建筑材料本身的性能和性价的对比，选择费用较低、性能优越的原材料，能够实现对各种建材质量的综合评定。通过对建筑材料的检测选择合格的建材对保证建筑施工进度和质量是十分关键的。例如可以通过检测技术确定施工地点中所具备的填料、沙石等材料是否符合施工技术规范和标准，以实现就地取材，降低施工过程中的成本造价；通过对土场中土样组成成分的分析确定土地是否有足够的压实标准以承担生产过程中的机械力。
通过对建筑材料的检测有利于各种新型工艺、新型材料和技术的推广和应用，能够推动建材行业和建筑行业向着更先进的方向发展。另外建筑材料的检测能够实现对建材配比的优化，为施工方提供多种选择，方便施工方根据自己工程的实际需要选择最为经济的方案。例如在满足施工设计强度的情况下，可以选择灰剂量较小的砼、基层配比；在沥青路面施工过程中通过检测技术选择用油量较小的方案。通过对建筑材料的检测来保证建筑质量具有非常重要的应用价值，正是有了建材检测技术世界上才出现了众多的建筑奇迹。随着人口的增加，对土地的利用率也逐渐提高，各种高层建筑物不断涌现，如果没有有效的建材检测技术，这些高层建筑将变成泡影。
二、材料检测标准
材料检测是对原材料的成分分析、测量、无损伤检测和环境模拟测试等，有些检测还涉及分析机体的体液、组织和排泄物等材料中的环境污染及代谢产物的含量，以确定机体受环境污染的程度和受害的危险性。对于材料检测标准方式各不相同。例如：混凝土强度应分批进行检验评定，一个验收批的混凝土应由强度等级相同、龄期相同以及生产工艺条件和配合比基本相同的混凝土组成。对施工现场的现浇混凝土，应按单位工程的验收项目划分验收批，每个验收项目应按照现行国家标准《建筑安装工程质量检验评定标准》确定；木材构造、性质和利用研究及木材鉴定的研究，可以从木材的物理性质、木材的力学性质、木制品及木材鉴定、室内木材装修材料物理性能及有害物质限量等进行检测分析。材料检测标准是用以衡量材料质量的尺度，掌握材料的检测标准，有利于更好地控制材料和工程的质量。
三、建筑材料检测的相关技术以及方法
1、水泥的检测技术
在工程项目实施过程中，水泥在使用之前必须要符合国家所规定的有关水泥的强度，安全性以及凝结度等方面的指标检测的标准，在取得产品的合格证，产品出场的检验报告以及产品进场的复检报告后该产品才能被投入使用到工程项目的实施中。水泥的检测过程主要是在施工场地首先对水泥进行验收，对于水泥的种类，出厂日期以及水泥的相关性能等检测人员必须对此开展相关检查和检测，相关的检测标准必须与我国对于建筑材料规定的标准一致。如果在建筑工程的施工过程中发现水泥在颜色方面呈现出异常情况，或水泥被检查超过出厂日期的3个月以上，必须对其进行复检。复检结果如果仍然存在问题就必须进行及时的调整或用合格的水泥替换，如果复检结果符合规定的相关标准的话则该水泥可以继续被使用。
2、墙体材料的检测技术
在我国墙体材料通常分为烧结多孔砖和蒸压灰砂砖两种。墙体材料检测的最新标准。2013年的9月1号制定实施的，检测时，一般使用随机抽样方法从同一批次砖中进行抽样。对于墙体材料检测的方法是通过砌块和砖的生产方式对墙体的原料以及外形特征实施相关检查。10万块为一个批次对蒸压灰砂砖进行抽样检查，如果同一批次不足10万块同样要按照标准进行一个批次的检查，但是检查数目不能低于2万块。对蒸压灰砂砖的检测依据随机抽样方法进行抽样，抽的砂砖15块左右，从尺寸上对检测的样品进行偏差分析，如果偏差在规定的相关标准范围之内，则抽取15块砂砖，对其中10块进行抗压和抗折的强度检验，剩余5块以做备用。烧结多孔砖的检查是以5万块的烧结多孔砖为一个批次，不足5万块的也按照一个批次对其进行相关的检测。在检验烧结多孔砖的强度方面，首先是从尺寸偏差以及外观方面对其进行相应的检测，如果烧结多孔砖在尺寸和外观方面都符合标准则抽取合格样品15块对其进行相关的强度检测，其中10块对其进行抗折荷重和抗压强度检测，其余5块留做备用。
3、书面检验
书面检验，是监理工程师对施工单位提供的材料质量保证资料、试验报告进行审核，看其有无质量问题。
4、外观检验
外观检验，是针对材料的外观(规格、标志、外形尺寸)对材料进行的检查，看其是否存在质量问题。外观检查主要通过目测和量测进行检测。目测即凭借感官进行检查，主要是根据质量要求，采用看、摸、敲、照等方法进行材料检查。看，就是根据材料的规格标准进行外观检查，例如看水泥是否有大的硬块、混凝土是否过稀等。摸，就是通过触摸手感进行检查，例如砖面是否平整，地板块是否光滑等。敲，就是对材料轻轻敲打听其声音。照，就是用灯光对材料进行检测。
5、理化检验
理化检验，又称“器具检验”，就是借助物理、化学的方法，使用某种测量工具或仪器设备进行科学的检验鉴定。理化检验一般通过试验的方式进行，工程中常用的理化试验包括各种物理力学性能方面的检验和化学成份及含量的测定等两个方面。材料物理状态特征的性质一般有体积密度、密度、堆积密度、表观密度、孔隙率、开口孔隙率、闭口孔隙率、孔隙率；材料的力学性质一般分为材料在外力作用下的变形性质和强度，变形性质又分为弹性变形塑性变形。力学性能的检验指标的测定抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗折强度、冲击韧性、硬度、承载力等。各种化学方面的试验如化学成份及含量的测定，(例如钢筋中的碳、硫含量，混凝土粗骨料中的活性氧化硅成份测定等)，以及耐酸、耐碱、抗腐蚀等。此外，必要时还可在现场通过诸如对桩或地基的现场静载试验或打试桩，确定其承载力。对混凝土现场取样，通过实验室的抗压强度试验，确定混凝土达到的标号。以及通过管道压水试验判断其耐压及渗漏情况等。
6、无损检验
无损检验，一般分为超声检测、射线检测和其他无损检测方法。它们一般可以在不损伤被探测物的情况下，通过利用超声波、x射线、表面探伤仪等了解被探测物的质量。
四、提高建材质量检测的措施
1、严守三证关
对于建筑材料的质量国家制定了严格的质量检测标准，故在选择建材时要对其提供的质量合格证明文件、规格、型号和性能检测报告进行严格审查，在材料或设备的验收时要经过监理工程师的严格审查。有的产品还需要经过实行生产许可证和安全认证，在选购这些产品前要对其生产许可证和安全认证标志的原件进行严格检查，以防止假冒伪劣产品。
2、加强对建材质量检测系统的建设
加强对建材质量检测系统的建设实现对检测数据和报告的实施共享，可以为建筑工程质量的控制提供准确的数据依据。对于检测不合格的产品要在检测系统内部传递到有关部门，实现多部门数据的共享，提高对建材质量监督管理的权威性和科学性。在进行数据检测过程中要做到数据真实可靠，并且降低对建材的检测误差，提供建筑工程材料的检测质量。
结束语
目前市场上出售的建筑材料不仅种类繁多，而且性能各异。建筑材料的使用使建筑工程的施工变得更加便利，为人们的生产和生活提供了重要的保障。因此建筑材料质量的好坏直接影响着建筑质量的优劣，轻者影响建筑工程结构的刚度和承载力，严重的还会导致整体倒塌的重大工程质量事故，因此对建筑材料的检测就变得非常必要。
参考文献
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[2]蔡瑞清.建筑工程施工质量控制[J].科技致富向导，2014（05）.
技术材料分析篇4
【摘要】本文讨论的话题是基于电气设备材料技术分析及讨论，首先对电气设备的概述进行了了解，针对电气设备材料存在的问题，主要有耐电痕材料、电气设备材料老化、高压线电磁辐射、变压器的危害等，为此提出了提高变压器配套生产质量、加强电气材料的不断更新、提高电气设备技术人员素质，采取这些对策，有利于电气设备的不断更新，电气设备材料技术的不断提高，促进电气设备有更广阔的发展空间。
【关键词】电气设备；技术；分析
经济腾飞发展的今天，人们的日益需求，对电气设备技术也有了更高的需求，如何解决好电气设备材料技术，已经成为了人们最为关注的话题之一，本文就电气设备的含义进行了说明，它主要包括指电力系统中发电机、变压器、电力线路、断路器等，针对这些电力系统中的材料存在的耐电痕材料、电气设备材料老化、高压线电磁辐射、变压器的危害等问题进行了阐述，切实的提高了变压器配套生产质量，与此同时也加强了电气材料的不断更新，促进了电气设备技术人员自身素质的不断提高，更利于电气设备技术的发展。
1电气设备的概述
电气设备主要是指电力系统中发电机、变压器、电力线路、断路器等设备的总称。电气设备材料也只不过是发电机、变压器、电力线路、断路器的器件、构件等物质成分。电气设备的安全要素主要电气绝缘、安全距离、安全载流量、标志的明显和准确等四个主要方面。电气绝缘是保持配电线路和电气设备的绝缘良好，是保证人身安全和电气设备正常运行的最基本要素。电气绝缘的性能是否良好，可通过测量其绝缘电阻、耐压强度、泄漏电流和介质损耗等参数来衡量；安全距离是指人体、物体等接近带电体而不发生危险的安全可靠距离。通常，在配电线路和变、配电装置附近工作时，应考虑线路安全距离，变、配电装置安全距离，检修安全距离和操作安全距离等；安全载流量是指允许电流通过导体内部的电流量，导体的发热将超过允许值，导致绝缘损坏，甚至引起漏电和发生火灾。标志是保证用电安全的重要因素。标志一般有颜色标志、标示牌标志和型号标志等。
2电气设备材料存在的问题
2.1耐电痕材料
耐电痕材料可以通过使用抗电痕或耐电痕外护村料来降低电痕。大部分耐电痕材料以普通pe作为基础，使用一些添加剂以增加抗电痕的能力。但不幸的是，这些添加剂反而影响了该材料的其他性能。该材料的强度与普通pe相比降低了，这使得必须使用更厚的外护套。同时也使材料的重量增加。事实很清楚，因为光缆的直径变粗，重量增加，导致使用耐电痕外护材料会相应减少光缆最大跨距。但是耐电痕aDSS光缆的生产成本相当高，耐电痕材料会导致人体的损伤。
2.2电气设备材料老化
电气设备材料老化是电气材料不安全的主要因素。随着经济的发展，电气设备的不断更新。但是在一些工厂密集的地区，电力线路一直没有得到更新，而且供电负荷特别严重，因为新建线路占用土地，很难获得审批；新建线路工期长，会造成原供电线路较长时间限电或停电，甚至会影响局部电网供电；新增线路要动迁设施、工厂和房屋的费用大，针对这些原因，所以供电地区不能新增线路通道，电气设备材料老化问题一直得不到解决，制约着电气设备的事业的发展，也存在着不安全隐患。
2.3高压线电磁辐射
从危害程度来看，无疑以高压线电磁辐射的危害最大。国内外医学专家的研究表明，长期、过量的电磁辐射会对人体生殖系统、神经系统和免疫系统造成直接伤害，是心血管疾病、糖尿病、癌突变的主要诱因和造成孕妇流产、不育、畸胎等病变的诱发因素，并可直接影响未成年人的身体组织与骨骼的发育，引起视力、记忆力下降和肝脏造血功能下降，严重者可导致视网膜脱落。此外，电磁辐射也对信息安全造成隐患，利用专门的信号接收设备即可将其接收破译，导致信息泄密而造成不必要的损失。过量的电磁辐射还会干扰周围其他电子设备，影响其正常运作而发生电磁兼容性问题。
2.4变压器的危害
变压器是电磁原理，周围有很大地电磁场。民用建筑设计规范中有明确规定，变电所周围要隔10米间隔，不得有住民。变压器的工作原理就是靠电磁波来传递并转换能量，从而获得电压的变化。如果说，变压器电磁屏蔽很好的话，对人体健康是没有任何影响的。但是，如果屏蔽不好，则可能出现很多问题。其实，不只是电磁波的问题，如果电压波动剧烈，变压器爆炸或燃烧，对居民肯定有不少的消极影响。另外的问题就是变压器可能对健康产生不良作用的。
3提高电气材料技术的措施
3.1提高变压器配套生产质量
提高电气材料技术的措施之一是提高变压器配套生产质量。变压器配套生产的主导产品，主要是焊接结构件、油箱、风机、片散、蝶阀、翅片管等产品以形成了研究开发、设计制造、质量保证和售后服务的完整体系。质量是企业的生命，完善的质量保证体系是提高产品质量的可靠保证。。变压器配件生产产家要坚持以先进的技术为依托，以市场需要为指导，以立足产业报国，铸就世界品牌为不懈的追求。生产产家生产变压器必须坚持以高水准、高起点、高技术含量为准则，不断采用新技术、新材料、新工艺优化产品结构，提高产品性能与质量。可以为消费者提供技术先进、外观精良、安全可靠的产品和优质的服务。
3.2加强电气材料的不断更新
提高电气材料技术的措施之二是加强电气材料的不断更新。电气设备材料不断更新是电气材料日益发展的需求。随着时代的进步，电气设备技术的发展，在一定程度上，加强了电气设备材料科技不断发展，提高供电负荷的稳定，解决新建线路占用土地的审批问题，切实缩短新建线路的长度，避免造成原供电线路较长时间限电或停电，减少影响局部电网供电，解决好电气设备材料的老化问题，促进电气设备材料不断更新，减少了电气材料不安全问题的隐患。为此，我们不难看出，加强电气材料的不断更新是提高电气材料技术的措施必要手段。
3.3提升电气设备技术人员素质
提高电气材料技术的措施之三是提升电气设备技术人员素质。电气设备技术人员对所承担的在建项目电气工程质量具有高度责任心,充分利用自己的专业水平和工程实践经验,深入实际的看清图纸,了解设计意图细致地处理好技术、质量、进度安全及签证管理工作。一个合格的电气设备技术人员，首先要有全面的专业知识,不仅要掌握强电各系统的内容及施工验收规范要求,还要具备丰富的各种弱电系统的知识和经验;同时还必须熟悉各种有关的设计规范要求,不断加强电气设备技术人员素质，保证电气设备的器件和构件等材料的质量。
结束语：
基于电气设备材料技术分析及讨论，在一定程度上为电气设备材料技术的提高，起到了一定的现实意义。本文也主要围绕这一话题进行了产生阐述，加强了对电气设备材料的广泛关注，完善电气设备材料技术的管理工作，合理的把握电气设备的应用，提高电气设备才能的性能，更好的方便了人们的生产和生活，使电气设备材料发挥自身的功能。同时也提高了电气设备技术人员的职业道德和素养，使电气设备成为人们生活中必不可少的设施，为人们的生产和生活提供了高质量的服务。
参考文献
[1]高笑，张鹏.建筑电气施工中容易出现的问题及防治措施[J].安装，2008（07）.
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[3]李贝莉.加强建筑电气施工质量管理[J].广西质量监督导报，2008（07）.
技术材料分析篇5
关键词：车身材料;连接技术;发展态势
一、车身材料概述
1.车身材料发展现状
汽车构成零件大约是两万多件，并且这些零件均由各式各样的材料所制成。根据有关统计分析，大约86%都是金属材料，其间属钢铁材料比重最大，约为80%，这也就表明目前汽车制造过程中，车身材料多采用钢铁材料。从以下两个方面进行分析：一是传统汽车车身零件生产时大都是冲压方式，钢板冲压车身零件时其利用率高，生产率良好，有利于组织流水生产，可以冲制出形状复杂的零件，零件之间互换性较好;二是钢板强度较高且吸收能力极强，这则提升了汽车安全系数。目前汽车车身所运用的钢板生产方式大都采用冷轧钢板及热轧钢板。冷轧钢板表面质量较高且常用在车身外覆盖件上，热轧钢则是多用在底盘及车架等方面，此方面零件要求具备高强度，但是表面要求偏低。根据钢板特征，则车身用钢板多是普通碳钢板及特殊钢板，通常特殊钢板是包括高强度钢板及涂层钢板与拼焊钢板。车身材料还包括铝、镁及塑料等，不过应用比重较小或是处在实践时期。
2.车身材料发展态势
汽车材料应用开发过程中，材料轻质高强度化是主要发展态势。车身轻量化要求使得轻质材料从实践中转为实用。
（1）钢板材料高强度且高塑性加工性能。未来钢板材料必定为汽车车身材料的主要材料。钢板材料开发及应用则是强度更高且更易塑形，以便降低车身重量。功能性材料则主要是趋向于多性能开发，比如形状记忆合金;能源材料则就属储氢合金;环境材料则主要是修复钢板等方面开发应用，这些材料的应用必定是车身应用的主要方向。
（2）铝、镁合金材料的应用。现如今的汽车零件铝化程度持续加大，可以说未来安全舒适且美观耐用及轻量化，加上易装配及维修和易回收、节能无污染等综合性能极高的全铝化材料会被广泛应用。目前，铝、镁合金材料大都应用于发动机活塞及气缸盖和歧管等类零件上，白车身上应用仍是样车实践阶段，并未大批量生产及投产。铝、镁合金形成中极易出现破裂现象，并且其表面极易擦伤，冲压难度较大。这使铝、镁合金的使用比例有增加趋势。更重要的是欧美铝、镁合金价格偏低，所以未来汽车车身应用材料中大都会是欧美国家的铝、镁合金。
（3）车身塑料化、复合材料化。未来车用材料将逐渐转化为塑料及复合材料。塑料大都是以石油为原料，可以使得车身轻量化且节源。现如今的塑料大多是应用于轿车内部。若是可以处理成本及强度和外观品质方面的问题，则塑料运用会逐渐转向车外部件。新型塑料的持续涌现，比如发泡板、聚氨酯材料等为解决上述问题提供了条件。新型车身材料应用于车身则随着此类材料成型问题处理而比重增大，车身材料轻质性、易成型性、低成本、高稳定性是未来车身材料发展的主要趋势。
3.车身材料连接技术现状及存在的问题
随着新型材料的使用，促进了新的连接技术的快速发展，下面简单介绍车身连接技术的现状及存在的问题。
复合连接技术在国内的开发和应用还处在起步阶段。兰州理工大学的樊丁与日本大阪大学的中田一博等人联合设计了YaG激光―脉冲miG电弧复合焊接机头，开发了其焊接铝合金的新工艺，探讨了各规范参数对焊缝成形的影响规律及激光与电弧的复合作用。我国的北京吉普汽车公司和东风汽车集团正在着手对复合焊接工艺的进一步研究。东风汽车公司工艺研究所的郑成刚介绍了胶粘剂、密封胶在汽车生产、装配中的应用概况，阐述了有关胶粘剂品种近年来的发展情况和市场需求动向。
在所有的连接方法中，焊接技术具备更好的自身优势，从而被广泛应用于汽车车身制造中。国内车身材料均是采用汽车专用薄钢板、涂层钢板为主的焊接方式均是熔化极气体保护电弧焊方式，或是电阻点韩及点焊铰接、铝合金焊接性能偏低，加上各类不同种类材料混合运用，涌现出各种自铆机械式连接。汽车粘接技术对汽车焊接质量极为重要，车身尺寸制作务必精确无误，熔焊机器人焊接技术应用也是非常广泛，加上有效的焊接方式则得到更好的效果，开发激光miG复合焊以降低激光器功率，从而减小结构装配存在误差的问题出现率，保障激光焊深熔是高效且快速，并且实现低热输入。
汽车生产批量化和高效率有着极高的产品一致性要求，机器人生产方式因其自身优势被汽车焊接广泛应用。国内现如今汽车和汽车零件厂商焊接机器人运用所占的比重为全国焊接机器人总量的80%。汽车制造机器人焊接在西方发达国家应用较为普遍，其均是全部自动化，并且产品具备极高的一致性，成本不高。美国或是德国汽车行业机器人焊接及自动化率早已超出钢结构及造船和建筑行业。
参考文献：
[1]王元良，周友龙，胡久富.铝合金汽车轻量化及其焊接新技术[J].现代焊接，2006（8）：1-4.
[2]张满福.汽车车身材料的现状和发展趋势[J].汽车研究与开发，2000（4）：46-48.
技术材料分析篇6
(一)技术创新投入不足。2014年，我国规模以上工业企业研发投入占销售收入的比重为2.88%，而原材料工业研发投入强度均不到1%，其中石化只有0.28%。与发达国家特别是与一些著名跨国公司相比，我国原材料工业研发投入存在的差距明显。以石化产业为例，目前，世界石油化工公司的研究开发经费一般占其销售额的4%以上，有的高达10%。而我国即使具有较强竞争力的石化企业研发投入占销售收入的比例也不超过1%。而且，我国原材料工业尚有75%以上的石油与石化企业、80%以上的化工企业、90%以上的建材和钢铁企业、85%以上的有色金属企业没有R＆D活动。(二)技术创新效率低。2014年，我国原材料工业规模以上企业参与R＆D的科技人员59.42万人，占工业规模以上企业R＆D人员总数的16.4%，而申请的专利数仅占工业规模以上企业专利申请总数的10.3%;原材料工业规模以上企业新产品销售收入28581.83亿元，占总销售收入的10.4%，低于工业规模以上企业同一指2017年11月中41标2.51个百分点;新产品出口2297.6亿元，占工业规模以上原材料工业企业新产品销售收入的7.91%，低于全部规模以上工业企业同一指标10.92个百分点。总的来看，原材料工业技术创新效率低于整个工业，更低于发达国家的产出效率。(三)原始技术创新能力弱，关键核心技术受制于人。我国原材料工业企业原始创新能力不足，现有技术不能完全适应产业发展的需要。应用基础性研究和前瞻性研究薄弱，已开发的技术大多是跟踪创新，缺乏拥有自主知识产权、国际领先的核心技术和主导系列产品，关键核心技术受制于人，原材料工业总体上尚未摆脱关键核心技术追随者的角色，原始创新较少，没有起到引领产业发展的作用。我国钢铁产业的自主创新大多属于模仿创新，尚未形成在世界钢铁界具有影响力的重大专有技术和产品优势;石化产业的大型生产装置仍需引进关键技术;建材产业中的高端设计、节能减排、智能化\自动化、产品品牌影响力等与国际领先水平相比还有明显差距，一些关键部件和材料还需要依赖进口。(四)研发资源分散，行业共性关键技术攻关缺少联手合作的平台。目前，我国原材料工业的科技创新支撑体系在隶属关系上事各有其主，且主要宗旨是为所在企业服务。加上市场经济条件下各研发主体都需要保护知识产权，因此从体制上客观造成了资源的分割和机制的个性化。一些产业发展创新的关键技术靠单个单位单打独斗是难以完成的，从而导致了关键技术的大项目拿不动，只得面对现实，局限于现有技术层面的完善提高，结果导致重大的专项和真正带动产业发展的技术装备研发缺乏合力，难以形成协同创新效应。
二、推动原材料工业迈上中高端亟需突破的关键核心技术
要推动我国原材料工业从世界产业链和价值链的中低端迈上中高端，亟需加强自主创新能力建设，突破制约我国原材料工业转型升级、迈上中高端的关键核心技术缺乏和关键成套装备依赖于人的局面，大力提高我国原材料工业的低碳生产技术(如直接还原炼铁新工艺、新技术)、资源综合利用技术、高效、节能、节材综合技术、关键品种市场的工艺技术、高端成套装备生产和系统集成技术、面向全流程质量稳定控制的综合生产技术、信息化、智能化的绿色产业升级技术。具体到产业来说，应重点突破以下关键核心技术:石油石化产业:页岩气等非常规油气资源和深海、极地等新领域勘探开发技术、高效定向催化、先进聚合工艺、材料新型加工和应用、催化气化、加氢气化等定向气化和新型煤气化技术的工程化技术、通用树脂高性能化产品技术、高端通用合成橡胶及高端通用合成纤维专用牌号及合成新技术、特种纤维高端产品及工程化关键技术、陶瓷纳滤膜材料工业技术、环保透明抗冲聚丙烯技术、双向拉伸聚乙烯产业化关键技术等。建材产业:大型节能粉磨技术与装备、支撑战略性产业发展的新材料技术、高性能绿色节能建材及其先进制造技术、非金属矿物材料开采及深加工技术、建材窑炉烟气脱硫脱硝除尘、煤洁净气化以及建材智能制造、资源综合利用技术等。钢铁产业:复杂难选铁矿石预富集—悬浮焙烧—磁选技术、低碳炼铁技术、炼钢二次资源高效利用技术、先进钢铁全流程一体化组织控制技术、改进型热带无头轧制短流程工艺、装备及产品、薄带铸轧短流程工艺、装备与产品、无酸洗涂镀制备热轧涂层板技术、新一代钢包喷射冶金工艺、高品质连铸坯生产工艺与装备、热轧钢材组织性能控制技术、极限规格板材先进热处理装备及工艺技术、高精度冷轧板形控制技术与装备技术、先进连续退火与涂镀技术、真空制坯轧制复合板技术等。有色金属:一步炼铅和闪速炼铅成套工艺装备、锌冶炼清洁生产新装备、湿法(原子经济法)再生铅技术、离子吸附型稀土矿原地浸矿及氨氮无组织排放控制技术、短流程炼铜、水资源高效利用技术、合金相图技术、深井高应力诱导破碎及矿山数字化技术、深海矿产资源开采技术、硅酸盐矿物分离科学、生物提取金属、熔盐电解直接提取稀有金属新技术、二硼化镁(mgB2)超导材的研究、高效能源材料成矿理论研究等。
三、提高原材料工业迈上中高端的技术支撑能力的政策建议
(一)加强协同创新，建立官产学研用战略联盟，提高原材料工业整体创新能力。技术创新是一个链条、一个网络，从科学研究、实验开发到推广应用是一个“三级跳”，哪一个环节跳不好，就会出现木桶效应，让整个体系都运转不畅。当前，对原材料工业来说，要解决创新活动中存在的分散封闭、交叉重复等碎片化现象，避免创新中的“孤岛”现象。既要加强企业内部研发、设计、生产环节的协同，又要加强企业之间、科研院所和下游用户之间的协同，建立健全各主体、各方面、各环节有机互动的创新体系，形成创新链和产业链的协同效应。在这个过程中，政府要积极引导科研院所、大专院校与企业建立紧密联系，培育产学研用创新联盟，通过完善利益分享、风险分担等相关政策措施，深化产学研用协同创新，促进创新主体多元化发展;企业要充分发挥技术创新的主体作用，自觉加大产业技术创新投入，加强与有关科研院所的战略合作，与有关科研院所建立联合共建实验室、工程研究中心，重视与下游用户的合作，联合相关下游用户共建产品研发应用中心或实验室，建立跨行业的“产—研—用”平台，使企业创新能够及时响应用户需求。科研院所要以市场需求为导向，以科研项目落地为标准，提高创新链对接产业链的能力。(二)科学统筹创新资源，加大产业技术创新投入。加大对原材料工业现有国家重点实验室、国家工程(技术)研究中心、企业技术中心以及行业认定的科技创新平台建设的支持力度和监管力度，科学统筹科技资源，提高资源的利用率。发挥公共技术服务平台在各行业各领域共性技术研究方面的纽带和桥梁作用，带动相关领域科技创新水平的提高。通过组织实施一批重大科技专项，进一步加大对原材料工业具有全局性、带动性、影响面大的关键共性技术的研究布局和投入，推进原材料工业自主创新。(三)加强知识产权保护，健全科技成果转化机制引导有关单位重视和加强专利和标准化工作，结合国家经济发展、科技重大计划积极开展战略研究，培育和提升行业、企事业单位运用知识产权的能力和水平。健全科技成果转化机制，研究促进新技术新产品应用的需求引导政策，鼓励社会资源参与产业技术创新成果转化。(四)加强创新人才培养，打造高质量的人才队伍。加快建立多层次的适合产业技术创新能力提升的人才支撑体系，加大创新人才培养力度，积极牵引大企业集团和科研单位与高校合作，共同打造一支与产业发展和创新需求相适应的、技术全面的高技能人才队伍，为原材料工业可持续发展提供人才资源保障。重视对在岗科技人员的培养，打造以科技领军人才为首的创新团队。鼓励有创新实践经验的企业家和企业科技人才到高等学校和科研院所兼职。积极开展专业培训，支持人才的知识更新和技能提升以满足技术发展的需求。根据发展需要，积极引进海外人才，吸引产业发展所需的高层次人才和紧缺人才。
参考文献:
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［2］吕政.工业技术创新体制与政策分析［J］．吉林大学社会科学学报，2005(2).
技术材料分析篇7
灯具外壳热胀冷缩：气温的变化导致灯具的热胀冷缩，不同材质（如玻璃和铝型材）的线胀系数不同，两种材质在结合处会出现位移。热胀冷缩过程不断重复，相对位移也不断重复，对灯具气密性破坏很大。内部空气热胀冷缩：广场地面上经常能观察到地埋灯玻璃上的水滴凝露，而水滴是如何渗入充满灌封胶的灯具内呢？这就是热胀冷缩时呼吸作用的结果。例如，当温度从60℃降到10℃时，灯具内部气压变化量约为：1－(273＋60)K／(273＋10)K=－0.18atm=－1.86m水柱温度升高，在巨大的负压作用下，潮湿空气通过灯体材料上的微小缝隙，渗透到灯体内部后，遇到温度较低的灯具外壳，冷凝成水珠并聚集。温度降低后，在正压的作用下，空气从灯体内排出，但水滴仍附着在灯内。每天重复温度变化的呼吸过程，灯具内部积水越来越多。热胀冷缩的物理变化，使户外LeD灯具防水气密性的设计成为复杂的系统工程。下面就两种灯具防水体系的技术特点进行分析，以便了解其优缺点。
2关于结构防水
基于结构防水设计的灯具，需紧密配合硅胶密封圈防水，外壳结构比较精密和复杂，通常适用于尺寸较大的灯具，譬如条形泛光灯、方形和圆形投光灯等中、大功率灯具。结构防水灯具仅做纯机械结构组装，使用工具简单，装配工序和流程少，总装周期短，生产线上返修方便快捷。灯具通过电性能及防水测试，即可包装发货，适用于供货周期短的工程项目。但结构防水设计的灯具机加工要求较高，各部件尺寸须精密配合。只有合适的材料和构造，才能保证其防水性能，下述几个设计要点。（1）设计硅胶防水圈，选择硬度合适的材料，设计合适的压强，其截面形状也非常关键。电缆引入线是渗水的通道，需选择防水电线，而使用强力的电缆防水固定头（pG头），可阻止水汽从电缆线芯缝隙中渗透，但前提是电线绝缘层在pG头长期的强力挤压下不老化不开裂。（2）常温下，玻璃的线胀系数约7.2×10-6m/(m•K)，铝合金约23.2×10-6m/(m•K)，两者差异较大。灯具外尺寸较大时须认真考虑。假设灯具长度为1000mm，白天外壳温度为60℃，下雨或夜晚气温降至10℃，温度下降50℃，玻璃和铝型材会分别收缩0.36mm和1.16mm，相对位移为0.8mm，密封元件在重复性的位移过程中反复拉扯，影响气密性。（3）很多中、大功率的户外LeD灯具可安装防水透气阀（呼吸器）[2]，利用呼吸器中分子筛的防水透气功能，平衡灯具内外气压，消除负压，防止吸入水汽，保证灯具内部干燥。这种经济有效的防水器件，能提高原结构设计的防水能力。但呼吸器不适合地埋灯、水底灯等经常泡水里的灯具。灯具结构防水的长期稳定性，与其设计、所选材料的性能、加工精确度、装配技术等密切相关。若薄弱环节出现变形并渗水，对LeD及电子器件将造成不可逆的损害，且这种情况在出厂检验过程中很难预测，具有突发性。因此，提高结构防水型灯具的可靠性，需要继续改良防水技术。
3关于材料防水
3.1灌封胶水
随着防水材料技术的发展，各种类型和品牌的灯具专用灌封胶不断出现，例如，改性环氧树脂[3]、改性聚氨酯树脂、改性有机硅胶[4]等。化学配方不同，灌封胶的弹性、分子结构稳定性、附着力、抗UV、耐热性、耐低温、憎水性、绝缘性能等物理化学性能指标表现各异。弹性：胶体柔软，弹性模量较小，则适应性更好。其中改性有机硅胶弹性模量最小。分子结构稳定性：在UV、空气和高低温长期作用下，材料化学结构稳定，不老化不开裂。其中以改性有机硅胶最稳定。附着力：附着力强则不易剥离，其中改性环氧树脂的附着力最强，但化学结构稳定性较差，容易老化开裂。憎水性：表示胶体抗渗水的能力。其中改性有机硅胶憎水性较好。绝缘性：绝缘关系到产品安全指标，以上几种材质的专用灌封胶都不错。从以上各理化性能综合来看，以改性有机硅材料表现最佳。
3.2密封粘胶
密封胶通常是管状包装，适合打胶施工，一般用于电线端头、外壳结构件间接缝的粘结和密封。常用单组分配方，常温下与空气水汽产生反应，自然凝固。特别注意：部分灯具生产厂使用建筑用的中性幕墙胶，而非专业电子密封胶，容易分解出有害物质，损害灯具。某些类型的灌封胶和密封胶在凝固过程中，会分解出少量化学液体或气体，如灯珠旁的胶体分解物对灯珠荧光粉的损害，导致色温漂移，或侵害LeD芯片，或分解出与透明pC塑料发生化学反应、破坏pC结构的物质，等等。这是胶体应用中潜在的危害，设计时必须向胶体制造商充分了解其化学和物理性能，并测试验证。密封胶在灯具外壳结构的粘结密封中，受热胀冷缩影响最大，特别是大型灯具，不同材料的线胀系数差异较大，热胀冷缩不断拉扯，极易出现裂缝。因此，材料防水设计的防水能力主要靠电路板灌封。材料防水的生产工艺流程较长，1个灌胶凝固周期需要24h，有些产品设计较复杂，甚至需要2~3个灌胶周期，导致出货周期较长，大量占用生产场地，而且生产环境较脏。胶体凝固后产品返修很麻烦。材料防水灯具的结构设计无需太精密，只要设计预留出胶体灌封区域，液体不外漏即可，其防水性能很直观。因此，材料防水工艺较适合小型户外灯具，室内防潮灯具。通常在低端和廉价的公模产品中大量应用。如软灯带、小型条形灯、地埋灯等小型灯具。
4结语
技术材料分析篇8
关键词：材料专业；材料测试技术；教学改革
中图分类号：G642.0文献标志码：a文章编号：1674-9324（2014）15-0049-02
《材料测试技术》是材料成型及控制工程和金属材料工程专业的专业基础课，学习本课程的目的是使学生掌握材料分析测试方法中X射线衍射和电子显微分析的基础理论、分析方法和试验技能。目前我国多数普通高等工科院校的材料相关专业均设置了该课程或相似课程，但均存在着课时减少、课程体系设置不合理、教材内容过于陈旧、考核形式单一、教学内容与实际生产联系不密切等问题，造成学生学习兴趣不浓。针对上述问题，笔者对山东建筑大学（以下简称“我校”）材料成型及控制工程和材料科学与工程专业（以下简称“材料专业”）的《材料测试技术》课程的教学现状进行了综合分析，并对国内相关高校类似课程的教学改革和成果进行了研究和思考，从改革课程体系和教学内容、改变考核方式等方面针对我校材料专业的《材料测试技术》课程教学提出改革对策。
一、材料专业《材料测试技术》教学现状及分析
1.《材料测试技术》课程体系设置不合理。目前我校的《材料测试技术》课堂教学为40个学时，安排在第五学期，而实验教学与《材料的力学性能》课程组成材料测试综合实验周安排在第六学期。课程主要讲述材料的X射线衍射技术和电子显微分析（包括电子探针），其中涉及到晶体几何的基础知识，这些都是《材料科学基础》的内容，因而，《材料科学基础》是《材料测试技术》的先修课程，但两门课程却放置在同一学期同时进行，显然不合理。另一不合理之处是将课堂教学和实验教学隔裂，安排在两个学期，课堂教学内容不能及时通过实验教学来巩固，而经过了一个学期的放置，学生已将课堂教学的内容大部分遗忘，从而，实验教学失去了课堂教学的支撑，教学效果不理想。
2.《材料测试技术》教材内容过于陈旧，与实际生产联系较少。目前我校《材料测试技术》所选用的为高校经典教材――哈尔滨工业大学出版社出版的《材料分析测试技术》一书。该书第一版编写于1997年，虽于2007年进行了第二版的修正，并增加了部分内容，但仍存在教学内容过于空洞，与实际生产联系不密切的缺陷。对于本科生来讲，若毕业后直接参加工作，在一线生产中很难应用到本课程所学的知识，因为X射线衍射和电子显微分析均是应用于材料的研究领域，在实际生产过程中几乎接触不到。若继续攻读研究生，则在读研期间还会重新开设该课程，而且像山东大学等高校材料专业研究生的《材料近代研究方法》课程也是选用《材料分析测试技术》作为教材，所讲授内容基本相同，导致了教学内容的重叠。
此外，教材内容未及时更新。例如，在介绍透射电子显微镜时，仍以采用胶片照相法为例进行透射电子显微镜的结构及结果的分析，而目前几乎所有的透射电子显微镜均采用数码拍照。同样，在教材的第十一章中，介绍的是复型技术，而且应用了大量的篇幅着重介绍复型的方法。上述内容安排显然已不合适，因为在当前实际的材料研究中，由于扫描电子显微镜的迅速发展，试样表面形貌的观察已经几乎不再应用复型技术了。那这一章其实最重要的内容就是介绍质厚衬度成像原理，因为在一些非晶材料的透射电子显微镜的观察中，是必须应用质厚衬度成像原理来解释的。从而，根据目前材料研究的新趋势，应该着重介绍利用质厚衬度成像原理来研究非晶材料，而不再是解释复型试样的形貌。
3.考核方式单一。目前，我校《材料测试技术》课程的考核采用平时成绩占30%，期末考试成绩占70%的方式，其中平时成绩根据到课情况和作业情况确定。但由于不少学生“人在教室心在外”，上课开小差，玩手机现象严重，且抄袭作业的现象也较严重，所以平时成绩很难反映学生的真实学习状态。又由于平时成绩占的比例不大，所以有的学生上课不听，课下不学，仅在考前突击复习。
以上多种因素造成了我校学生对《材料测试技术》这门课程的学习兴趣不浓。而学习兴趣在教学过程中的重要性是显而易见的，应注重激发和培养学生的学习兴趣，使之处于“我要学习”的主动状态，从而提高教学效果。
二、对策思考
针对学生学习兴趣不浓的问题，笔者对国内相关高等工科院校力学课程教学改革的方法和成果进行了研究和思考，结合笔者科研及教学经验，针对我校材料专业《材料测试技术》课程教与学从以下四个方面提出对策。
1.编写适合本校学生的教材。根据本科学生的实际学习情况，编写专门针对本科生水平的材料测试方面的教材。因为我校材料专业的本科生毕业后大部分进入企业从事一线生产工作，所以，为了提高该门课程的实用性，应适量增加生产中常用的一些检测方法的相关内容，例如热分析方面的内容，删除和缩减一些陈旧的测试技术和设备的相关内容。实用性增强了，学生的学习兴趣会适当提高。
2.调整课程学期设置，增加教学实践环节，调整实验安排。调整本课程的学期设置，将其从现行设置在第五学期，调整到第六学期，即在学完本门课程的先修课程后，再进行本课程的学习。并将目前的综合实验周拆分为单个实验，同时在每一部分讲解结束后立即安排相关实验，使学生在课堂上所学的知识与实验操作相结合，从而使所学的知识得到及时的巩固。针对学生对本课程所讲述的主要测试设备和原理没有具体认识的问题，在该门课程开课之前，增加参观实验室的实践教学环节，了解各测试设备主要用途是提高学生对该门课程所涉及的主要测试设备的直观认识。
3.改革考核方式。我校现有平时成绩占总评30%，期末考试占总评70%的考核方式完全无法调动学生平时学习的积极性，鉴于此，笔者认为应该进行改革，使考核方式多样化、综合化。通过对国内其他高等工科院校考试改革的研究及自己平时教学和科研过程中的思考，笔者认为可以采取如下的综合考核方式，以激发学生对本课程的学习兴趣。（1）减少到课和平时作业所占平时成绩的比例，由30%降为10%，并且实行“三次否决制”，即三次未到课或作业未交则取消平时成绩，并将因上述问题扣分的学生名单及时公布，让全班学生能了解自己和他人的成绩，实现公平、公正。（2）减少期末考试成绩占总评成绩的比例，由70%降为50%，让那些仅仅依靠考前突击的学生转变学习态度。（3）增设平时随堂测验，其成绩占总评的40%。在平时的教学中，可在讲完某部分重点内容后，进行随堂小测验，然后让学生在规定时间内完成，并及时收齐答卷，不给学生抄袭的时间。然后将小测验的成绩作为平时成绩的一部分并及时公示。
三、结束语
技术材料分析篇9
关键词：建筑外墙；保温；节能；材料；施工技术
1引言
随着国民经济的快速发展，人民生活水平的提高，人们对于住房的消费需求，也在快速增长，据有关的数据显示，我国当前的房屋建设规模堪称世界第一。目前，全国房屋数量有400亿m2左右，仅去年一年房屋竣工面积是19.7亿m2，这几年差不多都接近这个数字。而据预测，到2010年我国房屋总建筑面积将达到519亿m2，其中城市171亿m2。然而截止到去年，我国节能建筑的总面积还只有2.3亿m2，在每年的房屋竣工面积当中节能建筑只占3%左右，也就是说有97%属于高耗能建筑，我国是人均资源短缺的国家，能源紧缺是制约我国经济发展的主要矛盾。因此，建筑节能就成为缓解我国能源紧缺矛盾，改善人民生活质量，减轻环境污染，实行可持续发展战略目标的关键一环，推广建筑节能将是我国发展住宅建设的一项长期国策。目前，外墙保温技术已日益成熟，主要有内保温，外保温，内外混合保温，夹心保温等方法，下面就这几种方法进行论述。
2外墙内保温技术分析
外墙内保温就是在外墙的内侧使用苯板，保温砂浆等保温材料，从而使建筑达到保温节能作用的施工方法。该施工方法具有施工方便，对建筑外墙垂直度要求不高，施工进度快等优点。在2001年外墙保温施工中约有90%以上的工程应用内保温技术。然而，外墙内保温所带来的质量问题也随之而来。外墙内保温的一个明显的缺陷就是结构冷（热）桥的存在使局部温差过大导致产生结露现象。
另外，在冬季采暖，夏季制冷的建筑中，室内温度随昼夜和季节的变化幅度通常大约（10℃左右），这种温度变化引起建筑内墙和楼板线性变形和体积变化也不大。但是，外墙和屋面受室外温度和太阳辐射热的作用而引起的温度变化幅度较大。当室外温度低于室内温度时，外墙收缩的幅度比内保温热体系的速度快；当室外温度高于室内气温时，外墙膨胀的速度高于内保温隔热体系。这种反复形变使内保温隔热体系始终处于一种不稳定的墙体基础上，在这种形变应力反复作用下，不仅使外墙易遭受温差应力的破坏，也易造成内保温隔热体系的空鼓开裂。内保温影响居民的二次装修，内墙悬挂和固定物件也容易破坏内保温结构。内保温在技术上的不合理性决定了其必然要被其它保温方法所替代
3内外混合保温技术分析
内外混合保温，是在施工中外保温施工操作方便的部位采用外保温，外保温施工操作不方便的部位做内保温，从而对建筑的保温的施工方法。从施工操作看上，混合保温可以提高施工速度，对外墙内保温不能保护到的内墙，板同外墙交接处的冷（热）桥部分进行有效的保护，从而使建筑处于保温中。然而，混合保温对建筑结构却存在着严重的损害。外保温做法部位建筑物的结构墙体主要受室内温度的影响，温度变化相对较小，因而墙体处于相对稳定的温度场内，产生的温差变形应力也相对较小；内保温做法部位使建筑物的结构墙体主要受室外环境温度的影响，室外温度波动较大因而墙体处于相对不稳定的温度场内，产生的温差变形应力相对较大。
局部外保温、局部内保温混合使用的保温方式，使整个建筑物外墙主体的不同部位产生不同的形变速度和形变尺寸，建筑结构处于更加不稳定的环境中，经年温差结构形变产生裂缝，从而缩短整个建筑的寿命。工程保温做法中采用内外保温混合使用的做法是不合理的，比作内保温的危害更大，该方法已很少使用。
4复合夹心保温技术分析
复合夹心保温墙体，是在施工中将墙体分为外叶墙与内叶墙，中间填充保温材料，（一般为epS板、容重18kg/m3～20kg/m3）一种施工方法。从施工操作上看，该方法具有施工方便，保温效果可靠受温差影响较小，产生的温差变形应力也相对较小等优点，该方法可有效的解决保温墙体外墙装饰面开裂，装饰材料脱落等技术难题，同时相对于外墙外保温来说，建筑物的防火性能有显著的提高。鉴于以上优点，局部地区仍大量使用。但该技术同样存在一些缺陷，如建筑物细部、节点、保温处理难度较大；不利于建筑物后期维护，维修。就青海省而言，节能工程设计使用年限为25年，而结构设计年限为50年，由于内外叶墙将保温层封闭，如夹心保温层老化达到使用年限，将无法替换维修，另外一点，内外叶墙之间靠穿过保温层的拉结件连结，抗震性相对较弱，抗震等级高的地区不宜采用该方法，。
5外墙外保温技术分析
5.1技术成熟，施工方法多种多样，适于各类建筑比较成熟的有epS板及epS模块外墙外保温技术，喷涂硬泡聚氨酯外墙保温技术，胶粉epS颗粒保温浆料外墙保温技术及粘贴保温复合饰面板保温技术等，各类方法使用方法简便，可靠性高，同时有成熟的验收规范。
5.2适用范围广。外保温不仅适用于北方需冬季保温地区的采暖建筑也适用于南方需夏季隔热地区的空调建筑。即是用于新建建筑，也适用于既有建筑的节能改造。
5.3保温效果明显。由于保温材料置于建筑物外墙外侧，基本上可以消除在建筑物各个部位的“热桥”影响。从而充分发挥了轻质高效保温材料的效能，相对于外墙内保温和夹心保温墙体，它可使用较薄的保温材料，达到较高的节能效果。
5.4保护主体结构。置于建筑物外侧的保温层，大大减少了自然界温度、湿度、紫外线等对主体结构的影响。随着建筑物层数的增加，温度对建筑竖向的影响已引起关注。国外的研究资料表明，由于温度对结构的影响，建筑物外向的热胀冷缩可能引起建筑物内部一些非结构件的开裂，外墙采用外保温技术可以降低温度在结构内部产生的应力。
5.5有利于改善室内环境。外保温不仅提高了墙体的保温隔热性能，而且增加了室内的热稳定性。它在一定程度上阻止了雨水等对墙体的浸湿，提高了墙体的防潮性能，可避免室内的结露，霉斑等现象。因而创造了舒适的室内居住环境。
6保温材料的选择总则
6.1墙体节能工程采用的保温材料，其导热系数，表现密度抗拉强度，抗压强度或压缩强度，燃烧性能应符合设计要求。
6.2粘结材料的粘结强度；耐碱玻纤网格布的力学性能，抗腐蚀性，必须达到国家规范及设计要求。
a.保温材料的选择。现施工的建筑中，保温材料的使用以挤密苯板、聚苯板、聚苯颗粒保温材料为主。挤密苯板具有密度大，导热系数小等优点，它的导热系数为0.029w（m.k）而抗裂砂浆的导热系数为0.93w（m.k）两种材料的导热系数相差32倍。而聚苯板的导热系数为0.042w（m.k）同抗裂砂浆相差22倍。因此挤密苯板与聚苯板相比抗裂能力弱于聚苯板。聚苯颗粒为主要原料的保温隔热材料，由胶粉料和胶粉聚苯颗粒做成。胶粉材料作为聚苯颗粒的粘结材料，一般采用熟石灰-粉煤灰-硅粉-水泥为主要成分的无机胶凝体系。该类材料的导热系数一般为0.06w（m.k），与抗裂砂浆相比相差16倍。b.增强网的选择。玻纤网格布作为抗裂保护层软赔进的关键的增强材料，在外墙外保温技术中的应用得以快速发展。一方面它能有效的保护层的拉伸强度。另一方面由于能有效分散应力，将原本可以产生的裂缝分散成许多较细裂缝。从而形成抗裂作用。由于保温层的外保护开裂砂浆为碱性。玻纤网格布的长期耐碱性对抗裂缝就具有了决定性的意义。c.保护层材料的选择。由于水泥砂浆的强度高、收缩大、柔韧性变形不够，直接作用在保温层外面，耐候性差而引起开裂。为解决这一问题，必须采用专用的抗裂砂浆并辅以合理的增强网，并在砂浆中加入适量的纤维。d.无空腔构造提高体系的稳定性。在采用聚苯板作外保温的设计中。保温层主要承受的是重力和风压。由于聚苯板强度的限制，使保温层开裂甚至脱落。为了提高保温板的强度，应尽可能提高粘结面积，采用无空腔以满足抗风压破环的要求。
7外墙体外保温施工要点
7.1施工工艺。当基层墙体施工并验收合格后，就可以进行保温层施工，其具体施工工艺为：清理、找平基层弹、挂控制线安装、找平底端托板檐材料工具准备配粘结胶浆粘结翻包网格布粘贴苯板检查校平填塞板缝打磨找平安装装饰线条（用苯板制成）或分格缝钉锚固定保温层验收。
7.2施工要点。施工工艺看起来十分简单，但实际上操作起来却十分复杂，在要求材料质量合格的前提下，对实际操作施工人员也要求具有一定技术水平和责任心。否则，将直接影响整个体系的质量。
7.3保护层施工要求。保护层做法一般为“一布二浆”。在有加强要求的部位为“两布三浆”。保护层施工时应先铺设翻包网格布和加强网格布，然后进行墙面标准网的施工，墙上容易碰撞的阳角、门窗洞口及不同材料基体的交接处等特殊部位应采取加强措施。
8结论
虽然近年来随着建筑业产业规模、产业素质的发展和提高，我国建筑技术水平在不断提高，尤其是一些单项技术已跻身世界先进行列。但从整体上看，目前我国建筑技术的水平还比较低，建筑业作为传统的劳务密集型产业和粗放型经济增长方式，没有得到根本性的改变，在建筑工程领域如何加快科技成果转化，不断提高工程的科技含量，全面推进施工企业技术进步，促进建筑技术整体水平提高的唯一的途径就是紧紧依靠科技进步，将科学的管理和大量技术上先进、质量可靠的科技成果广泛地应用到工程中去，应用到建筑业的各个领域。建筑外墙保温是近年来新兴的施工方法，由于内保温、混合保温等方法在设计中的缺陷，建议采用外保温，并按照逐层渐变，柔性释放应力的原则，选择材料及施工方法，以达到保温、抗裂的目的。同时应大力发展和更新节能材料，使外墙保温技术得到更好的发展，更好地发挥其作用，从而真正地实现建筑节能。
参考文献
[1]外墙保温应用技术[m].北京：中国建筑工业出版社，2005.
[2]张其英.外墙保温技术及节能材料[J].民营科技，2007，（07）.
[3]贺斌，周栋.谈外墙保温的技术与材料[J].黑龙江科技信息，2007，（11）.
技术材料分析篇10
关键词：金属材料；加工工艺；激光技术；应用
中图分类号：tB31文献标识码：a
引言
激光加工是一种新兴的先进制造技术，具有自己的特色与规律，经过多年的积淀形成了激光加工理论和各种激光加工工艺参数。激光与普通光相比具有单色、相干性、方向性和高光强，同样激光加工设备也涉及到众多学科因而决定了它的高科技性和高收益率。纵观国际和国内激光应用场情况经过多年来的研究开发和完善，当代的激光器和激光加工技术与设备已相当成熟形成系列激光加工工艺。
1、激光加工的基本特征
激光既具有时间控制性，又具有空间控制性，使其能够满足自动化加工的要求。因此，激光加工系统可以与计算机数控技术交相呼应，生成便捷、优质、高效的自动化加工设备，进而实现加工工业的低成本、高效率、高利润。总体而言，激光加工技术具有以下几项基本特征：
①工艺集成性好。一方面，同一台机床可同时具备多种加工工艺，如切割、焊接、打孔、表面处理等；另一方面，同一台机床可同时实现多种工艺同步进行或者不同工艺分步进行的效果。
②加工效率高。与其它加工工艺相比，激光加工工艺可以极大地提高加工效率。例如，激光切割效率是一般切割的15倍；激光焊接效率是传统焊接的25倍；激光打孔效率是机械打孔的40000多倍。
③加工质量好。激光加工大多采用非接触式加工方式，而且能量密度高，为加工质量提供了可靠的保障。
④适应性强。激光加工可适用于各种材料，如高强度材料、高熔点材料、高硬度材料等等。同时，激光加工既可适用于大气环境，也可适用于真空环境，体现了其适应性强的特点。
⑤经济效益高。提高经济效益，是激光加工最显著的特征。以激光打孔为例，它能比一般打孔技术节省25%~75%的直接费用和50%~75%的间接费用。
2、激光技术优势分析
2.1、加工速度快，效率高
激光切割是当前各国应用最多的激光加工技术，在国外许多领域，例如，汽车制造业和机床制造业都采用激光切割进行钣金零部件的加工。在航天工业中，铝合金用激光焊接的成功应用是飞机制造业的一次技术大革命。在汽车工业中，激光加工技术优化了汽车结构，提高了汽车性能，降低了耗油量。激光精加工和微加工不但促进了工业的发展，也为制造行业提供了有利条件。随着大功率激光器光束质量的不断提高+激光切割的加工对象范围之广，几乎包括了所有的金属和非金属材料。例如，可以利用激光对高硬度、高脆性、高熔点的材料，进行形状复杂的三维立体零件切割，这也正是激光切割的优势所在。由于激光加工技术的高效率、无污染、高精度、热影响区小，因此在工业中得到广泛应用。另外，激光切割的优点还包括设置时间短，对不同工件和外形具有很好的适应性。
2.2、精准率高，无污染
激光焊接激光焊接是将光斑非常细小高强度的激光照射到工件表面，通过激光与物质的相互作用，使作用区域内的母材局部快速熔化、汽化，实现焊接。与传统的加工热源相比，激光具有高亮度性、高方向性、高单色性和高相干性等特点，因此，激光加工是一种新型的高能束流加工技术，对提高产品质量和劳动生产率，实现生产的自动化和无污染，以及减少材料消耗等起到愈来愈重要的作用。例如，3D激光切割技术是加工高强钢最经济的技术。激光切割适合高强钢加工毛边过程。对于这种加工，3D激光切割尤其适合这种已经成型的金属薄板。如果钢的强度达到1500mpa，就只能采用激光切割技术才能实现，没有其他更经济的方法可以选择。另外，对于激光切割而言，低热输入是激光切割中一个非常重要的特点，因为一些合金的高强特性会由于热效应而导致性能降低。激光能焊接以前由于不可视原因而无法焊接的部位（例如，车顶侧板和后挡板的结合）。激光焊接同样是一种变形很小的高质量焊接，能够达到很高的精度。另外，激光焊接相比电阻点焊能够减小焊缝宽度，这再一次降低了重量和燃油消耗。
3、激光技术在金属材料加工工艺中的应用
3.1、激光切割技术
近年来，激光切割技术的应用十分广泛，据相关技术研究分析表明，激光切割技术占激光加工技术的近70%。激光切割机主要由激光器、机床主体和控制系统三大部分组成，常用于激光切割的有Co2激光器和YaG激光器，其特点是切割精度高。根据切割要求不同，激光光源的功率从5w到90Kw不等，切割钣金工件所采用的激光光源功率一般是在100w到1500w之间。当切口宽度要求在0.15mm至0.2mm之间时，激光光源的输出功率应该小于1500w，此时激光光源的振荡模式为单模振荡，切割面也会相对比较平整；当切口宽度在1mm左右时，激光光源的输出功率应选择大于1500Kw，此时激光光源的振荡模式为多模振荡，切割面会留下少许污物。当在使用激光技术切割厚板时，则需要采用空气、氧气、氮气等辅助气体来配合完成，氮气是一种惰性气体，用它来辅助切割，能够有效避免切面发生氧化；在对厚度较大的板进行切割的时候，使用氧气作为辅助气体，能够加快切割的速度。
激光切割工艺中可使用CaD技术结合Cam技术来提供加工工件所需要的工艺参数和加工信息，高效、连续地完成自动化切割和生产。激光切割不需要大量更换模具，工艺参数变更简单，可广泛应用于各种高硬度、高熔点、硬质、脆性、粘性、柔性材料及薄壁管件的切割，而且还具有切缝窄、速度快、热变形小、切口平整的优良特性。
3.2、激光打孔
激光打孔是激光技术材料加工中应用最早的激光技术，激光对板料进行打孔，一般采用的是脉冲激光，能量密度高，效率高。瑞士某公司利用固体激光器给飞机涡轮叶片进行打孔，可以加工直径从20μm到80m的微孔，它的直径与深度比可达1:80.另外利用激光在一些脆性材料如陶瓷上加工一些微小的异型孔，直径可以达到0.001mm，这是普通的机械加工完成不了的。
3.3、激光焊接
依据服务对象和使用器件的不同，激光焊接主要包括两种类型的机制，一种是深熔焊，主要应用于机械制造行业；另一种是传导焊，主要应用于电子电气行业。
从目前的发展态势看，激光焊接技术不断渗透到汽车行业，为行业发展提供了必要的技术支撑。具体而言，这种应用主要体现在以下两个方面：首先，传动件焊接。当前，激光焊接技术可满足汽车传动系统中70%的零件的焊接需求。与其它焊接技术相比，激光焊接不仅可以提高零件的使用寿命，而且可以降低零件的使用成本，体现出其独特的应用价值。其次，焊接组合件。简单地说，焊接组合件就是将分散的平板工件焊接成体、冲压成形。通过焊接组合件，既可以减少工件数量，也可以提高部件性能，还可以减轻车体重量，进而优化汽车的整体性能。以雅阁汽车为例，它的车门是由1.4mm的钢板和0.7mm的薄板拼焊冲压而成，降低了40%的车门重量。
此外，激光焊接技术凭借其坚固性强的特点，还广泛应用于刀具、刃具、量具制造行业。例如，我国圆锯片的年产量超过1000万片，不仅满足了建筑行业对高质量锯片的迫切需求，而且保障了国外锯片市场的有效供给。
3.4、激光表面热处理
激光表面热处理主要表现在两个方面：一是激光表面硬化。在激光表面硬化的作用下，马氏体的量会不断增加，进而导致零部件疲劳强度和耐磨性能的不断提高。同样是aiSil045型钢，在未经处理以前，钢的硬度仅为HRC35，而质量损耗却高达418mg。而在同等条件下，激光表面硬化会增加HRC20的硬度,同时降低304mg的能耗。可见，激光表面硬化会极大地提高物件硬度，降低物件质量损耗。现如今，激光表面硬化已不同程度地应用于汽车锭杆、凸轮轴、曲轴、缸套等物件的制造。从实际效果看，它不仅提高了物件的使用寿命，而且降低了物件的制造成本。二是激光熔覆与合金化。激光熔覆与合金化是以提升熔点的方式来增强加工材料的抗蚀性和耐磨性。该处理主要应用于熔点较低的材料。通过处理，使材料生成高熔点合金层，进而实现提升材料性能的目的。尽管激光熔覆与合金化有所区别，如涂层化学成分的变化趋向，但两者相辅相成，都是现实中不可或缺激光表面热处理方式。当前，激光熔覆与合金化主要应用于气门、阀门、齿轮齿面、铸铁模具等工件制造，为工件质量提供了着实的保障。
结束语
激光加工技术产品具有优质、高效、节能的优点，激光加工技术已逐渐使用到钣金工艺生产中，但激光技术的全面推广仍受技术理论和加工设备等因素的制约，许多方面的应用还有待进一步深入。
参考文献
[1]樊熊.金属材料加工工艺中激光技术应用分析[J].企业技术开发,2013,15:23-24.