新型材料

前言

現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展向人們提出了新的課題。在國防、宇航、船舶等高端技術(shù)領(lǐng)域，振動、沖擊與噪聲問題尤為突出。雖然阻尼材料已廣泛地用于航海、航空、機械工程和宇航領(lǐng)域中結(jié)構(gòu)的抗振保護，但由于多數(shù)阻尼材料的適用溫度范圍較窄、耐腐蝕能力有限而限制了其應用。在較差的環(huán)境條件下，選用干摩擦阻尼隔振器，可適用于較寬溫度和具有一定頻率范圍的結(jié)構(gòu)振動抑制和緩和沖擊振動，是結(jié)構(gòu)抗振保護的另一種有效途徑。而金屬橡膠材料的一些獨特的性質(zhì)正使其能在隔振器中作為干摩擦阻尼元件來使用。 所謂的金屬橡膠(MetalRubber，MR)材料是一種均質(zhì)的彈性多孔物質(zhì)。經(jīng)特殊的工藝方法，將一定質(zhì)量的、拉伸開的、螺旋狀態(tài)的金屬絲有序排放在沖壓或碾壓模具中，然后用冷沖壓的方法壓制成形，采取必要的熱處理工藝，因其具有類似橡膠材料的彈性和阻尼性能，同時保持金屬外觀，故而得名“金屬橡膠”。 金屬橡膠材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是金屬絲相互交錯勾連形成的類似橡膠高分子結(jié)構(gòu)那樣的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在受到振動位移時可以耗散大量能量而起到阻尼作用，因為其本身是金屬而非橡膠，故金屬橡膠制品具有承載能力高、大阻尼、可在較寬頻帶內(nèi)減振、抗沖擊、抗油、抗腐蝕、耐高低溫、抗?jié)?、耐老化、不揮發(fā)、易維護、可以根據(jù)需要制成各種結(jié)構(gòu)形狀等優(yōu)點，特別適合于制備航空航天、國防、機械、交通運輸?shù)仍谔厥夤r下的阻尼減振、沖擊防護、過濾、密封、噪聲控制及熱傳導等構(gòu)件，可以用在傳統(tǒng)橡膠材料不能使用的有特殊要求的空間飛行器及其他構(gòu)件上，以完成彈簧隔振器和橡膠減振、緩沖、阻尼元件無法承擔和完成的任務。另外作為金屬多孔材料，由于其具有承載能力高、抗堵塞能力強、孔隙度大小隨壓力變化且連續(xù)可調(diào)等特點，金屬橡膠制品又適用于制備各種節(jié)流器和過濾器。

內(nèi)容概要

金屬橡膠(Metal?Rubber，MR)材料是一種均質(zhì)的彈性多孔物質(zhì)，經(jīng)特殊的工藝方法，將一定質(zhì)量的、拉伸開的、螺旋狀態(tài)的金屬絲有序地排放在沖壓或碾壓模具中，然后用冷沖壓的方法壓制成形，再經(jīng)必要的熱處理工藝制備而成。因其具有類似橡膠材料的彈性和阻尼性能，同時保持金屬外觀，故而得名“金屬橡膠”。      本書主要分析介紹了MR多孔材料用不銹鋼鋼絲的微觀組織結(jié)構(gòu)、MR隔振材料中微絲的微動磨損行為與破壞特征、MR材料內(nèi)不銹鋼微絲空間分布規(guī)律及其參數(shù)化結(jié)構(gòu)模型、基于模型對材料內(nèi)微絲接觸點數(shù)及固相體積分數(shù)等參量的計算預報、MR材料關(guān)鍵性能與其鋼絲材料性能參數(shù)及鋼絲結(jié)構(gòu)特征參數(shù)的定量關(guān)系等關(guān)鍵技術(shù)。     本書可供從事新材料研究、開發(fā)的科研人員、高等院校相關(guān)專業(yè)師生學習和參考。

書籍目錄

第1章　概述 　1.1　金屬橡膠材料概述 　　1.1.1　金屬橡膠材料簡介 　　1.1.2　金屬橡膠材料的制備 　　1.1.3　金屬橡膠材料的應用 　1.2　國內(nèi)外對金屬橡膠材料的研究現(xiàn)狀 　　1.2.1　對金屬橡膠材料制備工藝的研究 　　1.2.2　對金屬橡膠材料結(jié)構(gòu)參數(shù)與關(guān)鍵性能關(guān)系的研究 　　1.2.3　金屬橡膠材料的建模和仿真研究 　　1.2.4　目前存在的問題 　1.3　金屬橡膠材料的材料學問題概述 　　1.3.1　18-8系奧氏體不銹鋼概述 　　1.3.2　18-8系奧氏體不銹鋼冷變形強化機制 　　1.3.3　18-8系不銹鋼準微絲結(jié)構(gòu)特點對其疲勞性能的影響 　1.4　不銹鋼絲摩擦、磨損現(xiàn)象研究 　　1.4.1　摩擦學問題 　　1.4.2　磨損問題 　　1.4.3　微動問題 　　1.4.4　摩擦學白層 第2章　奧氏體不銹鋼絲的制備工藝及微觀組織 　2.1　不銹鋼絲的制備 　　2.1.1　鋼絲拉拔時受力分析 　　2.1.2　拉拔變形區(qū)內(nèi)金屬流動特點 　　2.1.3　鋼絲變形程度表示及計算 　　2.1.4　拉拔條件對鋼絲力學性能的影響 　　2.1.5　鋼絲的熱處理 　2.2　試驗材料與試驗方法 　2.3　鋼絲微觀組織觀察試驗結(jié)果與分析 　　2.3.1　冷拉拔不銹鋼絲的顯微組織變化 　　2.3.2　冷拉拔不銹鋼絲的SEM分析 　　2.3.3　冷拉拔不銹鋼絲的TEM分析 　　2.3.4　冷拉拔不銹鋼絲的EBSD分析 　2.4　關(guān)于金屬橡膠用奧氏體不銹鋼 絲化學成分的討論 　2.5　本章小結(jié) 第3章　MR材料中微動單元的分析 　3.1　概念引入——“微動單元（Fretting Cell）” 　3.2　隔振構(gòu)件疲勞試驗 　　3.2.1　試驗材料與試驗方法 　　3.2.2　試驗結(jié)果與分析 　3.3　試驗用不銹鋼絲表面激光掃描共焦（LSCM）觀察與分析 　　3.3.1　試驗材料與試驗方法 　　3.3.2　試驗結(jié)果與分析 　3.4　FC模擬試驗——鋼絲對磨試驗 　　3.4.1　試驗材料與試驗方法 　　3.4.2　試驗結(jié)果與分析 　3.5　金屬橡膠減振構(gòu)件中鋼絲的疲勞斷裂分析 　　3.5.1　試驗材料和試驗方法 　　3.5.2　試驗結(jié)果與分析 　　3.5.3　鋼絲微動疲勞特征分析 　3.6　本章小結(jié) 第4章　MR材料三維結(jié)構(gòu)模型的研究 　4.1　MR材料的典型制備過程 　4.2　基本假設 　　4.2.1　均勻性假設 　　4.2.2　沖壓過程徑向拓撲關(guān)系不變假設 　4.3　螺旋卷模型建立 　4.4　二維毛坯模型建立 　　4.4.1　三種編織二維毛坯的方法描述 　　4.4.2　模型參數(shù)提取 　　4.4.3　模型實例 　　　4.5　三維毛坯模型的建立 　4.6　三維毛坯沖壓模型的建立 　4.7　三維模型的評價 　4.8　MR材料計算機輔助設計（CAD）系統(tǒng)的開發(fā) 　　4.8.1　開發(fā)環(huán)境 　　4.8.2　數(shù)學基礎 　　4.8.3　螺旋彈簧的創(chuàng)建 　　4.8.4　阿基米德螺旋線的創(chuàng)建 　　4.8.5　三維構(gòu)件的建立 　4.9　本章小結(jié) 第5章　基于結(jié)構(gòu)模型的應用 結(jié)束語 參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：石家莊軍械工程學院對金屬橡膠材料制備工藝方面的研究報道較多，他們還自行設計制造了繞絲、模壓設備，對于金屬橡膠技術(shù)的國產(chǎn)化做出了突出的貢獻。哈爾濱工業(yè)大學的學者也在此方面做了大量工作，他們甚至還研究了不同工藝參數(shù)，例如簧絲走向?qū)饘傧鹉z材料性能的影響，通過改變簧絲走向，獲得結(jié)構(gòu)相同、幾何參數(shù)相同的幾組金屬橡膠樣件，并對樣件進行了力與變形的試驗研究。利用MATLAB繪制金屬橡膠樣件的彈性遲滯回線、剛度與變形試驗曲線，并對樣件和試驗曲線進行了理論分析。結(jié)果表明，簧絲纏繞方向不同，不僅影響金屬橡膠材料的能量耗散性能，而且其承載能力相差2～3倍。研究結(jié)果為金屬橡膠制備工藝的進一步完善提供了依據(jù)。從目前金屬橡膠材料的制造工藝過程來看，難以控制的環(huán)節(jié)較多，如纏繞的金屬絲螺旋徑，在單位長度上很難保證完全相同；在編織擠壓過程中，也很難保證金屬絲編排分布的均勻性，這些都具有一定的分散度。因此，對于成品件的試驗值和理論值會存在一定的誤差。如果控制好制作過程中的各個環(huán)節(jié)，提高金屬橡膠材料的制造工藝水平，對于更好地設計和利用金屬橡膠材料，將會有非常好的工程實用價值。

編輯推薦

《新型材料:金屬橡膠建模及應用》由化學工業(yè)出版社出版。

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