硅酸盐水泥与铝酸盐水泥的对比研究_材料工程论文五篇

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盐水，常指海水或普通盐（NaCl）溶液。通常情况下海水中溶解的盐含量为35000mg/L（3.5%），其中包括20000mg/L的氯化物，主要是普通盐类，另外也存在其他种盐水，其中一些含溶解盐300000mg/L。

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第一篇 硅酸盐水泥与铝酸盐水泥的对比研究_材料工程论文

摘 要：对硅酸盐水泥和铝酸盐水泥的组成、性能指标和水化机理进行了，对比二者性能差异对其应用范围进行了区别。

关键词：硅酸盐水泥；铝酸盐水泥；组成；性能；水化机理；应用

1前言

水泥是加水能搅拌和成塑性浆体，可胶结砂石等材料，并能在空气和水中硬化的粉状水硬性胶凝材料，是基建工程的主要原材料之一，具有原材料广泛、防火、适应性强和应用方便等优点[1]，广泛应用于工农业、国防、交通、城市建设等工程，在代钢代木等方面具有技术经济上的优越性，对保证国家建设和提高生活水平具有重要意义。水泥种类繁多，根据国家标准的命名原则，按其主要水硬性矿物名称可分为硅酸盐系、铝酸盐系、硫铝酸盐系等系列品种，也可按其用途和性能分为通用水泥、专用水泥以及特性水泥三大类，不同的水泥具有其特有的用途。本文主要对硅酸盐水泥和铝酸盐水泥的组成、性能特点、水化机理和应用进行了较为详细的对比研究，对二者在工程的选用具有一定得指导意义。

2硅酸盐水泥与铝酸盐水泥对比研究

在目前已投入应用的百余种水泥中，应用最广泛的是硅酸盐系水泥和铝酸盐系水泥，其中又以硅酸盐水泥和铝酸盐水泥的应用最为普遍。由于组成成分和水化机理的不同，这两种水泥具有截然不同的特性，其应用范围也大不相同。

2.1硅酸盐水泥

在水泥诸品种中，硅酸盐水泥是应用最广和研究最多的。按国家标准《gb175-20xx》规定：凡由硅酸盐水泥熟料、0-5%的石灰石或粒化矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料为硅酸盐水泥。WWw.0519news.com其矿物组成主要是：硅酸三钙（3cao·sio2）、硅酸二钙（2cao·sio2）、铝酸三钙（3cao·al2o3）和铁铝酸四钙（4cao·al2o3·fe2o3）。其中硅酸三钙和硅酸二钙是主要的，占70%以上[2]。上述几种矿物主要是依靠原料中提供的cao（62-68%）、sio2（20-24%）、al2o3（4-7%）和fe2o3（2.5-6.5%）等在高温下互相作用而形成的。

硅酸盐水泥分为二类：不掺加混合材料的称ⅰ型硅酸盐水泥，代号为p·ⅰ；在熟料粉磨时掺入不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称ⅱ型硅酸盐水泥，代号为p·ⅱ，其主要技术要求如表1所示[3]。

当水泥加水拌和后，在水泥颗粒表面立即发生水化反应，水化产物溶于水中，接着，水泥颗粒又重新暴露出新的表面，继续与水反应，如此不断，使水泥颗粒周围的溶液很快成为水化产物的饱和溶液，见图1（a）。在溶液达到饱和后，水泥继续水化生成的产物就不能再溶解，就有许多细小分散状态的颗粒析出，形成凝胶体，见图1（b）。随着水化的继续进行，新生胶粒不断增加，凝胶体逐渐变浓，水泥浆逐渐凝结，凝胶体中的氢氧化钙将逐渐转变为结晶，见图1（c）。结晶贯穿于凝胶体中，形成具有一定强度的水泥石，见图1（d）。随着硬化时间的延续，水泥颗粒内部未能水化部分将继续水化，使晶体逐渐增多，凝胶体逐渐密实，水泥石就具有越来越高的胶结力和强度。另外，当水泥在空气中凝结硬化时，其表面水化形成的氢氧化钙会与空气中的二氧化碳作用，生成碳酸钙薄层。

通过上述过程可以看出，硅酸盐水泥的水化反应是从颗粒表面逐渐深入到内层的，开始进行较快，随后由于水泥颗粒表层生成了凝胶膜，其水分的渗入也就越来越困难，水化作用也就越来越慢。一般水泥在开始的3-7天内，水化、水解速度快，强度增长亦较快，大致在28天内可以完成这个过程的基本部分，以后则显著减慢，强度增长亦极为缓慢。实践证实若完成水泥的水化和水解全过程，需要几年、几十年的时间[4]。

在常用的水泥品种中，硅酸盐水泥标号较高，常用于重要结构中的高强度混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土工程；抗冻性好，适用于冬季施工及严寒地区遭受反复冻融的工程；干缩性好，耐磨性好，不易产生裂缝，可用于干燥环境下的地面及路面工程。

但同时硅酸盐水泥也存在一定的不足：（1）硬化后含有较多的氢氧化钙，抗软水侵蚀和抗化学侵蚀性差，不适用于空气中co2含量较高的环境，不宜用于受流动的软水和有水压作用的工程，也不宜用于受海水和矿物水作用的工程；（2）水化过程中放出大量的热，不宜用于大体积混凝土工程；（3）耐腐蚀性差，不宜用于经常与流动淡水或硫酸盐等腐蚀性介质接触的工程；（4）耐热性差，不宜用于有耐热要求的工程[5]。

2.2铝酸盐水泥

铝酸盐水泥是以矾土或含铝废渣为主要原料、烧制成以铝酸盐矿物或铝酸盐复合矿物为基本组成的水泥，代号为ca，主要矿物组成为铝酸一钙（cao·al2o3）和二铝酸一钙（cao·2al2o3），主要化学成分为cao、sio2、al2o3、fe2o3和少量的mgo、tio2等[6]。

铝酸盐水泥按al2o3含量百分数可以分为四类：ca-50、ca-60、ca-70和ca-80。其化学成分及主要物理性能指标如表3、4所示。

表3铝酸盐水泥的化学成分（gb201-2000）

①当用户需要时，生产厂应提供结果和测定方法

表4铝酸盐水泥物理性能指标

①当用户需要时，生产厂应提供结果

铝酸盐水泥的水化作用主要是铝酸一钙的水化过程，其水化反应随温度而不同：当温度<20℃时，其主要水化产物为cao·al2o3·10h2o；当温度在20-30℃时，主要水化产物为2cao·al2o3·8h2o；当温度>30℃时，主要水化产物为3cao·al2o3·6h2o。ca2的水化与ca基本相同，但水化速率较慢。另外，c12a7的水化反应很快，也生成c2ah8，c2as与水作用则极为微弱，可视为惰性矿物，少量的c2s则生成水化硅酸钙凝胶。

水化物cah10或c2ah8为针状或片状晶体，互相结成坚固的结晶连生体，形成晶体骨架。同时所生成的氢氧化铝凝胶填塞于骨架空间，结构致密，使水泥初期强度能得到迅速增长，而以后强度增长不显著。cah10和c2ah8随着时间延长逐渐转化为较稳定的c3ah6，此过程随着环境温度的上升而加速，其结果游离水从水泥石内析出，孔隙增大，同时c3ah6本身强度较低，晶体间结合差，因而使水泥石的强度大为下降，引起长期强度下降，特别在湿热环境中，强度降低显著（后期强度可比最高强度值降低40%以上）。

由于其特有的水化机理，铝酸盐水泥具有与硅酸盐水泥不同的特点，在应用范围上也存在一定区别：（1）水化热大，与一般高强度硅酸盐水泥大致相同，但放热速率特别快，且放热集中，1d内即可放出水化热总量的70-80%；（2）耐高温性好，可用于1000℃以下的耐热构筑物；（3）耐硫酸腐蚀性强，抗腐蚀性高于抗硫酸盐水泥；（4）硬化后不含铝酸三钙，不析出游离的氢氧化钙，且硬化后结构致密，对矿物水的侵蚀作用有很高的抵抗性;（5）属早强型水泥，其1d强度可达3d强度的80%以上，3d强度便可达到普通硅酸盐水泥28d的水平，后期强度增长不显著，主要用于工期紧急的工程和抢修工程。

3结论

硅酸盐水泥和铝酸盐水泥作为应用最为普遍的水泥品种，其重要性不言而喻。但是由于其成分、水化机理不同，使他们的性能存在较大差异，进而导致应用范围的不同。硅酸盐水泥标号高、抗冻性好、干缩性好、耐磨性好、不易产生裂缝，常用于重要结构中的高强度混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土工程，且适用于冬季施工、严寒地区遭受反复冻融的工程和干燥环境下的地面工程。铝酸盐水泥放热速率特别快、耐高温性好、耐硫酸腐蚀性强、不析出游离的氢氧化钙、早期强度高，可用于耐热构筑物、腐蚀性环境、矿物水侵蚀环境、工期紧急的工程和抢修工程等。不同的水泥优缺点也不同，适用范围不同，因此在工程施工过程中，明确水泥应用范围，正确合理的选用水泥品种对保证工程质量具有十分重要的作用。

参考文献：

[1]吴中伟，廉惠珍. 高性能混凝土[m]. ：中国铁道出版社，1999.

[2]张亚苗.对硅酸盐水泥技术指标的几点[j]. 山西建筑，20xx, 12(35):169-170.

[3]袁润章. 胶凝材料学（第二版）[m]. 武汉：武汉理工大学出版社，1996.

[4]沈春林. 聚合物水泥防水涂料[m]. ：化学工业出版社，20xx.

[5]李连生，郭芳芳. 硅酸盐水泥的主要性能和应用[j]. 应用能源技术，20xx(4):10-11.

[6]张宇震. 中国铝酸盐水泥的生产与发展[j]. 水泥，20xx(7):42-45.

第二篇 论现代包装的情感交融_材料工程论文

摘 要：随着市场多元化的发展，人们越来越注重所购商品的精神满足感。现代产品包装提倡满足人们的心理需求，而不仅仅是单调的功能主义。于此，带有情感的现代包装设计倍受青睐。

当人们走进精神消费时期，消费者会把对包装的感觉转移到商品上，进而对包装产生好感，令人产生视觉以外的感受，让人顿悟生情成为一种理念。在这种情况下包装仅仅吸引人们视线的功能是不够的，还需要引导消费者激起购买欲望，满足人们的审美情趣，使人从包装中得到更多的益处。

关键词：包装设计；情感；理念

一、包装情感化的体现

在包装的时代观念之下，包装的情感交融常常体现在：包装造型艺术化、包装装潢民族化、包装结构设计人性化、包装材料自然化等方面。

1.包装造型设计艺术化

过去的市场竞争主要注重质量，商家注重包装的技术性和功能性。现今，物质生活日益丰裕，人们追求艺术化的高品质生活，满足各种情感需求，颇具艺术化、审美性的包装造型成为人们购商品时的首选。规矩的几何造型设计的包装，在琳琅满目的货架上不存在视觉的冲击力与竞争力，而不规则的容器展于柜台上，可以从不同角度吸引消费者，并令消费者产生无限的联想，甚至能给予超值的情感、心理体验、审美享受。“依云20xx”矿泉水包装容器是一个性化包装造型设计，外形设计成一座冰山的形象，打破了传统矿泉水包装造型，强烈的形式感瞬间引起大家注意，使消费者对产品口感、质量产生联想，确为一款超越想象空间，唤起人们情感的个性化包装设计。wWw.0519news.cOM

2.包装装潢设计民族化

包装设计不能只表达商品性而没有人情味，这样的设计只是一个标签符号，具有民族意味的个性包装在市场中方显十足魅力。近年来，中国酒业进行了一场“革命”，包装装潢呈现回归传统的风格。如，“酒鬼”酒的包装之所以能够在全国众多酒品中脱颖而出，除了产品自身品质的优点外，其设计融入的传统民族情感是其重要因素。它运用陶制酒瓶、麻布、麻绳相结合，再加上潇洒的书法题名以及一幅酒鬼找着麻袋的写意水墨画，给包装注入了情感的活力，使产品形象格外的平易近人。可见，酒类包装设计如一味去模仿洋酒，就没有生命力，只有传达真实的情感，才会赢得消费者。

同时，富有民族情感的包装，因各民族的心理和观念不同而呈现出不同特点。如意大利设计具有优雅与浪漫的情调，德国包装设计具有严谨、理性的造型风格，日本设计具有灵巧、新颖、轻薄玲珑而又充满人情味的特点。日本包装的符号化语言，生动的体现出其传统文化，他们灵活运用传统而唤起人们的情感。日本的清酒包装运用日本传统符号化语言，设计简洁而又严谨，体现出日本工整、细致的民族风气。

3.包装结构设计人性化

包装结构能够为商品带来良好的保护性、储存运输的便利性，巧妙的包装结构，使人们在购买商品的同时，感受到物、人、社会、环境和谐统一的审美意蕴。德国包豪斯的创始人之一纳吉曾说：“设计的目的是人，而不是产品。”设计师需要寻求商品特征与顾客心理之间的相融点，进而感染消费者，吸引消费者。可见包装结构设计人性化，有其一定理论依据。现代包装中有的蜡烛包装运用有趣的形象来烘托包装气氛，使处在种种压力下的人们获得内心的放松和宽慰。日本的旅游纪念品包装或差旅包装，采用亲切的折纸结构进行设计，其包装设计向我们展示了“复杂的简单”，日本京都京果子处鼓月出品的拥有完美细节，折纸结构形式的mizu-yokan糖果包装，这样的包装更容易让人产生亲近感，激发内心对此的无比喜爱，触动人们的购买欲。

日本食品包装中特别注重结构的塑造，有的包装在收口的时候，将包装层中加入n次节。那么只要最后将诸多节定型，那么整个包装的形态都会发生改变。它的结构就是被n次节定的形，其差旅礼品都彰显出了个性化包装的情感魅力，包装结构人文化，突破了以往包装结构仅有的功能性，更加完善了包装的人文艺术感，使人们从中体会到了文化的熏陶和乐趣，进而对此产生很大的好感，而其促进产品销售的目的也便逐步实现。

4.包装材料的自然化

在众多的商品中，许多竹编包装、竹叶包装能够带给人们浓浓的乡土风情，民族传统珍品的内包装选择柔软精致的丝绸锦缎合理衬隔，令人感到商品的珍贵。天然的外包装材质寓意产品的天然品质，当消费者着眼于这样的大米包装：选择用传统的天然材料——民间工艺用纸和麻绳系带时，心中便会涌出一份自然美的回归和自然美的感动。足见天然美的材质充满着浓郁的情感色彩。

传统土特产品的包装材料常大量使用自然材料。这些自然材料只需经过较为简单的加工就能加以运用。因为地域的不同，各地的自然物产也不尽相同，因此不同地区的物产采用商品产地的自然包装材料，能够使其较准确地传达产品的特色和地域信息，甚至有利于包装整体意境的发挥。如日本纳豆包装的设计，纳豆是由蒸过的黄豆与枯草芽孢杆菌发酵而成的，因此以稻草为天然包装材料，表现出其独特的工艺风趣。纳豆品牌来自茨城县的奥久慈，它的封套是折叠成船，呈现给人们的是乘船过河便可到其产地的地域情感。

5.包装领域的新理念

交互式包装，作为包装领域的新理念也尽显出情感交融的包装个性。交互式包装中感觉包装是典型的情感化设计，感觉包装可以让消费者对包装产品产生直觉的感受，如触觉、视觉、嗅觉等的体验，它能够让消费者对产品从外部建立一个总体感觉。有的感觉包装提取内部产品的气味，融合在印刷胶料中，香料的包装就是很好的体现。一些包装设计不仅仅是通过色彩的运用,色彩的相互关系，更多地可以通过包装容器的形式、材质、画面图形的专用设计来表现食品的口感。如下图可见。可口可乐公司曾做促销活动，在商品中隐藏一中奖信息，必须把产品放在冰箱里才中奖，因油墨对温度敏感，冷却之后才能显现出来，这种交互式包装在带来销售额的同时，也带给人们是无限的互动乐趣。

二、包装情感化倾向的原因

1.从“人”的角度而言，人是设计的主体，是设计的出发点、核心、目的，人的需求影响着包装设计，现在的人们物质生活丰裕，功能性的需求已经不在是人们消费的热点，而是追求一种精神层次的情感性需求。人们希望通过选择性消费张扬自己的个性，提升自我品味。

2.从企业和社会角度而言，创意性、情感化的包装设计是企业的长久发展之道。情感交融的包装设计融汇着种种个性化设计，只有极富个性的并能引起人们共鸣的优秀设计，才能在浩如烟海的商品中脱颖而出，达到促销的目的。因此商家积极地寻求以个性化、情感化包装设计来提升商品的综合实力，顺利地扩大市场消费群，这样他们才能在竞争中占得先机并立于不败之地。

3.从文化层面而言，工业社会功能主义、理性主义为核心的设计不再是主导，而对人文的关注、文化的保护与弘扬等受到社会青睐，在某种程度上来说，饱含人情味的情感包装与传统文化的传承日益被重视的时代潮流不谋而合。

三、现代包装的情感化设计的落脚点

包装设计需具备真实的传达，内在的产品品质应该与外在装潢相统一，使人易懂明了。包装从属于商品，重在于表达出商品内容的特征，设计效果必须“直指性灵”，其美感的正确表达要有“真”有“善”，“真”是指如实、可信，“善”是指效果、质量良好。早在中国古代就有“买椟还珠”的典故，因为珍珠的包装盒装饰的比珍珠还漂亮，买珠的人竟然送还了珍珠，留下了盒子，足见这种华而不实的包装已经过于情感化，是一种过度包装。

现今的包装存在着许多过于情感化的问题。其一，许多包装凭借印刷材料的奢华辉煌来诱导人们对包装设计给予关注，而不是从大众生活中直接孕育出并得到艺术升华的文化设计。其二，有的包装极度情感化、艺术化，造成大众不知所云。“中庸之道”中强调做事不可以太绝对化，设计亦是如此，包装设计方案太超前极度情感化，人们难以接受，方案太平常不能引起人们的注意，只有符合当前的潮流又稍稍超前一点，这样才是比较好的方案。因此，要调整好包装情感设计与产品质量之间的关系，把握好情感化包装设计的落脚点，不可过于追逐包装的外在形式表现。

在新的时代形势下，能够与消费者形成情感交融的包装，是与人们的日常生活密切相联的。带有浓郁情感的包装能够烘托包装的整体气氛，感染消费者，激发人们的需求，使他们乐于消费，从而推动社会的生产与生活。简言之，生活情调在呼唤情感包装，我们需要继续去挖掘和创造富有情感魅力的包装。

参考文献：

[1]（美）诺曼，《情感化设计》，电子工业出版社，20xx-5-1.

[2]曾迪来.现代包装设计［m］.湖南：中南大学出版社20xx，1-6.

第三篇 浅谈几种常用的防火材料_材料工程论文

摘要：消防安全问题越来越受到人们的重视，防火材料自然成了消防安全问题的焦点。本文提出了防火材料的重要性，介绍了防火板、防火木制窗框、防火玻璃和防火涂料等4种常见的传统防火材料，以及zry天然纤维阻燃液、fq复合型防火防腐桥架、艾格劳尼和可瓷化高分子复合材料等4种新型防火材料，并简要介绍了防火材料研究的新进展。

关键词：消防安全防火材料防火性

1．前言

随着人们生活水平和消防安全意识的提高，消防安全问题己引起人们的高度重视，特别是现代建筑向高层化发展，室内装修要求也越来越完善，这些都给建筑材料在防火上提出了更高的要求。许多火灾的发生，除了与消防设施及消防管理存在问题有关外，防火材料的好差也起了致命作用。1994年12月8日，克拉玛依的一场大火，遇难325人，受伤130人；同年11月29日，辽宁阜新的歌舞厅大火造成了200多人丧生，这些火灾的造成与损失的导致，在很大程度上与建筑材料的防火性差有很大关系。因此，研究开发出具有足够强度、不易燃烧、高温下不易分解、导热性能差的防火材料显得十分关键。本文就几种传统防火材料和新型防火材料作简要介绍和探讨。

2．传统防火材料

2.1防火板

防火板是目前市场上最为常用的材料，其优点是防火、防潮、耐磨、耐油、易清洗，主要用于建筑物出口通道、楼梯井和走廊等处的防火吊顶建设，能确保火灾时人员的安全疏散，并保护人们免受蔓延火势的侵袭。

2.2防火木制窗框

防火木制窗框周围嵌有木制密封材料，遇热膨胀，能防止火焰从缝隙钻入。wWW.0519news.coM这种窗框用松木制成，四周粘贴用石墨制成的密封材料，以堵住细微缝隙，增加防火效果。据实验，在距离窗框10厘米处，用喷火器对准该窗框，喷出温度高达800℃的火焰，历时20分钟，火焰也未能透过窗框，表明其防火能力是铝制窗框的数倍。

2.3防火玻璃

防火玻璃的主要优点是具有良好的透光性能和耐火、隔热、隔声性能，常见的防火玻璃主要包括3种：夹层复合防火玻璃、夹丝防火玻璃和中空防火玻璃。防火玻璃是金融保险、珠宝金行、图书档案、文物贵重物品收藏、财务结算等重要场所和商厦、宾馆、影院、医院、机场、计算机房、车站码头等公共建筑以及其他设有防火分隔要求的工业及民用建筑的防火门窗和防火隔墙等范围的理想防火材料。

2.4防火涂料

防火涂料是一类特制的防火保护涂料，由氯化橡胶、石蜡和多种防火添加剂组成的溶剂型涂料，具有耐火性好的优点。防火涂料施涂于普通电线表面后，遇火能膨胀产生200毫米厚的泡沫，炭化成保护层，隔绝火源，因此，适用于发电厂、变电所等级较高的建筑物室内外电缆线的防火保护。

3．新型防火材料

3.1 zry天然纤维阻燃液

zry天然纤维阻燃液是一种具有良好阻燃性能的新型阻燃剂。它无色透明、无毒、无味、不腐蚀，凡棉织物、麻织物、木材、纸张、纤维板、刨花板、胶合板及其他的植物纤维制品，经zry阻燃处理、整理后，就有显著的阻燃效果，它遇火不燃烧，能有效地抑制火焰的蔓延，阻止火灾的发生。

3.2 fq复合型防火防腐桥架

fq复合型防火防腐桥架以无机不燃材料为基体，内外表面复合有机高分子难燃材料制成。具有氧指数高、防火性能好；拉伸、弯曲、压缩强度高、刚性好、耐腐性、耐火性好等特点，且价格较低，适用于户内外的各种环境条件。fq复合型防火防腐桥架与普通钢桥架相比，具有优异的防火防腐性能，不需要再进行防火处理，而且具有桥架轻、安装维护方便、桥架整体美观等优点。

3.3艾格劳尼

艾格劳尼为双组份阻燃混合泡沫，能起到密闭气体和瓦斯，填充没有机械强度要求的密闭空间或裂隙的作用，如对采煤工作面的上隅角及下隅角、冒顶区进行填充。其防火的机理是：艾格劳尼为双组份混合泡沫，两种组份为树脂和发泡剂以1:l的体积比混合，借助于压风作动力，在发泡枪内机械发泡，发泡倍数最大可达原来体积的25倍。实践证明，艾格劳尼是一种新型的填充材料，且能阻止燃烧，在防火中的使用，取得了较好的安全效益，对保障安全生产具有积极意义。

3.4可瓷化高分子复合材料

可瓷化高分子复合材料是一种新型防火材料，是在含硅的高分子（如硅橡胶）基体中加入粘土类矿物粉末填料、结构控制剂以及其它助剂制备而成的。这种复合材料在室温下具有普通电线与电缆的绝缘层材料的性质，遇高温燃烧时形成坚硬的陶瓷保护层，可以隔绝火焰而达到防火的效果。

4．防火材料研究进展

随着科学技术的发展，防火材料的研究与开发获得了前所未有的重视，每年都有新的防火材料研制成功。最近，德国开发出一种利用植物纤维素等原料制成的新型防火材料。这种新型防火材料不仅防火效果好、使用方便、无化学毒性。该产品是从废旧纸张中提取的植物纤维素加入一些不可燃的特殊矿物材料，按照特定比例混合而制成的。尽管纤维素本身是可燃的，但防火材料中的不可燃成份在遇到火焰时会逐渐融化。混合纤维素在被保护物体与火焰之间形成如同一件“外套”一样的保护层，而且随着温度的升高，保护层会越发坚硬，起到稳定的绝热作用。该新型防火材料使用简便，可以通过喷涂的方式直接涂在被保护物体表面，并能立即发挥作用。

5．结束语

近年来，随着许多先进技术的应用，防火材料的研制有了较大的提高，特别是在绿色、新型及高科技含量防火材料方面，有了长足的进步，防火材料的综合性能有了较大的改善，但面对日益关注的消防安全问题，防火材料的开发与研究还需要得到更多的重视。

参考文献：

[1]苏雪筠，苏茂尧．化学发泡氯氧镁水泥防火材料的研究[j]．硅酸盐学报．20xx.

[2]叶建军，．新型防火材料——艾格劳尼在新集二矿的应用[j]。矿业安全与环保，20xx，(12)．

[3]邹．新型环保防火材料的研究[j].现代农业科技，20xx，(8).

[4]李利君．从消防展看我国防火材料发展趋势[j].消防技术与产品信息，20xx，(6).

第四篇 基于USB总线的嵌入式甲烷气体检测系统设计_材料工程论文

［摘要］文章应用红外吸收原理，设计了基于c8051f340单片机的嵌入式甲烷气体检测系统。该系统应用新一代、高性能的cip-51单片机，实现了气体浓度的测量。通过u接口实现与pc机的数据通信，完成了实验数据存储。该检测系统根据温度的实时测量值，并应用最小二乘法对甲烷气体浓度测量值进行温度校正。

［关键词］甲烷；嵌入式系统；最小二乘法；u接口；c8051f

一、引言

甲烷是一种无色、无味的易燃、易爆气体，其浓度检测，在煤炭、石化、农业、环保和城市生活燃气等诸多领域有着广泛应用。近年来，红外吸收式气体检测技术有了长足发展，正成为迅速发展起来的有效技术手段。它具有精度和灵敏度高，响应速度快，测量范围大，寿命长、可靠性好等一系列优点[1]，受到国内外的广泛重视。

本文应用甲烷气体红外吸收原理，以高性能的c8051f340单片机[2]为核心，设计了基于单片机的数据采集系统，实现了甲烷气体浓度的测量。该系统同时实现了对环境温度的实时测量，并采用最小二乘法对气体浓度测量值进行了温度校正，以消除温度对气体浓度检测的影响。该系统所采用的c8051f340单片机内部集成了u控制器和10位的ad转换器，有效减小了测量系统的体积，提高了测量的准确性和可靠性。

二、工作原理与硬件系统组成

甲烷气体浓度的检测基于气体对红外辐射的吸收原理。当红外光通过一定浓度的被测甲烷气体时，气体分子吸收了某些特定频率的红外辐射，透射光的强度随之变小。www.0519news.coM其吸收关系遵循lambert-beer定律[3]： 可见，透射光与入射光强度之比是气室长度l，吸收截面 和被测气体浓度c的函数。通过测量入射光和透射光的强度就能测出气体的浓度。

测量系统由红外甲烷气体测量系统和温度测量系统组成，如图1所示。甲烷气体浓度测量系统由红外甲烷传感器、调理电路、ad转换电路构成,单片机控制ad转换，完成甲烷浓度电压的采集。温度测量系统以温敏电阻为敏感元件，通过放大、滤波，ad转换，由单片机完成温度电压的采集。单片机根据实时测得的温度值，应用最小二乘法对气体浓度测量值进行温度校正。该系统具有lcd显示和功能，实验数据可通过u接口传送给上位pc机。上位机将获得的实验数据以matlab数组的格式存储。

三、测量系统单片机程序与温度校正模型

测量系统单片机程序主要完成甲烷气体浓度电压和温度电压的实时采集，温度校正、浓度和温度数值lcd显示，u数据通信等测控任务，程序流程如图2所示。其中，u数据通信采用uxpress开发套件提供的基于keil c51的api函数[4]，利用这些函数可以快速高效地开发u数据通信程序，实现u 时钟初始化、u初始化、u使能，并通过u中断方式实现数据通讯。

温度校正模型采用最小二乘数学模型[5]。在温度为时，甲烷气体浓度值c表示为传感器输出浓度电压的多项式函数。

多项式f、g分别为2次和3次多项式，多项式系数以数组的形式存储。多项式函数求值程序用循环实现，如图3所示，其中p为存储多项式系数的数组，n为多项式次数，x存储自变量，y存储多项式函数求值结果。

四、测量系统pc机程序结构

测量系统上位pc机程序主要实现u数据通讯功能，并将数据以matlab数组的格式存储为mat数据文件。pc机程序与单片机程序配合，实现数据采集与存储功能。程序采用主从控制方式，以pc机为主机，单片机系统为从机。当两者通过u接口连接时，pc机程序完成一系列动作，实现u设备的识别及相关数据通信操作，并完成数据存储，程序流程如图4所示。其中初始化部分主要包括注册设备通知，更新u设备列表，注册设备通知使得程序可以响应u设备的热插拔动作。当有u设备插入或弹出时，会引发设备改变事件。通过读取u芯片的产品描述信息，识别u设备。当有u设备改变时，更新u设备列表。完成一次u数据读写任务，需要选择u设备，打开u设备、发送读写命令、读写数据、关闭u设备等步骤。获得实验数据后，应用matlab下的外部api函数[6]实现数据存储。

五、结论

1.设计了基于c8051f340单片机的甲烷气体检测系统，实现了气体浓度的测量。该系统可根据温度实时测量值，应用最小二乘法对气体浓度测量值进行温度校正。

2.应用c8051f340单片机集成的u控制器，实现了u接口及通信程序，简化了系统，可靠性高。实验数据能够以matlab数组形式存储。

［参考文献］

［1］王汝琳,王咏涛.红外检测技术［m］.:化学工业出版社,20xx.

［2］silicon labs. c8051f34x data sheet, rev. 1.4, 20xx.

［3］王玉田,郭增军,王莉田,等. 新型甲烷光纤传感器的研究［j］光学技术, 20xx, 27(4).

［4］silicon labs. uxpress programmer's guide, rev. 2.1, 20xx.

［5］张铁,闫家斌.数值［m］.:冶金工业出版社,20xx.

［6］the mathworks, inc. matlab? 7 function reference: volume 2 (f-o), 20xx.

第五篇 DH 800轮辋对焊机闷焊与提高生产效率的研究_材料工程论文

［摘要］为了解决dh-800对焊机在车轮轮辋对焊中经常遇到的闷焊问题，及生产效率低，产品质量得不到保证的问题，文章通过对该焊机工作过程进行，对电气、液压系统进行改造，较大地提高生产效率和产品质量。

［关键词］对焊机；闷焊；生产效率

闪光对焊属于压铸范畴，是主要的焊接方法之一，1903年德国人首先使用闪光对焊，前苏联则发展了闪光对焊技术。闪光对焊工艺参数对接头质量有一定影响，因此正确选择工艺参数是保证焊接质量的关键[1]。dh-800对焊机根据前苏联20世纪50年代初期的闪光对焊机（型号ccm-750）设计制造，是专门用于车轮轮辋对焊的设备。其结构简单，经久耐用，维修方便，特别适合单一品种大批量车轮轮辋焊接。但该焊机的焊接规范受凸轮曲线限制，焊接参数不能细调，不宜用于多种品种生产，并存在轮辋焊接质量不稳定与生产效率低等问题。本文dh-800对焊机存在的问题，针对存在的问题对其进行了电气、液压改造，实践证明改造取得了良好的效果。

一、轮辋对焊机闷焊与生产效率低的原因

轮辋对焊机闪光过程按照凸轮曲线进行，在每个工作周期里，焊机接通焊接变压器进行对焊前，必须先分开焊接端面，使动板和不动板的上下钳口所夹紧的轮辋两边缘拉开一定距离，然后使轮辋缓慢接近到局部接触，利用局部接触的电阻热加热金属至高温，形成闪光烧化轮辋边缘，对焊过程分为闪光阶段与顶锻阶段。有时在一个工作周期结束时，会出现连杆滚子不落在凸块上，导致机床端面复位的位置不正确。www.0519news.CoM如果在端面复位位置不正确的情况进行下一个轮辋生产，设备将不能使轮辋焊接端面分开或轮辋焊接端面分开程度不够，造成焊接端面短路，焊机无法形成闪光，出现闷焊现象，使轮辋被强大的电流烧坏。同时，在加热过程中往往集中加热了某一点或某一部分，这些部位熔滴飞溅量大，焊接截面的平滑遭到破坏，形成凹凸不平，增大了火口深度；致使工件端面易被空气侵入氧化，产生夹渣，甚至造成轮辋报废。因此，该工序历来是车间工艺控制点，焊接好坏直接影响钢圈质量和废品率。

轮辋生产线上，对焊工序所需时间比其他工序要长很多，其生产效率成了车间生产线的瓶颈。该工序时间过长主要是由于液压系统供油量的原因，导致工件夹紧及松夹时间过长引起。

因此，为了提高焊接质量和提高生产效率，必须解决轮辋闷焊和工件夹紧及松夹时间过长问题。

二、轮辋对焊机闷焊及生产效率低的与研究

（一）闷焊问题的与技改方案

在每个工作周期里，焊机执行烧化而接通焊接变压器前，必须先执行轮辋的焊接端面分开，使动板和不动板的上下钳口所夹紧的轮辋两边缘拉开适当距离。否则，会造成焊接端面短路发生闷焊。

焊接端面的分开靠凸轮驱动来实现，凸块旋转一周即一个工作周期。凸轮在原始位置时，应使动板连杆上的滚子落在凸轮的凸块上，这样当轮辋被夹紧开始工作时，滚子从凸块上落下，动板向后移动一点，将夹紧的轮辋两边缘拉开一定距离后再接通变压器，凸轮继续转动，动板开始向前移，开始烧化过程。因此，确保接通变压器前先分开焊接端面，实质上是处理好对凸轮初始位置的定位，使每个工作周期初始时滚子均落到凸轮凸块上。

焊机原控制系统在电机惯性停车前处于最高转速。系统在此时突然断电，凸轮在惯性作用下将保持原运动状态，仅靠阻力消耗来停车，速度越高就越难停下。不同工件产生的阻力存在差异，加上机床工作环境因素恶劣（如灰尘大），导轨上常粘上粉尘，阻力不稳定。因此难以确保凸轮在每个工作周期结束均停在原位，即难以确保滚子在每个工作周期结束均停在凸轮凸块上。出现闷焊的主要原因是在工作周期结束时，连杆滚子没有落在凸块上。这是由于此时凸轮转速过快，连杆滚子来不及回位造成的。因此将凸轮的角速度曲线改变为图1所示。

该对焊机电机的变速是通过vvvf变频器来实现的，根据闪光对焊工艺参数，预先调节变频器控制电机转速控制烧化速度，闪光对焊过程由接近开关控制，若接近开关工作，plc接收到并发出相应指令控制系统工作[2]。

控制系统改造如图2、图3所示。在变频器内增选一个低频率（７hz），即把cd13设置为７hz（其在变频器上为３df挡）。在pc的output端加装一继电器ka4，由0603控制。当凸轮旋转碰到接近开关ⅱ（0005）时，主电机不是马上断电，输入继电器0005得电工作，其常开接点闭合，驱动输出继电器0603及时间继电器tim09，输出继电器0603得电并自锁。使继电器ka4吸合，ka4驱动变频器的3df挡工作。变频器向主电机提供7hz的低频电源，使主电机由顶锻时的高速度ω2变为极低的速度ω3，如图1的ψ3－ψ4段，待tim09延时时间到３秒，tim09的常闭接点断开，使输出继电器0502失电，断开主电机电源。通过调节tim09的时间即调节凸轮低速运行的路程(如图1的ψ3～ψ4段的距离)，并增加凸轮惯性停车（如图1的ψ4-2π段），此时电机的转速已很低，凸轮很容易停下来。极易控制凸轮停在所须的位置上，以便控制滚子落在凸轮凸块上，从而保证每次对焊工作循环在正确的起点开始。

（二）生产效率低的与技改方案

为了提高工作效率，缩短工件夹紧及放松时间，需要解决液压系统供油量，以便提高生产效率。为了解决系统供油量不足的问题，增加了蓄能器，蓄能器把泵输出的压力油先储存起来，当系统工作时，利用它可提供短时间的大量压力油。采用蓄能器辅助供油可在不改变原有系统液压泵的额定流量的情况下，增加工件夹紧及放松工序的供油量，并减少电动功率消耗，降低液压系统温升[3][4]。

并把液压缸改为差动连接，技改后的液压图见图4。当系统执行夹紧动作时，压力油进入无杆腔，因上钳口未接触工件前系统的压力未能使单向顺序阀(a)工作，有杆腔排出的油经单向阀(b)也进入无杆腔,使活塞实现快速运动，假设在系统流量相等情况下，技改前后夹紧速度比较如下：

三、结语

实践证明，技改取得了良好的效果。通过焊机的控制系统与工艺流程改造，在每一工作周期结束时，保证动板和不动板的复位位置都能准确到位，使动板和不动板的上下钳口所夹紧的轮辋两边缘拉开距离适当，消除了闷焊现象，提高了产品质量、降低了废品率。同时，增加了液压系统在工件夹紧及放松工序的供油量，使得工件夹紧及放松时间大大缩短，从而提高了生产效率。

［参考文献］

［1］冯秋元，李廷举，丁志敏，等.闪光对焊技术研究现状及发展趋势［j］.材料科学与技术,20xx,16（1）.

［2］霍亮生.电子技术基础［m］.:清华大学出版社,20xx.

［3］简引霞.液压传动技术［m］.西安:西安电子科技大学出版社,20xx.

［4］盛东初,冯淑华.液压传动技术［m］.:理工大学出版社,20xx.

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