矿物铸件材料组成与性能优化研究(1)

矿物铸件材料组成与性能优化研究(1)

矿物铸件（Mineral Casting）是一种以天然矿物骨料为主体，结合高分子树脂或水泥基胶结剂，通过特定工艺成型的复合材料。其材料组成的科学性与配比的精准性直接决定了产品的机械性能、热稳定性及环境适应性。本文将系统解析矿物铸件的材料构成及其对性能的影响机制。

一、核心材料组成

骨料体系

天然矿物骨料：以花岗岩、大理石、石英砂等天然石材破碎筛分而成，粒径范围通常为 0.1-3mm。其莫氏硬度可达 6-7 级，赋予材料高刚性与耐磨性。

工业废料骨料：包括矿渣、粉煤灰、玻璃微珠等，通过表面改性技术提 升与胶结剂的界面结合力，实现资源循环利用。

功能骨料：添加石墨、金属粉末等可调节材料的导热性或导电性，满足特殊工况需求。

胶结剂体系

树脂基胶结剂：环氧树脂（EP）与聚氨酯（PU）应用很广。环氧树脂具有高强度（拉伸强度≥50MPa）和低收缩率（<0.1%），但脆性较大；聚氨酯弹性模量可调（1-10GPa），减震性能优异。

水泥基胶结剂：硫铝酸盐水泥、磷酸盐水泥等快硬体系，通过复配减水剂与纤维增强材料，可降 低收缩开裂风险。

增强剂与添加剂

纤维增强剂：玻璃纤维（GF）、碳纤维（CF）或玄武岩纤维（BF）的加入量为 1-3%，显著提高抗折强度（提 升 20-30%）。

偶联剂：硅烷类化合物（如 KH550）用量 0.5-1%，通过化学键合增强骨料 - 胶结剂界面相容性。

消泡剂与触变剂：控制气泡含量 < 1%，改善材料均匀性；膨润土类触变剂可调节浆料流动性。