有机矿物铸件与无机矿物铸件对比
有机矿物铸件和无机矿物铸件
苏州 2023年 宝丽斯通新材料研究院
何为矿物铸件？
矿物铸件(Mineral casting)是一种高阻尼强吸振、低线性收缩尺寸更稳定和低温度敏感性、耐酸碱腐蚀的一种新型复合材料。矿物铸件是超高性能混凝土（UHPC）针对机械结构件的应用而发展起来的分支，都属于矿物复合材料。矿物复合材料Mineral Composite Materials本身由多相组成，如果其中一相或多相为矿物材料则可称之为矿物复合材料。矿物复合材料具有诸多优点：首先，矿物来自于自然，人与自然和谐发展理应倡导天地人合一，在此基础上发展的矿物复合材料符合材料生态化的趋势；其二，矿物来源丰富，对降低复合材料成本有明显优势。
和铸铁、钢结构焊接件、天然大理石等传统材料制成的机械结构件相比，矿物铸件(Mineral casting)在物理性能和机械性能上具备以下明显的优势：
· 极佳的吸振性能：矿物铸件材料的吸振性能强于铸铁和钢铁5到10 倍。
· 热传导率低，热稳定性好：矿铸件材料对外部温度的变化反映很慢，这一点提高了整机的尺寸精度的同时，保证了被加工零件的加工精度
· 化学及机械稳定性能好，能抵抗腐蚀性介质的侵蚀，比如机油、腐蚀性溶液、酸液和常用的冷却液等。
· 常温下的铸造流程，不需要额外的加热措施，能源消耗少
· 铸造精度高，内部应力小，内部收缩率低。
· 整合了各种机械零件，比如地脚锚栓，液压管道，冷却液管路和接地线等都能整合浇铸在铸件中 。
· 由于矿物铸件材料(Mineral casting)能使设计和生产达到最优化，所以在机加工、装配和物流等多方面降低了成本，使得其在总装前的成本比焊接结构或者灰铸铁的床身低。
· 相比较天然大理石材质的产品，矿物铸件材料的产品吸水率更低，韧性更高。
矿物铸件材料(Mineral casting)已经在各个领域被广泛地使用，它突出的优点使得矿铸件材料制作的床身、立柱、横梁及龙门结构满足了各种精密机床和设备的苛刻要求。其越来越多的被广泛应用于诸多的领域。
矿物铸件的分类
根据矿物铸件(Mineral casting)所使用的胶凝材料的体系不同，矿物铸件又可分为有机矿物铸件和无机矿物铸件。
有机矿物铸件是以改性环氧树脂和固化剂为胶凝材料，以玄武石、鹅卵石等为骨料以及细砂、粉煤灰等为填料，辅助特殊添加剂经过特殊工艺制作而成的一种环氧聚合物复合材料。有机矿物铸件又叫环氧树脂混凝土或者环氧聚合物混凝土。
无机矿物铸件是以水和水凝物质为胶凝材料，以超细砂为骨料辅和以其它功能性超细矿粉、硅灰等为填料，经过特定工艺生成的一种功能性矿物复合材料。无机矿物铸件具有自密实和自流平的特点，也可在对强度、耐磨性、耐腐蚀性、抗爆等高要求的特殊场合做地坪或者灌浆料使用。
有机矿物铸件和无机矿物铸件作为结构件都广泛在机械领域，二者并没有优劣之分。近几年，都在各自的领域以及拓宽的领域内快速发展。选择有机矿物铸件还是无机矿物铸件主要是根据具体的应用环境的要求，结合每种矿物铸件特点，哪种矿物铸件更符合或者更接近。
尽管有机矿物铸件和无机矿物铸件都是属于矿物铸件的范畴，具有矿物铸件材料的普遍优点。但有机矿物主机和物件矿物铸件还是有各自的优势和特点。
有机矿物铸件的优势和不足：
独特优点：
u 抗弯强度高。抗弯强度可达35MPa,为无机矿物铸件的1.6倍。更适合立柱、龙门、横梁等对抗弯、抗折要求高的结构件。
u 高阻尼、强吸振。阻尼系数为铸铁的8-10倍，为无机矿物铸件的2倍。是目前所知最好的吸振结构材料之一。
u 耐酸碱腐蚀。
u 绝缘性高。吸水率更低，韧性更高。
不足之处：
1） 高频振动过程不仅限制了产品的的重量和尺寸，还对模具提出来高强度的要求，而一次性投入钢模的成本让实力不足的用户望而却步。
2） 最大骨料粒径5mm-8mm,甚至8-11mm, 限制了产品的最小厚度和安装孔位置的间距，容易在空间复杂的位置形成空隙等不良。
无机矿物铸件的优势
独特有点：
Ø 抗压强度高。在高温蒸汽养护条件下，无机矿物铸件可以获得远高于有机矿物铸件的抗压强度。
Ø 阻尼系数高，吸振性能好。阻尼系数damping为铸铁的5倍，相比较铸铁或者钢结构焊接件具有很高的吸振性能。
Ø 纯无机，耐高温。相比较有机矿物铸件玻璃体转化温度受制于环氧树脂特性，无机矿物铸件可以在高温环境下长期使用。
Ø 防火阻燃。
Ø 成本低、更经济。
Ø 材料细密，更适合薄壁结构。最大骨料粒径只有0.83mm, 相比较有机矿物铸件最大骨料粒径8-11mm，无机矿物铸件更适合薄壁结构。
Ø 自流平。细密的自流平特性更适合在结构复杂的腔体结构中灌注，更适合做加强及改善吸振性能的填充。也更适合造型复杂的结构件。同时，也降低了对模具刚性的要求，使得在新机研发或者对比矿物铸件性能的过程中，尝试成本大大降低。
Ø 产品大小和重量理论上不受限制。
不足之处：
1） 常温固化周期长，相比较有机矿物铸件7-10天即可达到可精密加工的稳定强度，无机矿物铸件需要15天以上，库存周转率较低。为克服这一点往往需要高温蒸汽养护。
2） 对于无钢纤维添加的无机矿物铸件而言，抗弯强度只有有机矿物铸件的60%左右。不太适合两端支撑，中间受压的梁式结构。
矿物铸件在大体上都起源于德国，其批量化工业应用也是从德国逐步向世界范围內扩散。在过去近40年的发展中，逐渐演化为以德国蓝浦（Rampf Group)为代表的有机矿物铸件和以都康格瑞特（Durconcrete) 为代表的无机矿物铸件。1997年德国篮浦在太仓设立蓝浦树脂应用技术（太仓）有限公司，自此矿物铸件技术和应用在中国逐步展开，除了在太仓的蓝浦树脂应用技术公司外，本土企业也从无到有不断的成熟和发展壮大。由于在中国的市场启蒙者和拓荒牛是以树脂应用为基础的Rampf, 目前在中国技术较成熟的矿物铸件公司基本上都是以环氧树脂基的有机矿物铸件。其中，有一定市场影响力的既有以德标为标准的大连光洋、宝丽斯通装备技术、南通盟鼎新材料等，也有很多完全国产化的公司，比如纳诺、美克等，这类公司主要集中在山东济南周围。无机矿物铸件在中国的起步较晚，目前无论是制造型公司还是市场应用都是刚刚开始。其中宝丽斯通的无机矿物铸件产品在完成相关的机械、化学性能等测试的后，已经小批量在一些行业实际应用，特别适合于设备的底座。
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