人造石是以天然矿物颗粒为骨料,有机树脂为粘结剂,采用常温浇铸成型的一种新型环保复合材料。近年来,人造石以其优越的阻尼减振性能、复杂外形成型能力和良好的耐腐蚀性能广泛应用于高速和高精密机床床身、电子和医疗器械底座等基础构件生产中。与传统铸铁材料机床床身相比,人造石仍存在不足,其较低的静力学强度和较大的热膨胀系数在很大程度上限制了人造石的应用广泛性。本文选用环氧树脂为粘结剂,以石英砂为骨料,基于粒子干涉理论设计人造石骨料级配来重点研究降低人造石材料热膨胀系数的骨料配方工艺并通过实验验证优化级配方案。(1)基于Levin两相复合材料热膨胀系数预测模型,对影响人造石热膨胀系数的因素进行分析,得到选用低热膨胀系数的骨料和环氧树脂、减少树脂体积占比,均可降低人造石热膨胀系数。减少人造石材料中的树脂用量是最为有效的方法,其次是改用低热膨胀系数的树脂系统。(2)基于粒子干涉理论,引入填充比的概念设计石英砂人造石骨料级配方案,完成了对不同填充比的级配方案进行堆积密度检测实验,最终选取堆积空隙率最小的级配为最优方案。(3)通过对拌和物流动性的理论分析,建立了流动性理论预测模型,并通过坍落度实验验证了理论预测模型的合理性。(4)针对不同标准下石英砂人造石的热膨胀系数检测试样的截面尺寸不同的特点,假设各级粒径骨料按照最紧密堆积形成骨料框架,检测试样截面为正方形,通过对截面边长为3～4倍骨料粒径时的骨料面积占比的变化范围进行模拟计算,确定检测试样尺寸。根据人造石材料热膨胀系数检测技术指标,完成了能够实现大骨料人造石热膨胀系数检测的新型热膨胀系数检测仪的结构设计。