多孔泡沫吸声材料的研究

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1、多孔泡沫吸声材料的研究多几泡沫吸声材料除了按泡袜几的形式分为开孔型和闭几型两种Z外，还可以依据材料的物理和化学性质的不同分为:泡沫金屈.泡沫犁料、泡沫玻璃、聚合物基复合泡沫等吸声材料[17〜19]°3.1泡沫金属吸声材料泡沐金属是i种新型多孔材料，经过发泡处理任氏内部形成大蚤的气泡，这些气泡分布在连续的金屈相屮构成孔隙结构，使泡沫金属把连续相金屈的特性如强度大、导热性好、耐高温等与分散相气孔的特性如阻尼性、隔离性、绝缘性、消声减震性等有机结合在一起：同时，泡沫金屈还具有良好的电磁屏蔽性和抗腐蚀性能。泡沫金屈的研究垠早始于上个世纪40年

2、代末期，起初山于制作工艺的限制，制约了它的发展。我国对泡沫金属的研制始于80年代。目前泡沫金属研究得到很大发展，已经涉及到的金屈包括Al、Ni、Cu、Mg等，其中研究最多的是泡沫铝及妹合金。3・1・1泡沫金屈的制备工艺泡沐金屈的制备方法有多种,大体上可分为直接法(发泡法)和间接法两种。所谓直接法，就足利用发泡剂直接在熔融金屈中发泡,或者利用化学反应产生大呈气体在制品凝固时减压发泡。间接法是以高分子发泡材料为基材，采用沉积法或喷溅法使之金属化，然后加热脱出基材并烧结。除以上方法外，制备泡沫金属的方法还有渗流铸造法、粉末冶金法、电沉枳法等

3、。下而以泡沫铝为例，介绍三种典型的制备工艺:加拿大Cymat铝业公司用Alcan工艺制备泡沫铝，如图2所示。把空气通入熔曲金属中，搅拌使气泡均匀化，气泡的大小町以通过改变气流速度.喷嘴的数雇和尺寸.叶轮的旋转速度來控制。金属发泡斤波输送到传送带上冷却固化，经切割得到所需:要的产品。熔融金属中需耍加入细小的陶瓷颗粒增加其粘度，以保证空气在金属内部发泡而不逃逸.Alcan泡沫铝的气孔直径为3〜25mm.孔隙率为80%〜98乱(a)空气(b)回转炉,(c)叶轮，(d)气泡，(e)熔触铝.(f)隔板，(g)固化的泡沫铝，(h)传送带图2制备泡

4、诛铝的Alcan工艺示总图日本ShinkoWire公司生产Alporas泡沫铝的过程大体为:首先把Ca(w=l.5%)加入680，C下的熔融铝中，在此温度下Ca被氣化成颗粒状的30和CaA1204,它们分散到熔融金属中,可以増加金屈的粘度和气泡的稳定性。然后把TiU2(3=1.6%)粉末加入熔融金属屮,TiII2分解后产生氢气使金屈发泡，经过冷却.固化.脱模，得到尺寸为2050inmX50irunX650nun的泡沫体,最后切成所需耍的形状。该方法采用固体粉末发泡剂，它在放出气体前就与金属充分混合可以更有效地控制气孔的位置和大小，所以

5、Alports泡沐铝比Alcan泡沫铝孔径小，结构更均勻。通过改变TiH2的含量和发泡冷却条件，所得到的Alporas泡沐铝孔径为0・5〜5mm,孔隙率为84$〜93%。图3克空渗流铸造法工艺原理图4铸世结构国内余欢等人研究开发了采用真空渗流法制备多孔泡妹铝合金的技术，其制造工艺如图3所示。首先，将工业用盐破碎、筛分、烘烤,然后将所需颗粒装入铸型（铸型结构见图4）中，铸型在540C下预热2小时左右;对真空室预抽真空，达到规定的克空度后,将铸型从保温炉内収出，置于浇注室，浇注金屈液（ZL102合金，浇注温度720-C）并迅速打开连接预真

6、空室和浇注室的阀门，铸型上端的金属液在一定的压力差下完成渗流充型。由于盐颗粒为名角形，故该法得到多角形多孔铝合金。对于直径在0・8~1.2mm的颗粒材料，真空度达到0.07MPa时，即可铸出eiOOmmX100mm的试件；真空度达到（）・09MPa时，铸出了ClOOmmX300mm的试件;对于宜径在O・5〜0・7mm的颗粒材料，真空度达到0・095MPa时，铸HlOIOOmbX100mm的试件。真空渗流法有利于细孔（孔径0・4〜0・7mm）多孔泡沫铝的成形,解决了目前渗流法难以制备细孔多孔泡沫铝合金的难题。3.1.2泡沫金属的吸声性能

7、及其彫响因索泡沫金属中气泡的不规则性及其立体均布性产生了优艮的吸声持性，与玻璃棉、石棉和比有很多优点。它是由金属骨架和气泡构成的泡沐体，为刚性结构，且加工性能好，能制成各种形式的吸声板;不吸湿M容易淸洗,吸声性能不会下降;不会因受振动或风压而发生折损或尘化;能承受高温•不会着火和释放毒气。泡沫金屈不仅在高频区，而且在中、低频区也具有较好的吸声性能。泡沫金屈的吸声性能受很多方而因索的影响，如气孔分布的均匀程度，孔径和孔隙率的大小,泡沫材料的厚度等。以泡沫铝为例，对于不同结构尺寸的泡袜铝样品來说，在同一频段的吸声系数的变化是不规则的，有的

8、频段是大几径高,有的频段是小孔径高，空隙率变化Z后,吸声系数在同i频段的变化也不规则。但从综合的效果來看，泡沫铝的吸芦性能仍具冇较强的结构敏感性，随着孔的分布均匀、孔径的减小、空隙率的増加，试样各频段的综合吸声系数均有升