高孔隙率ZLD104/铝芯氧化铝纤维复合泡沫的制备及其性能研究
发布时间：2021-03-31 19:39
渗流泡沫金属吸声材料具有高强韧、耐高温、不吸湿潮解、可回收性强等优异性能,在吸声降噪领域具有广阔的应用前景。但低孔隙率渗流泡沫金属存在吸声系数低和吸声低谷问题,同时高孔隙率渗流泡沫金属又存在制备技术缺乏和低强度问题,研究出高孔隙率纤维复合泡沫金属吸声材料能够很好改善这些问题。本文以ZLD104合金为原料,采用渗流铸造法制备出高孔隙率微细混合孔结构ZLD104/铝芯氧化铝纤维复合泡沫。对高孔隙率ZLD104/铝芯氧化铝纤维复合泡沫的制备、力学性能及吸声性能进行了研究,主要研究结果如下:（1）以ZLD104为原料,采用渗流铸造法制备出高孔隙率微细混合孔结构ZLD104/铝芯氧化铝纤维复合泡沫。所制备的复合泡沫,其孔径为0.5mm主孔径及0.2mm次孔径,孔隙率为77%～90%,孔壁为次孔分割主孔孔壁的多孔孔壁结构,纤维以镶嵌在孔壁中、贯穿连接孔洞、端部伸出孔内等状态分布。（2）对不同孔隙率纤维复合泡沫的压缩性能测试结果表明:复合泡沫的强度随孔隙率提高而降低;随纤维直径的减小而增大,随纤维含量的增加而提高。孔隙率从71%增加到90%时,复合泡沫的屈服强度从18.16MPa降低到0.33MPa...
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１泡沫金属材料宏观结构照片：（ａ）闭孔结构；（ｂ）半开孔结构；（ｃ）开孔结构??
为了更好的分析泡沫金属的压缩性能，刘培生［６１１将开孔泡沫金属的孔结构视??为各向同性的由金属棱柱和连通性孔隙构成的均匀三维网状结构，并将其结构模??型抽象地表征为八面体模型（如图１．３所示）。一般情况下，金属棱柱结点处的??承载能力大于棱柱体本身，当应力增加到金属棱柱体内部任何位置所能承受的最??大应力时，就会导致此金属棱柱出现断裂而破坏，继而出现单元结构破坏。随着??应力的不断增加，更多的单元结构出现断裂，进而使泡沫金属发生整体性破坏。??式１－１是泡沫金属强度与孔隙率的关系，由此式可知泡沫金属的强度随孔隙率的??提尚而降低。??ｃ?（ｓｔｒｕｔ）??图１．３各向同性开孔泡沫金属的结构模型??Ｆｉｇ．１．３?Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｕｎｉｔ?ｏｆ?ｏｃｔａｈｅｄｒｏｎ?ｆｏｒ?ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ?ｏｐｅｎ－ｃｅｌｌ?ｍｅｔａｌ?ｆｏａｍｓ??１?＋?ａ＾Ｋ（＼－ｄｆａ０?（Ｍ）??Ｙｉｎ??式中：０为泡沫金属的孔隙率；ｒ为压缩载荷；％为泡沫金属对应致密材料的??抗压强度；尺为材料常数；ｗ为对应致密材料的塑脆性指标。??１．２．４吸声性能??泡沫金属材料【６｜要具有吸声性能，必须具备两个条件：一是要具有大量的孔??隙，二是孔与孔之间要相互连通。开孔泡沫金属材料内部有大量连通的孔隙，是??优良的吸声材料。其吸声机理为：当声波入射到材料表面时，一部分被多孔材料??表面反射
为了更好的分析泡沫金属的压缩性能，刘培生［６１１将开孔泡沫金属的孔结构视??为各向同性的由金属棱柱和连通性孔隙构成的均匀三维网状结构，并将其结构模??型抽象地表征为八面体模型（如图１．３所示）。一般情况下，金属棱柱结点处的??承载能力大于棱柱体本身，当应力增加到金属棱柱体内部任何位置所能承受的最??大应力时，就会导致此金属棱柱出现断裂而破坏，继而出现单元结构破坏。随着??应力的不断增加，更多的单元结构出现断裂，进而使泡沫金属发生整体性破坏。??式１－１是泡沫金属强度与孔隙率的关系，由此式可知泡沫金属的强度随孔隙率的??提尚而降低。??ｃ?（ｓｔｒｕｔ）??图１．３各向同性开孔泡沫金属的结构模型??Ｆｉｇ．１．３?Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｕｎｉｔ?ｏｆ?ｏｃｔａｈｅｄｒｏｎ?ｆｏｒ?ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ?ｏｐｅｎ－ｃｅｌｌ?ｍｅｔａｌ?ｆｏａｍｓ??１?＋?ａ＾Ｋ（＼－ｄｆａ０?（Ｍ）??Ｙｉｎ??式中：０为泡沫金属的孔隙率；ｒ为压缩载荷；％为泡沫金属对应致密材料的??抗压强度；尺为材料常数；ｗ为对应致密材料的塑脆性指标。??１．２．４吸声性能??泡沫金属材料【６｜要具有吸声性能，必须具备两个条件：一是要具有大量的孔??隙，二是孔与孔之间要相互连通。开孔泡沫金属材料内部有大量连通的孔隙，是??优良的吸声材料。其吸声机理为：当声波入射到材料表面时，一部分被多孔材料??表面反射
【参考文献】：
期刊论文
[1]Design of multi-layered porous fibrous metals for optimal sound absorption in the low frequency range[J]. Wenjiong Chen,Shutian Liu,Liyong Tong,Sheng Li. Theoretical & Applied Mechanics Letters. 2016(01)
[2]多孔吸声材料在住宅中的吸声降噪分析[J]. 黄子航,刘亚兰. 住宅科技. 2015(11)
[3]金属纤维多孔材料的吸声性能及结构优化（英文）[J]. 敖庆波,王建忠,汤慧萍,支浩,马军,鲍腾飞. 稀有金属材料与工程. 2015(11)
[4]特殊孔结构ZA27合金泡沫的吸声性能[J]. 胡松,左孝青,谢香云,陆建生,周芸,刘荣佩. 中国有色金属学报. 2014(11)
[5]特殊孔结构Al-Si12泡沫铝的吸声性能研究[J]. 谢香云,左孝青,王应武,钟子龙,董晓蓉. 稀有金属材料与工程. 2013(08)
[6]反重力渗流铸造法制备开孔泡沫铝材料[J]. 王辉,文康,周向阳,李劼. 有色金属科学与工程. 2013(03)
[7]渗流铸造法制备的开孔泡沫铝的声学性能[J]. 王辉,周向阳,龙波,文康,李劼,蒋良兴,赖延清. 中国有色金属学报. 2013(04)
[8]基于传递函数法的阻抗管吸声系数测量系统研究[J]. 朱有剑,张勇,熊文波. 声学与电子工程. 2012(04)
[9]玻璃纤维/玻璃微珠混杂增强聚氨酯泡沫铝压缩性能研究[J]. 王超,安振涛,甄建伟,李国松,胡志盛,王晟. 材料导报. 2012(18)
[10]泡沫金属吸声系数的计算模型[J]. 段翠云,崔光,刘培生. 稀有金属材料与工程. 2012(S2)
硕士论文
[1]多孔金属材料吸声性能测试系统设计与实现[D]. 张伟永.宁夏大学 2013
[2]泡沫金属吸声性能的优化研究[D]. 张江涛.华北电力大学 2013
[3]通孔泡沫铝组合结构吸声性能研究[D]. 李晓佳.哈尔滨工程大学 2013
[4]高孔隙率及高比强度开孔泡沫铝制备及其性能研究[D]. 吴进.合肥工业大学 2011
[5]泡沫铝制备工艺及其压缩性能研究[D]. 董汉伟.大连理工大学 2010
[6]高孔隙率通孔泡沫铝的制备工艺及其性能研究[D]. 刘铭.合肥工业大学 2010
[7]泡沫金属吸声性能的研究[D]. 李海斌.华北电力大学（河北） 2009
[8]通透微穿孔板吸声结构的设计及研究[D]. 黄磊杰.北京交通大学 2008
[9]基于传递函数的吸声隔声测量方法与应用研究[D]. 庞业珍.大连理工大学 2006
本文编号：3111968
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１泡沫金属材料宏观结构照片：（ａ）闭孔结构；（ｂ）半开孔结构；（ｃ）开孔结构??
为了更好的分析泡沫金属的压缩性能，刘培生［６１１将开孔泡沫金属的孔结构视??为各向同性的由金属棱柱和连通性孔隙构成的均匀三维网状结构，并将其结构模??型抽象地表征为八面体模型（如图１．３所示）。一般情况下，金属棱柱结点处的??承载能力大于棱柱体本身，当应力增加到金属棱柱体内部任何位置所能承受的最??大应力时，就会导致此金属棱柱出现断裂而破坏，继而出现单元结构破坏。随着??应力的不断增加，更多的单元结构出现断裂，进而使泡沫金属发生整体性破坏。??式１－１是泡沫金属强度与孔隙率的关系，由此式可知泡沫金属的强度随孔隙率的??提尚而降低。??ｃ?（ｓｔｒｕｔ）??图１．３各向同性开孔泡沫金属的结构模型??Ｆｉｇ．１．３?Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｕｎｉｔ?ｏｆ?ｏｃｔａｈｅｄｒｏｎ?ｆｏｒ?ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ?ｏｐｅｎ－ｃｅｌｌ?ｍｅｔａｌ?ｆｏａｍｓ??１?＋?ａ＾Ｋ（＼－ｄｆａ０?（Ｍ）??Ｙｉｎ??式中：０为泡沫金属的孔隙率；ｒ为压缩载荷；％为泡沫金属对应致密材料的??抗压强度；尺为材料常数；ｗ为对应致密材料的塑脆性指标。??１．２．４吸声性能??泡沫金属材料【６｜要具有吸声性能，必须具备两个条件：一是要具有大量的孔??隙，二是孔与孔之间要相互连通。开孔泡沫金属材料内部有大量连通的孔隙，是??优良的吸声材料。其吸声机理为：当声波入射到材料表面时，一部分被多孔材料??表面反射
为了更好的分析泡沫金属的压缩性能，刘培生［６１１将开孔泡沫金属的孔结构视??为各向同性的由金属棱柱和连通性孔隙构成的均匀三维网状结构，并将其结构模??型抽象地表征为八面体模型（如图１．３所示）。一般情况下，金属棱柱结点处的??承载能力大于棱柱体本身，当应力增加到金属棱柱体内部任何位置所能承受的最??大应力时，就会导致此金属棱柱出现断裂而破坏，继而出现单元结构破坏。随着??应力的不断增加，更多的单元结构出现断裂，进而使泡沫金属发生整体性破坏。??式１－１是泡沫金属强度与孔隙率的关系，由此式可知泡沫金属的强度随孔隙率的??提尚而降低。??ｃ?（ｓｔｒｕｔ）??图１．３各向同性开孔泡沫金属的结构模型??Ｆｉｇ．１．３?Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｕｎｉｔ?ｏｆ?ｏｃｔａｈｅｄｒｏｎ?ｆｏｒ?ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ?ｏｐｅｎ－ｃｅｌｌ?ｍｅｔａｌ?ｆｏａｍｓ??１?＋?ａ＾Ｋ（＼－ｄｆａ０?（Ｍ）??Ｙｉｎ??式中：０为泡沫金属的孔隙率；ｒ为压缩载荷；％为泡沫金属对应致密材料的??抗压强度；尺为材料常数；ｗ为对应致密材料的塑脆性指标。??１．２．４吸声性能??泡沫金属材料【６｜要具有吸声性能，必须具备两个条件：一是要具有大量的孔??隙，二是孔与孔之间要相互连通。开孔泡沫金属材料内部有大量连通的孔隙，是??优良的吸声材料。其吸声机理为：当声波入射到材料表面时，一部分被多孔材料??表面反射
【参考文献】：
期刊论文
[1]Design of multi-layered porous fibrous metals for optimal sound absorption in the low frequency range[J]. Wenjiong Chen,Shutian Liu,Liyong Tong,Sheng Li. Theoretical & Applied Mechanics Letters. 2016(01)
[2]多孔吸声材料在住宅中的吸声降噪分析[J]. 黄子航,刘亚兰. 住宅科技. 2015(11)
[3]金属纤维多孔材料的吸声性能及结构优化（英文）[J]. 敖庆波,王建忠,汤慧萍,支浩,马军,鲍腾飞. 稀有金属材料与工程. 2015(11)
[4]特殊孔结构ZA27合金泡沫的吸声性能[J]. 胡松,左孝青,谢香云,陆建生,周芸,刘荣佩. 中国有色金属学报. 2014(11)
[5]特殊孔结构Al-Si12泡沫铝的吸声性能研究[J]. 谢香云,左孝青,王应武,钟子龙,董晓蓉. 稀有金属材料与工程. 2013(08)
[6]反重力渗流铸造法制备开孔泡沫铝材料[J]. 王辉,文康,周向阳,李劼. 有色金属科学与工程. 2013(03)
[7]渗流铸造法制备的开孔泡沫铝的声学性能[J]. 王辉,周向阳,龙波,文康,李劼,蒋良兴,赖延清. 中国有色金属学报. 2013(04)
[8]基于传递函数法的阻抗管吸声系数测量系统研究[J]. 朱有剑,张勇,熊文波. 声学与电子工程. 2012(04)
[9]玻璃纤维/玻璃微珠混杂增强聚氨酯泡沫铝压缩性能研究[J]. 王超,安振涛,甄建伟,李国松,胡志盛,王晟. 材料导报. 2012(18)
[10]泡沫金属吸声系数的计算模型[J]. 段翠云,崔光,刘培生. 稀有金属材料与工程. 2012(S2)
硕士论文
[1]多孔金属材料吸声性能测试系统设计与实现[D]. 张伟永.宁夏大学 2013
[2]泡沫金属吸声性能的优化研究[D]. 张江涛.华北电力大学 2013
[3]通孔泡沫铝组合结构吸声性能研究[D]. 李晓佳.哈尔滨工程大学 2013
[4]高孔隙率及高比强度开孔泡沫铝制备及其性能研究[D]. 吴进.合肥工业大学 2011
[5]泡沫铝制备工艺及其压缩性能研究[D]. 董汉伟.大连理工大学 2010
[6]高孔隙率通孔泡沫铝的制备工艺及其性能研究[D]. 刘铭.合肥工业大学 2010
[7]泡沫金属吸声性能的研究[D]. 李海斌.华北电力大学（河北） 2009
[8]通透微穿孔板吸声结构的设计及研究[D]. 黄磊杰.北京交通大学 2008
[9]基于传递函数的吸声隔声测量方法与应用研究[D]. 庞业珍.大连理工大学 2006
本文编号：3111968
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