烧结金属纤维多孔材料的高温吸声性能

以烧结金属纤维多孔材料为研究对象，对其在不同温度（20～500℃）和温度梯度（-2．4℃／mm，＋4．05℃／mm）作用下的吸声性能进行了理论计算和分析．应用双传声器传递函数法原理，设计并搭建了多孔金属材料高温吸声性能实验的测试装置，对材料在不同温度点下的吸声性能进行了实验测试，初步验证了理论计算的正确性．研究表明，采用参考温度法能够较好地计算温度较低时的材料吸声性能，温度的变化对多孔金属材料表面声阻抗率具有显著影响．当存在温度梯度场作用时，应重视温度梯度对多孔金属材料总体吸声性能的影响，在一定条件下，负温度梯度可以提高材料的吸声性能，而正温度梯度可使材料吸声性能趋于降低．

金属纤维多孔材料复合结构的声学性能

针对精密电子元器件等领域在受限空间内的噪声处理难题,以纤维直径为8μm^20μm的316L不锈钢纤维为原料,首先采用真空烧结技术制备了厚度为2 mm,孔隙率为55%~76%的不锈钢纤维多孔材料,然后将其与穿孔板、金属薄板复合并采用真空烧结技术制备了厚度为3~4 mm的复合结构,利用4206型声学阻抗管测试了金属纤维多孔材料及其复合结构的吸声系数和隔声量。系统分析了不锈钢纤维多孔材料的孔隙率与纤维直径、穿孔板结构参数及金属薄板对复合结构的吸声性能和隔声性能的影响规律。研究表明:当金属纤维多孔材料的厚度为2 mm时,宜选择单层复合结构进行噪声处理,其吸声系数稳定在0.3~0.4;当声波频率超过3000 Hz时,宜选择梯度复合结构进行噪声处理,其吸声系数最高可达0.75。穿孔板显著提高了复合结构的吸声系数。相对于穿孔板吸声结构而言,复合结构将第一共振频率向低频方向移动且将共振频率附近的吸声频带变宽。在梯度金属纤维多孔材料层间添加金属薄板后,可进一步提高其吸声系数。

金属纤维多孔材料的压缩行为

采用真空烧结技术制备了丝径为12μm的金属纤维多孔材料,利用扫描电子显微镜观察了金属纤维多孔材料的形貌,用MTS858压缩试验机研究了金属纤维多孔材料的准静态压缩性能。结果表明,所制备的金属纤维多孔材料的孔隙形貌复杂,其压缩应力-应变曲线光滑,屈服平台区没有凹陷,随着孔隙度的降低,金属纤维多孔材料的屈服强度增大。

多孔金属纤维烧结板制造技术及应用研究进展

多孔金属纤维烧结板是随着新型化材料制备以及机械加工复合技术的飞速发展而出现的一类新颖的多孔金属材料。近年来由于其特殊孔隙结构的开发和多学科领域的强大应用需求,多孔金属纤维烧结板的制造技术取得快速进步,其相关应用领域正从传统的应用领域不断地向高新技术应用领域拓展。根据其制造工艺过程综述了金属纤维制造技术(熔抽法、拉拔法和切削法)和多孔金属纤维烧结板制造技术(固相烧结和液相烧结技术)的最新研究进展,并详细分析了其已有或潜在的应用领域,最后展望了多孔金属纤维烧结板的应用前景。

金属纤维多孔材料在高声强下的吸声性能预测

以烧结金属纤维多孔材料为对象,研究了材料的非线性静流阻特性,以及在高声强下的吸声特性。提出了通过线化的奥森方程,推导Forchheimer关系中非线性系数的方法,得到半经验的非线性流阻模型,并给出了相关的实验对比;结合非线性流阻模型和Umnova-Attenborough的声学模型,进而预测金属纤维材料在高声强下的非线性吸声性能,并与实验做了比较,结果比较一致。同时,也对纤维多孔材料非线性吸声机理做了一些简要阐述。所提的预测方法对纤维吸声材料的设计和优化有一定指导意义,尤其是在高声强环境中。

金属纤维多孔材料力学性能的研究进展

金属纤维多孔材料既有金属的性质,又因内部存在着大量的孔隙而具有一系列的功能特性,是一类优良的结构功能一体化材料。本文主要分析了金属纤维多孔材料的制备方法,讨论了该材料的力学性能,并着重介绍了近几年该领域的最新研究进展。

金属纤维多孔材料加工过程中孔结构保护研究

采用线切割方法对金属纤维多孔材料进行高精度加工。为保护材料的孔结构在线切割加工过程中免遭破坏,采取用石蜡保护孔隙结构的方法:加工前将孔隙中填充石蜡,石蜡随纤维材料一起进行线切割加工,加工完成后再将石蜡排出。本文详细研究了孔隙中填充石蜡以及排出石蜡工艺,结果表明:实验采用的"填充石蜡-线切割加工-排出石蜡"的方法可较好地在线切割加工过程中保护孔隙结构,加工结束后石蜡可顺利排出,特别适合孔隙度大于80%的金属纤维多孔材料。

多孔金属纤维烧结板多尺度形貌的快速三维建模

针对多孔金属纤维烧结板这一新型功能材料的多尺度形貌建模问题,基于机械加工表面微观形貌中存在的自仿射分形特性,拓展前期发展的三周期极小化曲面与Weierstrass-Mandelbrot分形几何快速合成方法,重点根据多孔金属纤维烧结板的结构特点,对Marching Cubes算法进行优化,以更高效地建立烧结板三维多尺度形貌的几何模型.同时,引入参数表征方法驱动分形TPMS对烧结板的形貌进行调整与控制.实例分析结果表明,所提出的方法可更有效地建立/控制多孔金属纤维烧结板的多尺度形貌模型;模型的有效性通过数值仿真和与其他方法的比较得到了验证.该建模方法可直接用于其他具有多尺度形貌的功能材料的数字化设计中,并促进其数值模拟技术的发展.

金属纤维多孔材料的制备和研究现状

作为一种新型轻质多孔金属材料,金属纤维多孔材料兼具结构材料和功能材料的优点,拥有良好的导热性、耐高温、高孔隙率、大比表面积及孔结构可控等特点,受到人们越来越多的关注,并在生活、生产实践中有着广泛的应用。综述了金属纤维多孔材料的传统和新型制备方法,评述了两种方法的国内外发展现状,分析和讨论了两种方法的优缺点;介绍了金属纤维多孔材料在过滤分离、吸声降噪、生物医学、高效换热及阻尼减震等领域的研究现状,最后指出现存问题并对未来发展趋势进行了展望。

内结构对连续金属纤维多孔材料吸声性能的影响

研究具有空腔结构的金属纤维吸声材料的吸声性能与空腔内填充介质、空腔厚度以及位置之间的关系。实验结果表明,当空腔内填充介质是空气时,材料的平均吸声系数为0.62,高于无空腔结构的0.58;当空腔内填充致密的硫酸盐时,材料的平均吸声系数为0.52,吸声性能下降。当空腔的厚度分别为3.5 mm和6 mm时,平均吸声系数分别是0.53和0.56,吸声频带拓宽。当空腔结构相同时,空腔距离吸声表面越近,材料吸声性能越好。当内空腔为离散小空腔时,可有效提高平均吸声系数,拓宽吸声频带。

TC4金属纤维多孔材料在硫酸介质中的腐蚀规律研究

研究了钛合金(TC4)金属纤维多孔材料(FTC4)在硫酸介质中的腐蚀行为,使用扫描电镜和能谱分析仪分析了FTC4腐蚀过程中的纤维形貌和成分变化规律。结果表明:FTC4在硫酸质量分数小于4%时表现出耐腐蚀性,硫酸质量分数大于4%时不耐腐蚀,腐蚀速率随着硫酸浓度升高而增大;FTC4在质量分数为50%的硫酸中腐蚀过程根据单位面积失重率可分为4个阶段,分别为开始腐蚀阶段、快速腐蚀阶段、缓慢腐蚀阶段和完全腐蚀阶段;腐蚀活化区表面的形貌变化顺序为点蚀、切削沟槽腐蚀、沟底裂纹、点蚀连通、岛状结构、纤维碎裂;腐蚀活化区的钛、铝和钒3种主要元素均发生了腐蚀反应,且腐蚀量较大,钝化区发生了腐蚀,腐蚀量很小,主要是铝和钒两种元素的腐蚀。

金属纤维烧结毡过滤材料过滤性能与科学应用

随着污染控制技术的发展及过滤理论的深入研究,金属纤维烧结毡作为新型的过滤材料在化工、化纤、冶金、石化、食品加工、机械设备、环保等行业得到广泛的应用。金属纤维烧结毡过滤材料是采用不锈钢纤维(镍纤维),利用纤维杂乱交织烧结碾压,形成具有无数不规则孔隙通道和一定厚度的载体,用此来拦截液流中的污染物。该材料具有无脱落,高过滤精度,高纳污容量,耐高温,耐高压,耐有机溶剂,可折波,可焊接,可反复清洗等特点。

烧结金属多孔材料研究进展

烧结金属多孔材料兼具金属材料和多孔材料的特性,具有机械强度高、可焊接、抗腐蚀、耐高温、易加工等优点,呈现出功能性强、应用面广、新品种不断涌现、使用空间不断拓展的现象。近年来,金属多孔材料的研究较为活跃,形成了多学科并存的制备技术体系,开发出了一系列新的材质、新型孔结构及物理化学性能的金属多孔材料,并耳很快进入了实际应用。随着现代工业的进步,金属多孔材料正朝着高性能、多功能化方向发展,具体体现在孔结构的梯度化、孔径的微细化、材质的合金化复合化、制备与应用研究一体化等等,是新材料家族中特别具有生命力的一类可持续发展的材料。

烧结FeCrAl纤维多孔材料的吸声特性

采用Φ20μmFeCrAl纤维制备纤维多孔材料,孔隙度大于85%。在常声压与高声压条件下分别对烧结FeCrAl纤维多孔材料进行吸声性能检测。结果表明,在常声压下,材料的吸声特性随孔隙度的增加而提高,但是对于高频的吸收,孔隙度过高或过低都不利于吸收。厚度越大,材料的吸声性能越好。增加空腔可以提高材料在低频的吸声性能;在高声压条件下(100～140dB),该材料的吸声特性不随声压级的变化而变化,各参数对吸声性能的影响规律与在常声压条件下的规律一致。频率在2.5～6.4kHz之间,声压级为120dB条件下,孔隙度为94%、20mm厚的FeCrAl纤维多孔材料吸声系数达到90%。

孔隙度对烧结不锈钢纤维多孔材料剪切性能的影响

将丝径为100μm的不锈钢纤维松装于烧舟中,经1150℃/2h真空烧结和后续加工制备了具有孔隙度范围在70%～95%之间的金属纤维多孔板材。在MTS858材料试验机上检测了多孔板材的准静态剪切性能,重点研究了孔隙度对剪切性能的影响。结果表明,面内剪切应力-应变曲线大致分为3个阶段:应变很低情况下的线性弹性阶段、塑性变形区和应力破坏阶段;随着孔隙度的增加,不锈钢纤维多孔材料的剪切模量、屈服强度减小。

机械加工对烧结金属多孔材料孔隙的影响

建立了烧结金属多孔材料连通孔隙形成的模型,通过控制机械压制压力获得了一定孔隙率的金属多孔材料。为了拓展烧结金属多孔材料在工业领域中的应用,文中研究了放电线切割、水切割和磨削加工对材料表面孔隙结构及材料透气性的影响,采用扫描电镜和显微镜分析了材料加工后表面上孔隙的形貌。实验结果表明,放电线切割、水切割和磨削对烧结金属多孔材料加工之后,材料被加工的表面孔隙被部分堵塞,材料的透气性有一定程度的降低,但材料内部的孔隙仍有较好的连通性。

孔隙度对烧结不锈钢纤维多孔材料压缩性能的影响

采用丝径为100μm的不锈钢纤维经松装烧结工艺制备了孔隙度在70％～95％之间的金属纤维多孔板材。在MTS858材料试验机上检测压缩性能，结果表明：孔隙度在82．8％以下的试件的面内应力应变曲线大致分为三个阶段，应变很低情况下的线性弹性区、屈服平台区和应力急剧增大情况下的致密化区，其中屈服平台区较长，说明该材料具有较强的能量吸收能力；随着孔隙度的增加，不锈钢纤维多孔材料的卸载模量、屈服强度减小，其中孔隙度为70％的烧结不锈钢纤维多孔材料的平均卸载模量为5．2GPa，平均屈服强度达到了23MPa；孔隙度大于90．1％的试件屈服强度很低，能量吸收能力很小。

烧结金属多孔材料力学性能的研究进展

本文概述了烧结金属多孔材料在功能应用和基础结构理论两方面力学性能的研究进展。其中功能应用的研究包括在吸能材料、生物材料、过滤材料3个领域中如何解决在各自功能应用中的力学问题;基础结构理论的研究包括密度、孔隙率、孔结构等对弹性模量、屈服强度、疲劳极限的影响。

放电等离子烧结金属多孔材料研究现状

金属多孔材料是一种新兴功能材料,具有良好的渗透性、规则的孔道结构、独特的力学、吸附及光电性能等诸多优点。利用放电等离子烧结技术(spark plasma sintering,SPS)制备金属多孔材料具有升温速度快,高效干洁等优点。本文简述了放电等离子烧结技术在材料制备中的应用,讨论了放电等离子烧结参数对金属多孔材料的影响,并对放电等离子烧结制备金属多孔材料的应用现状及前景做出了展望。

一种对烧结金属纤维毡过滤等级划分的方法

本文主要研究一种用多次通过试验台对烧结金属纤维毡进行等级划分的试验方法,这种方法模拟了用纤维毡制作的滤芯在实际工况中的使用环境。多次通过试验台对试验过程的控制,将试验时间均分为10份,在相同的时间间隔里对粉尘的粒径、数量、滤芯压降、注入粉尘量进行检测,同时用计算机将每一个时间段采集到的数据进行处理,用过滤比、过滤效率、纳污容量与粒径的关系等指标对过滤材料进行评价。通过试验得知,用多次通过试验台可准确测出用不同规格纤维毡制作的滤芯的过滤比和过滤效率,由此可计算出不同过滤效率下的过滤精度值,为划分滤芯等级提供了依据,通常我们把过滤比(xβ)为75时,过滤效率(xη)为98.7%时的过滤精度值定义为纤维毡的名义过滤精度。文章最后列出了用ISOMTD粉尘和用ACFTD粉尘检测的纳污容量及过滤比(βx)、过滤效率(xη)与试验粉尘粒径数据,其中用ISOMTD粉尘检测的数据已经用在GB/T20100国标中。