金属纤维材料的吸声特性及应用研究

金属纤维材料是近年来开发的一种新型吸声材料，具有阻燃、耐高温和高强度的特点，而且吸声性能好，受水汽、油污的影响小，抗恶劣环境能力强，有广泛的应用前景。因此，本文对该材料吸声性能的研究工作，对于恶劣环境下噪声控制具有非常重要的理论意义和应用价值。

用于电磁屏蔽的金属纤维材料

金属纤维是金属丝材经多次多股拉拔、热处理等工艺制成的。介绍了金属纤维及织物的基本特性和应用价值以及金属纤维的4种生产方法:单丝拉拔法、刮削法、熔抽法、集束拉拔法。阐述不锈钢微丝的性能及开发应用情况,中国已成为世界上最大的不锈钢和铁铬铝纤维生产国。

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。

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。

仿生自清洁金属纤维过滤材料

基于土壤生物体表的脱附特性和以荷叶为代表的生物体表的自清洁特性,通过化学涂镀的方法在金属纤维表面制备Ni-P合金镀层,对仿生金属纤维自清洁过滤材料进行了研究。应用X射线衍射仪(XRD)研究了镀层的晶体结构和晶粒尺寸,应用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察了镀层的表面结构和表面形貌特征,应用光学接触角测量仪(OCAM)测量了金属丝网表面的水接触角(WCA),并对纤维材料过滤效率和压降进行了讨论。实验结果表明,经过表面处理后的仿生金属丝网过滤材料表面润湿特性得到了明显的改善,压降没有大幅度的增加,过滤效率得到了一定程度的提高。

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。

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。

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。

爆炸焊接纤维增强复合材料

综述了用金属纤维增强金属基体的纤维增强复合材料的特性。

金属纤维多孔材料的吸声性能

采用松装、压制、定位3种烧结方式制备了厚度为1~30 mm的不锈钢纤维多孔材料,采用丹麦B&K公司的双传声器阻抗管测试吸声系数,系统研究了孔隙度和丝径对吸声性能的影响规律。结果表明:在不同厚度条件下,孔隙度有着不同的最佳范围值,如1~3 mm时,孔隙度在80%~85%的范围内,5 mm时,孔隙度在85%~90%的范围内,10~15 mm时,孔隙度在90%~94%范围内全频吸声性能较好,随着厚度的增加,这个最佳范围值随之增大;在厚度≤mm时,材料的丝径越细,全频吸声性能越好;当厚度在3~20 mm的范围内时,随着厚度的增加,粗丝径样品的吸声性能逐渐变好,其吸声峰值向低频移动,并且保持着高频处较好的吸声性能;当厚度220 mm时,材料的丝径越粗,全频吸声性能越好。

金属纤维多孔材料力学性能研究现状

详细论述了金属纤维多孔材料的拉伸性能、剪切性能、压缩性能和冲击性能等力学性能的研究进展,并简要叙述了应力波在多孔材料内部传播的研究现状,最后指出未来应加强金属纤维多孔材料的动态冲击性能及应力波在多孔材料内部的传播、衰减机制研究,从而进一步扩大金属纤维多孔材料的应用领域。

金属纤维多孔材料的吸声性能及结构优化（英文）

以金属纤维多孔材料为研究对象（厚度≤3 mm）,以在狭小空间内用于吸声减振为背景,针对材料的制备工艺、结构参数等因素对其进行结构优化。结果表明,烧结温度较低、无烧结结点形成的结构,其吸声性能较好;而且在不同频率范围内,平均孔径和丝径可以通过最优搭配得到性能较好的吸声材料。通过结构优化设计,在烧结温度为850℃,当频率范围为50~6400 Hz时,丝径为Φ12μm,平均孔径分别为10、30、40μm的样品吸声性能较好。

轻质烧结316L不锈钢纤维夹芯板的冲击行为

以0.4 mm厚的316L不锈钢板为上、下面板,采用加压烧结技术制备直径35 mm、厚10 mm的不锈钢纤维夹芯板;不锈钢纤维多孔芯体的孔隙度为66%～95%,纤维丝径5～200μm。利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置研究具有不同芯体的夹芯板的冲击压缩行为。结果表明:高应变速率引起应力滞后,高孔隙度或者不锈钢纤维直径较大的夹芯板应力滞后现象有所缓解;烧结不锈钢纤维夹芯板是1种应变率敏感材料,随着应变率增加,应力滞后现象更明显;在相同的冲击速率下,随着孔隙度增加,夹芯板动态压缩时应力随应变增加而增大的趋势加大。在相同应变下,低孔隙度样品的应力较大。

循环气过滤器与丙稀+PP材料滤袋性能比较

年产十万吨PP装置的F301循环气过滤器是压缩机进气保护和粉尘物料回收的关键装置。由于PP装置系统活化剂遇空气可自行燃烧,导致F301循环气过滤器在每次更换滤袋时丙稀+PP过滤材料随之燃烧,危害很大。F301循环气过滤器在更换过滤材料后,完全杜绝了自燃的可能性,且大大降低了使用成本。

金属纤维多孔电极材料电解水产氢性能研究

本文研究了钛合金(TC4)纤维多孔材料(FTC4)和不锈钢纤维多孔材料(F316LSS)电极在硫酸、氢氧化钾两种环境中的电解水产氢性能,使用扫描电镜和X射线衍射仪分析其形貌和物相的变化规律。结果表明:FTC4的电阻率为2.7 mΩ·cm,在硫酸电解质稳定性测试后其表面转变β区会部分溶解,并伴随有氧化钛的生成、传荷受阻、析氢性能下降。而在氢氧化钾中,FTC4具有良好的析氢性能和稳定性,过电势为538 mV,tafel数值为264 mV·dec^(-1),双层电容值为6.96 mF·cm^(-2),在长时间测试后物相未发生改变,形貌仍保持原有的台阶状切削痕迹。F316LSS的电阻率仅为1.1 mΩ·cm,其在硫酸及氢氧化钾中的析氢性能均优于FTC4,且在硫酸中析氢活性更好,过电势为309 mV,tafel数值为134 mV·dec^(-1),双层电容值为10.17 mF·cm^(-2)。F316LSS有良好的电解水产氢稳定性,有利于大规模应用。

不锈钢纤维多孔材料及其复合结构的隔声性能

本研究以8μm不锈钢纤维毛毡为原料,利用体积称重法和高温烧结工艺制备出具有不同孔隙率、平均孔径和厚度的不锈钢纤维多孔材料。通过结构优化设计了正梯度结构、反梯度结构和薄膜复合结构,对3种结构进行了隔声性能的测试,分别研究了3种结构的隔声特性。隔声结果表明,不锈钢纤维多孔材料具有一定的隔声性能,厚度为20 mm,孔隙率为85%,在50~6400 Hz频率范围内,不锈钢纤维多孔材料的平均隔声量为18.91 dB;其孔隙率越低,平均孔径越小,厚度越厚,材料的隔声性能越好;设计的正梯度和反梯度结构的隔声性能比单层不锈钢纤维多孔材料的隔声性能差;添加金属薄膜的不锈钢纤维多孔复合材料在中高频处的隔声性能有很大提高,厚度为20mm,平均隔声量达27.86 dB,最高处提高16.96 dB。

烧结不锈钢纤维多孔材料腐蚀行为(英文)

烧结金属纤维多孔材料是一种优质高效新型功能材料。通过浸泡试验、动电位极化扫描、金相分析及SEM扫描电镜等试验对316L不锈钢纤维多孔材料的腐蚀机理进行了系统的研究。研究发现:晶界腐蚀和蚀坑对材料的腐蚀过程均有影响;纤维烧结点处比纤维杆处耐蚀;随着孔隙率的增大,纤维毡的腐蚀失重量增大,腐蚀程度更严重。

Low temperature solid-phase sintering of sintered metal fibrous media with high specific surface area

A procedure of low temperature solid-phase sintering（LTSS） was carried out to fabricate sintered metal fibrous media（SMFM） with high specific surface area.Stainless steel fibers which were produced by cutting process were first plated with a coarse copper coating layer by electroless plating process.A low-temperature sintering process was then completed at about 800 °C for 1 h under the protection of hydrogen atmosphere.The results show that a novel SMFM with complex surface morphology and high specific surface area（0.2 m2/g） can be obtained in this way.The effect of sintering temperature on the surface morphology and specific surface area of SMFM was studied by means of scanning electron microscopy and Brunauer-Emmett-Teller.The damage of micro-structure during the sintering process mainly contributed to the loss of specific surface area of SMFM and the optimal sintering temperature was 800 °C.