泡沫铝合金在气压传动排气消声器中的应用

　　0　引言

　　在材料科学研究中,永不改变的话题是探索新材料。随着工业和科技的发展以及社会进步,已经不满足于大自然提供的材料,提出了各种各样的方法冶炼出许多合金材料,复合成各类高分子聚合物,烧结成各种陶瓷和金属化合物。80年代初,国际上兴起金属泡沫材料研制,发现金属泡沫材料质轻、隔音、阻燃,又有很强的吸能本领和电磁屏蔽作用,因此受到科学家和国防工业部门的高度重视,泡沫铝材便是其中的一种。泡沫铝材是一种新型的高孔隙率、宏观多孔的功能材料与结构材料,早在40年代后期,人们就对泡沫金属材料有所研究,但由于发泡工艺与泡的尺寸很难控制,一直未得到发展,直至80年代中期以后才取得长足进展。

　　1　泡沫铝材料的特性

　　泡沫铝合金是一种新型的高孔隙率、呈“蜂窝”状的功能材料与结构材料,它利用价格低廉的铝合金材料和粒子体,通过真空渗流法得到三维网络状连续的铝合金骨架的呈泡沫状材料[1]。下面介绍一下泡沫铝合金材料的主要性能和特点:

　　密度小,常用材料的密度为0.18~0.6g/cm³,可以象软木一样在水上漂浮,它几乎是现代轻质结构的理想材料,约为铝密度的1/10,钛密度的1/20,钢密度的1/30,木材密度的1/3;

　　有很高的吸收冲击能量的能力,受压时几乎不发生变化;

　　耐高温、耐热性强、防火性能强,即使达到基本熔点也不熔化,是一种不可燃的材料;同时,在受热状态下不会释放有毒的气体。铝的导热系数为226W/m·K,对于泡沫铝合金材料当其泡状岩的体积率为50%时,其导热系数约为铝的1/14,即16.1W/m·K,而且其泡状材料在570~590°C下软化,但即使加热至1400°C也不会熔化。所以说,泡沫铝合金材料具有较高的耐热性和较高的绝热性;

　　抗腐蚀;

　　热导率低、电磁屏蔽性高、电阻大,有过滤能力与细管现象,易加工,可进行涂装表面处理等;

　　具有优异的阻尼性能。多孔泡沫状金属由金属骨架及孔隙构成,应变的变化严重滞后于应力的变化,在压缩应力-应变曲线中有一个很大的平稳段,因此泡沫铝合金是一种具有高能量吸收特性的轻质高阻尼材料;

　　透过性能优良,透过性能技术指标参数用孔隙率、孔径及流体的粘度、速度来表示。泡沫铝合金的透过性能随着孔隙率及孔隙尺寸的增大而增大,泡沫铝合金孔隙贯通,而有孔隙贯通的泡沫状金属才具有较高的透过性能,因此泡沫铝合金透过性能比一般的材料要好得多;

　　价格低廉、制造工艺简单;

　　具有良好的消声性能。泡沫铝合金具有良好的贯通孔隙,作为泡沫状材料,像一个个“蜂窝”,当声波进入其中,声音就像进入一个个“大房间”,冲击“大房间”的四壁,使四壁产生振动,内部纤维组织就是依靠振动来吸收声能的,也就是说,借助机械运动将声能转化为热能,其“泡沫状”组织是一种很好的声音屏障。消声性能取决于孔隙的尺寸和孔隙的贯通性,如果大部分孔隙贯通则消声性能较好,孔隙的尺寸影响所有频率下的消声效率。A声级可降低噪声21dB,对于4000Hz以下噪声可降低10~15dB,对于4000Hz以上噪声可降低30dB。泡沫铝的消声能力虽然不如玻璃棉、石棉等软质纤维材料,但后者在长期使用过程中存在着易老化、易产生粉尘,同时吸潮后其消声能力将显著下降等不足因素。所以说,泡沫铝合金在这方面具有十分突出的特性。