非常规孔结构Al-Si12泡沫芯消声器的吸声性能研究

    １　引　言

    泡沫铝具有高比强、能量吸收、吸音、阻尼、低热（电）导率等特性［１－６］。随着噪音污染的加剧，泡沫铝的吸声性能及降噪应用受到了越来越多的关注。

    近来，对常规孔结构泡沫铝的吸声性能进行了大量研究，如Ｂｅｒｇ［７］、郑明军［８］、程桂萍［９］及Ｗａｎｇ等［１０］对开孔泡沫铝吸声性能与其孔隙率、孔径及厚度的关系进行了研究；黄可等［１１］研究了泡沫铝厚度、孔径及气流速度等因素对多孔铝气流噪声吸声性能的影响；汤小东等［１２］研究了孔结构对多孔铝合金超声衰减性能的影响；Ｌｕ［１３，１４］、Ｋｉｍ［１５］、Ｙｕ等［１６，１７］研究了闭孔、半开孔泡沫铝的吸声性能并建立了相关模型。目前，对上述常规孔结构泡沫铝的吸声性能已有共性的认识，如吸声系数随泡沫铝孔径的减小或泡沫铝厚度的提高而提高等。

    在渗流法制备泡沫铝的过程中，可通过盐颗粒的不同排布而获得各种非常规孔结构的泡沫铝，如宽孔径孔结构泡沫铝、梯度孔结构泡沫铝及周期孔结构泡沫铝，但对非常规孔结构泡沫铝及泡沫铝芯消声器的吸声性能的研究还鲜有报道。为此，本文利用渗流法制备了上述３种非常规孔结构的Ａｌ－Ｓｉ１２泡沫，以此非常规孔结构的ｌ－Ｓｉ１２泡沫为芯材制作了消声器，设计制作了消声器的吸声系数测试装置，用插入损失法研究了Ａｌ－Ｓｉ１２泡沫芯孔结构对消声器吸声性能的影响，并与传统吸声材料芯消声器的吸声性能做了比较，以期为泡沫铝芯消声器的性能优化及应用提供有益参考。

    ２　实　验

    ２．１　非常规孔结构Ａｌ－Ｓｉ１２泡沫制备

    采用Ａｌ－Ｓｉ１２合金为渗流金属，用氯化钠颗粒渗流方法制备了非常规孔结构的ｌ－Ｓｉ１２泡沫。所用的盐颗粒为：ａ（粒径＞２．５ｍｍ）、ｂ（粒径２．０～１．４３ｍｍ）及ｃ（粒径０．９～０．６ｍｍ）。通过改变填料粒子的填料态，可制得非常规孔结构泡沫铝：利用ａ、ｂ及ｃ中的两种或两种以上的混合盐颗粒为填料粒子，可制得宽孔径孔结构泡沫铝；通过盐颗粒的梯度排列，可制得梯度孔结构泡沫铝；通过盐颗粒的周期排列，可制得周期孔结构的泡沫铝。图１为制备梯度及周期孔结构时盐颗粒的排布情况示意图。

    图２为所制备的梯度孔结构 （６＃）及周期孔结构（８＃）泡沫铝样品示意图。

    表１为所制备泡沫铝芯材的孔结构参数，孔隙率的测算公式如式（１）所示：