具有內中空結構的金屬纖維多孔材料及其製備方法

2023-04-25 13:49:41

專利名稱：具有內中空結構的金屬纖維多孔材料及其製備方法
具有內中空結構的金屬纖維多孔材料及其製備方法所屬領域本發明涉及一種金屬纖維多孔材料及其製備方法，屬於聲學領域。
背景技術：
纖維多孔吸聲材料通常是指用各種纖維材料製成的吸聲材料，如常用的玻璃纖維氈，玻璃綿，不鏽鋼氈等，由於其具有中高頻寬帶吸聲特點而得到廣泛應用，如消聲室中的吸聲尖劈用玻璃綿製成，地鐵中的大型消聲器等。一般的纖維多孔材料是根據需要製成不同孔隙率和不同厚度的氈。通常是選用玻璃纖維或巖棉等基礎材料進行製備。存在的缺點是，玻璃纖維或巖棉由於強度低，脆性，纖維短，應用時容易出現洩露而散落，不易回收，易造成環境汙染等。目前製備纖維多孔材料是通過壓製成型，只考慮空隙率和厚度，對其內部的結構沒有設計。通常是通過增加厚度提高其中低頻的吸聲效果，對中低頻率的吸聲有所改善，但材料的厚度是不能無限增加的。

發明內容
本發明的目的是為了克服現有技術中的纖維多孔材料存在的不足，提出一種金屬纖維多孔材料及其製備方法。本發明的技術方案是一種具有內中空結構的金屬纖維多孔材料，其特徵在於 由金屬纖維壓制而成；材料內部有一個或多個內中空結構；非空腔部分材料孔隙率範圍為 0. 4 0. 8。—種具有內中空結構的金屬纖維多孔材料的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟步驟1 選擇直徑小於2mm的金屬纖維，將其混亂後裝入模具中預壓；步驟2 通過機械加工成型或壓製成型製備溶芯模；步驟3 將溶芯模裝入步驟1中預壓的金屬纖維上面，再加入同樣的纖維，進行第二次壓制，當壓力趨於穩定後，取出壓制的材料；步驟4:根據溶芯的材料選擇溶劑溶解溶芯模而不溶解金屬纖維，溶解完全後即得到具有內空腔結構的金屬纖維多孔吸聲材料。本發明的有益效果是在一定厚度的多孔材料中間設計微結構，其中間的空腔起到赫姆霍茲共鳴器的作用，可以提高多孔材料是吸聲性能，節約材料等。


圖1為實施例1中有具有規則內中空結構的銅纖維多孔材料示意2為實施例1中有內中空結構和無內中空結構的銅纖維多孔材料的吸聲特性對比曲線圖3為實施例2中有具有非規則內中空結構的不鏽鋼纖維多孔材料示意4為實施例2中有內中空結構和無內中空結構的不鏽鋼纖維多孔材料的吸聲特性對比曲線
具體實施例方式實施例1 具有規則內中空結構的銅纖維多孔材料及其製備方法參閱圖1，本實施例中的銅纖維多孔材料，由連續銅纖維壓制而成；材料為一直徑是四111111、厚度為17mm的圓柱狀，所述圓柱狀材料內部有一直徑為18. 8mm，厚度IOmm的圓柱狀內中空；非空腔部分材料孔隙率為0. 46。該實施例中具有內中空結構的銅纖維多孔材料的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟步驟1 選擇直徑為0. 17mm的20. 3g連續銅纖維，將其混亂後裝入直徑為^mm的
模具中預壓；步驟2 通過機械加工，製備材料為金屬鋅的溶芯模，溶芯模為直徑18. 8mm，厚度 IOmm的圓柱體；步驟3 將溶芯模裝入步驟1中預壓的連續纖維上面，再加入20. 3g連續銅纖維， 進行第二次壓制，當壓力趨於穩定後，取出壓制的材料，壓力為1. 95MPa 2. 05MPa ；步驟4:將樣品放入稀鹽酸中，煮沸溶解出鋅，當溶解完全後，用水衝洗乾淨並烘乾，這樣就製成了本實施例中內部具有空腔結構的連續銅纖維多孔材料。為了比較本實施例中具有內中空結構的銅纖維多孔材料的吸聲性能，發明人還製備了不具備內中空結構的連續銅纖維多孔材料作為對比，連續銅纖維直徑也為0. 17mm，用量為53. 9g，裝入直徑為^mm的模具中，壓製成厚度為17mm的樣品，整個材料的孔隙率也為 0. 46。將具有內中空結構和不具有內中空結構的銅纖維多孔材料進行測試。具體採用阻抗管法進行兩者的吸聲係數測量。吸聲係數測試儀器為丹麥B&K公司製造的4206型阻抗管、功率放大器、Pulse 3560C採集前端等組成的系統。測量範圍100Hz 6400Hz。測試結果如圖1，可以看出，當銅纖維多孔材料中有內中空結構時，其中高頻段，如從約1200Hz 4400Hz範圍，其吸聲曲線包羅了無內空腔結構的連續銅纖維多孔材料，即吸聲係數均高於無內空腔結構的材料，其中共振吸聲係數為0. 94，而無內空腔的為0. 77。因此，有內中空腔結構的銅纖維多孔材料的吸聲性能在此頻段高於無內中空結構的銅纖維多孔材料。實施例2 具有非規則內中空結構的不鏽鋼纖維多孔材料及其製備方法參閱圖4，本實施例中的不鏽鋼纖維多孔材料，由連續不鏽鋼纖維壓制而成；材料為一直徑為^mm、厚度為12mm的圓柱狀，所述圓柱狀材料內部具有不規則小空腔結構；非空腔部分材料孔隙率為0. 5。該實施例中具有內不規則內中空結構的不鏽鋼纖維多孔材料的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟步驟1 選擇直徑為0. 22mm的14. 7g連續不鏽鋼纖維，將其混亂後裝入直徑為 29mm的模具中預壓；步驟2 將不規則金屬鋅粒作為的溶芯模，鋅粒長徑從3mm 5mm，用量為3. 5g ；步驟3 將溶芯模裝入步驟1中預壓的連續纖維上面，再加入14. 7g連續不鏽鋼纖維，進行第二次壓制，當壓力趨於穩定後，取出壓制的材料，壓力為1. 95MPa 2. 05MPa ；
4
步驟4:將樣品放入稀鹽酸中，煮沸溶解出鋅，當溶解完全後，用水衝洗乾淨並烘乾，這樣就製成了本實施例中內部具有不規則空腔結構的連續不鏽鋼纖維多孔材料，樣品總厚度為12mm。為了比較本實施例中具有不規則內中空結構的不鏽鋼纖維多孔材料的吸聲性能， 發明人還製備了不具備內中空結構的連續不鏽鋼纖維多孔材料作為對比，連續不鏽鋼纖維直徑也為0. 22mm，用量為31. 3g，裝入直徑為^mm的模具中，壓製成厚度為12mm的樣品，整個材料的孔隙率也為0.5。將內部具有不規則內中空結構和不具有內中空結構的不鏽鋼纖維多孔材料進行測試。具體採用阻抗管法進行兩者的吸聲係數測量。吸聲係數測試儀器為丹麥B&K公司製造的4206型阻抗管、功率放大器、Pulse 3560C採集前端等組成的系統。測量範圍100Hz 6400Hz。測試結果如圖2，可以看出，當不鏽鋼纖維多孔材料內部有不規則內中空結構時， 在IOOHz 6400Hz範圍內，內部具有不規則空腔結構的連續不鏽鋼纖維多孔材料，其吸聲曲線完全包羅了無內空腔結構的連續不鏽鋼纖維多孔材料，吸聲係數均高於無內空腔結構的材料，其中共振吸聲係數為1.0，而無內空腔的為0.87。因此，內部具有不規則空腔結構的連續不鏽鋼纖維多孔材料的吸聲性能均高於無內空腔結構的連續不鏽鋼纖維多孔材料。
權利要求
1.一種具有內中空結構的金屬纖維多孔材料，其特徵在於由金屬纖維壓制而成；材料內部有一個或多個內中空結構；非空腔部分材料孔隙率範圍為0. 4 0. 8。
2.一種如權利要求1所述的具有內中空結構的金屬纖維多孔材料的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟步驟1 選擇直徑小於2mm的金屬纖維，將其混亂後裝入模具中預壓； 步驟2 通過機械加工成型或壓製成型製備溶芯模；步驟3:將溶芯模裝入步驟1中預壓的金屬纖維上面，再加入同樣的纖維，進行第二次壓制，當壓力趨於穩定後，取出壓制的材料；步驟4 根據溶芯的材料選擇溶劑溶解溶芯模而不溶解金屬纖維，溶解完全後即得到具有內空腔結構的金屬纖維多孔吸聲材料。
全文摘要
本發明公開了一種金屬纖維多孔材料及其製備方法，屬於聲學領域。該材料由金屬纖維壓制而成；材料內部有一個或多個內中空結構；非空腔部分材料孔隙率範圍為0.4～0.8。本發明的有益效果是在一定厚度的多孔材料中間設計微結構，其中間的空腔起到赫姆霍茲共鳴器的作用，可以提高多孔材料是吸聲性能，節約材料等。
文檔編號G10K11/165GK102332258SQ201110257610
公開日2012年1月25日 申請日期2011年9月1日 優先權日2011年9月1日
發明者丁宇翔, 徐穎, 李晨曦, 溫筠 申請人:西北工業大學, 西安慶安製冷設備股份有限公司