專利名稱：具有內(nèi)中空結(jié)構(gòu)的金屬纖維多孔材料及其制備方法
具有內(nèi)中空結(jié)構(gòu)的金屬纖維多孔材料及其制備方法所屬領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種金屬纖維多孔材料及其制備方法，屬于聲學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
纖維多孔吸聲材料通常是指用各種纖維材料制成的吸聲材料，如常用的玻璃纖維氈，玻璃綿，不銹鋼氈等，由于其具有中高頻寬帶吸聲特點而得到廣泛應(yīng)用，如消聲室中的吸聲尖劈用玻璃綿制成，地鐵中的大型消聲器等。一般的纖維多孔材料是根據(jù)需要制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(chǔ)材料進(jìn)行制備。存在的缺點是，玻璃纖維或巖棉由于強(qiáng)度低，脆性，纖維短，應(yīng)用時容易出現(xiàn)泄露而散落，不易回收，易造成環(huán)境污染等。目前制備纖維多孔材料是通過壓制成型，只考慮空隙率和厚度，對其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)沒有設(shè)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(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)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制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種具有內(nèi)中空結(jié)構(gòu)的金屬纖維多孔材料，其特征在于 由金屬纖維壓制而成；材料內(nèi)部有一個或多個內(nèi)中空結(jié)構(gòu)；非空腔部分材料孔隙率范圍為 0. 4 0. 8?！N具有內(nèi)中空結(jié)構(gòu)的金屬纖維多孔材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟步驟1 選擇直徑小于2mm的金屬纖維，將其混亂后裝入模具中預(yù)壓；步驟2 通過機(jī)械加工成型或壓制成型制備溶芯模；步驟3 將溶芯模裝入步驟1中預(yù)壓的金屬纖維上面，再加入同樣的纖維，進(jìn)行第二次壓制，當(dāng)壓力趨于穩(wěn)定后，取出壓制的材料；步驟4:根據(jù)溶芯的材料選擇溶劑溶解溶芯模而不溶解金屬纖維，溶解完全后即得到具有內(nèi)空腔結(jié)構(gòu)的金屬纖維多孔吸聲材料。本發(fā)明的有益效果是在一定厚度的多孔材料中間設(shè)計微結(jié)構(gòu)，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(jié)約材料等。


圖1為實施例1中有具有規(guī)則內(nèi)中空結(jié)構(gòu)的銅纖維多孔材料示意2為實施例1中有內(nèi)中空結(jié)構(gòu)和無內(nèi)中空結(jié)構(gòu)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(guī)則內(nèi)中空結(jié)構(gòu)的不銹鋼纖維多孔材料示意4為實施例2中有內(nèi)中空結(jié)構(gòu)和無內(nèi)中空結(jié)構(gòu)的不銹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(guī)則內(nèi)中空結(jié)構(gòu)的銅纖維多孔材料及其制備方法參閱圖1，本實施例中的銅纖維多孔材料，由連續(xù)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(nèi)部有一直徑為18. 8mm，厚度IOmm的圓柱狀內(nèi)中空；非空腔部分材料孔隙率為0. 46。該實施例中具有內(nèi)中空結(jié)構(gòu)的銅纖維多孔材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟步驟1 選擇直徑為0. 17mm的20. 3g連續(xù)銅纖維，將其混亂后裝入直徑為^mm的
模具中預(yù)壓；步驟2 通過機(jī)械加工，制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(yù)壓的連續(xù)纖維上面，再加入20. 3g連續(xù)銅纖維， 進(jìn)行第二次壓制，當(dāng)壓力趨于穩(wěn)定后，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(dāng)溶解完全后，用水沖洗干凈并烘干，這樣就制成了本實施例中內(nèi)部具有空腔結(jié)構(gòu)的連續(xù)銅纖維多孔材料。為了比較本實施例中具有內(nèi)中空結(jié)構(gòu)的銅纖維多孔材料的吸聲性能，發(fā)明人還制備了不具備內(nèi)中空結(jié)構(gòu)的連續(xù)銅纖維多孔材料作為對比，連續(xù)銅纖維直徑也為0. 17mm，用量為53. 9g，裝入直徑為^mm的模具中，壓制成厚度為17mm的樣品，整個材料的孔隙率也為 0. 46。將具有內(nèi)中空結(jié)構(gòu)和不具有內(nèi)中空結(jié)構(gòu)的銅纖維多孔材料進(jìn)行測試。具體采用阻抗管法進(jìn)行兩者的吸聲系數(shù)測量。吸聲系數(shù)測試儀器為丹麥B&K公司制造的4206型阻抗管、功率放大器、Pulse 3560C采集前端等組成的系統(tǒng)。測量范圍100Hz 6400Hz。測試結(jié)果如圖1，可以看出，當(dāng)銅纖維多孔材料中有內(nèi)中空結(jié)構(gòu)時，其中高頻段，如從約1200Hz 4400Hz范圍，其吸聲曲線包羅了無內(nèi)空腔結(jié)構(gòu)的連續(xù)銅纖維多孔材料，即吸聲系數(shù)均高于無內(nèi)空腔結(jié)構(gòu)的材料，其中共振吸聲系數(shù)為0. 94，而無內(nèi)空腔的為0. 77。因此，有內(nèi)中空腔結(jié)構(gòu)的銅纖維多孔材料的吸聲性能在此頻段高于無內(nèi)中空結(jié)構(gòu)的銅纖維多孔材料。實施例2 具有非規(guī)則內(nèi)中空結(jié)構(gòu)的不銹鋼纖維多孔材料及其制備方法參閱圖4，本實施例中的不銹鋼纖維多孔材料，由連續(xù)不銹鋼纖維壓制而成；材料為一直徑為^mm、厚度為12mm的圓柱狀，所述圓柱狀材料內(nèi)部具有不規(guī)則小空腔結(jié)構(gòu)；非空腔部分材料孔隙率為0. 5。該實施例中具有內(nèi)不規(guī)則內(nèi)中空結(jié)構(gòu)的不銹鋼纖維多孔材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟步驟1 選擇直徑為0. 22mm的14. 7g連續(xù)不銹鋼纖維，將其混亂后裝入直徑為 29mm的模具中預(yù)壓；步驟2 將不規(guī)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(yù)壓的連續(xù)纖維上面，再加入14. 7g連續(xù)不銹鋼纖維，進(jìn)行第二次壓制，當(dāng)壓力趨于穩(wěn)定后，取出壓制的材料，壓力為1. 95MPa 2. 05MPa ；
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步驟4:將樣品放入稀鹽酸中，煮沸溶解出鋅，當(dāng)溶解完全后，用水沖洗干凈并烘干，這樣就制成了本實施例中內(nèi)部具有不規(guī)則空腔結(jié)構(gòu)的連續(xù)不銹鋼纖維多孔材料，樣品總厚度為12mm。為了比較本實施例中具有不規(guī)則內(nèi)中空結(jié)構(gòu)的不銹鋼纖維多孔材料的吸聲性能， 發(fā)明人還制備了不具備內(nèi)中空結(jié)構(gòu)的連續(xù)不銹鋼纖維多孔材料作為對比，連續(xù)不銹鋼纖維直徑也為0. 22mm，用量為31. 3g，裝入直徑為^mm的模具中，壓制成厚度為12mm的樣品，整個材料的孔隙率也為0.5。將內(nèi)部具有不規(guī)則內(nèi)中空結(jié)構(gòu)和不具有內(nèi)中空結(jié)構(gòu)的不銹鋼纖維多孔材料進(jìn)行測試。具體采用阻抗管法進(jìn)行兩者的吸聲系數(shù)測量。吸聲系數(shù)測試儀器為丹麥B&K公司制造的4206型阻抗管、功率放大器、Pulse 3560C采集前端等組成的系統(tǒng)。測量范圍100Hz 6400Hz。測試結(jié)果如圖2，可以看出，當(dāng)不銹鋼纖維多孔材料內(nèi)部有不規(guī)則內(nèi)中空結(jié)構(gòu)時， 在IOOHz 6400Hz范圍內(nèi)，內(nèi)部具有不規(guī)則空腔結(jié)構(gòu)的連續(xù)不銹鋼纖維多孔材料，其吸聲曲線完全包羅了無內(nèi)空腔結(jié)構(gòu)的連續(xù)不銹鋼纖維多孔材料，吸聲系數(shù)均高于無內(nèi)空腔結(jié)構(gòu)的材料，其中共振吸聲系數(shù)為1.0，而無內(nèi)空腔的為0.87。因此，內(nèi)部具有不規(guī)則空腔結(jié)構(gòu)的連續(xù)不銹鋼纖維多孔材料的吸聲性能均高于無內(nèi)空腔結(jié)構(gòu)的連續(xù)不銹鋼纖維多孔材料。
權(quán)利要求
1.一種具有內(nèi)中空結(jié)構(gòu)的金屬纖維多孔材料，其特征在于由金屬纖維壓制而成；材料內(nèi)部有一個或多個內(nèi)中空結(jié)構(gòu)；非空腔部分材料孔隙率范圍為0. 4 0. 8。
2.一種如權(quán)利要求1所述的具有內(nèi)中空結(jié)構(gòu)的金屬纖維多孔材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟步驟1 選擇直徑小于2mm的金屬纖維，將其混亂后裝入模具中預(yù)壓； 步驟2 通過機(jī)械加工成型或壓制成型制備溶芯模；步驟3:將溶芯模裝入步驟1中預(yù)壓的金屬纖維上面，再加入同樣的纖維，進(jìn)行第二次壓制，當(dāng)壓力趨于穩(wěn)定后，取出壓制的材料；步驟4 根據(jù)溶芯的材料選擇溶劑溶解溶芯模而不溶解金屬纖維，溶解完全后即得到具有內(nèi)空腔結(jié)構(gòu)的金屬纖維多孔吸聲材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種金屬纖維多孔材料及其制備方法，屬于聲學(xué)領(lǐng)域。該材料由金屬纖維壓制而成；材料內(nèi)部有一個或多個內(nèi)中空結(jié)構(gòu)；非空腔部分材料孔隙率范圍為0.4～0.8。本發(fā)明的有益效果是在一定厚度的多孔材料中間設(shè)計微結(jié)構(gòu)，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(jié)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(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者丁宇翔, 徐穎, 李晨曦, 溫筠 申請人:西北工業(yè)大學(xué), 西安慶安制冷設(shè)備股份有限公司