[發(fā)明專利]一種泡沫金屬及制備泡沫金屬的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710045837.8
• 申請日: 2007-09-11
• 公開（公告）號(hào): CN101117675A
• 公開（公告）日: 2008-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 嚴(yán)彪;王軍;唐人劍;張亞萍;朱軍;宋煥成;杜春風(fēng);付丞寅
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C1/08
• 分類號(hào): C22C1/08;C22C21/00
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所
• 代理人: 余明偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種泡沫金屬及制備泡沫金屬的方法。

背景技術(shù)

噪聲污染是當(dāng)今世界三大環(huán)境污染之一，嚴(yán)重危害人類身體健康。其中，交通噪聲問題比較突出，如城市地鐵輕軌，公路高架等場所，對周邊環(huán)境的影響較大，解決的難度也較大。目前主要解決辦法是采用吸聲材料進(jìn)行吸聲降噪處理。傳統(tǒng)聲屏障材質(zhì)一般為玻璃棉，但玻璃棉容易因雨水進(jìn)入而受潮板結(jié)，壽命較短。根據(jù)對上海某些路段的實(shí)際觀察，傳統(tǒng)聲屏障壽命僅有2-3年；即使采用進(jìn)口薄膜材料包裹，也只能維持5-6年。20世紀(jì)80年代初，國際上興起金屬泡沫材料的研制，發(fā)現(xiàn)其具備多種優(yōu)異的物理性能：超薄、質(zhì)輕、吸音、耐久、耐水、耐熱、裝飾性好、安裝方便、可回收、不污染環(huán)境，又有很強(qiáng)的吸能本領(lǐng)和電磁屏蔽作用。

由于金屬泡沫材料的性能優(yōu)越，目前在吸聲降躁處理中開始應(yīng)用泡沫鋁材料逐步取代傳統(tǒng)聲屏障材料。泡沫鋁材料的特性分述如下：

(1)量輕、比重小

由于泡沫鋁是在鋁基體中制造大大小小的氣孔，因此，泡沫鋁的比重范圍在0.2～0.5g/cm³，其平均值只有鋁的比重的1/10。泡沫鋁的拉伸強(qiáng)度為鋁的1/100，抗壓強(qiáng)度與抗彎強(qiáng)度則比較高。

(2)耐熱性強(qiáng)

泡沫鋁具有高的耐熱性能，即使達(dá)到基體合金的熔點(diǎn)也不熔解。一般鋁合金的熔解溫度范圍在560～700℃，但泡沫鋁即使加熱到1400℃也不熔解，而且具有不燃特點(diǎn)，可作為阻燃材料使用。

(3)剛性低

泡沫鋁不象金屬那樣具有延展性，受到壓力作用幾乎不發(fā)生塑性變形，拉伸無法測出拉伸率。彈性模量約為鋁合金的1/50～1/100。因此，泡沫鋁比其原來的鋁合金容易破壞，達(dá)到破壞強(qiáng)度極限發(fā)生破壞，幾乎沒有變形。

(4)有很高的吸收沖擊性能

泡沫鋁不像蜂窩材料那樣具有方向性，也不像高分子泡沫材料具有反彈作用，它是很好的吸音減震材料。所以泡沫鋁是制造抗沖擊部件的良好材料，也是精密儀器的理想包裝材料。

(5)有良好的吸音效應(yīng)

泡沫鋁在低頻范圍具有相當(dāng)好的吸音效果，尤其在低于1kHz的頻率下。

(6)其它性能

泡沫鋁的電阻率約為鋁的100倍，熱導(dǎo)率約為鋁的1/400，除此之外還具有良好的電磁干擾屏蔽效應(yīng)、耐蝕等。

以上幾點(diǎn)說明泡沫鋁材料具有顯著的優(yōu)越性能。

基于泡沫鋁具有上述優(yōu)點(diǎn)，它一直被期望作為一種降躁吸聲材料加以開發(fā)應(yīng)用。在建筑工業(yè)，它被期望用作為屏蔽墻，天花板，地板之類的隔音材料以及建筑物內(nèi)外的裝飾性材料；在交通運(yùn)輸方面，它被期望用作為廣告牌，路標(biāo)，輕軌、高架道路、高速公路、冷卻塔、變電所的聲屏障等等。

綜上所述，采用泡沫鋁作為吸聲降躁材料主要有如下兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

(1)優(yōu)異的聲學(xué)性能

聲波射入多孔金屬表面漫反射而干涉消音，進(jìn)入多孔金屬的孔隙內(nèi)使骨架振動(dòng)釋放熱量而消耗聲能，通過孔徑不同的孔隙而膨脹消音，它又具有微孔消音的特性，因此是一種優(yōu)異的聲學(xué)材料，可制作各種消音器。

(2)采用特殊結(jié)構(gòu)可具有特殊性能

聲吸收性能隨孔隙減小而增大。調(diào)節(jié)孔隙的大小、形狀以及采用合適的聲結(jié)構(gòu)，可以獲得高的聲吸收值。對一般多孔金屬而言高頻較低頻有高的聲吸收值，但采用合適的聲結(jié)構(gòu)可以獲得低頻寬頻范圍的高吸收率。

從長遠(yuǎn)觀點(diǎn)來看，金屬泡沫材料在利用其聲學(xué)性能的領(lǐng)域中，是一種極有前途的材料。由于通孔多孔金屬有優(yōu)異的聲吸收能力，采用合適的聲結(jié)構(gòu)可以獲得好的聲吸收效果。日本已在高速列車發(fā)電機(jī)室、無線電錄音室及新干線吸音等方面獲得有應(yīng)用前景的結(jié)果。多孔泡沫金屬還可用于蒸氣發(fā)電廠、氣動(dòng)工具、小汽車衰減消音器。用作消音器時(shí)必須在獲得消音效果的同時(shí)保證足夠的空氣流通量。

現(xiàn)有技術(shù)中，制備泡沫鋁的方法主要有：

(1)滲流鑄造(Infiltration?casting)

在無機(jī)或有機(jī)顆粒周圍鑄入鋁液可制得多孔鋁。無機(jī)材料可用蛭石、泥球、可溶性鹽等，有機(jī)材料可用高分子顆粒。采用這種方法時(shí)，造孔劑堆積密度要高，以保證顆粒之間互相接觸，以便將來除去，為了防止鋁液在鑄入時(shí)過早凝固，要將造孔劑預(yù)熱。由于鋁液具有大的表面張力，使得鋁液很難成功鑄入顆粒間隙中，所以可以先將造孔劑塊體抽真空，然后加壓滲透。待鋁液凝固后，可用水溶法或熱解法除去造孔劑。此法的優(yōu)點(diǎn)是通過控制造孔劑顆粒大小來控制孔徑大小，缺點(diǎn)是最大孔隙率不超過80％。