專利名稱：開孔Al-Cu吸聲材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及吸聲材料及其制造方法，更具體地說(shuō)，涉及一種開孔Al-Cu吸聲材料 及其制備方法。
背景技術(shù)：
節(jié)能、環(huán)保是我國(guó)的基本國(guó)策，各級(jí)政府都非常重視噪聲污染問題。實(shí)際應(yīng)用中最 有效的噪聲治理則是通過采用吸聲材料來(lái)達(dá)到降噪的效果，也就是說(shuō)吸聲材料是一個(gè)不可 缺少的重要的技術(shù)環(huán)節(jié)。 目前的吸聲材料中，金屬多孔吸聲材料具有吸聲性能好、高強(qiáng)度、耐高溫和耐水性 好等優(yōu)點(diǎn)。特別適用于室外高架輕軌道路屏障、冷卻塔、熱泵機(jī)組、機(jī)組隔聲罩等吸聲降噪 以及室內(nèi)游泳池、體育館等吸聲裝飾，是近幾年研究的熱點(diǎn)。其吸聲機(jī)理是多孔材料內(nèi)部具 有無(wú)數(shù)細(xì)微孔隙，空隙間彼此貫通，且通過表面與外界相通，當(dāng)聲波入射到材料表面時(shí)，一 部分在材料表面反射掉，另一部分則透入到材料內(nèi)部向前傳播。在傳播的過程中，引起孔隙 的空氣運(yùn)動(dòng)，與形成孔壁的固體筋絡(luò)發(fā)生摩擦，由于粘滯性和熱傳導(dǎo)效應(yīng)，將聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊?能而消耗掉；其次，小孔中的空氣和孔壁與纖維之間的熱交換引起的熱損失也使聲能衰減； 聲波在剛性孔壁面反射后，經(jīng)過材料回到其表面時(shí)， 一部分聲波透射到空氣中， 一部分又反 射回材料內(nèi)部，聲波通過這種反復(fù)傳播，使得能量不斷轉(zhuǎn)換耗散，如此反復(fù)，直到平衡，由此 使材料"吸收"了部分聲能。 如今，比較典型的金屬多孔吸聲材料是鋁基吸聲材料。在2003年04期《化學(xué)工程 師》中"泡沫金屬吸聲材料制備及吸聲性能的研究" 一文報(bào)道，該文作者王濱生介紹了以聚 氨酯泡沫塑料為基材，利用電化學(xué)理論和方法，通過化學(xué)鍍和電鍍制備泡沫鋁吸聲材料的 方法；此外，在2003年2月發(fā)表在《世界科技研究與發(fā)展_技術(shù)物理科學(xué)》中的"制備泡沫 鋁的一種新方法_燒結(jié)溶解法" 一文，專題報(bào)道了趙玉園簡(jiǎn)要介紹的燒結(jié)溶解法的原理與 工藝，以及所制泡沫鋁的組織特征與機(jī)械性能，并討論與其它各類現(xiàn)有方法相比所具有的 優(yōu)勢(shì)與局限；另外，2006年05期《粉末冶金技術(shù)》中"粉末燒結(jié)法制備開孔泡沫鋁壓縮性能 的研究" 一文報(bào)道，作者姜斌通過添加不同形態(tài)的尿素和氯化鈉顆粒作為造孔劑，并采用粉 末燒結(jié)工藝制備開孔泡沫鋁。相對(duì)來(lái)說(shuō)，國(guó)外有了比較成熟的經(jīng)驗(yàn)，已大規(guī)模投入生產(chǎn)。據(jù) 《粉末冶金法制備泡沫鋁材研究進(jìn)展》 一文報(bào)道，美國(guó)的ERG公司采用直接發(fā)泡法制造的泡 沫鋁已經(jīng)在航天飛機(jī)上獲得了應(yīng)用，日本神戶鋼鐵公司則采用滲流制造法制造的泡沫鋁在 高速列車上獲得了應(yīng)用。但是鋁基吸聲材料吸聲系數(shù)，仍然不能滿足現(xiàn)代的要求。鋁基吸 聲材料制備方法有很多種，工業(yè)上有直接發(fā)泡法、滲流鑄造法、氣泡法、燒結(jié)法、電鍍法和粉 末冶金法，其中常采用的粉末燒結(jié)法，其技術(shù)難點(diǎn)是工藝復(fù)雜、燒結(jié)溫度高，并且成本貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開一種開孔A1-Cu吸聲材料及其燃燒反應(yīng)合成的制備方法，進(jìn)一步改進(jìn) 現(xiàn)有鋁基吸聲材料的吸聲性能和解決現(xiàn)有制備工藝存在的問題。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明在現(xiàn)有的A1基吸聲材料成分基礎(chǔ)上，添加了 Cu粉
及不同造孔劑NaCl或無(wú)水K2C03，采用燃燒反應(yīng)合成法工藝制備了 Al-Cu吸聲材料，Al-Cu
吸聲材料內(nèi)部包含許多細(xì)小孔，且小孔之間相互聯(lián)結(jié)貫通，孔隙率約為62. 5% ;開孔Al-Cu
吸聲材料具無(wú)Al 、Cu單質(zhì)殘留，完全形成Al-Cu金屬間化合物，吸聲系數(shù)最高可達(dá)到0. 735 。 本發(fā)明的開孔A1-Cu吸聲材料的制備采用燃燒反應(yīng)合成法工藝 原料Al粉和Cu粉的純度為99. 9 % ，都是200目； 造孔劑NaCl和無(wú)水K2C03均為分析純，顆粒平均尺寸為10 ii m ;稱量粉末Cu : Al " 1. 57 : 1， NaCl/無(wú)水K2C03的體積含量約為62. 5%，再將
粉末混合均勻； 采用粉末冶金模壓成形法在950MPa壓力下壓制得到直徑29mm、厚20mm的圓柱狀 壓坯試樣； 將試樣放入不銹鋼容器中，容器壁厚度約lmm，用鑄造砂填滿空隙部分，充分壓緊 壓實(shí)砂子； 將裝好試樣的不銹鋼容器放到高頻電磁感應(yīng)線圈內(nèi)加熱燒結(jié)，加熱速度約為 100 120°C /min，當(dāng)溫度達(dá)到960。C后停止加熱；
試樣冷卻后超聲清洗lh，功率1. 6KW ;
取出試樣，將試樣烘干；
檢測(cè)試樣的吸聲性能。 本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于A1-Cu吸聲材料具有良好吸聲性能，吸聲系數(shù)最高可達(dá) 到0. 735 ;燃燒反應(yīng)合成法具有工藝簡(jiǎn)單、反應(yīng)過程時(shí)間短、燒結(jié)溫度可控制、成本低廉、生 產(chǎn)效率高、污染少、節(jié)約能源等特點(diǎn)。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1 原料Al粉和Cu粉的純度為99. 9 % ，都是200目； 造孔劑NaCl和無(wú)水K2C03均為分析純，顆粒平均尺寸為10 ii m ; 按A1 :24. 175g，Cu :38. 035g(Cu : Al " 1. 57 : 1) ，NaCl :10. 72g配比稱量粉末，
再將粉末混合均勻； 采用粉末冶金模壓成形法在950MPa壓力下壓制得到直徑29mm、厚20mm的圓柱狀 壓坯試樣； 將試樣放入不銹鋼容器中，容器壁厚度約lmm，用鑄造砂填滿空隙部分，充分壓緊 壓實(shí)砂子； 將裝好試樣的不銹鋼容器放到高頻電磁感應(yīng)線圈內(nèi)加熱燒結(jié)，加熱速度約為 IO(TC /min，當(dāng)溫度達(dá)到96(TC后停止加熱；
試樣冷卻后超聲清洗lh，功率1. 6KW ;
取出試樣，將試樣烘干； XRD表征樣品中沒有Al、Cu單質(zhì)殘留，完全形成了 Al-Cu金屬間化合物，且超聲清 洗后NaCl充分溶解； 檢測(cè)試樣的吸聲性能在6300HZ頻率上吸聲系數(shù)達(dá)到0. 655。
實(shí)施例2 原料Al粉和Cu粉的純度為99. 9 % ，都是200目； 造孔劑NaCl和無(wú)水K2C03均為分析純，顆粒平均尺寸為10 ii m ; 按Al :19. 34g， Cu :30. 428g(Cu : Al " 1. 57 : 1) ， K2C03 :16. 042g配比稱量粉
末，再將粉末混合均勻； 采用粉末冶金模壓成形法在950MPa壓力下壓制得到直徑29mm、厚20mm的圓柱狀 壓坯試樣； 將試樣放入不銹鋼容器中，容器壁厚度約lmm，用鑄造砂填滿空隙部分，充分壓緊 壓實(shí)砂子； 將裝好試樣的不銹鋼容器放到高頻電磁感應(yīng)線圈內(nèi)加熱燒結(jié)，加熱速度約為 ll(TC /min，當(dāng)溫度達(dá)到96(TC后停止加熱；
試樣冷卻后超聲清洗lh，功率1. 6KW ;
取出試樣，將試樣烘干； XRD表征樣品中沒有Al、Cu單質(zhì)殘留，完全形成了 Al-Cu金屬間化合物，且超聲清 洗后K2C03充分溶解； 檢測(cè)試樣的吸聲性能在6300HZ頻率上吸聲系數(shù)達(dá)到0. 693。
實(shí)施例3 原料Al粉和Cu粉的純度為99. 9 % ，都是200目； 造孔劑NaCl和無(wú)水K2C03均為分析純，顆粒平均尺寸為10 ii m ; 按Al :14. 805g， Cu :22. 821g(Cu : Al 1. 54 : 1) ， K2C03 :20. 053g配比稱量粉
末，再將粉末混合均勻； 采用粉末冶金模壓成形法在950MPa壓力下壓制得到直徑29mm、厚20mm的圓柱狀 壓坯試樣； 將試樣放入不銹鋼容器中，容器壁厚度約lmm，用鑄造砂填滿空隙部分，充分壓緊 壓實(shí)砂子； 將裝好試樣的不銹鋼容器放到高頻電磁感應(yīng)線圈內(nèi)加熱燒結(jié)，加熱速度約為 120°C /min，當(dāng)溫度達(dá)到960。C后停止加熱；
試樣冷卻后超聲清洗lh，功率1. 6KW ;
取出試樣，將試樣烘干； XRD表征樣品中沒有Al、Cu單質(zhì)殘留，完全形成了 Al-Cu金屬間化合物，且超聲清 洗后K2C03充分溶解； 檢測(cè)試樣的吸聲性能在6300HZ頻率上吸聲系數(shù)達(dá)到0. 735。 上述各個(gè)實(shí)施例中的材料內(nèi)部均包含許多細(xì)小孔，且相互聯(lián)結(jié)貫通，孔隙率約為
62. 5%。
權(quán)利要求
一種開孔Al-Cu吸聲材料，其特征在于所述開孔Al-Cu吸聲材料的成分是Al-Cu金屬間化合物，材料內(nèi)部包含許多細(xì)小孔，且相互聯(lián)結(jié)貫通，孔隙率約為62.5％，吸聲系數(shù)最高可達(dá)到0.735。
2. —種開孔Al-Cu吸聲材料制備方法，其特征在于所述開孔Al-Cu吸聲材料是在Al 基吸聲材料成分基礎(chǔ)上，添加了 Cu粉及不同造孔劑NaCl或無(wú)水K2C03，；采用燃燒反應(yīng)合 成法工藝。
3. 按照權(quán)利要求2所述一種開孔Al-Cu吸聲材料制備方法，其特征在于吸聲材料配料如下① 原料Al粉和Cu粉的純度為99. 9%，都是200目，Cu : Al " 1. 57 : 1 ;② 造孔劑NaCl和無(wú)水K2C0 3均為分析純，顆粒平均尺寸為10iim，體積含量約為 62.5% ;再將粉末混合均勻。燃燒反應(yīng)合成法具體工藝步驟如下① 采用粉末冶金模壓成形法在950MPa壓力下壓制得到直徑29mm、厚20mm的圓柱狀壓 坯試樣；② 將試樣放入不銹鋼容器中，容器壁厚度約lmm，用鑄造砂填滿空隙部分，充分壓緊壓 實(shí)砂子；③ 將裝好試樣的不銹鋼容器放到高頻電磁感應(yīng)線圈內(nèi)加熱燒結(jié)，加熱速度約為100 120°C /min，當(dāng)溫度達(dá)到960。C后停止加熱；④ 試樣冷卻后超聲清洗lh，功率1. 6KW ;⑤ 取出試樣，將試樣烘干；⑥ 檢測(cè)試樣的吸聲性能。
4. 按照權(quán)利要求3所述一種開孔Al-Cu吸聲材料制備方法，其特征在于所述吸聲材 料按Al :24. 175g， Cu :38. 035g， NaCl :10. 72g配比稱量粉末；加熱速度約為IO(TC /min，當(dāng) 溫度達(dá)到96(TC后停止加熱。
5. 按照權(quán)利要求3所述一種開孔Al-Cu吸聲材料制備方法，其特征在于所述吸聲材 料按A1 :19. 34g，Cu :30. 428g，K2C03，16. 042g配比稱量粉末；加熱速度約為IO(TC /min，當(dāng) 溫度達(dá)到96(TC后停止加熱。
6. 按照權(quán)利要求3所述一種開孔Al-Cu吸聲材料制備方法，其特征在于所述吸聲材 料按Al :14. 805g， Cu :22. 821g， K2C03 :20. 053g配比稱量粉末；加熱速度約為120°C /min， 當(dāng)溫度達(dá)到96(TC后停止加熱。
全文摘要
本發(fā)明公開一種開孔Al-Cu吸聲材料及其燃燒反應(yīng)合成的制備方法，改進(jìn)了現(xiàn)有材料及制備方法存在的問題。開孔Al-Cu吸聲材料的成分是Al-Cu金屬間化合物，材料內(nèi)部小孔相互聯(lián)結(jié)貫通，孔隙率約為62.5％，吸聲系數(shù)最高可達(dá)到0.735。制備采用燃燒反應(yīng)合成法工藝粉末原料Al粉和Cu粉、造孔劑NaCl和無(wú)水K2CO3混合均勻；采用粉末冶金模壓制得圓柱狀試樣；將裝好試樣和鑄造砂的不銹鋼容器放到高頻電磁感應(yīng)線圈內(nèi)加熱燒結(jié)；試樣冷卻后超聲清洗、烘干；檢測(cè)試樣的吸聲性能。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)Al-Cu吸聲材料具有良好吸聲性能；燃燒反應(yīng)合成法工藝簡(jiǎn)單、反應(yīng)過程時(shí)間短、燒結(jié)溫度可控制、成本低、效率高、節(jié)能環(huán)保。
文檔編號(hào)G10K11/162GK101740020SQ20091022025
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月30日
發(fā)明者于馳, 付傳起, 室谷貴之, 李斌, 王宙, 趙明華 申請(qǐng)人:大連大學(xué)