闭孔泡沫铝的压缩及吸_隔声性能调控机理研究

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1、分类号：TG密级：UDC：31编号：201411801011河北工业大学博士学位论文闭孔泡沫铝的压缩及吸/隔声性能调控机理研究论文作者：张赞学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：材料科学与工程指导教师：赵维民职称：教授夏兴川副研究员资助基金项目：国家自然科学基金（51501053）科技部国际合作项目（2010DFA51850）河北省科技计划支撑项目（13211008D）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheDoctorDegreeof

2、MaterialsScienceandEngineeringRESEARCHONREGULATIONMECHANISMOFCOMPRESSIONANDSOUNDABSORPTION/INSULATIONPROPERTIESOFCLOSED-CELLALUMINUMFOAMbyZhangZanSupervisor:Prof.ZhaoWeiminAssociateProf.XiaXingchuanMarch2017ThisworksupportedbytheNationalNaturalScienceFounde

3、ntion(No.51501053),InternationalScience&TechnologyCooperationProgramofChina(No.2010DFA51850)andScience&TechnologyPlanProgramofHebeiprovince(No.13211008D).原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料

4、。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作

5、者签名：日期：导师签名：日期：摘要泡沫铝具有轻质、高比强度、吸能减震和阻燃性能好等特性，是一种结构-功能一体化材料，广泛应用在交通运输、航空航天和建筑等行业。近年来，随着我国高速铁路的不断发展，如何保证乘车环境的安全性和舒适性逐渐引起了科研人员的广泛关注。闭孔泡沫铝由于具有优良的综合性能，被认为是一种理想的高铁用结构材料。然而，目前闭孔泡沫铝仍然存在着孔结构、力学及吸/隔声性能调控难度大等方面的不足，亟待进一步改善。本文采用扫描电子显微镜等分析手段，首先从孔结构控制角度出发，在不同温度（673-833K）下对

6、氢化钛（TiH2，发泡剂）进行了氧化预处理，分析了预处理前后TiH2的分解特性以及相组成的演变规律，统计了在不同预处理温度下TiH2对闭孔泡沫铝孔径分布的影响规律，揭示了TiH2的分解行为与泡沫铝孔径分布之间的相互关系，探讨了TiH2预处理温度对泡沫铝准静态压缩性能的影响机理，确定了TiH2的最佳预处理温度为753K。在此基础上，从强化基体性能角度考虑，一方面在闭孔泡沫铝中添加了不同含量（0.00-0.90wt.%）的稀土铒（Er）元素，确定了Er元素在泡沫铝中的存在形式以及对泡沫铝相组成和微观形貌的影响规律

7、，阐明了Er元素与泡沫铝显微硬度、压缩强度和能量吸收能力之间的作用机理，获得了Er元素的最优添加范围为0.10-0.50wt.%；另一方面，在闭孔泡沫铝中引入了不同含量（0.0-1.0wt.%）的多壁碳纳米管（MWCNTs），利用正交试验确定了MWCNTs和铝粉均匀混合的最佳球磨工艺参数，表征了MWCNTs在泡沫铝中的存在形式及MWCNTs与基体之间的界面结合情况，阐明了MWCNTs对泡沫铝压缩性能的影响规律及机理，得到了MWCNTs的最优添加含量为0.5wt.%。此外，本文从功能应用角度考虑，初步探究了孔结

8、构均匀的纯铝基闭孔泡沫铝宏观结构的改变对其声学性能的影响：通过打孔和添加空腔的方式设计了闭孔泡沫铝的宏观结构，分析了不同宏观结构闭孔泡沫铝的声学规律，得到了吸声系数和隔音量与宏观结构之间的关系；构建了声波在不同宏观结构闭孔泡沫铝中的传播模型，为闭孔泡沫铝的应用提供了理论和技术支持。关键词：闭孔泡沫铝结构压缩性能声学行为机理分析IABSTRACTClosed-cellaluminumfoamsasak