激光增材多孔铝合金的消声吸能性能研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）激光增材多孔铝合金的消声吸能性能研究硕士研究生：张卓卿指导教师：郑卫教授企业导师：陈小平研究员工程领域：材料工程论文主审人：金国教授哈尔滨工程大学2018年06月分类号：密级：1UDC：编号：1专业硕士学位论文（工程硕士）激光增材多孔铝合金的消声吸能性能研究硕士研究生：张卓卿指导教师：郑卫教授学位级别：工程硕士学科、专业：材料工程所在单位：材料科学与化学工程学院论文提交日期：2018年4月论文答辩日期：2018年6月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIn

2、dex:U.D.C:ADissertationfortheProfessionalDegreeofMaster（MasterofEngineering）ResearchonSoundEliminatingPerformancesandEnergyAbsorptionPropertiesofPorousAluminumAlloysbyLaserAdditiveManufacturingCandidate:ZhuoqingZhangSupervisor:Prof.WeiZhengAcademicDegreeAppliedfor

3、:MasterofEngeeringSpecialty:MaterialEngineeringDateofSubmission:April,2018DateofOralExamination:June,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作

4、品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写

5、的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日摘要闭孔的多孔金属材料是一种新型的功能材料，以其良好的吸能性能、隔声性能及吸声性能受到人们广泛的关注。激光增材制造技术制备多孔铝合金不仅能够解决其难以形成冶金连接的问题，同时还能实现复杂大型多孔隔声结构的制备及复杂构件关键部位表面多孔减振层的复合制备。因此，开展激光增材多孔铝合金结构件的研究具有重

6、大意义。本文开发了一种激光增材制备多孔铝合金的新方法，将经过前处理修饰的造孔剂TiH2粉体以同步送粉的方式送入熔池，延长造孔剂孕育期，最终实现多孔结构的原位合成。同时，探究了粉体前处理工艺改进、增粘元素Ti添加和稀土La2O3添加对其孔隙结构、吸能性能及隔声吸声性能的影响规律。此外，还设计了一种多孔声子晶体结构，通过模拟与实验结合的方法，探究了消声性能的变化规律。研究结果表明，粉体前处理化学镀最佳参数为一次镀覆30min。最佳的激光直接沉积工艺参数为：激光功率密度为57.20W/mm2，扫描速率6mm/s，多道搭接率为42

7、%，多层造孔分层厚度0.7mm，扫描路径为单向长光栅型扫描路径。在整个频域内，多孔铝合金的隔声性能与孔隙率成正比，而与孔径大小成反比，而频率较低时孔隙率起到主要控制作用；在吸能范围内理想吸能效率达到0.58；平均隔声量达到40.74dB。同时，研究发现通过补液的方法可以改进粉体前处理效果，进而显著提升多孔铝合金的隔声与吸能性能。Ti元素的添加降低了孔隙率和孔径，但提高了弹性模量和屈服强度，导致理想吸能效率先增后减，隔声性能始终提高。稀土La2O3的添加提高了面密度，添加0.5%的La2O3同时提高了理想吸能效率和隔声性能。

8、而添加1%的La2O3时，提升了理想吸能效率，但隔声性能大幅降低。ABAQUS有限元分析计算结果和激光选区成型的多孔声子晶体样品测试结果表明，入射到多孔声子晶体结构内部的声波在接触散射体结构后会发生散射反应，同相位的散射波相互干涉，导致部分声能转化为热能，进而起到隔声和吸声效果。由于激光选区成型的样品存