【新興材料】隔振材料應(yīng)用

? ? ? ?隨著城市建設(shè)、航天航空、交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，減振隔振技術(shù)及應(yīng)用，越來越凸顯其價(jià)值和必要性，也越來越受到各領(lǐng)域的關(guān)注，成為一個(gè)新興的熱點(diǎn)產(chǎn)業(yè)。跟隨小編一起看看隔振材料的應(yīng)用吧。
　　 近年來，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，城市建設(shè)、高速交通、航空航天日益向大型化發(fā)展。城市噪音、機(jī)械噪音、振動(dòng)噪音已成為城市公害。城鐵線路對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生一定的振動(dòng)與噪聲污染，特別是對(duì)沿線居住文教區(qū)和文物古跡保護(hù)區(qū)，線路下穿處的振動(dòng)危害就更為突出。
　　 振動(dòng)噪聲出現(xiàn)的領(lǐng)域包括建筑物中央空調(diào)、冷水機(jī)組的隔振試驗(yàn)臺(tái)、 艦船發(fā)動(dòng)機(jī)的隔振及艦載、車載敏感設(shè)備的抗沖擊隔振地鐵、輕軌、高速鐵路的隔振、橋梁的減振、建筑物的抗震和被動(dòng)隔振等等。因此，新型的隔振技術(shù)和隔振材料應(yīng)運(yùn)而生。
1.阻尼合金技術(shù)及應(yīng)用
　　 噪聲所造成的污染和危害越來越受到人們的重視。由此也對(duì)阻尼材料的減振、降噪性能提出了更高的要求。在兵器工業(yè)中，坦克傳動(dòng)部分（變速箱、傳動(dòng)箱）阻尼材料技術(shù)的應(yīng)用，大大減輕了主戰(zhàn)坦克傳動(dòng)部分產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲；航天、航空工業(yè)中，阻尼材料主要用于制造火箭、導(dǎo)彈、噴氣機(jī)等控制盤或陀螺儀的外殼，阻尼材料的使用，可以提高衛(wèi)星、航天飛船發(fā)回信息的準(zhǔn)確性和導(dǎo)彈命中的精確性。
　　 在艦船領(lǐng)域中，阻尼材料用于制造推進(jìn)器、傳動(dòng)部件和艙室隔板，有效地降低了來自于機(jī)械零件嚙合過程中表面碰撞產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲。
　　 阻尼材料可在不改變艦船原有設(shè)計(jì)和設(shè)備的條件下進(jìn)行有效減振降噪，從而可使艦船有效避開雷達(dá)和聲納的遠(yuǎn)程探測(cè)，從根本上提高艦船的隱身化水平。
2.阻尼銅合金
　　 阻尼材料是指在一定的條件下，通過吸收能量使其具有可以減振、降噪等阻尼效應(yīng)的材料。具有阻尼效應(yīng)的銅合金主要有錳銅合金，屬于孿晶型合金材料。為了提高結(jié)構(gòu)的阻尼性能，可將結(jié)構(gòu)材料和阻尼材料組合成復(fù)合材料，即由結(jié)構(gòu)材料承受應(yīng)力，阻尼材料產(chǎn)生阻尼作用，以達(dá)到控制振動(dòng)和降低噪聲的目的。阻尼產(chǎn)生的機(jī)理：高密度孿晶亞結(jié)構(gòu)，在外部應(yīng)力的作用下，由于顯微孿晶界的移動(dòng)和磁矩的偏轉(zhuǎn)而吸收外部能量，從而使應(yīng)力松弛，起到較好的減振、降噪效應(yīng)。
　　 錳銅阻尼合金可以起到減震、降噪和提高疲勞壽命的作用，在制作防振和消聲設(shè)備方面具有重要作用。主要用于防振設(shè)備的緊固件、泵體、機(jī)座、減速器上的齒輪等。其典型的用途是潛艇用螺旋槳。
3.新型泡沫金屬材料
　　 泡沫金屬是一種由金屬基體和氣孔組成的新型結(jié)構(gòu)功能材料。以前金屬中的氣孔一般都被當(dāng)作缺陷來對(duì)待，因?yàn)樗鼈兺橇鸭y形成和拓展的中心，人們一直致力于消除鑄造縮孔、焊接接口、表面涂層中的氣孔，從而提高材料的力學(xué)性能。泡沫金屬恰恰是利用了這種缺陷，讓材料在犧牲部分力學(xué)性能的同時(shí)獲得較好的綜合性能。泡沫金屬材料綜合了低密度、高剛度、沖擊吸能性好、低熱導(dǎo)率和磁導(dǎo)率、良好阻尼等特性，具有其他材料無法比擬的優(yōu)勢(shì)。
4.泡沫鋁材料
　　 泡沫鋁合金是在純鋁或鋁合金中加入添加劑后，經(jīng)過發(fā)泡工藝而成，是一類內(nèi)部存在大量氣泡、且氣泡分布在連續(xù)金屬相中形成孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，它同時(shí)兼有金屬和氣泡的特征。由于泡沫鋁是由基體和孔洞組成，應(yīng)變強(qiáng)烈滯后于應(yīng)力，壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線上有較長(zhǎng)的屈服平臺(tái)，是一種具有良好吸能特性的材料。進(jìn)入孔洞的聲波會(huì)發(fā)生漫反射，消耗聲音能量，所以泡沫鋁又是很好的吸聲材料。由于其特殊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，泡沫鋁可以將多種性能結(jié)合在一起，這是傳統(tǒng)材料所不能達(dá)到的。目前常用的泡沫鋁基體鋁合金是2xxx、6xxx、7xxx或鍛鋁合金（例如A2014\6060\6061等）。泡沫鋁在交通運(yùn)輸工業(yè)，航天事業(yè)和建筑結(jié)構(gòu)工業(yè)等方面都具有較大的應(yīng)用空間。
　　 泡沫鋁質(zhì)輕且比剛度高的特點(diǎn)為交通工具領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)輕量化、提高燃油率開辟了一條新的途徑。研究表明，多孔鋁夾心材料所制造轎車頂蓋板，其剛度比原來鋼構(gòu)件大7倍左右，而其質(zhì)量卻比鋼件小25%。目前鋁基多孔材料已在汽車的側(cè)部保險(xiǎn)杠、擋泥板、車門內(nèi)飾、發(fā)動(dòng)機(jī)支架等零部件上得到應(yīng)用。
　　 泡沫鋁可用來制作大跨度建筑（如奧運(yùn)場(chǎng)館、飛機(jī)庫(kù)、廠房、影劇院等）的墻體和屋頂，它還可制作錄音室、歌廳、音樂廳、咖啡廳、寫字樓的間隔，也可制作錄音室、影劇院、報(bào)告廳等場(chǎng)所的吸音裝飾板，同時(shí)也可以放置于地板下面可以起到樓層之間的隔音作用。
5.泡沫鎂金屬材料
　　 隨著現(xiàn)代各種武器裝備、汽車零部件等對(duì)結(jié)構(gòu)質(zhì)量要求不斷地提高，密度低的金屬鎂無疑成為了較好的選擇材料。由于鎂合金具有比強(qiáng)度高、比剛度高和負(fù)電性高，導(dǎo)熱性、阻尼性、生物降解和吸收性能好，抗電磁干擾，易于回收等一系列優(yōu)點(diǎn)，若將鎂合金制作成泡沫材料，在汽車、航空航天、造船業(yè)及海陸空武器裝備、建筑業(yè)、醫(yī)療業(yè)方面將具有廣闊的應(yīng)用前景。在生物醫(yī)學(xué)上，泡沫鎂的孔結(jié)構(gòu)與人骨組織非常相似，可以通過調(diào)整孔隙率使它的楊氏模量和強(qiáng)度與人體骨骼組織相匹配，并且泡沫鎂的多孔結(jié)構(gòu)能夠更好地使植入物與人體組織整合。在航空航天和車輛領(lǐng)域，三明治式的泡沫鎂夾板結(jié)構(gòu)作為汽車及空間飛行器的外殼得到普遍的應(yīng)用，夾板的芯層為泡沫鎂合金，上下層為鋁板或其他薄板。該結(jié)構(gòu)材料的特點(diǎn)是密度低，彈性好，當(dāng)受力壓縮變形后，可憑自身的彈性恢復(fù)原料形狀，發(fā)生碰撞時(shí)，能夠吸收撞擊能量。
　　 盡管泡沫鎂具有以上諸多優(yōu)點(diǎn)，但研究時(shí)間較短，目前對(duì)其認(rèn)識(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及泡沫鋁。究其原因，在很大程度上是由于泡沫鎂的制備困難。因?yàn)殒V的活性遠(yuǎn)高于鋁，易高溫氧化和燃燒，熱物理性能與鋁也有較大差別，這就造成了成本相對(duì)較低、工藝相對(duì)簡(jiǎn)單的熔體發(fā)泡法在制備泡沫鎂時(shí)也面對(duì)了很大困難。日本名古屋工業(yè)研究所以AZ91鎂合金為原料，采用熔模鑄造法制備出了密度為0.05的開孔鎂合金多孔材料。此外，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所在傳統(tǒng)的熔體發(fā)泡法工藝原理基礎(chǔ)上研究設(shè)計(jì)了制備閉孔泡沫鎂的熔體發(fā)泡工藝，制備出了尺寸相對(duì)較大，結(jié)構(gòu)均勻，孔隙率在67%~82%的泡沫鎂。通過各種方法制備的泡沫鎂樣品中，既有開孔結(jié)構(gòu)又有閉孔結(jié)構(gòu)，但是所制樣品的尺寸普遍較小，孔隙率范圍幅度較小，而且孔結(jié)構(gòu)的均勻性有待提高。