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烧结FeCrAl纤维多孔材料吸声性能分析及研究

作　者: 敖庆波
导　师: 汤慧萍
学　校: 东北大学
专　业: 材料学
关键词: 烧结FeCrAl纤维多孔材料组合结构吸声性能高声强
分类号: TB383.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 62次
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内容摘要

吸声用烧结FeCrAl纤维多孔材料是金属纤维领域一个新的研究方向。烧结FeCrAl纤维多孔材料兼具FeCrAl合金和多孔结构的特点,具有诸多独特优点,如耐高温、抗氧化、耐热腐蚀、耐气流冲击性能好、使用寿命长、易加工、有效孔隙度高、性能稳定、结构具有可设计性等,同时具有稳定且优良的吸收高强度噪声的能力,因此,烧结FeCrAl纤维多孔材料是优异的航空发动机扇涡轮腔体高温声衬材料,在航空航天、国防等特殊环境中具有其它材料难以比拟的吸收高强度噪声性能。本文采用真空烧结法制备不同孔隙性能的FeCrAl纤维多孔材料,可有效控制材料的孔隙结构参数,同时还可有效避免FeCrAl纤维毡烧结时的组分挥发；重点研究了烧结FeCrAl纤维多孔材料的吸声性能,详细分析了烧结FeCrAl纤维多孔材料的声学特性参数及吸声性能参数,结果表明,在常声压和高声强两种环境中烧结FeCrAl纤维多孔材料的孔隙度、厚度及空腔三种结构参数对材料吸声性能有显著影响；为改善烧结FeCrAl纤维多孔材料的中低频吸声性能,本文对材料的孔隙结构进行了设计组合,研究了2-3层组合结构的吸声特性,得出按孔隙度由高到低排列,且各层厚度越厚材料的吸声性能越好的结论。高声强条件下(100-140dB)单层和组合结构的吸声性能研究结果表明,在此条件下的材料吸声性能不随声压级的变化而变化,说明烧结FeCrAl纤维多孔材料具有很好的吸收高声强噪声的能力。本文是在国家“973”项目“超轻多孔和结构创新构型的多功能化基础研究”(项目编号为：2006CB601200)资助下完成的。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-28
  1.1 课题来源及研究的目的和意义  11-12
  1.2 多孔材料吸声降噪机理  12-16
    1.2.1 多孔材料的结构特性  12-13
    1.2.2 多孔材料的吸声原理  13-14
      1.2.2.1 金属纤维多孔材料的吸声原理  13
      1.2.2.2 共振吸声结构的吸声机理  13-14
      1.2.2.3 亥姆霍兹共鸣器共振原理  14
    1.2.3 影响多孔材料吸声性能的因素  14-16
  1.3 金属纤维多孔材料的发展概述  16-19
    1.3.1 金属纤维多孔材料的制备  16-17
    1.3.2 国内外金属纤维多孔材料的发展现状  17-19
  1.4 航空发动机高温声衬发展概况  19-27
    1.4.1 发动机的构造及工作环境  19
    1.4.2 发动机噪声源分析  19-20
    1.4.3 高声强噪声的基础  20-22
      1.4.3.1 高声强噪声的传播  21
      1.4.3.2 高声强噪声的吸收与利用  21-22
    1.4.4 航空发动机声衬简介  22-23
      1.4.4.1 用于扇涡轮腔体内的声衬  22-23
      1.4.4.2 用于燃烧室腔体壁上的声衬  23
    1.4.5 声衬的吸声原理  23
    1.4.6 发动机声衬结构及材料的发展研究现状  23-27
      1.4.6.1 多孔蜂窝芯结构  23-24
      1.4.6.2 金属微穿孔板  24-25
      1.4.6.3 陶瓷多孔材料  25
      1.4.6.4 金属纤维多孔材料  25-27
  1.5 本课题主要研究内容  27-28
第2章实验方案  28-38
  2.1 原材料  28
  2.2 烧结FeCrAl纤维多孔材料制备工艺  28-32
    2.2.1 纤维剪切  29
    2.2.2 铺毡  29-30
      2.2.2.1 清洗机器  29
      2.2.2.2 开松纤维  29
      2.2.2.3 铺毡  29-30
    2.2.3 配毡  30
    2.2.4 烧结  30
    2.2.5 平整  30-32
  2.3 测试部分  32-36
    2.3.1 烧结FeCrAl纤维多孔材料的扫描图像  32-33
    2.3.2 烧结FeCrAl纤维多孔材料的孔结构参数的测试  33-34
      2.3.2.1 最大孔径测试原理  33
      2.3.2.2 透气系数的测试原理  33-34
    2.3.3 常声压条件下对吸声性能的测试  34-35
    2.3.4 高声强条件下对吸声特性的测试  35-36
      2.3.4.1 测试原理  36
      2.3.4.2 测试仪器  36
      2.3.4.3 测试步骤  36
  2.4 本章小结  36-38
第3章结果与分析  38-62
  3.1 最大孔径和透气系数的测试结果  38-39
  3.2 常声压条件下的吸声性能  39-49
    3.2.1 单层材料的声学特性  39-42
      3.2.1.1 孔隙度对吸声系数的影响  39-40
      3.2.1.2 厚度对吸声系数的影响  40-41
      3.2.1.3 空腔对吸声系数的影响  41-42
    3.2.2 双层结构的声学特性  42-47
      3.2.2.1 单层与双层组合结构的对比  43-44
      3.2.2.2 第一层孔隙度不同时对吸声性能的影响  44
      3.2.2.3 第二层孔隙度不同时对吸声性能的影响  44-45
      3.2.2.4 第一层厚度不同时对吸声性能的影响  45-46
      3.2.2.5 第二层厚度不同时对吸声性能的影响  46-47
    3.2.3 三层结构的声学特性  47-49
      3.2.3.1 一二层孔隙度不同时对吸声性能的影响  47-48
      3.2.3.2 各层厚度不同对吸声性能的影响  48-49
  3.3 高声强条件下的吸声性能  49-57
    3.3.1 常声压与高声压条件下声学特性对比  49-50
    3.3.2 不同声压级条件下吸声特性与声阻抗率特性  50-51
    3.3.3 单层材料的吸声特性  51-54
    3.3.4 双层材料复合结构的吸声特性  54-56
      3.3.4.1 单层与组合结构吸声特性的对比  54
      3.3.4.2 第一层孔隙度不同对吸声性能的影响  54-55
      3.3.4.3 第二层孔隙度不同时对吸声性能的影响  55
      3.3.4.4 一二层厚度不同时对吸声性能的影响  55-56
    3.3.5 三层材料组合结构的吸声特性  56-57
  3.4 烧结FeCrAl纤维多孔材料的吸声特性综合分析  57-61
    3.4.1 常声压条件下的吸声特性  57-59
      3.4.1.1 单层材料的吸声特性  57-58
      3.4.1.2 组合结构的吸声特性  58-59
    3.4.2 高声强条件下的吸声特性  59-60
    3.4.3 用于高温声衬材料的优势和前景分析  60-61
  3.5 本章小结  61-62
第4章结论与展望  62-64
  4.1 结论  62-63
  4.2 展望  63-64
参考文献  64-67
致谢  67

烧结FeCrAl纤维多孔材料吸声性能分析及研究

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