闭孔泡沫铝材料的声学性能研究及应用

闭孔泡沫铝材料的声学性能研究及应用泡沫铝材料是一种金属基体(母体)内随机分布着孔洞(第二相)的新型材料,结合了连续相铝的金属特点和分散相气孔的特性。在噪声污染对人们生活影响日益严重的今天,泡沫铝在吸声、隔声、减振方面的应用越来越受到重视。

本文重点研究了闭孔泡沫铝吸声系数随孔隙率、厚度、打孔率、背后加置空气层厚度变化的规律；同测试条件下,比较分析了闭孔泡沫铝材料与一些常见吸声材料的吸声效果,并对闭孔泡沫铝的应用进行了研究。使用驻波管法进行吸声系数测试,从闭孔泡沫铝孔隙率、厚度、穿孔率、背后空腔深度等方面对闭孔泡沫铝的吸声特性进行了详细的测试、分析,结果表明：闭孔泡沫铝的吸声系数随着声频的增加先增加后减小,闭孔泡沫铝吸声系数为其孔隙率的增函数；闭孔泡沫铝吸声系数与厚度的关系为：当厚度L<L0(临界厚度)时,吸声系数为厚度的增函数,当厚度L>L0时,吸声系数为厚度的减函数,增加闭孔泡沫铝厚度,低频区吸声系数有所增加,高频区吸声系数有所下降,对闭孔泡沫铝整体吸声性能影响不大,但最高吸声系数峰值向低频迁移；经打孔后闭孔泡沫铝吸声系数有了明显的提高,随着打孔率的增加,最高吸声系数先增加后减小,吸声峰值向高频偏移。

随着打孔后闭孔泡沫铝背后空腔深度的不断增加,低频吸声系数逐渐增加,高频吸声系数逐渐降低,最高吸声系数略有上升,最高吸声系数表现出向低频迁移的趋势。使用驻波管法测试了开孔泡沫铝板、背后加玻璃棉的打孔铝板、背后加玻璃棉的打孔塑料板、背后加玻璃棉的打孔水泥板、背后加玻璃棉的开缝塑料板、背后加空腔的打孔闭孔泡沫铝板的吸声系数,并进行平行比较,结果表明：除开孔泡沫铝板外均具有较高的吸收峰值,但峰值出现的频段不同,打孔闭孔泡沫

铝峰值出现在高频,其他材料出现在中低频。

对于打孔闭孔泡沫铝吸声峰值出现的频段还可通过改变打孔率、厚度或背后空腔深度等方法进行调整,开孔泡沫铝吸声峰值较低,整体吸声系数也不高。对高速公路进行噪声实地测量,测量得出噪声主频率集中在1000Hz以下,根据打孔后闭孔泡沫铝的测试结果可以确定,密度为0.3g/cm3,厚度为10mm,打孔率为1%或1.5%的闭孔泡沫铝适合制作高速公路的声频障。

根据所查阅的地铁噪声频谱图可知,地铁噪声主频率集中在1000Hz左右,可以确定,密度为0.3g/cm3,厚度为1 0mm,打孔率为2.5%或3%的闭孔泡沫铝适合作为铁路的声屏障。根据火车车厢的噪声频率分布,结合闭孔泡沫铝的隔声性能和阻尼性能,设计了闭孔泡沫铝夹芯板作为降噪、减振材料而用于火车车厢侧衬和地板,经与木质地板、蜂窝铝地板比较可得,泡沫铝夹芯板的抗弯强度、隔声减振性能、使用寿命均高于前两者。