多孔结构分形分析及其在材料性能预报中的应用

采用分形理论表征孔隙的结构特征,通过对烧结不锈钢纤维多孔材料的扫描电镜(SEM)照片进行图像处理和分形分析,详细研究图像分辨率、获取图像时的放大倍数、灰度图转化为二值图时阈值的大小等因素对孔结构分形分析结果的影响,并研究它们与分形维数的定性关系.结果表明,采用的烧结纤维多孔材料具有明显的分形特征,图像分辨率、放大倍数、阈值等因素对分形维数计算结果影响显著:与SEM图像的原始分辨率相比,分辨率变化越大则分形维数越大;分形维数随着放大倍数的增大而减小;灰度图转化为二值图时的阈值存在最佳值,且随着阈值的增大,分形维数先增大后减小.通过理论推导,建立了多孔材料孔隙度和渗透性能与孔结构分形维数之间的数学关系.可通过孔结构分形维数、面孔隙度、孔径等参数合理预测多孔材料的体孔隙度、渗透性能,预测结果与实测结果吻合良好.     

超薄金属纤维复合膜材料的低频吸声性能

本文针对限域空间（≤5mm）噪声防护对超薄吸声结构的重大需求,以不锈钢纤维毡为原料,利用低温烧结技术制备了由不锈钢纤维多孔材料和金属薄膜组成的复合膜材料。利用B&K声学测试平台对复合膜材料进行频率范围在50~1000Hz之间吸声系数的测试,分析了结构参数对复合膜材料吸声性能的影响规律。结果表明,通过分别研究金属纤维多孔材料的孔结构（孔径、丝径、烧结结点）及金属薄膜的层数对复合膜材料吸声性能的影响规律,发现在频率为50~1000Hz的范围内,超薄复合膜材料的最优结构为金属纤维多孔材料按照细丝径、小孔面向声源,粗丝径、大孔在后的顺序排列,材料内部复合铜箔可有效提高材料在低频处的吸声性能。     

不锈钢纤维多孔材料的吸声性能

采用不锈钢纤维为原料制备不同孔隙性能的纤维多孔材料，采用驻波管法检测该纤维多孔材料的空气声吸收系数，研究材料的孔隙度、纤维直径以及材料厚度等参数对吸声性能的影响，同时研究在材料背后设置空气层以及空气层厚度对材料吸声性能的影响关系。结果表明：实验采用的不锈钢纤维多孔材料具有较好的吸声性能，材料的孔隙度越高、厚度越大、纤维越细，材料的吸声性能越好，在材料背后设置空气层可显著改善其低频吸声性能，材料背后的空气层厚度越大，材料的低频吸声性能越好。     

多层金属纤维滤毡透气性能研究

研究了孔隙度与辅助层丝径对多层金属纤维滤毡透气性能的影响以及滤毡透气系数与孔隙度,孔径的关系,得出了三者之间关系的方程。研究表明,带有粗丝径辅助层的多层滤毡比同类型单层的透气性能好得多,且透气系数随辅助层丝径的增大而提高。所得到的经验方程可用来估算多层金属纤维滤毡的透气系数。     

不锈钢纤维多孔材料拉伸性能研究

以316L不锈钢纤维毡为原料,采用不同的烧结工艺,制备出孔隙度为70%~95%的不锈钢纤维多孔材料,研究了纤维丝径、孔隙度、烧结温度和保温时间对其拉伸性能的影响。研究表明,不锈钢纤维多孔材料的拉伸过程主要分为3个阶段:弹性阶段、塑性变形阶段和断裂阶段。纤维越细,多孔材料的抗拉强度越高;随着孔隙度的增加,多孔材料的抗拉强度逐渐降低;提高烧结温度或延长保温时间,均会提高多孔材料的抗拉强度。     

烧结工艺对粉末烧结多孔材料微观结构与力学性能影响

本文进行了烧结气氛和烧结温度对支撑体孔径、透过性能影响的研究。环拉实验结果表明,氢气烧结样品的抗拉强度87.56MPa,氢气+氯化铵活化烧结样品115.20MPa,强度提高了30%。通过烧结温度对支撑体力学性能影响的研究,得到了支撑体致密度和力学性能之间的关系,可实现通过测试多孔材料的密度来预测多孔材料的强度。     

Fractal analysis of granular ore media based on computed tomography image processing

The cross-sectional images of nine groups of ore samples were obtained by X-ray computed tomography(CT)scanner. Based on CT image analysis,the fractal dimensions of solid matrix,pore space and matrix/pore interface of each sample were measured by using box counting method.The correlation of the three fractal dimensions with particle size,porosity,and seepage coefficient was investigated.The results show that for all images of these samples,the matrix phase has the highest dimension, followed by the pore ...     

Influence of Structural Parameters on Tensile Property of Gasar Porous Copper

采用金属-气体共晶定向凝固工艺,制备了不同结构参数的Gasar多孔铜,并研究了结构参数对单向拉伸下多孔铜性能的影响。利用扫描电镜观察拉伸试样的断面形貌,通过建立数学模型和计算机模拟的方法来表征其拉伸强度,并用实验数据加以验证。结果表明,多孔铜的拉伸性能主要取决于气孔率和拉伸方向;多孔铜在平行气孔轴向拉伸时比垂直气孔轴向拉伸时具有更优异的抗拉强度;平行气孔轴向拉伸时,抗拉强度随着气孔率的增加线性下降,气孔对基体的应力集中作用微小,抗拉强度的数学模型数值和模拟数值与试验数值拟合良好;垂直气孔轴向拉伸时,抗拉强度随气孔率的增大而明显下降,气孔对基体的应力集中作用显著,抗拉强度的试验数值与模型数值以及模拟数值基本符合     

Ti40合金热压缩变形过程的开裂行为研究

用渗流铸造法制备了3种特殊孔结构(宽孔径范围孔结构、层状梯度孔结构、层状周期孔结构)的Al-Si12泡沫,对其吸声性能进行了研究.结果表明,相同厚度下,层数多的层状梯度孔径结构泡沫铝的吸声性能优于层数少的梯度孔径结构泡沫铝;层数多的层状周期孔结构泡沫铝的吸声性能比层数少的周期孔结构泡沫铝的吸声性能略有提高;具有4层周期孔结构的Al-Si12泡沫铝样品具有较好的吸声性能,其平均吸声系数为0.82,比常规单一孔径结构的泡沫铝的平均吸声系数提高了0.21,其原因与扩张室结构、流阻及微型谐振腔有关.     

二氧化硅气凝胶及其复合材料吸声性能的研究进展

制备出良好的具有高孔隙率的吸声材料对于噪声的控制至关重要。二氧化硅气凝胶凭借其高孔隙率和高声阻抗近年来越来越受关注,将其与传统吸声材料相复合可显著结合两者的吸声优势,对于噪声的消除具有很重要的意义。介绍了吸声性能的概念、吸声结构、机理以及测量表征方法,深入探究了空气流阻、密度、厚度、孔隙率、孔径、杨氏模量以及颗粒大小对气凝胶吸声性能的影响规律,详细综述了二氧化硅气凝胶与有机物、有机物/无机矿物以及非织造布复合材料吸声性能的研究进展,最后展望了目前面临的挑战和未来的发展方向。     

Fractal model for evaluating heat transfer of high temperature porous corundum shell in vacuum investment casting

The thin shell used in investment casting is a kind ofsemi-continuous porous stuff that consists of solid framewith fluid in the hole. Its thermal conductivity can directlyaffect the solidification of metal and thus affect the qualityof castings. Many people studied thermal conductivity andderived different models, in which only the pore size butnot the spatial structure of the pores were being taken careof [1]. Difference between these models is that the poresmay be considered as continuous o…     

Cross-scale characteristics of backfill material using NMR and fractal theory

This paper analyzed the pore structure, quantified the pore fractal dimension, calculated the grading index (GI) of mixed aggregate, and studied the relationship among GI, pore structure, and strength to describe the cross-scale characteristics of backfill, which is made from stone powder and cemented tailing. A series of experiments were conducted on stone powder cement tailings backfill (SPCTB). The GI formulas for mixed aggregates, containing stone powder and tailings, were derived based on the Füller theory. The nuclear magnetic resonance (NMR) fractal dimensions of backfills were derived using fractal geometry principles. Compared to the mesopore and macropore fractal dimensions, the correlation between micropore fractal dimension and macro-properties in terms of NMR porosity, pore structure complexity, uniaxial compression strength (UCS), and GI is the most significant. Macropore fractal dimension is generally correlated with UCS and GI and the other properties such as the shape of mixed aggregates also have an impact on fractal dimension. However, mesopore fractal dimension has no obvious relationship with macro-properties. Finally, the relationship between GI and UCS was studied, which contributed to improving backfill’s strength and optimizing gradation.     

多孔材料孔界面分形结构小角度X射线散射实验

简要介绍了用X射线小角散射分析技术测定多孔固体材料中孔界面分形 维数的理论,同时报道了应用这一理论对多种炭素材料和水泥石材料中孔界面分形维数的测定结果。结果表明,所有试样中孔界面均具有分形结构特征。     

Sound absorption property of open-pore aluminum foams

The sound absorption property of aluminum foam was studied by testing its sound absorption coefficients using standing wave tube method. The open-pore aluminum foams were prepared by infiltration process, with pore size of 0.5 mm to 3.2 mm and porosity of 54.2% to 77%. The frequency of indicted sound wave was ranging from 125 Hz to 10 kHz. The results show that the average values of sound absorption coefficients are all over 0.4 and the aluminum foam has better sound absorption property, its coefficients is influenced by frequency and pore structure, and reaches the maximum at about 1 kHz, with increasing porosity and decreasing cell diameter the sound absorption coefficient values increase.     

金属橡胶材料单层结构吸声特性研究

从理论上研究了金属橡胶材料单层结构吸声特性。根据金属橡胶材料声学特性参数计算式,推导出两种基本单层吸声结构——置于刚性墙和带有空气层吸声结构的声阻抗率和吸声系数计算式。确定了流阻率是决定金属橡胶材料声学特性的基本参数。分析了材料厚度、流阻率及空气层厚度对两种吸声结构的吸声性能影响关系,建立了金属橡胶材料单层吸声结构第一共振频率的计算方法。结果表明：通过优化设计材料厚度、流阻率及空气层厚度可有效提高金属橡胶材料单层吸声结构的吸声性能。     

FRACTAL PORE DIFFUSION MODEL OF FLUIDS IN POROUS MEDIA

1.IntroductionTherateprocessesofporediffusionandreactonoffluidsinporousmediaincludingcat-alyticandnoncatalyticreactionshavebeenbeingadifficultproblemduetoverycomplexityandirregularityofgeometricalstructureofporousmedia,whichmakesitimpossibletogetasimpleanddistinctmathematicalsolutionofthemassbalancesorcontinuityequationswithvarioussurfacemorphologiesandporeshapes[1-11].However,withthehelpofMan-delbrot'sfractalgeometryl12],afractalsurfacereactionmodeloffluidsinporousmediawasderived[13].lnthepre…     

铝纤维复合板结构参数对吸声性能的影响规律

利用吸声材料降噪是治理变电站噪声污染的重要途径。以铝纤维、铝箔、铝板网为原料,采用冷轧法制备具有不同结构参数的铝纤维复合吸声板,采用阻抗管的标准测试方法检测铝纤维复合板吸声系数,研究材料的纤维板面密度、空腔厚度、纤维种类等参数对材料吸声性能的影响。结果表明:试验采用的铝纤维复合板具有优异的吸声性能,采用切削法纤维及面密度为484 g/m2的铝纤维复合板吸声性能最好;随空腔厚度的增大,吸声系数的峰值向低频段移动。     

粉末冶金技术制备金属多孔材料研究进展

金属多孔材料既有金属的性质,又因为孔的存在,而具有一系列功能特性,诸如密度低、比表面积大、机械强度高、通透性好等,是一种性能优异的多功能工程材料,因而在工程中得到广泛的应用.本文阐述了粉末冶金技术制备金属多孔材料的最新研究进展,主要分析了生物金属多孔材料、形状记忆合金多孔材料、多孔钨电极、多孔不锈钢和多孔铜的制备及研究进展.     

穿孔板组合对电沉积泡沫镍吸声性能的影响

目前由穿孔板和多孔金属组成的多层吸声结构的吸声性能还没有充分的研究。本研究提出了一种由穿孔板和吸声材料进行多层穿插叠合的组合吸声结构,通过调整多孔金属吸声材料的叠合层厚度,改变穿孔板位置和数量的方法控制吸声效果。对测试结果与传递矩阵数学模型拟合计算的结果进行对比分析,从理论上探讨其吸声原理并比较其吸声性能的优劣。结果表明:用该方法可以极大提升泡沫镍材料的吸声效果,在这种组合结构中以加入三层穿孔板为最佳匹配,最佳匹配与传递矩阵模型公式的计算数据基本吻合。     

多孔金属结合剂CBN砂轮孔隙结构对磨料层胎体力学性能的影响

为解决多孔金属结合剂CBN砂轮在高孔隙率下的强度下降问题,采用球形尿素颗粒为造孔剂,制作孔径、孔形和孔隙可控的多孔金属结合剂砂轮磨料层胎体,研究不同载荷情况下的孔隙率和孔隙排布等孔隙结构因素,对多孔金属结合剂磨料层胎体力学性能的影响规律。结果表明:孔隙有序排布时的胎体弹性模量要小于孔隙无序排布的;胎体材料的屈服强度随孔隙率增大而下降;在相同孔隙率下,孔隙有序排布的胎体,在纵向受压、孔隙正向排布的情况下屈服强度更高。