废玻璃基泡沫玻璃吸声性能的研究-凝聚态物理专业论文.docxVIP

内蒙古 内蒙古科技大学硕士学位论文 万方数据 万方数据 摘 要 伴随着社会和经济日新月异的发展，噪声危害越来越严重，噪声控制成为环境保 护的重点。吸声是控制噪声的有效手段，而使用多孔吸声材料是吸声的主要方法。无 机非金属多孔吸声材料具有强度高、耐高温、耐腐蚀等优点，应用前景广泛。 本文选取以废玻璃为主要原料，CaCO3 为发泡剂烧结法制备泡沫玻璃。系统研究 组成及工艺参数对泡沫玻璃的物相、形貌、Gibson-Ashby 闭孔泡沫体模型Φ值及吸声 性能的影响，并且讨论开闭孔形成机理，分析开孔泡沫玻璃制备的难点；简要探讨孔 结构参数与吸声性能间的对应关系。具体研究内容及实验结果如下： 本实验用废玻璃及 CaCO3 制备出吸声泡沫玻璃，当 CaCO3 含量为 3wt.%，发泡 温度为 750℃，保温时间 15min，升温速率 10℃/min，此时泡沫玻璃综合性能较好， 平均吸声系数达到 0.32，密度 0.23g/cm3。 研究了组成及工艺制度对泡沫玻璃结构与性能的影响。结果表明：制备的泡沫玻 璃以非晶相为主，析出少量的石英相和 CaCO3 相。随增加的 CaCO3 含量、提高升温 速率、降低烧结温度、缩短保温时间，衍射峰的强度依次增加。增加 CaCO3 含量、提 高烧结温度、延长保温时间及降低升温速率均会导致泡沫玻璃的气孔孔径由小变大， 均一的窄孔分布变为复杂的宽孔分布。制备的泡沫玻璃通过 Gibson-Ashby 模型计算 可知，虽然形貌上以大量闭孔、少量开孔的形式存在，但是力学性能上更倾向与开孔 结构。平均吸声系数与吸水率和开气孔率呈线性关系。简单探讨了 CaCO3 发泡剂的 发泡机理，结果发现：发泡过程与配合料熔体息息相关，气泡在熔体液相中形核、长 大直至破裂，因此很难制备出孔径均一的开孔泡沫玻璃；CaCO3 除了分解释放出 CO2， 剩余的 CaO 会进入玻璃熔体中，降低其熔点和烧结温度。 为进一步提高试样的吸声性能，探究了影响试样吸声性能的原料粒度、孔径、孔 隙率、容重、厚度等因素，结果表明：随着原料粒度减小，吸声系数逐渐增大。随着 孔径的增大，有明显的孔径效应，吸声性能先增大再减小，孔径在 1mm 左右时，吸 声效果较好。随着孔隙率的增大，平均吸声系数呈现增大的趋势；随着开气孔率的增 大，平均吸声系数呈现增大的趋势。随着容重增大，平均吸声系数呈现减小的趋势。 随着厚度的增加，泡沫玻璃的低频吸声性能显著改善。 关键词：废玻璃；泡沫玻璃；发泡剂；吸声材料；多孔结构 I Abstract With the development of economy and society, the noise is more and more serious. Therefore, noise control has become one of the main points of environmental protection. Sound absorption is an effective means of noise control and porous sound absorption material is the main method of sound absorption. Inorganic non-metallic porous sound- absorbing material with high strength, high temperature resistance, corrosion resistance and other advantages will be widely applied in the future. In this thesis, the waste glass is used as the main raw material, and CaCO3 is used as the foaming agent to produce the foam glass. The effects of composition and process parameters on foam glass phase, morphology, Gibson Ashby obturator foams model Φ and sound absorption performance are studied systematically. The open obturator formation mechanism is discussed and analyzed the open hole foam glass difficulty for preparation. In addition, the s