超声法研究多孔介质的力学性能(2)

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2.1.2超声波发射与接收.9

2.1.3超声波传播10

2.2超声法测试力学性能物理基础.12

2.3相关理论推导.14

2.4本章小结.15

第三章氧化铝陶瓷制备及参数测定16

3.1.氧化铝陶瓷制备.16

3.2氧化铝陶瓷参数测定.20

3.2.1密度测定20

3.2.2孔隙率测定21

3.2.3参数测定结果23

江苏科技大学本科毕业设计（论文）

3.3氧化铝陶瓷内部形貌观察.24

3.4本章小结.26

第四章力学性能测试.27

4.1.测试原理.27

4.2声速测定装置.28

4.3测试方案及步骤.29

4.3.1测试方案29

4.3.2测试步骤30

4.4实验波形.31

第五章测试结果32

5.1声速的测定.32

5.1.1氧化铝陶瓷32

5.1.2Q235钢、铝合金.33

5.2弹性模量及剪切模量.34

5.2.1氧化铝陶瓷34

5.2.2Q235钢、铝合金.36

结论.37

致谢.38

参考文献39

第一章绪论 1.1 研究背景及意义材料作为经济发展、社会进步的物质基础，一直以来都备受工业和农业研究者的青睐。随着科学技术的发展，各式各样的材料逐渐出现在人们的视野里，反过来，新材料的出现也促使着技术的革新。在众多优秀的材料中，孔径在纳米数量级的多孔材料有着其独一无二的优点。一般来说，多孔材料就是含有一定数量孔洞的固体。通常多孔材料分为非晶多孔材料（如：氧化铝胶、硅胶、活性炭等）和结晶多孔材料（如：氧化硅、沸石、多相催化剂载体等）。除此以外，多孔材料也可分为人造和天然、金属和非金属等种类。目前，研究多孔材料涉及的方面非常广，主要包括多孔材料的制备、性能分析以及应用。常见的多孔材料制备方法有：粉末冶金法、纤维冶金法、铸造法、金属沉积法等。除制备外，多孔材料性能的测定也是极其重要的。多孔材料的性能主要包括渗透性能、声学性能、力学性能、热学性能和机械性能等。只有充分的掌握多孔材料的各种性能，我们才能更好地发挥多孔材料的作用，将其应用到合适的地方。由于许多多孔材料具有密度低、较好的渗透性、吸附性、阻尼性、减震性以及优良的光、电、热和声学性能等特征优点。因此，这些材料在能源、环保、航空航天、化工、交通运输、建筑、医疗等方面都有着非常多的应用。无论是在科学技术发展方面，还是国民经济建设等领域，多孔材料都表现出了不可替代的作用。材料的力学性能是指材料受到外界因素（通常为应力）影响表现出来的力学特性。一般表现材料力学性能的指标有强度、弹性、塑性、刚性、韧性、延展性以及硬度等。在利用材料制备某些样品时，我们都会根据样品的实际应用环境分析样品应该具有哪些优秀的力学性能，最后选择合适的材料进行制备。例如，选择制作机床机身的材料时，通常会选择内耗大源[自-751^-论/文'网·www.751com.cn 、减震能力好的材料，以便机器能够稳定的运转；选择门窗材料时，通常会选择密度小、延展性好、强度高的材料，这样方便制作不同形状的产品；而在建筑过程中，则需要选择抗压性能高的材料来保证建筑的质量。由于多孔材料具有非常大的经济和使用价值，材料的力学性能又是评价材料好坏的重要指标。因此在实际生产生活的应用中，应该尤为重视多孔介质材料力学性能的研究。
1.2 现有力学性能测试方法设计材料结构时，由于弹性模量作为材料力学性能的重要参数，因此准确测量其值非常的有必要。现有的测试材料模量的方法通常有两种：静态法、动态法。静态法也叫静荷重法，通常来说就是通过拉伸、扭转等试验对材料的应变与应力进行测量。通过给测试样品加上一定的应力，测定其形变，最后根据测得的数据计算出材料的弹性模量。此方法在测量过程中需要对样品施加足够大的拉力，会导致样品局部弹性疲劳，试验的材料常常会遭到破坏。因此这种测量方法属于有损检测方法，不具有重复测量的特点。除此以外，静态法测试材料的力学性能还具有以下特点：测试精度低、测试结果波动性大、受应力加载速度影响大、脆性材料无法测试、不能在高温环境下测试[1]。动态法又称共振法或声频法。该测试方法通常有两种：第一种是利用很小的外力使测试样品产生振动，由于材料固有频率近似等于共振频率，所以通过测试试样的共振频率，就可以得到材料的基频以及弹性模量。第二种是通过测试超声波在材料中的传播速度进而计算出材料的弹性模量。动态法为无损检测方法，因为此方法施加在材料上的力非常小，对测试材料不产生任何损伤，可以进行反复测试。与静态法比较，动态法测试材料的弹性模量具有许多优点：测试精度高、测试结果稳定、能够测试脆性和非脆性材料、能够反映材料在微小形变时的物理性能、能够在较大的温度范围内测量、能够测量贵重或者大型的样品[1]。