摘要:金屬橡膠材料在20世紀(jì)60年代產(chǎn)生于前蘇聯(lián)，被用來解決空間飛行器上的減振、過濾和密封等問題。本文對(duì)金屬橡膠材料背景進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，簡(jiǎn)述了近幾年金屬橡膠在制備工藝、理論研究、性能特點(diǎn)及其應(yīng)用方面的進(jìn)展，并對(duì)金屬橡膠材料應(yīng)用研究的未來發(fā)展進(jìn)行了展望，探討了金屬橡膠產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系的建立，對(duì)金屬橡膠材料性能的理論研究，以及金屬橡膠制品的設(shè)計(jì)、改進(jìn)和實(shí)際應(yīng)用推廣有一定的借鑒作用。

　　關(guān)鍵詞:金屬橡膠;制備工藝;應(yīng)用研究;標(biāo)準(zhǔn)化

　　金屬橡膠性能特點(diǎn)和制備工藝分析

　　金屬橡膠的性能可分為:材料性能、物理性能、機(jī)械性能和化學(xué)性能。本文主要研究物理性能和機(jī)械性能。物理性能包括熱容、熱膨脹、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、電結(jié)構(gòu)、磁結(jié)構(gòu)、吸聲性和滲透性等;機(jī)械性能包括強(qiáng)度、剛度、摩擦技術(shù)性能和耗散性能等。

　　金屬橡膠材料優(yōu)越的性能特點(diǎn)主要有:1)承載能力高，對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，在高溫、大溫差、真空、輻射及腐蝕環(huán)境下不易變質(zhì)和老化，使用和存儲(chǔ)的時(shí)間非常長(zhǎng)。2)金屬橡膠的非線性阻尼特性使其比普通橡膠更適合用于復(fù)雜載荷作用情況下的減振，對(duì)沖擊有很好的減振效果。3)金屬橡膠的多孔性結(jié)構(gòu)使其在密封、過濾和節(jié)流等方面可作為普通橡膠產(chǎn)品和其他多孔材料制品的最佳替代品。4)結(jié)構(gòu)、性能指標(biāo)具有可設(shè)計(jì)性，例如剛度、孔隙度毛細(xì)作用等，通過改變不同的工藝參數(shù)和方法，可以制備具有不同結(jié)構(gòu)尺寸和性能特點(diǎn)的金屬橡膠制品。

　　總結(jié)而言，它不僅具有所選金屬絲的金屬特性，還具有類似橡膠的彈性性質(zhì)，具有阻尼大、吸收沖擊能、耐高低溫作用和不易老化等特點(diǎn)，使其在航空航天和國(guó)防等領(lǐng)域日益得到廣泛的關(guān)注和重視。

　　2金屬橡膠材料的應(yīng)用研究

　　金屬橡膠材料的應(yīng)用主要集中在減振隔振、吸聲降噪、節(jié)流過濾、密封和導(dǎo)熱等方面。

　　2.1減振隔振

　　由于金屬橡膠材料內(nèi)部是金屬絲的嵌合、勾聯(lián)，在受到外界沖擊、振動(dòng)時(shí)，金屬絲之間發(fā)生滑移，產(chǎn)生摩擦力，可以有效吸收和耗散沖擊振動(dòng)的能量，目前金屬橡膠材料主要是應(yīng)用在減振隔振、彈性阻尼結(jié)構(gòu)方面，約占其所有應(yīng)用的35%左右。用金屬橡膠材料制作的金屬橡膠隔振器既具有金屬的固有特性，又具有類似于橡膠隔振器的彈性和阻尼特性，使其在航空航天、武器裝備和石油化工等各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。金屬橡膠隔振器以良好的隔振性能解決了極端惡劣環(huán)境下的隔振問題，即使是在常規(guī)環(huán)境下的應(yīng)用，由于其超長(zhǎng)的貯存期，對(duì)增強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)性、提高設(shè)備的可靠性，也具有實(shí)際意義。

　　2.2吸聲降噪

　　金屬橡膠材料的吸聲特性研究在國(guó)內(nèi)近幾年才開始逐漸增多。金屬橡膠材料從表到里都具有大量的互相連通的微孔和縫隙，具有透氣性，屬于多孔吸聲材料。與其他多孔吸聲材料相比，金屬橡膠材料集成了對(duì)吸聲有利的特性，如有效孔隙率高、無死穴、表面積大、性能穩(wěn)定、具有承受靜態(tài)或動(dòng)態(tài)負(fù)載的能力、工作溫度范圍大、可在各種環(huán)境下工作，以及制備工藝簡(jiǎn)單等。

　　在航空管道系統(tǒng)中，為降低因工作介質(zhì)的振動(dòng)而帶來的噪聲，采用彈性多孔金屬橡膠以增加吸音面積來吸音。當(dāng)聲波傳入金屬橡膠后，引起孔隙中空氣的振動(dòng)并與金屬絲發(fā)生摩擦，由于遲滯作用，聲波的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏�耗散掉，從而達(dá)到吸聲的效果。

　　2.3節(jié)流過濾

　　金屬橡膠材料的有效孔隙度高，納污能力強(qiáng)，過濾壽命較其他過濾材料長(zhǎng);由于是彈性體，當(dāng)受壓變形時(shí)，金屬橡膠元件可改變其自身透過性和孔隙度，從而可借助于螺旋副將過濾元件微調(diào)至所需要的流量和所期望達(dá)到的過濾精度，即其過濾性能可調(diào)。

　　在航空航天及火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中，為了保證液氫、液氧及航空煤油等燃料的充分燃燒，提高熱效率，延長(zhǎng)燃燒系統(tǒng)的使用壽命，需要對(duì)燃料及助燃?xì)怏w進(jìn)行充分過濾，利用金屬橡膠的多孔性可制作出優(yōu)良的過濾、節(jié)流元件，其抗堵塞能力及節(jié)流孔隙伴隨壓力連續(xù)可調(diào)的性能是其他多孔材料無法比擬的。另外，金屬橡膠還可用來制成減壓閥和調(diào)壓器，用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和氣動(dòng)液壓系統(tǒng)。俄羅斯已將裝有磁化裝置的金屬橡膠過濾器成功地應(yīng)用于飲用水的過濾，并且開發(fā)研制出了多種過濾精度可調(diào)節(jié)的金屬橡膠過濾器。

　　2.4密封

　　金屬橡膠材料和普通橡膠材料最大的差別在于它的彈性可以通過一定的工藝手段在相應(yīng)范圍內(nèi)加以嚴(yán)格控制，并且可以采用多種金屬絲制造，在惡劣環(huán)境(如高溫、低溫和腐蝕性介質(zhì)等)下不易老化，其物理機(jī)械性能穩(wěn)定，因此在航空航天領(lǐng)域得到了很好的應(yīng)用。組合式密封裝置一般是以金屬橡膠彈性元件作為芯部材料，元件的外部輔以四氟乙烯或者金屬(如銅等)包皮制作而成，金屬橡膠作為彈性支撐元件，提供密封所需的壓力，外包皮與活動(dòng)密封表面接觸，可以實(shí)現(xiàn)接觸式密封。

　　3金屬橡膠制品的標(biāo)準(zhǔn)化

　　3.1金屬橡膠制品標(biāo)準(zhǔn)化的意義

　　1)能將已有的研究成果轉(zhuǎn)化為系列的產(chǎn)品，應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，反過來促進(jìn)理論研究的系統(tǒng)化發(fā)展，使技術(shù)改進(jìn)和理論創(chuàng)新結(jié)合起來。2)針對(duì)不同的工作環(huán)境和用途要求，形成系統(tǒng)的產(chǎn)品、穩(wěn)定的制作工藝流程，增強(qiáng)了產(chǎn)品的性能穩(wěn)定性，減輕了設(shè)計(jì)工作量，降低了生產(chǎn)成本，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)了金屬橡膠制品的應(yīng)用推廣使用。3)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化可方便零件的互換，方便用戶根據(jù)不同的使用環(huán)境選擇不同的金屬橡膠產(chǎn)品，也便于根據(jù)相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)維修更換老舊的產(chǎn)品。

　　3.2標(biāo)準(zhǔn)化體系的構(gòu)成

　　標(biāo)準(zhǔn)化是現(xiàn)代工業(yè)管理與工程技術(shù)實(shí)施的重要手段，通過共性技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化研究，取得廣泛的系統(tǒng)效益和社會(huì)效益是標(biāo)準(zhǔn)化的主要目標(biāo)。當(dāng)前，新技術(shù)層出不窮，與前沿技術(shù)緊密結(jié)合，超前實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化是工程實(shí)踐對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化工作提出的新需求[3]。

　　機(jī)械產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)容包括標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，簡(jiǎn)稱機(jī)械產(chǎn)品的“三化”。1)標(biāo)準(zhǔn)化是對(duì)產(chǎn)品種類、尺寸、材料性能、檢驗(yàn)方法、設(shè)計(jì)方法，以及制圖標(biāo)準(zhǔn)等制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，主要供設(shè)計(jì)、制造及修配時(shí)遵照使用。2)系列化是指同類產(chǎn)品根據(jù)不同的性能參數(shù)形成一系列的產(chǎn)品，以滿足不同環(huán)境或載荷的使用需要。3)通用化是指相同的產(chǎn)品，在不同的場(chǎng)合，只要具有相同的需求，均可使用。

　　金屬橡膠產(chǎn)品可仿照此方法進(jìn)行產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化工作，主要分為分類標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)支持類標(biāo)準(zhǔn)。分類標(biāo)準(zhǔn)即為根據(jù)工作場(chǎng)合進(jìn)行產(chǎn)品定義，用戶可根據(jù)實(shí)際需求選擇相應(yīng)類型的金屬橡膠產(chǎn)品;技術(shù)支持類標(biāo)準(zhǔn)是指保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)正確、制造工藝流程一致及生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定的一系列配套標(biāo)準(zhǔn)。由于金屬橡膠材料主要用于減振隔振、吸聲降噪和節(jié)流過濾等方面，金屬橡膠制品的標(biāo)準(zhǔn)化工作應(yīng)主要從這些領(lǐng)域開展。再增加金屬橡膠所特有的一些技術(shù)指標(biāo)，例如金屬絲材料、直徑和孔隙度等。

　　金屬論文投稿刊物：《合成橡膠工業(yè)》雜志是中國(guó)石油蘭州石化公司主辦的高分子彈性體材料科學(xué)與工程技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的專業(yè)性科學(xué)技術(shù)刊物。本刊以從事工業(yè)生產(chǎn)和技術(shù)開發(fā)研究的工程技術(shù)人員為主要讀者對(duì)象，也可供從事本專業(yè)的科學(xué)研究工作者和高等院校師生閱讀。堅(jiān)持以刊物為本的辦刊原則，使刊物質(zhì)量一直保持上升的勢(shì)頭，雜志的影響力不斷擴(kuò)大，在合成橡膠行業(yè)領(lǐng)域具有較高的知名度。

　　4結(jié)語

　　根據(jù)本文以上闡述和分析，隨著金屬橡膠基礎(chǔ)理論研究的進(jìn)一步深入，其制品開發(fā)的多樣化，以及標(biāo)準(zhǔn)化工作的開展，金屬橡膠的諸多優(yōu)良性能將被發(fā)現(xiàn)和利用，其應(yīng)用的規(guī)模和領(lǐng)域?qū)⒋鬄閿U(kuò)展，不僅會(huì)促進(jìn)我國(guó)航空航天工業(yè)的發(fā)展，而且在船舶、冶金、石油、化工和紡織等國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域也能得到廣泛應(yīng)用。

　　參考文獻(xiàn):

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　　[3]李昊宇，洪杰，馬艷紅.金屬橡膠材料降噪性能的試驗(yàn)研究[J].裝備制造技術(shù)，2009(1):42-44.

　　作者：周霞