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无声合金创奇迹

2023年08月11日

王志明

宽阔的公路,卡车在无声地奔驰;蔚蓝色的天空,银燕在无声地飞翔;疾驶的列车,不再有“空嚓嚓嚓”的声音干扰你对音乐的欣赏;沸腾的工厂车间,也再听不到震耳欲聋的机器声响……你也许认为,这不过是天真的幻想而已。不,这是一个确实有科学依据的预见。

如何减少机器的噪声呢?科学家们想出过不少办法。但无论哪一种都不如用能吸收能量的金属来制造机器构件为佳。于是,一种既能满足机械强度和物理性能,又能降低机械运转过程中所产生的振动和噪声的无声合金应运而生了。

人们首先想到的无声合金是灰口铸铁,由于显微结构中它所含的石墨颗粒呈粗大的片状,所以能有效吸地收能量,减少了振动和噪声。继而,人们又想到了铅,铅的导音性确实很差,可是它太软了。但把它和钢制成一种新的合金后,就别出一筹,既有钢的强度,又有铅噪声小的特性。一九六八年,人们又发现钴一镍系合金具有优良的减振性能,但不久被铜一锰系无声合金超过了。它的强度比普通钢大,又有相当的韧性,而振动发声只有钢的五十分之一。另一种无声合金是具有优良抗腐蚀性能的镍一钛系合金,可作为钢、钛合金,铝合金和镍基精密合金的代用品。最近研制成功的无声合金还有铜—锰—铝系合金和铁一铬—铝系合金等,它们都具有减少噪声和振动的优越性能。无声合金为什么能减少嗓声和振动呢?原来,当金属体被施加上周期性应力时,在金属内部便产生了弹性应力波,当弹性应力波传到自由表面时,与其接触的空气就发生了压缩和膨胀的弹性振动,形成空气疏密波——噪声声无合金能吸收弹性应力波,它能把大量的振动能转变成材料内部的热能散发出去使振动和噪声都迅速衰减,从而达到无声防噪的目的。

目前,无声合金已开始在各个工业部门广泛应用。用它制作飞机和鱼雷的螺旋浆,火车的制动器和车轮轮箍,电影摄影机的齿轮,圆锯片的包复层,泵的叶片,鼓风机的框架,导管装置,发动机和机器的壳体,隔音板,微音器和助听设备上的零件等等,都能有力地降低噪音。用它制成的各种轴承,即使飞速旋转,也悄然无声。用它制成船用螺旋浆时,更是妙不可言,惟见疾驶的轮船水花翻转,却不闻固有的噪声。这一切,虽与本文开头所写的情景还有很大的距离,但是,可以设想,随着环保科学的发展,无声合金将会创造出更多的人间奇迹。

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