泡沫金屬材料制備技術(shù)-全文預(yù)覽
【正文】 相法、粉末固相法、離子法（金屬離子溶液）以及氣相法（金屬蒸氣或氣態(tài)金屬間化合物），其中氣體吹入法、熔體發(fā)泡法、粉末冶金法以及滲流鑄造法是最常用的制備方法。一般認(rèn)為，用粉末冶金方法制備的材料制造的流體限流器比傳統(tǒng)的千分尺限流器具有更高的可靠性和精確度 [3]。吸聲材料需要同時(shí)具有優(yōu)良的吸聲效率、透聲損失、透氣性、耐火性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 [2]。 在化學(xué)工業(yè)中，催化劑的效率依賴于催化劑與氣體或液體接觸的表面積，傳統(tǒng)上常采用孔隙率很高的材料或者多孔陶瓷材料。利用通孔多孔金屬的孔隙對(duì)流體介質(zhì)中固體粒子的阻留和捕集作用，將氣體或液體進(jìn)行過(guò)濾與分離，從而達(dá)到介質(zhì)的凈化或分離作用。如果采用定向凝固的方法制造多孔人工骨，除了有利于骨組織的生長(zhǎng)，還能通過(guò)孔隙率來(lái)調(diào)整彈性模量，使其與人骨相近，同時(shí)具有很好的減振效果，在保證力學(xué)性能的 同時(shí)能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)和性能上與人骨的進(jìn)一步親和 [6]。 在航空領(lǐng)域，多孔網(wǎng)狀金屬一般用作輕質(zhì)、傳熱的支撐結(jié)構(gòu)，可用于機(jī)翼金屬外殼的支撐體、導(dǎo)彈的防外殼高溫坍塌支撐體、雷達(dá)鏡的反射材料等 [2]。 汽車是金屬泡沫材料最有希望也是最大的 應(yīng)用領(lǐng)域。 金屬泡沫材料具有一定的強(qiáng)度、延伸率和加工性能， 可用于結(jié)構(gòu)材料。 國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)對(duì)泡沫鋁的研究起步于 20世紀(jì) 80年代中期，目前國(guó)內(nèi)主要的研究機(jī)構(gòu)有東南大學(xué)、東北大學(xué)、昆明理工大學(xué)、大連理工大學(xué)等。到了 20世紀(jì) 80年代末 90年代初，泡沫鋁材料的研究取得重大突破，日本九州工業(yè)研究所于 1991年開(kāi)發(fā)出泡沫鋁工業(yè)化生產(chǎn)的工業(yè)路線。泡沫鋁合金材料是一種在鋁合金基體中分布有大量微小氣孔結(jié)構(gòu)的超輕型鋁合金材料。它具備的優(yōu)異物理性能，如比重小、剛度大、比表面大、減震性能好、消聲效果好、電磁屏蔽性能高等，使其在一些高技術(shù)領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用 [13]。隨后人們開(kāi)發(fā)使用了多種發(fā)泡劑如TiH ZrH ErH MgH2等。目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了采用金屬發(fā)泡法和滲流鑄造法來(lái)生產(chǎn)各種尺寸規(guī)模的泡沫鋁部件，從高速列車到航天飛機(jī)的一系列領(lǐng)域都可以找到泡沫鋁 的身影 [1]。 金屬泡沫材料既可作為許多場(chǎng)合的功能材料，也可作為某些場(chǎng)合的結(jié)構(gòu)材料，而一般情況下它兼有功能和結(jié)構(gòu)雙重作用，是一種性能優(yōu)異的多用途工程材料。多孔材料的應(yīng)用領(lǐng)域主要取決于以下幾方面因素 [3]： (1) 組織形貌：孔隙類型（通孔或閉孔）、孔隙率、孔隙尺寸范圍以及內(nèi)表面面積； (2) 冶金因素：金屬或合金的顯微組織； (3) 工藝因素：多孔材料的加工性能以及它們與傳統(tǒng)材料構(gòu)成的復(fù)合材料的加工性能； (4) 經(jīng)濟(jì)因素：生產(chǎn)成本以及大量生產(chǎn)的可行性如何。另外，金屬泡沫材料還具有吸能和隔音等多重功能 [35]。 2 另外，在生物材料方面，鈦等多孔材料由于與人體組織有良好的相容性且對(duì)人體無(wú)害而廣泛應(yīng)用，如骨科、牙科等。 過(guò)濾與分離方面，金屬泡沫材料具有優(yōu)良的滲透性，適合于制備多種過(guò)濾器。閉孔金屬泡沫材料的導(dǎo)熱系數(shù)很低，僅為純金屬的 1/5～ 1/150，可用作絕熱材料，其強(qiáng)度及耐熱性能（泡沫金屬，尤其是 泡沫鋁的耐熱溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其熔點(diǎn)）優(yōu)于相應(yīng)的傳統(tǒng)材料。 金屬泡沫材料還可用于吸聲材料。 金屬泡沫材料也可在流體流量控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 關(guān)于金屬泡沫材料的應(yīng)用主要存在兩個(gè)制約，一是金屬泡 沫材料的生產(chǎn)成本高，在一般的民用領(lǐng)域不能得到廣泛應(yīng)用；而是金屬泡沫材料的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，難以控制，要得到孔結(jié)構(gòu)均勻和可再生的金屬泡沫非常困難。 3 首先在熔融的金屬中加入增稠劑，加入增稠劑的體積百分?jǐn)?shù)一般為 10～ 20％，顆粒的平均尺寸為 5～ 20μm。攪拌的作用是在液態(tài)金屬中形成細(xì)小的氣泡，并使氣泡均勻分布。通過(guò)調(diào)整攪拌速率或者 噴嘴的震動(dòng)頻率以及其它參數(shù)可以獲得不同氣孔尺寸的泡沫材料。常用發(fā)泡劑為金屬氫化物，如用于生 產(chǎn)泡沫鋁的 TiH ZrH2和 CaH2，用于生產(chǎn)泡沫鋅和泡沫鉛的 MgH2和 ErH2等。但目前該方法還存在： 1）孔
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