泡沫金屬材料制備技術(shù)-文庫吧資料
2024-11-11 11:20本頁面
【正文】 制不好，會(huì)產(chǎn)生大量的缺陷。本方法不僅適用于鋁及其合金，也適用于錫、鋅、黃銅、鉛、金、鋼等金屬和合金。通過調(diào)整發(fā)泡劑的含量以 及其它工藝參數(shù)如溫度和加熱速率等，可以控制泡沫金屬成品的密度。最后將擠壓后的可發(fā)泡半成品加熱到母體金屬熔點(diǎn)溫度以上，使發(fā)泡劑產(chǎn)生氣體分解，從而在金屬內(nèi)部產(chǎn)生氣泡。 粉末發(fā)泡法 粉末發(fā)泡法的工藝流程圖如圖 4所示 [3]。該法的優(yōu)點(diǎn)是可以適用于黑色泡沫金屬的生產(chǎn)；缺點(diǎn)是制備泡沫金屬的工藝過程控制比較困難，容易形成不均勻的泡沫組織，大泡沫集中在中心部分，越靠近邊緣泡沫尺寸越小，且密度越 高 [9]。 圖 2 Alporas 法制備工藝圖（以純鋁為例） [3] 4 圖 3 Alporas 泡沫鋁產(chǎn)品 該方法制備的多孔泡沫鋁是一種超輕閉孔結(jié)構(gòu)材料，制品的密度為 ~，孔徑為 ，具有規(guī)則的孔結(jié)構(gòu)，是最具有商業(yè)價(jià)值的泡沫材料。常用的增稠劑為金屬 Ca和 MnO2，加入量一般為 ~3%；也可以向金屬液中吹入氧氣、空氣或者其它氣體及其混合氣體，原位合成金屬氧化物作為增稠劑；也可以加入粉末狀氧化鋁、碳化硅、鋁渣、泡沫鋁屑或者其它金屬粘度增強(qiáng)劑 [3]。 熔體發(fā)泡法 熔體發(fā)泡法的基本原理 [3,810]是將能夠產(chǎn)生氣體的發(fā)泡劑加入到液態(tài)金屬中，發(fā)泡劑受熱分解產(chǎn)生氣體并使液態(tài)金屬發(fā)泡，冷卻后即可得到泡沫金屬，制備工藝圖見圖 2。此法的優(yōu)點(diǎn)是可以連續(xù)生產(chǎn)大塊的泡沫金屬材料，而且與其它制備方法相比成本最低；缺點(diǎn)是增稠劑顆粒的潤濕問題和顆粒分布不均勻、發(fā)泡過程難以控制、氣泡分布不均勻且局部氣泡尺寸過大以及加工性能差、脆性較大等 [3,。氣體吹入法制備的金屬泡沫材料的孔隙率為 80～ 98％，密度為 ～ ，平均氣孔尺寸為 3～ 25mm，平均孔壁厚度為 50～ 85μm。由于增稠劑的作用，產(chǎn)生的氣泡在上升的過程中不能聚集長大，上升到泡沫－液體界面時(shí)被收集起來，通過傳送帶予以冷卻，冷卻下來后可以進(jìn)行切割，可以獲得需要的金屬泡沫材料。隨后，通過一個(gè)可以震 動(dòng)的噴嘴通入空氣、氮?dú)狻鍤饣蛘咚鼈兊幕旌蠚怏w，并不停攪拌。常用的增稠劑包括碳化硅、氧化鋁以及氧化鎂顆粒。氣體吹入法的原理如圖 1所示 。 2. 金屬泡沫材料的制備方法 鋁合金泡沫金屬的制備方法有很多，根據(jù)金屬或合金被處理時(shí)物理狀態(tài)的不同，獲得金屬泡沫材料的制造方法可以劃分為四類 [3]：液相法、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。 金屬泡沫材料還具有優(yōu)異的電磁波吸收性能，可用于電磁屏蔽、電磁兼容器件。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]。在汽車上，可用于既要求高吸聲性能又要求良好絕緣性能的零部件。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]。如基于金屬泡沫材料的催化劑可用于碳?xì)浠锏纳疃妊趸⒁掖嫉倪x擇性氧化、石油化工中的己烷重組等反應(yīng)工程。 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。 金屬泡沫材料具有很大的比表面積，也適合于制造熱交換器件，通孔體適用于換熱器、加熱器和散熱器。利用通孔多孔金屬的孔隙對流體介質(zhì)中固體粒子的阻留和捕集作用，將氣體或液體進(jìn)行過濾與分離，從而達(dá)到介質(zhì)的凈化或分離作用。目前已在電動(dòng)馬達(dá)、小發(fā)動(dòng)機(jī)等要求傳遞力矩較小的軸上使用 [7]。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，還能通過孔隙率來調(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]。 在建筑領(lǐng)域，金屬泡沫材料一般用于制造質(zhì)量輕、硬度高、有耐火性能要求的元件或結(jié)構(gòu)件。 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
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