泡沫金屬材料制備技術(shù)-展示頁
2024-11-15 11:20本頁面
【正文】 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]。德國汽車制造商 Karmann在跑車上采用三明治式復(fù)合泡沫鋁板取代鍛造鋼板制造汽車的橫壁板和后板，重量下降 25%而剛度提高 700%。 汽車是金屬泡沫材料最有希望也是最大的 應(yīng)用領(lǐng)域。一般來說，作為結(jié)構(gòu)材料使用的金屬泡沫材料需要閉孔結(jié)構(gòu)，而作為功能材料使用的多孔材料則需要通孔結(jié)構(gòu)。 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。其中東南大學(xué)材料系開展研究的時間最早，尤其在粉末冶金法制備泡沫鋁工藝方面的成就較突出。 國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)對泡沫鋁的研究起步于 20世紀(jì) 80年代中期，目前國內(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。 90年代以來，國外科研機(jī)構(gòu)和大學(xué)推出了多種制備高性能泡沫鋁的工藝方法，如德國不來梅德夫雷霍夫?qū)嵱貌牧涎芯克兄频姆勰┌l(fā)泡法，德國的連續(xù)噴吹氣體制備泡沫鋁法（ DE4139020），日本日立造船技術(shù)研究所的發(fā)泡法等。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年開發(fā)出泡沫鋁工業(yè)化生產(chǎn)的工業(yè)路線。 1956年，美國科學(xué)家 Elliot 完善了泡沫鋁制備理論，并提出以可熱分解氣體的發(fā)泡劑來代替汞，從而給泡沫金屬材料的工藝發(fā)展指明了方向，同年他采用熔體發(fā)泡法成功制造出泡沫鋁。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。1 泡沫金屬材料制備技術(shù) 金屬泡沫或金屬多孔材料是８０年代后期國際上迅速發(fā)展起來的一種具有優(yōu)異的物理特性和良好的機(jī)械性能的新型工程材料。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]。其開發(fā)研究始于20世紀(jì) 40年代，最早的泡沫鋁制備工藝是 Sosnick于 1948年提出的在鋁熔體中以氣化汞為氣體來源制備泡沫鋁合金的做法，該工藝還申請了美國專利 [2]。隨后人們開發(fā)使用了多種發(fā)泡劑如TiH ZrH ErH MgH2等。 1992年 M. F. Ashby第一次系統(tǒng)總結(jié)了泡沫金屬的制備、性能和應(yīng)用。目前已經(jīng)實現(xiàn)了采用金屬發(fā)泡法和滲流鑄造法來生產(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]。我國學(xué)者研制了一些具有獨創(chuàng)性的生產(chǎn)工藝，并進(jìn)行了大量的理論和實驗研究。 金屬泡沫材料既可作為許多場合的功能材料，也可作為某些場合的結(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。目前多用在汽車工業(yè)、航空工業(yè)以及建筑工業(yè)中。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。目前，輕質(zhì)、高剛度同時具有吸能和隔音性能的鋁泡沫材料已經(jīng)在汽車上得到應(yīng)用，如頂蓋板、底蓋板以及滑動頂板等需要高剛度以避免扭曲變形和振動的構(gòu)件。另外，金屬泡沫材料還具有吸能和隔音等多重功能 [35]。如果采用定向凝固方法把發(fā)動機(jī) 葉片制成多孔結(jié)構(gòu)，不僅不會惡化葉片的力學(xué)性能 (在葉片的受力方向上孔洞不會造成應(yīng)力集中 )，而且還將極大減輕發(fā)動機(jī)重量，提高葉片的冷卻能力，將有效地提高發(fā)動機(jī)性能。 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人體無害而廣泛應(yīng)用，如骨科、牙科等。 還可以采用金屬泡沫材料，特別是燒結(jié)方法制備的泡沫銅來制造軸承，具有價格低、結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點，適用于多種場合。 過濾與分離方面，金屬泡沫材料具有優(yōu)良的滲透性，適合于制備多種過濾器。多孔金屬過濾器可用于從液體（如石油、汽油、致冷劑、聚合物熔體和懸浮液等）或空氣和
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