泡沫金屬材料制備技術-在線瀏覽
2025-01-06 11:20本頁面
【正文】 其它氣流中濾掉固體顆粒 [2]。閉孔金屬泡沫材料的導熱系數(shù)很低，僅為純金屬的 1/5～ 1/150，可用作絕熱材料，其強度及耐熱性能（泡沫金屬，尤其是 泡沫鋁的耐熱溫度遠遠超過其熔點）優(yōu)于相應的傳統(tǒng)材料。金屬泡沫材料由于比表面大且有較高的強度、韌性和導熱性能，可以取代這些傳統(tǒng)材料而用作催化劑載體。 金屬泡沫材料還可用于吸聲材料。金屬泡沫材料被廣泛用于建筑和自動辦公設備等，兼具裝飾的功能。 金屬泡沫材料也可在流體流量控制領域得到廣泛應用。金屬泡沫材料已用于風洞的流體校直器以及氣體或液體的計量器、自動化系統(tǒng)中的信號控制延時器等。 關于金屬泡沫材料的應用主要存在兩個制約，一是金屬泡 沫材料的生產(chǎn)成本高，在一般的民用領域不能得到廣泛應用；而是金屬泡沫材料的生產(chǎn)工藝復雜，難以控制，要得到孔結構均勻和可再生的金屬泡沫非常困難。 連續(xù)氣體吹入法 連續(xù)氣體吹入法是加拿大 Alcan國際有限公司在 20世紀 80~90年代開發(fā)的，其原理是在液態(tài)金屬中加入很細的陶瓷粉末或能與液態(tài)金屬反應生成穩(wěn)定顆粒的合金元素作為增稠劑以提高液態(tài)金屬的粘度，阻止金屬中的氣泡逸出 [3,5]，以制備金屬泡沫材料的方法。 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數(shù)一般為 10～ 20％，顆粒的平均尺寸為 5～ 20μm。增稠劑顆粒尺寸和加入量有一個適當?shù)姆秶?，太高或者太低均會影響金屬泡沫材料的制備。攪拌的作用是在液態(tài)金屬中形成細小的氣泡，并使氣泡均勻分布。也可以在金屬泡沫還處于半固態(tài)時對其進行軋制，以獲得平整的表面。通過調整攪拌速率或者 噴嘴的震動頻率以及其它參數(shù)可以獲得不同氣孔尺寸的泡沫材料。此法一般用于制造泡沫鋁合金。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。日本神戶鋼鐵 SHINKO Wire開發(fā)了Alporas 法，并利用此法實現(xiàn)了規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)泡沫鋁板材，圖 3為 Alporas 泡沫鋁產(chǎn)品。但目前該方法還存在： 1）孔結構控制困難； 2）不能連續(xù)生產(chǎn)； 2）泡沫金屬平均孔徑過大（ 1~10mm）及包含過多的脆性相，對材料抗彎強度、拉伸強度產(chǎn)生不利影響等問題。另外，由于熔體溫度很高，發(fā)泡劑投入熔體后立即起泡，無法使發(fā)泡劑均勻分散到熔體中。粉末發(fā)泡法的基本原理是將一種或多種金屬粉末與發(fā)泡劑混合，然后將混合粉末通過擠壓或者熱等靜壓壓制成致密的半固態(tài)的半成品。當熔化后的金屬膨脹到所要求的密度以后，將金屬冷卻到熔點溫度以下進行凝固，從而得到穩(wěn)定的、均勻分布的內部氣孔結構。發(fā)泡劑一般為金屬氫化物。 5 圖 4 粉末發(fā)泡法制備工藝及產(chǎn)品 也可以將混合后的粉末放入壓鑄機的壓射腔內，加熱使粉末發(fā)泡變?yōu)榘牍虘B(tài)，然后將半固態(tài)的金屬壓射到鑄型內，可以得到近凈型的泡沫金屬零件。將混合后的粉末填充在兩張其它金屬薄板之間，還可以生產(chǎn)三明治式復合材料。另外，盡管粉末冶金法的工藝相對復雜，但是其質量穩(wěn)定，性能可靠，比較容易進行商業(yè)化。 Formgrip工藝 Formgrip工藝結合了熔體發(fā)泡法和粉末發(fā)泡法，其工藝原理圖見圖 5[11]。使用 Formgrip方法生產(chǎn)泡沫鋁的前提條件是，加入的發(fā)泡劑必須進行預處理，使得發(fā)泡劑在加入鋁液后的攪拌過程中不會發(fā)生大量分解，而要在冷卻制得預制品后重新加熱到一定溫度（鋁的熔點或熔點以上）才發(fā)生大量分解并釋放出氣體?？梢酝ㄟ^調節(jié)發(fā)泡劑的預處理工藝、二次加熱烘焙條件以及熔體的粘度等參數(shù)來控制發(fā)泡過程。其缺點是制6 備出的泡沫鋁因含有大量 SiC而韌性變差 。熔模鑄造法是將泡沫塑料填充入鑄型內 ,將其浸入到液態(tài)耐火材料中 ,使耐火材料充滿泡沫塑料孔隙。耐火材料一般為莫來石、酚醛樹脂、碳酸鈣或者石膏的混合物。 圖 6 熔模鑄造法的工藝原理圖 [3] 此方法的優(yōu)點是孔隙率高，約為 80～ 97％；缺點是產(chǎn)量低，價格高。滲流鑄造法的基本原理如圖 7所示。一
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