多孔金屬材料論文范文

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1熔模鑄造法

該法是在有一定形狀的容器內(nèi)填滿發(fā)泡塑料，再倒入高熔點材料，先硬化再加溫使發(fā)泡塑料氣化，然后再模具中倒入液態(tài)金屬使其冷卻、凝合，然后將高熔點材料去掉，就獲得了海綿狀多孔金屬。莫來石、碳酸鈣、石膏德爾等為高熔點材料的首選材質(zhì)。其優(yōu)勢在于金屬孔隙率高達80%以上，其缺點在于成本高昂且產(chǎn)量不高，多見于多孔鋁、多孔鉛的制作。有研究者將聚苯乙烯(EPS)泡沫塑料和水化石墨涂料當做高熔點材料，研發(fā)成多孔gdrMGYZ合金。

2基于粉末的制備工藝

2.1粉末燒結(jié)法該法是首先將造孔劑和金屬粉末混合形成預制體，再通過加熱、燒結(jié)等方式來制造出多孔金屬。還有一種方法是直接在模具中加入粉末，然后通過燒結(jié)制成多空金屬。其優(yōu)勢在于設(shè)備無需太好，燒結(jié)需求的溫度、氣氛和時間等可以調(diào)試，在室溫下，造孔劑就可完成和金屬粉末的混合，制成的多空金屬具有孔均勻、整齊、連通等特質(zhì)，而且孔徑小，孔隙率為30%左右。常用來制造多孔鈦、銅、鋁等材料。目前已經(jīng)成功研制的產(chǎn)品有：多孔lgiAMS合金、多孔純鈦、利用粉末造孔劑研發(fā)的孔隙率在55%～75%之間的多孔鈦、多孔Ti-7.5Mo合金、3SCOr發(fā)泡劑條件下研制的孔隙率為22.4%的多孔不銹鋼。

2.2漿料發(fā)泡法該法主要是將金屬粉末、活性添加劑、發(fā)泡劑攪渾后裝進模子，然后利用高溫使其在漿料中產(chǎn)生氣體，然后利用燒結(jié)和晾干而形成的多孔材料。常見于生產(chǎn)多孔鎳、銅、不銹鋼、鋁等。制成的多孔金屬孔隙率高達90%以上，且成本較為低廉，而且發(fā)泡劑顆粒大小可以決定孔徑的大小。有研究者就才曾利用這種方法制成孔隙率高達96%的多孔不銹鋼。

2.3空心球燒結(jié)法該法是粘連金屬空心球后進行燃燒和凝結(jié)，然后在其擴散后來制成多孔金屬材料，其具有開孔和閉孔的雙重功能。有研究者在制造金屬空心球的時候會在球的表面再鍍一層金屬，之后再將樹脂去除即可。這種方法的機械性能和物理性能都是提前預算好的，孔的尺寸分布也非常有規(guī)律，常用來制造多孔銅、鋼、鈦。目前最為常見的是孔隙率36%的多孔TAVil64合金。

3基于沉積技術(shù)的制備工藝

3.1電解沉積法該法利用電鍍工藝，經(jīng)過化學沉積來獲得高孔率開口結(jié)構(gòu)材料金屬化。主要過程為現(xiàn)在它的表面電鍍一層金屬，經(jīng)過烘焙來使得里面的開口結(jié)構(gòu)材料溶解，然后就能得到多孔金屬材料。通常情況下，聚酯、乙烯基、聚酰胺等聚合物是高孔率開口結(jié)構(gòu)材料的首選材質(zhì)，多為三維網(wǎng)狀有機泡沫。現(xiàn)如今，世界上較為流行的生產(chǎn)高孔率金屬材料大型制備多選用這種方式來完成。它的優(yōu)勢在于產(chǎn)品孔隙率高達80%以上、且結(jié)構(gòu)和孔隙分布都較為均衡。缺點在于成本比較昂貴，且生產(chǎn)工序非常繁瑣，也很耗費時間。一般情況下，多孔鎳、銅、銀、鈷等薄膜材料選用此法來制成。TanKai等利用化學鍍銅、電沉積銅等方式成功研制多孔銅。

3.2氣相沉積法該法主要指的是液態(tài)金屬到金屬蒸汽的演變過程，一般需在真空、惰性氣體等狀態(tài)下來進行，在網(wǎng)狀聚亞胺酯等物上附著后而出現(xiàn)的金屬沉積層。然后再經(jīng)過熱處理等手段將這層聚合物清楚，就可以獲得通孔金屬多孔材料。其優(yōu)勢在于對于任意的金屬和合金都使用，且孔隙率可以達到60%～80%。其缺點在于沉積的過程緩慢，設(shè)備必須精良且成本昂貴，為此主要用于制備電極材料的制作。有研究者就曾利用該法研發(fā)出開孔多孔irelNCFA合金材料。

3.3原子濺射沉積法該法的前提是利用陰極噴射法在惰性氣壓下，使得高壓惰性氣體和金屬原子在飛濺中沖撞，并且雙方互相捕獲和凝聚，最后形成金屬液滴流入襯底。然后在襯底形成具有均勻包裹氣體原子的金屬，再加熱至熔點，然后保溫，使捕獲的氣體進一步脹大出現(xiàn)孔隙，再進行冷凍就會出現(xiàn)多孔金屬材料。這種材料雖然性能和結(jié)構(gòu)都俱佳，但是生產(chǎn)成本過高，不適宜于大批量生產(chǎn)。

4多孔金屬材料的應用及展望

多孔金屬材料的性能主要取決于金屬機體中孔洞的特征和分布情況，包括孔的形狀、數(shù)量，孔的類型、孔洞結(jié)構(gòu)等。多孔金屬是結(jié)構(gòu)材料和功能材料的結(jié)合體，其集機械性能、阻尼性能、熱物理性能、聲學性能、電學性能、滲透及流通性能等多項性能于一體，在應用方面有著傳統(tǒng)材料所無法比擬的優(yōu)越性。目前來看，燒結(jié)、金屬沉積和鑄造仍然是多孔金屬材料的最為關(guān)鍵的三種制備工藝技術(shù)。此外，在孔隙均勻、結(jié)構(gòu)可控、以及工序等方面，多孔金屬材料仍然需要繼續(xù)改進和完善，才能有效激發(fā)其潛能。目前，在減振、吸音、減重等內(nèi)容上其作用和功效還未得到最大化發(fā)揮。

作者：余志兵胡圣飛單位：湖北工業(yè)大學