多孔金屬材料的制備與應用實踐范文

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摘要：在材料科研工作中，永恒不變的話題就是研究新材料。在生活中，人們逐漸發現了大量天然材料中具備多孔結構，并在實際應用中展現出了一定優勢。本文是以多孔金屬材料為例，對其制備和應用實踐進行詳細分析，以期為未來科技的發展提供依據。

關鍵詞：多孔金屬；材料；制備；應用

本文研究的多孔金屬材料，是在金屬骨架中分散著大量孔洞的新型素材，具備多樣化空隙的特點，是一種廣義阻尼材料。通過其結構劃分包含了無序和有序兩種類型，前者像泡沫材料，后者是點陣材料結合孔間是否連接區分為閉孔和通孔兩種類型，閉孔中包含了很多獨立出現的孔洞，而通孔是彼此連接的三維多孔結構。下面對多孔金屬材料的制備和應用進行研究。

1多孔金屬材料的制備

1.1液相法應用

這種方法制備多孔金屬材料，主要分為三種形式：直接發泡法、鑄造法以及濺射法。

（1）直接發泡法。這種方法最早出現在1860-1870年左右，現階段主要用在工業生產區域中。其包含了兩種工藝，一方面是直接吹氣法發泡法。這種方式非常簡單便捷，且消耗能量很低，是通過先向金屬液中加入碳化硅、三氧化鋁等用來提升金屬液的黏度，之后應用特殊制造的旋轉噴頭向熔體吹入氣體，如N2、Ar等。操作步驟如圖1所示。另一方面是金屬氫化物分解法泡法。其是通過在溶解的金屬液中防止發泡劑，在加熱氫化物之后分解出氫氣，并出現氣體膨脹，讓液體金屬發泡，冷卻之后獲取泡沫金屬材料。若是在實驗過程中，出現不均衡的問題也可以加入固體“鎵”來增強黏度，預防氣泡溢出。

（2）鑄造法。這種方法也分為兩種形式，一方面是熔模鑄造法。這種防范的制備成本很高，如在制備多孔鋅時，每立方厘米的成本就在十美元以上；另一方面是滲流鑄造法。其是通過先將填料放在制作模具當中，在周邊澆注金屬，之后除掉填料，獲取泡沫金屬材料。這種方案可以結合滲透壓力的大小劃分為高壓滲流法與低壓滲流法。

（3）濺射法。這種方法用來制備多孔金屬材料的原理是在反應器中保持可以控制的惰性氣體壓力，在等離子的影響下，依據電場的力量在基體上堆積金屬，而此時惰性氣體也會一起沉淀，提高實驗溫度，金屬在融化狀態下惰性氣體會膨脹，出現一個個空穴，溫度降低后就會形成泡沫金屬[1]。

1.2固相法

（1）粉末治金法。這種方法原理是，通過一定比例整合金屬粉末與造孔劑，受到一定壓力的影響做成具備致密度的預制品。再將這一成品放在真空燒結爐中，獲取復合材料燒結坯，最后應用某種方法去掉造孔劑，就可以制作出多孔金屬材料。

（2）粉末發泡法。這種方法與上述粉末冶金法相似，不同的在于其在獲取半成品后，要將其放在鋼模中加熱，促使發泡劑得到釋放，最終獲取制備材料。

（3）金屬空心球法。這種方法是選擇多個金屬空心球，通過燒結的形式連接到一起構成多孔結構?，F階段用這種方法制作多孔金屬材料的有鋼、鈦以及銅等。

（4）金屬粉末纖維燒結法。其是以金屬或合金粉末為原材料，依據壓制和高溫燒結的形式獲取具備剛性結構的多孔材料。

1.3金屬沉積法這種方法是通過化學或是物理的形式將獲取泡沫金屬的金屬物沉淀溶解到有機物中，其主要分為兩種形式，一種是電沉積，另一種是氣相沉積。下面主要分析氣相沉積法：以泡沫鎳為例，其是在Ni+4CO→Ni（CO）4反應下，溫度達到零上一百二十攝氏度以上時，Ni（CO）4劃分為金屬Ni與CO，在分解時，Ni沉積在泡沫表層上，就可以獲取想要的多孔金屬材料[2]。

2多孔金屬材料的應用實踐

在生活中，多孔金屬材料的應用范圍非常廣泛，總的來說其應用主要集中在三個領域里，其中包含了工業、國防科技以及環境保護。下面主要研究多孔金屬材料在環境保護工作中的應用。噪聲、大氣以及水三方面是現階段世界環境污染較為嚴重的問題，是以噪聲管理工作是環境保護工作的重要內容。現階段，在火車、汽車以及其他機械系統中都有振動出現，而振動帶來的影響也很多大，如系統損耗、噪聲等。因為多孔金屬材料具備優質的阻尼性能，所以在應用中可以將系統中的振動轉化為熱能，在降低噪聲與控制振動的同時，也吸收周圍的噪聲。當聲波壓迫空氣在多孔金屬材料的孔洞中傳遞時，會與孔壁摩擦消耗能量，因此在生活中其被大量用在噪聲嚴重的環境中。例如，日本在高速旅游列車的發電機室內就引用了多孔金屬材料作為吸音板；在高速公路兩側也依據多孔金屬材料制作吸音壁；在建筑施工場地，很多單位會依據質地輕、剛性大且不燃燒的多孔金屬材料制作裝飾物品，在優化室內環境的同時，也可以吸收室內外的噪音；應用多孔金屬材料制作的電梯艙，除了具備節能的特點之外，也可以展現出防火、吸聲等功能；多孔金屬材料也是生活中防火門與安全通道構建的理想材料[3]。通過實踐調查研究可知，多孔金屬材料不管是在工業發展，還是在日常生活中都有一定幫助，因此在發展中需要工作者加大對其的研究。

3結語

綜上所述，在工業和科技技術不斷發展的背景下，人們對多孔金屬材料的需求越來越多，但現階段與之相關的研究很少，只包含了其中一小部分的性能特點，很多潛在的價值并沒有得到發掘。因此在發展中研究工作者，在優化多孔金屬材料制備技術的同時，也要對其進行深層挖掘，以此為未來工業和科技的創新發展提供依據。

作者：嚴 海 單位：益邏觸控系統（蘇州）有限公司