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填滿發泡塑料，再倒入高熔點材料，先硬化再加溫使發泡塑料氣化，然后再模具中倒入液態金屬使其冷卻、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。其優勢在于金屬孔隙率高達80%以上，其缺點在于成本高昂且產量不高，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，研發成多孔gdrMGYZ合金。

2基于粉末的制備工藝

2.1粉末燒結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，然后通過燒結制成多空金屬。其優勢在于設備無需太好，燒結需求的溫度、氣氛和時間等可以調試，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，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。目前已經成功研制的產品有：多孔lgiAMS合金、多孔純鈦、利用粉末造孔劑研發的孔隙率在55%～75%之間的多孔鈦、多孔Ti-7.5Mo合金、3SCOr發泡劑條件下研制的孔隙率為22.4%的多孔不銹鋼。

2.2漿料發泡法該法主要是將金屬粉末、活性添加劑、發泡劑攪渾后裝進模子，然后利用高溫使其在漿料中產生氣體，然后利用燒結和晾干而形成的多孔材料。常見于生產多孔鎳、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空心球燒結法該法是粘連金屬空心球后進行燃燒和凝結，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基于沉積技術的制備工藝

3.1電解沉積法該法利用電鍍工藝，經過化學沉積來獲得高孔率開口結構材料金屬化。主要過程為現在它的表面電鍍一層金屬，經過烘焙來使得里面的開口結構材料溶解，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構材料的首選材質，多為三維網狀有機泡沫?，F如今，世界上較為流行的生產高孔率金屬材料大型制備多選用這種方式來完成。它的優勢在于產品孔隙率高達80%以上、且結構和孔隙分布都較為均衡。缺點在于成本比較昂貴，且生產工序非常繁瑣，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、惰性氣體等狀態下來進行，在網狀聚亞胺酯等物上附著后而出現的金屬沉積層。然后再經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孔隙，再進行冷凍就會出現多孔金屬材料。這種材料雖然性能和結構都俱佳，但是生產成本過高，不適宜于大批量生產。

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、數量，孔的類型、孔洞結構等。多孔金屬是結構材料和功能材料的結合體，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材料所無法比擬的優越性。目前來看，燒結、金屬沉積和鑄造仍然是多孔金屬材料的最為關鍵的三種制備工藝技術。此外，在孔隙均勻、結構可控、以及工序等方面，多孔金屬材料仍然需要繼續改進和完善，才能有效激發其潛能。目前，在減振、吸音、減重等內容上其作用和功效還未得到最大化發揮。

作者：余志兵胡圣飛單位：湖北工業大學