多孔金屬材料的制備與應(yīng)用實(shí)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(fā)現(xiàn)了大量天然材料中具備多孔結(jié)構(gòu)，并在實(shí)際應(yīng)用中展現(xiàn)出了一定優(yōu)勢(shì)。本文是以多孔金屬材料為例，對(duì)其制備和應(yīng)用實(shí)踐進(jìn)行詳細(xì)分析，以期為未來(lái)科技的發(fā)展提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：多孔金屬；材料；制備；應(yīng)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(diǎn)，是一種廣義阻尼材料。通過(guò)其結(jié)構(gòu)劃分包含了無(wú)序和有序兩種類型，前者像泡沫材料，后者是點(diǎn)陣材料結(jié)合孔間是否連接區(qū)分為閉孔和通孔兩種類型，閉孔中包含了很多獨(dú)立出現(xiàn)的孔洞，而通孔是彼此連接的三維多孔結(jié)構(gòu)。下面對(duì)多孔金屬材料的制備和應(yīng)用進(jìn)行研究。

1多孔金屬材料的制備

1.1液相法應(yīng)用

這種方法制備多孔金屬材料，主要分為三種形式：直接發(fā)泡法、鑄造法以及濺射法。

（1）直接發(fā)泡法。這種方法最早出現(xiàn)在1860-1870年左右，現(xiàn)階段主要用在工業(yè)生產(chǎn)區(qū)域中。其包含了兩種工藝，一方面是直接吹氣法發(fā)泡法。這種方式非常簡(jiǎn)單便捷，且消耗能量很低，是通過(guò)先向金屬液中加入碳化硅、三氧化鋁等用來(lái)提升金屬液的黏度，之后應(yīng)用特殊制造的旋轉(zhuǎn)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(guò)在溶解的金屬液中防止發(fā)泡劑，在加熱氫化物之后分解出氫氣，并出現(xiàn)氣體膨脹，讓液體金屬發(fā)泡，冷卻之后獲取泡沫金屬材料。若是在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，出現(xiàn)不均衡的問(wèn)題也可以加入固體“鎵”來(lái)增強(qiáng)黏度，預(yù)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(shí)，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(guò)先將填料放在制作模具當(dāng)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(jié)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(lái)制備多孔金屬材料的原理是在反應(yīng)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(jù)電場(chǎng)的力量在基體上堆積金屬，而此時(shí)惰性氣體也會(huì)一起沉淀，提高實(shí)驗(yàn)溫度，金屬在融化狀態(tài)下惰性氣體會(huì)膨脹，出現(xiàn)一個(gè)個(gè)空穴，溫度降低后就會(huì)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(guò)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(yù)制品。再將這一成品放在真空燒結(jié)爐中，獲取復(fù)合材料燒結(jié)坯，最后應(yīng)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(fā)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(fā)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(gè)金屬空心球，通過(guò)燒結(jié)的形式連接到一起構(gòu)成多孔結(jié)構(gòu)。現(xiàn)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(jié)法。其是以金屬或合金粉末為原材料，依據(jù)壓制和高溫?zé)Y(jié)的形式獲取具備剛性結(jié)構(gòu)的多孔材料。

1.3金屬沉積法這種方法是通過(guò)化學(xué)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(jī)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(yīng)下，溫度達(dá)到零上一百二十?dāng)z氏度以上時(shí)，Ni（CO）4劃分為金屬Ni與CO，在分解時(shí)，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(yīng)用實(shí)踐

在生活中，多孔金屬材料的應(yīng)用范圍非常廣泛，總的來(lái)說(shuō)其應(yīng)用主要集中在三個(gè)領(lǐng)域里，其中包含了工業(yè)、國(guó)防科技以及環(huán)境保護(hù)。下面主要研究多孔金屬材料在環(huán)境保護(hù)工作中的應(yīng)用。噪聲、大氣以及水三方面是現(xiàn)階段世界環(huán)境污染較為嚴(yán)重的問(wèn)題，是以噪聲管理工作是環(huán)境保護(hù)工作的重要內(nèi)容。現(xiàn)階段，在火車、汽車以及其他機(jī)械系統(tǒng)中都有振動(dòng)出現(xiàn)，而振動(dòng)帶來(lái)的影響也很多大，如系統(tǒng)損耗、噪聲等。因?yàn)槎嗫捉饘俨牧暇邆鋬?yōu)質(zhì)的阻尼性能，所以在應(yīng)用中可以將系統(tǒng)中的振動(dòng)轉(zhuǎn)化為熱能，在降低噪聲與控制振動(dòng)的同時(shí)，也吸收周圍的噪聲。當(dāng)聲波壓迫空氣在多孔金屬材料的孔洞中傳遞時(shí)，會(huì)與孔壁摩擦消耗能量，因此在生活中其被大量用在噪聲嚴(yán)重的環(huán)境中。例如，日本在高速旅游列車的發(fā)電機(jī)室內(nèi)就引用了多孔金屬材料作為吸音板；在高速公路兩側(cè)也依據(jù)多孔金屬材料制作吸音壁；在建筑施工場(chǎng)地，很多單位會(huì)依據(jù)質(zhì)地輕、剛性大且不燃燒的多孔金屬材料制作裝飾物品，在優(yōu)化室內(nèi)環(huán)境的同時(shí)，也可以吸收室內(nèi)外的噪音；應(yīng)用多孔金屬材料制作的電梯艙，除了具備節(jié)能的特點(diǎn)之外，也可以展現(xiàn)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(gòu)建的理想材料[3]。通過(guò)實(shí)踐調(diào)查研究可知，多孔金屬材料不管是在工業(yè)發(fā)展，還是在日常生活中都有一定幫助，因此在發(fā)展中需要工作者加大對(duì)其的研究。

3結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在工業(yè)和科技技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，人們對(duì)多孔金屬材料的需求越來(lái)越多，但現(xiàn)階段與之相關(guān)的研究很少，只包含了其中一小部分的性能特點(diǎn)，很多潛在的價(jià)值并沒(méi)有得到發(fā)掘。因此在發(fā)展中研究工作者，在優(yōu)化多孔金屬材料制備技術(shù)的同時(shí)，也要對(duì)其進(jìn)行深層挖掘，以此為未來(lái)工業(yè)和科技的創(chuàng)新發(fā)展提供依據(jù)。

作者：嚴(yán) 海 單位：益邏觸控系統(tǒng)（蘇州）有限公司