金属泡沫材料简介

金属泡沫材料简介

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作者：佚名来源：文章中心 加入时间：2006-11-30 人气：202

　　金属泡沫或金属多孔材料是80年代后期国际上迅速发展起来的一种物理功能与结构一体化的新型工程材料。它所具备的多种优异物理性能特别是阻尼性能已引起广泛关注，并在消声、减震、分离工程、催化载体、屏蔽防护、吸能缓冲等一些高技术领域获得了广泛应用。
　
　　在材料科学研究中，永不改变的话题是探索新材料。随着工业和科技的发展以及社会进步，人们早就不满足于大自然提供的材料了，提出了各种各样的方法冶炼出许多合金材料、复合成各类高分子聚合物、烧结成各种陶瓷和金属间化合物…。　在探索新材料的征途中，我们可以比较一下人类制造的材料和大自然直接提供的材料在结构上的差异，可能会对我们今后研制新材料有所启发。
　
　　人造结构材料往往追求高致密固体，如：钢、水泥、玻璃等。而自然界往往选用胞状材料（Cellularmaterial）或称多孔材料（Porousmaterial）和泡沫材料（Foammaterial），如：树木、骨骼、珊瑚等。一般，人们总认为致密材料强度大，而胞状材料强度小，不宜营造大型建筑或承受重负荷，但自然界却往往选用胞状材料作为大型生物或植物的构体。
　
　　这里我们不妨可以给出自然界大结构尺寸概念，如：大恐龙有25架飞机那么大；红木树可高达100米，重达2500吨。这里可能是有原因的，大概胞状材料同时具备最佳刚度、强度和重量。因此，人们在探索新材料时不妨模仿与大自然提供的材料具有一样的胞状结构的材料或许是最佳选择。
　
　　80年代初，国际上兴起金属泡沫材料研制，发现金属泡沫材料质轻、隔音、阻燃、，又有很强的吸能本领和电磁屏蔽作用，因此受到科学家和国防工业部门的高度重视。90年代起，民用工业，尤其是建筑业已开始组织生产，目前日本已上市供应大块泡沫铝材。
　
　　金属泡沫材料的获得金属泡沫材料的制备方法大致可分为以下5种：

　　（1）粉末治金法，它又可分为松散烧结和反应烧结两种；
　　（2）渗流法；
　　（3）喷射沉积法；
　　（4）熔体发泡法；
　　（5）共晶定向凝固法。

　　在上述众多的制备方法中，除特殊要求外，作为工业大生产最有前途的是熔体发泡法，它的工艺简单，成成低廉。目前日本上市供应的也是熔体发泡法生产的泡沫铝块件。熔体发泡法技术难点在于选择合适的金属发泡剂，一般要求发泡剂在金属熔点附近能迅速起泡。
　
　　在铝泡沫材料的制备中，通常用TiH2或ZrH2作为发泡剂。但在实际操作中，由于熔体温度很高，发泡剂投入熔体后立即起泡，无法使发泡剂均匀分散到熔体中去获得均匀发泡，这已成了熔体发泡法制备泡沫金属的技术关键。
　
　　中国科学院固体物理研究所发明了氧化物包裹发泡剂的方法使发泡剂延迟起泡，待发泡剂在熔体中经充分机械搅匀后起泡。该方法为制备各类金属泡沫材料奠定了基础。
　
　　此外，金属泡沫材料质量优劣的一个重要指标是孔洞尺寸和形状的均匀性。　在熔体发泡法制备泡沫铝时，为了获得均匀的孔结构，熔体粘度是关键。
　
　　一般控制熔体粘度有两种方法：一种是控温方法；另一种是投入增粘剂。在实际操作中，投放增粘剂是一种比较方便的方法，增粘剂选用Ca和MnO2，但增粘剂会造成母体材料的污染和提高成本。中国科学院固体物理研究所发明了摈弃投放传统增粘剂，而采用特殊专用材料作增粘材料，这既不污染，又不会提高成本，简易可行。　

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