多孔金属材料的制备及应用研究

2016-03-13程立尧湖南师大附中湖南长沙410000

化工管理 2016年28期

关键词：发泡剂金属材料泡沫

程立尧（湖南师大附中，湖南长沙 410000）

多孔金属材料的制备及应用研究

程立尧（湖南师大附中，湖南长沙 410000）

多孔金属材料被广泛应用在各个领域，材料的制备方法显得尤为重要，本文列举了几种多孔金属材料制备方法，分析其在各个领域中的应用，以表现多孔金属材料的特征与优越性。

金属材料；配备方法；研究

多孔金属材料是工程领域中应用多的材料之一，早在上个世纪八十年代，就已经成为非常重要的高性能、力学性能优越的材料，还广泛应用在工业以及其他生产领域，在高端技术支持下，多孔金属材料物理性能、密度、刚度更加良好，将金属相分为不同单元，从而具备更高吸附性与降噪性能，当前，多孔金属广泛应用在高温过滤器、热交换器等设备制造中，更作为一种隔热材料应用在航天、汽车、建筑等领域。下面本文将对多孔材料制备与应用具体研究。

1　常见的多孔金属材料制备方法

多孔金属材料之所以具备更优越性能，与各种制备工艺密不可分，自从Soknik在铝中融入到汞元素以后生成了泡沫铝以后，多孔金属材料才开始引发人们注意。产生了以下几种不同的制备方法。

（1）直接吹气法这种方法操作最为简单，需要应用到一个吹气装置，在装置底部开始吹，将气体从底部吹进到装置内，会在装置内产生大量气泡，使用传输带对核心泡沫进行传送，直到泡沫冷却成固定产品。技术的关键点在于需要控制好产生泡沫的温度区间，并要有适当的溶体粘度，这样才能产生稳定性更强的泡沫，不易破碎［1］。在制备时需要保证预制块的孔隙率达到标准，需达到6%，还要使断面气孔排列保持均匀，使温度能够上升到装置顶端，保温最适宜时间为3min，3min以后及时将温度调制到结晶温度区间，使用温火预处理，能够使空隙率增加至60%左右。

（2）溶体发泡法在应用溶体发泡法时也需要按照工艺流程操作，可以使用这种方法的多孔金属有很多，比如，熔化合金属锭，需要金属具备一定的粘度，然后与发泡剂充分搅拌均匀，保温片刻，再进行冷却。这一制备方法需要注意保持溶体粘度与熔点温度，分散剂的添加量要适宜，常见增粘剂有粉煤灰、AL粉、Ca粉等，还可以使用增加粘度的发泡剂［2］。

（3）两步法两步法主要进行发泡加热与发泡预制两个步骤。首先，对预制块进行制备，方法是向复合溶体中添加适量粉末能够制备成块，这是一种工艺，还有一种工艺是向金属溶体中添加适量钙粉也能与粉末一起制备成块。其次，对预制块加热与保温处理。在两步法中，需要控制好以下技术操作：因为预制块制备时仅有一小部分发泡剂能够分解，并且一些发泡剂分解慢，使用新型发泡剂则能更好的控制分解温度，这对于气体分解效果来说有着重要作用，还能与溶体充分反应，增强气泡稳定性。

（4）渗流铸造法多孔金属的制备需要及时、快速、简单，这样才能实现大批量制备金属，渗流铸造法关键在于将铸模内的颗粒物质去除，使颗粒之间建立一种三维网络结构，实现多孔金属相互连通。但是金属存在较大张力，很难快速将颗粒缝隙填充，而使用压力渗流法等新工艺则能解决这一问题。使用这一工艺能够制备出浓度更高、稳定性更好的通孔泡沫锌铝合金，用于建筑结构中能够增强结构稳定性。

2　多孔金属材料的应用

通过以上多孔金属制备方法的探究，表现了多孔金属材料制备方法越来越多样、先进，并且材质轻、表面积更大，融合材料功能与特点，使多孔金属在众多领域应用。

（1）作为结构材料的应用汽车、船舶制造、铁路等行业广泛应用了多孔金属材料，主要用来吸收能量与减振，还在生物医学中扮演着重要角色。首先，作为能量吸收材料，能量吸收主要体现在屈服平台区域内的变化上，应变曲线构成了屈服平台，曲线面积增大说明能量吸收能力强，曲线宽说明平台吸收能量更多。车辆碰撞时能量吸收的部件应用泡沫金属，能够达到更好的效果［3］。芯层中使用泡沫铝合金，而在上下层中填充金属薄板，形成一种三明治式的结构层。其次，作为减震材料使用，实践证明，多孔金属抗冲击能力非常强，也使之成为了减震材料制作的首选。抗冲击能力可以从线弹性区中体现出来，如果弹性区的面积大，说明材料具有较高的抗冲击性，具有较好的减震性能。由此，应用在汽车行业为减震设备提供支持，泡沫镁是一种较为轻质的多孔金属材料，因为具有较强的冲击能吸收能力，在发生碰撞时能够起到减震效果。

（2）作为功能材料多孔材料作为电池电极材料应用在电池制作当中，泡沫镍作为一种多电极材料能够用在NiCd电池的制作当中。各项实践证明，电极法制作电池与电积法制作相比能够制得更多孔隙率，能够使电极表面积增大，从而使放电流密度减少，将电极的各项性能参数提高了。因为多孔金属渗透性较好，能够进行过滤与分离，也使多孔金属材料更好的阻隔液体，进而将固定以及颗粒悬浮物过滤出来，应用在不锈钢的制作当中，增强材料纯度与稳定性。