金属多孔材料力学性能的实践研究

秦莲芳

（沈阳航空航天大学，辽宁 沈阳 110136）

金属多孔材料在使用上价值非常高，能够节省资源和能源，避免浪费，应用得当则可以产生巨大的社会效益和经济效益。所以正确的认识其力学性能，能够更有效的提高其使用效率，以此增加经济收益，发挥金属多孔材料的最大功用。

1 金属多孔材料的特性认识和其分类

1.1 金属多孔材料的定义

金属多孔材料是一种内部结构不一、内部密集分布着大量孔洞的金属材料，是由粉末，即微小球状体经过人工高温加工而成的金属体，其内部分布着无数的细小孔洞，称为多孔金属，也称透气金属或多孔透气钢。

1.2 金属多孔材料的分类

金属多孔材料的内部孔洞结构不同，因此种类不同。有的金属多孔材料其内部孔洞呈有规律性的分布，而有些则呈不规则分布。这些孔洞的直径极小，有些只有2μm，而有些则有3mm，一般都在此尺寸之间。而这些孔洞也会因为此金属材料的应用需求不同而有不同的设计，金属多孔材料的可塑性极高，可做成蜂窝状，泡沫状或者莲藕状。孔洞的内部设计不同导致了其材料性能不同，一般来说可以分为两种不同的孔洞，一种是独立孔洞型，而另一种则是连续孔洞型。独立孔洞型的金属多孔材料比重小，而且材料的密度大，因此材料的刚性强，此外，这种材料在消除噪音的性能上也表现突出。连续孔洞型的金属多孔材料，则性能更加的优越，它包含了独立孔洞型金属材料所有的优点，而且具有更强的通气性能，具有更好的渗透性。可见金属多孔材料的形状千姿百态，因此其可使用的范围也大不相同，所以如今许多不同的领域都有应用到此种材料，无论是在交通领域还是航天领域中，金属多孔材料都得到非常广泛的应用。

2 金属多孔材料的力学性能研究和分析

2.1 金属多孔材料的理论研究分析

从理论方面讲，金属多孔材料的性能相较于其他金属材料还是有较强的优势的，但是其也存在着一定的缺点。如果对其拉应力和压应力的控制和应用不到位就会产生不利的影响，特别是在一些要求比较精确的建筑行业，很容易会造成金属多孔材料的力学性能失效。而金属多孔材料，其本身的材料性质和致密性也是有较大的差别的，所以在运用到实际领域的时候需要特别把控好所用材料的各项指标，让其发挥该有的力学性能，以免造成损害。

2.2 金属多孔材料的力学性能研究和分析

金属多孔材料的力学性能研究主要都是围绕着金属材料的压缩应力展开研究的，压缩应力之所以成为其研究重点是因为它会较大程度的影响到在实际应用中力的发挥。比如一种金属多孔材料，如果其自身的应变能力存在缺陷，那它的线性伸张力和区域将会有较大的优势，会变得更加的灵活，因此，应变能力也会有所提高。在部分建筑领域中需要压缩金属多孔材料的时候，材料本身的吸收能量能力的关键决定因素就会是自身的压缩应力和应变能力的曲线和材料平台屈服的面积。而纤维型的多孔金属材料比起泡沫型材料，具有更强的吸收能量能力，在实际运用中广泛存在。由此可见，想要实现多孔金属材料的最大功用和其该有的价值，就必须分析好其力学性能，弄清具有不同力学性能的多孔金属材料应该适用于什么不同领域。

3 关于金属多孔材料的力学性能实践和应用

3.1 纤维型金属多孔材料的应用

金属多孔材料由于不同的内部孔洞分布而产生了不同的力学性能，有的金属多孔材料在吸纳能量上更具有明显优势，而有的则有良好的消除噪音功能，压缩应力和应变力也是需要注意的重要指标。不同的力学性能的金属多孔材料其适合使用的领域不同，所以在使用之前应该充分做好相应的力学性能研究和分析，把适当的金属多孔材料投放到正确的行业领域进行使用，以此创造出最大的经济和社会效益，避免造成损失或者对人造成严重伤害。

对于纤维型的金属多孔材料，要考虑其有强劲的吸纳能量能力，所以应该投放到一线抗震领域使用，以此配合抗震工作的展开。这种纤维型的金属多孔材料吸能性好，所以适合制作成吸震器或者缓冲器。而且这种纤维型材料的比重小，适合摆放在地震现场，占比空间小。而具有良好导热性能的金属多孔材料，一般还具有高结构而低比重的优点，所以适合用于防火灾用品制作领域，可以用于制造防火门窗或者节能门窗。

3.2 金属多孔材料渗透性的运用

金属多孔材料也有强悍的渗透性，可以起到有效的阻碍液体流动作用，从中分离物质，具有强大的过滤和分离作用，所以它可以用于分离液体中的固体物质以及悬浮物质。而在另外的航天领域、冶金领域以及化学领域，金属多孔材料因其出色的过滤和分离作用，同样受到广泛的应用。金属多孔材料同时也是一种导电性能强大的材料，所以也常常用于制作电极材料，因为它的孔洞间的间隙率比较的高，而且材料比表面积大，所以能发挥出极好的导电作用。泡沫金属在导热性能和机械强度方面也表现出明显的优势，在催化剂的制造过程中，常常可以充当着载体材料的作用。可以将催化剂直接涂抹在金属多孔材料的表层，然后人工进行高温冶炼制作，随后就可以得到大量的催化剂颗粒。

3.3 不同的孔洞适当选用金属多孔材料

在应用不同类型的金属多孔材料时，需要根据其孔洞分布的不同类型作出适当的选择和使用。而在利用一些纤维型的金属多种材料的时候，则需要注意这种材料密度大的缺陷，避免使用在一些空间较小的地方上。最值得注意的一点是，金属多孔材料在反复烧结的过程中，本身的力学性能都会有不同程度、有利或不利的影响，所以在每次烧结完成之后，都需要有专人重新判断和鉴定其力学性能是否有发生变化，需要对已经发生变化的材料做好归类，应用在适当的领域。

4 结 语

金属多孔材料的应用范围日渐拓宽，在不同地方的使用率也逐渐增多，不同材料具有不同力学性能，而其具有的力学性能的不同会导致它的作用有差异，倘若对力学性能的认知有错或者不足，就会造成一定的损失。对金属多孔材料的力学性能有正确的认识，才能在不同的领域里正确地应用上这种材料进行发展。未来对金属多孔材料的力学性能研究和分析会持续增多，各个领域将能够更加精准且有效地利用上这种材料。