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多孔泡沫金属材料ppt课件

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多孔泡沫金属材料
制备工艺方法Hale Waihona Puke 其分类（1）按制备工艺分类
（2）按被加工金属的物理状态分类
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多孔泡沫金属材料
制备工艺方法及其分类
（3）按孔隙的形成机理分类
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多孔泡沫铝的制备工艺
制备工艺介绍
（1）熔体发泡法
将合金熔化并保持温度为650 ～ 670 ℃;然后加入M g 粉 , 以降低熔体的表面张力;搅拌 10 min 并添加定量的发泡剂 , 控制处理温度为 530 ℃;在尽可能减少发泡剂分解的条件下 ,必须保证发泡剂有充分的分散时间 ,发泡剂分散后, 合金注入模具并水冷,然后经压力机压制 ,得到二次发泡的发泡先驱体 ;将先驱体在两相区温度下发泡 ,即可得到最终的泡沫铝制品
粉末冶金发泡法是德国 Fraunhofer 应用材料研究所发明的, 工艺原理是将混合铝粉与发泡剂粉 ,经压缩得到具有气密结构的预制体 ,加热预制体使发泡剂分解释放出气体, 迫使预制体膨胀得到泡沫铝。该工艺稳定可控，可制备各种异型件和复合结构，是当今研究
的热点方向。
（4）电化学沉积法
也称为镀覆金属法，通过金属喷涂工艺、硬化处理、化学预镀三个步骤, 将金属(如镍和铜等)覆盖在聚氯基甲酸乙酯材料上,再将脂原体用热分解的方法去除, 从而制得泡沫金属。采用电沉积法生产的泡沫铝具有孔洞分布均匀、孔径小、孔隙率高的特点,且其隔热和阻尼特性优于铸造法生产的泡沫铝。
孔径在 0. 5 ～ 6mm，孔隙率大于90% 的，称为泡沫金属 ( foam metal)
（2）按孔的形状特征
通孔结构闭孔结构
（3）按其基体的种类进行分类: 多孔泡沫铝，多孔泡沫铸铁，多孔泡沫铝合金，多孔泡沫镍等。

泡沫金属的介绍及制备

泡沫金属的介绍及制备泡沫金属是一种具有网状结构的金属材料，具有多孔、轻质、吸能等特点，广泛应用于航天航空、汽车、石油化工、建筑和生物医学等领域。

泡沫金属的制备方法有物理发泡法、化学发泡法和合金熔浇法等。

物理发泡法是利用金属粉末与发泡剂混合，通过高温炉将混合物熔化，发泡剂在熔融过程中释放出气体，使金属熔液形成气泡。

通过调整熔融温度、发泡剂添加量和冷却速率等参数，可以控制泡沫金属的孔隙率、孔径大小和形状。

化学发泡法是在金属粉末中添加化学反应剂，如水和一些添加剂，通过反应产生氢气或其他气体。

在高温下，氢气被金属熔融体吸收，形成气泡，使金属熔液膨胀。

利用化学发泡法可以制备具有更高孔隙率和更大孔径的泡沫金属。

合金熔浇法是将金属合金熔化后注入预先制备好的多孔陶瓷模具中，通过真空抽吸或压力注入等手段，将金属熔液填充到模具中的孔隙中，然后经过冷却固化，形成泡沫金属。

合金熔浇法可以制备泡沫金属的孔隙形状和密度更加均匀，同时具有较高的抗压强度和较低的气孔率。

泡沫金属具有以下几个显著的特点：1.轻质高强：泡沫金属的孔隙率通常可以达到80%以上，因此具有很小的密度。

同时，由于金属的连续结构，泡沫金属具有优异的强度和刚度。

2.吸能减震：泡沫金属可以吸收和分散冲击能量，具有较好的减震和吸能性能。

在航天航空领域的燃料箱、汽车碰撞缓冲装置和防弹材料等方面具有广泛的应用。

3.导热性能好：由于泡沫金属的连续结构，其导热性能较好。

可以用作散热器材料，有效降低电子设备和发动机等高温部件的温度。

4.吸声性能好：泡沫金属的多孔结构可以有效吸收和分散声音能量，具有良好的吸音性能。

在建筑和汽车领域被广泛应用于隔音材料。

5.生物相容性好：由于泡沫金属具有金属的特性，如抗腐蚀性和生物相容性，因此可以在生物医学领域应用于植入材料。

总之，泡沫金属具有轻质高强、吸能减震、导热性能好、吸声性能好和生物相容性好等优良特性。

随着科学技术的发展，泡沫金属在各个领域的应用将会进一步扩大。

泡沫金属材料的制备与性能研究

泡沫金属材料的制备与性能研究近年来，泡沫材料作为一种新型材料，被广泛应用于隔热、吸声、过滤、减震等领域。

而在这篇文章中，我们将集中讨论其中的一种——泡沫金属材料，探究其制备和性能方面的研究。

一、泡沫金属材料的制备泡沫金属材料的制备主要有三种方法：粉末冶金法、自发性膨胀法和前驱体法。

1.粉末冶金法粉末冶金法是通过在高温状态下将粉末压实，然后在惰性气氛或真空条件下进行高温退火，使金属粉末热膨胀形成泡孔的方法制备泡沫金属材料。

因为这种方法所得到的泡沫材料的孔径比其它两种方法得到的材料要细小，所以在一些领域中，其应用范围相对较窄。

2.自发性膨胀法自发性膨胀法是将金属粉末放进钢管中，在加热到一定温度后，金属粉末在其自身内部发生氧化还原反应，放出气体，使得热膨胀的金属粉末形成空心结构的泡沫材料。

这种方法得到的泡沫材料具有较大的孔径和比表面积和气膜厚度，所以在催化剂、吸附材料等领域中有着广泛的应用。

3.前驱体法前驱体法是在高分子聚合物溶液中先形成金属络合物，然后将其加热至一定温度，分解出气体形成泡孔的方法制备泡沫金属材料。

这种方法制备的泡沫材料具有均匀的孔径、较高的开孔率、高比表面积和良好的机械性能，所以在热阻隔、吸声等领域中有着广泛的应用。

二、泡沫金属材料的性能泡沫金属材料由于具有空心结构，所以其密度非常之小。

与普通金属相比，泡沫金属材料的抗压性能和比强度非常之高，同时其导热性和导电性能也比较强。

1.抗压性能泡沫金属在制备过程中，其空心孔隙的大小和分布会对其抗压性能产生一定影响。

一般来说，孔径越小，分布越均匀的泡沫材料其抗压性能就越好。

而当孔径较大时，由于其容易发生屈曲、断裂等现象，所以其抗压性能相对较弱。

2.导热性能泡沫金属材料的导热性能与其密度有关，密度越低，导热性能越强。

当空气孔隙率达到95%以上时，泡沫金属材料的热传导系数将会小于1W/mk，而这也是其他材料所不能比拟的。

因此，泡沫金属材料的导热性能表现出了卓越的隔热性能。

泡沫金属的介绍及制备3.1

气泡间膜厚最薄处： 15 μm ～ 20 μm
密度：150 kg /m3 ～ 300 kg /m3。
常见的泡沫金属？
1.泡沫铝及其合金质轻，具有吸音、隔热、减振、吸收冲击能和电磁波等特性，适用于导弹、飞行器和其回收部件的冲击保护层，汽车缓冲器，电子机械减振装置，电磁波屏蔽罩等。
2.泡沫铜的导电性和延展性好，可将其用于制备电池（载体）负极材料、催化剂载体和电磁屏蔽材料。
泡沫铝电极电池
6.泡沫铝有很强的电磁屏蔽性能。与其它电磁屏蔽材料相比有以下优点:
( 1 ) 、超轻质量，低密度 ( 300 kg /m3 ～ 1 000 kg /m3) ; ( 2) 耐高温、低热导率、良好的阻尼性等; ( 3) 、可以成形为复杂的形状，是实体金属所不能比拟的。
泡沫铝板材属于优等级的电磁屏蔽材料，对频率200MHz以下电磁波，屏蔽效能达到90dB。厚度20mm的铁板，附带泡沫塑料，其屏蔽电磁波为50dB。单独20mm泡沫铝，屏蔽电磁波为90dB，重量是铁板的1/50。
可以应用在一些需要屏蔽电磁波信号的设备上。如移动的坦克指战车、歼20隐身飞机
7、隔声降噪高速公路和高铁安装泡沫铝声屏障，经测量，泡沫铝声屏障可以降噪10~20dB。是铝板声屏障降噪的两倍。
8、军事装备笨重且防护性能低的钢筋混凝土导弹发射井盖用轻质防护性能高的泡沫铝井盖所代替，每个井盖由120吨降低到20吨。运20大飞机空军列装，用以空降20吨左右的重型装备，用泡沫铝板材缓冲垫保障空降安全，舰船甲板、大桥防撞及制造应急支援大桥都可以应用泡沫铝板材。
七、市场
人类发现金属有9000年历史，制造铝合金有200年历史，研发泡沫材料不到100年历史，相比之下，泡沫铝从50年代后期问世，到现在不到60年，是一个充满活力的新型材料，产业为朝阳产业。他的发展势必促进军民融合产业发展，有利于一带一路战略的快速发展。目前行业的年发展速度超过50%，正处于爆发式发展的前夕，具有1000亿以上市场的巨大发展空间。随着新材料战略的正确引领，通过科技研发领域的不断扩大，泡沫铝行业正在进入一个健康的的高速发展期。

泡沫金属_精品文档

泡沫金属泡沫金属是一种与众不同的材料，它具有独特的结构和性能。

这种材料由金属薄片组成，形成一个类似于海绵的结构。

泡沫金属通常用于吸声、隔热、过滤和结构支撑等领域。

本文将介绍泡沫金属的制备方法、结构特点以及应用领域等内容。

一、制备方法泡沫金属的制备方法主要有两种：物理泡沫法和化学泡沫法。

物理泡沫法是将金属薄片堆叠在一起，然后在高温环境下进行烧结。

这个过程中，金属薄片之间的空隙被保留下来，形成了泡沫状结构。

物理泡沫法制备的泡沫金属具有均匀的孔隙结构和良好的机械性能。

化学泡沫法是通过在金属薄片上涂覆一层特殊的泡沫剂，然后在高温环境下进行热解或燃烧。

泡沫剂在高温下分解产生气体，形成气泡，使金属薄片膨胀并形成泡沫状结构。

化学泡沫法制备的泡沫金属具有较大的孔隙度和较低的密度。

二、结构特点泡沫金属的结构特点是其最大的优点之一。

泡沫金属的结构类似于海绵，具有大量的孔隙。

这些孔隙可以提供较大的表面积，从而增加与外界环境的接触面积。

此外，泡沫金属的孔隙大小和分布可以根据需求进行调节。

这种可调节的结构使得泡沫金属在吸声、隔热和过滤等领域具有广泛的应用。

泡沫金属的结构还具有良好的机械性能。

由于金属薄片之间的交叉连接，泡沫金属具有较高的强度和刚度。

这种结构可以使泡沫金属承受较大的载荷，从而在结构支撑方面具有潜力。

三、应用领域泡沫金属由于其独特的结构和性能，被广泛应用于各个领域。

在声学方面，泡沫金属因其良好的吸声性能被用于吸音材料的制备。

泡沫金属可以通过调节孔隙结构和密度来实现不同频率范围内的吸声效果。

因此，它在音响室、汽车制造和船舶建造等领域有着广泛的应用。

在隔热方面，泡沫金属可以作为保温隔热材料来减少能量的传导和散失。

由于泡沫金属的结构具有大量的孔隙，可以形成一个有效的隔热层。

这种材料在建筑、石油化工和航天航空等领域中被广泛应用。

在过滤方面，泡沫金属可用于空气和液体的过滤。

由于其高表面积和可调节的孔隙结构，泡沫金属可以有效地去除悬浮颗粒和杂质。

泡沫金属的制备,力学性能及其应用

控制温度和时间
在制备过程中，控制好温度和时间，可以提高泡沫金属的性能。
优化发泡剂的类型和浓度
通过调整发泡剂的类型和浓度，可以控制泡沫金属的孔径和孔隙率。
控制压力和气氛
在某些制备方法中，控制好压力和气氛，可以提高泡沫金属的性能。
02 泡沫金属的力学性能
抗压性能
总结词
泡沫金属具有优异的抗压性能，能够承受较大的压力而不会发生变形或破裂。
复合技术
通过与其他材料的复合，可以发挥泡沫金属和复合材料各自的优点，制备出具有优异性能的复合
材料。
未来发展方向和挑战
拓展应用领域
泡沫金属作为一种功能材料，应积极探索其在新能源、生物医学、航空航天等新兴领域的应用。
提高性能
继续优化制备工艺，提高泡沫金属的各项性能指标，以满足更广泛的应用需求。
详细描述
由于其独特的结构和孔隙率，泡沫金属在压缩载荷下展现出良好的塑性和稳定性，可以有效地分散压力，防止局部应力集中。
抗拉性能
总结词
泡沫金属的抗拉性能较弱，容易在拉伸载荷下发生断裂。
详细描述
泡沫金属的抗拉强度较低，主要原因是其孔隙结构在拉伸过程中容易产生应力集中，导致材料断裂。
抗冲击性能
不同类型的发泡剂和浓度对泡沫金属的孔径和孔隙率有显著影响。
制备温度和时间
温度和时间是影响泡沫金属性能的重要因素，温度和时间的控制对制备高质量的泡沫金属至关重要。
压力和气氛
在某些制备方法中，压力和气氛也是重要的影响因素。
制备过程的优化策略
优化原料的粒度和纯度
选择合适的粒度和纯度的原料，可以提高泡沫金属的性能。
渗流法
通过控制金属基体的孔径和孔隙率，使液体或气体渗入到基体中，然后通过加热或加压使渗入的物质释放出气体，形成泡沫金属。

泡沫金属的介绍及制备

泡沫金属的介绍及制备泡沫金属，又称金属泡沫或多孔金属，是一种具有很高比表面积和极低密度的材料。

它是由金属表面的气泡组成，具有良好的热、声、电和机械性能，广泛应用于过滤、隔热、吸能和结构支撑等领域。

第一种制备方法是模板法。

这种方法首先需要制备一个具有特定孔洞结构的模板，常用的模板材料有泡沫聚苯乙烯、泡沫聚氨酯和陶瓷材料等。

然后，将金属溶液浸渍到模板中，再通过高温烧结或电解沉积等方法形成金属泡沫。

最后，将模板从金属泡沫中去除，得到所需的泡沫金属材料。

这种方法制备的金属泡沫具有规则的孔洞结构和良好的复制性。

第二种制备方法是粉末法。

这种方法是通过金属粉末与发泡剂混合，然后将混合物置于高温环境中进行烧结，使粉末粒子熔结在一起，形成金属泡沫。

这种方法制备的金属泡沫具有无规则的孔洞结构，适用于一些特殊领域的应用。

第三种制备方法是发泡燃烧法。

这种方法是利用金属粉末与可燃剂的混合物，在燃烧过程中生成大量的气体，从而形成金属泡沫。

这种方法制备的金属泡沫具有高比表面积和较低密度，适用于过滤和催化等领域。

最后一种制备方法是水泡发泡法。

这种方法是将金属粉末与表面活性剂和泡沫稳定剂混合，再将混合物加入水中，通过机械搅拌和超声波处理等方法形成稳定的泡沫液。

将泡沫液移至模具中，加热或烘干后，形成金属泡沫材料。

这种方法制备的金属泡沫具有较低的密度和较高的强度，适用于吸能和噪音控制等领域。

总的来说，泡沫金属是一种新型的多孔金属材料，具有独特的性能和广泛的应用前景。

通过不同的制备方法，可以得到具有不同结构和性能的泡沫金属材料，满足不同领域的需求。

泡沫金属材料制备技术

泡沫金属材料制备技术1.引言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具有优异的物理特性和良好的机械性能的新型工程材料。

它具备的优异物理性能，如比重小、刚度大、比表面大、减震性能好、消声效果好、电磁屏蔽性能高等，使其在一些高技术领域获得了广泛应用[1-3]。

泡沫铝合金材料是一种在铝合金基体中分布有大量微小气孔结构的超轻型铝合金材料。

其开发研究始于20世纪40年代，最早的泡沫铝制备工艺是Sosnick于1948年提出的在铝熔体中以气化汞为气体来源制备泡沫铝合金的做法，该工艺还申请了美国专利[2]。

1956年，美国科学家Elliot完善了泡沫铝制备理论，并提出以可热分解气体的发泡剂来代替汞，从而给泡沫金属材料的工艺发展指明了方向，同年他采用熔体发泡法成功制造出泡沫铝。

随后人们开发使用了多种发泡剂如TiH2、ZrH2、ErH2、MgH2等。

到了20世纪80年代末90年代初，泡沫铝材料的研究取得重大突破，日本九州工业研究所于1991年开发出泡沫铝工业化生产的工业路线。

1992年M. F. Ashby第一次系统总结了泡沫金属的制备、性能和应用。

90年代以来，国外科研机构和大学推出了多种制备高性能泡沫铝的工艺方法，如德国不来梅德夫雷霍夫实用材料研究所研制的粉末发泡法，德国的连续喷吹气体制备泡沫铝法（DE4139020），日本日立造船技术研究所的发泡法等。

目前已经实现了采用金属发泡法和渗流铸造法来生产各种尺寸规模的泡沫铝部件，从高速列车到航天飞机的一系列领域都可以找到泡沫铝的身影[1]。

国内研究机构对泡沫铝的研究起步于20世纪80年代中期，目前国内主要的研究机构有东南大学、东北大学、昆明理工大学、大连理工大学等。

我国学者研制了一些具有独创性的生产工艺，并进行了大量的理论和实验研究。

其中东南大学材料系开展研究的时间最早，尤其在粉末冶金法制备泡沫铝工艺方面的成就较突出。

金属泡沫材料既可作为许多场合的功能材料，也可作为某些场合的结构材料，而一般情况下它兼有功能和结构双重作用，是一种性能优异的多用途工程材料。

泡沫金属的制备,力学性能及其应用ppt课件

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三、泡沫金属的力学性能
3.阻尼能力
泡沫金属的阻尼能力一般为制备其所用金属材质的5-10倍。虽然其耗散系数仍远远低于聚合物泡沫材料，但这种金属泡沫化后带来的阻尼能力的提高还是可以很好地加以利用的。
4.疲劳损坏
在泡沫金属的结构应用中，结构的强度会随时间和交变次数的增加而衰减。这种强度的衰减主要是由于泡沫金属的内部裂纹的萌生和发展。在闭孔泡沫金属内，当孔缘沿着某一方向弯曲变形时，孔胞面将会经受表层压力作用。在泡沫结构的交变变形中，存在一定的塑性变形累积，从而使结构强度逐渐衰减。
电屏蔽催化剂载体
良好的导电性，机械强度和低密度等特性使金属泡沫在电屏蔽方面具有有人的前景
体积比表面积高，可赋予小型电极以很高的反应表面积
平台应力段过后是密实应变点，该点之后，泡沫金属完全被压缩而应力突然上升，失去吸能作用。
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三、泡沫金属的力学性能
2.拉伸性能
泡沫金属的拉伸应力-应变性能不同于压缩性能。如下图所示为一个泡沫制品的示例，泡沫金属的整体屈服之前，其应力应变曲线斜率低于弹性模量，意味着很小的应变情形之下仍然有显著的微塑性出现。超过屈服点之后，泡沫金属发生硬化，直至极限拉伸强度产生破坏为止。
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二、泡沫金属的制备
7. 中空金属球结构（开孔+闭孔）
制备出尺寸合乎要求的中空金属球颗粒并进行烧结等工艺进行密实处理。
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二、泡沫金属的制备
8.两种材料共密实或共铸造而其中一种材料可滤除（开孔）
将各自体积分数均不低于25%的两种粉末混合、密实，形成两相各自连续且相互联结的双联结构。混合体压实后，在合适的溶剂中滤出其中另一种粉末。

泡沫金属的特点、应用、制备与发展

收稿日期：2004-09-02作者简介：陈文革（1969-），男（汉），陕西澄城县人，副教授，博士学位，主要从事纳米与功能器件材料研究。

泡沫金属的特点、应用、制备与发展陈文革!，张强"（1.西安理工大学材料科学与工程学院，陕西西安710048；2.西安惠宇金属基复合材料公司，陕西西安710000）摘要：本文阐述了多孔泡沫金属的结构特点、性能、应用以及制备技术，并展望了泡沫金属今后的研究与发展。

关键词：泡沫金属；性能；制备；应用；综述中图分类号：TF 125.6文献标识码：A文章编号：1006-6543（2005）02-0037-06CHARACTER I ST I CS APPL I CAT I ON FABR I CAT I ON AND DEVELOP M ENT OF PORO S M ETALSCHEN W en -g e 1，ZHANG O ian g 2（1.S choo l o f M aterials S cience and En g i neeri n g ，X i ’an n ivers it y o f T echno lo gy ，X i ’an 710048，Ch i na ；2.M etal M atri x C om p os ite M aterial C or p oration o f X i ’an H ui y u ，X i ’an 710000，Ch i na ）Abstract ：T he struct ure ，characteristics ，a pp lication and f abrication o f p orous m etals are su mm a-rized.T he research and develo p m ent o f p orous m etals i n t he f ut ure are f orecast.K e y words ：p orous m etal ；characteristic ；f abrication ；a pp lication ；su mm arization 多孔泡沫金属自1948年美国的S oS ni k 利用汞在熔融铝中气化而得，使人们对金属的认识发生了重大转变，认为面粉可以发酵长大，金属也可以通过类似的方法使之膨胀，从而打破了金属只有致密结构的传统概念。

泡沫金属的解释

泡沫金属的解释
泡沫金属是一种具有特殊结构的金属材料，其形状类似于海绵，具有高度开放的孔隙结构。

它由金属固态发泡而成，通过在金属中添加气体或发泡剂，在高温下进行熔化和凝固过程中产生的气泡扩散和固化形成孔隙结构。

泡沫金属通常由铝、镁、钛、镍、钢等金属材料制成。

泡沫金属具有许多独特的性质和应用优势。

首先，它具有极高的比表面积，这意味着单位体积的泡沫金属拥有更多的表面积，提供了更多的接触点，使其在传热、传质等方面具有出色的性能。

其次，泡沫金属具有良好的吸能能力和抗冲击性能，可以吸收和分散冲击能量，减轻冲击对结构或设备的损害。

此外，泡沫金属还具有优异的声学性能，可以吸音、隔音和减振。

泡沫金属的应用非常广泛。

在航空航天、汽车、建筑、能源、化工等领域，泡沫金属被广泛应用于热交换器、过滤器、阻尼材料、吸声材料、冲击吸能材料等方面。

例如，泡沫金属可以用于制造轻量化的航空发动机部件，提高发动机的效率和性能；还可以用作车辆冲击吸能材料，保护车内乘客免受碰撞的伤害；在建筑领域，泡沫金属可以用于隔音、隔热和节能等方面。

泡沫金属是一种具有特殊结构和出色性能的金属材料，其广泛的应用领域和多样化的功能使其成为现代工程和科学领域中重要的材料
之一。