泡沫金属的现有制备方法总结

1.2.1浇注法

(A)熔体发泡法

这种方法的工艺过程是:向熔融的金属中加入增粘剂,使其粘度提高,然

后加入发泡剂,发泡剂在高温下分解产生气体,通过气体的膨胀使金属发泡,

然后使其冷却下来或者浇注可以得到泡沫金属。常用的发泡剂为TIHZ、ZrH:等金属氢化物。

(B)颗粒浇注法

这种方法通过把熔融金属浇注到充满散状颗粒的模中,而获得具有连通的

蜂窝状结构或海绵状结构的泡沫金属。这些颗粒可以是耐热和可溶的(如氯化钠)时,它们可以从铸件中被浸洗掉,形成具有连通孔隙的多孔金属;当使用

松散的非可溶性填料(如多孔陶土球、泡沫玻璃、空心刚玉球、泡沫碳等无机

填料)时,则可获得金属一颗粒复合体。

(C)球形颗粒加入法

先将金属在塔竭中熔化,然后加入颗粒或中空球并同时进行搅拌,使这些

颗粒均匀地分散到金属熔体中去,使金属的温度降低,当金属熔体的粘度足以

使金属熔体不再发生偏析和分层时,即颗粒物质在金属熔体中被固定了,此时

停止搅拌并让熔体凝固下来。这种方法适用于制备高熔点的泡沫金属,如泡沫

钨等。

(D)失蜡浇注法

此法采用液态高熔点物质充填海绵状泡沫塑料的孔隙,使之硬化后,加热

使塑料气化而获得海绵状孔隙的铸型。将液态金属浇入此铸型,冷却凝固后除

去高熔点物质后,便得到与原海绵状泡沫塑料模具有相同结构的泡沫金属。

1.2.2沉积法

(A)电镀法

该方法是将所需的金属镀到经过硬化和化学预镀的聚氨基甲酸乙脂表面

上,并达到所需的厚度,再通过热分解法将聚氨基甲酸乙脂去掉,得到具有非

常均匀孔隙分布及相当高孔隙率的泡沫金属。

(B)阴极溅镀沉积法

通过在一定的惰性气体压力下对一基片进行溅射,从而得到被捕获惰性气

体原子均匀分布的金属片,然后把它加热到高于其熔点的温度,并一直加热到

足以加热使那些被捕获的气体膨胀,形成具有封闭孔的蜂窝状的泡沫金属。(C)气相蒸发沉积法

在较高的惰性气氛中缓慢蒸发金属材料,形成金属烟。金属烟在自身重力

和惰性气流携带下沉积,疏松地堆砌起来,形成亚微米尺度的多孔泡沫结构。

1.2.3粉末冶金法

(A)粉体发泡法

该法用于一些熔点较高的金属和合金,如不锈钢、铜、镍、铁等。将少量

的发泡剂加入金属或合金的粉末中,将混匀的混合物压制成无残余通孔的密实

块体,加热到接近或高于混合物熔点的温度,发泡剂分解释放出大量的气体,

迫使致密的压实材料膨胀,形成多孔隙的泡沫材料。粉体发泡法制备泡沫铝的

工艺流程如图1一4所示。

(B)粉浆法

用细金属粉、发泡剂和有机载体组成悬浮液,将其搅拌成含有泡沫的状态,

然后将其置于模具中加热焙烧便可以得到具有多孔结构的金属。这种方法最初用于发泡Be、Fe、Cu和不锈钢材料,后来也用来生产泡沫铝,但产品强度很低。

(C)散粉烧结法

将金属细粉直接放到模内进行烧结,颗粒相互粘结,从而形成多孔的烧结

体。

(D)浸浆海绵烧结法

用含有金属粉末的浆液渗透海绵状的有机材料,干燥除去溶剂后加热使有

机海绵体分解,最后将无机残留物在更高的温度下烧结,即可得到高孔隙率的

三维结构的发泡金属。

(E)纤维冶金法

用机械拉伸以及其他工艺方法制备黑色金属纤维,再将纤维制成毡后加

工,然后烧结获得泡沫金属。

1.2.4颗粒渗流法

图1一5所示为颗粒渗流法制备泡沫金属原理图。将粒子(通常为NaCI或KCI颗粒)放入坚固的容器中预热到临界温度以上,把熔融的金属倒入粒子的

上层,在熔融金属上加压,使熔融金属在压力的作用下浸入粒子的缝隙中,形

成金属和粒子的复合体。最后除去粒子得到泡沫金属。用这种方法制备的泡沫金属孔隙率在50%一70%左右,孔结构与使用的粒子形状有关。

从上述不同泡沫金属的制备工艺看,不同的工艺决定了泡沫金属中孔的类

型、形状、结构尺寸、孔隙率、均匀性、比表面等工艺参数,而多孔金属中的孔隙分布情况又决定其性能。

1.2.5搅拌摩擦焊制备

泡沫金属的制备方法虽然很多,但有实际应用前景的只有粉体发泡法、颗

粒渗流法和熔体发泡法。粉体发泡法适用于制备小型、具有特定形状的零件, 但因使用模具而使成本提高。颗粒渗流法制备的泡沫铝颗粒状物不易除净且容易腐蚀。熔体发泡法适合于制备大型块状泡沫铝,因而在工业上有着广泛的应用前景。