2金属多孔材料及其制备

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5. 粉末增塑挤压 ◆ 粉末中加入增塑剂，通过挤压制备截面不变，各种断面 形状（棒、管、方、梅花等）的长形多孔金属材料。 ◆ 挤压压力低、含大量挥发性增塑剂。 ◆ 大量制备连通空隙、透气性好的钨、钼、镍、钛及其合 金、不锈钢多孔材料。 ★ 增塑剂：石蜡、淀粉、聚乙烯醇等。
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◆ 四环素、红霉素、味精、酵母菌等生产中的空气过滤
活性炭 + 脱脂棉
◆ 大输液制取中的脱碳
金属过滤器（青铜、不锈钢、镍）
多孔不锈钢或钛取代了砂滤棒，过滤效率提高数倍，维护 费用降低。
◆ 湿法钽粉生产中熔融钠的过滤
Hale Waihona Puke Baidu
多孔镍
高炉煤气的净化
多孔不锈钢
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◆ 原子能工业，UF6提炼中流化床尾气过滤
多孔镍、不锈钢 多孔不锈钢
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金属多孔材料的制备
一、传统制备方法
以金属粉末（或 与非金属粉末混 合）为原料，经 成形烧结制备金 属多孔材料。
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1. 模压成形与烧结
润滑剂：甘油、硬脂酸等，减小摩擦力，提高均匀性 黏结剂：树脂、聚乙烯醇等 造孔剂：碳酸氢铵、硬脂酸锌、硫酸铵等 增塑剂：石蜡等 添加剂以溶液形式加入(溶入汽油、丙酮、酒精等)，均匀
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2. 等静压成形
◆ ◆ ◆ ◆
制备异型制品 大尺寸 密度较均匀 尺寸精度稍差
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3. 松装烧结
◆ 粉末松装或经振实装入模具中烧结 ◆ 依靠烧结过程中粉末颗粒间的相互黏结形成多孔烧结体 ◆ 采用粒度分布窄的球形粉末 ◆ 可加入疏松剂提高孔隙度（最高可至70-90%） ◆ 可制备筒状、杯状、薄片多孔材料 ◆ 通过剪切和焊接制备各种形状的多孔零件
回收放射性粉尘，达到排放标准
◆ 航空器制导陀螺液压油净化、自动燃烧管路气体净化
◆ 纺织 热洗水中去除染料颗粒
石油提炼中油蜡分离 ……………
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二、流体分布与控制
◆ 火箭偏航指示仪外壳的冷却气体或液体控制 多孔不锈钢
◆ 磁带处理中气浮滚筒布气 ◆ 啤酒充气 多孔钛
◆ 石油化工、冶金工业中流化床气体分布板
二、新型制备技术 1. 离心沉积技术 采用多孔金属管作为支撑体，将金属粉末配成料浆，将料浆 放入支撑管一起高速旋转，料浆中的金属颗粒在离心力的作 用下，由于粉末颗粒大小不同沉积速度不同，从而实现粉末 颗粒分级沉积在支撑管内壁，产生梯度膜层结构，经干燥、 烧结等，得梯度孔径多孔材料。 ★ 避免孔径大小突变，过滤精度高、透气性好。 ★ 适于制备钛、镍及其铁合金、不锈钢等微孔金属膜。 ★ 可得亚微米级、纳米级孔隙的多孔金属膜。
★ 主要应用于透气性要求高，但净化要求不高的多孔材料。 ★ 过滤汽油、润滑油、化学溶液，捕收10-20μm杂质粒子；
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4. 粉末轧制
◆ 粉末由给料漏斗送入辊间，轧制成一定孔隙度的生坯，生 坯经烧结，或再经复轧，制备多孔带材。 ◆ 影响孔隙度的因素：轧制压力、烧结温度等
★ 铁、镍、钛、不锈钢等多孔带材。 如长达几十米的多孔钛板材、带材，由于化工过滤领域。
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2. 注射成形技术 ◆ 金属粉末注射成形是借鉴塑料注射成形技术发展起来的金 属粉末冶金近净成形技术。 ◆ 将粉末与有机黏结剂混合，用注射成形机成形，脱出黏结 剂、烧结。 ★ 流动状态下均匀填充模腔 ★ 密度、结构均匀，近净成形 ★ 快速、经济制备复杂形状零件（切槽、螺纹、交叉孔等） ★ 可制备青铜、不锈钢，钛、镍及其合金多孔件。 ★ 黏结剂性质、脱除工艺、烧结、粉末粒度及分布等决定孔 隙特性
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3. 三维打印成形技术
加工平台铺一薄层金属粉末，喷头在计算机的控制下，按 照截面轮廓信息，选择性喷射黏结剂，形成截面层。一层 铺好后，再进行后一层粘结，如此往复形成三维产品，烧 结固化，形成多孔材料。
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4. 激光、电子束快速成形技术
与三维打印技术类似，不同的是： ◆ 不添加黏结剂； ◆ 通过计算机控制激光束或电子束移动，逐层烧结，建立三 维多孔金属实体。
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五、消声降噪 与其他消声材料（木质、化学纤维）相比： ◆ 耐高温，受热不放出有毒物质； ◆ 刚性好，可独立制成消声板材； ◆ 不易变质和污染，易于回收再利用； 建筑、车辆、舰船等消声降噪材料； 高架桥吸声衬底、高速公路隔音屏障、隧道壁墙； 工厂机械消音屏； 军事上鱼雷隔音板； ……………
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六、生物植入体 生物相容； 力学性能好； 多孔结构：固定更可靠、 利于体液营养成分传输， 大大缩短康复期； 人体骨组织缺损的修复与替代 七、其他应用 多孔电极、电容； 电磁屏蔽：电子仪器设备、飞行器屏蔽层； 发汗材料； ……………
金属多孔材料及其制备
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采用金属或合金粉末为原料，经成形与高温 烧结而成的刚性结构多孔材料。
金属 多孔材料
质轻、比表面积大、能量吸收、隔热（闭孔）
散热（通孔）、吸声、渗透、 电磁波吸收…
不锈钢、铜及铜合金、镍及镍合金、 钛及钛合金…
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金属多孔材料的应用
一、过滤与分离
液体或气体 通孔结构 对流体分离或净化
◆ 控制延时器：通过控制流体流动速度，延迟信号在流体中
的传递 ……………
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三、防撞和防震
理想的冲击吸收性能
减震、阻尼性能
宇航飞船起落架、升降机传送安全垫、机床底座、 减小齿轮震动和噪声的阻尼环、高速磨床吸能内衬 汽车、火车侧、前部防撞零部件 ……………
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四、导热、隔热 导热 开孔金属 在流动的空气或液体中，由于表面积大、复杂的三维流动， 散热性能优异。 用于高密度热流（航天飞行器、高速列车、微电子器件 的高速芯体）的散热装置。 隔热 闭孔金属 热导率与常用的非金属绝热材料相近，同时强度、韧性优 隔热、承载双重功能：航天结构隔热部件等