多孔泡沫金属材料解析
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
多孔泡沫金属的应用主要有吸声材料 、吸振材料、抗冲击材料、催化载体材 料、医学植入体等 。
（1）吸声吸振阻燃
11
多孔泡沫金属材料的特性及应用
泡沫金属的应用 （2）抗冲击材料
12
多孔泡沫金属材料的特性及应用
泡沫金属的应用 （3）生物医学植入体
利用 Ti 合金泡沫与人体的生物相容性, 可用于人体骨骼或牙齿的替代材料 ,M g 泡沫也有望作为人工骨头的材料
（2）渗流铸造法
渗流铸造法是将 Na Cl 堆积在铸模中压制成坯 ,经预 热后浇注金属, 然后将颗粒去除 , 制备出通孔的泡沫结构。 该工艺的关键是合理选择和搭配粒子的预热温度、铝液浇 注温度和冲型压力这 3 个工艺参数, 其中对粒子预热温度的 控制尤其重要。
8
多孔泡沫铝的制备工艺
制备工艺介绍
（3）粉末冶金发泡法
（2） 孔隙率高。多孔泡沫金属材料的孔隙率随其种类 不同而不同 ,在 40 %～ 98 %的范围内变化。
（3） 密度低。随孔隙率的提高, 泡沫金属的密度降低, 一般为同体积金属的 3/5 ～ 1/50 不等 。例如孔隙率大 于63 %的泡沫铝合金 , 其密度可达 1 g/cm3以下, 能够 浮于水面上。
概念
泡沫金属是一种在金属基体中形 成无数三维空间网状结构的多孔金属 材料，又称多孔性泡沫金属，由于它 兼有金属特性和非金属的一些特殊物 理性能，因而得到国内外的普遍关注。
3
多孔泡沫金属材料
分类方法介绍Leabharlann (1) 按孔径和孔隙 率的大小
孔 径 小 于0. 3mm，孔隙率在 45% ～ 90% 的，称 为多孔 金 属( porous metal)
9
多孔泡沫金属材料的特性及应用
功能特性介绍 由于大量微小气孔的存在，多孔泡沫金属与实体结构材料相比
具有一系列的优良性能：密度小、比强度高、良好的可压缩性，独 特的压缩应力-应变曲线、在变形过程中泊松比的改变、可吸收较高 的冲击能量、减震、吸音、电磁屏蔽等。
10
多孔泡沫金属材料的特性及应用
泡沫金属的应用
多孔泡沫金属材料
1
基本概念
2
分类方法
3
结构特点
4
制备工艺
5
功能特性
6
应用及展望
多孔泡沫金属材料
发现以及基本概念介绍
发现
多孔泡沫金属自 1948 年美国的So Snik 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。
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。
（4）电磁屏蔽
13
多孔泡沫金属材料的发展前景
目前主要的发展趋势主要表现在以下两个方面。 （1）建立孔结构力学模型。
目前,还没找到有效测量和正确描述泡沫金属材料孔结构力学行为的 实验方法和理论模型, 因此,需要开展大量的实验研究和理论探索 , 如何 正确估计孔结构的力学行为特征仍然是一个极具挑战性的课题。 （2）制备方法的综合化及先进技术的应用。
5
多孔泡沫金属材料
制备工艺方法及其分类
（1）按制备工艺分类
（2）按被加工金属的物理状态分类
6
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
7
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
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。
4
多孔泡沫金属材料
泡沫金属的结构特点
（1） 孔径大。多孔泡沫金属材料与普通的粉末冶金多 孔材料相比,孔径较大 ,贯通孔多 。
泡沫金属的制备方法正在向着多种基本方法的综合应用的方向发展, 如激光烧结法中既有粉末冶金法也有铸造法的因素 ,其间的界限并不明 显。
14
谢谢！
（1）吸声吸振阻燃
11
多孔泡沫金属材料的特性及应用
泡沫金属的应用 （2）抗冲击材料
12
多孔泡沫金属材料的特性及应用
泡沫金属的应用 （3）生物医学植入体
利用 Ti 合金泡沫与人体的生物相容性, 可用于人体骨骼或牙齿的替代材料 ,M g 泡沫也有望作为人工骨头的材料
（2）渗流铸造法
渗流铸造法是将 Na Cl 堆积在铸模中压制成坯 ,经预 热后浇注金属, 然后将颗粒去除 , 制备出通孔的泡沫结构。 该工艺的关键是合理选择和搭配粒子的预热温度、铝液浇 注温度和冲型压力这 3 个工艺参数, 其中对粒子预热温度的 控制尤其重要。
8
多孔泡沫铝的制备工艺
制备工艺介绍
（3）粉末冶金发泡法
（2） 孔隙率高。多孔泡沫金属材料的孔隙率随其种类 不同而不同 ,在 40 %～ 98 %的范围内变化。
（3） 密度低。随孔隙率的提高, 泡沫金属的密度降低, 一般为同体积金属的 3/5 ～ 1/50 不等 。例如孔隙率大 于63 %的泡沫铝合金 , 其密度可达 1 g/cm3以下, 能够 浮于水面上。
概念
泡沫金属是一种在金属基体中形 成无数三维空间网状结构的多孔金属 材料，又称多孔性泡沫金属，由于它 兼有金属特性和非金属的一些特殊物 理性能，因而得到国内外的普遍关注。
3
多孔泡沫金属材料
分类方法介绍Leabharlann (1) 按孔径和孔隙 率的大小
孔 径 小 于0. 3mm，孔隙率在 45% ～ 90% 的，称 为多孔 金 属( porous metal)
9
多孔泡沫金属材料的特性及应用
功能特性介绍 由于大量微小气孔的存在，多孔泡沫金属与实体结构材料相比
具有一系列的优良性能：密度小、比强度高、良好的可压缩性，独 特的压缩应力-应变曲线、在变形过程中泊松比的改变、可吸收较高 的冲击能量、减震、吸音、电磁屏蔽等。
10
多孔泡沫金属材料的特性及应用
泡沫金属的应用
多孔泡沫金属材料
1
基本概念
2
分类方法
3
结构特点
4
制备工艺
5
功能特性
6
应用及展望
多孔泡沫金属材料
发现以及基本概念介绍
发现
多孔泡沫金属自 1948 年美国的So Snik 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。
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。
（4）电磁屏蔽
13
多孔泡沫金属材料的发展前景
目前主要的发展趋势主要表现在以下两个方面。 （1）建立孔结构力学模型。
目前,还没找到有效测量和正确描述泡沫金属材料孔结构力学行为的 实验方法和理论模型, 因此,需要开展大量的实验研究和理论探索 , 如何 正确估计孔结构的力学行为特征仍然是一个极具挑战性的课题。 （2）制备方法的综合化及先进技术的应用。
5
多孔泡沫金属材料
制备工艺方法及其分类
（1）按制备工艺分类
（2）按被加工金属的物理状态分类
6
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
7
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
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。
4
多孔泡沫金属材料
泡沫金属的结构特点
（1） 孔径大。多孔泡沫金属材料与普通的粉末冶金多 孔材料相比,孔径较大 ,贯通孔多 。
泡沫金属的制备方法正在向着多种基本方法的综合应用的方向发展, 如激光烧结法中既有粉末冶金法也有铸造法的因素 ,其间的界限并不明 显。
14
谢谢！