多孔泡沫金属材料的性能及其应用
?/p>
?/p>
:
多孔泡沫金属是一种在金属基体中含有一定数量、一定尺寸孔径、一定孔隙率?/p>
孔洞的金属材?/p>
.
由于其结构特?/p>
,
因此具备了多方面的特殊性能。作为结构材?/p>
,
它具有轻
质、高比强度的特点
;
作为功能材料
,
它具有多孔、减振、阻尼、吸音、隔音、散热、吸收冲
击能、电磁屏蔽等多种物理性能
,
因此在国内外一般工业领域及高技术领域都得到了越来越
广泛的应?/p>
.
本文对这种多孔泡沫金属材料的性能及其应用进行了较为全面的介绍?/p>
关键?/p>
:
多孔泡沫金属
;
性能
;
应用
0
多孔泡沫金属是近几十年发展起来的一种功能材?/p>
,
对其概念或分类学术界不尽?/p>
一
,
但基本上有如下定义方?/p>
:
多孔泡沫金属是一种金属基体中含有一定数量?/p>
一定尺寸孔径?/p>
一定孔隙率的金属材?/p>
.
概括起来
,
主要有如下分类方?/p>
:(1)
按孔径和孔隙率的大小分为两类
:
多孔金属和泡沫金?/p>
.
孔径小于
013mm,
孔隙率在
45%
?/p>
90%
?/p>
,
称为多孔金属
(porousmetal);
而孔径在
015
?/p>
6mm,
孔隙率大?/p>
90%
?/p>
,
称为泡沫金属
(foammetal);(2)
按孔的形状特征进行分
?/p>
:
具有通孔结构的称为多孔金?/p>
,
具有闭孔结构的称为胞状金?/p>
(cellu2larmetal).
但用得最?/p>
的是多孔金属和泡沫金?/p>
,
且多数作者都将两者视为等同的概念
.
目前更为合适的名称为多?/p>
泡沫金属
(porousfoammetal)
[1-3]
.
多孔泡沫金属材料实际上是金属与气体的复合材料
,
正是?/p>
于这种特殊的结构
,
使之既有金属的特性又有气泡特?/p>
,
综合表现为能量吸收?/p>
(
如吸音?/p>
减震
?/p>
)
、渗透性、阻燃耐热性、轻质等
,
故一直被期望用于建筑材料、吸音材料、减震材料、过
滤器材料、电池电极材料等方面
.
如果在气孔结构的工艺控制、短流程连续化工业生产等?/p>
键性技术方面取得突?/p>
,
多孔泡沫金属材料将为金属材料及其它相关领域带来革命性进?/p>
1
多孔泡沫金属材料的结构特?/p>
[4]
泡沫金属的孔径一般较?/p>
,011
?/p>
10mm
或更?/p>
(
一?/p>
粉末冶金金属孔径不大?/p>
0.3mm)
?/p>
孔隙率较?/p>
,
一般随其种类不同而不?/p>
,
?/p>
40%
?/p>
98%
的范
围内变化。直接发泡法制作的泡沫金?/p>
,
孔隙率在
40%
?/p>
60%
左右
,
而通孔的海绵态泡沫金?/p>
的孔隙率可高?/p>
98%
?/p>
随孔隙率的提?/p>
,
泡沫金属的密度降?/p>
,
泡沫金属的密度低
,
一般只有同
体积金属?/p>
1/10
?/p>
3/5
。它的比表面积则较大
,
?/p>
10
?/p>
40cm2/cm3
。例如孔隙率大于
63%
的泡
沫铝合金
,
其密度可?/p>
1
以下
,
能够浮于水面?/p>
.
2
多孔泡沫金属的性能及其应用泡沫金属材料的性能主要取决于气孔在基体材料?/p>
的分布情?/p>
,
包括气孔的类型、形状、大小、数量、均匀性、以及比表面积等
.
多孔泡沫金属
材料自问世以?/p>
,
作为结构材料
,
它具有轻质?/p>
高比强度的特?/p>
;
作为功能材料
,
它具有多孔?/p>
?/p>
振、阻尼、吸音、隔音、散热、吸收冲击能、电磁屏蔽等多种物理性能
[5]
;
因此它在国内?/p>
一般工业领域及高技术领域都得到了越来越广泛的应用?/p>
2.1
渗透性能及应用渗透性是高孔隙率材料在过滤、液
-
液分离、噪声抑制等方面?/p>
关键性能。泡沫金属中闭孔的数目对渗透性的影响较大
,
只有那些具有通孔结构的泡沫材?/p>
才有渗透性能
,
另外
,
渗透性还与孔径大小?/p>
孔的表面光洁度?/p>
渗透物体的性质
(
如黏度?/p>
流?/p>
)
?/p>
渗透压力等因素有关
.
因其多孔性可将其应用于化学过滤器
(
如滤掉液体、气体中的固体颗?/p>
?/p>
)
、供净化水使用的气化处理器、自动加油的含油轴承、带香味的装饰品等。通过对泡?/p>
金属孔结?/p>
(
如孔隙度?/p>
孔径大小?/p>
通孔度等
)
的调?/p>
,
可以获得不同透过性能要求的泡沫金?/p>
材料?/p>
2.2
消声减震性能及应?/p>
[6-8]
具有通孔结构的泡沫金属材?/p>
,
当有声波或机械振动波?/p>
入时
,
孔内介质
(
一般为空气
)
在声波作用下产生周期性的震动而与孔壁摩擦形成摩擦?/p>
,
孔内
介质在声波作用下发生压缩─膨胀形变也使部分声能变为热能
,
这种能量转换是不可逆的
,
?/p>
消声起主导作?/p>
;
另外
,
泡沫材料本身也可以因弹性震动而消耗一部分声能
;
又由于泡沫材?/p>
具有的特殊结?/p>
,
使其具有改变声源特性的功效
,
可以使难以消除的中低频段噪声峰值移向高
频段
,
这些特征均为采用常规手段进一步降低气流噪声提供了有利条件。与其它的消音材?