2金属多孔材料及其制备汇总
金属多孔材料的制备及应用
金属多孔材料的制备及应用于永亮，张德金，袁勇，刘增林(粉末冶金有限公司)摘要:在归纳分析目前国内外各种制备多孔材料新技术的基础上，阐述了多孔材料在过滤、电极材料、催化载体、消音材料、生物和装饰材料方面应用及未来发展前景。
关键词:多孔材料功能结构制备方法金属加工0前言多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料，孔洞的边界或表面由支柱或平板构成。
由于多孔材料具有相对密度低、比强度高、比表面积大、重量轻、隔音、隔热、渗透性好等优点，其应用范围远远超过单一功能的材料。
近年来金属多孔材料的开发和应用日益受到人们的关注。
目前，金属多孔材料已经在冶金、石油、化工、纺织、医药、酿造等国民经济部门以及国防军事等部门得到了广泛的应用。
从20世纪中叶开始，世界科技较发达国家竞相投入到多孔金属材料的研究与开发之中，并相继研发了各种不同的制备工艺。
1金属多孔材料的制备工艺1.1粉末冶金(PM)法［1］该方法的原理是将一种或多种金属粉末按一定的配比混合均匀后，在一定的压力下压制成粉末压坯。
将成形坯在烧结炉中进行烧结，制得具有一定孔隙度的多孔金属材料。
或不经过成形压制，直接将粉末松装于模具内进行无压烧结，即粉末松装烧结法。
1.2纤维烧结法［2］纤维烧结法与粉末冶金法基本类似。
用金属纤维代替金属粉末颗粒，选取一定几何分布的金属纤维混合均匀，分布成纤维毡，随后在惰性气氛或还原性气氛保护的条件下烧结制备金属纤维材料。
该法制备的金属多孔材料孔隙度可在很大范围内调整。
作者简介:于永亮(1981－)，男，2006年7月毕业于中南大学粉末冶金专业。
现为莱钢粉末冶金有限公司技术科助理工程师，主要从事生产技术及质量管理工作。
1.3发泡法［3］1)直接吹气法。
对于制备泡沫金属，直接吹气法是一种简便、快速且低耗能的方法。
2)金属氢化物分解发泡法。
这种方法是在熔融的金属液中加入发泡剂(金属氢化物粉末)，氢化物被加热后分解出H2，并且发生体积膨胀，使得液体金属发泡，冷却后得到泡沫金属材料。
第五讲 金属多孔材料的应用及制备
青铜过滤元件示意图
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多孔钛是一种新型的过滤净 化材料，特点是耐腐蚀性强， 化材料，特点是耐腐蚀性强， 具有很好的物理机械性能， 具有很好的物理机械性能， 可以满足过滤工程对力学性 能的需要，使用寿命长， 能的需要，使用寿命长，应 用领域十分广阔， 用领域十分广阔，可适应多 种再生方法使得它在过滤方 面的应用更有价值。 面的应用更有价值。
孔率的测定 显微分析法：由显微镜观测出截面的总面积 S0 ， 和 SP ， 显微分析法： 再通过如下公式计算出其中包含的孔隙面积多孔体的孔率： 再通过如下公式计算出其中包含的 S
P O
× 100
%
质量体积直接计算法： 质量体积直接计算法：
典型热管中的热流和工作液流
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3.流体分布与控制（布气） 流体分布与控制（布气） 流体分布与控制
1—气体入口 气体入口2—辊筒底部与密封端 气体入口 辊筒底部与密封端 3—膜带 膜带 1—分流阀 分流阀2—压缩空气供应室 压缩空气供应室3—粉末冶金多孔 粉末冶金多孔 分流阀 压缩空气供应室 隔板4—煤矸石 煤矸石5—精煤 精煤6—原煤 原煤7—尾矿 尾矿8—尾矿 隔板 煤矸石 精煤 原煤 尾矿 尾矿 出口9—精矿出口 精矿出口10—栅栏板 栅栏板11—煤矸石出口 出口 精矿出口 栅栏板 煤矸石出口
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多孔金属材料的制备方法及应用研究论文
多孔金属材料的制备方法及应用研究论文一、制备方法1.颗粒模板法：通过选择合适的颗粒模板（如聚苯乙烯微球）将其包裹在金属粉末上，然后通过烧结或电解沉积等方式将金属粉末固化成多孔结构。
2.溶胶凝胶法：通过溶胶凝胶方法将金属原料溶解于溶液中，然后加入适量的模板剂，通过调节溶胶凝胶条件如温度、浓度等，使金属原料在模板上逐渐凝胶成形。
3.电解沉积法：通过在电解池中将金属离子还原成金属原子，然后将金属原子沉积在电极表面，形成多孔结构。
可以通过控制电解条件如电解电压、电流密度等来调节多孔金属的孔隙大小及形貌。
4.粉末冶金法：通过将金属粉末与孔隙形成剂混合均匀后，进行压制和烧结等处理，使金属粉末在烧结过程中形成孔隙结构。
二、应用研究论文1.论文标题：“多孔铜材料的制备及其在催化剂中的应用研究”该论文首先采用溶胶凝胶法制备了多孔铜材料，并通过扫描电子显微镜和氮气吸附-脱附实验表征了其孔隙结构特征。
然后，将多孔铜材料应用于催化剂中，研究了其在有机反应中的催化性能。
实验结果表明，多孔铜材料具有较高的催化活性和选择性，可作为一种高效催化剂应用于有机合成领域。
2.论文标题：“多孔镍材料的制备及其在氢制氨催化剂中的应用研究”该论文通过电解沉积法制备多孔镍材料，并通过X射线衍射和透射电子显微镜等表征手段研究了其晶体结构和孔隙结构特征。
然后，将多孔镍材料应用于氢制氨催化剂中，研究了其在氢制氨反应中的催化性能。
实验结果表明，多孔镍材料具有较高的催化活性和稳定性，可作为一种有效的催化剂应用于氨合成工业。
3.论文标题：“制备方法对多孔铝材料孔隙结构及性能的影响研究”该论文通过颗粒模板法制备了多孔铝材料，并系统研究了制备方法对其孔隙结构和性能的影响。
结果表明，不同制备方法在形成多孔结构时会产生不同的孔隙大小和分布，进而影响多孔铝材料的物理和化学性质。
该研究为多孔金属材料的制备方法提供了重要的参考依据。
综上所述，多孔金属材料制备方法包括颗粒模板法、溶胶凝胶法、电解沉积法和粉末冶金法等，其应用研究主要集中在催化剂、氢制氨催化剂等领域。
多孔金属有机骨架材料的制备及其应用研究
多孔金属有机骨架材料的制备及其应用研究近年来，多孔金属有机骨架材料受到了广泛关注。
这种材料在化学、物理、材料科学等领域都有着重要的应用，同时也是新型材料领域的前沿研究课题。
本文将介绍多孔金属有机骨架材料的制备方法和应用研究进展。
一、多孔金属有机骨架材料的制备方法1. 溶剂热法溶剂热法是制备多孔金属有机骨架材料的常用方法之一，其原理是将金属离子与有机配体在有机溶剂中反应生成多孔结构。
其中的有机配体通常为大环化合物，能够提供足够的空间和配位位点，从而形成高度有序的孔洞结构。
2. 水热合成法水热合成法是利用水热反应条件制备多孔金属有机骨架材料的方法。
该方法需要在高温高压下进行实验，水热反应的高效性极大提高了孔洞结构的有序性和纯度，有助于实现更高效和可重复的制备方法。
3. 等离子体增强化学气相沉积法等离子体增强化学气相沉积法是一种新型的制备多孔金属有机骨架材料的方法，其利用等离子体增强化学反应在表面上生成有机乃至无机薄膜，再通过控制氧化剂、反应时间等因素调控氧化反应来实现多孔结构的形成。
二、多孔金属有机骨架材料的应用研究1. 气体储存与分离多孔金属有机骨架材料具有高度有序孔结构，可以承载气体分子并具有储存和分离作用，因此在气体储存和分离方面具有很大的应用潜力。
2. 催化反应多孔金属有机骨架材料在催化反应中作为载体，有助于调控反应速率和选择性，进而提高反应效率和产率。
因此，多孔金属有机骨架材料被广泛应用于各种催化反应领域。
3. 气体传感器多孔金属有机骨架材料的结构与表面性质可通过调控实现对特定气体分子的识别和探测。
基于这种特性，多孔金属有机骨架材料可用于气体传感器、化学传感器等领域，对环境污染物等进行检测。
三、结语多孔金属有机骨架材料的制备方法和应用研究已经取得了令人瞩目的进展。
随着科技的不断发展，多孔金属有机骨架材料在化学、物理、能源等领域的应用将会越来越广泛，成为新型材料领域中的重要研究方向。
金属多孔材料
金属多孔材料
金属多孔材料是一种具有许多金属孔隙或微孔的材料。
由于其独特的孔隙结构和金属的优良性能，金属多孔材料被广泛应用于各个领域。
金属多孔材料具有很高的比表面积，这是由于其孔隙结构提供了大量的内表面积。
这使得金属多孔材料可以吸附和储存大量的气体、液体和固体，使其具有优秀的吸附性能。
例如，金属多孔材料可以用于气体吸附分离和催化反应等领域。
此外，金属多孔材料还可以用作储氢材料，具有很大的潜力应用于氢能源领域。
此外，金属多孔材料还具有较低的密度和良好的透气性。
这使得金属多孔材料在航空航天、汽车等领域中具有广泛的应用前景。
例如，金属多孔材料可以用于制造轻质结构材料，如航空发动机叶片和汽车零部件等。
此外，金属多孔材料还可以用作热交换器、过滤器和隔声材料等。
金属多孔材料的制备方法多种多样，常见的方法包括模板法、聚合物发泡法和化学蚀刻法等。
模板法是最常见的一种方法，它通过使用模板材料制备金属多孔材料。
聚合物发泡法是将聚合物溶液注入到金属模板中，然后通过热处理或溶剂蒸发将聚合物转化为多孔金属材料。
化学蚀刻法是通过将金属材料放置在具有特定酸性或碱性条件下来蚀刻出孔隙结构。
总之，金属多孔材料是一种具有大量孔隙结构和良好性能的材料。
其在吸附分离、储氢、轻质结构材料和热交换器等领域具
有广泛的应用前景。
随着科技的发展，金属多孔材料的制备方法和应用领域将会进一步扩展。
金属有机框架多孔材料的制备及其应用研究
金属有机框架多孔材料的制备及其应用研究一、本文概述金属有机框架（MOFs）多孔材料作为一种新兴的功能材料，近年来在化学、材料科学和工程等领域引起了广泛关注。
由于其独特的结构和性质，MOFs在气体存储、分离、催化、传感和药物输送等领域展现出了巨大的应用潜力。
本文旨在全面综述MOFs多孔材料的制备方法，探讨其结构特点与性能之间的关系，并深入分析MOFs在多个领域的应用研究进展。
文章将首先介绍MOFs的基本概念、分类及特点，随后重点讨论不同制备方法的优缺点，包括溶剂热法、微波辅助法、机械化学法等。
在此基础上，本文将综述MOFs在气体吸附与存储、催化、化学传感、生物医学等领域的应用实例，并展望其未来的发展趋势和挑战。
通过本文的阐述，旨在为MOFs多孔材料的制备和应用研究提供全面的理论支撑和实践指导。
二、金属有机框架多孔材料的制备方法金属有机框架（MOFs）多孔材料的制备是MOFs应用的基础，其制备方法的选择直接影响着MOFs的结构、形貌和性能。
目前，常用的MOFs制备方法主要包括溶液法、水热/溶剂热法、微波辅助法、机械化学法以及电化学法等。
溶液法：溶液法是最常用的MOFs制备方法之一。
通常，将金属盐和有机配体溶解在适当的溶剂中，通过控制反应条件（如温度、pH 值、浓度等），使金属离子与有机配体在溶液中自组装形成MOFs。
这种方法操作简单，但通常需要较长的反应时间。
水热/溶剂热法：水热/溶剂热法是在高温高压的条件下，利用溶剂（如水或其他有机溶剂）的物理化学性质，促进金属离子与有机配体的反应，从而制备MOFs。
这种方法可以加速反应速率，制备出结晶度高、形貌规整的MOFs。
微波辅助法：微波辅助法是利用微波产生的快速加热和均匀加热效应，促进MOFs的快速合成。
这种方法具有反应时间短、能耗低、产物纯度高等优点，是近年来备受关注的一种MOFs制备方法。
机械化学法：机械化学法是通过机械力（如研磨、球磨等）促进金属盐和有机配体之间的反应，制备MOFs。
有机金属多孔材料的制备及应用研究
有机金属多孔材料的制备及应用研究随着科技的进步，多孔材料已成为一种受到广泛关注的材料。
这种材料的独特性质和广阔应用前景引起了研究者们的兴趣。
有机金属多孔材料是一种以有机分子为骨架，将金属离子引入骨架中形成的空气孔道的材料。
它具有较高的孔隙度和比表面积，使其具有多种物理和化学性质，已广泛应用于分离、吸附、催化等领域。
本文将围绕有机金属多孔材料的制备方法以及其应用研究进行探讨。
制备方法有机金属多孔材料的制备方法通常包括溶剂热法、溶剂挥发法、水热法、气相沉积法等。
其中，溶剂热法是最为常见的合成方法之一。
通过在高温高压的条件下，在有机分子骨架中引入可溶于溶剂中的金属前驱体，使其在骨架中形成孔道。
溶剂热法既能控制合成多孔材料的形貌，还能够对材料的结构和性能进行调控。
另一种常见的方法是溶剂挥发法。
这种方法中，有机分子骨架通常是通过溶剂挥发而得到的。
对于金属前驱体，通常采用旋转蒸发、真空干燥等方法将其溶解在有机溶剂中，然后划分为分子大小，通过有序排列的方式形成孔道。
水热法则是一种以水为溶剂的方法。
将金属离子和有机分子骨架混合，然后在高温高压的条件下反应，形成有机金属多孔材料。
水热法可以通过调节反应条件，如温度、时间等来调控材料的形貌与结构。
气相沉积法是一种将金属前驱物蒸发到气相，然后通过反应与有机分子骨架结合而成的方法。
相对于其他方法，气相沉积法可以制备形貌和孔径大小更为精确控制的有机金属多孔材料。
应用研究有机金属多孔材料由于独特的孔隙结构和分子识别性等特点，已广泛应用于多种领域。
其中，分离、吸附、催化等是其主要应用方向。
分离方面，有机金属多孔材料能够通过孔道的大小和化学亲和力等特性实现对特定化学物质的分离。
例如，对于一些气体混合物分离和纯化中，有机金属多孔材料能够通过表面张力、孔径大小等特征，实现对气体的分离与富集。
吸附方面，有机金属多孔材料具有良好的吸附特性，能够吸附小分子、离子和有机物等。
这些材料在环境保护和水净化等方面有重要的应用前景。
多孔金属材料
多孔金属材料
多孔金属材料是一种具有特殊结构和性能的材料，其具有许多独特的优点，因
此在各个领域都有着广泛的应用。
多孔金属材料通常具有高度的孔隙率和较大的比表面积，这使得它们在吸附、过滤、隔热、隔声等方面具有独特的优势。
本文将介绍多孔金属材料的组成、制备方法以及应用领域。
多孔金属材料通常由金属颗粒或纤维通过一定的方法组装而成，其孔隙结构可
以精确控制，从而实现对材料性能的调控。
常见的多孔金属材料包括泡沫金属、多孔板、网状结构等。
这些材料具有高度的孔隙率和连通的孔隙结构，使得气体和液体可以在其中自由流动，具有优秀的过滤和吸附性能。
制备多孔金属材料的方法多种多样，常见的方法包括模板法、发泡法、粉末冶
金法等。
模板法是利用模板的空隙结构来制备多孔金属材料，可以通过模板的选择来控制孔隙结构和孔隙大小；发泡法是利用金属的发泡性质来制备多孔金属材料，可以实现大面积、连续生产；粉末冶金法是利用金属粉末的成型和烧结来制备多孔金属材料，可以实现复杂形状和微观结构的控制。
多孔金属材料在各个领域都有着广泛的应用。
在能源领域，多孔金属材料可以
作为催化剂载体、电极材料等，具有优异的传质性能和催化性能；在航空航天领域，多孔金属材料可以作为轻质结构材料、隔热隔烟材料等，具有优异的强度和耐高温性能；在生物医学领域，多孔金属材料可以作为植入材料、药物载体等，具有良好的生物相容性和生物活性。
总之，多孔金属材料具有独特的结构和性能，其制备方法多样，应用领域广泛。
随着材料科学的不断发展，相信多孔金属材料将会在更多领域展现出其独特的价值，为人类社会的进步做出更大的贡献。
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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
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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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； ……………
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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
★ 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。
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
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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
◆ 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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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
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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。
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。
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
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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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