你知道泡沫金属吗
多孔泡沫金属材料ppt课件
多孔泡沫金属材料
制备工艺方法Hale Waihona Puke 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
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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
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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
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。
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。
泡沫金属的介绍及制备
泡沫金属的介绍及制备泡沫金属是一种具有网状结构的金属材料，具有多孔、轻质、吸能等特点，广泛应用于航天航空、汽车、石油化工、建筑和生物医学等领域。
泡沫金属的制备方法有物理发泡法、化学发泡法和合金熔浇法等。
物理发泡法是利用金属粉末与发泡剂混合，通过高温炉将混合物熔化，发泡剂在熔融过程中释放出气体，使金属熔液形成气泡。
通过调整熔融温度、发泡剂添加量和冷却速率等参数，可以控制泡沫金属的孔隙率、孔径大小和形状。
化学发泡法是在金属粉末中添加化学反应剂，如水和一些添加剂，通过反应产生氢气或其他气体。
在高温下，氢气被金属熔融体吸收，形成气泡，使金属熔液膨胀。
利用化学发泡法可以制备具有更高孔隙率和更大孔径的泡沫金属。
合金熔浇法是将金属合金熔化后注入预先制备好的多孔陶瓷模具中，通过真空抽吸或压力注入等手段，将金属熔液填充到模具中的孔隙中，然后经过冷却固化，形成泡沫金属。
合金熔浇法可以制备泡沫金属的孔隙形状和密度更加均匀，同时具有较高的抗压强度和较低的气孔率。
泡沫金属具有以下几个显著的特点：1.轻质高强：泡沫金属的孔隙率通常可以达到80%以上，因此具有很小的密度。
同时，由于金属的连续结构，泡沫金属具有优异的强度和刚度。
2.吸能减震：泡沫金属可以吸收和分散冲击能量，具有较好的减震和吸能性能。
在航天航空领域的燃料箱、汽车碰撞缓冲装置和防弹材料等方面具有广泛的应用。
3.导热性能好：由于泡沫金属的连续结构，其导热性能较好。
可以用作散热器材料，有效降低电子设备和发动机等高温部件的温度。
4.吸声性能好：泡沫金属的多孔结构可以有效吸收和分散声音能量，具有良好的吸音性能。
在建筑和汽车领域被广泛应用于隔音材料。
5.生物相容性好：由于泡沫金属具有金属的特性，如抗腐蚀性和生物相容性，因此可以在生物医学领域应用于植入材料。
总之，泡沫金属具有轻质高强、吸能减震、导热性能好、吸声性能好和生物相容性好等优良特性。
随着科学技术的发展，泡沫金属在各个领域的应用将会进一步扩大。
泡沫金属用途
泡沫金属用途
泡沫金属是一种具有多孔结构的材料，由于其特殊的性质和结构，被广泛应用于各个领域。
以下是泡沫金属的一些常见用途：
1. 降噪减振：泡沫金属具有优异的声学性能，可以用于制造降噪材料和减振装置，用于汽车、飞机、建筑、电子设备等领域，减少噪音和振动的传递和影响。
2. 过滤和分离：泡沫金属具有良好的过滤和分离性能，可以用于液体、气体的过滤和分离，如石油和天然气的分离、水处理、污水处理、空气净化等领域。
3. 热管理：泡沫金属具有良好的导热和散热性能，可以用于制造散热器、热交换器、热管等散热设备，以提高热管理效果，广泛应用于电子、电力、冶金等行业。
4. 催化剂载体：泡沫金属具有高比表面积和良好的孔隙结构，可以作为催化剂的载体，用于化学反应、催化裂化、电化学等领域，提高反应效率和催化活性。
5. 结构材料：由于其轻质、高强度和抗压性能，泡沫金属可以用于制造结构材料，如船舶、桥梁、建筑物等，增强结构的强度和稳定性。
总之，泡沫金属具有多样化的用途，可以在降噪、过滤、热管理、催化等领域发挥重要作用，广泛应用于汽车、建筑、化工、能源等各个行业和领域。
泡沫金属的介绍及制备3.1
密度 ：150 kg /m3 ～ 300 kg /m3。
常见的泡沫金属？
1.泡沫铝及其合金质轻，具有吸音、隔热、减振、 吸收冲击能和电磁波等特性，适用于导弹、飞行器和 其回收部件的冲击保护层，汽车缓冲器，电子机械减 振装置，电磁波屏蔽罩等。
2.泡沫铜的导电性和延展性好，可将其用于制备电 池（载体）负极材料、催化剂载体和电磁屏蔽材料。
泡 沫 铝 电 极 电 池
6.泡沫铝有很强的电磁屏蔽性能。 与其它电磁屏蔽材料相比有以下优点:
( 1 ) 、超轻质量，低密度 ( 300 kg /m3 ～ 1 000 kg /m3) ; ( 2) 耐高温、低热导率、良好的阻尼性等; ( 3) 、可以成形为复杂的形状，是实体金属所不能比拟的。
泡沫铝板材属于优等级的电磁屏蔽材料，对频率200MHz以下电磁 波，屏蔽效能达到90dB。厚度20mm的铁板，附带泡沫塑料，其屏蔽 电磁波为50dB。单独20mm泡沫铝，屏蔽电磁波为90dB，重量是铁板 的1/50。
可以应用在一些需要屏蔽电磁波信号的设备上。如移动的坦克指战车 、歼20隐身飞机
7、隔声降噪 高速公路和高铁安装泡沫铝声屏障，经测量，泡沫铝声屏障 可以降噪10~20dB。是铝板声屏障降噪的两倍。
8、军事装备 笨重且防护性能低的钢筋混凝土导弹发射井盖用轻质防护性能高的泡沫铝 井盖所代替，每个井盖由120吨降低到20吨。 运20大飞机空军列装，用以空降20吨左右的重型装备，用泡沫铝板材缓冲 垫保障空降安全，舰船甲板、大桥防撞及制造应急支援大桥都可以应用泡沫铝 板材。
七、市场
人类发现金属有9000年历史，制造铝合金有200年历 史，研发泡沫材料不到100年历史，相比之下，泡沫铝 从50年代后期问世，到现在不到60年，是一个充满活力 的新型材料，产业为朝阳产业。他的发展势必促进军民 融合产业发展，有利于一带一路战略的快速发展。目前 行业的年发展速度超过50%，正处于爆发式发展的前夕 ， 具有1000亿以上市场的巨大发展空间。随着新材料 战略的正确引领，通过科技研发领域的不断扩大，泡沫 铝行业正在进入一个健康的的高速发展期。
泡沫金属制氢原理的应用
泡沫金属制氢原理的应用1. 引言泡沫金属是一种具有开孔结构的金属材料，其内部充满了大量的气体泡沫。
由于其独特的结构，泡沫金属具有优异的导热性、导电性和吸音性能，因此在许多领域得到了广泛应用。
本文将介绍泡沫金属在制氢领域的原理及应用。
2. 泡沫金属制氢原理泡沫金属制氢是利用泡沫金属的高比表面积和优良的热传导性能来实现的。
其工作原理如下： - 第一步：将泡沫金属置于氢气流中。
由于泡沫金属具有微小的孔隙和连接通道，可以提供大量的表面积作为反应场所。
- 第二步：在泡沫金属的表面上分布着催化剂，如铂、钯等。
这些催化剂可以加速氢气的吸附和解离反应，提高反应速率。
- 第三步：当氢气通过泡沫金属中的孔隙时，催化剂会催化氢气的吸附和解离，生成游离的氢离子和自由的电子。
- 第四步：泡沫金属中的电子从阴极流向阳极，形成电流。
同时，游离的氢离子在气体中形成了氢离子浓度梯度。
- 第五步：在阳极上，氢离子和电子再次结合形成氢气，并释放出能量。
3. 泡沫金属制氢的应用3.1 氢能源由于氢气作为一种清洁能源具有极高的能量密度和零排放的特点，被广泛应用于燃料电池和动力蓄电池中。
泡沫金属制氢可以高效地提供氢气供应，使得氢能源的应用更加可行和经济。
- 泡沫金属制氢可以在短时间内提供大量的氢气供应，满足燃料电池快速启动和高负载工况的需求。
- 泡沫金属制氢的原理与燃料电池中的氢气反应原理相符，能够有效提高燃料电池的转化效率。
3.2 化学制品生产制氢在化学制品生产中有着广泛的应用。
泡沫金属制氢能够提供稳定的氢气供应，满足化学制品合成反应的需要。
- 泡沫金属制氢可以在常温下进行，避免了高温条件下的大量能量消耗和环境污染。
- 泡沫金属制氢的反应速度快，可以大大缩短化学制品生产的时间。
3.3 金属加工泡沫金属制氢在金属加工中也有着重要的应用。
通过泡沫金属制氢，可以实现金属表面的净化和脱氧。
- 泡沫金属制氢可以高效地去除金属表面的氧化物和杂质，提高金属的纯度和质量。
泡沫金属_精品文档
泡沫金属泡沫金属是一种与众不同的材料，它具有独特的结构和性能。
这种材料由金属薄片组成，形成一个类似于海绵的结构。
泡沫金属通常用于吸声、隔热、过滤和结构支撑等领域。
本文将介绍泡沫金属的制备方法、结构特点以及应用领域等内容。
一、制备方法泡沫金属的制备方法主要有两种：物理泡沫法和化学泡沫法。
物理泡沫法是将金属薄片堆叠在一起，然后在高温环境下进行烧结。
这个过程中，金属薄片之间的空隙被保留下来，形成了泡沫状结构。
物理泡沫法制备的泡沫金属具有均匀的孔隙结构和良好的机械性能。
化学泡沫法是通过在金属薄片上涂覆一层特殊的泡沫剂，然后在高温环境下进行热解或燃烧。
泡沫剂在高温下分解产生气体，形成气泡，使金属薄片膨胀并形成泡沫状结构。
化学泡沫法制备的泡沫金属具有较大的孔隙度和较低的密度。
二、结构特点泡沫金属的结构特点是其最大的优点之一。
泡沫金属的结构类似于海绵，具有大量的孔隙。
这些孔隙可以提供较大的表面积，从而增加与外界环境的接触面积。
此外，泡沫金属的孔隙大小和分布可以根据需求进行调节。
这种可调节的结构使得泡沫金属在吸声、隔热和过滤等领域具有广泛的应用。
泡沫金属的结构还具有良好的机械性能。
由于金属薄片之间的交叉连接，泡沫金属具有较高的强度和刚度。
这种结构可以使泡沫金属承受较大的载荷，从而在结构支撑方面具有潜力。
三、应用领域泡沫金属由于其独特的结构和性能，被广泛应用于各个领域。
在声学方面，泡沫金属因其良好的吸声性能被用于吸音材料的制备。
泡沫金属可以通过调节孔隙结构和密度来实现不同频率范围内的吸声效果。
因此，它在音响室、汽车制造和船舶建造等领域有着广泛的应用。
在隔热方面，泡沫金属可以作为保温隔热材料来减少能量的传导和散失。
由于泡沫金属的结构具有大量的孔隙，可以形成一个有效的隔热层。
这种材料在建筑、石油化工和航天航空等领域中被广泛应用。
在过滤方面，泡沫金属可用于空气和液体的过滤。
由于其高表面积和可调节的孔隙结构，泡沫金属可以有效地去除悬浮颗粒和杂质。
泡沫金属的介绍及制备
制备方法
电沉积法
原理
泡沫镍(发泡镍)是一种孔隙率高、比表面积大，质轻，具有三维网状结构 的金属材料,可做为镍-氢电池和镍-镉电池的电极基板,是二次电池的主要材料 之一。
步骤： 聚氨酯泡沫塑料为基体——预处理加导电层——电化学沉积——热处理，去聚 合物——多孔金属
当圆锥形凹坑非常狭小时， 会产生较大的附加压力，气泡很难形核；
当圆锥形凹坑非常平坦时，气泡与基 体的附着面小。 都 不能成为有效的异质形核位置
胚胎气泡体积越 小，越容易形核
胚胎体积与圆锥顶角的关系
三种形核机制对比
Gasar凝固的金属 - 气体共晶生长区
共生生长：两相协同生长，具有共同的生长界面，依靠溶质原 子在界面处沿两相的横向交互扩散，彼此为相邻对方提供生长 所需的组元使两相等速前行，耦合生长，形成共生共晶组织。
结果分析
不同电流密度下沉积层的XRD图谱
结果分析
不同电流密度下镍沉积层的磁滞回线
每条回线所围面积均很小,损耗低 ,其剩磁、矫顽力几乎为零,表现出 超顺磁性。磁滞回线显示的磁导率 与饱和磁化强度随着晶粒尺寸的增 加而变大。这是因为晶粒平均粒径 越小,存在于晶粒之间的晶界相对越 多,对磁畴壁移动产生阻碍作用越大 ,磁导率越低。
难题
方案 在配置镀液时所选用的添加剂或络合剂应尽量不参与阴极电极反应，
同时要创造条件，尽量使金属离子析出时不析出或少析出氢气。 镍在阴极析出的电极反应（M 代表阴极非惰性杂质）：
方程式1越易进行，方程式2、3进行的越少，则阴极析出的 镍越纯，发泡镍质量越好，电流效率及设备效率也越高。
某一离子在阴极上开始析出的难易，可以用平衡电位来判断：
21世纪的新材料——泡沫金属与泡沫陶瓷
２１世纪的新材料——泡沫金属与泡沫陶瓷进入二十一世纪，可持续发展已成为全人类共同关注的话题，我国政府高度重视可持续发展，将可持续发展确定为国家的重大发展战略。
如何开发新能源和新材料、减少已有能源与材料的消耗，是其中一个重要方面，已成为科技工作者共同努力的新课题，泡沫材料的开发就是在这种大背景下提出的。
泡沫材料按材料性质分为泡沫金属材料和泡沫陶瓷材料，按使用状态又可分为泡沫结构材料和泡沫功能材料。
一、轻质泡沫金属材料泡沫金属材料是八十年代后期国际上迅速发展起来的一种物理功能与结构一体化的新型工程材料。
多孔结构和金属特征使其得以具备其他实芯材料未有的功能，如防震、吸声、隔声、阻燃、屏蔽、耐候、耐湿、质轻、可渗透性等，在航空航天、交通运输、建筑、能源等高技术领域具有广阔的应用前景。
泡沫金属材料的制备方法大致可分为以下几种：（1）粉末冶金法，又可分为松散烧结和反应烧结两种；（2）渗流法；（3）喷射沉积法；（4）熔体发泡法。
在上述众多的制备方法中，除特殊要求外，作为工业大生产最有前途的是熔体发泡法，它的工艺简单，成本低廉。
熔体发泡法技术难点在于选择合适的金属发泡剂，一般要求发泡剂在金属熔点附近能迅速起泡。
世界泡沫金属材料技术开发具有两大热点，即泡沫镍和泡沫铝的开发。
泡沫镍的制备技术目前已很成熟，国内外均有不少厂家进行大批量连续化生产，如国内的长沙力元等，主要作为电池的极板材料应用于镍氢电池领域。
但随着世界锂离子电池的迅速发展，镍氢电池在世界可充电二次电池市场的需求已日趋饱和，因此泡沫镍的市场需求增长幅度逐年减缓。
泡沫铝制备技术则在航空航天、交通运输等行业的发展以及这些产业对综合性能优异的材料的巨大需求下得以迅速地发展，主要有合金气体发泡、合金发泡剂混合搅拌、金属及发泡剂混熔固结、熔融金属高压渗透等。
泡沫铝是一种高孔隙率、宏孔多孔材料。
它不仅具有优良的机械阻尼、消声降噪和电磁屏蔽等性能，而且具有轻便、坚固、耐热、美观等特点，在一些发达国家已经商品化，广泛地应用在噪声防护、电磁屏蔽、建筑装饰、吸能缓冲、医用植体、分离工程、生物工程以及国防高科技等领域。
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你知道泡沫金属吗？
人们熟知泡沫塑料，却很少知道泡沫金属的存在。
发明泡沫金属的是美国杜克大学工程学教授富兰克林·科克斯，他是一位研究金属材料的专家，对金属材料有锐敏的嗅觉。
大多数人对金属密度的认识都比较肤浅，以为只不过是一种物理性能，只表示谁轻谁重而已。
密度大的就重，像铂；密度小的就轻，如铝。
科克斯对密度的认识则比别人深刻得多。
他对比各种金属的密度和它们的化学性质后，意外地发现，金属的密度与其化学活性有密切的关系，即金属的密度越小，它的化学活性就越大。
比如锂，是金属中密度最小的，每立方厘米才0.534克，比水还轻，因此特别活泼，在室温下就能和空气中的氧、氮起剧烈反应，所以必须保存在凡士林或石蜡中。
而铂、金、铱、锇等贵金属的密度大，像铂的密度达21.45克/立方厘米，在硫酸、盐酸甚至在王水中都能“游泳”。
科克斯在20世纪60年代就宣布了这个被许多人视而不见的规律。
由于这个规律的确算不上重要和深奥，在当时也没发现什么特殊的实用价值，因此没有受到人们的重视。
到了20世纪90年代，科克斯提出一个新思想：在航天领域中，人们为节省燃料和各种费用，总希望用质轻而结实的材料。
像锂、镁等金属在地面上不宜被用作结构材料，因为它们太活泼，易氧化着火，但它们在太空中却大有用武之地，因为在太空中没有引起锈蚀和化学反应的空气，那里几乎是真空。
于是，科克斯决定对这些轻金属进行改造。
他知道，塑料如果进行泡沫化，可以使密度成倍成倍地降低，变成很轻、很实用的泡沫塑料。
如果把这些金属也变成泡沫金属，它们的密度也会变得更小，可以在水中浮起来。
1991年，科克斯利用“哥伦比亚号”航天飞机进行了一次在微重力条件（失重状态）下制造泡沫金属的试验。
他设计了一个石英瓶，把锂、镁、铝、钛等轻金属放在一个容器里，用太阳能将这些金属熔化成液体。
然后在液体中充进氢气，产生大量气泡。
这个过程有点像用小管往肥皂水中吹气一样，当金属冷凝后就形成了到处是微孔的泡沫金属。
有人会问，这种泡沫金属能做结构材料吗？这一点不用担心。
实验证明，用泡沫金属作为结构材料做成的梁比同样重量的实心梁刚性高得多。
因为泡沫使材料的体积大大扩张，获得更大的横截面，所以用泡沫金属制造的飞行器，可以把总重量降低一半左右。
用泡沫金属建立太空站还有一个优点：即当空间站结束其使命时，可以让它们重返大气层并在大气层中迅速彻底地燃烧、全部化成气体，这样可以减少空间垃圾。
选自《十万个为什么》。