多孔金属材料的应用
金属多孔材料在消防技术中的应用
任何 一种绝缘材料 自身总有一定的对地泄放 电阻存在。由于绝缘材 料 电荷的衰减与放 电成 指数关系， 当放电时间达 ３ ～ ５倍放 电时间常数时 静 电荷就会基本消除 这种将 自 身静 电荷导走的方法称 为静 电缓和。油 品利用这种 自身放 电消 除静 电所需要的时间称 为静置时 间。 油 品的静置 时间与带 电物体的体积 成正比 （ 如表 ２ 所示） 。 将金属多孔材料放入油 品 以后 ， 由于盒属 多孔材料 内部孔隙 的存在 ， 将油分隔 为一个个 小空 间， 其 体积 大大减少 ， 静 电缓和所 需时间也大大 降低 。从而起 到静 电防护 的 目
带屯物体的容积 （ ）
１ ０ ～ ５ Ｏ ＜１ １ ～ ３ ３ — ５ ５ —１ ０ ５ ０ ～ ５ ０ （ ） ｏ ＜１ １ ～１ ０ １ ０ — ６ ０ ６ Ｏ ～ｌ ２ ０
的高温 气体或微粒通过 多孔材 料时， 由于发 生迅速 的热交换 ， 热量被 吸 收和散 失，致使气体 的温度 降低使燃烧反应后 的最终温度大 为降低 ， 反 定。 应气体 的膨胀程度大 为缩小 ， 容器 内的压力值增加速度放慢 而达 不到爆 破极 限， 从而防止 了爆炸的发生。 ２ ． ４ 烧结金属纤维 多孔材料 用 于隔焰防爆 的金属 多孔材 料是利用吸 收爆炸气体 的热量来 进行 用 金属纤维做 原料经 过成型、 烧 结等工艺制成的多孔材料。其特点 防爆 因此， 应该说在一定容积 内加入量越多其 防爆效 果越好 ， 但此时防 是纤维间形成三维无 序的交错结构 。孔隙率变化范 围大 。 因此， 应 找到一个最佳装入量 。 这 不同工艺制 出的多孔材料具有不 同的特点 ， 如使用烧结纤维和铸造 爆材辩的成本和所 占体积也相应增加。 泡沫金属均能使材料的孔 隙率在 ０ ～ ９ ８ ％的范 围内调节 ， 以满足不 同的性 可 以根据容器的强度和工作温度来确定。从金属多孔材料 的隔焰 防爆原 为 了得到 良好 的防爆 效果 ， 所用 的材 料应当具有 良好的 导 能要求 。 常用烧 结金属 多孔滤材可通过材质 的调整 ， 使温度 由４ ０ ０ ℃提高 理可 以看 出： 热性 、 高的热容量、 低 的比重 以及一定的强度。国 内外多采用铝合 金作 为 到９ ２ ７ ℃。表 １是常用烧结金属材料烧结所适用 的最高温度 。 表 １ 常用烧结金属材料烧结所适用的最高温度 （ ℃） 原料来制造。 由于 防爆材料 直接和可燃气体 ， 液体接触 ， 不 受抑爆装 置接受动 作 材料 名称 氧化条件下 还原条件下 信号后开启灭火剂罐所受的时间限制 ， 抑爆效果高 ， 且有耐腐蚀 、 不会 影 ３ ｌ ６ Ｌ Ｓ Ｓ ４ ｏ ｏ ４ ８ ２ 响燃 料的性能、 可 以长 期使用而不需特别 的维护 等优点 ， 日益引起各 界 铬镍铁合金 ６ ０ ０ ５ ９ ３ ８ １ ５ 的关 注 。目前 ， 国 内外 已有 多 项 防 爆液 体 燃 料 罐 的专 利 ， 其 原 理 均 是将 铝 耐盐酸镍基合金 Ｘ ７ ８ ８ ９ ２ ７ 合 金防爆多孔材料填充 到罐中 ， 当燃料罐 处于火焰中时 ， 可 以防止受 热 ３ 金属 多孔材 料在 消 防技术上 的应 用 处的液体很快发生局部沸腾、 蒸气压急剧上升而发生爆炸 。在 国外， 该材 ３ ． １ 金属 多子 Ｌ 材料用做静电防护材料 料 已经在许 多军事领域 得到应用 ，在直升机 的外油箱 中装入这种材 料 静电是易燃 液体爆 炸和火灾的主要原因之～，特 别是燃 料在 运输、 后， 即使遭到射击也不会发生爆炸 。我 国有 关单位 也进行 了这方面的研 流动、 充装等过 程中， 由于摩攘而产生的静电危害很大。因此， 易燃液体 究， 并开发出一种防爆材料， 已经开始在一些军事装备上应用。 的静 电防护非常重要 ， 已有多种静电防护方法在应用 。 其 中， 利用金属多 ４ 结 语 孔材料作 为静电防护材料 因为其先进 性和可靠性而广泛 引起各 界的关 作为一种新材料 ， 金属 多孔材料 尚存在 许多问题有待研究解决 。在 注 。金属 多孔材料的静 电防护 原理主要是利用静 电缓和和静 电屏蔽作 消防领域 的应用有些仍处于试用或研制 阶段 。由于这种材料 的性能是 由 此类材料 以金属粉末 为原料 ， 经过压制成型、 烧 结等过程制成 。其特 点是可一次成 型， 其孔径 大小由所用 金属粉末 的颗粒 大小和 粒度 分布决
多孔金属材料
多孔金属材料多孔金属材料是一种具有较高比表面积和较低密度的材料。
其内部由许多不规则的孔隙构成，这些孔隙通过互相连接形成了一个连续的网络。
这种组织结构使得多孔金属材料具有多种独特的性能和应用。
首先，多孔金属材料具有较高的比表面积。
由于其内部充满孔隙，将会形成大量的孔隙表面，使得材料的表面积大大增加。
这样一来，多孔金属材料可以提供更多的表面活性位点，从而增加与其他物质的接触面积，提高反应速率和效率。
因此，多孔金属材料广泛应用于催化、吸附、分离等领域。
特别是在催化领域，多孔金属材料可以作为催化剂载体，为反应物提供更多的反应位点，提高催化效果。
此外，多孔金属材料还具有较低的密度和良好的力学性能。
其内部孔隙的存在使得材料的密度大大降低，因此多孔金属材料具有较轻的重量。
同时，由于孔隙的连续网络结构，多孔金属材料的强度和刚度也得到提高。
这使得多孔金属材料在航空航天、汽车、建筑等领域中得到了广泛的应用。
例如，多孔金属材料可以用于制造轻型飞机的结构件，以减轻飞机的重量和提高燃油效率。
此外，多孔金属材料还具有较好的导热性和导电性。
由于其内部孔隙结构，多孔金属材料的导热通道更加直接和连续，热量的传导性能更好。
因此，多孔金属材料被广泛应用于热交换器、散热器等领域。
同时，多孔金属材料的导电性能也很好，可以用于制造导电材料、电池等电子器件。
总之，多孔金属材料作为一种特殊的材料结构，具有较高的比表面积、较低的密度、良好的力学性能、导热性和导电性等特点。
通过调控多孔金属材料的孔隙结构和孔径分布，可以实现对其性能的调控和优化，从而适应不同的应用需求。
在未来的发展中，多孔金属材料有望在能源、环境、医学等领域中发挥更大的作用。
多孔金属材料的用途
多孔金属就是金属本体是由微小球状体（俗称粉末）经高温烧结而成，金属内部各个方向都布满极微小细孔，故名多孔金属，也叫透气金属或叫多孔透气钢。
特点1.降低注射压力，减少成型和保压时间。
2.降低和消除成型件的内应力，防止产品的变形和曲翘。
3.表面皮纹的塑料零件，由于高温高压产生的亮光皮纹，能解决要求亚光的表面。
4.由于模具分型面的紧密配合，可以解决开模困难等情况。
解决通常利用顶针、镶件等无法提供足够表面区域以容纳可能产生的大量气体等诸多问题，避免了利用分型面或其他排气系统而产生的飞边及其他瑕疵。
5.可使由于浇口偏位、壁厚不匀、壁薄产品等较难成型问题得到解决和缓解。
6.由于成型材料高温产生的气体和模具腔内快速聚压产生的烧焦、流痕、缺料、吸气造成的零件变形等缺陷能得到充分解决。
7.提高成型生产效率，节约生产成本。
多孔金属材料还具有很好的电磁波吸收特性、对气体敏感特性等特点，所以它在通讯工程，环保工程等领域有广泛的应途。
更值得一提的是，日本材料工作者利用仿真技术，正在开发多孔金属材料的人工骨骼。
据称该材料具有生物材料的特性，所以是人体理想的骨骼材料。
多孔金属材料是近十几年内发展起来的新材料，它具有结构材料和功能材料的特性，是许多普通金属材料所无法具备的。
它的开发是人类社会发展的必然趋势。
说必然趋势其中包含二重含义，其一是人类生存的空间愈来愈小。
资源愈来愈贫乏，所以迫使人类为生存而斗争，去挖掘省资源。
省能源。
有利环境保护的材料。
其二二。
突飞猛进的科学技术发展，使我们有能力从事新材料的研究和开发。
综上所述，我们可以看出，多孔金属材料具有很好的开发前景和广阔的用途。
日本材料学家中峙英雄认为，二十一世纪前五十年多孔金属材料的研究和应用将会受到人们很大的关注。
多孔材料的应用领域
多孔材料的应用领域
多孔材料作为一种特殊的材料，由于其特殊的物理、化学和结构性质，其应用领域非常广泛。
以下为多孔材料在不同领域中的应用：
1. 能源领域：多孔材料可以作为电池、储氢材料、传感器等很多能源
相关器件的重要组成部分。
例如，多孔硅材料可作为电容器的电极材料，多孔碳材料可用于制备超级电容器。
2. 生物医学领域：多孔材料在这个领域中的应用主要包括组织工程、
药物缓释、生物传感等方面。
例如，多孔生物玻璃可用于修复骨骼缺损，多孔聚合物可作为药物缓释载体。
3. 环境保护领域：多孔材料可以作为吸附材料、分离材料等，被广泛
应用于环境治理和资源回收领域。
例如，多孔碳材料可用于吸附有机
污染物，多孔陶瓷可作为高温气体分离膜材料。
4. 光电领域：多孔材料可以作为光学器件、传感器等方面的材料。
例如，多孔硅材料可作为半导体光学器件，多孔金属材料可用于制备表
面增强拉曼散射传感器。
综上所述，多孔材料具有广泛的应用前景，而且其应用范围还在不断扩大。
未来，多孔材料还将继续在新材料和新技术领域中发挥着重要作用。
金属多孔材料的研究现状与发展前景
金属多孔材料的研究现状与发展前景金属多孔材料的研究现状与发展前景摘要：介绍了金属多孔材料的制备方法、应用、发展方向以及前景。
关键字：金属多孔材料；制备方法；应用金属多孔材料是一类具有明显孔隙特征的金属材料(孔隙率可达98%)，由于孔隙的存在而呈现出一系列有别于金属致密材料的特殊功能，广泛应用于冶金机械、石油化工、能源环保、国防军工、核技术和生物制药等工业过程中的过滤分离、流体渗透与分布控制、流态化、高效燃烧、强化传质传热、阻燃防爆等，是上述工业实现技术突破的关键材料。
近年来金属多孔材料的开发和应用日益受到人们的关注。
金属多孔(泡沫金属)材料是20世纪80年代后期国际上迅速发展起来的，是由刚性骨架和内部的孔洞组成，具有优异的物理特性和良好的机械性能的新型工程材料。
它具备的优异物理性能，如密度小、刚度大、比表面积大、吸能减振性能好、消音降噪效果好、电磁屏蔽性能高，使其应用领域已扩展到航空、电子、医用材料及生物化学领域等。
通孔的金属多孔材料还具有换热散热能力强、渗透性好、热导率高等优点；而闭孔金属多孔材料的物理特性则与通孔的相反。
为了得到不同性能的多孔金属，各种制备方法被相继提出，如直接发泡法，精密铸造法，气泡法，烧结法和电沉积法等[1,2]。
2 金属多孔材料制备方法2.1 从液态(熔融)金属开始制备2.1.1熔体发泡法在一定的条件下金属熔体中可生成气泡，并且一般情况下多数气泡由于浮力作用会迅速上升到液体表面而溢出。
为了使更多气泡留在熔体中，可在其中加入增粘剂来阻碍气泡的上浮。
19世纪60至70年代，人们就已经尝试用这种方法制备铝、镁、锌及其合金的泡沫材料。
过去的10年中，又涌现出了大量的新思路、新工艺，其中有两种熔体发泡工艺特别具有发展前景：其一是直接将气体通入金属熔体中，其二是将发泡剂加入熔体中，发泡剂分解释放大量气体[3]。
①直接吹气法：首先在熔融的金属中加入增粘剂以防止气泡从熔体中逸出。
随后，采用旋转浆或振动的喷嘴将发泡气体(空气、氮气、二氧化碳、氩气等)通入熔体中，旋转浆或喷嘴的作用是在熔体中产生足够多的优良气泡并使他们分布均匀。
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。
2金属多孔材料及其制备汇总
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
3
2
◆ 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
7
6
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； ……………
8
7
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； ……………
9
8
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。
10
9
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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10
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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11
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
金属多孔材料
金属多孔材料非金属081班田子明 080604133摘要：金属多孔材料是当前发展较快的一种功能材料，它具有渗透性好、孔径可调、耐腐蚀、耐高温、强度高等优点，可以制成过滤器、分离膜、消音器、催化剂载体、电池电极、阻燃防爆等材料，在原子能、石化、冶金、机械、医药、环保等行业已得到了广泛的应用。
关键词：属金多孔材料制备方法应用所谓多孔金属材料是指一种金属骨架里分布着大量孔洞的新型材料, 以多样化孔隙为特征的广义阻尼材料。
按其结构来分,可分为无序和有序两类,前者如泡沫材料, 而后者主要是点阵材料。
按孔之间是否连通,可分为闭孔和通孔两类,前者含有大量独立存在的孔洞, 后者则是连续畅通的三维多孔结构。
多孔金属由金属骨架及孔隙所组成,具有金属材料的可焊性等基本的金属属性。
相对于致密金属材料, 多孔金属的显著特征是其内部具有大量的孔隙。
而大量的内部孔隙又使多孔金属材料具有诸多优异的特性,如比重小、比表面大、能量吸收性好、导热率低(闭孔体)、换热散热能力高(通孔体)、吸声性好(通孔体)、渗透性优(通孔体)、电磁波吸收性好(通孔体)、阻焰、耐热耐火、抗热震、气敏(一些多孔金属对某些气体十分敏感)、能再生、加工性好, 等等。
多孔有机高分子材料强度低且不耐高温,多孔陶瓷则质脆且不抗热震,因此,多孔金属材料被广泛应用于航空航天、原子能、电化学、石油化工、冶金、机械、医药、环保、建筑等行业的分离、过滤、布气、催化、电化学过程、消音、吸震、屏蔽、热交换等工艺过程中,制作过滤器、催化剂及催化剂载体、多孔电极、能量吸收器、消音器、减震缓冲器、电磁屏蔽器件、电磁兼容器件、换热器和阻燃器,等等。
另外,还可制作多种的复合材料和填充材料。
多孔金属既可作为许多场合的功能材料,也可作为一些场合的结构材料, 而一般情况下它兼有功能和结构双重作用, 是一种性能优异的多用工程材料。
一、金属多孔材料的研究现状金属多孔材料属于人造多孔材料。
近10 年来，多孔材料特别是金属多孔（泡沫）材料发展迅速。
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多孔泡沫金属材料的性能及其应用摘要: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、一定孔隙率的孔洞的金属材料.由于其结构特殊,因此具备了多方面的特殊性能。
作为结构材料,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用.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。
关键词: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料,对其概念或分类学术界不尽统一,但基本上有如下定义方式:多孔泡沫金属是一种金属基体中含有一定数量、一定尺寸孔径、一定孔隙率的金属材料.概括起来,主要有如下分类方式:(1)按孔径和孔隙率的大小分为两类:多孔金属和泡沫金属.孔径小于013mm,孔隙率在45%～90%的,称为多孔金属(porousmetal);而孔径在015～6mm,孔隙率大于90%的,称为泡沫金属(foammetal);(2)按孔的形状特征进行分类:具有通孔结构的称为多孔金属,具有闭孔结构的称为胞状金属(cellu2larmetal).但用得最多的是多孔金属和泡沫金属,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孔泡沫金属(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,正是由于这种特殊的结构,使之既有金属的特性又有气泡特性,综合表现为能量吸收性(如吸音、减震等)、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关键性技术方面取得突破,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展1多孔泡沫金属材料的结构特点[4]泡沫金属的孔径一般较大,011～10mm或更大(一般粉末冶金金属孔径不大于0.3mm)。
孔隙率较高,一般随其种类不同而不同,在40%～98%的范围内变化。
直接发泡法制作的泡沫金属,孔隙率在40%～60%左右,而通孔的海绵态泡沫金属的孔隙率可高达98%。
随孔隙率的提高,泡沫金属的密度降低,泡沫金属的密度低,一般只有同体积金属的1/10～3/5。
它的比表面积则较大,为10～40cm2/cm3。
例如孔隙率大于63%的泡沫铝合金,其密度可达1以下,能够浮于水面上.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内的分布情况,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来,作为结构材料,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[5];因此它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用。
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、噪声抑制等方面的关键性能。
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料才有渗透性能,另外,渗透性还与孔径大小、孔的表面光洁度、渗透物体的性质(如黏度、流速)、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、气体中的固体颗粒等)、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。
通过对泡沫金属孔结构(如孔隙度、孔径大小、通孔度等)的调整,可以获得不同透过性能要求的泡沫金属材料。
2.2消声减震性能及应用[6-8]具有通孔结构的泡沫金属材料,当有声波或机械振动波进入时,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热,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,对消声起主导作用;另外,泡沫材料本身也可以因弹性震动而消耗一部分声能;又由于泡沫材料具有的特殊结构,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。
与其它的消音材料相比,泡沫金属具有其它材料无法比拟的优良性能。
首先,可耐高达780℃的高温,且受热时也不会释放有毒物质,非常有利于环境保;其次,其刚性很大,可制成独立的消音板材;第三,不受潮,不易污染,即使受到污染也很容易清洗,即可恢复原貌;第四,回收再生性强,对资源的有效利用与保护环境极为有利,且由于它是一种超轻型材料,便于运输和施工与装配。
利用这些性能特点可以制作各种环保消声材料。
一般来说,泡沫金属孔隙率越高,孔直径越小,消声减震性越好。
其消声能力虽不及玻璃棉、石棉等,但后者存在长期使用易老化、吸湿后消声能力下降等缺点,而泡沫金属材料具有不燃烧、重量轻、强度较高等优点,是相对优良的消声减震材料。
国外泡沫金属材料在吸声方面也有较多的应用,日本在泡沫金属的应用上取得了一系列的成果,用它生产列车的发电室、工厂的降噪装置。
由于对频率大于800Hz的噪声有很强的消声能力,可用它来生产空压机的消声器材,另外还可用它来生产公路的防声壁、工厂的防声墙、机械防声屏、门内消声件、影响室及需要降低噪声的场合等等。
在国防领域的武器装备中还可以制作鱼雷的隔音板,减小鱼雷的噪音。
利用其减振、阻尼性能,做缓冲器、吸振器,例如宇宙飞船的起落架、升降机传送安全垫、各种包装箱,特别是空运包装箱,机床床身、底座、减小齿轮振动和噪声的阻尼环、高速磨床吸能内衬。
2.3电学性能及应用[9]泡沫金属由金属骨架孔隙所构成,组织极不均匀,应力-应变曲线中含有一段很长的平台区,因而它是一种具有很高能量吸收特性的高阻尼材料,如果在孔中填充入高分子聚合物,其阻尼特性更高.阻尼特性随比表面积的增大(小孔径,高孔隙率)而增大.海绵泡沫金属材料由于具有粗细均匀的三维骨架结构,没有烧结多孔金属材料的那种缩颈现象,因此它的导电率要比同样孔隙率的烧结多孔金属材料大。
在能源材料方面,随着能源危机及绿色革命的兴起,以太阳能电池和电动汽车电池为龙头的开发研究必定为化学电源的发展带来新的契机.轻量化、高比能、高吸收转化率的电池材料的开发成为这一发展的关键,烧结多孔电极存在孔隙率不高、活性物质利用率低、电极强度不够、电极制造工艺复杂等不足,采用更高孔隙率的泡沫金属材料作为化学电源电极的结构材料,应该是化学电源的一次革命.2.4热传导性能及应用泡沫金属材料孔隙中存在有低导热系数的空气介质,其导热性随着孔隙率的增加而呈指数下降的趋势,一般的金属或合金的导热系数为10W～300W/m.K,而多孔泡沫金属材料的表观导热系数为金属或合金的011～0101倍。
泡沫金属材料的导热系数介于金属材料与隔热材料之间,闭孔结构的绝热性能优于通孔结构。
具有通孔结构的泡沫金属置于流动的空气或液体之中时,由于其大的表面积、复杂的三维流动,使之具有很好的散热能力,在自然对流的条件下,在一定范围内增大孔径、孔隙率均有利于提高对流换热能力。
因其散热性能优异,已用其制作了散热器等部件。
2.5耐热抗氧化性能及其应用[10]泡沫金属一般有高的耐热性能,即使温度达到基体合金的熔点也不溶解,例如,ALMAG合金的使用温度范围为560～640℃,但是ALMAG合金的泡沫合金在大气中加热到1400℃也不溶解。
烧结多孔金属材料由于是以粉末为原料烧结而成的,容易在颗粒之间产生腐蚀、氧化,而海绵态泡沫金属材料具有光滑的骨架表面、均匀的材质,所以它具有与无孔金属大致一样的耐热抗氧化性能[11]。
在建筑业中使用的材料要求具有良好的绝热性能,泡沫金属材料在这一方面要比泡沫塑料或其它的复合材料优秀的多。
因其具有轻质、耐热且不易燃烧的特点,所以在房屋建筑中用它来制作室内外装修与天花板的材料,可有效防止意外火灾中造成的巨大损失。
其它方面的应用也在日趋发展。
由于泡沫金属在韧性和热导率方面的优势,是催化载体材料的又一选择[12],如将催化剂浆料涂于薄的泡沫金属片表面,后通过成型(如轧制)和高温处理,可以用于电厂废气氮氧化物(NOX)等的处理.2.6抗冲击性能及其应用泡沫金属材料具有独特的网状、无方向性多孔结构,而又无反弹作用。
多孔性特征使它具有特殊的压缩应力─应变特性,从而具备了优良的吸能性能,相应的抗冲击性能也就优于其它材料。
泡沫金属材料在受到外界压力时存在三个变形阶段,即弹性变形阶段、脆性破碎阶段和紧实阶段,因而当泡沫金属材料受到冲击时,应变强烈滞后于应力[13]。
在弹性变形阶段,泡沫金属因受到外界压力而发生弹性变形,变形的主要部分为它的骨架部分;而在脆性破碎阶段,当外界压力超过它的弹性承载能力时,极易发生骨架破碎,在此阶段,应力增加不大而应变却因骨架的破碎迅速增加;在紧实阶段,由于骨架的破碎而被挤压到一起,此时泡沫金属实际上成为实体金属,当应力增加时,应变基本上没有太大的变化。
泡沫金属材料有理想的冲击吸收性能,根据密度的不同,泡沫金属的吸能能力可达490KJ/m3～3430KJ/m3,所以这种材料是一种有效的防撞与防震材料,在精密仪器包装中具有非常好的应用前景[14]。
2.7电磁屏蔽性能及其应用的电磁屏蔽性能远比纯铁、含铜粉涂料的优良,泡沫铝对电磁波具有优良的屏蔽作用,特别是对高频电磁波的屏蔽效果更好。
由于它具有这种良好的屏蔽性能,用它可以建造电子装备室、电子设备等。
日本用KEC法测定ALPORASRCO5泡沫铝的屏蔽效果,结果发现它的屏蔽作用远高于导电性涂料与导电性材料。
因其优异的电磁屏蔽性能,已将其用于制作电子仪器外壳和电屏蔽室等结构。
2.8高比强度性能及其应用[15]由于在金属基体中存在许多大大小小的孔隙,因此使这种材料明显有重量轻。
密度低的特点。
泡沫铝的密度范围在012～015g/cm3,其平均值只有铝的1/10。
泡沫金属材料具有轻质、高比强度的优点,可用其制作浮水器、运动器材(如雪橇等)、航空航天飞行器的相应零件。
据有关资料报道,用多孔泡沫金属材料制造飞行器,不但有减轻重量、节省能源的好处,而且还有一个优点,即当空间站结束其使命时可以让它重返大气层,在大气层中迅速彻底地燃烧,化成气体,减少空间垃圾。
2.9生物医学材料利用Ti或Co-Cr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,Mg泡沫也有望作为人工骨头的材料[16],多孔Ni-Ti形状记忆合金由于好的机械性能、耐腐蚀性能和形状记忆效应,也可作为人体骨骼的替代物[17].3前景展望泡沫金属虽然已有近50年的历史,但是对泡沫金属的研制和开发大都以轻金属为对象,尤其以泡沫铝的研究最为广泛。
这是由于铝及其合金熔点低、铸造性能好、金属液易处理等特点。
另外可以制作泡沫金属的材料还有Cu、Zn等低熔点金属及其合金,但这些材料远不如泡沫铝的研究开发进行的广泛。