闭孔泡沫铝材料的制备技术及其应用
泡沫铝及其制备方法
泡沫铝及其制备方法泡沫铝是一种由铝金属制成的轻质多孔材料。
它的低密度、高强度和优异的导热性使其具有很大的应用潜力。
泡沫铝可以用于吸能材料、隔热材料、噪音隔离材料和过滤材料等领域。
本文将探讨泡沫铝的制备方法。
泡沫铝的制备方法主要有两种：粉末冶金法和预加工法。
粉末冶金法是制备泡沫金属的一种常见方法。
首先，将球形高纯度铝粉与空气混合在一起，形成一种类似于面团状的混合物。
然后，将混合物在特定的压力下压制成一块密度较高的烧结块。
接下来，将这块烧结块放入高温炉中，在氮气气氛中进行烧结。
在烧结的过程中，铝粉表面的氮气会沉积形成氮化铝薄膜，防止铝粉在烧结过程中熔化。
最后，将烧结块放入酸性溶液中进行腐蚀处理，使铝粉溶解，形成泡孔结构，最终得到泡沫铝。
预加工法是另一种制备泡沫铝的方法。
与粉末冶金法不同，预加工法是通过机械加工的方式来制备泡沫铝。
首先，将铝板或铝棒切割成所需尺寸。
然后，在铝板或铝棒上进行钻孔，并用锯片将孔周围的材料切割成泡孔结构。
接下来，将切割好的铝材用化学通道进行腐蚀处理，使铝材表面形成氧化膜。
最后，将腐蚀处理后的铝材经过表面处理和清洗，得到泡沫铝。
无论是粉末冶金法还是预加工法，都有一些关键步骤和参数需要控制，以确保泡沫铝的质量和性能。
在粉末冶金法中，烧结温度、烧结时间和烧结压力是可以调节的参数。
较高的烧结温度和较长的烧结时间可以使烧结后的材料具有更高的强度。
在预加工法中，钻孔的直径和间距以及腐蚀液的成分和浓度也是非常重要的。
合理的参数选择可以实现所需的泡沫铝孔径和密度。
总之，泡沫铝是一种十分有潜力的材料，具有广泛应用的前景。
粉末冶金法和预加工法是制备泡沫铝的两种常见方法。
不同的方法有不同的优势和限制，可以根据具体需求来选择合适的方法。
在制备过程中，需要控制关键参数以获得高质量的泡沫铝材料。
随着科学技术的发展，泡沫铝的制备方法也将得到进一步的改进和创新，为其应用领域的拓展提供更多可能性。
泡沫铝及其制备方法
泡沫铝及其制备方法泡沫铝是一种具有多孔结构的铝材料，广泛应用于各种领域，如能量吸收、热绝缘、声学隔离等。
本文将探讨泡沫铝的制备方法，并分析其优缺点。
泡沫铝的制备方法主要有物理法、化学法和复合法三种。
物理法是最早应用于泡沫铝制备的方法之一、它基于气体的扩散和相变原理。
首先，将气体注入到铝中，使铝形成气体蒸汽。
然后，在高温下，气体蒸汽扩散到铝表面，并形成具有多孔结构的泡沫铝。
物理法的优点是制备过程简单、成本较低，但由于其制备条件的限制，无法制备出具有均匀孔隙结构的泡沫铝。
化学法是目前应用较广泛的一种泡沫铝制备方法。
它基于金属与化学物质之间的反应原理。
化学法的步骤如下：首先，在铝中加入发泡剂和其他助剂。
发泡剂在加热过程中会产生气体，使铝形成气体蒸汽。
然后，通过控制燃烧速度和温度，使发泡剂产生的气体扩散到铝表面，并在固化过程中形成具有多孔结构的泡沫铝。
化学法的优点是可以调控泡沫铝的孔隙结构和密度，制备出具有不同性能的泡沫铝。
然而，化学法的制备过程较为复杂，需要使用特定的化学药剂，不易控制反应过程。
复合法是物理法和化学法的结合，它综合了两者的优点。
具体步骤如下：首先，通过物理方法制备出孔隙结构较大的泡沫铝原料。
然后，将泡沫铝原料与发泡剂和其他助剂混合，然后再进行烧结或涂覆，使发泡剂扩散到泡沫铝表面，并形成具有均匀孔隙结构的泡沫铝。
复合法的优点是可以通过物理方法得到较大孔隙结构的泡沫铝原料，然后通过化学方法调控其孔隙结构和密度，制备出具有特定性能的泡沫铝。
总体而言，泡沫铝的制备方法多种多样，各有优缺点。
选择适当的制备方法需要考虑制备工艺的复杂度、成本、生产效率以及所需的泡沫铝性能。
未来的研究方向可以进一步探索更简单、高效、可控的泡沫铝制备方法，并改进泡沫铝的性能和应用范围。
泡沫铝的材料和案例运用
泡沫铝的材料和案例运用1. 背景介绍泡沫铝是一种具有多孔结构的材料，由铝金属经过特殊工艺制成。
它具有轻质、高强度、导热性能好等特点，被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑装饰等领域。
2. 案例一：航空航天领域2.1 背景在航空航天领域，材料的轻量化是提高飞行器性能的关键因素之一。
传统的金属材料往往密度较大，使用时会增加飞行器的重量，从而降低其载荷能力和燃油效率。
因此，研究开发轻质高强度材料对于航空航天工业具有重要意义。
2.2 过程泡沫铝由于其轻质且具有良好的强度和刚度，在航空航天领域得到了广泛应用。
以火箭为例，火箭发动机需要承受巨大的压力和温度变化，在这种极端环境下使用传统的金属材料往往会出现失效的情况。
而泡沫铝具有优异的耐高温性能和抗压强度，可以有效解决这一问题。
火箭发动机使用泡沫铝材料的过程如下：1.制备泡沫铝：首先，将铝粉与发泡剂混合，并在高温条件下进行烧结，使其形成多孔结构。
然后，通过控制烧结温度和时间来控制泡沫铝的孔隙大小和分布。
2.加工成型：将制备好的泡沫铝进行加工成型，根据具体要求切割、焊接或拼接成需要的形状和尺寸。
3.表面处理：对加工好的泡沫铝进行表面处理，如喷涂耐高温涂层或进行防腐处理，以提高其耐用性和稳定性。
4.安装使用：将处理好的泡沫铝部件安装到火箭发动机中，并进行测试验证其性能。
2.3 结果通过使用泡沫铝材料作为火箭发动机部件，可以显著减轻火箭整体重量，并提高其载荷能力和燃油效率。
泡沫铝具有良好的耐高温性能和抗压强度，可以在极端环境下保持稳定性，提高火箭的可靠性和安全性。
3. 案例二：汽车制造领域3.1 背景在汽车制造领域，轻量化也是一个重要的发展方向。
减轻汽车自身重量可以降低燃油消耗和减少尾气排放，符合环保和节能要求。
同时，轻量化还可以提高汽车的操控性能和安全性。
3.2 过程泡沫铝在汽车制造领域的应用主要集中在车身结构、底盘部件和内饰装饰等方面。
以车身结构为例，使用泡沫铝材料可以实现下述过程：1.材料选择：根据设计要求选择合适的泡沫铝材料，考虑其密度、强度、刚度等参数。
闭孔泡沫铝表面涂层制备及性能研究
闭孔泡沫铝表面涂层制备及性能研究
泡沫铝作为一种结构功能一体化材料,由于其具有轻质、比强度大、吸能等特点,在航空航天、汽车、建筑建工等多个领域具有广泛的应用前景。
随着社会发展各个领域对泡沫铝提出了更高的要求,因此改善泡沫铝自身耐腐蚀性差、强度硬度低等缺陷以及进一步扩大其应用范围成为研究的重点。
本文采用电沉积的方法在闭孔泡沫铝表面制备铜涂层,研究电沉积参数对涂层耐腐蚀性能和泡沫铝机械性能的影响,不同的沉积电压和时间都会影响铜的沉积量。
采用扫描电镜观察涂层的表面形貌,采用电化学工作站检测试样的耐腐蚀性能,采用万能试验机检测试样的机械性能。
研究表明,在一定范围内（1-2.3V）随着沉积电压的升高,涂层越来越均匀致密,超过这一范围涂层质量明显下降。
泡沫铝的耐腐蚀性能随着沉积电压的增大而提高。
泡沫铝压缩曲线表现出明显的三个区域:弹性变形阶段、应力平台阶段和坍塌变形阶段;电沉积使泡沫铝的杨氏模量和平台应力明显升高,单位体积吸能量也增加。
此外,为了进一步提高泡沫铝的机械性能,本文也做了在闭孔泡沫铝表面制备Cu-SiC纳米复合涂层的探讨研究。
通过对闭孔泡沫铝进行不同时间和电参数的微弧氧化处理发现,随着微弧氧化电压的升高,陶瓷层微孔数量降低,孔径增大,沉积物增多,涂层粗糙度增加。
XRD验证陶瓷膜的主要成分为Al以及Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>,说明陶瓷相主要是以铝和氧结合形成。
微弧氧化后泡沫铝的耐腐蚀性提高,腐蚀倾向和速率随电压的升高而降低。
通过对比研究发现微弧氧化试样应力-应变曲线趋势与基体相同,且随着微弧氧
化时间的增长,泡沫铝的机械性能也会相应提高。
泡沫铝性能及制备技术
泡沫铝性能及制备技术泡沫铝是一种具有轻质、高强度、吸能、隔热、耐高温等特点的新型材料，广泛应用于航天、汽车、轨道交通等领域。
本文将介绍泡沫铝的性能特点以及制备技术。
泡沫铝的性能特点：1.轻质：泡沫铝的密度通常在0.5-1.5 g/cm³之间，比铝合金的密度低，比重约为0.3-0.7，因此具有非常轻的重量。
2.高强度：泡沫铝通过气孔结构形成网络状的连续骨架，能够提供良好的强度和刚度。
其抗压强度通常在1-14MPa之间，具有较好的载荷承载能力。
3.吸能：泡沫铝在受到冲击或挤压时，气孔会发生塌陷变形，吸收能量从而降低外界对物体的冲击力。
4.隔热：泡沫铝具有优良的隔热性能，由于其中的气孔能有效地阻碍热传导，使其成为一种理想的隔热材料。
5.耐高温：泡沫铝的熔点较高，可达660℃，在高温环境下具有较好的稳定性。
泡沫铝的制备技术：泡沫铝的制备主要有两种方法：粉末冶金法和气相法。
1.粉末冶金法：该方法通过将铝粉末与气孔形成剂混合，然后在高温下进行烧结制备。
主要包括以下几个步骤：（1）原料准备：选择纯度较高的铝粉末作为基础材料，同时添加一定比例的气孔形成剂，如焦炭粉末、氯化钠等。
（2）混合：将铝粉末和气孔形成剂进行混合，以保证气孔均匀分布。
（3）压制：将混合物进行压制，通常采用半干压制法或等静压制法。
（4）烧结：将压制得到的坯体放入高温炉内进行烧结，在恰当的温度下，气孔形成剂会挥发或燃烧生成气体，形成铝的气孔结构。
（5）后处理：对烧结得到的泡沫铝进行除鼓泡、抛光等工艺处理，使其表面光滑。
2.气相法：该方法通过热分解气相反应制备泡沫铝。
主要包括以下几个步骤：（1）原料制备：选择合适的前驱体材料，如铝烷化合物，如三乙基铝、三异丙基铝等。
（2）膨胀：将前驱体材料加热至其热分解温度，释放出金属铝和气体产物，产生气孔。
（3）固化：将释放出的金属铝和气体产物在冷却后进行固化，固化后形成气孔结构。
（4）后处理：对固化得到的泡沫铝进行除鼓泡、抛光等工艺处理。
泡沫铝生产工艺
泡沫铝生产工艺
泡沫铝是一种轻质、高强度、热绝缘的新型材料，广泛应用于建筑、交通工具、电子产品等领域。
以下是泡沫铝的生产工艺的简要介绍：
1. 原料准备：泡沫铝的主要原料是铝粉和发泡剂。
铝粉要求纯度高，颗粒均匀。
发泡剂通常采用细小颗粒的无机盐。
2. 预处理：铝粉经过筛网控制颗粒大小，并进行预处理。
预处理主要包括除湿、烘干和筛分等步骤，以保证原料的质量。
3. 混合：将预处理后的铝粉和发泡剂按一定比例混合。
混合时要保证均匀，以确保后续的发泡过程能够顺利进行。
4. 压制：将混合好的原料放入特殊的模具中，进行压制。
压制过程中需要控制压力和温度，以确保压制出的泡沫铝具有一定的孔隙结构和力学性能。
5. 硬化：压制后的泡沫铝放置在恒温恒湿的环境中进行硬化。
硬化时间一般为几小时到几天，依据具体的工艺和要求进行调整。
6. 烧结：硬化后的泡沫铝需要进行烧结处理，以提高其强度和稳定性。
烧结温度和时间必须严格控制，以防止泡沫铝的过度烧结和变形。
7. 表面处理：根据应用需要，泡沫铝可以进行表面处理，如涂
层、阳极氧化等，以提高其防腐蚀性和装饰性。
8. 检测和包装：生产过程中需要对泡沫铝进行质量检测，包括外观质量、物理性能等。
合格的产品经过检测后进行包装，以保证产品的完整性和安全性。
以上是泡沫铝的生产工艺的简要介绍。
随着技术的进步和需求的不断增加，泡沫铝的生产工艺也在不断改进和完善，以满足市场的需求。
我们相信，随着工艺的不断改进，泡沫铝在未来将有更加广阔的应用前景。
泡沫铝材料的制备方法及应用研究
金 属 凝 固和 气 孔 形核 ， 然 后 气孔 长 大 ， 得 到 藕 状 孔结 构 的 质功 能 的新 型材 料 。 由于其 自身结 构 的特 殊性 ， 使 其具 有 多孔金 属材 料。 不 同于 其他 金属 的特 殊 性 能 ，如高 孔 隙率 和 比表面 积 ， 还 ３ 泡 沫铝材 料 的应 用 有 较 强 的能 量 吸 收性 、 高 的 比强 度 、 抗 冲击性能、 电磁 屏 ３ ． １ 泡 沫铝 材 料作 为 结构 材 料 的应 用 由于 泡 沫铝 自 蔽、 高阻 尼 等优 良 的性 能 ， 使 得 其在 各 个 领 域 得 到 了 广泛 身 高孔 隙 率 、 轻 质和 高 比强 度 的特 性 ， 使 其 可 以作 为轻 质 的应 用。其性 能的好坏 主 要 由制备 方法来 决定 ， 因此 ， 本文 的复合 夹 芯管 或夹 层板 的理 想 的填 充材 料 ， 克服 传 统 蜂 窝 主要 对其 制备 方法和 应用 现状进 行 了分析 。 夹层材 料 的各 向异 性 。 除此 之外 ， 还用 于 汽车 零件 中的组 ２ 泡沫 铝材料 的 制备 方法 成材 料 ， 可促 进 汽车行 业 的发展 。除此 之外 ， 泡沫铝 材 料还 ２ ． １ 粉 末冶 金 发泡 法 粉 末冶 金发 泡 法 是指 将 铝 或是 用于航 空 航天 领域 ， 波音 公司 尝试 将其 制 成直 升 飞机 的尾 铝 合金 的粉 末和 发泡 剂 （ 一般 为 Ｔ ｉ ｌ ）根据 一定 的 比例 进 架。其 在 建筑 领域 的应 用也 不可 小觑 ， 研 究人 员将 泡 沫铝 行 配制并 均 匀混合 ， 使 其在 给定 的压 力 之 下被压 缩 成较 为 材 料制 成又 轻又 硬且 耐火 的元件 、 栏 杆 或支撑 体 。 致 密 的预 制 胚 体 ， 之 后 通 过轧 制 、 模 锻 或 挤压 等 方 法将 其 ３ ． ２ 泡 沫铝 材 料作 为功 能材 料 的应 用 具 有 良好 的 能 加 工 为 半成 品 ， 然后 放 入 规定 形 状 的钢 模 内 ， 温度 被 加 热 量吸 收和 阻 尼是泡 沫 铝材 料 的一 个优 势性 能 ， 所 以可 用于 到预 制体 的熔 点 ， 与发 泡 剂产 生 的气泡 混 合得 到 闭孔 泡沫 制 成吸 收 及减 震材 料 ， 例 如 在 汽车 的保 险杠 、 航 天 中返 回 铝材 料 。 舱 及 登 月舱 的缓 冲材 料 、宇 宙 飞船 的升 降机 等得 以应用 。 ２ ． ２ 熔体 发 泡 法 熔 体 发 泡 法 中主要 应 用 的两 种 方 法 利用 泡沫 铝材 料 的消 声减 震特性 及 阻尼特 性 ， 可 取代 传统 是 直接 吹 气法 和发 泡 剂发 泡 法 ， 它 的发泡 过程 是在 液相 中 的 吸声材 料 ， 可 用 于建 筑 行 业 的办 公 设 备 、 无 线 电的 录 音 完 成。 前者 是 向金属 熔融 液 中均 匀混合 分散 Ｓ ｉ Ｃ 、 Ａ Ｉ Ｏ。 等， 室、 汽车、 火车减 震 、 消声 等。此 外 ， 泡沫 铝还 能用作 电磁屏 利 用 特 制 的旋 转 喷头 对底 部 吹入 气 体 形 成 气 孔 后 进行 冷 蔽材 料 ，尤其 是 可 以在 电磁 波高 频 区体 现 良好 的屏 蔽性 ， 却 和凝 固。后 者是 将 发泡 剂和 金属 熔 融体 混 合均 匀 ， 使得 目前 广泛 用于 建设 电子 装备 室和 电子 仪器 的屏 蔽材 料。 泡 气体 膨 胀得 到泡 沫金 属。 沫铝材 料 还具 有 良好 的流体 传输 动力 ， 在 航 空设 备 的热 交 ２ ． ３ 熔 模铸 造 法 熔 模 铸 造 法是 指把 已准 备好 的泡沫 换器 、 能源 动力 用紧 凑式 散热 片 以及 空气 冷却 用 冷凝 塔 等 塑 料 装入 具 有一定 形 状 的模具 中 ， 并 向其 中加 入液 态 的耐 设 备 中采 用 这 种泡 沫 金 属 可增 强 其 热 交换 能力 。 除 此 之 火材料， 耐 火材 料 在 硬化 过程 中会使 泡沫 塑 料达 到气 化 的 外 ， 泡沫铝 材 料还 可用作 隔 热材 料及 过滤材 料 等等 。 条件 ， 之后 把 液 态 的金 属 熔 融 液 浇铸 到 模 具 中 ， 当液 体 冷 ４ 结语 却 之 后 即可 达到 耐火 材 料与 金属 分 离 的 目的 ， 从 而得 到 与 由于 泡 沫铝 具 有各 方面 的优 异性 能 ， 使 得 国 内外学 者 模 具 形状 一样 的泡 沫铝材 料 。 对其制 备 方法进 行 了广泛 的研 究 ， 使得 其 应用范 围 越来 越 ２ ． ４ 渗流 铸造 法 渗 流铸 造 法 是将 经 过预 先 处理 的填 广泛。但是从 国内外研 究 现状来 看 ， 国外 发展较 快 ， 我 国对 料 颗 粒放 入相 应 的模 具 内并压 实 ， 之后在 压 力 的作 用 下 使 于 泡沫铝 的制 备技 术较 为 成熟 ， 但 是在 工业 化 生产 中仍 存 得 金 属 液 流入 到颗 粒 之 间 的缝 隙 中 ，然 后溶 除预 制 体 颗 在 许 多 问题 ， 使其 的应 用领 域 受到 了限制 ， 多数 的应 用 研 粒， 从 而得 到 多孔 的泡 沫铝材 料 。 究仍 处于 实验 室研 究 阶段 。 因 此 ， 我 国的相 关 技术 人 员应 ２ ． ５ 沉积 法 原 子 溅 射沉 积 法 、 金属 气 相 蒸 发沉 积 法 、 对其 工 业化 生产 方面及 推 广 应 用 方面 进 行 更加 深入 的研 电化 学 沉积 法及 反应 沉 积 法等 方 法都属 于 沉积 法 ， 在 这里 究 ， 从 而推 动相 关产 业 的发展 。 参考文献 ： 不再 一～ 赘 述。 【 １ 】 尚保 卫 ． 通 孔泡 沫 铝 的新 工 艺 制 备 及 其 力 学 声 学 性 能 研 究 【 Ｄ 】 ． ２ ． ６ 中 空球烧 结 法 中空 球烧 结 法是 利 用金 属 中 空 球 中南 大 学 ， ２ ０ ０ ８ ． 烧结 ， 从 而 达 到其 进 行 扩散 和 结 合 ， 兼 有 通 孔和 闭孔 的 多 长 沙 ： 孔 泡沫铝 材 料得 以制 备 出。 属功 能材 料 ， ２ ０ ０ ８ ， １ ５ （ １ ） ： １ ２ —１ ５ ． ２ ． ７ 二 次发 泡 法 二次 发泡 法综 合 了粉 末 冶金 和 熔体 【 ３ 】 王展 光 ， 蔡萍 ， 应建 中， 等 闭 孔 泡 沫 铝 的 力 学 性 能 和 吸 能 能力 发 泡法 的优 点 ， 是 一种 新 型 的制备 方法。 主 要是 通过 向金 【 Ｊ 】 ． 材 料 导报 ： 研 究篇 ． ２ ０ １ ２， ２ ６ 《 ５ ） ： １ ５ ２ —１ ５ ４ ． 属熔 体 中均 匀 混入 增粘 剂 ， 使 其达 到 适宜 的 温度和 粘 度 之 作者简 介 ： 苏旭 东 （ １ ９ ８ ５ 一） ， 男， 宁夏银川 人 ， 助理工程 师 ， 学 士
泡沫铝的制备技术
泡沫铝的制备技术泡沫铝是一种具有轻质、高强度和良好吸能特性的新型材料。
它由铝合金制备而成，通过控制气体发泡剂在融化的铝合金中释放气体，形成气孔结构。
在本文中，我将详细介绍泡沫铝的制备技术。
1.铝合金材料准备：选择适合的铝合金材料作为原料。
常用的铝合金包括铝硅合金、铝镁合金和铝锰合金等。
合金中的铝含量通常在80%以上。
2.铝合金材料预处理：将铝合金材料进行破碎、筛分和清洁处理。
破碎可以增加原料的表面积，有利于气体发泡剂的扩散和释放。
筛分可以控制原料的粒径范围，使气体发泡剂均匀地分布在铝合金中。
清洁处理可以去除杂质，提高泡沫铝的质量。
3.铝合金材料熔化：将预处理后的铝合金材料放入特定的熔炉中进行高温熔化。
铝合金的熔点通常在600-900摄氏度之间，熔化温度根据具体合金的种类和要求进行控制。
4.气体发泡剂注入：在铝合金熔融状态下，将气体发泡剂注入熔融金属中。
常用的气体发泡剂包括钠硼酸、钠铝酸盐和钠氢杂酸等。
气体发泡剂的选择和注入量可以根据要求进行调整，以得到所需的气孔结构。
5.发泡：在气体发泡剂注入后，通过搅拌或其他搅动方式，将气体发泡剂均匀地分散在铝合金中。
随着气体的释放，铝合金中形成大量的气孔结构。
气孔的大小和分布可以通过调整气体发泡剂的类型和用量来控制。
6.冷却和固化：在发泡过程中，由于气孔的形成，铝合金会逐渐冷却固化。
冷却过程中，泡沫铝的形状和结构会逐渐稳定。
7.切割和后处理：冷却固化后的泡沫铝可以进行切割和后处理。
切割可以根据具体需要，制作出不同形状和尺寸的泡沫铝制品。
后处理可以包括表面处理、热处理和物理性能测试等。
以上是泡沫铝的基本制备技术。
不同的制备方法和工艺参数会对泡沫铝的性能和结构产生不同的影响。
因此，在实际制备过程中需要根据具体要求进行优化和调整。
随着科学技术的不断进步，泡沫铝的制备技术也将得到更多的改进和发展，为泡沫铝的应用提供更广阔的空间。
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东北大学研究生考试试卷考试科目：新材料制备技术课程编号：y09521086专业：有色金属冶金姓名: ***学号：1100865目录1 多孔金属材料 (1)1.1多孔材料 (1)1.2金属材料 (1)1.3多孔金属材料 (1)2 闭孔泡沫铝 (2)2.1闭孔泡沫铝材料的性能 (2)2.2闭孔泡沫铝材料的应用 (3)3 闭孔泡沫铝材料的制备 (5)3.1理论基础 (5)3.1.1 氢化钛分解 (5)3.1.2 熔体黏度 (6)3.1.3 氢气在铝液熔体中的溶解度 (6)3.2闭孔泡沫铝材料的制备方法 (7)3.2.1 熔体发泡法制备泡沫铝材料 (7)3.2.2 粉末法制备泡沫铝 (9)3.2.3 其他制备方法 (10)参考文献 (12)闭孔泡沫铝材料的制备技术及其应用1 多孔金属材料1.1多孔材料多孔材料是一种有相互贯通的或封闭的孔洞构成网络结构的材料，孔洞边界或其表面由支柱或平板构成。
自然界中的多孔材料有很多，常见的有蜂窝、海绵、骨骼、软木、珊瑚等。
一般，在传统工程材料中，孔洞被认为是一种结构缺陷，然而，这些多孔材料在自然界中能够稳定存在，并表现出一些优异性能。
千百年来，这些天然的多孔材料被人们广泛利用，现代技术的发展使得人类仿生这些多孔材料，制备出各种各样的人造多孔材料，如泡沫塑料、泡沫陶瓷和泡沫金属等。
这些新型的泡沫材料越来越多地被用作绝缘、缓冲、吸能、吸声等材料，从而发挥了其多孔结构决定的独特性能。
典型的泡沫材料孔结构有两种：一种是由大量多边形孔在平面上聚集形成的二维结构，由于其形状类似于蜂房的六边形结构而被称为“蜂窝”材料；另一种是由大量多面体形状的孔洞在空间聚集形成的三维结构, 通常称之为“泡沫”材料。
多孔材料的性能很独特，相对连续介质材料而言, 多孔材料一般具有相对密度低、比强度高、比表面积高、重量轻、隔音、隔热、渗透性好、阻尼、吸能性能等优点。
1.2金属材料金属材料是指由金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。
包括纯金属、合金、金属材料、金属间化合物和特种金属材料等。
金属材料与人类文明的发展和社会的进步有着十分密切的关系。
铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。
现代，种类繁多的金属材料已广泛应用于各个行业，金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。
金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料，其性能一般有：比重大、熔点高、导电导热性能好、高强度、塑性变形、可回收、耐高温等。
易加工1.3多孔金属材料多孔金属材料也称泡沫金属材料，即金属内部弥散分布着大量的有方向性的或随机的孔洞。
由于对孔洞的设计要求不同，孔洞可以是泡沫型的，藕状型的，蜂窝型的等。
如果构成孔洞的固体只存在于孔洞的边界，即孔洞之间是相通的，则称这种材料为开孔泡沫金属材料；如果孔洞表面也是实心的，即每个孔洞与周围的孔洞完全隔开，则称之为闭孔泡沫金属材料；而有些孔洞则是半开孔半闭孔的。
多孔金属材料是近十几年内发展起来的新材料，它具有泡沫材料和金属材料的特性，是许多普通金属材料所无法具备的。
一般闭孔泡沫金属材料具有比重小，刚性、比强度好，吸振、吸音性能好等特点；开孔泡沫金属材料除了具有上述特点之外，还具有浸透性、通气性好等特点。
正因为多孔金属材料具有结构材料利功能材料的特点，所以被广泛应用于航空航天、交通运输、建筑工程、机械工程、电化学工程、环境保护工程等领域。
多孔金属材料具有很好的开发前景和广阔的用途，它的开发是人类社会发展的必然趋势。
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。
2 闭孔泡沫铝随着交通运输、电子通讯、汽车制造和航空航天等工业的迅猛发展，在人类的经济和物质文化水平提高的同时，地球资源日益枯竭，各个国家对于材料的循环使用及其节能减排等要求越来越高。
而此时现存的一些传统固态泡沫材料，如聚合物泡沫和蜂窝铝板等已凸显出其自身的局限性(强度低和抗高温性能差等)，已经远远不能满足当今社会发展的需要，这使得泡沫金属尤其是泡沫铝材料的研究又重新进入到科学家和一些企业的视野。
泡沫铝是在纯铝或铝合金中加入添加剂后，经过发泡工艺而成，同时兼有金属和气泡特征。
泡沫铝分为闭孔泡沫铝和开孔泡沫铝，用途较广国内研究较多的还是闭孔泡沫铝。
闭孔泡沫铝是一种集结构与功能为一体的新型复合材料，具有轻质、高比刚度、高能量吸收及优良的电磁屏蔽和阻尼等优点。
2.1闭孔泡沫铝材料的性能1. 力学性能泡沫铝材料比重小，比强度大。
由于金属材料中存在大量的孔洞，所以材料的比重显著减小，密度为金属铝的0.1-0.4倍，而其抗弯比刚度为钢的1.5倍。
如果是铝合金或镁合金的多孔材料，它们的比重可以小于l，只要材料的外表是致密的，那么它们可以浮出水面。
在机械设计时经常不用圆棒而采用空心管等材料，所有这些都是改变宏观形状因子以达到节省材料的措施。
由于多孔金属材料比重小，比强度大，所以它可以构件的形式广泛应用于机械工具和交通运输工具上。
如果将多孔材料轧制成板材，那么可以制作汽车，机器的蒙皮，以取代目前所用的板材。
2. 声学性能隔声性能：声波频率上800-4000HZ之间时，闭孔泡沫铝的隔声系数达0.9以上。
应用泡沫铝的这种特性，再加上它的易安装性能，泡沫铝材料可以被安装在高处而无需机械起重设备，如：天花顶棚、墙壁和屋顶等，用来做隔声板、消音器等隔声吸音材料。
3. 吸能性能鉴于多孔金属材料具有很好的能量吸收特性，孔隙率为84%的泡沫铝发生50%变型时，可吸收2.5MJ/M3C以上的能量。
所以它可以来制造能量吸收器，减震缓冲器等应用于机械工程和车辆工程。
当它们受到突然的冲击时，避免造成车毁人亡的恶性事故。
4. 电磁屏蔽性能泡沫铝材料具有很好的电磁波吸收特性、对气体敏感特性等特点，电磁波频率在2.6-18GHZ之间时，泡沫铝的电磁屏蔽量可达60-90dB。
所以它在通讯工程，环保工程等领域有广泛的应途。
5.其他性能良好的热学性能：孔隙率为80-90%的闭孔泡沫铝导热系数相当于大理石。
通孔泡沫铝由于其孔洞相互连通，在强制对流条件下具有良好的散热性。
易加工：切割、钻孔、胶结方便；经模压可弯曲成所需形状；能用有机或无机漆进行表面处理；可以两面蒙皮，构成大尺寸的轻质、高刚度板。
可以采用机械方法或直接用螺钉连接和固定，也可以用粘接剂粘贴在墙或天花板上。
金属薄板-泡沫铝-金属薄板形成的“三明治”结构继承了泡沫铝的优异性能，并具有很高的抗弯强度，可用作新型建材、机车车辆的高刚度结构件等。
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。
2.2闭孔泡沫铝材料的应用闭孔泡沫铝是一种集结构与功能为一体的新型复合材料，具有轻质、电磁屏蔽、良好的隔声吸音和高的能量吸收等特性，在交通运输、汽车制造、电子通讯和航空航天等工业部门有着广阔的应用前景。
1．建筑装饰材料由于泡沫铝的单位体积重量轻,比普通彩钢夹芯板密度小；载荷能力高；防音防振、隔音能力强；不燃烧；使用寿命长等特点,所以能用它来建造不承重的内墙壁、间壁墙、门、天花板、外面的装饰材料等。
要用来做表面装饰时,也能做到泡沫塑料、大理石和其他装饰材料的效果。
大型建筑物的外装,在高层上是极力避免使用重量大的材料的,泡沫铝正好适合这种需要。
这不仅是重量轻,而且可使外表设计自由。
对强度有特殊要求时,可以利用加入钢筋制做的泡沫铝。
泡沫铝可以采用任意设计来做为建筑物内外和其他的装饰材料,也能够做成具有如石质、大理石、木材、玻璃等材料的式样。
由于用它造成的雕刻物、塑像和其他物件造型即大又轻,搬运起来是极容易的。
2．吸声隔音材料泡沫铝材料能够有效地利用其做为壁面来调整广播、音乐、讲堂、剧场等的音响效果。
在产业部门适合做为发电室、发动机试验室、飞机场的防音、发音机械的平台等材料。
日常生活中被用来做为唱机、立体摄影机的结构零件,室内冷却器的防音、旅馆等的防音部件等。
3．抗振缓冲材料对于用做汽车缓冲器及其他附带零件,以把冲撞减缓下来达到安全目的,泡沫铝是最好的材料。
与此相反,也能用来做为对于沿路的诸设备发生冲撞时的缓和振动材料。
做为重量大而又贵重的物件的运搬、安装等的防振材料是理想的。
阿波罗11号的LM在月球表面着陆时起落架下用的就是这种材料。
适应着陆时月面的凹凸,并以泡沫铝的破坏来缓和振动。
也适用做为贵重物品的垫板材料。
4．在汽车制造业上的应用泡沫铝优良的性能,决定了它具有广泛的用途和广阔的应用前景。
尤其是在汽车制造业上的应用,泡沫铝被认为是一种大有前途的未来汽车与其他交通运输工具的良好材料。
汽车工业汽车的轻质刚性结构采用泡沫铝材与三明治式复合泡沫铝材制造盖板、卡车盖与滑动顶板等可减轻重量与提高刚度。
德国卡曼汽车公司与夫雷霍弗研究所合作用三明治式复合泡沫铝材制造的占雅轻便轿车顶盖板，其刚度比原来的钢构件的大7倍左石，而其质量却比钢件的小25%。
此外，还有更高的吸收冲击能和声能的效果。
以AFS(AluminumFoamsandwieh)制造的汽车的某些零件质量只有原钢件质量的1/2，而其刚度却为钢件的10倍，保温绝热性能比铝的好l倍，对频率大于800Hz的噪声有很强的消声能力，还是一种热稳定的不可燃性的材料，也是一种抗破坏耐用材料，并可以完全回收。
粉体发泡法制备的泡沫铝合金作为汽车部件，可根据其形状直接在成型模中加工发泡。
5．在航空航天工业上的应用轻质安全是飞机、飞船等航空航天飞行器的基本要求。
轻质结构不仅可以减少发动所需的动能，降低单位能耗，而且可以提高飞行器的灵活性和机动性。
减轻航天器的重量是航天产品设计的重要课题之一，我们都知道飞机、宇宙飞船等飞行器质量的减轻往往以克为单位计算，目前每送入轨道1kg有效载荷，发射费需用上万美元。
现在，泡沫铝在航天方面的应用是美国重点研究的方向之一。
主要应用方向为：支撑高精度的一般光学系统、用于光学系统大型支架、机翼金属外壳的支撑体，导弹的防外壳高温塌陷支撑体、雷达镜的反射材料。
可用来制造电子设备减震垫、宇宙飞船起落架、减震兀件和精密仪器的保护、机内装饰、飞机整流罩、阻流板、副翼、方向舵、侧壁、车门等承受载荷不大，但是要求刚度高、重量轻的结构部件及相应零件。
3 闭孔泡沫铝材料的制备3.1 理论基础3.1.1 氢化钛分解制备闭孔泡沫铝材料，一般使用TiH 2作为发泡剂。
也可以用ZrH 2、REH 3和碳酸盐等。
前两者加个昂贵，在发泡技术上也不占优势，碳酸盐发泡时候反应很快，不易控制，所以现阶段发泡剂还是选用TiH 2。
氢化钛是一种金属型氢化物，具面心立方结构，Ti 处在结点位置，各单胞有4个Ti 原子，H 原子处于四面体间隙位置，是CaF 2结构，其化学稳定性较高，不和空气及水作用，但易和强氧化剂作用。