轻质多孔材料研究进展
陶粒生产可行性研究报告
陶粒生产可行性研究报告一、市场分析1.1 市场需求随着人们对环保建材的越来越重视，陶粒这种环保、轻质、多孔的建筑材料受到了市场的关注。
特别是在建筑节能、隔热、保温等方面有着广泛的应用需求。
另外，随着城市化进程的不断加快，建筑行业的发展也将为陶粒提供更大的市场需求。
1.2 市场竞争目前，陶粒市场上的竞争主要集中在几家大型建材企业，其品牌知名度较高，具有一定的市场份额。
另外，由于陶粒的生产技术相对成熟，市场上也存在一定的潜在竞争对手。
1.3 市场前景鉴于陶粒的环保、轻质、多孔等优点，以及其在建筑节能、隔热、保温等方面的广泛应用，陶粒的市场前景较为乐观。
未来随着建筑行业的不断发展，陶粒的市场需求会不断增加，市场前景广阔。
二、生产成本与盈利分析2.1 生产成本分析陶粒的生产过程主要包括原料准备、烧成成型、烧结等环节。
其中原料成本占据较大比例，且受到原材料价格波动的影响。
此外，生产设备、人工成本、能源消耗等也是影响生产成本的重要因素。
2.2 盈利模式分析陶粒生产企业的盈利主要来源于产品销售所带来的利润。
在销售渠道上，可以选择与建材商、工程公司等建立长期合作关系，也可以通过网络销售、品牌推广等多种方式拓展销售渠道。
除了产品销售，企业还可以通过技术研发、产品升级、加工定制等方式提高盈利水平。
2.3 投资回报分析陶粒生产企业的投资回报主要受市场需求、生产成本和销售价格等因素影响。
在确保产品质量的前提下，有效控制生产成本，提高销售价格，可以提高投资回报率。
三、可行性研究3.1 技术可行性目前，陶粒的生产技术相对成熟，且生产设备、工艺流程等较为成熟，对于具备一定生产经验的建材企业来说，具备一定的技术可行性。
3.2 市场可行性根据市场需求和竞争状况分析，陶粒具有较好的市场前景，未来具有较大的市场可行性。
3.3 经济可行性在合理的生产成本控制和销售价格制定下，陶粒的生产具有一定的经济可行性。
结论：综合以上分析，陶粒生产具有一定的市场前景和经济可行性。
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1 引言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。
轻质多孔混凝土受压应力_应变全曲线试验研究_熊耀清
力—应变关系及本构模型的研究则更少 。 密肋复合墙体这种以截面及配筋较小的钢筋混 内嵌轻质多孔混凝土块材整体浇 凝土框格为骨架， 筑成形的新型节能抗震墙体构件中
［ 2］
， 蒸压加气混
凝土和泡沫混凝土不仅起到保温、 围护和分隔空间 而且与隐形框架一起作为受力构件参与工 的作用， 作， 共同承担结构的竖向及水平荷载 ， 同时提供抗侧 移刚度。在该结构体系以往研究中
1
1. 1
试验概况
试验目的 通过对蒸压加气混凝土和泡沫混凝土轴心受压
图1 Fig. 1 INSTRON 8506 四立柱液压伺服试验系统 INSTRON 8506 experimental system
研究轻质多孔混凝土基本力学性能及其变化 试验， 规律， 建立轻质多孔混凝土应力—应变本构关系模 为有限元分析和计算提供可靠试验依据 。 型， 1. 2 试件设计 由于轻质多孔混凝土的物理力学性能与容重有 着密切关系
0319 收稿日期：2010作者简介：熊耀清（ 1975 － ） ， 男， 湖北荆州人， 博士， 工程师， 主要从 事抗震研究。 “十一五 ” 基金项目：国家自然科学基金资助项目（ 50878021 ） ；国家 科技支撑项目（ 2008BAJ08B011 － 03 ） E － mail：xyq729730@ 163. com
［ 5］
由于在整个试验过程中减摩层的变形会影响试 件的试验结果， 故需标定减摩层的受压变形。 减摩 层变形标定是借助于 150 mm × 150 mm × 150 mm 的 A3 号钢立方体块。在钢块的两端垫上减摩层， 并将 其准确放置在试验机台座上。考虑到轻质混凝土试 件抗压强度基本在 5. 0 MPa 以内， 只需对减摩层在 轻质混凝土试件抗压强度范围内的应力 —应变数值 进行标定。 对钢块进行预压， 仅从 20 kN 起， 降到 10 kN， 再升到 20 kN， 往复预压 3 遍。 最后， 给予试 件 10 kN 的初始压力， 然后采用应变控制， 对试件进 行加载。记录钢块试件和减摩层共同的应力 —应变 数值。 减摩层变形标定后， 进行轻质多孔混凝土试件 单轴单调受压应力—应变全曲线测定。在轻质多孔 混凝土试件两端垫加减摩层， 反复预压 3 次， 预压荷
高性能多孔陶瓷材料的制备与性能优化
高性能多孔陶瓷材料的制备与性能优化多孔陶瓷材料是一种在工业领域中被广泛使用的材料，它具有轻质、高强度、高温稳定性和良好的化学稳定性等优势。
然而，传统的制备方法往往无法获得高性能的多孔陶瓷材料，因此，开发新的制备方法并优化其性能成为了当前研究的热点之一。
为了制备高性能的多孔陶瓷材料，研究人员采用了多种方法和工艺。
其中之一是模板法。
模板法通过使用不同类型的模板，如碳纳米管、纳米颗粒等，来控制陶瓷材料的孔隙结构和形貌。
这种方法不仅可以获得特定尺寸和形状的孔隙，还可以控制陶瓷材料的疏水性和亲水性。
另一种制备方法是溶胶-凝胶法。
这种方法通过将溶胶转化为凝胶，并利用凝胶的特殊结构来形成孔隙结构。
这种方法具有制备高孔隙率和大孔隙尺寸多孔陶瓷材料的优势。
在制备多孔陶瓷材料的同时，研究人员还在不断寻求性能的优化方法。
一种常用的方法是通过控制孔隙结构和孔隙分布来改善多孔陶瓷材料的强度和韧性。
例如，通过调整孔隙的尺寸和形状，可以增加陶瓷材料的承载能力和耐久性。
另外，添加一定量的增强剂，如纤维材料或金属颗粒，可以进一步提高多孔陶瓷材料的韧性和强度。
此外，表面修饰也是一种常用的方法。
通过在多孔陶瓷材料表面修饰一层功能性薄膜，可以增加材料的疏水性或亲水性，提高材料的稳定性和耐腐蚀性。
除了上述方法外，还有其他一些新颖的方法被用于制备高性能的多孔陶瓷材料。
一种是生物仿生法。
生物仿生法通过模仿自然界中生物体上的结构和功能，制备具有特定性能的多孔陶瓷材料。
例如，在蒙古包蜂窝的形状和结构上进行仿生，可以得到具有优异隔音性能的多孔陶瓷材料。
另一种方法是利用现代纳米技术。
纳米技术可以制备出具有纳米级孔隙和纳米级颗粒的陶瓷材料，其力学性能和热传导性能得到了显著提高。
这种方法在高温热电器件和微观流体传感器等领域具有广阔的应用前景。
此外，随着材料科学研究的不断发展，理论计算方法也被广泛应用于多孔陶瓷材料的制备和性能优化中。
通过建立模型和进行模拟计算，可以揭示材料内部孔隙结构、力学性能和热传导性能等的微观机制。
多孔材料(综述)
多孔陶瓷材料的制备及其应用丁正平摘要：多孔材料由于其孔结构所具有的性能,在工业和社会生产中作用显著，本文第一章简述了多孔材料的分类、与传统材料的差别、制备的一般方法、评价体系以及应用.多孔材料主要分为两大类多孔陶瓷和多孔金属材料。
多孔陶瓷由于既具有陶瓷的一般性质又具有独特的多孔结构，因而既具有一般陶瓷的性质，比如：耐热性能、稳定的化学性能、一定的强度；同时具有孔结构的渗透性能、吸声性能等等,因而在很多方面具有应用。
本文综述了多孔陶瓷的几种制备方法、性能表征、以及几个方面的应用。
关键词：多孔陶瓷制备应用目录1。
多孔材料 (1)1。
1多孔材料的概念 (1)1。
2多孔材料的分类 (1)1。
3多孔材料的性能特点 (2)1。
4一般多孔材料的制备方法 (3)1。
5成品的评价系统 (3)1。
6多孔材料的应用 (3)2.多孔陶瓷 (4)2。
1概述 (4)2.2性能特点 (4)2。
3多孔陶瓷制备方法 (4)2。
4性能及表征 (10)2。
5 多孔陶瓷的应用 (14)2.6 前景与展望 (16)参考文献 (18)1多孔材料1。
1 多孔材料的概念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。
这些支柱或者平板通常被称为固定相，起到支撑整个材料的作用,材料的力学性能主要取决于固定相的性能，孔洞中填充的物质称之为流动相，根据填充物物理状态的不同，又可以细分为气相和液相，气相的较为常见，整个多孔材料就是由固定向和流动相组成.典型的孔结构有：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；更为普遍的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.根据功能材料的要求，多孔材料的具备以下两个要素：一是材料中必须包含大量的空隙；二是材料必须被用来满足某种或者某些设计要求已达到所期待的某种性能指标，多孔材料中的空隙相识设计者和使用者所希望得到的功能相，为材料的性能提供优化作用［1]。
轻质复合材料的抗冲击性能研究
轻质复合材料的抗冲击性能研究在现代工程领域中，轻质复合材料因其出色的性能而备受关注。
这些材料不仅具有轻质的特点，能够减轻结构的自重，还在强度、刚度和耐久性等方面展现出优异的性能。
其中，抗冲击性能是评估轻质复合材料在实际应用中可靠性和安全性的关键指标之一。
轻质复合材料通常由两种或多种不同性质的材料组合而成，通过优化设计和制造工艺，实现性能的协同提升。
常见的轻质复合材料包括纤维增强复合材料（如碳纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复合材料）、蜂窝结构复合材料以及泡沫金属复合材料等。
纤维增强复合材料是通过将高强度的纤维（如碳纤维、玻璃纤维）嵌入到树脂基体中而形成的。
纤维在材料中起到增强作用，能够有效地抵抗冲击载荷。
在冲击过程中，纤维可以吸收和分散能量，从而减轻材料的损伤程度。
例如，碳纤维增强复合材料在航空航天领域中广泛应用，用于制造飞机的结构部件，如机翼、机身等，因为这些部位在飞行过程中可能会受到鸟撞等冲击事件的影响。
蜂窝结构复合材料则以其独特的结构形式提供了良好的抗冲击性能。
其内部的蜂窝状结构能够在受到冲击时发生变形，通过塑性变形和屈曲吸收大量的能量。
这种材料常用于汽车制造中，如车门、引擎盖等部位，以提高车辆在碰撞时的安全性。
泡沫金属复合材料是将泡沫金属与其他材料结合而成。
泡沫金属的多孔结构使其具有良好的能量吸收能力，在冲击时能够有效地缓冲冲击力。
这种材料在防护装备、轨道交通等领域有着潜在的应用价值。
影响轻质复合材料抗冲击性能的因素众多。
材料的组成和结构是首要因素。
纤维的类型、长度、含量以及基体的性质都会对复合材料的抗冲击性能产生显著影响。
例如，碳纤维的强度高于玻璃纤维，使用碳纤维增强的复合材料通常具有更好的抗冲击性能。
此外，复合材料的制造工艺也至关重要。
不同的成型方法（如手糊成型、模压成型、注塑成型等）会导致材料内部的纤维分布和孔隙率不同，从而影响其抗冲击能力。
冲击的类型和强度也是不可忽视的因素。
冲击可以是低速冲击（如物体的掉落、碰撞），也可以是高速冲击（如爆炸冲击、子弹射击）。
多孔金属材料的制备方法及应用研究论文(通用)
多孔金属材料的制备方法及应用研究论文（通用）1、多孔金属材料的制备方法1.1铸造法铸造法分为熔融金属发泡法、渗流铸造法和熔模铸造法等.1.1.1熔融金属发泡法熔融金属发泡法包括气体发泡法和固体发泡法.此方法的关键措施是选择合适的增粘剂，控制金属粘度和搅拌速度，以优化气泡均匀性和样品孔结构控制的程度.此法主要用于制备泡沫铝、泡沫镁、泡沫锌等低熔点泡沫金属.对于熔融金属发泡法，当前研究较多的是泡沫铝.李言祥对泡沫铝的制备工艺、泡沫结构特点及气孔率方面进行了深入的实验研究;于利民等人根据采用此法生产泡沫铝在国内外泡沫金属的发展形势，总结并探讨了其制备工艺及优缺点.1)气体发泡法气体发泡法指的是向金属熔体的底部直接吹入气体的方法.为增加金属熔体的粘度，需要加入高熔点的固体小颗粒作为增粘剂，如Al2O3和SiC等.吹入的气体可选择空气或者像CO2等惰性气体.虽然设备简单、成本低，但孔隙尺寸和均匀程度难以控制.徐方明等用这种方法制备出了孔隙率为90!以上的闭孔泡沫铝;覃秀凤等介绍了该方法原理，并研究了增粘剂、发泡气体流量和搅拌速度等工艺参数对实验结果的影响.2)固体发泡法固体发泡法即向熔融金属中加入金属氢化物的方法. 发泡剂之所以为金属氢化物，是因为它会受热分解，生成的气体逐渐膨胀致使金属液发泡，然后在冷却的过程中形成多孔金属. 增粘剂主要选择Ca粉来调节熔体粘度，发泡剂一般为TiH2 . 采用同样的方法原理，可以通过向铁液中加入钨粉末和发泡剂的方式生成泡沫铁，但很少有相关的文献报道.Miyoshi T 等人采用这种方法制备出了泡沫铝.1.1.2渗流铸造法和熔模铸造法两种方法的相似之处在于都是将液态金属注入装有填料的模型中，构成多孔金属的复合体，然后通过热处理等的方式将杂质除去，经过冷却凝固得到终产物多孔金属;区别在于前者模型中填充的是固体可溶性颗粒(如NaCl、MgSO4等)或低密度中空球，后者铸模由无机或有机塑料泡沫(如聚氨酯)和良好的耐火材料构成.Covaciu M等用渗流铸造法制备了开孔型和闭孔型的多孔金属材料，John Banhart用熔模铸造法制备了多孔金属，详细研究了产品结构、性能及应用. 用渗流铸造法制备的多孔金属，其孔隙率小于80!，常用来制备多孔不锈钢及多孔铸铁、镍、铝等合金，虽然用这种方法制备的多孔金属孔隙尺寸得到准确控制，但成本较高. 熔模铸造法制备的多孔金属成本也很高，孔隙率比前者高，但产品强度低.1.2金属烧结法金属烧结法包括粉末烧结法、纤维烧结法、中空球烧结法、金属氧化物还原烧结法、有机化合物分解法等.1.2.1粉末烧结法粉末烧结法指的是金属粉末或合金粉末与添加剂按一定的配比均匀混合，压制成型，形成具有一定致密度的预制体，然后进行真空环境下高温烧结或钢模中加热的方式除去添加剂，最终得到多孔金属材料.此法可用来制备多孔铝、铜、镍、钛、铁、不锈钢等材料.通过粉末烧结法制备的多孔金属材料，其孔隙特性主要取决于采用的方法工艺和粉末的粒度.王录才等采用冷压、热压、挤压三种方式制备预制体，详细研究了铝在不同炉温下加热的发泡行为.根据所选添加剂的不同，粉末烧结法又分为粉末冶金法和浆料发泡法.两者选用的添加剂分别为造孔剂和发泡剂.造孔剂分为很多种，如NH4HCO3、尿素等. 陈巧富等用NH4HCO3作造孔剂，经过低温加热和高温烧结的方式制备出了多孔Ti-HA 生物复合材料，孔径范围100 ～500 μm，抗压强度高达20 MPa，可作为人体骨修复材料. 国外David C. D等用尿素作造孔剂制备出了具有一定孔隙率的泡沫钛; JaroslavCapek等以NH4HCO3为造孔剂，用粉末冶金法制备出了孔隙率为34 !～ 51!的多孔铁，并作出了多孔铁在骨科应用方面的设想.关于发泡剂的选择，TiH2或ZrH2常作发泡剂制备多孔铝、锌，而SrCO3常作为发泡剂制备多孔碳钢. 李虎等用H2O2作发泡剂，用浆料发泡法制备出了多孔钛，经过对其力学性能测试和碱性处理获得了有望成为负重骨修复的理想材料.1.2.2纤维烧结法纤维烧结法指金属纤维经过特殊处理后经过压制、成型、高温烧结的过程形成的多孔金属.运用这种方法制备的多孔金属材料，其强度高于烧结法.1.2.3中空球烧结法中空球烧结法指金属空心球粘结起来进行烧结，从而得到多孔金属材料的方法.常用来制备多孔镍、钛、铜、铁等，制得的金属兼具闭孔和开孔结构.其中金属空心球的制备方法是:用化学沉积或电沉积的方法在球形树脂表面镀一层金属，然后除去球形树脂.特别的是，多孔金属的孔隙尺寸可以通过调整空心球的方式来进行控制.1.2.4金属氧化物还原烧结法该方法旨在氧化气氛中加热金属氧化物获得多孔的、透气的、可还原金属氧化物烧结体，再在还原气氛中且低于金属的熔点温度下进行还原，从而得到开口的多孔金属. 这种方法可用来制备多孔镍、钼、铁、铜、钨等. 因为很难找到制备高孔隙率的多孔铁的方法，Taichi Murakami等用炉渣中的氧化物发泡，并采用氧化还原法制备出了多孔铁基材料.1.2.5有机化合物分解法将金属的草酸盐或醋酸盐等进行成型处理后，再在合适的气氛下加热烧结.如草酸盐分解反应式为Mx(COO)y→xM+YCO2式中:M为金属·金属的草酸盐分解释放CO2，在烧结体中形成贯通的孔隙.在制备过程中金属有机化合物可以成型后加热分解，再进行烧结.1.3沉积法此法是指通过采用物理或化学的方法，将金属沉积在易分解的且具有一定孔隙结构的有机物上，然后通过热处理方法或其他方法除去有机物，从而得到多孔金属.沉积法一般分为电沉积法、气相沉积法、反应沉积法等.1.3.1电沉积法该法是以金属的离子态为起点，用电化学的方法将金属沉积在易分解的且有高孔隙率三维网状结构的有机物基体上，然后经过焙烧使有机物材料分解或用其他的工艺将其除去，最终得到多孔金属. 具体操作步骤为:预处理、基体导电化处理、电镀、后续处理. 常用来制备多孔铜、镍、铁、钴、金、银等.国外Badiche X等用这种方法对泡沫镍的制备及性能进行了深入研究; 单伟根等电沉积法制备了泡沫铁，确定了基体的热解方式对泡沫铁的结构性能方面造成不同的影响，并且确定了最佳实验条件. Nina Kostevsek等研究了平板电极上和多孔氧化铝模板上的铁钯合金，并对二者的电化学沉积动力学进行了比较.1.3.2气相沉积法该法是在真空状态下加热液态金属，使其以气态的形式蒸发，金属蒸气会沉积在固态的基底上，待形成一定厚度的金属沉积层后进行冷却，然后采用热处理方法或化学方法去除基底聚合物，从而得到通孔泡沫金属材料.蒸镀金属可以为Al、Zn、Cu、Fe、Ti等.1.3.3反应沉积法反应沉积法，顾名思义指的是金属化合物通过发生反应，然后沉积在基体上的过程.具体操作环节是，首先将泡沫结构体放置在含有金属化合物的装置中，加热使金属化合物分解，分解得到的金属沉积在多孔泡沫基体上，然后进行烧结去除基底，得到多孔金属.通常情况下，金属化合物为羟基金属，在高温条件下发生分解反应，如制备多孔铁、镍等.2、多孔金属材料的性能及应用多孔金属材料可作为结构材料，也可作为功能材料. 同时结构决定性能，对于多孔金属而言，它的结构特点表现为气孔的类型( 开孔或闭孔) 、大小、形状、数量、分布、比表面积等方面. 多孔金属材料在航空航天、化学工程、建筑行业、机械工程、冶金工业等行业得到了广泛的应用，此外，在医学和生物领域也具有广阔的发展潜力. Qin Junhua等对多孔金属材料性能和用途两方面的研究进展做了重要阐述，并提出针对当前的形势，需要拓展多孔金属材料其他方面用途的必要性.2.1结构材料多孔金属材料具有比重小、强度高、导热性好等特点，常用作结构材料.可作汽车的高强度构件，如盖板等;可作建筑上的元件或支撑体，如电梯、高速公路的护栏等;也可作为航天工业上的支撑结构，如机翼金属外壳支撑体、光学系统支架，或用来制作飞行器等.最常用的是多孔铝.魏剑等提到了多孔金属材料可用来制作节能门窗、防火板材等，实现了其在建筑领域的应用价值.利用多孔金属材料的吸能性能，可制作能量吸收方面的材料，如缓冲器、吸震器等.最常见的是多孔铝.比如汽车的冲击区安装上泡沫铝元件，可控制最大能耗的变形;还有将泡沫铝填充入中空钢材中，可以防止部件承受载荷时出现严重的变形.与此同时，多孔铝兼具了吸音、耐热、防火、防潮等优势.2.2功能材料2.2.1过滤与分离材料根据多孔金属的渗透性，由多孔金属材料制作的过滤器可用来进行气-固、液-固、气-液、气-总第209期李欣芳，等:多孔金属材料的制备方法及应用研究13气分离.多孔金属的渗透性主要取决于孔的性质和渗透流体的性质.过滤器的原理是利用多孔金属的孔道对流体介质中粒子的阻碍作用，使得要过滤的粒子在渗透过程中得到过滤，从而达到净化分离的目的.铜、不锈钢、钛等多孔金属常用来制作金属过滤器，多孔金属过滤器被广泛应用于冶金、化工、宇航工业、环保等领域.在冶金工业中，通常用多孔不锈钢对高炉煤气进行除尘;回收流化床尾气中的催化剂粉尘;在锌冶炼中用多孔钛过滤硫酸锌溶液;熔融的金属钠所采用的是镍过滤器，此过程用于湿法冶炼钽粉等.在化工行业中，多孔不锈钢、多孔钛具有耐腐蚀性，常用作过滤器来进行过滤.比如一些无机酸或有机酸，如硝酸、亚硝酸、硼酸、96!硫酸、醋酸、草酸;碱、氢氧化钠;熔融盐;酸性气体，如硫化氢、气态氟化氢;一些有机物，如乙炔;此外，还有蒸汽、海水等.在宇航工业中，航空器的净化装置采用的是多孔不锈钢，制导舵螺中液压油和自动料管路中气体的净化也是采用这种材料，此外还可用于碳氢化合工艺中催化剂的回收.在环保领域里，主要是利用过滤器来净化烟气、废气及污水处理等方面.其中要实现气-气分离，需要对多孔材料的尺寸有更精准的要求，涉及到纳米多孔金属材料的制备工艺及其具有的性能等问题.奚正平等对洁净煤、高温气体净化、汽车尾气净化等技术作了具体的阐述，使用这些技术有利于缓解当前的环保问题.此外，医学上常用多孔钛可过滤氯霉素水解物，也可作为医疗器械中人工心肺机的发泡板等.2.2.2消音减震材料利用多孔金属材料的高孔隙率性能，可制作吸声材料.在吸声的作用上，通孔材料明显优于闭孔材料.通过改善声波的传播途径来达到消音的目的，这与多孔金属材料的材质和孔洞的结构密切相关.因为多孔钛还具有良好的耐高温、高速气流冲刷和抗腐蚀性能，所以被应用到燃气轮机排气系统等一些特殊的工作条件中，这种排气消声装置轻质、高效率、使用寿命长.段翠云等介绍了吸声材料的分类及应用，探讨了空气流阻和孔隙结构对吸声特性的影响. 王月等制备了孔径为2 ～ 7 mm，孔隙率为80!～90!，平均吸声系数为0. 4 ～ 0. 52 的泡沫铝，结果表明孔径越小，孔隙率、厚度越大，吸声性能越好. Ashby MF等在书中提到了利用泡沫金属的吸声性能可以生产消声器产品.利用多孔金属材料的抗冲击性，可用来制作减震材料.多孔金属的应力-应变(σ-ε)曲线可以分为三个阶段，即弹性变形阶段、脆性破碎阶段和紧实阶段，进而可以划分为三个区域.从曲线走势来分析，当多孔金属材料在受到冲击力时，应变滞后于应力，所以其在受到外界应力时首先变形的是它的骨架部分，随着外界应力的增大，骨架易发生破碎，当骨架受到挤压时，应变不再发生很大的变化.其中破碎阶段的起点为多孔材料的屈服强度.当受到外加载荷时，孔的变形和坍塌会消耗大量能量，从而使得在较低的应力水平上有效地吸收冲击能.中间部分区域表现出它的能量吸收能力，左边部分区域面积表现出它的抗冲击能力，面积越大，它所属的性能越好.2.2.3电极材料由于多孔金属材料具有高孔隙率、比表面积大等优点，因此常用来制作电极材料，常用的有多孔铅、镍等.刘培生等结合多孔金属电极的类型和特点，阐述了其制备工艺和性能强化的必要性，值得深思.多孔铅可用作铅酸电池中反应物的载体，可以填充更多的活性物质，减轻了电池重量，也可以用作良好的导电网络以降低电池内电阻.轻质高孔隙率的泡沫基板和纤维基板，与传统的烧结镍基板相比有明显的优势，前者有高能量密度、良好的耐过充放电能力、低成本，满足了氢镍、镉镍等二次碱性电池的技术要求.多孔镍在化学反应工程中用作流通性和流经型多孔电极，因为它除具有上述优点外，还可以促进电解质的扩散、迁移以及物质交换等.此外，它还可用作电化学反应器.袁安保等具体分析了镍电极活性物质的结构、性质以及热力学和动力学，而且研究了它的制备工艺及应用，对MH-Ni电池的开发具有重要意义.孔德帅等制备出了纳米多孔结构的镍基复合膜电极，结果表明，此复合膜在20A·g-1的冲放电流密度下，经过1000次充放电循环，电容保持率为94!.近年来，对锌镍电池的研究受到了国内外的热切关注，费锡明等针对锌镍电池制作技术的进展，阐述了当前面临的诸多问题并提出了相应的解决方案，为新型化学电池的进一步研究提供了重要线索.2.2.4催化载体材料泡沫金属韧性强、高传导、耐高温、耐腐蚀等性能，可制作催化载体材料.由于载体本身的比表面积较小，为增大金属载体与催化剂活性组分之间的结合力，需预先在载体上涂上一层氧化物.然后将催化剂浆料均匀涂抹在泡沫金属片的表面，经过压制成型，再将其置于高温环境中，可以使电厂废弃料得到有效妥善处理.2.2.5生物医学材料多孔钛及钛合金在医学上作为修复甚至替代骨组织的材料，需要具有较好的生物相容性，否则会使人体产生不良反应.而且要与需替代组织的力学性能相匹配.一般通过控制孔隙的结构和数量来调整多孔钛的强度和杨氏模量.多孔镁在生物降解和生物吸收上有很好的作用，也可作为植入骨的生物材料.此外，多孔金属材料具有良好的电磁波吸收性能，可以作电磁屏蔽材料;对流体流量控制有较高的精准度;具有独特的视觉效果，利润高，可以用作如珠宝、家具等装饰材料.3、多孔金属材料的研究现状及存在问题1)近些年来对多孔金属的研究多为低熔点、轻金属，其中研究最多的为泡沫铝.人们利用多孔金属的性能，将其运用到了实际生产和生活中，但对它的其他性能还有待研究和探索.多孔金属的研究范围、应用领域还需要进一步扩展，如多孔金属在催化领域、电化学领域或其他领域的应用等.2)在多孔金属材料的制备方法中，都存在孔隙在金属基体上的数量和分布等关键问题.孔径尺寸、孔隙率的可控性和孔隙分布的均匀性等性质，以及多孔金属的作用机制还需要进一步探究和完善.3)多孔金属材料作为冶金和材料科学的交叉领域，需要强化综合多方面的理论知识，而不是就单一方面进行研究.在多孔金属材料课题研究过程中，需要在理论分析的基础上，在实践过程中尽可能降低成本，避免材料的浪费，简化工艺，缩短工序.4)一些多孔金属材料的开发，还停留在实验室阶段，距工业中大规模生产和应用还存在着很大距离，需要研究者们共同努力，早日实现需求-设计-制备-性能-应用一体化.对金属多空材料的应用有着重要的作用，金属多孔材料是有着功能和结构双重属性的工程材料，尤其是在近些年的'发展过程中使其得到了较为广泛的应用。
多孔陶瓷研究现状PPT课件
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2、多孔陶瓷的具体应用
A、古代多孔陶瓷的应用
主要是用作建筑材料和日常生活器具的材料。 多孔陶瓷用于建筑材料，主要是各种砖瓦。 砖瓦始于燧人氏和神农氏，“黄帝始设制陶 之官”，“神农作瓦，舜陶于河滨，夏桀臣 昆吾氏作瓦”（《汲冢竹书－周书》，《礼 记·有虞上陶世本云》），已有的考古证据 有力的证明了这些传说和历史的存在，进一 步证实了多孔陶瓷在我国用于建筑的历史是 具有悠久历史传统
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多孔陶瓷应用于日用生活器具方面，主要是 各种陶器。１万年前我们祖先在江西万年仙 人洞已经开始使用陶罐、陶釜盛装和烹饪食 物
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B、现代陶瓷的应用
根据多孔陶瓷孔的特性，多孔陶瓷主要应用 领域可以归纳划分为６大类：
１）孔尺寸。主要用于过滤材料，如过滤液体 和气体，这是多孔陶瓷主要应用领域之一； ２）孔内部的气体导热率低的性质。主要应用 于保温、隔热材料，如保温砖、多孔砖，主要 应用在建筑材料和窑炉材料；
石器时期。
多孔的玄武岩
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根据我国现有的考古发现，距今１万年前的 陶器和8000年前的砖为人类最早制造和使用 的多孔陶瓷，人类实际开始使用多孔陶瓷的 历史可能还要早，即最早人工制备多孔陶瓷 是始于第一种人工合成材料陶器时期。这些 远古的砖或陶器，完全具有现代多孔陶瓷的 特点和共性。如：由非金属固体颗粒（粘土） 烧制而成、含有较高的气孔率以及良好的化 学和物理稳定性。
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有关命名定义“多孔陶瓷”的源头，可以追
溯到英文“多孔陶（Porous porcelain）”一 词，最早是出现在19世纪60年代末，英“多 孔陶瓷（ Porous ceramics）”一词的明确提 出是在20世纪30年代，仅有短短的不到200 多年时间。而天然的多孔陶瓷已存在几十亿 年了（如多孔的玄武岩和蛭石），但是人类 使用、制造多孔陶瓷的历史仅可以追溯到新
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第28卷第4期2007年12月 力 学 季 刊CHINESEQUARTERLYOFMECHANICS Vol.28No.4
Dec.2007
轻质多孔材料研究进展杨亚政1,2,杨嘉陵1,曾涛3,方岱宁41.北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京100083;2.中国科学院力学研究所,北京100080;3.哈尔滨理工大学,哈尔滨150080;4.清华大学航天航空学院,北京100084)
摘要:高超声速武器是军事装备的发展方向,在未来战争中起着重要作用。轻质材料是高超声速飞行器设计与制造的关键技术之一,它是实现高超声速飞行器高超声速、高机动性、远程打击等性能的基础和保障。高超声速飞行器轻质材料主要有蜂窝材料、泡沫金属材料、点阵材料。这些材料具有超轻、高比强、高比刚度、高强韧、高能量吸收等优良机械性能,以及减震、散热、吸声、电磁屏蔽等特殊性质,它兼具功能和结构双重作用,是一种性能优异的多功能材料。本文从材料制备、结构设计、力学与物理性能表征等方面综述了高超声速飞行器轻质材料的研究与应用现状,比较了三种轻质材料的机械和物理性能,重点评述了新型点阵材料的制备工艺、结构构型、力学及其他性能,指出了其发展趋势。
收稿日期:2007209211
基金项目:国家自然科学基金(10632060,#90305015);国家“973”基金(G2006CB601202)
作者简介:杨亚政(19682),男,黑龙江北安市人,副编审.研究方向:固体力学.
通讯作者:方岱宁,教授,研究方向:电磁固体力学、细观力学、材料的强韧化和微电子器件可靠性.fangdn@tsinghua.edu.cn
关键词:高超声速飞行器;轻质材料:制备工艺:力学性能:多功能中图分类号:TB383 文献标识码: 文章编号:025420053(2007)042503214
ProgressinResearchWorkofLightMaterialsYANGYa2zheng1,2,YANGJia2ling1,ZHENGTao3,FANGDai2ning4(1.SchoolofAeronauticScienceandTechnology,BeijingUniversityofAeronauticsand
Astronautics,Beijing100083,China;2.InstituteofMechanics,ChineseAcademyofSciences,Beijlng100080,China;3.HarbinUniversityofScienceandTechnology,Harbin150080,China;4.SchoolofAeronauticsandAstronautics,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)
Abstract:Hypersonicvehiclesrepresentsfuturetrendsofmilitaryequipmentsandplayanimportantrole
infuturewar.Lightmaterialsandstructuresareoneofthemostkeytechniquesindesignandmanufactureofhypersonicvehicles.Theyarefoundationandsafeguardofhypersonicvelocity,highflexibilityandlongdistancedestroyingpropertiesforhypersonicvehicles.Hypersonicvehiclelightmaterials,whichincludehoneycombsandwichstructures,foamedmetalsandtrussstructures,possesslightweight,highspecificstrength,highspecificstiffness,hightoughnessandgoodenergyabsorptionproperties.Theyalsopossessenergydissipation,heatdissipation,soundabsorptionandelectromagneticshieldingproperties.Theycanbeusednotonlyasstructuralmaterials,butalsoasfunctionmaterials.Inshort,hypersonicvehiclelightmaterialsareexcellentmulti-functionmaterials.Therecentprogressesofresearchandapplicationoflighthypersonicvehiclematerialsinpreparation,structuredesign,mechanicalandphysicalcharacteriza2tionaresummarizedinthispaper.Acomparisonofmechanicalandphysicalpropertiesofthreekindsoflightmaterialsaremade.Fabricatedprocessconfiguration,mechanicalandfunctionalpropertiesareem2phasizedandthetendencyoflightmaterialsispointedout.Keywords:hypersonicvehicle;lightmaterials;materialsprocessing;mechanicalbehaviors;multifunction 高超声速(Hypersonic)一般指的是流动或飞行的速度超过5倍声速,即马赫数超过5。超高声速飞行器包括弹道导弹、拦截导弹、高超声速巡航导弹、再入飞行器、跨大气层飞行器以及高超声速飞机等。以高机动性、远距离精确打击为主要技术特征的高超声速武器已成为军事装备的发展方向,将在未来战争中起着重要作用。与传统武器相比,高超声速武器具有极大的优势,可以有效地减少防御响应时间,增强武器突防和反防御能力,提高武器生存能力。高超声速飞行器要实现高超声速、高机动、远程打击,必须尽可能降低飞行器的重量。对于高超声速飞行器结构设计,减轻结构质量、提高结构的承载效率和功能效率是非常重要的设计要求。提高结构的承载效率就是要提高结构材料的比刚度和比强度,同时要使得材料能满足结构设计的特定力学要求。提高结构的功能效率,就是要提高结构的功能密度,用更少的质量实现更多的功能。轻质多功能材料是近年来随着材料制备以及机械加工技术的迅速发展而出现的一类新颖材料,
它的出现对于材料的选择及其性能研究提出了新的课题。轻质多功能材料包括蜂窝材料、泡沫金属材料、点阵材料。通常,轻质多功能材料单位体积的重量仅是同等材质实体材料的十分之一或更轻,而且不同构型的微细观结构对材料的力学及其他物理特性有显著影响。除了承载,轻质多功能材料还可同时承担其他功能,如利用材料的多孔特点进行对流换热以满足温度控制要求,以及降低噪音、屏蔽电磁辐射、吸收碰撞能量等。因此,关于高超声速飞行器轻质多功能材料的研究十分重要。
1 蜂窝材料蜂窝夹层结构材料是一种轻质、高强、各向异性材料。蜂窝夹层结构材料具有优良的抗冲击能力、耐热防腐、导电、导热、隔热、隔音、吸能减震、电磁屏蔽等功能,广泛应用于航天航空、交通运输、电子、环保、能源、建筑等领域。1.1 制备工艺蜂窝夹层结构分为金属蜂窝夹层结构和非金属蜂窝夹层结构。金属蜂窝通常用0.02～0.1mm厚的铝合金箔制造,最常用的厚度是0.03、0.04、0.05mm。非金属蜂窝常用的材料有纸、玻璃布、塑料和陶瓷等,其中纸蜂窝应用较多。制造蜂窝结构需要三种胶粘剂:粘接蜂窝芯的芯条胶,面板与蜂窝芯粘接的面板胶和稳定蜂窝芯的浸润胶。布蜂窝芯子制备方法主要是胶线粘接拉伸法。涂胶叠层布在一定压力下固化,然后在胶线的垂直方向切断形成蜂窝芯坯料,切断的高度就是蜂窝芯的高度。将蜂窝芯坯料在加压的方向拉开,就形成形状规整的蜂窝,再经过浸胶、固化、定型就成为布蜂窝芯子。金属蜂窝芯的制造方法有成型法和拉伸法。成型法是先将材料压成波纹状,然后将波纹状材料叠合胶接而成,这种方法用于厚度大或刚性大的材料,或特殊的非正六边形蜂格的蜂窝。拉伸法是先在材料上涂胶条,然后将材料叠合胶接起来,最后再将叠合胶接起来材料拉伸成蜂窝[1～5]。
1.2 性能表征描述蜂窝夹层结构力学性能的主要指标有侧压性能、弯曲性能、平压性能、剪切性能等[6～23]。(1)平压性能利用均匀化方法,将蜂窝芯折合成相当均质体,面板、夹心采用串联模型,计算蜂窝夹层结构平压模量
1Ex=1Efz2tH+1EczhH(1)
蜂窝芯是由单、双层蜂壁结构组成的,其平压破坏过程是从芯子单层斜壁的失稳开始,或双层纵向壁达到其最大承载能力而发生最终破坏。平压的最大承载能力有三种不同的判据:(ⅰ)应力达到失稳临界应力,(ⅱ)应力达到失稳后最大平均应力,(ⅲ)应力达到材料的压缩强度。根据不同的破坏形式,蜂窝夹层结构可以得到不同的平压强度。(ⅰ)斜壁平均应力达到失稳后最大平均应力,视为破坏而不再承载,此时,夹层结构的最大平均应力为
σzmax=2.1σ-BE(ts/c)2(2)
405力 学 季 刊 第28卷