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烧结金属多孔材料
 
   概述
    多孔材料,顾名思义就是有很多孔的材料,是由材料实体与孔隙构成的相互贯通或封闭的网络结构。如果孔隙之间是相互相通的,则称为开孔;如果孔隙与孔隙之间是完全隔开的,则称为闭孔;也有些孔隙则是半开半闭的。
    多孔材料在自然界中很常见,而且具有一些优良的力学性能,被人们广泛利用。最为常见的就是木材和蜂窝,其中间有很多细小的空洞,在多年前的古埃及金字塔中就已经使用了这些基本的多孔材料,古罗马时代还被用于酒瓶的瓶塞。而人类的骨骼,也可以称得上是多孔材料,具有低密度和高的机械强度的特点。

 
 
     
 
      近代人们开始自己制造多孔材料,其中最简单的是由大量相似的棱形孔洞组成的蜂窝状材料,可用作轻质构件。
    多孔材料即利用粉末、丝网、纤维经过人为的加工堆栈方式制备的材料,其内部弥散分布着大量的有方向性的或随机的孔洞。内部的孔洞可以设计成泡沫型的,藕状型的,蜂窝型的等等。
    多孔材料材料具有比重小,刚性、比强度好,吸振、吸音性能好等特点;连续型的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。多孔材料同时具有结构材料功能材料的特点。
    根据利用的粉末、丝网、纤维原料的不同,我们可以定义成不同的多孔材料,例如:金属多孔材料(烧结金属),陶瓷多孔材料,非金属多孔材料等。
    其中金属多孔材料主要特点如下:
     透过性、渗透和吸附性
    多孔材料具有良好的透过性,选择性的渗透与吸附性。 孔隙能透过气、液介质。现在已经制造出具有规则形状与排列、且孔的尺寸和方向都能够控制的多孔材料。将多孔材料用于过滤与分离,制造出可重复使用的特殊过滤与分离装置,过滤或分离各种介质。
     力学性能
    由于多孔材料中存在大量的孔隙,所以其密度显著减小。例如多孔钢的密度与致密材料相比能够减轻 34.2%。铝合金多孔材料或镁合金的的密度可以小于 l g/cm3
粉末冶金多孔材料密度低,比强度 (强度与密度之比) 大,广泛应用于机械工具和交通运输工具等领域。多孔材料轧制而成的板材,可以制作汽车、机器的蒙皮,取代目前所用的板材。应用在航天、航空业也有较大的优势。在飞机中,如果将一些致密材料改用多孔材料,就能够在维持同等性能的条件下,将其重量大幅度减小。
     能量吸收特性
    多孔材料具有很多致密材料所难以具备的功能,例如能吸收能量,起缓冲的作用。机械波及机械振动的传播性能在有孔隙结构的多孔材料中传播时会发生变化,就是说,当波传播至材料的致密部分与孔隙的界面时,就会有反射和折射的发生。多孔材料能够起到阻波的作用,这是由于孔隙的存在而增多了反射、折射与衍射的机会。可以依据这种性质将粉末冶金多孔材料制作隔音材料、减振材料和抗爆炸冲击材料。利用金属多孔材料所具有的能量吸收特性,可以将其用来制造能量吸收器、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,可避免或减少恶性事故的发生。
     光电性能
    粉末冶金多孔材料具有独特的光学性能与电学性能。例如,微孔的多孔硅材料在激光的照射下能够发出可见光,有希望成为制造新型光电子元件的理想材料。利用多孔材料的特殊光电性能,还可以制作燃料电池的多孔电极,这种电池被认为是很有前途的下一代汽车能源装置。
     化学性能
    由于粉末冶金多孔材料内部有很多孔,所以其活性一般会增加。基于具有分子识别功能的多孔材料会产生人造酶,从而能够大幅度提高催化反应的速度。由于孔隙的存在,烧结多孔材料力学性能等可能会不如致密金属,但由于比表面增大,有些性能却比致密金属好得多,如热交换能力、电化学活性、催化作用等。多孔材料还具有热交换效率高、电化学活性、声阻性、抗介质腐蚀等优点。
     止振性能
    粉末冶金多孔材料内部存在的大量气体,使得当材料接收到振动源的能量时,会在材料内部产生很大的内耗,从而将传递来的能量化解掉。粉末冶金多孔材料还具有很好的吸声能力,所以广泛应用于隔离噪音源的材料,如铝合金多孔材料、镁合金多孔材料可应用于潜水艇内的隔墙,能够很好地防止声纳的跟踪。用于人流嘈杂地方的天花板,可以大幅度地降低噪音。该材料将来还可以用于汽车等交通工具上,降低发动机的噪音。
     其他性能
    粉末冶金多孔材料还具有孔径和孔隙度均可控制、导热、导电、可焊接和加工、电磁波吸收特性良好、对气体敏感等特性,所以粉末冶金多孔材料在通讯工程,环保工程等领域有广泛的应用前景。利用仿真技术开发的粉末冶金多孔材料人工骨骼,具有生物材料的特性,所以可以作为人体理想的骨骼材料。
 
     
   分类
     烧结不锈钢多孔材料     烧结钛多孔材料     烧结镍及镍合金多孔材料     金属间化合物多孔材料
    烧结金属丝网多孔材料
 
     
   
 
 
 
 
 

 
   
     
  相关链接:  
   
   
   
   
  挂靠单位:  
   
  陕西省过滤分离工程研究中心  
  西安交通大学材料学院产学研基地  
  西安市过滤分离工程技术研究中心  
  陕西省有色金属产品质量监督检验站