3、孔連通泡沫鋁制備工藝研究

二、泡沫金屬的性能
泡沫金屬的性能主要取決于分布在材料內(nèi)孔洞的特性，包括孔的類型、形狀、大小、數(shù)量(體積百分?jǐn)?shù))、均勻度及孔的表面積，這都因制備工藝不同而異，從而使材料性能不同。
1. 機(jī)械性能
泡沫金屬的機(jī)械性能主要取決于其密度。然而，孔的大小、孔的結(jié)構(gòu)與分布也是重要因素。材料的機(jī)械性能與密度密切相關(guān)。機(jī)械性能的下降速度要比密度本身下降快得多。比如，密度約為鎢理論密度的30%的發(fā)泡鎢，其拉伸和壓縮強(qiáng)度只是金屬鎢的4~8%,因此，對(duì)于特定材料來(lái)說(shuō)，必須在一定密度下才能確定泡沫金屬的性能值。
在退火條件下得到的燒結(jié)泡沫鎳在低密度下，拉抻強(qiáng)度小到無(wú)法進(jìn)行測(cè)試。泡沫鋁對(duì)某些工業(yè)性用途來(lái)說(shuō)，沒有足夠的強(qiáng)度。人們提出了一些改善泡沫鋁強(qiáng)度特性的方法。使用某些增稠劑(通常是含氧劑), 使得發(fā)泡產(chǎn)品在一些部位形成金屬氧化物，增加其強(qiáng)度。加入30%的廢泡沫鋁(熔化時(shí))，可以大大增加鋁發(fā)泡體的強(qiáng)度。對(duì)于鋁中含銅、鎂、鋅或硅的泡沫合金，也可采用固溶熱處理和時(shí)效熱處理，但改善強(qiáng)度的最好方法是在泡沫金屬內(nèi)植入增強(qiáng)纖維。增強(qiáng)泡沫鋁的力學(xué)強(qiáng)度比普通的泡沫鋁要高好幾倍。
2. 能量吸收特性
含大小不同顆粒的多孔粘土礦物的海綿鋁，在變形時(shí)，海綿金屬的密度及填料顆粒尺寸對(duì)材料的壓縮行為有明顯的影響，選擇適當(dāng)粒度的填料或采用金屬合金可使變形抗力提高至原來(lái)的4~5倍，某些脆性或高強(qiáng)度合金的發(fā)泡金屬和高密度泡沫金屬，只能壓縮10~20%，而且在沖擊時(shí)呈現(xiàn)破壞性切變。解決這個(gè)問(wèn)題可以采用在中間夾一層薄片材料的方法。薄片材料的作用是使外力均勻分布。用這種方法增強(qiáng)的發(fā)泡鋁不會(huì)產(chǎn)生破壞性切變，但只能壓縮到原來(lái)高度的60%。
3. 聲學(xué)性能
任何能夠使得聲音進(jìn)入，并在其中纖細(xì)長(zhǎng)孔中振動(dòng)的開孔結(jié)構(gòu)，都會(huì)吸收聲能。當(dāng)聲波進(jìn)入這種結(jié)構(gòu)時(shí)，聲波的壓力脈沖會(huì)使纖細(xì)長(zhǎng)孔振動(dòng)。這些纖細(xì)長(zhǎng)孔機(jī)械運(yùn)動(dòng)的結(jié)果使能量消耗，并以熱的形式釋放。層狀泡沫金屬吸收器的聲吸收系數(shù)可高達(dá)99%。在頻率不同時(shí)，泡沫金屬中孔的特性對(duì)聲吸收有影響，在多數(shù)情況下，如果許多孔，或在某種用途中所有的孔都是開孔，那么聲吸收性能更好，在各種頻率下，孔的大小對(duì)于泡沫金屬的有效吸收均有影響，孔愈小，吸收效率愈高。因此，改變孔的大小和形狀，可得到具有高吸聲系數(shù)特性的材料。
4. 傳導(dǎo)性
在一個(gè)給定體積的泡沫金屬中只有少量金屬，這意味著其導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性很差。如4%密度的銅和鎳泡沫金屬，導(dǎo)電性大約是母體金屬的1%。用澆漿技術(shù)生產(chǎn)的密度為460kg/m3的泡沫鋁，熱傳導(dǎo)率是4.2kJ/mhk，而致密鋁的熱傳導(dǎo)率是824kJ/mhk。在高壓測(cè)試裝置上通電一分鐘，泡沫金屬的擊穿電壓為4kV。因此，泡沫金屬可以用作十分有效的電和熱的絕緣材料。

多孔材料具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征，如密度小、孔隙率高、比表面積 大、可透過(guò)流體。因而多孔體材料具有高的阻尼性能、優(yōu)異的熱物理性能、優(yōu)良的流通和過(guò)濾分離性能、優(yōu)異的聲學(xué)及電磁學(xué)性能等。其開發(fā)和應(yīng)用受到了世界范圍的關(guān)注，如獨(dú)聯(lián)體已將多孔材料用于過(guò)濾器、自潤(rùn)滑軸承、火箭和噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的支撐材料等方面。目前正在開發(fā)的用途有：太陽(yáng)能與核能發(fā)電用的電磁和中子吸收劑、核反應(yīng)堆的內(nèi)壁、船舶制造及航空航天所需層壓面板的填充材料、渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的密封、氫能工業(yè)的儲(chǔ)氫裝置等。美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室同美國(guó) 特種金屬加工聯(lián)合公司(SMPC)合作，正在研究一些至少在美國(guó)還鮮為人知的多孔輕金屬。這些輕金屬已成為火箭制造計(jì)劃的基礎(chǔ)，并有可能得到商品化的應(yīng)用，如化學(xué)過(guò)濾器、軸承、航天方面使用的輕型鑲板、供凈化水使用的氧化處理器等。