多孔金属材料.ppt

5.多孔金属的展望 5.多孔金属的展望 目前，多孔金属主要应用于减振、吸音方面，减重方面还没有得到广泛应用，减重结构材料是潜在的一种未来发展趋势。 超轻 高强韧 耐撞击 增强吸音 发展趋势 谢谢 THANK YOU * * * 金属材料多孔金属材料 Metal Material Porous Metal Material 目录 多孔金属结构特征与特性 多孔金属的制备方法 多孔金属的展望 研究进展 多孔金属的应用 概述 密度小、孔隙率高、比表面积大 强度及韧性高、导电导热性好、抗冲击能力强 能量吸收性好及特殊的传热和声学等特点 骨骼及骨骼的显微照片 珊瑚及珊瑚剖面示意图 优点 1.研究进展 密度小、孔隙率高、比表面积大 强度及韧性高、导电导热性好、抗冲击能力强 能量吸收性好及特殊的传热和声学等特点 1 2 3 多孔金属材料是20世纪40年代发展起来的一种新型材料，由金属基体和大量孔隙组成，孔隙将金属相分割成许多小单元，又称为多孔泡沫金属，具有与传统材料不同的新型结构。 多孔金属在近几十年得到了广泛的关注并实现了快速的发展，在能源环保、石油化工等领域得到了应用，可解决生产过程中液体、气体原料和贵重资源的回收，产品的提纯净化等问题，推动了现代工业技术的进步。 王静,杨军,张建. 多孔金属材料制备技术研究进展[A]. 兵器材料科学与工程,2013. 多孔金属材料的类型 根据其孔洞的连通性可分为闭孔和开孔二大类，前者是含有大量独立存在的孔洞，后者是连续畅通的三维多孔结构。 三维闭孔材料 三维开孔材料 闭孔材料具有比重小，刚性和比强度好，吸振及吸音性能好等特点;开孔材料除了具有上述特点之外，还具有渗透性、通气性好等特点。 田大容,柏凯,王扬,赵领晨,米娇娇,孙琦. 多孔金属材料制备工艺及展望[A].甘肃冶金,2014. 2.多孔金属结构特征与特性 孔径分为体孔径和面孔径。体孔径是指孔的等效直径，但不易直接测量；面孔径指截面上孔的截面多边形的等效直径。 孔隙率为孔隙所占体积与总体积之比。 孔径 孔隙率 比表面积 气孔形状 比表面积指一定体积下的表面积与其体积之比。多孔金属的比表面积大约为10-40cm2/cm3。 由于制备方法的不同，多孔金属的气孔可分为球状、胞状、多边形状和不规则形状等多种形态。 卢天健,何德坪,陈常青,赵长颖,方岱宁,王晓林.超轻多孔金属材料的多功能特性及应用[A].力学进展,2006. 多孔金属的主要特性有： 卢天健,何德坪,陈常青,赵长颖,方岱宁,王晓林.超轻多孔金属材料的多功能特性及应用[A].力学进展,2006. 热物理性能 导热性能 多孔金属材料的导热系数介于金属材料（10-300W/m K）与隔热材料（ 0.2 W/m K）之间，并随着孔隙率的增加而减小。 耐热性能 多孔金属是一种骨架或薄膜结构，所以其拥有很强的耐热性，即使达到基体金属的熔点也不融化。 散热性能 当热量流经开孔多孔金属时，其巨大的比表面积使散布在其中的流体产生复杂的三维流动，从而具有较高的散热能力。 力学性能 导热性能 耐热性能 散热性能 多孔金属的抗拉强度比较低，但是抗压强度和抗弯强度较高。 多孔金属在承受压应力时其应力-应变曲线上的塑性变形阶段 名义应变在0.5%~75%范围 的应力几乎恒定不变。它们在变形时大量的能量被转变为塑性能，并以热量形式耗散。 付全荣,张依鈖,段滋华,李煜. 多孔泡沫金属及其在化工设备中的应用[A].化工机械,2010. 能量吸收性能 耐热性能 散热性能 多孔金属的能量吸收性能表现出两种特性，即阻尼特性和抗冲击特性。 在交变应力作用下发生振动时，会造成内部的应力应变分布不均匀，引起孔洞发生膨胀（缩小）和扭曲，产生膨胀能和畸变能，使能量损失，因此多孔金属表现出良好的阻尼特性。 多孔金属的抗冲击特性表现在其具有显著的吸收碰撞能量的能力。 付全荣,张依鈖,段滋华,李煜. 多孔泡沫金属及其在化工设备中的应用[A].化工机械,2010. 声学性能 导热性能 耐热性能 散热性能 声波射向多孔金属时，孔内介质（一般为空气）在声波作用下，产生振动引起声波射向孔壁表面，产生漫射而干涉消音。同时，孔内介质在声波作用下发生压缩伸张变形，引起介质与孔壁之间摩擦，使声能转化为热能，从而起到吸声、消音效能。如果声波能进入多孔金属内（通孔），就会使其内部骨架振动而吸收声能，借机械运动将声能转换为热能。 由于多孔金属具有不同的结构特征，一般情况下闭孔多孔金属具有吸音、隔声性能；而开孔多孔金属的吸声、消音性能更好。 付全荣,张依鈖,段滋华,李煜. 多孔泡沫金属及其在化工设备中的应用[A].化工机械,2010. 电磁波屏蔽性能 导热性能 耐热性能 散热性能 多孔金属对电磁波具有优良的屏蔽作用，特别是对高频电磁波屏蔽效果更好。高频电磁场通