《粉末冶金原理》课程设计文献综述泡沫铝的研究进展制备工艺及.doc

《粉末冶金原理》课程设计文献综述泡沫铝的研究进展制备工艺及趋势 学 生： 学 号：11 专 业：金属材料工程 班 级：机材 A0941 授课教师：宋杰光 机械与材料工程学院 二 O 一一十月 文献综述前言 随着现代科技和材料科学的发展，新型多孔材料的应用也越来越广泛。泡沫铝是一种在金属铝基体中分布的有无数气泡的多孔质材料，它具有密度小、比表面积大、电磁波吸收性好、能量吸收性好、换热散热能力高、吸声性和隔音性好及优良的流通和过滤分离能力、耐热耐火、无污染、低吸湿性、能回收再利用等 【 —— 】优良性能 1 3 。在 1940s 后期就美国有了对泡沫金属材料的研究，自 1987 年日本九州工业技术研究所发明了泡沫铝的生产技术依赖， 在世界范围内开始了该领域的研究。目前，日本与德国在研究、生产和应用泡沫铝与其他金属泡沫方面居世界领先地位。我国对泡沫铝的研究始于 1980’s 后期，已取得一系列研究成果，但无突破性进展，未形成生产力【4】。泡沫金属材料的制备大体可分为粉末冶金法、渗流铸造法、喷射沉积法、熔体发泡法和共晶定向凝固法等5。目前研究的重点仍集中在制备过程的控制， 研究的热点是如何获得稳定高质量的泡沫结构和简化生产过程、 降低生产成本；应用的领域从高科技到民用工业，十分广泛【6】 。正文一 泡沫铝的性能及应用 由于制备工艺的不同，从结构看泡沫铝可分为闭孔结构的泡沫铝和开孔结构的泡沫铝。结构不同导致的性能差异，使其具有不同的用途。在冶金、化工、航空航天、船舶、电子、汽车制造和建筑业等领域得到了和将要得到广泛应用【7】。与传统金属铝相比，泡沫铝有如下优越性：1 、密度小 泡沫铝是一种轻质功能材料。泡沫铝密度通常为 1 8 0—4 8 0 k g／r n 3 、约为铝密度的 l／l 0 、钛密度的 1／2 0 、钢密度的 1／3 0 及木材密度的 l／ 3 。一般建筑材料采用密度为 2 0 0 —3 0 0 k g ／ m的泡沫铝材，而用做消声材料时则用密度为 3 2 0—4 2 0 k g／m3 的材料。泡沫铝的密度可在很大范围内变化，目前所能获得的最大孔隙率可达 9 7 ％，其尺寸从几个微米到几十个毫米。一般规律是孔隙率越大， 泡沫铝的密度越小。2、耐热性强 泡沫铝具有较高的耐热性。???般铝合金的熔解温度范围在 5 6 0—7 0 0℃， 但泡沫铝即使加热到 1 4 0 0℃也不熔解， 而且在高温下不释放有害气体。以此， 在许多场合可以取代发泡树脂或石棉类制品用做隔热与耐热材料及各种热交换器的芯件。还可用做航天设备的核心材料、高温填料、电磁屏蔽材料、阻燃器、慢 【 】性约束核聚变激光实验中的超热电子抑制材料等 8 。3、通透性好 具有良好通透性的贯通孔泡沫铝可作为过滤材料，从液体或气体中将固体颗粒过滤出去。通常，通透性随孔径的增加而增加，但它也受表面粗糙度的影响，而且受闭孔数目的的影响较大。可用于各种液体、气体的过滤器和高温除尘器中。4 、刚性强 泡沫铝不具有密实金属那样的延展性，拉仲试验无法测出拉伸率， 弹性模量约为铝合金的 l／50— 1／100。泡沫铝质脆，与铝合金不同， 当发生大的变形时，其蜂窝组织产生破坏，反之，如果蜂窝组织不达到破坏强度，泡沫铝是不会产生变形的。5 、比表面积大 利用泡沫铝的大比表面积，可达到高的换热性，由此它可用做制造加热器和热交换器的良好材料。另外，也可用做需要巨大表面化学反应的载体，如作为催化剂的载体、多孔电极、充电电池的极板材料、换热器、能量吸收器和催化剂的载体等。6 、隔声性能强 泡沫铝可通过气孔壁的振动来吸收声音的能量，用来消声、去除噪声。一般情况下，通孔泡沫铝的吸声性能更好。孔的尺寸影响其对整个声波频率范围的吸收性能，孔越小，吸声能力越大。通过改变泡沫铝孔的尺寸和形状可以获得好的吸声性能。可用于建筑行业中的内外装饰件、幕墙、间壁活动门板，制造高性能 【 】吸声板、隔声墙、各种消声器等 9 。 7、具有吸收冲击能量的能力 泡沫铝不像蜂窝材料那样具有方向性，也不像高分子泡沫材料具有反弹作用， 它有很好的减震性能，是制造抗冲击部件的良好材料。可用于汽车刹车器、夹紧装置以及航空航天设备中的保护封套和缓冲器。 其阻尼性的大小与气孔孔径 【10】的大小有关 。可用于升降机和传送器的安全垫、高磨床防护装置的减震吸能内衬、高精密机床的底座等。8、良好的吸音性 泡沫铝具有独特的孔隙结构必然产生优良的吸声性能， 尤其在中、低频率时。这是由于泡沫铝的孔隙的惯通性、体积膨胀性及孔壁的良好导热性，必将补偿由于声波频率降低、振动衰减及孔壁摩擦阻力 减小所引起的不良吸声性，可使泡沫铝在中、低频率下取得优良的吸声效果，尤其在低于 l000 Hz 左右的频率范围。随着孔径的减小、孔隙率的增大，吸声性能有规律的提高 【1