多孔金属材料论文

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1熔模铸造法

该法是在有一定形状的容器内填满发泡塑料，再倒入高熔点材料，先硬化再加温使发泡塑料气化，然后再模具中倒入液态金属使其冷却、凝合，然后将高熔点材料去掉，就获得了海绵状多孔金属。莫来石、碳酸钙、石膏德尔等为高熔点材料的首选材质。其优势在于金属孔隙率高达80%以上，其缺点在于成本高昂且产量不高，多见于多孔铝、多孔铅的制作。有研究者将聚苯乙烯(EPS)泡沫塑料和水化石墨涂料当做高熔点材料，研发成多孔gdrMGYZ合金。

2基于粉末的制备工艺

2.1粉末烧结法该法是首先将造孔剂和金属粉末混合形成预制体，再通过加热、烧结等方式来制造出多孔金属。还有一种方法是直接在模具中加入粉末，然后通过烧结制成多空金属。其优势在于设备无需太好，烧结需求的温度、气氛和时间等可以调试，在室温下，造孔剂就可完成和金属粉末的混合，制成的多空金属具有孔均匀、整齐、连通等特质，而且孔径小，孔隙率为30%左右。常用来制造多孔钛、铜、铝等材料。目前已经成功研制的产品有：多孔lgiAMS合金、多孔纯钛、利用粉末造孔剂研发的孔隙率在55%～75%之间的多孔钛、多孔Ti-7.5Mo合金、3SCOr发泡剂条件下研制的孔隙率为22.4%的多孔不锈钢。

2.2浆料发泡法该法主要是将金属粉末、活性添加剂、发泡剂搅浑后装进模子，然后利用高温使其在浆料中产生气体，然后利用烧结和晾干而形成的多孔材料。常见于生产多孔镍、铜、不锈钢、铝等。制成的多孔金属孔隙率高达90%以上，且成本较为低廉，而且发泡剂颗粒大小可以决定孔径的大小。有研究者就才曾利用这种方法制成孔隙率高达96%的多孔不锈钢。

2.3空心球烧结法该法是粘连金属空心球后进行燃烧和凝结，然后在其扩散后来制成多孔金属材料，其具有开孔和闭孔的双重功能。有研究者在制造金属空心球的时候会在球的表面再镀一层金属，之后再将树脂去除即可。这种方法的机械性能和物理性能都是提前预算好的，孔的尺寸分布也非常有规律，常用来制造多孔铜、钢、钛。目前最为常见的是孔隙率36%的多孔TAVil64合金。

3基于沉积技术的制备工艺

3.1电解沉积法该法利用电镀工艺，经过化学沉积来获得高孔率开口结构材料金属化。主要过程为现在它的表面电镀一层金属，经过烘焙来使得里面的开口结构材料溶解，然后就能得到多孔金属材料。通常情况下，聚酯、乙烯基、聚酰胺等聚合物是高孔率开口结构材料的首选材质，多为三维网状有机泡沫。现如今，世界上较为流行的生产高孔率金属材料大型制备多选用这种方式来完成。它的优势在于产品孔隙率高达80%以上、且结构和孔隙分布都较为均衡。缺点在于成本比较昂贵，且生产工序非常繁琐，也很耗费时间。一般情况下，多孔镍、铜、银、钴等薄膜材料选用此法来制成。TanKai等利用化学镀铜、电沉积铜等方式成功研制多孔铜。

3.2气相沉积法该法主要指的是液态金属到金属蒸汽的演变过程，一般需在真空、惰性气体等状态下来进行，在网状聚亚胺酯等物上附着后而出现的金属沉积层。然后再经过热处理等手段将这层聚合物清楚，就可以获得通孔金属多孔材料。其优势在于对于任意的金属和合金都使用，且孔隙率可以达到60%～80%。其缺点在于沉积的过程缓慢，设备必须精良且成本昂贵，为此主要用于制备电极材料的制作。有研究者就曾利用该法研发出开孔多孔irelNCFA合金材料。

3.3原子溅射沉积法该法的前提是利用阴极喷射法在惰性气压下，使得高压惰性气体和金属原子在飞溅中冲撞，并且双方互相捕获和凝聚，最后形成金属液滴流入衬底。然后在衬底形成具有均匀包裹气体原子的金属，再加热至熔点，然后保温，使捕获的气体进一步胀大出现孔隙，再进行冷冻就会出现多孔金属材料。这种材料虽然性能和结构都俱佳，但是生产成本过高，不适宜于大批量生产。

4多孔金属材料的应用及展望

多孔金属材料的性能主要取决于金属机体中孔洞的特征和分布情况，包括孔的形状、数量，孔的类型、孔洞结构等。多孔金属是结构材料和功能材料的结合体，其集机械性能、阻尼性能、热物理性能、声学性能、电学性能、渗透及流通性能等多项性能于一体，在应用方面有着传统材料所无法比拟的优越性。目前来看，烧结、金属沉积和铸造仍然是多孔金属材料的最为关键的三种制备工艺技术。此外，在孔隙均匀、结构可控、以及工序等方面，多孔金属材料仍然需要继续改进和完善，才能有效激发其潜能。目前，在减振、吸音、减重等内容上其作用和功效还未得到最大化发挥。

作者：余志兵胡圣飞单位：湖北工业大学