烧结金属多孔材料研究现状和发展趋势

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1、烧结金属多孔材料研究现状和发展趋势南海娟吴引江(西北有色金属研究院宝德粉末冶金有限责任公司，西安，710016)摘要：烧结金属多孔材料具有金属材料和多孔材料的特性，是一种新型的结构功能材料，具有相对密度低、比强度高、比表面积大、耐高温、抗腐蚀、隔音、隔热、渗透性好等优点，在航空、航天、化工、建材、冶金、原子能、石化、机械、医药和环保等诸多领域具有广泛的应用前景。本文简要介绍了烧结金属多孔材料分类、制备方法、主要特征及适用性；重点描述了国内外在烧结金属多孔材料方面研究现状，尤其我单位在这一领域取得的最新研究成果；最后，就

2、金属多孔材料的发展趋势作了相应预测，认为未来金属多孔材料将进一步向高性能化、复合化、功能化和低成本化方向迅猛发展。关键词：烧结，金属多孔材料，现状，趋势1前言烧结金属多孑L材料具有结构材料和多孔材料的特性，是一种新型的结构功能材料，具有相对密度低、比强度高、比表面积大、耐高温、抗腐蚀、隔音、隔热、渗透性好等优点，在航空、航天、化工、建材、冶金、原子能、石化、机械、医药和环保等诸多领域具有广泛的应用前景。随着现代工业的发展，呈现了功能性强、应用面广、新品种不断涌现、使用空间不断拓展的景象，其材质、制备方法、材料结构设计等

3、各方面也随之有了巨大发展，由于金属多孔材料其自身具有的特殊性质，越来越受到人们的关注，成为材料科学领域不可或缺的组成部分，正朝着高性能、长寿命、低成本方向发展。2烧结金属多孔材料及特性从原料形态、制备工艺以及结构特点的不同，可将烧结金属多孔材料分为：烧结金属粉末、烧结金属丝网、烧结金属纤维、泡沫金属、空间有序多孔金属等多个方面。按照烧结金属材质分，烧结金属多孔材料包括金、银、铜、镍、铝、镁、钛、铬、钼、钨、不锈钢、铁基合金、镍基合金、哈氏合金、金属间化合物等20多类几百种。但其中常用的为铜、不锈钢、镍及镍基合金、钛等。

4、按孔径分布范围，烧结金属多孔材料可分为：毫米级、亚毫米级、微米级、亚微米级、纳米级。由于金属粉末、丝材、纤维等原料精细程度差异，滤材最高精度一般为：烧结金属粉末>烧结纤维毡>烧结金属丝网。3013国内外发展现状3．1粉末烧结金属多孔材料烧结金属粉末多孔材料采用金属或合金粉末为原料，通过成型和高温烧结而成、具有刚性结构的多孔材料。其特点是内部含有大量连通或半连通的孔隙，孔隙结构由规则和不规则的粉末颗粒堆垛丽成，孔隙的大小和分布以及孔隙率大小取决于粉末粒度组成和加工工艺。粉末和工艺的选择取决于对零件尺寸、形状和对材料强度和

5、孔隙度等的要求。传统烧结金属粉末多孔材料的制备工艺有多种，主要工艺流程如图1所示。随着技术进步和学科交汇发展，出现了一些新型制备技术，如：离心沉积技术、注射成形技术、i维打印成形技术、激光快速成形技术、电子束快速成形技术等。近年来，随着石油化工、电力、能源等行业对高精度、高效率烧结金属粉末多孔材料需求量不断递增，高精度的多孑L材料不断出现，如纳米多孔材料、复合型多孔材料。图1传统烧结金属粉末多孔材料制造工艺流程烧结金属粉末多孔材料除了可以用作固液分离、油水分离及空气过滤器之外，还可以用于消音器材料，阻燃防爆材料，电极材

6、料，储氢材料，催化剂载体材料等。表1西北有色金属研究院宝德公司烧结不锈钢过滤元件性能液体中阻挡的颗粒尺度值渗透性(不小于)(斗n1)耐压破坏强度型号过滤效率渗透系数相对渗透系数(MPa)(98％)(99．9％)(10一2m2)(m-3／h·m2·kpa)FSDOll353．OFSD0335O．09183．0FSD056100．23453．OFSDl010150．91903．OFSDl516241．8l1803．0FSD2025353．823803．0FSD3535557．295802．5FSD5050809．43750

7、2．5FSD808012015．1012002．53．2丝网多孔材料丝网多孑L材料是采用金属丝或金属编制网为原料，通过金属丝缠绕、复合或将多层金属丝编织网合理搭配，经过压制、轧制和高温处理而成的一种多孔功能材料。目前，复合金属丝网的层数已从2层发展到20多层，宽度最大可达1200ram，过滤精度为2～500斗m，且丝网的种类繁多。丝网多孔材料利用叠层丝网复合技术，较好地解决滤材强度、流通能力和过滤精度i者之间的矛盾，采用扩散烧结技术，使丝网相对位置同定，从而保证了孑L隙尺寸和过滤精度稳定可靠，是一种高效、理想净化过滤与

8、分离材料，广泛应用于流体过滤、颗粒筛分、漏印技术、防波防光、防护、骨架支撑等领域。多年来，西北有色金属研究院致力于烧结金属丝网的研究，开发了304、316、316L、18—8、310S等材质烧结丝网。表2西北有色金属研究院五层网性能指标过滤性能规格透气度L／min／dm2(≥)过滤精度(pm)气泡点压力(Pa)±8％W52002．