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1、1999年第1期有色矿冶·33·泡沫金属材料的特性、用途及制备方法陈雯刘中华朱诚意何发泉(昆明理工大学,昆明,650093)摘要泡沫金属是一种新型的多孔金属材料,本文综述了泡沫金属的性能特性、应用领域、制备方法及发展趋势。关键词泡沫金属特性用途制备如当泡沫镍作为电极材料用于Ni-Cd电1引言池的电极时,电极的气液分离好、过电压低,泡沫金属是一种内部结构含有许多孔能效可提高90%,容量可提高40%,并可快隙的新型功能材料,有的泡沫金属呈骨架结速充电,在电池行业中,镍镉电池、镍氢电构,有的泡沫金属呈蜂窝
2、状结构,其特性和池、可充电碱性电池一致趋向于采用泡沫镍用途与材料的高孔隙率密切相关,多种金属作为正负极板以提高容量,这是电池行业的和合金可用于制备泡沫金属材料,如青铜、一个突破。对电池电极用泡沫镍的性能参数镍、钛、铝、不锈钢等。由于泡沫金属的密度要求已有较为深入的研究。小、孔隙率高、比表面积大,从而使其具有非泡沫金属所没有的优异特性,例如阻尼性能好,流体透过性强,声学性能优异,热导率和电导率低等等。作为一种新型功能材料,它在电子、通讯、化工、冶金、机械、建筑、交通运输业中,其至在航空航天技术中有着广
3、泛的用途。本文拟对泡沫金属的特性、用途与制备方法进行较为系统的分析和讨论,以期有利于今后的研究工作。图1泡沫镍的显微照片(×400)2泡沫金属的特性和用途黑色为金属,白色为微孔2.1电极材料2.2催化剂随着高档电器(便携式计算机、无绳电化学反应尤其是有机化学反应中,催化话等)的迅速发展,可重复使用的高体积比剂常常起着非常重要的作用,催化剂的表面容量、高质量比容量的充电电池的消耗也越积也是越大越好,高孔隙率使得泡沫金属具来越大。高孔隙率(>95%)的泡沫金属对提有大的比表面积,化工行业中,可直接使用高
4、电池的这些性能提供了用武之地。图1为泡沫镍作镍催化剂,或将泡沫镍制成催化剂一种用电沉积法生产的泡沫镍的显微照片,·34·有色矿冶1999年第1期载体,高孔隙率的泡沫金属作为支撑物有可沫金属时,可在材料内发生散射、干涉,声能能使催化剂高度分散,发挥更大的作用,其被材料吸收,所以泡沫金属也可用于声音的性能远远优越于陶瓷催化剂载体。吸收材料,即消音材料,这种消音材料在气2.3流体压力缓冲材料体管道和蒸汽管道中都可获得应用。泡沫金属可装在气体或液体管道中,当2.6阻燃、防爆材料其一侧的流体压力或流速发生强烈
5、波动时,泡沫金属既有很好的流体穿透性又可泡沫金属材料可以通过吸收流体的部分动有效地阻止火焰的传播且自身有一定的耐能和阻缓流体透过的作用,从而使泡沫金属火能力,于是可放置在输运可燃性液体或气体另一侧的波动大大减小,此效应可用于保体的管道中以防止火焰的传播,因为流体在护精密仪表。图2为不同密度比(密度比=输运速度增加时可能会着火(声速在接近爆5表观密度ö真密度)的泡沫铝在流体中所受炸限时会产生约150×10Pa的压力),实验应力情况。表明,6mm厚泡沫金属就可阻止碳氢化合物燃烧速度为210mösec的火
6、焰,其作用机理可以解释为当火焰中的高温气体或微粒穿过泡沫金属材料时,由于发生迅速地热交换,热量被吸收和散失,致使气体或微粒的温度降到引燃点以下,于是火焰的传播被阻止。2.7自发汗冷却材料把固体冷却剂熔化渗入由耐热金属制成的多孔骨架中,在经受高温时这种材料内部的冷却剂会发生熔化和气化而吸收大量图2泡沫铝在流体中所受的应力的热能,从而使材料在一定时间内保持冷却剂气化温度的水平,逸出的液体和气体会在2.4机械振动缓冲材料材料表面形成一层液膜或气膜,可把材料与在将泡沫金属垫在振动部位的接合部外界高温环境隔离
7、,此过程可一直进行到冷时,利用多孔泡沫材料的弹性变形可吸收一却剂耗尽为止,由于冷却机理相当于材料本部分机械冲击能。据报道,密度比为0.05～身“发汗”,故有自发汗冷却材料之称。0.15的泡沫铝可吸收的能量为20～2.8发散冷却材料3180MJöm,强大的能量吸收能力使得它有发散冷却是一种先进的冷却技术,它是可能用于汽车的保险杠甚至于航天器的起迫使气态或液态的冷却介质通过多孔材料,落架,也可用作制造升降运输系统的缓冲使之在材料表面建立一层连续、稳定的隔热器、磨矿机械的能量吸收衬层、汽车乘客坐性能良好的
8、气体附面层,将材料与热流隔位前后的可变形材料以改善安全性,优异的开,得到非常理想的冷却效果。以液氢—液减振性能也使泡沫技术有可能用作火箭和氧发动机推力室喷注器面板为例:采用发散喷气发动机的支护材料。冷却后,它的一面为-150℃的氢气,另一面2.5消音材料为3500℃的燃气,而材料的热面温度仅在因为声波也是一种振动,故声音透过泡80～200℃之间,用于发散冷却的多孔材料,1999年第1期有色矿冶·35·渗透量必须能够准确地控制在合理的范围润滑油、冷冻剂、聚合物熔体)中滤
