高熔点不锈钢泡沫的制备与其表面改性分析

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1、原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：日期：尘遗年五月』日关于学位论文使用授权说明本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。

2、作者签名：飙带上月-4日硕士学位论文第一章文献综述1．1前言第一章文献综述随着社会的进步和科学技术的发展，人类对材料要求的不断提高，尤其在高新技术领域，对超轻结构及多功能材料提出了新的要求。泡沫金属材料是顺应这一要求在国际上迅速发展起来的一种集物理功能与结构一体化的新型多功能材料。泡沫金属是一种内部结构含有很多孔隙的新型功能材料，有的呈骨架结构，有的呈蜂窝状结构，其特性和用途与材料的高孔隙率密切相关。泡沫金属本身所固有的轻质、高比强度、高比表面积的特点，以及其所具有的过滤、减振、阻尼、吸音、隔音、散热、吸收冲击能、电磁屏蔽等多种物理性能，使得其既可以用作结构材料，又可以作为功能

3、材料。因此，多孔泡沫金属在汽车、建筑、环保等领域得到了越来越广泛的应用【l吲。现阶段研究得最多的是铝、镁轻金属泡沫，通常所用的制备方法有熔体直接发泡法、渗流铸造法及粉末冶金法等[4-9]。高熔点泡沫金属除具有一般泡沫金属所具有的特性外，还具有比轻金属泡沫高得多的强度、吸能缓冲性和耐高温性等。近几年来，人们也开展了高熔点泡沫金属材料的研究ll¨射。高熔点泡沫金属大都采用添加造孔剂的粉末冶金方法制备，也有的使用纤维烧结的方法，这几种方法所制备的主要是微孔或闭孔的泡沫材料【I弘Ml。对具有三维通孔结构、孔隙率高的高熔点、高强度不锈钢泡沫材料的制备研究，国内外还很少报道。1．2不锈钢泡

4、沫的结构和性能特点1．2．1不锈钢泡沫的结构特点不锈钢泡沫从结构上可以分为闭孔不锈钢泡沫和通孔不锈钢泡沫两种。前者含有大量的独立气泡，而后者则是连续畅通的三维通孔结构。其结构表征参数包括：孔隙率、孔的尺寸(孔径)、通孔度、比重及比表面等【15．1刀。一般说来，泡沫钢具有以下的结构特点。(1)质轻，比重小：不锈钢泡沫是金属和气体的混合物，比重仅为同体积钢的l／10～3／5。(2)孔隙率高：总孔隙率是指孔隙所占体积与总体积之比，一般不锈钢泡沫的孔隙率在10％"--,90％。孔隙率及孔径可根据制造条件及选择的方法进行控制。联±学锭论文第一章文献综述(3)比表面积大：不锈钢泡沫的比表面

5、积可达到10～40cm2，cm3。(4)孔径范围较大：通过工艺控制，可获得的孔径范围在微米级至厘米级之闻。1．2．2不锈钢泡沫的性能特点不锈钢泡沫是一种集材料本性和宏观、微观结构特性为一体的新型多功能金属材料，与传统不锈钢材料相比，具有如下的一些独特性能。1．2．2。l力学性能；不锈钢泡沫的力学性能主要取决于它的密度。在不锈钢泡沫内部存在许多的孔洞，通常用孔隙率、孔径大小、孔的均匀性、孔的连通性及封闭性等来体现不锈钢泡沫的密度瑟鹫。当密度减小时，不锈钢泡沫的力学性能将急速下降。不锈钢泡沫的抗弯强度、弹性模量、屈服应力随孔隙率的增大丽呈指数函数降低。图1-1和图1-2分别为不锈钢

6、泡沫和泡沫铝的应力一应变曲线，由图可见不锈钢泡沫的强度远高于泡沫锅i191。爰浅、靛穗霉1-I不锈钢泡沫的应力_摩变幽线蹋1-2泡沫铝的应力-应变曲线1．2．2．2热物理性能不锈钢泡沫具有耐高温的特点。通孔不锈钢泡沫的表观导热系数远低于一般金属及合金的导热系数。不锈钢泡沫酶导热系数随孔隙率的增大而减小，所以不锈钢泡沫具有较好的耐高温性能。不锈钢泡沫具有较大的比表面积及复杂的三维结构，因此具有高的散热性能。自然对流时，一定范围内增大孔径、孔隙率可以增加对流热能力；强对流时可以显著提高换热能力l烈Hl。l。2．2。3声学及电磁性能对于通孔不锈钢泡洙材料，当声波接触材料表面时，经过漫

7、反射进入不锈钢泡沫的孔洞内，使材料内部振动将声能转变为热能，起到消音的作用阎。有研究结果表明：当频率较低时，在比较宽的频率范围内，不锈钢泡沫都具有较高的声音吸收度；孔隙愈细小，孔隙相互连接在一起的程度愈高，声音吸收能力也愈大；采用两个不同孔隙尺寸的不锈钢泡沫板，可加宽材料的最大吸声频率范围。2醭士学莅论文第一囊文献综述用电磁波对不锈钢泡沫材料进行试验，发现不锈钢泡沫也有吸收电磁波的作雳，因此泡沫钢还有对电磁波的屏蔽作用。熏。2。2。4吸收冲击能量的性熊不锈钢泡沫的多孔结构造成了组织的极不均匀