金属多孔材料力学性能的研究

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1、万方数据第36卷增刊3稀有金属材料与工程vol36，supm31业主!!坠些坚坐!竖竺!翌竺!竺!型!型!!坐翌!竺!堕!竺!金属多孔材料力学性能的研究奚正平，汤慧萍，王建永，吴引江，董领峰，杨保军(西北有色金属研究院金属多孔材料与技术国家重点实验室．陕西西安710016)摘要：利用3J6不锈钢粉末，栗用等静压成型和轧制成型的方法制备金属多孔材料，研究不同成型工艺对金属多孔材科力学性能的影响，结果表明：金属多孔材料的力学性能根据使用工况可阻用环拉强度、拉伸强度、剪切强度以及弯曲性能来表征。通过二次烧结可以明显改善多孔材料的烧结颈．从

2、而可使拉伸强提高387％．剪切强度提高94％，明显改善金属多孔材科的力学性能。关键词：金属多孔材料；力学性能：表征中图法分类号：To1464文献标识码：A文章编号；1002．185x(2007)s3—555—041前言2试验金属多孔材料是一类具有功能和结构双重属性的特殊的工程材料【1卅。近年来随着金属多孔材料的应用领域不断扩大，对金属多孔材料的性能提出了更高的要求。例如高温气体除尘用的过滤材料要求具有优良的高温强度、良好的耐高温气体腐蚀能力、可再生等要求【7q“。由于金属多孔材料使用过程中常常会受到压应力、拉应力以及剪切应力的作用，

3、例如在液周分离体系中金属多孔材料受到由流体不均匀产生的拉应力、拉应力以及剪切应力等。所以，材料的力学性能指标直接决定是否适合于应用的工况环境。因此对金属多孔材料力学性能的研究是十分有必要的。但是对于多孔材料的力学性能的研究在国内外并没有统一的标准，国际上各大公司，如美国PALL、M0肼、德国GKN等都是根据金属多孔材料不同的使用条件制定本公司的企业标准，我国现有对金属多孔材料力学性能的标准只有GB厂r6886．2000中的附录A，GB／T6886-200x烧结金属过滤元件耐压强度试验(标准附录)。这使得对烧结金属多孔材料力学性能的研

4、究十分困难。同时，金属多孔材料的性质与致密材料有很大的不同，金属多孔材料除金属相外还与孔隙共存，因此研究多孔材料的力学性能十分复杂。本文针对金属多孔材料制各与使用的实际情况，提出不同的表征方法来研究等静压和轧制成型金属粉末多孔材料的力学性能，并研究了不同烧结工艺对多孔材料力学性能的影响。以316不锈钢粉末为原料，对粉末进行分级处理后，按国标GB，T6886．2001烧结不锈钢过滤元件制各不同型号的样品。其中采用冷等静压成形制各西50mm管状样品，采用轧制成型制各2蛐厚的片状样品，样品1次烧结温度1200℃，2次烧结温度为1250℃。

5、3力学性能测试方法与结果31金属多孔材料的环拉强度针对过滤管在使用过程中受到径向冲击力的受力状态，设计了环拉强度及其检测方法。其示意图如图l所示。样品采用等静压成型的中50mm×25mm的管样，2个半圆柱状拉伸模套在多孔管内壁，从拉伸模通孔处施加一对向外的拉力。围I金属多孔材料环拉强度检测方法示意圈Fjg．I’rcnmetlIodofn悖^og协nsiIcstrcngth峻稿日期：2007-08—24基金项目：国家自然科学基仓资助(50674076)作者简介：吴芷平．男，19“年生，教授，博士生导师，西北有色金属研究院金属多孔材料与

6、技术国家重点实验室，陕西西安710016，电话：029—8623l呻5万方数据·556稀有金属村料与工程第36卷环挣强度由以下公式计算6：曼Sd：环拉强度：，：破坏金属多孔环时的瞬时力：岛多孔圆环受力面积。环拉试验采用等静压成型管和美国PALL公司的相应产品进行对照试验。结果如袁1所示。表l表明按国标等静压成型的金属多孔管材的环拉强度达到了PALL公司同等绂样品的环拉强度。表1等静压成型管与PAI上公司样品管的环拉强度对比T丑blelContrA“0ftheporo帅etalbyCJPwiIhthePAL”ss_皿pleofn“gt

7、ensileItre“g岫NoRlngtensllestrengl“MPaPALL’ssampl“MPaSG003126g123．1SG0061163一SG0101096106．2SG01610031000SG025962—3．2弯曲性能金属多孔材料的弯曲性能是指金属多孔材料在不被破坏的条件下能弯曲的最大角度。由于轧制成型的多孔板(带)材通常需要在卷管机上卷制成管材，因此对多孔材料的弯曲性能的研究是有必要的，弯曲角直接决定了卷管的最小直径。但是目前并没有对金属多孔材料弯曲性能的统一标准。本实验模拟弯曲过程的受力状态，采用如图2所示的

8、方法进行研究。试验过程是将宽度为30mm的试样两点支撑在压力试验机平台上，试样中部正对压头，缓慢加压，试验时观察试样底部中间部位，当出现裂纹时立即停止。PTes自J”head图2弯曲性能实验示意图Flg．21tsImethodoftb