金属多孔材料应用及制备的研究进展.pdf

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1、万方数据第35卷增刊22006年8月稀有金属材料与工程RAREMETALMATERIALSANDENGINEERING、，01．35，Suppl'2Augllst2006金属多孑L材料应用及制备的研究进展梁永仁，杨志懋，丁秉钧(西安交通大学金属材料及强度国家重点实验室，陕西西安710049)摘要：综述了金属多孔材料在作为结构材料和功能材料方面所表现出来的优异性能及其应用。并对固相法、液相法、电沉积法、气相沉积法等金属多孔材料的主要制备方法进行了总结，同时，指出当前金属多孑L材料的研究热点和今后所需解决的问题。’关键

2、词：金属多孔；制备方法；功能应用；结构应用中图法分类号：TG146．4文献标识码：A文章编号：1002一185x(2006)S2一030一051引言近年来金属多孔材料的开发和应用日益受到人们的关注。金属多孑L(泡沫金属)材料是20世纪80年代后期国际上迅速发展起来的，是由刚性骨架和内部的孔洞组成，具有优异的物理特性和良好的机械性能的新型工程材料。它具备的优异物理性能，如密度小、刚度大、比表面积大、吸能减振性能好、消音降噪效果好、电磁屏蔽性能高，使其应用领域已扩展到航空、电子、医用材料及生物化学领域等【卜”。通孔的金

3、属多孔材料还具有换热散热能力强、渗透性好、热导率高等优点；而闭孔金属多孔材料的物理特性则与通孔的相反。为了得到不同性能的多孔金属，各种制备方法被相继提出，如直接发泡法，精密铸造法，气泡法，烧结法和电沉积法等。2金属多子L材料的应用2．1功能材料在过滤与分离方面，利用通孔金属多孔材料的孔隙对流体介质中固体粒子的阻留和捕集作用，将气体或液体进行过滤与分离，从而达到介质的净化或分离作用。由金属多孔材料制得的过滤器可用作从液体(如石油、汽油、制冷剂、聚合物熔体和悬浮液等)或空气和其他气流中滤掉固体颗粒心1。在热交换方面，由

4、于金属本身具有良好的导热性，所以，具有很大表面积的通孔金属多孔材料适于制造换热器、加热器和散热器。闭孔金属多孔材料的导热系数很低，只有纯金属的1／5～1／150，可用作绝热材料，其强度及耐热性能优于相应的传统材料[2，4】。在化学工业方面，金属多孔材料由于比表面大，且有较高的强度、韧性和导热性能，可代替传统材料用作催化剂载体。金属多孔材料作为载体可使催化剂的有效接触面积增加，提高催化效率。如基于金属多孔材料的这种性能的催化剂可用于乙醇的选择性氧化、石油化工中的己烷重组等反应工程[6】。在吸声降噪、消音方面，金属多孔

5、材料由于具有开口孔隙和半开口孔隙，当声波传入时，气孔内空气受力振荡，但由于气孔很小，空气在气孔内的震动会受到摩擦和阻碍，导致声波的传播受到抑制，声音震动衰减，大部分的声能转化为热能，从而起到吸声的作用。金属多孔材料被广泛应用于建筑和自动办公设备、无线电录音室等就是基于其性能的这一方面考虑的，还有装饰的作用。在汽车上，可用于既要求高吸声性能又要求良好绝缘性能的零部件[4，7】。在流体流量控制方面，如用于气体或液体的流量计、自动化系统中的信号控制延时器、风道的直流器和阀门的布流器等[1】。采用粉末冶金法生产的多孔材料制

6、备的流体限流器比传统的微分限流器具有更高的可靠性和精确度。在电极基体方面，多孔金属导电性能良好，并具有一定的自支撑能力和很大的比表面积以提供广阔的界面电化学电荷传递空间，因而成为一种优良的电极材料，适用于各种蓄电池、燃料电池、空气电池和太阳能电池峭，9J。在生物材料方面，钛及钛合金的多孔材料由于与人体组织有良好的相容性且对人体无害而得到广泛应用，如人造骨头、镶牙和人造关节等[9，10】。多孔人造骨还能通过孔隙率来调整弹性模量，使其与人骨能很收稿日期：2005一11—25基金项目：“973计划”项目资助(2006CB

7、601202)作者简介：梁永仁，男，1979年生，硕士研究生，西安交通大学1908信箱，陕西西安7l0049，电话：029—82665995万方数据增刊2梁永仁等：金属多孔材料应用及制备的研究进展·31．好相容，同时具有很好的减振效果【111。2．2结构材料金属多孔材料作为结构材料，可用在汽车、航空航天、建筑、造船业及机械构造领域，其中汽车和建筑是两个最有发展前途的应用领域。在汽车工业方面，交通运输工具质量的减轻，将大大节省动力能源，从而减少汽油的消耗量，对环境污染也会减少[8】。质量的减轻是汽车工业发展的新趋势，

8、汽车是金属多孔材料最大的应用领域。轻质、高刚度且有吸能和隔音性能的多孔铝已在汽车上得到应用，如顶盖板、底盖板和滑动顶板等高刚度构件。德国卡曼汽车公司将三明治式复合泡沫铝板用于刚度和质量问题十分突出的两用车和赛车(其中两块泡沫铝夹层部件，一件用于前舱壁，一件用于后车壁)，替换了由冲压钢板制成的传统元件，刚度比原来的钢构件大7倍左右，质量仅有原来的1／4【12，