文档介绍：金属多孔材料
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金属多孔材料
近年来金属多孔材料的开发和应用日益受到人们的关注。金属多孔(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,是一种具有渗透性好, . 耐高温、抗热震. 能再生、可加工等特殊性能的功能材料。广泛应用于航空、航天,原子能、石化、、医药、环保等行业的过滤、分离, 消音布气、催化. 热交换等工艺中。近年来, 各领域对绿色材料的需求大大促进了金属多孔材料的发展。
多孔金属材料的种类
多孔金属材料目前可分为粉末烧结多孔材料、金属纤维毡, 复合金属丝网材料及泡沫金属材料。
粉末烧结多孔材料
6O年代, 随着应用领域的拓宽和应用环境的更高要求, 出现了Hastelloy、Ineonel、钛、不锈钢等抗腐蚀, 耐高温的粉末烧结多孔材料和特殊用途的多孔钨,钽及难熔金属化合物多孔材料。到目前为止, 大量生产与应用的粉末烧结多孔材料主要是青铜、、钛等。
金属纤维毡
金属纤维毡材料的孔隙度可达9O% 以上,全部为贯通孔, 塑性和冲击韧性好, 容尘量大,用于许多过滤条件苛刻的行业, 被称为“第二代多孔金属过滤材料”
复合金属丝网材料
符合金属丝网材料强度高、滤速大, 易制成小直径长管元件。目前, 复合金属丝网的层数已从2层发展到了20多层, 宽度达1 200mm,精度从2 微米到500微米, 且网的种类繁多, 美国不锈钢丝网约600多种, 前苏联约有400多种。我国不锈钢丝网种类较少, 约3O多种,而且复合丝网的研究与生产也较少, 市场所需的复合网基本依赖进口, 估计年进口量约为3 000m3。
泡沫金属材料
近lO年来,材料科学界愈来愈重视这种表面与界面起突出作用的新型功能材料的发展。
同时, 为了适应使用要求,一些新型合金材料被制成多孔制品。如:T|-Nb一5Zr合金丝, 有优良的冷加工性能. 低燃点, 用其制成的网状材料用于热管管心, 与不锈钢网心相比, 寿命明显延长。该材料也被用于真空部件与过滤器。日本研制了用卷曲的金属短纤维压制烧结制成多孔材料,孔隙度高, 隔热及加工性好。轻质纳米多孔材料——气凝胶是一种非晶固态材料, 孔隙度可达80% ~% , 孔隙尺寸在1 - 100 mm 之间, 它的原子总数中有4O% 以上的原子处于表面态, 因而它有巨大的比表面, 大的表面活性和催化作用。
烧结金属多孔材料的特点及滤材特性
烧结金属多孔材料及由该材料构成的滤材是一种运用广泛的刚性过滤介质。它是用金属粉末在高温下烧结而成的多孔管材或板材,一般厚度为2~3mm;亦可用单层或多层金属网与金属粉末一起烧结制成。通过控制金属丝的直径与粉末的粒度,可使孔隙率控制在3~400微米,随着真空烧结技术的发展,使得高温易氧化的金属多孔材料的工业化制备成为可能
烧结金属多孔材料具有以下特点:
1)优良的透过性能,适于制作催化剂、流体的分布与渗透装置等;
2)金属微孔孔径与孔隙易于控制,用于过滤时的过滤精度高;
3)比表面积大,可以为化学反应提供理想的大面积接触材料;
4)可有效地吸收、传播能量;
5)保持一定的金属与合金本身的特性;
6)烧结金属多孔材料耐高温、抗热震、耐低温,适宜在较高或超低的工作温度和耐热冲击环境下长期工作;
7)金属微孔孔径、空隙度、渗透性能可通过反吹、高温热处理、化学溶剂、燃烧和超声波振动等多种途径的清洗再生方式,洗涤性能好,从而延长了使用寿命;
8)烧结金属多孔材料具有较好的机械加工性,可进行较复杂的机械成型加工及焊接。