文档介绍：第 9 卷第 5 期过程工程学报 Vo No .5
2009 年 10 月 The Chinese Journal of Process Engineering Oct. 2009
石墨基浸金属多孔材料微观孔隙结构及其分形特征
王启立 1,2, 胡亚非 1, 刘颀 2
(1. 中国矿业大学化工学院煤炭加工与高效洁净利用教育部重点实验室,江苏徐州 221008;2. 中国矿业大学机电学院,江苏徐州 221008)
摘要:为定量描述石墨基浸渍金属材料的孔隙结构特征并研究其对浸渍过程的影响规律,在石墨基多孔材料孔隙形
成机理研究的基础上,分析形成浸不透孔洞的原因,并运用分形理论对孔隙结构特征进行了描述. 研究表明,石墨基
浸渍金属多孔材料的孔隙结构具有典型的分形特征,其基体、孔隙、浸渍金属分形维数分别为 ~, ~,
~,未浸渍区域的分形维数为 ~,孔隙率为 %~%. 分形维数反映了孔隙结构的非均质性,与
采用压汞实验获得的孔隙率变化规律有较好的一致性,证明可用分形维数表征石墨基浸金属材料的孔隙率.
关键词:多孔材料;孔隙结构;分形理论;分形维数
中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1009−606X(2009)05−1023−05

现象. 多孔介质孔隙结构具有局部与整体的自相似性等
1 前言
特点,可以用分形理论进行很好的描述,为多孔介质复
炭石墨材料具有耐高温、耐磨损、摩擦系数和热膨杂的微观结构研究提供了新思路和方法[9,10],已有研究
胀系数低等良好的物理化学性能,在工业领域有广泛应者[11−15]运用分形理论对岩石、土壤、水泥、煤岩、混凝
用. 但由于炭石墨材料是典型的多孔材料,坯料的气孔土等多孔介质的分形特征进行了研究,取得了很好的效
率可达 20%~30%[1],降低了制品的机械强度,常采取浸果. 炭石墨多孔材料具有典型的多孔特征,可以用分形
渍其他物质填塞孔隙,达到密实、增加强度、提高性能理论对其结构特征进行描述. 本研究从石墨基多孔介质
的目的[1−3]. 机械领域通常采用浸渍金属来提高石墨基的孔隙结构形成机理出发,探讨了浸渍过程中形成浸不
材料的硬度和机械强度,使其能适用于高速、重载苛刻透孔洞的机理,运用分形理论研究石墨基浸金属多孔材
工况[4]. 目前,针对石墨基多孔介质浸渍金属材料的研料的孔隙结构特征,为研究其对浸渍金属的渗透性能及
究多着重于坯料配方、工艺参数、金属物性对浸渍效果浸渍效果的影响机理作一些探索.
(机械强度、摩擦磨损性能)的影响,取得了一些成果[5−8],
而研究炭石墨材料孔隙结构对浸渍效果影响的较少,尤 2 多孔材料孔隙结构特征
其缺乏石墨材料孔隙结构特征、浸渍金属颗粒在材料中石墨基浸金属多孔材料孔隙结构形成机理
的形态及分布状况对浸渍效果影响的研究,原因在于材石墨基浸金属复合材料的成型工艺如图 1 所示.
料的孔隙结构、浸渍金属颗粒的形状都呈现较强的不规坯料孔隙结构的形成机理主要有以下几个方面:
则性,很难定量描述,为研究石墨多孔材料孔隙结构对(1) 骨料颗粒以石油焦、沥青焦为主要原料,其本