2金属多孔材料及其制备汇总课件.ppt

1、1金属多孔材料及其制备金属多孔材料及其制备2金属金属多孔材料多孔材料采用金属或合金粉末为原料，经成形与高温采用金属或合金粉末为原料，经成形与高温烧结而成的刚性结构多孔材料。烧结而成的刚性结构多孔材料。质轻、比表面积大、能量吸收、隔热（闭孔）质轻、比表面积大、能量吸收、隔热（闭孔）散热（通孔）、吸声、渗透散热（通孔）、吸声、渗透、 电磁波吸收电磁波吸收不锈钢、铜及铜合金不锈钢、铜及铜合金、镍及镍合金镍及镍合金、钛及钛合金钛及钛合金13液体或气体液体或气体 通孔结构通孔结构 对流体分离或净化对流体分离或净化一、过滤与分离一、过滤与分离金属多孔材料的应用金属多孔材料的应用 四环素、红霉素、味精、酵母

2、菌等生产中的空气过滤四环素、红霉素、味精、酵母菌等生产中的空气过滤 活性炭活性炭 + 脱脂棉脱脂棉 金属过滤器（青铜、不锈钢、镍）金属过滤器（青铜、不锈钢、镍） 大输液制取中的脱碳大输液制取中的脱碳 多孔不锈钢或钛取代了砂滤棒，过滤效率提高数倍，维护多孔不锈钢或钛取代了砂滤棒，过滤效率提高数倍，维护 费用降低。费用降低。 湿法钽粉生产中熔融钠的过滤湿法钽粉生产中熔融钠的过滤 多孔镍多孔镍 高炉煤气的净化高炉煤气的净化 多孔不锈钢多孔不锈钢24 原子能工业，原子能工业，UF6提炼中流化床尾气过滤提炼中流化床尾气过滤 多孔镍、不锈钢多孔镍、不锈钢 回收放射性粉尘，达到排放标准回收放射性粉尘，达到排

3、放标准 航空器制导陀螺液压油净化、自动燃烧管路气体净化航空器制导陀螺液压油净化、自动燃烧管路气体净化 多孔不锈钢多孔不锈钢 纺织纺织 热洗水中去除染料颗粒热洗水中去除染料颗粒 石油提炼中油蜡分离石油提炼中油蜡分离 35二、流体分布与控制二、流体分布与控制 火箭偏航指示仪外壳的冷却气体或液体控制火箭偏航指示仪外壳的冷却气体或液体控制 多孔不锈钢多孔不锈钢 磁带处理中气浮滚筒布气磁带处理中气浮滚筒布气 啤酒充气啤酒充气 多孔钛多孔钛 石油化工、冶金工业中流化床气体分布板石油化工、冶金工业中流化床气体分布板 控制延时器：通过控制流体流动速度，延迟信号在流体中控制延时器：通过控制流体流动速度，延迟信号

4、在流体中 的传递的传递 46三、防撞和防震三、防撞和防震理想的冲击吸收性能理想的冲击吸收性能 减震、阻尼性能减震、阻尼性能宇航飞船起落架、升降机传送安全垫、机床底座、宇航飞船起落架、升降机传送安全垫、机床底座、减小齿轮震动和噪声的阻尼环、高速磨床吸能内衬减小齿轮震动和噪声的阻尼环、高速磨床吸能内衬汽车、火车侧、前部防撞零部件汽车、火车侧、前部防撞零部件57四、导热、隔热四、导热、隔热导热导热 开孔金属开孔金属 在流动的空气或液体中，由于表面积大、复杂的三维流动，在流动的空气或液体中，由于表面积大、复杂的三维流动，散热性能优异。散热性能优异。 用于高密度热流（航天飞行器、高速列车、微电子器件用于

5、高密度热流（航天飞行器、高速列车、微电子器件的高速芯体）的散热装置。的高速芯体）的散热装置。隔热隔热 闭孔金属闭孔金属 热导率与常用的非金属绝热材料相近，同时强度、韧性优热导率与常用的非金属绝热材料相近，同时强度、韧性优 隔热、承载双重功能：航天结构隔热部件等隔热、承载双重功能：航天结构隔热部件等 68五、消声降噪五、消声降噪与其他消声材料（木质、化学纤维）相比：与其他消声材料（木质、化学纤维）相比： 耐高温，受热不放出有毒物质；耐高温，受热不放出有毒物质； 刚性好，可独立制成消声板材；刚性好，可独立制成消声板材； 不易变质和污染，易于回收再利用；不易变质和污染，易于回收再利用；建筑、车辆、舰

6、船等消声降噪材料建筑、车辆、舰船等消声降噪材料；高架桥吸声衬底、高速公路隔音屏障、隧道壁墙；高架桥吸声衬底、高速公路隔音屏障、隧道壁墙；工厂机械消音屏；工厂机械消音屏；军事上鱼雷隔音板；军事上鱼雷隔音板；79六、生物植入体六、生物植入体生物相容；生物相容；力学性能好；力学性能好；多孔结构：固定更可靠、多孔结构：固定更可靠、 利于体液营养成分传输，利于体液营养成分传输， 大大缩短康复期；大大缩短康复期；人体骨组织缺损的修复与替代人体骨组织缺损的修复与替代七、其他应用七、其他应用多孔电极、电容；多孔电极、电容；电磁屏蔽：电子仪器设备、飞行器屏蔽层；电磁屏蔽：电子仪器设备、飞行器屏蔽层；发汗材料；发

7、汗材料；810金属多孔材料的制备金属多孔材料的制备一、传统制备方法一、传统制备方法以金属粉末（或以金属粉末（或与非金属粉末混与非金属粉末混合）为原料，经合）为原料，经成形烧结制备金成形烧结制备金属多孔材料。属多孔材料。9111. 模压成形与烧结模压成形与烧结 润滑剂润滑剂：甘油、硬脂酸等，减小摩擦力，提高均匀性：甘油、硬脂酸等，减小摩擦力，提高均匀性黏结剂黏结剂：树脂、聚乙烯醇等：树脂、聚乙烯醇等造孔剂造孔剂：碳酸氢铵、硬脂酸锌、硫酸铵等：碳酸氢铵、硬脂酸锌、硫酸铵等增塑剂增塑剂：石蜡等：石蜡等添加剂以溶液形式加入添加剂以溶液形式加入(溶入汽油、丙酮、酒精等溶入汽油、丙酮、酒精等)，均匀，均匀

8、10122. 等静压成形等静压成形 制备异型制品制备异型制品 大尺寸大尺寸 密度较均匀密度较均匀 尺寸精度稍差尺寸精度稍差11133. 松装烧结松装烧结 粉末松装或经振实装入模具中烧结粉末松装或经振实装入模具中烧结 依靠烧结过程中粉末颗粒间的相互黏结形成多孔烧结体依靠烧结过程中粉末颗粒间的相互黏结形成多孔烧结体 采用粒度分布窄的球形粉末采用粒度分布窄的球形粉末 可加入疏松剂提高孔隙度（最高可可加入疏松剂提高孔隙度（最高可至至70-90%） 可制备筒状、杯状、薄片多孔材料可制备筒状、杯状、薄片多孔材料 通过剪切和焊接制备各种形状的多孔零件通过剪切和焊接制备各种形状的多孔零件 主要应用于透气性要求

9、高，但净化要求不高的多孔材料。主要应用于透气性要求高，但净化要求不高的多孔材料。 过滤汽油、润滑油、化学溶液，捕收过滤汽油、润滑油、化学溶液，捕收10-20m杂质粒子；杂质粒子；12144. 粉末轧制粉末轧制 粉末由给料漏斗送入辊间，轧制成一定孔隙度的生坯，生粉末由给料漏斗送入辊间，轧制成一定孔隙度的生坯，生 坯经烧结，或再经复轧，制备多孔带材。坯经烧结，或再经复轧，制备多孔带材。 影响孔隙度的因素：轧制压力、烧结温度等影响孔隙度的因素：轧制压力、烧结温度等 铁、镍、钛、不锈钢等多孔带材。铁、镍、钛、不锈钢等多孔带材。 如长达几十米的多孔钛板材、带材，如长达几十米的多孔钛板材、带材，由于化工过

10、滤领域。由于化工过滤领域。13155. 粉末增塑挤压粉末增塑挤压 粉末中加入增塑剂，通过挤压制备截面不变，各种断面粉末中加入增塑剂，通过挤压制备截面不变，各种断面 形状（棒、管、方、梅花等）的长形多孔金属材料。形状（棒、管、方、梅花等）的长形多孔金属材料。 挤压压力低、含大量挥发性增塑剂。挤压压力低、含大量挥发性增塑剂。 大量制备连通空隙、透气性好的钨、钼、镍、钛及其合大量制备连通空隙、透气性好的钨、钼、镍、钛及其合 金、不锈钢多孔材料。金、不锈钢多孔材料。 增塑剂：石蜡、淀粉、聚乙烯醇等。增塑剂：石蜡、淀粉、聚乙烯醇等。14161517二、新型制备技术二、新型制备技术1. 离心沉积技术离心沉

11、积技术 采用多孔金属管作为支撑体，将金属粉末配成料浆，将料浆采用多孔金属管作为支撑体，将金属粉末配成料浆，将料浆放入支撑管一起高速旋转，料浆中的金属颗粒在离心力的作放入支撑管一起高速旋转，料浆中的金属颗粒在离心力的作用下，由于粉末颗粒大小不同沉积速度不同，从而实现粉末用下，由于粉末颗粒大小不同沉积速度不同，从而实现粉末颗粒分级沉积在支撑管内壁，产生梯度膜层结构，经干燥、颗粒分级沉积在支撑管内壁，产生梯度膜层结构，经干燥、烧结等，得烧结等，得梯度梯度孔径多孔材料。孔径多孔材料。 避免孔径大小突变，过滤精度高、透气性好。避免孔径大小突变，过滤精度高、透气性好。 适于制备钛、镍及其铁合金、不锈钢等微

12、孔金属膜。适于制备钛、镍及其铁合金、不锈钢等微孔金属膜。 可得亚微米级、纳米级孔隙的多孔金属膜。可得亚微米级、纳米级孔隙的多孔金属膜。16182. 注射成形技术注射成形技术 金属粉末注射成形是金属粉末注射成形是借鉴塑料注射成形技术借鉴塑料注射成形技术发展起来的金发展起来的金 属粉末冶金近净成形技术。属粉末冶金近净成形技术。 将粉末与有机黏结剂混合，用注射成形机成形，脱出黏结将粉末与有机黏结剂混合，用注射成形机成形，脱出黏结 剂、烧结。剂、烧结。 流动状态下均匀填充模腔流动状态下均匀填充模腔 密度、结构均匀，近净成形密度、结构均匀，近净成形 快速、经济制备复杂形状零件（切槽、螺纹、交叉孔等）快速

13、、经济制备复杂形状零件（切槽、螺纹、交叉孔等） 可制备青铜、不锈钢，钛、镍及其合金多孔件。可制备青铜、不锈钢，钛、镍及其合金多孔件。 黏结剂性质、脱除工艺、烧结、粉末粒度及分布等决定孔黏结剂性质、脱除工艺、烧结、粉末粒度及分布等决定孔 隙特性隙特性17193. 三维打印成形技术三维打印成形技术 加工平台铺一薄层金属粉末，喷头在计算机的控制下，按加工平台铺一薄层金属粉末，喷头在计算机的控制下，按照截面轮廓信息，选择性喷射黏结剂，形成截面层。一层照截面轮廓信息，选择性喷射黏结剂，形成截面层。一层铺好后，再进行后一层粘结，如此往复形成三维产品，烧铺好后，再进行后一层粘结，如此往复形成三维产品，烧结固化，形成多孔材料。结固化，形成多孔材料。18204. 激光、电子束快速成形技术激光、电子束快速成形技术 与三维打印技术类似，不同的是：与三维打印技术类似，不同的是： 不添加黏结剂；不添加黏结剂； 通过计算机控制激光束或电子束移动，逐层烧结，建立三通过计算机控制激光束或电子束移动，逐层烧结，建立三 维多孔金属实体。维多孔金属实体。19