多孔金属材料的制备方法

　多孔金属具有耐高温、强度高、导电导热性好、可焊接、易加工等优点。多孔金属材料的优异性能引起人们的广泛关注,使其实现了快速的发展,并在能源环保、石油化工等领域得到了重要应用,可解决生产过程中液体、气体原料和贵重资源的回收,产品的提纯净化等问题。多孔金属材料研究目前的关键问题是研发内部孔隙结构可控、具有良好可重复性、成本低廉的制备方法。

　　一.铸造法。

　　铸造法是目前比较成熟的工业化生产多孔金属材料的方法。铸造法适用于材料熔点相对较低的金属材质,主要有铝合金、钢、铜、青铜、黄铜等,所制备的多孔金属孔隙度可达90%以上。已经投入工程实际应用的多孔金属主要有泡沫铝、泡沫镍及其泡沫合金。铸造法又分为直接吹气法、熔体发泡法、渗流法、金属-气体定向共晶凝固法。直接吹气法是通过吹气装置将气体由熔体底部吹入,产生气泡上浮并聚集形成泡沫,经传送带运输液态金属泡沫并使其冷却成为泡沫产品。熔体发泡法是在熔融金属中加入发泡剂而产生气孔,主要包括熔化合金锭、熔体增粘、加入发泡剂搅拌、保温发泡、成型等工序。渗流法是将金属熔液渗入装有耐高温且可去除颗粒的铸模中,经后续去除颗粒工序而获得多孔金属。大多数金属的表面张力较大,在重力作用下很难完全填充颗粒间隙,因而又出现了压力渗流法、真空渗流法及将造孔剂抽真空然后加压渗流等新工艺。金属-气体定向共晶凝固法是将合金锭在高压氢气气氛中熔化,让大量氢气溶解于液态金属中。当达到饱和时将熔体定向凝固,熔体分解为固相和气相,得到圆柱形气孔沿凝固方向排列的有序多孔材料。

　　二.烧结法。

　　烧结法是以金属纤维、金属丝网或者金属粉末作为原材料,在一定的成型工艺条件下预成型,然后在高温保护性气氛条件下烧结而获得具有较高孔隙度的多孔材料,烧结金属丝网多孔材料是采用金属丝编织网或者金属丝作为原料,经过金属丝缠绕、复合或合理搭配多层金属丝编织网,再经压制、轧制和高温处理而成的一种多孔功能材料,具有强度高、耐高温、孔径分布均匀、透过性能好、耐腐蚀、寿命长等优点,是高压、高温及腐蚀环境中使用的第三代高效过滤材料。

　　三. 沉积法。

　　金属沉积法是采用化学或物理的方法将金属沉积在具有一定孔隙结构易分解的有机高分子材料表面上,经后续焙烧或其他工艺除去高分子材料,得到多孔金属。沉积法有电沉积法、气相沉积法、反应沉积法等。

　　四.反应合成法。

　　反应合成法是一种新型的多孔金属材料合成方法。人们在研究自蔓延高温合成过程中发现,自蔓延过程产生高的反应速度以及高的温度梯度,产物具有多孔骨架结构。反应合成法是制备FeAl、TiAl等金属化合物多孔材料的可行工艺。