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1、1,金属多孔材料及其制备,2,金属多孔材料,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。,质轻、比表面积大、能量吸收、隔热（闭孔）散热（通孔）、吸声、渗透、电磁波吸收,不锈钢、铜及铜合金、镍及镍合金、钛及钛合金,1,3,液体或气体 通孔结构 对流体分离或净化,一、过滤与分离,金属多孔材料的应用,四环素、红霉素、味精、酵母菌等生产中的空气过滤 活性炭+脱脂棉 金属过滤器（青铜、不锈钢、镍）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 费用降低。湿法钽粉生产中熔融钠的过滤 多孔镍 高炉煤气的净化 多孔不锈钢,2,4,原子能工业，UF6提炼中流化床尾气
2、过滤 多孔镍、不锈钢 回收放射性粉尘，达到排放标准 航空器制导陀螺液压油净化、自动燃烧管路气体净化 多孔不锈钢 纺织 热洗水中去除染料颗粒 石油提炼中油蜡分离,3,5,二、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 多孔不锈钢 磁带处理中气浮滚筒布气 啤酒充气 多孔钛 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 的传递,4,6,三、防撞和防震,理想的冲击吸收性能 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、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,5,7,四、导热、隔热,导热 开孔金属 在流
3、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。用于高密度热流（航天飞行器、高速列车、微电子器件的高速芯体）的散热装置。,隔热 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 隔热、承载双重功能：航天结构隔热部件等,6,8,五、消声降噪,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；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；,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；工厂机械消音屏；军事上鱼雷隔音板；,7,9,六、生物植入体,生物相容；力学性能好；多孔结构：固定更可靠、利于体液营养成分传输，大大
4、缩短康复期；,人体骨组织缺损的修复与替代,七、其他应用,多孔电极、电容；电磁屏蔽：电子仪器设备、飞行器屏蔽层；发汗材料；,8,10,金属多孔材料的制备,一、传统制备方法,以金属粉末（或与非金属粉末混合）为原料，经成形烧结制备金属多孔材料。,9,11,1.模压成形与烧结,润滑剂：甘油、硬脂酸等，减小摩擦力，提高均匀性黏结剂：树脂、聚乙烯醇等造孔剂：碳酸氢铵、硬脂酸锌、硫酸铵等增塑剂：石蜡等添加剂以溶液形式加入(溶入汽油、丙酮、酒精等)，均匀,10,12,2.等静压成形,制备异型制品 大尺寸 密度较均匀 尺寸精度稍差,11,13,3.松装烧结,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
5、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 可加入疏松剂提高孔隙度（最高可至70-90%）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,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10-20m杂质粒子；,12,14,4.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 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,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，由于化工过滤领域。,13,15,5.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 形状（棒
6、、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。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。,增塑剂：石蜡、淀粉、聚乙烯醇等。,14,16,15,17,二、新型制备技术,1.离心沉积技术,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，得梯度孔径多孔材料。,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、不锈钢等微孔金属膜。可得亚微米级、纳米级孔隙的多孔金属膜。,
7、16,18,2.注射成形技术,金属粉末注射成形是借鉴塑料注射成形技术发展起来的金 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 剂、烧结。,流动状态下均匀填充模腔 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）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 隙特性,17,19,3.三维打印成形技术,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，烧结固化，形成多孔材料。,18,20,4.激光、电子束快速成形技术,与三维打印技术类似，不同的是：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 维多孔金属实体。,19,
