金屬泡沫描述和規格

金屬泡沫是由固體金屬制成的六角形結構；最常見的是，它具有相當大體積比例的充氣孔隙。這些孔通常被稱為閉孔泡沫，或者它們可以連接形成一個稱為開孔泡沫的網絡。其高孔隙率使其與眾不同；大約75-95%的體積是由空白空間構成的。泡沫金屬的密度與其強度呈冪律關系；20%的質量是10%密度的兩倍多。

當研究人員向液態金屬中添加發泡成分粒狀氫化鈦，并讓其冷卻時，他們獲得了金屬泡沫。最終產品是具有75-95%空間的堅固而輕質的材料。這種合金具有極高的孔隙度，基底金屬僅占體積的5-25%。正方體法則決定了材料的強度。它經常保持原始材料的一些物理性質。不可燃復合金屬泡沫保持不可燃，并且在大多數情況下，可以重新用作初始材料。它具有相當的熱膨脹系數，但其導熱率可能較低。

金屬泡沫的類型:

開孔金屬泡沫

它也被稱為金屬海綿。這種材料的高成本通常限制了它在尖端技術、飛機和制造業中的應用。在化學工業中，可以看到無輔助的細尺度開孔泡沫，并且作為高溫過濾器是方便的。然而，它們的使用使得物理尺寸和制造成本顯著降低。這些材料模型中的大多數利用理想化的和周期性的結構，以及平均的宏觀特征。金屬海綿每單位重量具有相對大的表面積，并且催化劑，例如鈀黑、鉑海綿和海綿鎳，經常由它產生。像鋨和氫化鈀這樣的金屬以“金屬海綿”而聞名，盡管這個短語指的是它們附著氫的能力，而不是它們的物理結構。

閉孔金屬泡沫

它是一種新型結構功能材料，具有許多優異的性能。根據孔結構，可以分為閉孔金屬泡沫和開孔泡沫。前者有不連通的孔，后者有連通的孔。

生產方法

金屬熔體的形成是通過在液體中產生氣泡來實現的。由于高密度液體中的高浮力，金屬熔體中的單個氣泡努力上升到表面。液態金屬的粘度必須增加，以防止這種情況發生。金屬泡沫板是通過將細陶瓷粉末或合金成分結合到熔體中以產生穩定顆粒來實現的。將氣體從獨立的源注入到液體中會導致剛剛被吸收到液體中的氣體噴射出來。向熔體中加入氣體釋放破壞劑，以在液體中原位產生氣體

以下是使金屬熔體發泡的三種方法:

氣體注入法

挪威的Hydro Aluminium和加拿大的Cymat Aluminium Corporation使用泡沫鋁和鋁合金。為了增加熔體的密度，可以加入氧化鎂顆粒、碳化硅或氧化鋁。
為了保證顆粒在整個熔體中均勻分散，混合過程必須是恒定的。然后通過使用旋轉葉輪或脈動噴嘴引入氣體，特別是空氣、氮氣和氬氣，使熔融材料發泡。

發泡劑方法

直接生產泡沫的第二種方法是將發泡劑引入熔融金屬中，而不是將氣體泵入其中。氫化物或碳酸鹽等化學物質將氣體帶入熔體。
當在液態金屬或半固態顆粒中退火時，該化學物質分解并產生氣泡。所得泡沫必須穩定，以使多孔金屬具有一致的孔徑分布和密度。Shinko Wire Company在日本的Amagasaki使用這種工藝制造泡沫。680攝氏度(1256華氏度)時，1.5重量%的金屬鈣被注入鋁熔體中。熔體充分混合，由于氧化鈣、鈣鋁氧化物或Al4Ca金屬間化合物的產生，粘度開始上升。它有助于液態金屬的粘度。
當粘度達到適當水平時，添加氫化鈦作為發泡劑，使氫氣釋放到加熱的粘性液體中。然后熔體繼續緩慢而穩定地膨脹，最終充滿泡沫容器。發泡必須在穩定的壓力下進行。當容器冷卻到低于組合物的熔化溫度時，液體泡沫固化并從模具中取出用于進一步加工。

固-氣共晶凝固

Gasar的意思是“氣體增強的”，指的是通過固氣共晶凝固產生的多孔材料。某些液態金屬在與氫氣形成共晶系統時很常見。當一種金屬組合物在高達50個大氣壓的氫氣環境中熔化時，得到的熔體是均勻的且充氫的。當溫度降低時，熔體經歷共晶轉變，成為非均質的固-氣系統。如果固-氣系統具有共晶濃度，則在特定溫度下會發生分配反應。隨著熔體凝固，氣孔析出并被限制在金屬中。形成的孔隙大多在凝固的位置被拉長和定向。

金屬泡沫應用

制冷劑罐、緊湊型電子設備冷卻、PCM熱交換器、流動擴散、能量吸收、CO2洗滌器、火焰清除器和輕型光學器件等熱交換器可受益于開孔泡沫。這些通常用在小型熱交換器中，以改善熱傳遞，同時降低壓力。它也被用作金屬泡沫裝甲。
它存在于一些汽車的框架或下部結構中。框架使用的金屬最少，但更堅固，抗壓能力更強。它減輕了重量，但增加了重要部位的力量。它提高了發生碰撞或事故時的安全性。
潰縮區并不是一個新概念，但在這些泡沫的幫助下，它們的功效增加了。減肥能力也是一大特質。當火車相撞時，前部會起皺，金屬泡沫結構承受沖擊，保護司機和乘客。由于導熱性差，它們適合作為廚房炊具把手的“核心”。它們適用于導彈沖擊保護層、飛機和回收部件、車輛緩沖器、電氣和機械振動阻尼裝置和脈沖。電磁波屏蔽、電源等等。

怎么用？

這些泡沫具有各種應用。研究人員可以在他們的實驗中使用它們。確保研究人員在進行實驗時使用所有安全設備。

安全措施

使用金屬板時，請務必戴上耐用手套。
為避免吸入金屬片粉塵，請佩戴呼吸器或面罩。
切勿試圖獨自搬運一大塊金屬板。
處理金屬板后，用肥皂和水徹底洗手。
佩戴安全眼鏡，防止飛濺的碎片進入眼睛。
在金屬板上操作電動工具之前，確保它們處于良好的工作狀態。