金屬泡沫描述和規(guī)格

金屬泡沫是由固體金屬制成的六角形結(jié)構(gòu)；最常見的是，它具有相當(dāng)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(gè)稱為開孔泡沫的網(wǎng)絡(luò)。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(gòu)成的。泡沫金屬的密度與其強(qiáng)度呈冪律關(guān)系；20%的質(zhì)量是10%密度的兩倍多。

當(dāng)研究人員向液態(tài)金屬中添加發(fā)泡成分粒狀氫化鈦，并讓其冷卻時(shí)，他們獲得了金屬泡沫。最終產(chǎn)品是具有75-95%空間的堅(jiān)固而輕質(zhì)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(qiáng)度。它經(jīng)常保持原始材料的一些物理性質(zhì)。不可燃復(fù)合金屬泡沫保持不可燃，并且在大多數(shù)情況下，可以重新用作初始材料。它具有相當(dāng)?shù)臒崤蛎浵禂?shù)，但其導(dǎo)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(shù)、飛機(jī)和制造業(yè)中的應(yīng)用。在化學(xué)工業(yè)中，可以看到無輔助的細(xì)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(shù)利用理想化的和周期性的結(jié)構(gòu)，以及平均的宏觀特征。金屬海綿每單位重量具有相對(duì)大的表面積，并且催化劑，例如鈀黑、鉑海綿和海綿鎳，經(jīng)常由它產(chǎn)生。像鋨和氫化鈀這樣的金屬以“金屬海綿”而聞名，盡管這個(gè)短語指的是它們附著氫的能力，而不是它們的物理結(jié)構(gòu)。

閉孔金屬泡沫

它是一種新型結(jié)構(gòu)功能材料，具有許多優(yōu)異的性能。根據(jù)孔結(jié)構(gòu)，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(chǎn)方法

金屬熔體的形成是通過在液體中產(chǎn)生氣泡來實(shí)現(xiàn)的。由于高密度液體中的高浮力，金屬熔體中的單個(gè)氣泡努力上升到表面。液態(tài)金屬的粘度必須增加，以防止這種情況發(fā)生。金屬泡沫板是通過將細(xì)陶瓷粉末或合金成分結(jié)合到熔體中以產(chǎn)生穩(wěn)定顆粒來實(shí)現(xiàn)的。將氣體從獨(dú)立的源注入到液體中會(huì)導(dǎo)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(chǎn)生氣體

以下是使金屬熔體發(fā)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(gè)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(zhuǎn)葉輪或脈動(dòng)噴嘴引入氣體，特別是空氣、氮?dú)夂蜌鍤猓谷廴诓牧习l(fā)泡。

發(fā)泡劑方法

直接生產(chǎn)泡沫的第二種方法是將發(fā)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(xué)物質(zhì)將氣體帶入熔體。
當(dāng)在液態(tài)金屬或半固態(tài)顆粒中退火時(shí)，該化學(xué)物質(zhì)分解并產(chǎn)生氣泡。所得泡沫必須穩(wěn)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(shí)，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(chǎn)生，粘度開始上升。它有助于液態(tài)金屬的粘度。
當(dāng)粘度達(dá)到適當(dāng)水平時(shí)，添加氫化鈦?zhàn)鳛榘l(fā)泡劑，使氫氣釋放到加熱的粘性液體中。然后熔體繼續(xù)緩慢而穩(wěn)定地膨脹，最終充滿泡沫容器。發(fā)泡必須在穩(wěn)定的壓力下進(jìn)行。當(dāng)容器冷卻到低于組合物的熔化溫度時(shí)，液體泡沫固化并從模具中取出用于進(jìn)一步加工。

固-氣共晶凝固

Gasar的意思是“氣體增強(qiáng)的”，指的是通過固氣共晶凝固產(chǎn)生的多孔材料。某些液態(tài)金屬在與氫氣形成共晶系統(tǒng)時(shí)很常見。當(dāng)一種金屬組合物在高達(dá)50個(gè)大氣壓的氫氣環(huán)境中熔化時(shí)，得到的熔體是均勻的且充氫的。當(dāng)溫度降低時(shí)，熔體經(jīng)歷共晶轉(zhuǎn)變，成為非均質(zhì)的固-氣系統(tǒng)。如果固-氣系統(tǒng)具有共晶濃度，則在特定溫度下會(huì)發(fā)生分配反應(yīng)。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(yīng)用

制冷劑罐、緊湊型電子設(shè)備冷卻、PCM熱交換器、流動(dòng)擴(kuò)散、能量吸收、CO2洗滌器、火焰清除器和輕型光學(xué)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(shí)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(jié)構(gòu)中。框架使用的金屬最少，但更堅(jiān)固，抗壓能力更強(qiáng)。它減輕了重量，但增加了重要部位的力量。它提高了發(fā)生碰撞或事故時(shí)的安全性。
潰縮區(qū)并不是一個(gè)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(zhì)。當(dāng)火車相撞時(shí)，前部會(huì)起皺，金屬泡沫結(jié)構(gòu)承受沖擊，保護(hù)司機(jī)和乘客。由于導(dǎo)熱性差，它們適合作為廚房炊具把手的“核心”。它們適用于導(dǎo)彈沖擊保護(hù)層、飛機(jī)和回收部件、車輛緩沖器、電氣和機(jī)械振動(dòng)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(yīng)用。研究人員可以在他們的實(shí)驗(yàn)中使用它們。確保研究人員在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)使用所有安全設(shè)備。

安全措施

使用金屬板時(shí)，請(qǐng)務(wù)必戴上耐用手套。
為避免吸入金屬片粉塵，請(qǐng)佩戴呼吸器或面罩。
切勿試圖獨(dú)自搬運(yùn)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(jìn)入眼睛。
在金屬板上操作電動(dòng)工具之前，確保它們處于良好的工作狀態(tài)。