泡沫金属的制备,力学性能及其应用材料.pptx

姓名： 学号： 泡沫金属的制备，力学性能及其应用 一、背景 二、泡沫金属的制备 三、泡沫金属的力学性能 四、泡沫金属的应用 五、泡沫金属“三明治”夹芯板的制备 六、总结 七、参考文献 目录 有序 蜂窝材料 点阵材料 无序 泡沫金属材料 烧结金属多孔材料 一、背景 轻质多孔材料 目前已有的泡沫金属制备方法一共有九种，分为四大类： （1）气相发泡 （2）水溶液电沉积 （3）液态处理 （4）固态处理。 其中的一些方法可以用于生产开孔泡沫，另一些则用于生产闭孔泡沫。 二、泡沫金属的制备 1.熔体中注入气体（闭孔） 将空气（或其他气体）注入AL和SiC混合熔体中，由此形成的气泡向熔体表面漂浮、排液，然后开始凝固。通过控制气体注入速度和温度，可以制备出不同密度的泡沫金属。适当的温度变化可以实现密度梯度泡沫金属的制备。 二、泡沫金属的制备 2.熔体中发泡剂分解发泡（闭孔） 首先在铝熔体中加入金属钙，使熔体黏度增加；接着搅拌熔体并加入TiH2颗粒，发泡剂迅速分解成为氢气和钛。发泡完成后在氢气逃逸之前冷却凝固即可得到固态泡沫铝。 此方法为间歇式生产工艺，成本较高；目前只有铝合金可以通过此方式进行发泡。 二、泡沫金属的制备 3.半固体中发泡剂分解发泡（闭孔） 首先将发泡剂颗粒与铝合金粉末混合在一起，并进行冷压实。接着将压实的块坯切片，放入密封的模具中，并加热到略高于合金固相线的温度。这样可以得到与模具形状相同的泡沫体。 二、泡沫金属的制备 4.熔模铸造（开孔） 首先选择合乎要求的开孔聚合物泡沫体作为模具，埋入型砂，烘干硬化后去除聚合物泡沫体就可以得到反演泡沫结构的铸模。接下来将熔体充入铸模，凝固后即可得到开孔泡沫体。 二、泡沫金属的制备 5.金属沉积（开孔） 使用开孔聚合物泡沫作为型板，将金属沉积（化学气相沉积、蒸发沉积或电沉积）到型板上，再去除型板后即可得到泡沫金属。此方法仅适用于镍、钛等纯金属的沉积。 二、泡沫金属的制备 6.捕获气体并使其膨胀（闭孔） 将金属粉末制备成含有均匀高压惰性气体孔隙的致密材料，再通过加热使其内部孔隙压力增大而发生膨胀。这种方法已经可以用来制备金属泡沫“三明治”夹芯板。 二、泡沫金属的制备 7. 中空金属球结构（开孔+闭孔） 制备出尺寸合乎要求的中空金属球颗粒并进行烧结等工艺进行密实处理。 二、泡沫金属的制备 8.两种材料共密实或共铸造而其中一种材料可滤除（开孔） 将各自体积分数均不低于25%的两种粉末混合、密实，形成两相各自连续且相互联结的双联结构。混合体压实后，在合适的溶剂中滤出其中另一种粉末。 二、泡沫金属的制备 9.气体-固体共晶凝固（闭孔） 先将合金熔化，加压使氢气在其中溶解饱和，然后定向凝固，并逐渐降低压力。在凝固过程中，固态金属和氢气通过气相共晶反应同时析出，形成包含氢气孔隙的多孔材料。 二、泡沫金属的制备 二、泡沫金属的制备 不同制备方法所得泡沫金属的空穴尺寸范围和相对密度 三、泡沫金属的力学性能 1.压缩性能 泡沫金属开始被压缩过程中，首先进行的是一段近似弹性加载，该段近似直线段的斜率比真实的弹性模量小，这是由于某些孔穴受到压缩后很快发生了屈服。 初始加载之后便是平台应力区。这一过程中泡沫金属持续发生压缩变形吸能而导致应力不变，平台应力区与横坐标包围的面积就是吸收的能量。开孔泡沫金属的平台应力段比闭孔泡沫金属更加平坦。 平台应力段过后是密实应变点，该点之后，泡沫金属完全被压缩而应力突然上升，失去吸能作用。 三、泡沫金属的力学性能 2.拉伸性能 泡沫金属的拉伸应力-应变性能不同于压缩性能。如下图所示为一个泡沫制品的示例，泡沫金属的整体屈服之前，其应力应变曲线斜率低于弹性模量，意味着很小的应变情形之下仍然有显著的微塑性出现。超过屈服点之后，泡沫金属发生硬化，直至极限拉伸强度产生破坏为止。 三、泡沫金属的力学性能 3.阻尼能力 泡沫金属的阻尼能力一般为制备其所用金属材质的5-10倍。虽然其耗散系数仍远远低于聚合物泡沫材料，但这种金属泡沫化后带来的阻尼能力的提高还是可以很好地加以利用的。 4.疲劳损坏 在泡沫金属的结构应用中，结构的强度会随时间和交变次数的增加而衰减。这种强度的衰减主要是由于泡沫金属的内部裂纹的萌生和发展。在闭孔泡沫金属内，当孔缘沿着某一方向弯曲变形时，孔胞面将会经受表层压力作用。在泡沫结构的交变变形中，存在一定的塑性变形累积，从而使结构强度逐渐衰减。 三、泡沫金属的力学性能 5.比刚度和比强度 金属泡沫具有较高的比刚度