多孔金屬材料的制備方法及應(yīng)用研究論文（通用6篇）

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　　多孔金屬材料的制備方法及應(yīng)用研究論文 篇1

　　多孔金屬材料是金屬基體與孔隙共同組成的復合材料，也是一種新型的集結(jié)構(gòu)和功能于一體的材料，因其具有獨特的性質(zhì)而備受廣大科研工作者的熱切關(guān)注. 它不僅比重低、強度高，而且具有消音、減振、耐熱、滲透等諸多良好的性能，因而在化工、建筑、國防、醫(yī)學、環(huán)保等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用.

　　從多孔金屬材料的性質(zhì)考慮，多孔金屬既承接了金屬方面的性能，又具有多孔材料方面的性能. 作為金屬材料，相比玻璃、陶瓷、塑料等非金屬，它具有耐高溫、良好的導電導熱性、高強度，易加工成型的特點; 作為多孔材料，它比致密金屬有諸多良好的性能，如輕質(zhì)、比表面積大、吸能好等. 根據(jù)金屬的狀態(tài)和孔隙形成的來源，逐漸產(chǎn)生了許多制備多孔金屬材料的工藝，有些在原有的工藝條件下進行了優(yōu)化和創(chuàng)新，并取得了一定的成效.

　　1、多孔金屬材料的制備方法

　　從多孔金屬材料的定義上講，它是多孔和金屬兩個詞的統(tǒng)一體，這給科研工作者提供了制備多孔金屬的著手點，從而衍生出一系列制備多孔金屬的工藝，包括材料的選擇、孔隙結(jié)構(gòu)的來源、設(shè)備調(diào)整、工藝參數(shù)的確定等方面. 金屬的狀態(tài)可以分為液態(tài)、固態(tài)、氣態(tài)和離子態(tài)，而氣孔的產(chǎn)生通常是以直接和間接的方式，兩者相結(jié)合從而產(chǎn)生了不同的制備工藝. 傳統(tǒng)上可分為鑄造法、金屬燒結(jié)法、沉積法等.

　　1. 1 鑄造法

　　鑄造法分為熔融金屬發(fā)泡法、滲流鑄造法和熔模鑄造法等.

　　1. 1. 1 熔融金屬發(fā)泡法

　　熔融金屬發(fā)泡法包括氣體發(fā)泡法和固體發(fā)泡法. 此方法的關(guān)鍵措施是選擇合適的增粘劑，控制金屬粘度和攪拌速度，以優(yōu)化氣泡均勻性和樣品孔結(jié)構(gòu)控制的程度. 此法主要用于制備泡沫鋁、泡沫鎂、泡沫鋅等低熔點泡沫金屬. 對于熔融金屬發(fā)泡法，當前研究較多的是泡沫鋁. 李言祥對泡沫鋁的制備工藝、泡沫結(jié)構(gòu)特點及氣孔率方面進行了深入的實驗研究; 于利民等人根據(jù)采用此法生產(chǎn)泡沫鋁在國內(nèi)外泡沫金屬的發(fā)展形勢，總結(jié)并探討了其制備工藝及優(yōu)缺點.

　　1) 氣體發(fā)泡法

　　氣體發(fā)泡法指的是向金屬熔體的底部直接吹入氣體的方法. 為增加金屬熔體的粘度，需要加入高熔點的固體小顆粒作為增粘劑，如Al2O3和SiC 等. 吹入的氣體可選擇空氣或者像CO2等惰性氣體. 雖然設(shè)備簡單、成本低，但孔隙尺寸和均勻程度難以控制. 徐方明等用這種方法制備出了孔隙率為90!以上的閉孔泡沫鋁; 覃秀鳳等介紹了該方法原理，并研究了增粘劑、發(fā)泡氣體流量和攪拌速度等工藝參數(shù)對實驗結(jié)果的影響.

　　2) 固體發(fā)泡法

　　固體發(fā)泡法即向熔融金屬中加入金屬氫化物的方法. 發(fā)泡劑之所以為金屬氫化物，是因為它會受熱分解，生成的氣體逐漸膨脹致使金屬液發(fā)泡，然后在冷卻的過程中形成多孔金屬. 增粘劑主要選擇Ca粉來調(diào)節(jié)熔體粘度，發(fā)泡劑一般為TiH2 . 采用同樣的方法原理，可以通過向鐵液中加入鎢粉末和發(fā)泡劑的方式生成泡沫鐵，但很少有相關(guān)的文獻報道.Miyoshi T等人采用這種方法制備出了泡沫鋁.

　　1. 1. 2 滲流鑄造法和熔模鑄造法

　　兩種方法的相似之處在于都是將液態(tài)金屬注入裝有填料的模型中，構(gòu)成多孔金屬的復合體，然后通過熱處理等的方式將雜質(zhì)除去，經(jīng)過冷卻凝固得到終產(chǎn)物多孔金屬; 區(qū)別在于前者模型中填充的是固體可溶性顆粒( 如NaCl、MgSO4等) 或低密度中空球，后者鑄模由無機或有機塑料泡沫( 如聚氨酯) 和良好的耐火材料構(gòu)成.

　　Covaciu M 等用滲流鑄造法制備了開孔型和閉孔型的多孔金屬材料， John Banhart用熔模鑄造法制備了多孔金屬，詳細研究了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、性能及應(yīng)用. 用滲流鑄造法制備的多孔金屬，其孔隙率小于80!，常用來制備多孔不銹鋼及多孔鑄鐵、鎳、鋁等合金，雖然用這種方法制備的多孔金屬孔隙尺寸得到準確控制，但成本較高. 熔模鑄造法制備的多孔金屬成本也很高，孔隙率比前者高，但產(chǎn)品強度低.

　　1. 2 金屬燒結(jié)法

　　金屬燒結(jié)法包括粉末燒結(jié)法、纖維燒結(jié)法、中空球燒結(jié)法、金屬氧化物還原燒結(jié)法、有機化合物分解法等.

　　1. 2. 1 粉末燒結(jié)法

　　粉末燒結(jié)法指的是金屬粉末或合金粉末與添加劑按一定的配比均勻混合，壓制成型，形成具有一定致密度的預制體，然后進行真空環(huán)境下高溫燒結(jié)或鋼模中加熱的方式除去添加劑，最終得到多孔金屬材料. 此法可用來制備多孔鋁、銅、鎳、鈦、鐵、不銹鋼等材料. 通過粉末燒結(jié)法制備的多孔金屬材料，其孔隙特性主要取決于采用的方法工藝和粉末的粒度.王錄才等采用冷壓、熱壓、擠壓三種方式制備預制體，詳細研究了鋁在不同爐溫下加熱的發(fā)泡行為.根據(jù)所選添加劑的不同，粉末燒結(jié)法又分為粉末冶金法和漿料發(fā)泡法. 兩者選用的添加劑分別為造孔劑和發(fā)泡劑.

　　造孔劑分為很多種，如NH4HCO3、尿素等. 陳巧富等用NH4HCO3作造孔劑，經(jīng)過低溫加熱和高溫燒結(jié)的方式制備出了多孔Ti-HA 生物復合材料，孔徑范圍100 ～ 500 μm，抗壓強度高達20 MPa，可作為人體骨修復材料. 國外David C. D 等用尿素作造孔劑制備出了具有一定孔隙率的泡沫鈦; JaroslavCapek等以NH4HCO3為造孔劑，用粉末冶金法制備出了孔隙率為34 !～ 51!的多孔鐵，并作出了多孔鐵在骨科應(yīng)用方面的設(shè)想.關(guān)于發(fā)泡劑的選擇，TiH2或ZrH2常作發(fā)泡劑制備多孔鋁、鋅，而SrCO3常作為發(fā)泡劑制備多孔碳鋼. 李虎等用H2O2作發(fā)泡劑，用漿料發(fā)泡法制備出了多孔鈦，經(jīng)過對其力學性能測試和堿性處理獲得了有望成為負重骨修復的理想材料.

　　1. 2. 2 纖維燒結(jié)法

　　纖維燒結(jié)法指金屬纖維經(jīng)過特殊處理后經(jīng)過壓制、成型、高溫燒結(jié)的過程形成的多孔金屬. 運用這種方法制備的多孔金屬材料，其強度高于燒結(jié)法.

　　1. 2. 3 中空球燒結(jié)法

　　中空球燒結(jié)法指金屬空心球粘結(jié)起來進行燒結(jié)，從而得到多孔金屬材料的方法. 常用來制備多孔鎳、鈦、銅、鐵等，制得的金屬兼具閉孔和開孔結(jié)構(gòu).其中金屬空心球的制備方法是: 用化學沉積或電沉積的方法在球形樹脂表面鍍一層金屬，然后除去球形樹脂. 特別的是，多孔金屬的孔隙尺寸可以通過調(diào)整空心球的方式來進行控制.

　　1. 2. 4 金屬氧化物還原燒結(jié)法

　　該方法旨在氧化氣氛中加熱金屬氧化物獲得多孔的、透氣的、可還原金屬氧化物燒結(jié)體，再在還原氣氛中且低于金屬的熔點溫度下進行還原，從而得到開口的多孔金屬. 這種方法可用來制備多孔鎳、鉬、鐵、銅、鎢等. 因為很難找到制備高孔隙率的多孔鐵的方法，Taichi Murakami 等用爐渣中的氧化物發(fā)泡，并采用氧化還原法制備出了多孔鐵基材料.

　　1. 2. 5 有機化合物分解法

　　將金屬的草酸鹽或醋酸鹽等進行成型處理后，再在合適的氣氛下加熱燒結(jié). 如草酸鹽分解反應(yīng)式為Mx( COO) y→xM + YCO2式中: M 為金屬·金屬的草酸鹽分解釋放CO2，在燒結(jié)體中形成貫通的孔隙. 在制備過程中金屬有機化合物可以成型后加熱分解，再進行燒結(jié).

　　1. 3 沉積法

　　此法是指通過采用物理或化學的方法，將金屬沉積在易分解的且具有一定孔隙結(jié)構(gòu)的有機物上，然后通過熱處理方法或其他方法除去有機物，從而得到多孔金屬. 沉積法一般分為電沉積法、氣相沉積法、反應(yīng)沉積法等.

　　1. 3. 1 電沉積法

　　該法是以金屬的離子態(tài)為起點，用電化學的方法將金屬沉積在易分解的且有高孔隙率三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的有機物基體上，然后經(jīng)過焙燒使有機物材料分解或用其他的工藝將其除去，最終得到多孔金屬. 具體操作步驟為: 預處理、基體導電化處理、電鍍、后續(xù)處理. 常用來制備多孔銅、鎳、鐵、鈷、金、銀等.國外Badiche X 等用這種方法對泡沫鎳的制備及性能進行了深入研究; 單偉根等電沉積法制備了泡沫鐵，確定了基體的熱解方式對泡沫鐵的結(jié)構(gòu)性能方面造成不同的影響，并且確定了最佳實驗條件. Nina Kostevsek 等研究了平板電極上和多孔氧化鋁模板上的鐵鈀合金，并對二者的電化學沉積動力學進行了比較.

　　1. 3. 2 氣相沉積法

　　該法是在真空狀態(tài)下加熱液態(tài)金屬，使其以氣態(tài)的形式蒸發(fā)，金屬蒸氣會沉積在固態(tài)的基底上，待形成一定厚度的金屬沉積層后進行冷卻，然后采用熱處理方法或化學方法去除基底聚合物，從而得到通孔泡沫金屬材料. 蒸鍍金屬可以為Al、Zn、Cu、Fe、Ti 等.

　　1. 3. 3 反應(yīng)沉積法

　　反應(yīng)沉積法，顧名思義指的是金屬化合物通過發(fā)生反應(yīng)，然后沉積在基體上的過程. 具體操作環(huán)節(jié)是，首先將泡沫結(jié)構(gòu)體放置在含有金屬化合物的裝置中，加熱使金屬化合物分解，分解得到的金屬沉積在多孔泡沫基體上，然后進行燒結(jié)去除基底，得到多孔金屬. 通常情況下，金屬化合物為羥基金屬，在高溫條件下發(fā)生分解反應(yīng)，如制備多孔鐵、鎳等.

　　2、多孔金屬材料的性能及應(yīng)用

　　多孔金屬材料可作為結(jié)構(gòu)材料，也可作為功能材料. 同時結(jié)構(gòu)決定性能，對于多孔金屬而言，它的結(jié)構(gòu)特點表現(xiàn)為氣孔的類型( 開孔或閉孔) 、大小、形狀、數(shù)量、分布、比表面積等方面. 多孔金屬材料在航空航天、化學工程、建筑行業(yè)、機械工程、冶金工業(yè)等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，此外，在醫(yī)學和生物領(lǐng)域也具有廣闊的發(fā)展?jié)摿? Qin Junhua等對多孔金屬材料性能和用途兩方面的研究進展做了重要闡述，并提出針對當前的形勢，需要拓展多孔金屬材料其他方面用途的必要性.

　　2. 1 結(jié)構(gòu)材料

　　多孔金屬材料具有比重小、強度高、導熱性好等特點，常用作結(jié)構(gòu)材料. 可作汽車的高強度構(gòu)件，如蓋板等; 可作建筑上的元件或支撐體，如電梯、高速公路的護欄等; 也可作為航天工業(yè)上的支撐結(jié)構(gòu)，如機翼金屬外殼支撐體、光學系統(tǒng)支架，或用來制作飛行器等. 最常用的是多孔鋁. 魏劍等提到了多孔金屬材料可用來制作節(jié)能門窗、防火板材等，實現(xiàn)了其在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用價值.

　　利用多孔金屬材料的吸能性能，可制作能量吸收方面的材料，如緩沖器、吸震器等. 最常見的是多孔鋁. 比如汽車的沖擊區(qū)安裝上泡沫鋁元件，可控制最大能耗的變形; 還有將泡沫鋁填充入中空鋼材中，可以防止部件承受載荷時出現(xiàn)嚴重的變形. 與此同時，多孔鋁兼具了吸音、耐熱、防火、防潮等優(yōu)勢.

　　2. 2 功能材料

　　2. 2. 1 過濾與分離材料

　　根據(jù)多孔金屬的滲透性，由多孔金屬材料制作的過濾器可用來進行氣- 固、液- 固、氣- 液、氣-總第209 期 李欣芳，等: 多孔金屬材料的制備方法及應(yīng)用研究 13氣分離. 多孔金屬的滲透性主要取決于孔的性質(zhì)和滲透流體的性質(zhì). 過濾器的原理是利用多孔金屬的孔道對流體介質(zhì)中粒子的阻礙作用，使得要過濾的粒子在滲透過程中得到過濾，從而達到凈化分離的目的. 銅、不銹鋼、鈦等多孔金屬常用來制作金屬過濾器，多孔金屬過濾器被廣泛應(yīng)用于冶金、化工、宇航工業(yè)、環(huán)保等領(lǐng)域.

　　在冶金工業(yè)中，通常用多孔不銹鋼對高爐煤氣進行除塵; 回收流化床尾氣中的催化劑粉塵; 在鋅冶煉中用多孔鈦過濾硫酸鋅溶液; 熔融的金屬鈉所采用的是鎳過濾器，此過程用于濕法冶煉鉭粉等.在化工行業(yè)中，多孔不銹鋼、多孔鈦具有耐腐蝕性，常用作過濾器來進行過濾. 比如一些無機酸或有機酸，如硝酸、亞硝酸、硼酸、96!硫酸、醋酸、草酸;堿、氫氧化鈉; 熔融鹽; 酸性氣體，如硫化氫、氣態(tài)氟化氫; 一些有機物，如乙炔; 此外，還有蒸汽、海水等.

　　在宇航工業(yè)中，航空器的凈化裝置采用的是多孔不銹鋼，制導舵螺中液壓油和自動料管路中氣體的凈化也是采用這種材料，此外還可用于碳氫化合工藝中催化劑的回收.

　　在環(huán)保領(lǐng)域里，主要是利用過濾器來凈化煙氣、廢氣及污水處理等方面. 其中要實現(xiàn)氣- 氣分離，需要對多孔材料的尺寸有更精準的要求，涉及到納米多孔金屬材料的制備工藝及其具有的性能等問題.奚正平等對潔凈煤、高溫氣體凈化、汽車尾氣凈化等技術(shù)作了具體的闡述，使用這些技術(shù)有利于緩解當前的環(huán)保問題.

　　此外，醫(yī)學上常用多孔鈦可過濾氯霉素水解物，也可作為醫(yī)療器械中人工心肺機的發(fā)泡板等.

　　2. 2. 2 消音減震材料

　　利用多孔金屬材料的高孔隙率性能，可制作吸聲材料. 在吸聲的作用上，通孔材料明顯優(yōu)于閉孔材料. 通過改善聲波的傳播途徑來達到消音的目的，這與多孔金屬材料的材質(zhì)和孔洞的結(jié)構(gòu)密切相關(guān). 因為多孔鈦還具有良好的耐高溫、高速氣流沖刷和抗腐蝕性能，所以被應(yīng)用到燃氣輪機排氣系統(tǒng)等一些特殊的工作條件中，這種排氣消聲裝置輕質(zhì)、高效率、使用壽命長.

　　段翠云等介紹了吸聲材料的分類及應(yīng)用，探討了空氣流阻和孔隙結(jié)構(gòu)對吸聲特性的影響. 王月等制備了孔徑為2 ～ 7 mm，孔隙率為80!～ 90!，平均吸聲系數(shù)為0. 4 ～ 0. 52 的泡沫鋁，結(jié)果表明孔徑越小，孔隙率、厚度越大，吸聲性能越好. Ashby MF 等在書中提到了利用泡沫金屬的吸聲性能可以生產(chǎn)消聲器產(chǎn)品.

　　利用多孔金屬材料的抗沖擊性，可用來制作減震材料. 多孔金屬的應(yīng)力- 應(yīng)變( σ - ε) 曲線可以分為三個階段，即彈性變形階段、脆性破碎階段和緊實階段，進而可以劃分為三個區(qū)域. 從曲線走勢來分析，當多孔金屬材料在受到?jīng)_擊力時，應(yīng)變滯后于應(yīng)力，所以其在受到外界應(yīng)力時首先變形的是它的骨架部分，隨著外界應(yīng)力的增大，骨架易發(fā)生破碎，當骨架受到擠壓時，應(yīng)變不再發(fā)生很大的變化. 其中破碎階段的起點為多孔材料的屈服強度. 當受到外加載荷時，孔的變形和坍塌會消耗大量能量，從而使得在較低的應(yīng)力水平上有效地吸收沖擊能. 中間部分區(qū)域表現(xiàn)出它的能量吸收能力，左邊部分區(qū)域面積表現(xiàn)出它的抗沖擊能力，面積越大，它所屬的性能越好.

　　2. 2. 3 電極材料

　　由于多孔金屬材料具有高孔隙率、比表面積大等優(yōu)點，因此常用來制作電極材料，常用的有多孔鉛、鎳等. 劉培生等結(jié)合多孔金屬電極的類型和特點，闡述了其制備工藝和性能強化的必要性，值得深思.

　　多孔鉛可用作鉛酸電池中反應(yīng)物的載體，可以填充更多的活性物質(zhì)，減輕了電池重量，也可以用作良好的導電網(wǎng)絡(luò)以降低電池內(nèi)電阻. 輕質(zhì)高孔隙率的泡沫基板和纖維基板，與傳統(tǒng)的燒結(jié)鎳基板相比有明顯的優(yōu)勢，前者有高能量密度、良好的耐過充放電能力、低成本，滿足了氫鎳、鎘鎳等二次堿性電池的技術(shù)要求. 多孔鎳在化學反應(yīng)工程中用作流通性和流經(jīng)型多孔電極，因為它除具有上述優(yōu)點外，還可以促進電解質(zhì)的擴散、遷移以及物質(zhì)交換等. 此外，它還可用作電化學反應(yīng)器.

　　袁安保等具體分析了鎳電極活性物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及熱力學和動力學，而且研究了它的制備工藝及應(yīng)用，對MH-Ni 電池的開發(fā)具有重要意義.孔德帥等制備出了納米多孔結(jié)構(gòu)的鎳基復合膜電極，結(jié)果表明，此復合膜在20A·g - 1 的沖放電流密度下，經(jīng)過1 000 次充放電循環(huán)，電容保持率為94!. 近年來，對鋅鎳電池的研究受到了國內(nèi)外的熱切關(guān)注，費錫明等針對鋅鎳電池制作技術(shù)的進展，闡述了當前面臨的諸多問題并提出了相應(yīng)的解決方案，為新型化學電池的進一步研究提供了重要線索.

　　2. 2. 4 催化載體材料

　　泡沫金屬韌性強、高傳導、耐高溫、耐腐蝕等性能，可制作催化載體材料. 由于載體本身的比表面積較小，為增大金屬載體與催化劑活性組分之間的結(jié)合力，需預先在載體上涂上一層氧化物. 然后將催化劑漿料均勻涂抹在泡沫金屬片的表面，經(jīng)過壓制成型，再將其置于高溫環(huán)境中，可以使電廠廢棄料得到有效妥善處理.

　　2. 2. 5 生物醫(yī)學材料

　　多孔鈦及鈦合金在醫(yī)學上作為修復甚至替代骨組織的材料，需要具有較好的生物相容性，否則會使人體產(chǎn)生不良反應(yīng). 而且要與需替代組織的力學性能相匹配. 一般通過控制孔隙的結(jié)構(gòu)和數(shù)量來調(diào)整多孔鈦的強度和楊氏模量. 多孔鎂在生物降解和生物吸收上有很好的作用，也可作為植入骨的生物材料.

　　此外，多孔金屬材料具有良好的電磁波吸收性能，可以作電磁屏蔽材料; 對流體流量控制有較高的精準度; 具有獨特的視覺效果，利潤高，可以用作如珠寶、家具等裝飾材料.

　　3、多孔金屬材料的研究現(xiàn)狀及存在問題

　　1) 近些年來對多孔金屬的研究多為低熔點、輕金屬，其中研究最多的為泡沫鋁. 人們利用多孔金屬的性能，將其運用到了實際生產(chǎn)和生活中，但對它的其他性能還有待研究和探索. 多孔金屬的研究范圍、應(yīng)用領(lǐng)域還需要進一步擴展，如多孔金屬在催化領(lǐng)域、電化學領(lǐng)域或其他領(lǐng)域的應(yīng)用等.

　　2) 在多孔金屬材料的制備方法中，都存在孔隙在金屬基體上的數(shù)量和分布等關(guān)鍵問題. 孔徑尺寸、孔隙率的可控性和孔隙分布的均勻性等性質(zhì)，以及多孔金屬的作用機制還需要進一步探究和完善.

　　3) 多孔金屬材料作為冶金和材料科學的交叉領(lǐng)域，需要強化綜合多方面的理論知識，而不是就單一方面進行研究. 在多孔金屬材料課題研究過程中，需要在理論分析的基礎(chǔ)上，在實踐過程中盡可能降低成本，避免材料的浪費，簡化工藝，縮短工序.

　　4) 一些多孔金屬材料的開發(fā)，還停留在實驗室階段，距工業(yè)中大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用還存在著很大距離，需要研究者們共同努力，早日實現(xiàn)需求- 設(shè)計-制備- 性能- 應(yīng)用一體化.

　　多孔金屬材料的制備方法及應(yīng)用研究論文 篇2

　　對金屬多空材料的應(yīng)用有著重要的作用，金屬多孔材料是有著功能和結(jié)構(gòu)雙重屬性的工程材料，尤其是在近些年的'發(fā)展過程中使其得到了較為廣泛的應(yīng)用。金屬多孔材料有著密度小及抗沖擊性高等諸多的特征，由于對其實際的應(yīng)用領(lǐng)域愈來愈廣，在應(yīng)用的要求上也有著很大的提升，所以對金屬多孔材料的力學性能的理論進行研究就顯得格外重要。

　　1.金屬多孔材料的理論及類型分析

　　1.1金屬多孔材料的理論分析

　　金屬多孔材料在實際的應(yīng)用過程中會由于受到拉應(yīng)力及壓應(yīng)力等作用的影響，對其自身的力學性能造成一定程度的威脅，所以其自身的力學材料性能對應(yīng)用的效果就有著直接性的影響。金屬多孔材料的力學性能指標對應(yīng)用的工況環(huán)境有著決定性作用，在材料的性質(zhì)及致密材料上有著很大的差異性。在近些年的發(fā)展過程中，金屬材料作為一種吸能材料，依靠著自身質(zhì)量輕及吸能的效率高等優(yōu)勢在減震裝置等方面得到了應(yīng)用，其在承受壓縮應(yīng)力的過程中，應(yīng)力及應(yīng)變曲線上會有較寬屈服平臺區(qū)，所以在這一作用下能夠?qū)ν鈦砹�進行應(yīng)變，為能夠?qū)�這一材料得到更好的應(yīng)用，就需要對其孔結(jié)構(gòu)以及空隙率等方面進行研究，使其得到更好的應(yīng)用。

　　1.2金屬多孔材料的類型分析

　　材料制備技術(shù)的發(fā)展使得金屬泡沫及金屬蜂窩等金屬多孔材料得到了廣泛應(yīng)用，其中的金屬蜂窩多孔材料是人工制造的結(jié)構(gòu)，主要是受到蜂巢結(jié)構(gòu)的影響，隨著發(fā)展其在結(jié)構(gòu)上也呈現(xiàn)出了多樣化態(tài)勢。金屬蜂窩類型的多孔材料的廣泛應(yīng)用主要就是其在密度上相對較小，并在比剛度及比強度上都達到了一定程度，所以就成了生活中比較理想的輕質(zhì)材料�，F(xiàn)代的工業(yè)正處在蓬勃發(fā)展階段，所以對材料的性能方面就有著較高的要求，對簡述蜂窩多孔材料的改進就成了必然，其中負泊松比材料能夠在未來的發(fā)展中有著廣闊前景。負泊松比蜂窩i材料拉伸時膨脹及壓縮時收縮，所以有著較好的力學性能。

　　另外還有金屬纖維多孔材料，這一材料不僅有著金屬性質(zhì)同時也具有著內(nèi)部空隙，這是較好的結(jié)構(gòu)功能一體化材料。對這一材料的承受載荷及沖擊的力學數(shù)據(jù)進行積累能夠有效的拓寬這一領(lǐng)域的功能依據(jù)。

　　2.金屬多孔材料力學性能及具體試驗分析

　　2.1金屬多孔材料的力學性能分析

　　金屬多孔材料在壓縮應(yīng)力方面有著幾個重要的階段，首先在應(yīng)變力較低的過程中，線性彈性區(qū)及應(yīng)力會急劇的加大，金屬多孔材料處在壓縮時能量吸收能力會取決于壓縮應(yīng)力及應(yīng)變曲線下的平臺屈服區(qū)面積。在金屬多孔材料當中的金屬纖維多孔材料要能夠比泡沫鋁的能量吸附性要強。而金屬蜂窩多孔材料會在不同的速度加載過程中發(fā)生不同變形模式，然后就隨著加載速度的增大其在變形模式上會從X型經(jīng)過V型向著I型進行過渡。在這一過程中的X型模式的形成是沖擊試件自身及反射應(yīng)力波共同作用的一個結(jié)果。如果是速度繼續(xù)增大的時候，折疊區(qū)就會漸進前行，其結(jié)構(gòu)的變形不會很大，橫截面上所發(fā)生的變形也是均勻的存在的。

　　2.2金屬多孔材料力學性能具體試驗分析

　　通過以上對金屬多孔材料的力學性能的相關(guān)理論分析能夠看出，由于其在不同的因素影響下，會有不同程度的效果呈現(xiàn)出來。對金屬多孔材料的力學性能的試驗對實際的應(yīng)用有著重要的作用和意義，首先在金屬多孔材料的環(huán)拉強度方面，對過濾管使用中所受到的徑向沖擊力所受力的狀態(tài)，進行了檢測方法的設(shè)置。具體的步驟就是通過靜壓成型的管樣樣品，從拉伸模通孔的位置進行施加向外拉力，然后通過環(huán)拉的強度計算公式進行計算，其計算公式為：&=F/S，其中的&就是環(huán)拉強度，而S就是多孔圓環(huán)受力面積，F(xiàn)即為破壞金屬多孔的瞬時力。

　　對金屬多孔材料的彎曲性能的試驗方面，這主要是對其沒有被破壞條件下能彎曲的最大角度。軋制成型的多孔板材通常要在卷管機上進行卷制管材。在這一過程中對彎曲的角度的處理就顯得極為重要，彎曲角對卷管的最小直徑起到了決定性作用，此次的研究主要是對彎曲過程所受力的情況進行的探究，主要是將寬度為三十毫米的試樣兩點支撐在壓力試驗機的平臺上，然后將試樣中部和壓頭保持正對，然后再慢慢的加壓。

　　在這一環(huán)節(jié)要能夠?qū)υ嚇拥撞恐虚g的部位進行詳細的觀察，倘若是發(fā)生有裂紋出現(xiàn)就要立即停止。通過相關(guān)的試驗能夠發(fā)現(xiàn)，當彎曲的角度達到五十八度的時候，就能夠制備最小圓管直徑為一百二十毫米，這樣也就和實際的卷管直徑大小相符合，也就從另一方面說明了能夠通過彎曲的性能對金屬多孔材料在實際的卷管最大內(nèi)應(yīng)力上進行表示。

　　另外對金屬多孔材料的剪切強度的試驗過程中，由于在強度的標準上還沒有得到統(tǒng)一，所以此次的研究只是結(jié)合受力情況進行設(shè)計剪切裝置。主要是將金屬多孔材料加工成直徑為為60×5毫米的片樣，然后采用上沖頭向下加力的方法，直到將多孔試樣造成破壞為止，通過這一壓力進行對金屬多孔材料的剪切強度進行實際的計算。

　　金屬多孔材料會在一定的程度上受到復燒因素的影響，這樣就對其力學性能造成很大的影響。燒結(jié)工藝是影響材料的最為重要的因素，燒結(jié)的燒結(jié)頸發(fā)育的情況對金屬多孔材料的力學性能情況能夠得以真實的反映。而不同的燒結(jié)工藝也會對金屬多孔材料的力學性能產(chǎn)生不同的影響。但是在燒結(jié)金屬多孔材料的力學性能的理論研究方面，卻遠遠落后于材料的實際應(yīng)用，所以在材料應(yīng)用過程中的諸多問題還沒有得到相應(yīng)解決，這也是今后需要努力研究的一個重要領(lǐng)域。

　　3.結(jié)語

　　總而言之，針對金屬多孔材料力學性能的實際理論研究能夠看出，對其力學性能造成影響的因素是多方面的，而要想將其力學性能得到有效保持就要對其材料的結(jié)構(gòu)進行合理化的改進。要能夠從實際出發(fā)，從材料的多方面內(nèi)容出發(fā)，只有這樣才能夠?qū)⒔饘俣嗫撞牧狭�學性能得到進一步的加強。

　　多孔金屬材料的制備方法及應(yīng)用研究論文 篇3

　　摘 要：金屬復合材料在機械制造的應(yīng)用 近年來在工程機械制造業(yè)中，機械零部件、機械操作系統(tǒng)等設(shè)雖然一直在改進和提升性能，但仍然存在許多薄弱環(huán)節(jié)，長期以來各種機械配件大多使用傳統(tǒng)鋼材，其缺點也在使用過程中暴露無遺，但近年來興起的金屬復合材料大行其道。

　　關(guān)鍵詞：金屬基復合材料論文

　　近年來在工程機械制造業(yè)中，機械零部件、機械操作系統(tǒng)等設(shè)雖然一直在改進和提升性能，但仍然存在許多薄弱環(huán)節(jié)，長期以來各種機械配件大多使用傳統(tǒng)鋼材，其缺點也在使用過程中暴露無遺，但近年來興起的金屬復合材料大行其道，由于金屬復合材料在性能方面的協(xié)調(diào)較高，擁有傳統(tǒng)金屬材料難以擁有的優(yōu)勢，金屬復合材料以其強度高、質(zhì)量小等優(yōu)點在機械制造過程中被廣泛運用�，F(xiàn)今的金屬復合材料可分為功能型和結(jié)構(gòu)型材料兩種，前者耐磨、耐高溫性極好，普遍用于機械工程中的零部件制造方面，有利于增加機械零部件壽命，保證工件質(zhì)量的;而后者則由于其質(zhì)量小、強度大等優(yōu)勢在機械設(shè)備制造中得到了很好的應(yīng)用，對降低機械設(shè)備的重量十分有效，極大的提高了機械制造行業(yè)的工作效率[1]。隨著當前機械設(shè)備制造的需求與日俱增，金屬復合結(jié)構(gòu)材料由于其性能優(yōu)勢，被廣泛的應(yīng)用到了機械制造過程中，并取代了傳統(tǒng)金屬材料。成為現(xiàn)代化的機械制造業(yè)中最為理想的加工材料�；�于此文對金屬復合材料的研究現(xiàn)狀，總結(jié)其性能特點和限制因素。利用金屬復合材料的優(yōu)良特性在機械方面的應(yīng)用，提高效率，增加機械產(chǎn)業(yè)的制造，有利于復合金屬材料在機械制造業(yè)的發(fā)展。

　　1、在機械制造專業(yè)上應(yīng)用復合結(jié)構(gòu)材料

　　與傳統(tǒng)材料相比金屬復合材料具有明顯的優(yōu)勢。由金屬復合材料質(zhì)量輕于傳統(tǒng)的鋼鐵材料，其抗性也略勝一籌。另外，金屬復合材料的性能也更適用于機械制造。現(xiàn)階段金屬復合材料相對而言使用性能更高，現(xiàn)今階段常見的金屬復合材料大體分為以下四種。

　　1.1不銹鋼復合鋼板

　　由合金元素組成的不銹鋼板決定了不銹鋼板的性能差異。這些元素促成了不銹鋼板在金屬材料中擁有最強的耐化學腐蝕和電化學腐蝕性，有利于保障不同材質(zhì)材料的原子結(jié)合率達到百分之百。同時其導熱性能較好，適用于焦化設(shè)備。有利于降低運營成本提高機械使用壽命[2]。

　　1.2金屬粒塑料復合結(jié)構(gòu)材料

　　金屬粒塑料復合結(jié)構(gòu)材料能夠有效改善傳統(tǒng)金屬缺少的導電和導熱性，可以很大程度的降低線膨脹系數(shù),其質(zhì)量小、強度大等優(yōu)勢在機械設(shè)備制造中得到了很好的應(yīng)用。

　　1.3碳纖維石墨纖維復合結(jié)構(gòu)材料

　　這種復合結(jié)構(gòu)材料的勁度、強度與重量比、比剛度較高，潤滑性和耐磨損性良好，線膨脹系數(shù)小、耐摩擦性能高，同時由于耐熱性和耐腐蝕性良好的特性被廣泛于高新機械制造技術(shù)之中。

　　1.4彌散強化復合結(jié)構(gòu)材料

　　彌散強化復合結(jié)構(gòu)材料有利于提升機械設(shè)備的耐熱性和強度值。彌散強化復合結(jié)構(gòu)材料廣泛適用于耐熱性良好的機械制造中[3]。

　　2、復合材料在沖壓模具制造上的應(yīng)用

　　由于工作條件的差異，沖壓模具對材料的要求也各有不同。這些模具材料大致可以分為沖裁模材料、冷擠壓模材料、拉深模材料這三種材料的要求[4]。而在模具制造中對原材料的需求較高，必須要達到能夠承受沖擊、振動、拉伸、摩擦拉伸等巨大負荷的要求，能夠保障在高溫材料下工作。目前大多以鋼材為制造沖壓模具的主要制作材料，而碳素工具鋼由于其性價比高，加工塑形難度小，在模具的機械制造中被廣泛應(yīng)用。但由于其承載能力低，對于硬度大塑性低的機械零部件制造難以適用。而金屬復合材料的性能好可以有效避免零部件在工作過程中受到的強烈的磨擦和沖擊。

　　3、復合材料在機械制造上的應(yīng)用

　　研究金屬基復合材料是當代新材料技術(shù)領(lǐng)域中的重要內(nèi)容之一。金屬復合材料本身具有許多優(yōu)良特性，但同時也存在著一些限制因素。不論其在航天航空領(lǐng)域的應(yīng)用還是從當今一些小的應(yīng)用范圍來看，相比于普通的材料的突出優(yōu)點還是在于低熱膨脹系數(shù)和高疲勞極限。在機械制造的過程中想要確定原材料需要根據(jù)機械零部件的工作環(huán)境和要求來進行選擇，既要避免零件在工作過程中失效的問題，又要保障延長機械的使用壽命。與傳統(tǒng)的材料相比，金屬材料的綜合力學性更好，同時還具有導電、導熱、耐磨、阻尼性好等特點。

　　而且其膨脹系數(shù)幾乎為零�，F(xiàn)階段金屬復合材料性能的優(yōu)越性和應(yīng)用范圍的廣泛性優(yōu)勢日益突出。同時由于復合材料的可塑性強、結(jié)構(gòu)功能一體化、抗疲勞斷裂性能好等優(yōu)越性能，在機械制造過程中逐步成為其他傳統(tǒng)金屬材料無法替代的功能和結(jié)構(gòu)材料，更是促進現(xiàn)代機械制造業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。金屬復合材料應(yīng)用于現(xiàn)代化的機械設(shè)備中有利于合理的整合資源，響應(yīng)國家節(jié)能減排的政策方針。金屬復合材料由于其容易造型、重量輕、等優(yōu)勢相對而言更便于推廣，方便使用和制造，其優(yōu)良性能可適應(yīng)機械制造工作中的惡劣環(huán)境，并有較高的抗腐蝕的作用，其在機械制造中的使用和推廣深受喜愛。金屬復合材料由于其造價低，已維修的特質(zhì)�？捎行П苊鈾C械零部件的磨損報廢率，有利于帶動新興工業(yè)的發(fā)展，形成新的經(jīng)濟增長點。

　　4、結(jié)語

　　從長遠的角度看，金屬復合材料在這些行業(yè)的應(yīng)用不僅可以提高生產(chǎn)的系數(shù)，更可以降低成本，贏得更多的經(jīng)濟效益。金屬復合材料由于其質(zhì)量小、強度大彈性良好、抗化學腐蝕等優(yōu)勢，現(xiàn)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機械制造領(lǐng)域當中。近年來我國機械制造方面針對新型金屬復合材料性能的研究和運用獲得了巨大的進步，金屬復合材料在機械制造工業(yè)當中的運用比例也逐漸加強。在大多數(shù)大型企業(yè)的設(shè)備都開始應(yīng)用金屬復合材料，會使很多的輕工業(yè)從中受益，在與日俱增的激烈競爭中取得更穩(wěn)定的立足之地。

　　參考文獻

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　　多孔金屬材料的制備方法及應(yīng)用研究論文 篇4

　　[摘 要]：如今，我國的機械制造工業(yè)發(fā)展迅猛，傳統(tǒng)的加工制造工藝已無法完全適應(yīng)業(yè)界及市場的需求。本文闡述了金屬機械加工制造工藝特點及分類、應(yīng)用，并對金屬機械加工制造工藝未來發(fā)展趨勢進行了展望，以供參考。

　　[關(guān)鍵詞]：金屬機械；加工制造；加工工藝；制造工藝

　　中圖分類號：TH16 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2023）44-0022-01

　　隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，機械加工制造業(yè)也有了長足的進步。傳統(tǒng)的金屬機械加工制造工藝，逐漸向現(xiàn)代機械加工制造工藝和精密加工技術(shù)發(fā)展。目前，基于信息技術(shù)不斷革新，國內(nèi)的金屬機械加工制造工藝越來越豐富，極大地提高了金屬機械加工制造效率與質(zhì)量，增強了國內(nèi)金屬機械加工制造業(yè)的市場競爭力。在此背景下，本文研究金屬機械加工制造工藝，將具有重要的理論與現(xiàn)實意義。

　　一、現(xiàn)代金屬機械加工制造工藝的特點

　　第一，具有相關(guān)性。金屬機械加工制造的核心技術(shù)是決定我國金屬機械加工制造業(yè)發(fā)展最重要的因素之一。就目前來看，金屬機械加工制造技術(shù)并不只是簡單地局限在技術(shù)這一方面，像產(chǎn)品的開發(fā)、產(chǎn)品的設(shè)計等都是其重要的內(nèi)容。并且這些內(nèi)容之間具有一定的相關(guān)性，因此，如果它們中有一方面出了問題，其它方面勢必會受到影響。

　　第二，具有體系性。一項工藝要想保持鮮活的生命力，必須要緊跟現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展潮流，從中汲取有益的內(nèi)容。只要符合時代發(fā)展需要的技術(shù)才會在其相關(guān)的產(chǎn)品生產(chǎn)、銷售領(lǐng)域被廣泛的采用。除此之外，兩者之間具有體系性，可以利用這個特點來進一步促進技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展。

　　二、現(xiàn)代金屬機械加工制造工藝分類與應(yīng)用

　　金屬機械加工制造的內(nèi)容是生產(chǎn)加工相關(guān)的機械產(chǎn)品，其中較為重要的部分是相關(guān)機械零件的生產(chǎn)和裝配。在整個生產(chǎn)過程中，應(yīng)當確保生產(chǎn)產(chǎn)品的品質(zhì)，并最大化地實現(xiàn)高效、高產(chǎn)、高品質(zhì)、低污染的效果。在設(shè)計品質(zhì)逐步改善的同時，也使現(xiàn)代金屬機械加工制造水平有長足的發(fā)展，并逐步朝著高柔性、高精度、高效化的方向發(fā)展。同時，也代表著金屬機械加工制造水平及產(chǎn)品品質(zhì)等出現(xiàn)了非常顯著的進步。在金屬機械加工制造的生產(chǎn)過程中，所涉及的工藝技術(shù)主要為焊接技術(shù)。其中包含有氣體保護焊接技術(shù)、埋弧焊接技術(shù)、攪拌摩擦焊接技術(shù)、螺柱焊接技術(shù)以及電阻焊接技術(shù)等。

　�。ㄒ唬�氣體保護焊接技術(shù)

　　氣體保護焊接技術(shù)是指采取電弧供熱的方式，而將氣體當成焊接過程中的保護介質(zhì)。焊接操作時，由于電弧所產(chǎn)生的熱量，使焊接物質(zhì)的周圍產(chǎn)生一定的氣體保護介質(zhì)，讓熔池以及電弧能夠和空氣相隔離開來。這個保護層能加快物體的熔化，還能將電弧和空氣進行隔離，把有害氣體的影響降至最低。保護層氣體的使用一般都是以二氧化碳為主，因為價格相對低廉，所以企業(yè)選擇保護層氣體時都會將其放在首位，不僅降低企業(yè)的成本，還能提高產(chǎn)品的利潤。

　�。ǘ�）埋弧焊接技術(shù)

　　埋弧焊接技術(shù)是指電弧位于焊接層下方來完成焊接工作。其可以分為自動與半自動兩個方法。采取自動埋弧焊接技術(shù)時，僅僅要求焊接小車將所需要的焊接材料運送至指定位置，并完成對焊接電弧的引動即可。但是，如果采用半自動埋弧焊接技術(shù)，不僅僅要求人工的運送所需的焊接材料，同時在焊接電弧的移動過程中也要進行人工的操作。因此，在這一過程中將會導致大量的人員及勞動力的占用，相對于自動埋弧焊接技術(shù)來說，過程較為煩瑣且沒有較好的經(jīng)濟性�，F(xiàn)階段，為了提升焊接工作的效率，大多數(shù)采用自動焊接的方法。

　�。ㄈ�）攪拌摩擦焊接技術(shù)

　　這種工藝技術(shù)最早并不是應(yīng)用在機械加工制造業(yè)中，而是飛機或者鐵路的制造項目中。但隨著技術(shù)的改進，其使用面變得越來越廣，也日漸成熟。這種技術(shù)在進行焊接時，耗費的工藝材料較少，操作也較為簡便。尤其是在焊接鋁合金時，這種工藝的優(yōu)點更加突出。

　�。ㄋ模┞葜�焊接技術(shù)

　　將螺柱與被焊接材料的表面相接觸，并接通一定的電弧，在電能發(fā)熱的作用下，將接觸位置融化，然后給予螺柱特定的壓力，進而實現(xiàn)焊接。螺柱焊接技術(shù)又分為儲能焊接方式與拉弧焊接方式。在一些焊縫相對淺的焊接工作中，多采取儲能焊接方式。例如，焊接厚度較小的板面材料。對于焊接縫相對深的情況，則多使用拉弧焊接方式。由于以上的兩種焊接工藝，均能避免漏洞問題的出現(xiàn)。因此，被大量的使用在現(xiàn)代金屬機械加工制造生產(chǎn)中。

　　（五）電阻焊接技術(shù)

　　此焊接技術(shù)把所需焊接的對象，置于電源的正極與負極之間，并對被焊接物體通電。由于所要焊接的物質(zhì)在整個電路中充當電阻的作用，因而會在其表面出現(xiàn)電熱效應(yīng)，而形成一定的熱能，這些熱能將所要焊接材料融化，讓其和金屬成為一體。采用電阻焊接技術(shù)時，可實現(xiàn)較高程度的自動化操作，并且焊縫的品質(zhì)要好。在整個焊接過程中，沒有污染物及噪音的產(chǎn)生，并且能大量的節(jié)約焊接時間。不過，電阻焊接技術(shù)所采用的焊接設(shè)備較為昂貴，在使用過程中維護相對困難。所以，電阻焊接技術(shù)大多數(shù)被應(yīng)用在航空航天行業(yè)中。

　　三、提升金屬機械加工制造工藝可靠性的策略

　　（一）生產(chǎn)環(huán)節(jié)工藝管理環(huán)節(jié)

　　在金屬機械產(chǎn)品制造中，生產(chǎn)工藝管理環(huán)節(jié)是必不可少的一部分，也是整個制造系統(tǒng)的核心部分，企業(yè)管理直接影響產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率，嚴格、有序的管理能提升生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率 ；反之，產(chǎn)品質(zhì)量得不到保證而且生產(chǎn)效率低下。

　�。ǘ�）產(chǎn)品可靠性檢測環(huán)節(jié)

　　在產(chǎn)品出廠前，對產(chǎn)品進行嚴格的質(zhì)量檢驗可以提高產(chǎn)品的可靠性。及時檢測出質(zhì)量不合格的產(chǎn)品，找出生產(chǎn)過程中由設(shè)計因素、技術(shù)因素和其他因素引發(fā)的質(zhì)量問題，可以從根本上提高產(chǎn)品出廠合格率。

　�。ㄈ�）產(chǎn)品完工檢測環(huán)節(jié)

　　產(chǎn)品完工、出廠前對產(chǎn)品進行全面檢測有效保證出廠機械產(chǎn)品質(zhì)量合格，對保證機械制造的工藝可靠性起重要意義。此環(huán)節(jié)需檢測員按照相關(guān)技術(shù)標準，保持認真、負責的工作態(tài)度，對機械產(chǎn)品進行全面科學的評估。

　　（四）建立高效的研究體系

　　員工、工藝技術(shù)和機械設(shè)備等決定著機械產(chǎn)品的質(zhì)量 ：員工專業(yè)技術(shù)水平影響機械設(shè)備的操作 ；工藝技術(shù)水平高低影響產(chǎn)品生產(chǎn)效率，決定產(chǎn)品檔次 ；機械設(shè)備的可靠性影響產(chǎn)品質(zhì)量。建立嚴格的制度、高效的研究體系才能最大程度保證工藝可靠性，使員工、工藝技術(shù)和機械設(shè)備三方面協(xié)調(diào)共進，促進機械制造工藝可靠性。

　�。ㄎ澹┙�立嚴格的管理制度

　　嚴格的管理制度是企業(yè)強化金屬機械生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)的重要的手段。嚴格管理制度的制定，包括了科學的管理方式的實現(xiàn)，以及對金屬機械加工工藝監(jiān)督的加強。科學的管理方式的實現(xiàn)，應(yīng)包含了對人員和設(shè)備的管理，以實現(xiàn)持續(xù)的加工工藝的提升。

　　結(jié)語

　　現(xiàn)代金屬機械加工制造工藝能夠有效地促進金屬機械加工制造領(lǐng)域高速、穩(wěn)步的發(fā)展，是金屬機械加工制造不斷進步的動力來源。為更好地提高機械制造的工藝可靠性，企業(yè)應(yīng)以質(zhì)量第一效益第二的思想為核心，運用科學、先進的制造工藝，加強監(jiān)測管理，嚴格把控各環(huán)節(jié)中存在的問題，同高校相關(guān)專業(yè)聯(lián)盟，學習引進國外先進技術(shù)，積極提升機械制造工藝水準。

　　參考文獻

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　　[3] 馬海彥.機械加工制造工藝研究與探討[J].山東工業(yè)技術(shù),2023,24:6.

　　多孔金屬材料的制備方法及應(yīng)用研究論文 篇5

　　摘 要：熱處理對材料性能的影響巨大，使它在工業(yè)零件生產(chǎn)中成為必不可少的一部分。熱處理加工在改善材料各種性能的同時，也不可避免的會產(chǎn)生一些新的缺陷，而且會影響到工件的強度、硬度等一系列性能，因此對于要求較高的零件要盡可能減少熱處理后所帶來的危害。本文我們著重用微觀結(jié)構(gòu)分析熱處理所帶來的優(yōu)點和缺陷。

　　關(guān)鍵詞：金屬學及熱處理論文

　　金屬材料本身具有良好的物化性質(zhì)和優(yōu)秀的力學性能，在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在金屬材料的處理技術(shù)中，熱處理技術(shù)最為常見，這種技術(shù)不僅能夠把金屬材料本身的性能潛力充分發(fā)揮出來，還能提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少資源的浪費，節(jié)約材料，進一步增強產(chǎn)品的使用功能，增加經(jīng)濟效益。在最早使用熱處理技術(shù)的國家中，我們國家也在其列，早在漢朝時就有了一些關(guān)于熱處理技術(shù)的記載，如“水與火合為淬”就是對這種技術(shù)的概括。時至今日，我國在熱處理方面更是取得了很大的進步和突破。

　　1.金屬材料的應(yīng)用

　　1.1.納米金屬材料的應(yīng)用

　　納米作為一種新型的技術(shù)被應(yīng)用在了金屬材料中，納米金屬材料具有很好的功能特性和優(yōu)秀的力學性能，目前已被應(yīng)用于很多領(lǐng)域中。

　　1.1.1.納米結(jié)構(gòu)的WC―Co硬度和耐磨性

　　在工業(yè)中，納米結(jié)構(gòu)具有WC―Co強硬度和耐磨性，使用量是非常大的。目前主要在保護涂層以及制造切削工具中，因為納米結(jié)構(gòu)的WC―Co的硬度和耐磨性要明顯優(yōu)越于一些粗晶材料，在這過程中，力學性能還能提高一個等級，并且還有繼續(xù)提高的可能。

　　1.1.2.鋁基納米復合材料的高強度

　　鋁基納米復合材料的最明顯的性質(zhì)就是高強度，它的結(jié)構(gòu)是非晶基體上的α―A1粒子，這些α―A1都是有著納米尺度的，而且是在非晶機體上呈彌散狀分布。另外，鋁基納米復合材料還具有良好的抗疲勞性，其他程序中霧化的粉末還可以做成棒材，用于加工一些具有高強度性質(zhì)的小部件，是高強度小部件的首選材料。

　　1.1.3.電沉積的納米晶體――鎳

　　電沉積薄膜上的柱狀晶結(jié)構(gòu)，可以被脈沖電流破碎掉，再經(jīng)過溫度的控制、PH值的控制以及鍍液成分的有效控制，就可以使電沉積的鎳晶粒尺寸達到10nm，甚至小于10nm。鎳晶粒在350K的情況下能夠發(fā)生反常長大，再將其偏析在晶界之上，也就可以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定了。這在蒸汽發(fā)電機葉輪的修復方面有著廣泛的運用。

　　1.2.多孔金屬材料的應(yīng)用

　　多孔金屬材料也是一種功能性很好的材料，在當前社會有較快的發(fā)展。由于其具有良好的滲透性和耐腐蝕性，以及高強度、耐高溫的良好性能，主要用于制作過濾器、電池的電極、消音器等一些材料，廣泛應(yīng)用在了冶金、醫(yī)藥、原子能等行業(yè)中。

　　多孔金屬材料的良好滲透性，可以用于制作過濾器，主要利用孔道對流體中粒子的阻留將液體或者是氣體進行過濾或分離，達到分離的效果，進而起到凈化的作用。多孔金屬材料的良好的耐高溫性能，可以用于熱交換和加熱的程序中，另外通孔體還可做成加熱器或者是散熱器。多孔金屬的阻火能力與高滲透性能還可以使之做成滅火器，在日常生活中或消防事業(yè)中都有廣泛的使用。

　　多孔金屬材料具有良好的吸收電磁波的性能，這種性能可以用于電磁的屏蔽，也可以做電磁性質(zhì)的兼容器件。并且具有良好的散熱性，要比其他金屬網(wǎng)的屏蔽效果更好一些，適用于一些比較輕便、體積比較小的移動設(shè)備。

　　2.熱處理技術(shù)的研究

　　2.1.傳統(tǒng)的熱處理技術(shù)

　　傳統(tǒng)熱處理技術(shù)的熱原理是對工件進行加熱而改善其整體性能，一般的熱處理包括表面熱處理和化學熱處理，其過程要經(jīng)過退火、正火、淬火以及回火這么四個步驟。退火，先將金屬加熱，一段時間之后再將其冷卻，這種熱處理的環(huán)節(jié)就是退火。正火，先將金屬加熱，溫度要達到Ac3(Acm)以上，然后進行保溫，取出之后再在空氣中冷卻的過程就是正火。淬火，所謂淬火，也是先將金屬加熱，溫度要達到Ac3或Acl以上，保溫之后，冷卻時要以大于臨界冷卻的速度進行，從而獲得馬氏體組織，這種過程叫淬火。淬火之后一定要加以回火才能達到最佳效果，回火能夠決定工藝的完善程度。

　　2.2.新型的熱處理技術(shù)

　　2.2.1.熱處理的新材料和新設(shè)備

　　隨著社會的發(fā)展，技術(shù)的進步，熱處理技術(shù)也得到了新的發(fā)展，其材料和設(shè)備也得以更新。在新材料方面，生態(tài)淬火劑的發(fā)明和使用發(fā)揮了著很大的作用，能夠使熱處理的工藝發(fā)揮到最佳狀態(tài)，常見的的生態(tài)淬火劑有熔鹽、冷熱礦物油、NiAl金屬化合物等等，在工業(yè)領(lǐng)域和日常生活都有廣泛的應(yīng)用。在新設(shè)備方面，如：真空加熱高壓氣淬設(shè)備的發(fā)明和使用，在熱處理技術(shù)領(lǐng)域有著重要的地位和作用，標志著這一技術(shù)的跨越性進步。另外還有密封滲碳高壓氣淬爐和低壓滲碳雙室高壓氣淬爐的使用，也大大提高了熱處理技術(shù)的效率和質(zhì)量。

　　2.2.2.真空熱處理和感應(yīng)熱處理

　　真空熱處理顧名思義就是將熱處理技術(shù)與真空技術(shù)的結(jié)合，有一部分是在真空的狀態(tài)下完成的，一部分的工藝也是在真空的狀態(tài)下解決的，真空熱處理的優(yōu)勢在于它可以使金屬材料更加干凈明亮，在外觀得到改善的前提下還能使金屬材料的性能得到更好地提高。感應(yīng)熱處理主要是利用的電磁感應(yīng)對工件進行加熱的技術(shù)，在加熱的過程中，具有速度快、效率高的優(yōu)點，而且能夠提高產(chǎn)品的質(zhì)量�？傮w來說，新型的技術(shù)具有高質(zhì)、低耗、高效等特點，是以后發(fā)展的目標和方向，并且這些特點也是傳統(tǒng)的熱處理技術(shù)很難達到的。

　　3.結(jié)束語

　　在當今社會，國際競爭比較激烈，能否在技術(shù)領(lǐng)域有所開拓是衡量一個國家綜合國力的一大方面。我國作為最早使用熱處理技術(shù)的國家之一，在金屬材料和熱處理技術(shù)領(lǐng)域取得了很大的成就，當然在以后的競爭中還面臨著許多挑戰(zhàn)。隨著一些新材料、新設(shè)備的發(fā)明和使用，期待著我國在熱處理技術(shù)方面有更大的突破和發(fā)展。

　　參考文獻：

　　[1]陳曉洪.金屬材料及熱處理技術(shù)[J].工業(yè)技術(shù),2023(9)

　　[2]樊東黎.熱處理技術(shù)進展[J].金屬熱處理,2007,32(4).

　　多孔金屬材料的制備方法及應(yīng)用研究論文 篇6

　　1、改革傳統(tǒng)實驗教學，構(gòu)建新型的實驗教學模式

　　1．1構(gòu)建有利于提高學生綜合素質(zhì)的實驗教學體系

　　無機非金屬材料專業(yè)實驗教學的改革必須突破傳統(tǒng)的實驗教學模式，按照素質(zhì)教育的要求，以提高學生的綜合素質(zhì)為目的，以培養(yǎng)創(chuàng)新能力為主線，采用核心化、多層次實驗教學體系結(jié)構(gòu)。核心化是指服從實驗目標，以培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才為核心;多層次是指實驗內(nèi)容設(shè)置劃分多個層次:基礎(chǔ)無機非金屬材料科學實驗(基本技能和基本方法)、綜合型實驗(學科間交叉)、專業(yè)設(shè)計型實驗。精煉基礎(chǔ)(無機非金屬材料科學基礎(chǔ)實驗、玻璃工藝實驗、陶瓷工藝實驗、水泥工藝實驗)實驗內(nèi)容，使其與理論知識同步，以驗證性實驗為主，小綜合實驗為輔，既加深理論知識的理解，又培養(yǎng)實驗基礎(chǔ)技能與應(yīng)用。在大三下學期增加綜合型實驗，此類實驗內(nèi)容為至少兩個二級學科之間的交叉，這樣可以鞏固學生的實驗技能，并且加強不同學科之間的關(guān)聯(lián)，使學生能獨立完成實驗方案確定、原材料檢測、材料制備、材料性能檢測、材料結(jié)構(gòu)分析等實驗內(nèi)容，鍛煉學生解決實際問題的綜合能力。在大四上學期，為了幫助學生就業(yè)以及進一步深造和后面的畢業(yè)論文打下基礎(chǔ)，增加專業(yè)方向設(shè)計性實驗，以設(shè)計為主，講究與工廠實際內(nèi)容和研究熱點相符的研究型實驗，以培養(yǎng)學生解決問題的能力，從而培養(yǎng)創(chuàng)新意識。另外，新的實驗教學體系要加強對學生的個性發(fā)展，實驗內(nèi)容應(yīng)設(shè)立必做實驗項目、選做實驗項目和研究性實驗項目，以滿足不同層次學生的需求，貫徹因材施教的原則。

　　1．2采用利于培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用型人才的實驗教學方法

　　(1)在實驗教學中，改進實驗教學方法，采用電子視聽設(shè)備和多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種輔助教學手段，將原來分離的理論課及實驗課教學合二為一，使原來課堂上枯燥乏味的專業(yè)課及實驗課變得生動形象，易于理解。通過下載精品課程實驗錄像，展示實驗儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及操作方法。通過自制和下載FLASH動畫展示實驗原理及實驗過程中的細小變化，通過到企業(yè)拍攝的生產(chǎn)實況錄像給學生一個真實的生產(chǎn)環(huán)境。通過多媒體輔助教學，能夠?qū)⑸鷿�、抽象、難懂的知識形象化，具體化，提高學生的學習興趣和積極性。尤其對無機非金屬材料專業(yè)中的大型及昂貴的工廠設(shè)備原理、設(shè)備、方法的理解與掌握起到了很好的輔助作用，為學生提供反復觀摩實驗過程，加深理解實驗原理的機會。

　　(2)在實驗過程中，改變實驗指導方法，強化學生能力培養(yǎng)。采取“以學生為主體，以教師為主導”的教學模式，變“被動”實驗為“主動”實驗。使實驗教學的各個環(huán)節(jié)、各個層次都能鍛煉學生的動手能力，充分發(fā)揮學生的積極性和創(chuàng)造性。教師只提供指導，實驗由學生自主完成。這樣就要求學生實驗前必須認真準備，查閱相關(guān)文獻，自己設(shè)計實驗方案和數(shù)據(jù)表格等。通過實驗促進學生個性的發(fā)展和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，使學生成為主動實驗的參與者、探索者。讓學生解決實驗中遇到的問題，提高實驗效果，增長實驗經(jīng)驗，鍛煉實驗技能。實驗結(jié)束后要引導學生去思考實驗中的問題。

　　1．3建立科學、公正的考核體系

　　實驗教學的考核方式直接影響著學生參與實驗的積極性。新的實驗教學模式應(yīng)改變傳統(tǒng)以實驗報告作為主要評分依據(jù)單一考核方式，對不同類型實驗采取不同的考核手段，使考核更加客觀公正，并且讓不同類型的學生發(fā)揮各自的特長，亦可有效杜絕實驗報告抄襲和雷同的現(xiàn)象。無機非金屬材料工程專業(yè)實驗教學的考核重點應(yīng)是對學生綜合實驗技能的掌握程度、動手能力和解決實際問題能力的考核。對于基礎(chǔ)性實驗的考核以實際操作與實驗報告為評價依據(jù)，其中實際操作現(xiàn)場考核，實驗報告應(yīng)為學生獨立完成的，無固定模板，教師對其做出綜合判斷，兩項綜合評定為其最終成績;對于綜合性實驗的考核，以答辯的形式評定成績，采取抽簽的形式，確定每個選擇答辯評定成績的學生必須答辯的實驗題目和內(nèi)容，答辯結(jié)束，要求學生針對答辯題目與內(nèi)容提交自己答辯情況分析和最佳答辯結(jié)果書面報告。教師依據(jù)學生就實驗內(nèi)容設(shè)計與結(jié)果分析方法等問題的答辯和書面總結(jié)情況評定學生成績。對于設(shè)計性實驗的考核，可建議學生撰寫相關(guān)的科技論文，通過引導學生針對所做的實驗內(nèi)容，有目的的查閱文獻、分析問題，最終解決問題，以論文的形式呈交實驗報告，全面鍛煉學生的研究與創(chuàng)新能力。

　　1．4增加無機非金屬材料專業(yè)實驗室安全課程

　　筆者在美國訪學期間對美國大學實驗室安全教育系統(tǒng)(EHS)印象深刻，其教育形式多樣，內(nèi)容齊全，非常值得我們借鑒。為此，無機非金屬材料專業(yè)實驗教學新模式中應(yīng)引入類似美國EHS管理系統(tǒng)。無機非金屬材料實驗室要強制實行安全訓練課程及考試制度，實行硬性的安全教育和實驗室準入制度。在進入實驗室之前，每個學生都必須進行安全培訓與考核，最好相關(guān)部門建立一套安全教育網(wǎng)絡(luò)學習系統(tǒng)，設(shè)立包括一般實驗安全、安全用電、防火、逃生以及如何使用有毒有害、易燃易爆的實驗品等在內(nèi)的多個專門培訓課程，并通過考核作為進入實驗室的前提條件，考試不合格者禁止進入相關(guān)實驗室，必須重修合格后才準進入實驗室。另外，還可以借鑒美國高校的做法，拍攝不同內(nèi)容的專題安全教育影片，放到相關(guān)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，供有需要的人員下載或在線觀看和使用。

　　2、結(jié)語

　　實驗教學是無機非金屬材料專業(yè)培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新思維能力的重要教學手段，是教學中的重要環(huán)節(jié)，其教學質(zhì)量的高低直接影響到所培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和應(yīng)用能力。針對傳統(tǒng)無機非金屬材料專業(yè)實驗教學過程中存在的一些問題，對實驗教學模式進行了教學改革的初步探索，以期為學生創(chuàng)建一個健康、安全的實驗環(huán)境，提高學生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)他們獨立自主的解決實際問題的能力。