泡沫金屬是指含有泡沫氣孔的特種金屬材料。通過其獨特的結構特點，泡沫金屬擁有密度小、隔熱性能好、隔音性能好以及能夠吸收電磁波等一系列良好優點，是隨著人類科技逐步發展起來的一類新型材料常用於航空航天、石油化工等一系列工業開發上。
基本介紹
- 中文名：泡沫金屬
- 外文名：foamed metals
- 類型：新型材料
- 套用領域：航空航天、石油化工、軍工專業等
- 種類：泡沫銅等
- 優勢：密度小、隔熱性能好
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孔隙度
孔隙度是指多孔體中所有孔隙的體積與多孔體總體積之比，常常衡量多孔體的空隙空間大小。
產品性質
泡沫金屬在石油化工、航空航天、環保中用於製造淨化、過濾、催化支架、電極等裝置。
含有泡沫狀氣孔的金屬材料與一般燒結多孔金屬相比，泡沫金屬的氣孔率更高，孔徑尺寸較大，可達7毫米。由於泡沫金屬是由金屬基體骨架連續相和氣孔分散相或連續相組成的兩相複合材料，因此其性質取決於所用金屬基體、氣孔率和氣孔結構，並受製備工藝的影響。通常，泡沫金屬的力學性能隨氣孔率的增加而降低，其導電性、導熱性也相應呈指數關係降低。當泡沫金屬承受壓力時，由於氣孔塌陷導致的受力面積增加和材料應變硬化效應，使得泡沫金屬具有優異的衝擊能量吸收特性。
製作方法
粉末冶金法製造泡沫金屬，是在粉末中加入發泡劑（如NH4Cl），燒結時發泡劑揮發，留下孔隙。用電化學沉積法可以製得規則形狀孔隙、孔隙率高達95%的泡沫金屬，包括以Cu，Ni，NiCrFe，ZnCu，NiCu，NiCrW，NiFe等金屬和合金為骨架的泡沫材料。將電化學沉積在多孔體上的金屬，經燒結使沉積組分連線成整體，強度達到要求的高孔隙泡沫金屬，孔隙度高，使用中可以填充更多的物質，如催化劑、電解質等。
種類及特點
泡沫銅的導電性和延展性好，且製備成本比泡沫鎳低，導電性能更好，可將其用於製備電池負極（載體）材料、催化劑載體和電磁禁止材料。特別是泡沫銅用於電池作電極的基體材料，具有一些明顯的優點，但由於銅的耐腐蝕性能不如鎳好從而也就限制了它的一些套用。
套用領域
因為泡沫金屬具有一定的強度、延展性和可加性，可作輕質結構材料。這種材料很早就用於飛機夾合件的芯材。在航空航天和飛彈工業中，泡沫金屬被用作輕質、傳熱的支撐結構。因其能焊接、膠粘或電鍍到結構體上，故可做成夾層承載構件。如作機翼金屬外殼的支撐體、飛彈鼻錐的防外殼高溫倒坍支持體（因其良好的導熱性）以及宇宙飛船的起落架等。在建築上，需要泡沫金屬製作輕、硬、耐火的元件、欄桿或這些東西的支撐體。現代化電梯高頻高速的加速和減速，亦特別需要泡沫金屬這種同時具備吸能和承載特性的輕質結構來降低能耗。圓柱形殼體廣泛存在於工程結構中，如飛機機身和遠離岸邊的油井平台。薄壁圓柱殼在受到載荷作用時易於損壞，但若外殼由連續的泡沫：卷材支持，則該結構比同樣直徑和大小的未加強中心殼體具有較大的強度。泡沫銅較易製得，且便於變形，故適合作緊固器。泡沫金屬還可作為許多有機、無機和金屬材料的增強材料。如在泡沫鎳中充入熔融鋁凝固後製成泡沫鎳增強的鋁合金（NFRA）材料等。
泡沫金屬非常適於用作多種承載鑲板、殼體和管體的輕質j卷材，製成多種層壓複合材料。多孔材料用於結構件的典型例子即是製作夾層鑲板。現代飛機上採用的夾層板則使用了玻璃或碳纖維複合材料蒙皮。這層蒙皮由金屬鋁或紙張·樹脂蜂窩材料隔開，也可由剛性的聚合物泡沫體隔開，以便使該夾層鑲板具有很大的比彎曲剛度和比彎曲強度。同樣的技術已被延伸到另外一些重量為關鍵指標的套用場合：太空飛船、雪橇、賽艇和可移動的建築物等。
緩衝保護也是泡沫金屬的主要用途之一，它必須具有吸收能量的能力，同時將作用於被保護物體上的最大作用力控制在引起損害的極限之下。多孔泡沫材料可很好地適合於這種套用場合。通過控制其相對密度，泡沫金屬的強度可在很寬的範圍內調節。此外，該材料幾乎可在恆定的應力作用下承受很大的壓縮應變，故大量的能量被吸收而不致產生高的應力。在製備人工骨方面，根據孔徑為150¨m～250¨m且孔率較大的要求，無機材料由於此時的強度不能滿足使用要求，於是逐漸發展成泡沫金屬的人工骨。這類泡沫金屬都採用常規方法即主要為電鍍法等生產，它們在成型等加工過程中以及在人體內均會受到載荷作用。在保持較高力學性能的同時實現人骨所需的較大孔率，即在滿足人骨所需較大孔率的同時保持較高的力學性能，這對絕大多數不具備自恢復效應的人骨材料來說是極為重要。
