多孔金屬材料

總論

圖為多孔模具鋼的金相組織(ESEM)。從圖中可以看出，該材料內部隨機分佈著大量三維空間互通的孔洞。由於該模具鋼的透氣性好，所以，鑄出的鑄件表面輪廓清晰；其二，充型阻力減小，於是充型動力也可以減小；其三，模具的合模力可以減小；其四，模具的重量可以減輕，僅為原來模具的三分之二，節約了金屬材料；其五，上述優點的綜合，可以簡化模具結構的設計和對注塑機、壓鑄機型號的選擇。從多孔鋼在模具上的應用實例可以看出，多孔金屬材料的研製利應用具有省能源，省資源，有利於材料的循環利用 l地球環境的保護，所以具有廣闊的應用前景利深遠的經濟效益及社會效益。

多孔金屬材料的特性和用途

1.比重小，比強度大

由於金屬材料中存在火量的孔洞，所以材料的比重顯著減小，如上述的多孔模具鋼的比重經測試只有

5．0g／cm ，比無孔的該材料(比重7．6g／cm )減少34．2％。如果是鋁合金或鎂合金的多孔材料，它們的比重可以小於l，只要材料的外表是緻密的，那麼它們可以浮出水面。

有人認為，金屬材料內部分佈大量的孔洞，那麼其強度會大大削弱。一些文獻指出，在材料的輕量化時，材料的形狀因子是一個關鍵因素，形狀因子包括了宏觀形狀因子和微觀形狀因子。在機械設計時經常不用圓棒而採用空心管，不用矩形截面而采工字型、兀字型等材料，所有這些都是改變宏觀形狀因子的措施。而將材料製備成多孔正是改變材料的微觀形狀岡子。經過材料的輕量化設計，可以得出：形狀因子＝宏觀形狀因子×微觀形狀因子。也就是說，在材料輕量化設計過程中，在考慮形狀因子時，不單要考慮宏觀因子，如果能考慮到微觀形狀因子，那麼在材料的輕量化上可以收到成倍的效果。由於多孔金屬材料比重小，比強度大，所以它可以構件的形式廣泛應用於機械工具和交通運輸工具上。如果將多孔材料軋製成板材，那麼可以製作汽車，機器的蒙皮，以取代目前所用的板材。

2.能量吸收性好

鑒於多孔金屬材料具有很好的能量吸收特性，所以它可以用米製造能量吸收器，減震緩衝器等應用於

機械工程和車輛工程。當它們受到突然的衝擊時，不容易造成車毀人亡的惡性事故。

3.制振效果好

有些多孔金屬材料是通過金屬與氣體的共品凝固獲得的，所以材料內部儲藏大量氣體，只要這些孔洞

是封閉型的，那麼當材料接收到振動源的能量時，由於材料內部具有很大的內耗，而將傳遞來的能量化解

掉。多孔金屬材料還具有很好的吸聲能力，所以廣泛應用於噪音源的隔離材料，如多孔鋁合金、鎂合金應

用於潛水艇內的隔牆，可以很好地防止聲納的跟蹤。用於人流嘈雜地方的天花板，可以大幅度降低噪音。將來該材料還可以用於汽車等交通工具上，減少發動機噪音的傳出。

4.比表面積大

多孔金屬材料具有很大的比表面積，所以它在電化學中被利用來製造電化學電極，可以大大提高電化

學反應過程中能量的釋放，如泡沫鎳電極電池就是一例。由於多孔金屬材料的比表面積人，換熱散熱能力

高，耐急冷急熱性能好，而且具有很好的吸聲能力，所以它是汽車尾氣處理器理想的材料。

5.其他性能

多孔金屬材料還具有很好的電磁波吸收特性、對氣體敏感特性等特點，所以它在通訊工程，環保工程

等領域有廣泛的應途。更值得一提的是，日本材料工作者利用模擬技術，正在開發多孔金屬材料的人工骨骼。據稱該材料具有生物材料的特性，所以是人體理想的骨骼材料。

總結

多孔金屬材料是近十幾年內發展起來的新材料，它具有結構材料和功能材料的特性，是許多普通金屬材料所無法具備的。它的開發是人類社會發展的必然趨勢。說必然趨勢其中包含二重含義，其一是人類生存的空間愈來愈小。資源愈來愈貧乏，所以迫使人類為生存而鬥爭，去挖掘省資源。省能源。有利環境保護的材料。其二二。突飛猛進的科學技術發展，使我們有能力從事新材料的研究和開發。綜上所述，我們可以看出，多孔金屬材料具有很好的開發前景和廣闊的用途。日本材料學家中峙英雄認為，二十一世紀前五十年多孔金屬材料的研究和應用將會受到人們很大的關注。