金属泡沫描述和规格

金属泡沫是由固体金属制成的六角形结构；最常见的是，它具有相当大体积比例的充气孔隙。这些孔通常被称为闭孔泡沫，或者它们可以连接形成一个称为开孔泡沫的网络。其高孔隙率使其与众不同；大约75-95%的体积是由空白空间构成的。泡沫金属的密度与其强度呈幂律关系；20%的质量是10%密度的两倍多。

当研究人员向液态金属中添加发泡成分粒状氢化钛，并让其冷却时，他们获得了金属泡沫。最终产品是具有75-95%空间的坚固而轻质的材料。这种合金具有极高的孔隙度，基底金属仅占体积的5-25%。正方体法则决定了材料的强度。它经常保持原始材料的一些物理性质。不可燃复合金属泡沫保持不可燃，并且在大多数情况下，可以重新用作初始材料。它具有相当的热膨胀系数，但其导热率可能较低。

金属泡沫的类型:

开孔金属泡沫

它也被称为金属海绵。这种材料的高成本通常限制了它在尖端技术、飞机和制造业中的应用。在化学工业中，可以看到无辅助的细尺度开孔泡沫，并且作为高温过滤器是方便的。然而，它们的使用使得物理尺寸和制造成本显著降低。这些材料模型中的大多数利用理想化的和周期性的结构，以及平均的宏观特征。金属海绵每单位重量具有相对大的表面积，并且催化剂，例如钯黑、铂海绵和海绵镍，经常由它产生。像锇和氢化钯这样的金属以“金属海绵”而闻名，尽管这个短语指的是它们附着氢的能力，而不是它们的物理结构。

闭孔金属泡沫

它是一种新型结构功能材料，具有许多优异的性能。根据孔结构，可以分为闭孔金属泡沫和开孔泡沫。前者有不连通的孔，后者有连通的孔。

生产方法

金属熔体的形成是通过在液体中产生气泡来实现的。由于高密度液体中的高浮力，金属熔体中的单个气泡努力上升到表面。液态金属的粘度必须增加，以防止这种情况发生。金属泡沫板是通过将细陶瓷粉末或合金成分结合到熔体中以产生稳定颗粒来实现的。将气体从独立的源注入到液体中会导致刚刚被吸收到液体中的气体喷射出来。向熔体中加入气体释放破坏剂，以在液体中原位产生气体

以下是使金属熔体发泡的三种方法:

气体注入法

挪威的Hydro Aluminium和加拿大的Cymat Aluminium Corporation使用泡沫铝和铝合金。为了增加熔体的密度，可以加入氧化镁颗粒、碳化硅或氧化铝。
为了保证颗粒在整个熔体中均匀分散，混合过程必须是恒定的。然后通过使用旋转叶轮或脉动喷嘴引入气体，特别是空气、氮气和氩气，使熔融材料发泡。

发泡剂方法

直接生产泡沫的第二种方法是将发泡剂引入熔融金属中，而不是将气体泵入其中。氢化物或碳酸盐等化学物质将气体带入熔体。
当在液态金属或半固态颗粒中退火时，该化学物质分解并产生气泡。所得泡沫必须稳定，以使多孔金属具有一致的孔径分布和密度。Shinko Wire Company在日本的Amagasaki使用这种工艺制造泡沫。680摄氏度(1256华氏度)时，1.5重量%的金属钙被注入铝熔体中。熔体充分混合，由于氧化钙、钙铝氧化物或Al4Ca金属间化合物的产生，粘度开始上升。它有助于液态金属的粘度。
当粘度达到适当水平时，添加氢化钛作为发泡剂，使氢气释放到加热的粘性液体中。然后熔体继续缓慢而稳定地膨胀，最终充满泡沫容器。发泡必须在稳定的压力下进行。当容器冷却到低于组合物的熔化温度时，液体泡沫固化并从模具中取出用于进一步加工。

固-气共晶凝固

Gasar的意思是“气体增强的”，指的是通过固气共晶凝固产生的多孔材料。某些液态金属在与氢气形成共晶系统时很常见。当一种金属组合物在高达50个大气压的氢气环境中熔化时，得到的熔体是均匀的且充氢的。当温度降低时，熔体经历共晶转变，成为非均质的固-气系统。如果固-气系统具有共晶浓度，则在特定温度下会发生分配反应。随着熔体凝固，气孔析出并被限制在金属中。形成的孔隙大多在凝固的位置被拉长和定向。

金属泡沫应用

制冷剂罐、紧凑型电子设备冷却、PCM热交换器、流动扩散、能量吸收、CO2洗涤器、火焰清除器和轻型光学器件等热交换器可受益于开孔泡沫。这些通常用在小型热交换器中，以改善热传递，同时降低压力。它也被用作金属泡沫装甲。
它存在于一些汽车的框架或下部结构中。框架使用的金属最少，但更坚固，抗压能力更强。它减轻了重量，但增加了重要部位的力量。它提高了发生碰撞或事故时的安全性。
溃缩区并不是一个新概念，但在这些泡沫的帮助下，它们的功效增加了。减肥能力也是一大特质。当火车相撞时，前部会起皱，金属泡沫结构承受冲击，保护司机和乘客。由于导热性差，它们适合作为厨房炊具把手的“核心”。它们适用于导弹冲击保护层、飞机和回收部件、车辆缓冲器、电气和机械振动阻尼装置和脉冲。电磁波屏蔽、电源等等。

怎么用？

这些泡沫具有各种应用。研究人员可以在他们的实验中使用它们。确保研究人员在进行实验时使用所有安全设备。

安全措施

使用金属板时，请务必戴上耐用手套。
为避免吸入金属片粉尘，请佩戴呼吸器或面罩。
切勿试图独自搬运一大块金属板。
处理金属板后，用肥皂和水彻底洗手。
佩戴安全眼镜，防止飞溅的碎片进入眼睛。
在金属板上操作电动工具之前，确保它们处于良好的工作状态。