多孔金属材料的制备与应用综述

本文重点分析多孔金属材料在现阶段重点运用的制备工艺,同时明确具体的应用实践。在具体的制备阶段,针对于金属熔体、粉末冶金以及金属蒸汽等不同的方面加以分析,并根据多孔金属自身的实际特点,明确其作为结构材料和功能材料时实际运用的情况。     

Fe-Al系金属间化合物多孔材料的制备及孔结构表征

以Fe、Al元素粉末为原料,采用分段无压反应合成工艺制备Fe-Al系金属间化合物多孔材料,并对其孔结构进行表征.通过改变Fe-Al元素的配比,研究Al含量对Fe-Al金属间化合物多孔材料透气度和最大孔径以及孔隙度的影响.结果表明,Al含量对Fe-Al金属间化合物多孔材料孔隙度的影响显著.在Al含量(质量分数)20%～45%的范围内,Fe-Al金属间化合物多孔材料的孔隙度与Al含量之间遵循严格的直线增加规律;Al含量对Fe-Al金属间化合物多孔材料最大孔径和透气度的影响与对孔隙度的影响相似.本实验条件下Fe-Al系金属间化合物多孔材料中透气度(k),开孔隙度(θ)和最大孔径(dm)之间的定量关系式为:K=0.2538dm2θ.     

燃烧合成焊接

燃烧合成(CS，也称自蔓延高温合成，SHS)焊接是利用CS反应的放热及其产物来焊接受焊母材的技术。作为一种新型的焊接技术，引起了众多研究者的兴趣。本文概述了燃烧合成焊接的概念、分类、特点、过程以及研究进程，分析了其影响因素，并指出了燃烧合成焊接几个值得注意的研究方向。     

多孔金属材料的制备工艺研究进展及应用

多孔金属作为新型轻质金属,具有传统金属不具备的优点,如比重小、比表面积大、散热能力强等,是一种兼具结构性和功能性的金属材料,已成为当今新型功能材料领域研究的热点。简述了多孔金属材料的制备方法及原理,包括烧结法、铸造法及其他方法;详细介绍了多孔金属材料在过滤分离领域、隔音降噪领域、催化剂载体及医用生物材料等诸多领域的发展状况及广泛应用;提出了以轧钢过程中产生的氧化铁皮为主要原料,以粉末冶金方法经过高温真空还原烧结得到多孔不锈钢的新技术,该技术将氧化铁皮的还原和金属颗粒的烧结整合为一步,在一定程度上简化制备工艺、缩短了制备时间,提高了生产效率;最后对多孔金属材料未来的发展趋势进行了展望。     

Al-Mg金属间化合物多孔材料的制备

以Al和Mg元素混合粉末为原料,用粉末冶金模压成形和无压反应烧结方法制备出Al-Mg金属间化合物多孔材料,研究反应过程中Al-Mg金属间化合物多孔材料的相转变、体积膨胀、孔结构参数和显微形貌的变化,并对其孔隙形成机理进行讨论。研究结果表明:烧结后Al-Mg金属间化合物形成了均一的Al3Mg2相并发生了显著的体积膨胀,开孔隙率随温度的升高而增大,经435℃烧结后,达到24.7%;造孔机理是压制过程中粉末颗粒间隙孔的产生和固相扩散过程中的Kirkendall效应造孔。     

中俄合作研制出金属陶瓷多孔材料

一种金属陶瓷多孔材料近日由俄罗斯专家与我国山东科技大学合作研制成功。这种新材料利用镍、铝、钛等金属之间的自蔓延高温合成反应制备而成金属间化合物多孔材料,它克服了常规多孔材料孔隙率和孔洞大小检测的诸多不便,既具有金属的强韧性,又有陶瓷的高硬度和耐热性,将其做成多孔状用于汽车尾气净化,是理想的催化剂载体材料。这种用钢铁冶金废物制备的金属陶瓷多孔材料能够降低多孔材料成本,调节材料的脆性,增强韧性。中俄合作研制出金属陶瓷多孔材料     

FeAl金属间化合物多孔材料高温硫化性能及应用

以Fe/Al元素混合粉末为原料,通过反应合成制备Fe-40%Al(原子分数)金属间化合物多孔材料。于600℃在S2(1×104Pa)+N2的混合气氛中进行高温循环硫化实验,研究FeAl金属间化合物多孔材料的硫化性能以及材料孔结构的稳定性,并与预氧化多孔FeAl、多孔316L不锈钢和多孔Ni进行对比。结果表明,经过152h的循环硫化后,多孔FeAl质量增加1.1%,预氧化多孔FeAl质量增加0.003%,而多孔316L不锈钢和多孔Ni质量分别增加10.24%和52.2%。多孔FeAl材料的最大孔径则从开始的13.9μm缓慢减小至22h的12.9μm,随后保持长时间的稳定状态,而多孔Ni和多孔316L不锈钢的最大孔径分别经历22h和52h硫化腐蚀后降为0。由此说明Fe-40%Al多孔材料的高温抗硫化性能及孔径的稳定性远优于多孔Ni和多孔316L不锈钢。经过预氧化处理的FeAl多孔材料的高温抗硫化性能更加优异。含SO2高温烟气净化试验表明,FeAl滤芯过滤器除尘效率高,工作稳定。     

多孔TiAl金属间化合物的抗热盐酸腐蚀性能

以Ti、Al元素粉末为原料,用粉末冶金法制备Al含量为35%(质量分数)的多孔TiAl金属间化合物.通过腐蚀动力学曲线、孔结构参数与表面形貌变化来研究在90 ℃恒温条件下,多孔TiAl在pH为2和3的盐酸溶液中的耐腐蚀性能,并对多孔TiAl与多孔钛、多孔镍以及多孔不锈钢在pH=2时的耐腐蚀性能进行比较.结果表明,当pH值由3减小到2时,多孔TiAl的耐腐蚀性能略有下降,但仍明显优于其他3种多孔材料.分析认为,多孔TiAl的优良耐蚀性能主要归因于钛铝金属间化合物特殊的键合特征以及Ti、Al元素的强钝化能力.     

添加Cr合金化FeAl金属间化合物多孔材料的制备及性能

在Fe-25%Al金属间化合物成分基础上,添加铬(Cr)元素进行合金化,通过元素偏扩散-反应合成-烧结的方法制备含Cr的铁铝(FeAl)金属间化合物多孔材料,并采用X射线衍射(XRD)分析反应合成过程中的物相变化,采用孔结构测试仪、排水法、弯曲试验和冲击试验研究Cr含量对FeAl金属间化合物多孔材料孔结构和力学性能的影响,通过静态腐蚀实验研究Cr合金化FeAl多孔材料的耐腐蚀性能。结果表明:Cr含量为20%时,制得的FeAl多孔材料物相仍为单一FeAl相;其中,Cr含量为5%~10%时,FeAl多孔材料的强度和韧性值较高;随Cr含量增加,FeAl多孔材料的孔径和孔隙度均增大,材料的氧化和硫化速率显著降低。     

真空烧结Fe-Al多孔材料的元素挥发及其对孔结构的影响

以Fe、Al元素混合粉末为原料,采用粉末冶金法,通过偏扩散/反应合成—烧结,制备Fe-Al金属间化合物多孔材料。根据烧结前后多孔试样的质量变化,并结合XRD、SEM、EDS等测试手段,对烧结过程中多孔试样基础元素挥发行为及孔结构变化进行研究。结果表明,真空烧结元素粉末制备Fe-Al多孔材料过程中,最终烧结温度为1 000℃、保温4 h时,Fe-Al多孔试样质量损失率为0.05%,而最终烧结温度为1300℃时质量损失率达到10.53%;随着最终烧结温度升高,合金元素沿孔壁表面挥发程度增大,导致Fe-Al多孔试样的孔径、开孔隙率和透气度变大。采用MIEDEMA模型和LANGMUIR方程,对真空烧结过程中的质量损失原因进行理论分析,表明Al的挥发是导致多孔试样的质量和孔结构变化的主要原因。     

工业气体在多孔介质燃烧器中的燃烧研究

主要考查工业混合煤气在多孔介质内燃烧情况.建立二维数学模型,通过Fluent软件计算出燃烧稳定情况下的温度分布和主要组分浓度分布.数值模拟结果证明,工业煤气在多孔介质内燃烧污染物排放量极少,可以有效地利用工业煤气和工业废气,节约能源.     

燃烧合成陶瓷复合钢管陶瓷层中的铁铝尖晶石

用热力学分析了铁铝尖晶石的成因，并对比了SHS－离心法与SHS－重力法中的铁铝尖晶石形成。热力学分析表明，用铝热剂在大气环境下合成陶瓷复合钢管，铁铝尖晶石相为平衡相。与SHS－离心法相比，SHS－重力法合成的陶瓷复合钢管的陶瓷层中铁铝尖晶石相含量很低，并呈孤立的形式存在于氧化铝相之中。SHS－重力法更有利于FeAl2O4的消除。     

Synthesis of Neodymium-Doped Yttrium Aluminum Garnet (Nd∶YAG) Nano-Sized Powders by Low Temperature Combustion

The homogeneously dispersed, less agglomerated (Nd0.01Y0.99)3Al5O12 nano-sized powders were synthesized by the low temperature combustion (LCS), using Nd2O3, Y2O3, Al(NO3)3·9H2O, ammonia water and citric acid as starting materials. This method effectively solves the problems caused by solid-state reaction at high temperature and hard agglomerates brought by the chemical precipitation method. The powders were characterized by TG-DTA, XRD, FT-IR, TEM respectively and the photoluminescence (PL) spectra of (Nd0.01Y0.99)3Al5O12 green and sintered ceramic disks were measured. The results show that the forming temperature of YAG crystal phase is 850 ℃ and YAP crystal phase appearing during the calcinations transforms to pure YAG at 1050 ℃. The particle size of the powders synthesized by the LCS is in a range of 20～50 nm depending on the thermal treatment temperatures. The effectively induced cross section (σin) with the value 4.03×10-19 cm2 of (Nd0.01Y0.99)3Al5O12 ceramics is about 44% higher than that of single crystal.     

Ni-Al多孔材料的研究进展

多孔材料是有别于致密材料的特殊功能材料,由于其特殊的孔结构,使其具有致密材料难以胜任的用途,发挥着特殊的功能.以NiAl多孔材料为研究对象,综述了近几年NiAl多孔材料在价电子结构与性能的关系、NiAl多孔材料孔率的影响因素、多孔材料的力学性能和化学性能的研究成果.     

燃烧合成氮化硅的动力学分析

用2种方法研究了燃烧合成氮化硅的动力学.Si₃N₄的燃烧波蔓延速度为0.097～0.13cm·s^-1,燃烧区宽度为0.54cm,用燃烧波速法测得其激活能为75.4kJ/mol.确定了不同燃烧时间的反应转化率和转化程度,并据此计算出燃烧合成Si₃N₄的激活能为54.3kJ/mol·2种方法计算的激活能数值相差约30%,说明燃烧合成氮化硅过程存在明显的后燃烧现象.随稀释剂质量分数的增加,最高燃烧温度降低,热扩散系数略有增加.加入气相传输剂,能够降低燃烧波速,提高燃烧合成Si₃N₄动学阶段的激活能.     

粉末冶金多孔材料新型制备与应用技术的探讨

在归纳分析国内外最近几年金属多孔材料新技术发展的基础上，结合钢铁研究总院采用粉末冶金技术在大尺寸、异型金属多孔元件、等静压制备、多孔金属复合管挤压成型、亚微米不对称复合膜、多孔催化材料和充气模铸等金属多孔材料制备与应用领域的一些进展，围绕能源、石化和煤的洁净加工等应用技术，对粉末冶金多孔材料技术当前发展的问题和特点进行了研究和探讨。     

浇注法制备提钒尾渣多孔陶瓷试验研究

以提钒尾渣为主要原料,通过添加结合剂、粘土、减水剂和造孔剂,采用注浆成型工艺制备提钒尾渣多孔陶瓷,该多孔陶瓷可用于化工过滤、窑炉保温和建筑装饰等行业,可以大大提高提钒尾渣的利用率和附加值。通过条件试验较系统研究了煅烧温度、结合剂配入量、高温点保温时间、粘土配入量、造孔剂配入量对提钒尾渣多孔陶瓷性能影响。条件试验表明:结合剂选择铝酸盐水泥,配入量选择6%左右;煅烧温度选择1 050℃左右;保温时间选择4~6 h;粘土的配入量选择10%左右,造孔剂的配入量选择100 m L左右(每150 g原料),可制备符合要求的提钒尾渣多孔陶瓷。     

Application of Ceramic Coat Synthesized by In-Situ Combustion Synthesis to BF Tuyere

A novel technology of tuyere protection is introduced. The ceramic coat is synthesized by using in-situ combustion process as the internal, external, and nose protecting coat of BF tuyeres. It can effectively protect the tuyeres and reduce heat loss by cooling water. The technology is quick-acting, easy to use, energy-saving and can make tuyeres have long service life. The feasibility of the application of the tuyere ceramic coat is discussed and the energy-saving effect of the tuyere is compared with that of the tuyeres lined with refractory.     

多孔氧化铝陶瓷气孔率对强度的影响

加入不同量的碳粉作造孔剂,挤压成型、烧结,获得气孔率20%~55%的多孔氧化铝陶瓷。研究了气孔率及烧结程度对强度的影响。对试样的强度与气孔率按不同方程拟合.结果表明:当烧结程度较低时,强度(σ)与气孔率(ρ)的关系对经验方程σ=σ₀(1-ρ)^m的拟合结果最好;当烧结程度较高时,强度与气孔率的关系更符合经验方程σ=σ₀exp(-bρ)。经验常数m,b,σ₀与烧结程度有关。随着烧结程度的提高,这些值下降。     

多孔陶瓷的制造工艺及进展

综述了多孔材料的类型、性质，分析了一系列制备多孔陶瓷的传统方法和几种新方法，并介绍了多孔陶瓷广阔的应用前景、研究进展和未来的研究方向。