粉末冶金基础教程之多孔性材料_粉末冶金教程

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粉末冶金基础教程之多孔性材料

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张杰

冶金一班

前言

在大多数粉末冶金应用中，由金属粉末冶金通过压制与烧结的材料都是多孔性的。作为结构零件，要求孔隙度低，但在其他应用中，对于有特殊功能需要的产品则要求孔隙度可控。粉末冶金多孔性材料中应用最广泛的是自润滑轴承、金属过滤器及金属电极。

多孔性材料的材质种类繁多，应用范围及其广泛，结构和使用特性涉及到很多方面，并且由于使用目的不同对材料的性能要求及其表征形式也各异，因此，在研究多孔性材料时，了解其检测方法就显得很有必要。

一般多孔性材料系是指孔隙度在15% 以上的材料。由于大量空隙的存在，使得它在性能方面与材质相同的致密材料有着很大的差别。比如较高的孔隙度将导致机械强度、导热、导电与耐腐蚀等性能的下降。但是，多孔性材料的广泛应用也正是由于空隙的存在。孔隙特性是多孔材料的基本特性之一。多孔隙材料的的其他一些重要性能都能直接或者间接的与其孔隙特性相关。因此正确地测定孔隙度是分析多孔材料性能的重要手段之一。①孔隙度的表征

粉末冶金产品孔隙度的重要特性包括：总孔隙容积、连通孔隙的数量、空隙大小和孔径分布。

A连通空隙度

对于连通孔隙数量，已经有标准的方法。这些测量方法基本上是测量联通孔隙的体积，用前者的测量值除以后者的测量值就得到了连通孔的体积分数。

1润滑剂的体积可以通过用空气中称量含润滑剂处理过的轴承质量B减去经过烧结和精整后的轴承的质量A，在除以润滑剂的密度可以算出，即（B-A）/S。

2轴承的总体积可以通过阿基米德法测出。

3两者相除即可得出连通孔的体积分数。

B总孔隙度

通过测定粉末冶金的质量和体积，并且把所测定的密度和化学组成相同的材料的理论密度进行比较，就可以确定其总孔隙度。

C孔隙的形状、大小和孔径分布

可以通过1,显微镜法，2冒泡法，3汞压入法来测定观察。

②产品、生产工艺以及性能

多孔性材料的用途有：自润滑轴承，金属过滤器，电极，截至分离器，控制气体的流动和声控的装置。

多孔性金属材料应用在过滤器的目的是去除流体如石油、汽油、制冷剂、聚合物熔体、水悬浮液、空气或其他气体流体中的小固体颗粒。过滤器要求要求材料具有合适的力学强度、能滤出规定尺寸的固体颗粒、流体的透过性、良好的环境耐腐蚀性。因此制作过滤器的多孔性金属材料时要充分研究对多孔性金属材料的影响因素。材料的性能取决于粉末的粒度和孔隙度，对于316L不锈钢粉末制成的过滤器，粒度越大、孔隙度越高材料的凝滞透过性系数越高，过滤器的级别也越高。可见过滤器的级别是通过控制过滤器的孔隙度和压制用的粉末的粒度级来确定的。

多孔性材料的另一个重要的利用是电极。通常是有镍粉制成。多孔性镍电极有两种用途：碱性电池和燃料电池。在不同的电池中，电极上发生的反应也是不同的，因此对电极材料的要求也是不同的。碱性电池必须拥有很高的孔隙度，在这些电极的多孔性结构必须能容纳下大量的电池活性物质，在正极为氢氧化镍，负极为氢氧化镉。燃料电池电极是由等轴状而不是纤维状羰基镍粉制成，这种电极需要较低的孔隙度和将孔径严格控制在3~8um范围以内。

多孔性材料的孔隙度特征在含油轴承，消声器设备等等设备的制造时都是要充分考虑的重要影响因素。未来的发展趋势

多孔性材料的制备是一种特殊的冶金技术，是一种制造高新材料的重要工艺，有时也是唯一办法。只从烧结金属含油轴承以来，随着汽车产业的发展，该技术的将材料的制备与发展结合在一起充分得到了发展。多孔性材料的应用很大程度上解决了日常生产中出现的很难解决或者不能解决的问题。随着科学技术的不断发展已经对粉末冶金的不断研究，多孔性材料的更多影响因素的控制也在不断的发展，推动了材料科学的发展。