第一章  緒論

引言

泡沫金屬是由金屬骨架和內(nèi)部孔洞組成，具有低密度及高孔隙率，高比強(qiáng)度及高比剛度，比表面積大，良好的吸能性和阻尼減震性能，耐腐蝕,耐高溫，降噪等一系列的優(yōu)良性能而得到各國(guó)研究者的廣泛關(guān)注。隨著各種性能研究的深入，泡沫材料的優(yōu)異物理性能和力學(xué)性能，使其作為結(jié)構(gòu)材料和功能材料，而越來(lái)越多地被人們推廣到航空航天、電子通訊、建筑、交通運(yùn)輸、原子能、醫(yī)學(xué)、環(huán)保、冶金、機(jī)械等各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。

泡沫鋁因其良好的鑄造性能以及廣泛的應(yīng)用而成為最重要的泡沫金屬之一。1948年，B.Sosnik率先采用汞在鋁中氣化的方法制備出泡沫鋁，并獲得了這個(gè)領(lǐng)域的第一個(gè)專利。但存在著發(fā)泡工藝和胞孔尺寸難以控制的問(wèn)題，因此，泡沫鋁未得到發(fā)展和應(yīng)用。195年，Elliot成功地使用發(fā)泡劑替代汞，并制備出泡沫鋁，這標(biāo)志著發(fā)泡法生產(chǎn)泡沫鋁的開(kāi)始，也標(biāo)志著泡沫金屬研究的開(kāi)始。1959年，B.C.Allen發(fā)明了目前作為生產(chǎn)泡沫鋁基本工藝之-的粉末壓實(shí)發(fā)泡法(PCF: Power Compact Foaming)。進(jìn)入60-70年代，生產(chǎn)泡沫鋁的方法已經(jīng)大體上比較成熟，主要可分為鑄造法、金屬沉積法、粉末冶金法、噴鍍沉積法等。從上世紀(jì)80年代至今，國(guó)際上越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始從事泡沫鋁的研究工作，90年代后期，J.Banhart等創(chuàng)立了泡沫金屬的國(guó)際性學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)，并于1999年在不萊梅召開(kāi)了該機(jī)構(gòu)的第一次會(huì)議，之后該機(jī)構(gòu)每隔兩年召開(kāi)~次關(guān)于泡沫鋁的制備和應(yīng)用的國(guó)際性會(huì)議，這也標(biāo)志著泡沫金屬已逐漸成為重要的學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域。目前，國(guó)外單位已有單位能夠制備出用于多種用途的泡沫鋁材和泡沫鋁零件，如加拿大的Cymat公司、日本的九州工業(yè)研究所、美國(guó)的Ethly公司等。目前，日本的研究水平最為領(lǐng)先，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)泡沫鋁的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，而且已有泡沫鋁應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。例如，采用泡沫鋁制作國(guó)際觀光列車空調(diào)發(fā)電機(jī)室的隔音墻，并取得了良好效果。日本通產(chǎn)省工業(yè)技術(shù)研究院所制的泡沫鋁型材被用以制造沼津高速公路的護(hù)欄等輔助設(shè)備。在建筑方面日本將泡沫鋁用作各種防止噪音空間的內(nèi)裝置材料。加拿大Cymat鋁業(yè)公司的Cymat泡沫鋁采用“氣體吹入金屬液法”生產(chǎn)，作為汽車產(chǎn)品的填充物已被廣泛應(yīng)用于德國(guó)格奧菲舍爾汽車。我國(guó)的泡沫鋁研究工作起步于80年代，研究及應(yīng)用水平較國(guó)外一些先進(jìn)的工業(yè)國(guó)家尚有一定的差距，國(guó)外的某些公司機(jī)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)較大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的同時(shí)，能夠保證泡沫鋁產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)性以及規(guī)模化，與之相比國(guó)內(nèi)現(xiàn)有水平還有較大差距。國(guó)內(nèi)的泡沫鋁大多處于研究階段，實(shí)際應(yīng)用案例較少，有經(jīng)報(bào)道只有為數(shù)不多的幾項(xiàng)，其中較有名的是在盧浦大橋(中國(guó)第一座鋼結(jié)構(gòu)拱形大橋)鋪設(shè)的泡沫鋁隔音板材。目前，國(guó)內(nèi)主要從事泡沫鋁研究的高校及科研院所有東南大學(xué)、中國(guó)科學(xué)與技術(shù)大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)金屬研究所和固態(tài)物理研究所昆明理工大學(xué)大學(xué)太原理工大學(xué), 合肥工業(yè)大學(xué)等，主要從事泡沫鋁生產(chǎn)工藝及性能研究，取得了一些突破，但與國(guó)外研究領(lǐng)域相比仍有大量的工作要做。