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了解成型针织浸渗法高孔隙率材料

信息来源:china1f.com  时间:2014-09-12  浏览次数:5908

    高孔隙率金属材料是近20年来国际上迅速发展的一种兼具功能和结构双重属性的新型工程材料。这种材料综合了低密度、高刚度、冲击吸能性、消音降噪、电磁屏蔽、透气透水、低热导率等性能及具有良好的阻尼特性,因此广泛应用于航天、航空、原子能、环保及电化学等行业。
    高孔隙率金属材料的制备方法主要包括铸造、发泡、沉积、烧结等。从研究技术上看,大孔径立体网状及小孔径、低密度高孔隙率的泡沫金属是目前制备技术上突破的重点。国内外的许多学者在此方面做了各具特色的工作。然而,这些方法都存在工艺复杂,成本高,可选择的材料受限制等缺点。
    成型针织技术是近10年针织工业中快速发展起来的一个分支。它颠覆了传统的针织过程,可以通过改变参加编织的针数和横列数来改变织物的尺寸和形状,是制备高孔隙率泡沫材料三维有机模板的一种颇有前景的方法。目前,在泡沫金属制备领域,有关这方面的研究报道还很少。我们以聚对苯二甲酸乙二醇酯为原料,通过探索合适的工艺路线制备高孔率通孔结构的泡沫铜。
    实验材料包括铜粉末、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇、甲基纤维素溶液、表面活性剂和氨水。
    金属浆料性能的优劣是能否制备出性能良好的泡沫铜的关键因素之一,金属浆料应该具有一定的流动性和较好的触变性。浆料的触变性可以保证在去除多余浆料的过程中保持前驱体的多孔结构、避免堵孔缺陷的产生;浆料的流动性是保证浆料浸渍过程中均匀涂覆在多空隙有机前驱体的线圈及孔壁上的主要因素。
    金属浆料的流变特性不仅取决于金属粉体的特性、固相含量、分散剂的选择,还和浆料的pH值相关。当转速一定时,浆料的粘度随着浆料的pH值的增加先下降后升高。
    泡沫铜烧成过程主要包括三个阶段:聚酯分解阶段、氧化铜分解阶段和泡沫铜烧结阶段。
    聚酯的热分解开始于170~200℃,当温度达到300℃左右,聚酯分解完成。在第一阶段应控制加热速率,如果升温过快,会因有机物剧烈氧化产生大量气体造成多孔体坍塌、开裂。
    去除聚酯的同时,立体素坯在220℃氧化为无强度的、黑色的氧化铜多孔坯体,因此第二阶段的目的是在高真空条件下将氧化铜坯体分解成略有强度的多孔泡沫铜。在此阶段应控制热解速度和保温时间,以免造成坯体坍塌及金属过度挥发。第三阶段为多孔铜的烧结阶段,氧化铜在分解成铜的过程中会造成较多的孔位,结构较为疏松,此时应提高烧结温度,促进烧结颈长以提高泡沫强度,同时控制保温时间以减少铜的挥发。
    综上,以涤纶为原料,采用成型针织技术编织出高气孔率的有机模板,经过有机泡沫浸渗可以制备高孔隙率、开孔结构的泡沫铜。pH值对金属浆料的流动性有较大影响,当pH值为9.5时,浆料的流动性最好。在高真空条件下可使氧化铜泡沫体分解为铜泡沫体。二次浸渗后泡沫铜材料孔隙率变化不大,但其应力平台从0.5 Mpa提高到1Mpa。
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