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Ni基多孔合金的制备及性能研究
Ni基多孔合金的制备及性能研究
摘要：Ni基多孔合金是一种具有优异性能的材料，其制备方法、微观结构和性能有着密切的关系。本文对Ni基多孔合金的制备方法，微观结构和性能进行了研究，重点探讨了其独特的孔结构对其物理、化学、机械、热学等性能的影响。研究结果表明，Ni基多孔合金具有优秀的耐腐蚀性、韧性、机械强度、导电性等性能，在航空航天、汽车、医疗等领域具有广泛应用前景。
关键词：Ni基多孔合金；制备方法；微观结构；性能研究
一、引言
Ni基多孔合金是一种具有优异性能的材料，具有轻质、高强、高刚、高耐腐蚀性、高温强度、良好的导电性等优点。近年来，随着航空航天、汽车、医疗等领域的发展，对Ni基多孔合金的需求越来越大。因此，对其制备方法、微观结构和性能进行研究，对于其应用推广具有十分重要的意义。
二、Ni基多孔合金的制备方法
Ni基多孔合金的制备方法主要包括空隙剂法、溶胶凝胶法、金属发泡法和放电加工法四种。空隙剂法是一种常用的制备方法，它通过加入体积分数0%~60%的空隙剂制成孔状结构材料。空隙剂一般都是泡沫金属、泡沫陶瓷、有机泡沫、淀粉颗粒等。空隙剂法制备出的Ni基多孔合金材料孔隙率高达40%~90%，孔径大小为几十到几百微米，孔壁均匀、结构紧密，且具有优异的机械性能和导电性能。
溶胶凝胶法是一种重要的制备Ni基多孔合金的方法，它是根据可以形成孔状结构的可溶胶体系直接制备多孔材料。溶胶凝胶法制备出的Ni基多孔合金孔径分布均匀、孔壁较薄、孔径大小可控、耐腐蚀性能好，但是实现大孔径和高孔隙率比较困难。
金属发泡法是一种通过化学反应生成气体，使黄铜、镍、钛等所用金属的熔体形成多孔结构的方法。这种方法制备出的Ni基多孔合金孔径分布较宽，可控性比较差，但可以实现相对轻便的大尺寸多孔材料，同时可制备复杂结构的孔隙材料，如螺旋、球形、环形等形状。
放电加工法是一种利用放电电极对固体材料进行电火花切割加工，形成孔径可调、孔隙率高的多孔合金材料。这种方法可以制备出空间网格结构的Ni基多孔合金，可以控制孔径大小和孔隙率，还可制备出内部有奇异性空腔和结构的微型多孔合金材料。
三、Ni基多孔合金的微观结构
Ni基多孔合金的微观结构主要是指孔径、孔隙率、孔径分布、孔壁厚度等。其中，孔径和孔隙率是最影响Ni基多孔合金性能的关键参数。当孔径较小时，孔隙率高，主要起到减轻重量的作用；当孔径较大时，孔隙率降低，有利于提高力学强度和变形性能。
另外，Ni基多孔合金孔壁厚度对其力学性能和热学性能也有很大的影响。孔壁过薄会导致材料强度不足，抗压强度降低；孔壁过厚则会导致热传导不良，热膨胀系数大，使材料在高温下易发生热应力开裂。
四、Ni基多孔合金的性能研究
1.物理性能
Ni基多孔合金具有相对较低的密度和孔隙率，因此其物理性能比普通合金要好。研究表明，Ni基多孔合金的导电性能优异，其导电系数可达46500S/m，比铜高出近5倍。此外，Ni基多孔合金还具有优秀的吸波性能，其电磁波吸收率高达99.8%。
2.化学性能
Ni基多孔合金的耐腐蚀性能非常好，具有优异的耐酸碱腐蚀性，特别是对海水的抗腐蚀能力极强。研究还发现，Ni基多孔合金在氧化环境中的抗氧化性能优于普通合金材料。
3.机械性能
Ni基多孔合金具有优良的机械性能，其强度和韧性都比较高。研究表明，Ni基多孔合金的抗压强度、屈服强度和弹性模量与其孔径和孔隙率有关。当孔径和孔隙率小于一定数值时，Ni基多孔合金的力学性能呈现出明显的优势。
4.热学性能
Ni基多孔合金的热导率、热膨胀系数和热容量等热学性能与其微观结构和孔隙率等有密切联系。研究表明，Ni基多孔合金的导热性能与其孔径、孔隙率和孔壁厚度等参数相关，其热膨胀系数和热容量则与材料的成分密切相关。
五、结论
本文对Ni基多孔合金的制备方法、微观结构和性能进行了研究。研究结果表明，Ni基多孔合金具有优异的物理性能、化学性能、机械性能和热学性能，是一种具有广泛应用前景的新型材料。未来，需要进一步研究其组织结构、孔径、孔隙率和孔壁厚度等重要参数对其性能的影响，以更好地推广其应用。