特种金属功能材料中Zr基多孔非晶合金的研发

名称:特种金属功能材料中Zr基多孔非晶合金的研发

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更新时间:2021-04-04

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详细说明

  材料技术一直是世界各国科技发展规划之中的一个十分重要的领域,它与信息技术、生物技术、能源技术一起,被公认为是当今社会及今后相当长时间内总揽人类全局的高技术。新材料技术的研究和开发对现代社会工业发展起着决定性的作用。“新材料全球交易网”平台通过线上及线下提供特种金属功能材料等新材料厂家直销、新材料交易、新材料供应、新材料采购、新材料咨询、 新材料融资、新材料技术、新材料专利等服务内容。

  把特种金属功能材料非晶合金做成多孔材料时,因孔隙能够限制剪切带的扩展,可以阻碍、转移、甚至开动新的剪切带,从而改变剪切带的分布,促使形成多个剪切带,相应地提高了合金的整体塑性。因此,多孔非晶合金特种金属功能材料结合了多孔材料和非晶合金的优点,如轻质、较高的屈服强度、良好的能量吸收性能等,最近几年引起材料界越来越大的兴趣。

  Zr基多孔非晶合金特种金属功能材料作为一种新型结构功能材料,不仅保留了单相Zr非晶合金低弹性模量、抗腐蚀性等优异性能,同时还具有复合材料的变形特征,既有一定的强度,又有着良好的室温塑性,进而展现出良好的能量吸收性能等特性。Zr基多孔非晶合金与泡沫铝的强度相比提高了将近190倍,同时弥补了Zr基非晶合金在室温下几乎没有塑性变形方面的不足。

  由于多孔非晶合金具有较高的比强度、比表面积、起着结构支撑、减震缓冲、分离过滤、催化载体及生物医学植入体等各种各样的作用,表现出“轻质”和“强韧”等独特性能。这些性能上的优势可以满足未来许多领域的工程应用。Zr基多孔非晶合金有望用于制造飞船起落架、非晶合金泡沫为骨架的复合装甲材料、汽车的缓冲减振器等;可以制作降噪装置和电磁屏蔽室,磨床防护罩和电子仪器外壳等多种部件;还可以作为代替人体骨的生物材料等,在航天航空、武器装备、通信能源、生物医用等领域有着良好的应用前景。

  Zr基多孔非晶合金特种金属功能材料的制备方法,主要有气体发泡法和渗流铸造法。

  1、气体发泡法

  气体发泡法是采用向合金熔体中注入气体的方法来制备多孔材料。该方法通常是将非晶合金锭放入石英管中后抽真空,然后通过电阻炉或感应炉加热石英管,使其内部非晶合金熔化,随后向熔融的液体中注入高压气体,保温一定时间后迅速降压,最后进行快冷,即可得到闭孔的非晶合金特种金属功能材料。通常情况下,注入的气体可以是H2、O2、N2、水蒸气以及惰性气体。但Zr基非晶合金在高温下非常活泼,易与H2、O2、水蒸气等气体发生反应,因此,发泡时,将采用惰性气体(如He气)作为发泡剂,得到球形闭孔Zr基非晶合金。

  2、渗流铸造法

  渗流铸造法是将Zr基非晶合金在真空状态下熔化于熔化腔内,并以一定的速度和压力压入填料颗粒的空隙中,快速冷凝后去除固体内部的易溶颗粒,得到具有连通孔结构的多孔非晶合金。它是制备开孔泡沫材料的最常用的方法。该方法与普通金属的渗流铸造类似,首先是将易溶颗粒作为造孔剂,装在一定的容器中(如石英管、不锈钢等),随后在一定的温度烘焙造孔剂使其干燥成型,接着在一定的速度、压力下向模具中注入熔融的合金液体并保持一定时间后进行快速冷却,得到预制型。最后通过特定的溶液(水、酸等)溶解掉预制型中的造孔颗粒,得到多孔非晶合金特种金属功能材料。