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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)泡沫鋁的開始，也標(biāo)志著泡沫金屬研究的開始。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，國際上越來越多的學(xué)者開始從事泡沫鋁的研究工作，90年代后期，J.Banhart等創(chuàng)立了泡沫金屬的國際性學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)，并于1999年在不萊梅召開了該機(jī)構(gòu)的第一次會議，之后該機(jī)構(gòu)每隔兩年召開~次關(guān)于泡沫鋁的制備和應(yīng)用的國際性會議，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)用于德國格奧菲舍爾汽車。我國的泡沫鋁研究工作起步于80年代，研究及應(yīng)用水平較國外一些先進(jìn)的工業(yè)國家尚有一定的差距，國外的某些公司機(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)過程的連續(xù)性以及規(guī)模化，與之相比國內(nèi)現(xiàn)有水平還有較大差距。國內(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)、中國科學(xué)與技術(shù)大學(xué)、中國科學(xué)院沈陽金屬研究所和固態(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，但與國外研究領(lǐng)域相比仍有大量的工作要做。