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第7章 金属也可以像泡沫塑料吗

如果有人告诉你,一块铁可以像泡沫塑料一样地在水中浮起来,你会相信吗?通常我们所见到的金属材料大都是致密的,一般都很坚硬。但是如果采用特殊的生产工艺也可使金属内部产生很多孔隙,这种金属被称为多孔性金属。

多孔性金属可以分为多泡性金属和通气性金属两类。两者的区别是前者的孔隙是独立的,和外部没有联系,就像我们日常生活中所见到的蜂窝一样(不过,多孔金属的孔可没有蜂窝的孔那么大,它的孔是极其细小的,甚至我们肉眼都看不到),而后者是连续相通的。

多孔性金属中孔隙占总体积的百分数称为孔隙度,它是衡量多孔体金属的重要指标,孔隙度越大,说明金属里面的孔隙越多。大家想想,如果把它放大,是不是很像泡沫?所以,人们把孔隙度达到90%以上,具有一定强度和刚度的多孔体金属称为泡沫金属。这种金属孔隙含量高,而且孔隙直径可达毫米级,几乎是连通孔,因而它属于通气性金属。

泡沫金属可以达到省能源、省资源的目的,适应现代工业制品发展的需要。与块状材料相比,泡沫金属具有以下几个特点:

第一,质量轻。同样体积大小的金属,其中所含的孔隙越多越大,就越轻。当孔隙度为90%时,大部分金属比相同体积的水还要轻。当孔隙度达到90%以上,铁就可以成为在水上漂浮的泡沫铁。但是,孔隙的大小和在金属内部的分布是不是均匀也很重要,否则即使金属的孔隙度再高也可能浮不起来。所以,如何使孔隙大小均匀分布,是制造泡沫金属的一个关键和难题。

第二,强度随孔隙度的增加而降低,在较大的压力下容易发生较大的形变,所以泡沫金属具有很好的吸收能量的功能。

第三,导热率随孔隙度的增加而降低。如孔隙度达到50%以上时,热传导要下降几十倍。这样它对热的传导变得很慢。

此外,泡沫金属还有在较宽频率范围内较好的吸音特点,有很强的屏蔽电磁波和良好的耐热性能。