不銹鋼基體材料表面燒結(jié)多孔層工藝技術(shù)c

1、摘要多孔金屬材料是當(dāng)前材料科學(xué)中迅速發(fā)展并兼具功能和結(jié)構(gòu)雙重屬性的性能優(yōu)異的新型工程材料,廣泛應(yīng)用于航空航天、冶金機(jī)械、石油化工、電子通訊、化工化學(xué)、建筑交通、能源環(huán)保、國防軍工、生物制藥、核技術(shù)和海陸空武器裝備等方面。本文論述了多孔金屬材料作為表面涂層應(yīng)用到以不銹鋼為基體的材料制備中，分析多孔金屬層的性能與用途，對不銹鋼材料性能的改善，闡述了常用的燒結(jié)方法，最后對不銹鋼基體材料表面燒結(jié)燒多孔層工藝技術(shù)的發(fā)展做了展望。關(guān)鍵詞：不銹鋼，表面燒結(jié)技術(shù)，多孔層目錄1緒論11.1多孔金屬材料概述11.2多孔材料的研究現(xiàn)狀11.3研究意義31.4本文研究內(nèi)容32多孔金屬材料的性能與用途42.1性能42.

2、2基本用途42.3多孔金屬材料在不銹鋼中的應(yīng)用63不銹鋼表面多孔層的制造83.1多孔層燒結(jié)技術(shù)83.2 不銹鋼材料的激光燒結(jié)多孔層工藝124展望14參考文獻(xiàn)15不銹鋼基體材料表面燒結(jié)多孔層工藝技術(shù)的探究 151緒論1.1多孔金屬材料概述多孔金屬材料是一種在金屬基體中分布著大量連通或不連通孔洞的新型輕質(zhì)結(jié)構(gòu)功能材料。它以比重小、孔隙率高和比表面積大為特征,兼有連續(xù)金屬相如強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好的特點與分散(或連續(xù))空氣相的阻尼減震、隔聲等特性。多孔金屬材料的這些獨特結(jié)構(gòu)使其具有許多優(yōu)異的性能,它不僅比強(qiáng)度高,耐腐蝕,而且具有較高的阻尼性能、優(yōu)異的熱物理性能、優(yōu)良的流通和過濾分離性能、良好的聲學(xué)及電磁學(xué)

3、性能等1。多孔金屬材料根據(jù)孔徑大小可分為三類:微孔材料(孔徑<2m)、中孔材料(2m <孔徑<50m)和粗孔材料(孔徑>50m)。根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為閉孔多孔金屬和通孔多孔金屬兩種。根據(jù)制備方法可以將多孔金屬材料分為粉末燒結(jié)型、纖維燒結(jié)型、鑄造型、沉積型和復(fù)合型五大類,廣義而言,凡是能制得具有一定孔隙率的金屬材料,即可稱之為多孔結(jié)構(gòu)金屬(porous metal),其中用發(fā)泡法制備的多孔材料稱之為泡沫金屬(foamed metal)或胞狀結(jié)構(gòu)金屬(cellular structure metal).1.2多孔材料的研究現(xiàn)狀本文調(diào)查了多孔金屬材料燒結(jié)技術(shù)方面的一些研究情況，如圖

4、圖1.1國家分布圖1.2年份分布圖1.3研究方向分布1.3研究意義在傳統(tǒng)的金屬加工過程中，孔洞通常被認(rèn)為是一種結(jié)構(gòu)缺陷（如縮孔、縮松等），因為它們往往是裂紋形成和擴(kuò)展的中心，并對材料的物理、化學(xué)性能及力學(xué)性能產(chǎn)生不利影響，嚴(yán)重危害產(chǎn)品的性能及使用壽命。但當(dāng)金屬材料中孔洞的數(shù)量增加到一定程度后，金屬材料會由于孔洞的存在而獲得其它如熱、聲、能量吸收、輕質(zhì)等不同于致密材料的獨特性能，這就是多孔金屬（Porous metal，PM）。將其作為表面處理技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，不僅能使器械性能實現(xiàn)大幅度的飛躍，更是為我們材料方面的研究開辟了寬闊的道路。另外傳統(tǒng)不銹鋼表面的處理技術(shù)為拋光，電鍍，化學(xué)鍍，熱滲鍍，著色，

5、氣相沉淀等，現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)更有離子注入，激光表面技術(shù)等，都不同成都的改善了提高材料表面摩擦性能、 抗氧化性能、抗腐蝕性能等。但表面燒結(jié)多孔層工藝改善了其他更多的如能量吸收，輕質(zhì)等常見方法所不能提供的特性。并且表面燒結(jié)多孔層技術(shù)可以和這些不銹鋼表面技術(shù)相結(jié)合，制備出各方面性能更加優(yōu)越，更能滿足現(xiàn)在工業(yè)需求的產(chǎn)品。例如激光技術(shù)就可以的與很好的與表面多孔層技術(shù)相結(jié)合，利用激光的高集中能量對不銹鋼表面進(jìn)行表面燒結(jié)處理，形成多孔層，最終有很好的效果，極大的提高了效率。1.4本文研究內(nèi)容本文先論述了材料多孔化的性能的提升以及其用途，之后對多孔表面制備技術(shù)進(jìn)行了探究，闡述了幾種常見的燒結(jié)方法，并對其應(yīng)用到不銹

6、鋼進(jìn)行了評估，最后對不銹鋼基體材料表面燒結(jié)多孔層工藝技術(shù)的發(fā)展做了些展望。2多孔金屬材料的性能與用途2.1性能從結(jié)構(gòu)角度分析，多孔金屬具有質(zhì)量輕、比重小、高孔隙率、比表面積大、孔徑可控范圍較大等特點，因此與傳統(tǒng)金屬相比，多孔金屬在以下幾點性能方面具有特殊優(yōu)勢： （1）熱物理性能 多孔金屬導(dǎo)熱率隨空隙率增加呈指數(shù)下降，其導(dǎo)熱率僅為純金屬的 1/51/150，足以與絕熱材料相媲美。當(dāng)接受熱量的多孔金屬置于一定空氣對流及流動液體中時，由于其大表面積及產(chǎn)生復(fù)雜的三維流動，使其具有高的散熱能力2 。 （2）聲學(xué)性能 多孔金屬的金屬基體本身允許聲波進(jìn)入其中，使內(nèi)部骨架振動而吸收聲能，借機(jī)械運動將聲能轉(zhuǎn)換為

7、熱能?？紫秲?nèi)介質(zhì)（一般為空氣）在聲波作用下，產(chǎn)生振動引起聲波射向金屬表面，從而產(chǎn)生漫射而干涉消音。此外，孔內(nèi)介質(zhì)在聲波作用下發(fā)生壓縮伸張變形，引起介質(zhì)與孔壁之間摩擦，使聲能轉(zhuǎn)化為熱能，從而具有吸音、消音效能1。 （3）滲透性能 通孔多孔金屬具有流體可透過性，可以作為過濾器、散熱器、消音器等與流體流通性能有關(guān)的設(shè)備。滲透性能隨空隙率的增加而增大，又隨兩端壓力差增大而增加4。 （4）電磁屏蔽性能 多孔金屬對電磁波具有優(yōu)良的屏蔽作用，特別是對高頻電磁波屏蔽效果更好。高頻電磁場通過多孔金屬時產(chǎn)生感應(yīng)電勢而形成感應(yīng)渦流，與原磁場反向渦流磁場的抵消作用，起到電磁屏蔽效果，屏蔽作用遠(yuǎn)高于導(dǎo)電性涂料及導(dǎo)電性材

8、料。 （5）阻尼性能 多孔金屬是由金屬骨架及空隙構(gòu)成的，組織極不均勻。在壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線上有一個很長的平穩(wěn)段5，即應(yīng)變強(qiáng)烈滯后于應(yīng)力，因而它是阻尼合金。而多孔金屬通過力學(xué)性能的提高，將是一種很有前途的減振降噪高阻尼材料。2.2基本用途（1）能源電極材料 目前，輕量化、高比能、高吸收轉(zhuǎn)化率的電池材料的開發(fā)成為這一發(fā)展的關(guān)鍵。燒結(jié)多孔電極存在孔隙率不高、活性物質(zhì)利用率低、電極強(qiáng)度不夠、電極制造工藝復(fù)雜等不足，采用更高孔隙率的泡沫金屬材料作為化學(xué)電源電極的結(jié)構(gòu)材料，是化學(xué)電源的一次革命。相對于其他多孔材料而言，多孔金屬導(dǎo)電性能良好，并具有一定的自支撐能力和很大的比表面積以提供廣闊的界面電化學(xué)電荷傳遞

9、空間，因而成為一種優(yōu)良的電極材料，適用于各種蓄電池、燃料電池、空氣電池和太陽能電池。 （2）催化反應(yīng)材料 高孔率多孔結(jié)構(gòu)的催化劑具有較大的比表面積，因此在催化過程中，催化劑與待反應(yīng)氣、液體之間存在較大的接觸面積。目前，作為多孔催化劑載體的材料一般為多孔陶瓷材料和多孔金屬材料，而相比于多孔陶瓷，多孔金屬具有高延展性和熱導(dǎo)率等優(yōu)勢，可加大反應(yīng)效率，有利于整體反應(yīng)系統(tǒng)的進(jìn)行。因此多孔金屬目前正逐步取代多孔陶瓷，成為常用的多孔催化劑載體材料。 當(dāng)今，已得到工業(yè)應(yīng)用的多孔金屬材料有多孔鎳、多孔鈦、多孔銅、多孔不銹鋼等。多孔鎳催化載體主要用于環(huán)保工業(yè)方面，由于多孔鎳可與水溶液中的 Cr 離子發(fā)生氧化還原反

10、應(yīng)，所以可有效凈化含劇毒 Cr 離子的水溶液；松裝粉末燒結(jié)法制備的多孔鈦板可用于制作工業(yè)廢水處理裝置，除去廢水中有害雜質(zhì)顆粒或離子；多孔銅、多孔不銹鋼催化劑在石油化工領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用，可用于碳?xì)浠锏纳疃妊趸?、乙醇的選擇性氧化、石油化工中的己烷重組等反應(yīng)工程；多孔鐵基金屬載體可應(yīng)用于多功能脫臭、自動空氣凈化器和去臭建材等方面，這種載體首先是由日本學(xué)者通過在三維網(wǎng)狀鐵系多孔體上復(fù)合鐵（3）能量吸收和緩沖減振 在能量吸收方面，多孔金屬有許多用途，例如金屬多孔元件作為緩沖器安裝在測量儀表系統(tǒng)中，使儀表內(nèi)形成均勻的線性壓力，既可使脈沖壓力得到緩沖，又保護(hù)了儀表。此外，發(fā)泡金屬在動能吸收系統(tǒng)中具有很好

11、的應(yīng)用潛力，可用于機(jī)械緊固裝置、航天飛機(jī)的保護(hù)外殼和碰撞記錄儀中。另外，車體或發(fā)動機(jī)的一些部件可用泡沫金屬制造或增強(qiáng)，以同時獲得較高的剛性和較輕的質(zhì)量。因為通過泡沫金屬密度的選擇可得到很大范圍的彈性模量，故可匹配泡沫部件的共振頻率，由此抑制有害振動。由于運載工具安全性的要求不斷提高（特別是在汽車工業(yè)中），使得其質(zhì)量增加。這又和進(jìn)一步的要求相矛盾，如降低燃料消耗。因此，低比重和高能量吸收能力的材料倍受青睞2。 （4）過濾與分離 利用多孔金屬的孔道對流體介質(zhì)中固體粒子的阻留和補(bǔ)集作用，將氣體或液體進(jìn)行過濾與分離，從而達(dá)到介質(zhì)的凈化或分離作用。多孔金屬過濾器可用于從液體（如石油、汽油、致冷劑、聚合物

12、熔體和懸浮液等）或空氣和其它氣流中濾掉固體顆粒。使用最廣的金屬過濾器材料是多孔青銅和多孔不銹鋼。多孔金屬材料用作分離媒介，如從水中分離出油、從冷凍劑中分離水。還可作充氣液體或液體分布 co2等的擴(kuò)散媒介。 在生物化學(xué)領(lǐng)域，金屬泡沫用作滲透膜的支撐體。該原理也能擴(kuò)展到那些取決于滲透或反向滲透作用的過程，如流出物處理中的脫鹽和脫氫。經(jīng)過青銅、不銹鋼、鎳等多孔金屬過濾器凈化的空氣、已廣泛用于各種厭氧細(xì)菌的生長，它幾乎取代了原用的活性炭加脫脂棉的空氣過濾器。大輸液制取中的脫炭，采用多孔不銹鋼或鈦，過濾效果提高數(shù)倍，而且降低了維護(hù)費用，它已基本取代原用的砂濾棒。在冶金工業(yè)中濕法冶煉鉭粉生產(chǎn)中，熔融金屬鈉

13、采用鎳過濾器。此外，多孔金屬作為過濾分離器在原子能工業(yè)、宇航工業(yè)、石化工業(yè)中均有應(yīng)用。總之，只要涉及固液、液液、氣液過濾與分離的場合，基本上均可采用金屬多孔材料。 （5）熱交換 多孔金屬具有很大的比表面積，是熱交換和加熱的有效材料、通孔體適作熱交換器、加熱器和散熱器，其中循環(huán)空氣加熱器和電阻水加熱器都表現(xiàn)了很高的效率和優(yōu)良的使用性能?？筛鶕?jù)需要制成管狀或平面狀金屬與多孔金屬的組合件，在強(qiáng)迫對流條件下使用有利于利用三維復(fù)雜流動，克服邊界層的不利影響。閉孔多孔不銹鋼可作絕緣材料，其強(qiáng)度及耐溫性優(yōu)于相應(yīng)傳統(tǒng)材料。泡沫鋼可應(yīng)用的溫度區(qū)間很寬，如可制作汽車發(fā)動機(jī)的排氣歧管。因為歧管傳熱率的大大減小，達(dá)到

14、排氣催化的正常操作溫度所需時間也隨之減小。此外，多孔金屬耐火且具有與阻火能力協(xié)調(diào)的高滲透性，可作為防止火焰沿管道蔓延的優(yōu)質(zhì)材料，故可制成滅火器。 （6）結(jié)構(gòu)材料 多孔金屬具有一定的強(qiáng)度、延展性和可加工性，可作輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，尤其是溫度超過 200的場合。如作機(jī)翼金屬外殼的支撐體、導(dǎo)彈鼻錐的防外殼高溫倒坍支撐體（因其良好的導(dǎo)熱性）、雷達(dá)鏡的反射材料等。在建筑上，需要多孔金屬制作輕、硬、耐火的元件、欄桿或這些物體的支撐體。現(xiàn)代化電梯高頻高速的加速和減速，特別需要輕質(zhì)結(jié)構(gòu)（如泡沫鋁或泡沫鑲板）來降低能耗。而安全規(guī)則常常排除傳統(tǒng)的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)技術(shù)，故多孔材料以其同時具備吸能和剛硬的特性，在這些應(yīng)用中充滿前景

15、。泡沫金屬還可作許多有機(jī)和無機(jī)材料的增強(qiáng)材料。孔隙率為 6%30%的鋁合金基復(fù)合材料（如 Fe 或 Ni 泡沫等增強(qiáng)）可用于內(nèi)燃機(jī)引擎。此外，多孔金屬還可作鑲板、殼體和管體的輕質(zhì)芯，制成多種層壓合材料。 2.3多孔金屬材料在不銹鋼中的應(yīng)用金屬材料多孔化后，質(zhì)量輕、比重小、比表面積大，并且具有某些特殊優(yōu)勢，例如熱物理性能、聲學(xué)性能、滲透性能、電磁屏蔽性能、阻尼性能等，有很大的優(yōu)越性，并且在能源電級、化學(xué)反應(yīng)催化、過濾分離、熱交換、結(jié)構(gòu)材料等方便都有很好的前景。將這種技術(shù)應(yīng)用到不銹鋼表面處理方面，無論是提高不銹鋼材料的性能還是增大不銹鋼應(yīng)用領(lǐng)域，都有很好的促進(jìn)作用，結(jié)合不銹鋼鋼抗氧化，抗腐蝕等特性

16、，易制備，整個不銹鋼產(chǎn)業(yè)成熟的特點，也是對傳統(tǒng)材料應(yīng)用的一次改革和和工業(yè)生產(chǎn)中材料多樣性極大的提升3。通過成熟的燒結(jié)工藝，以不銹鋼為基體添加其他的金屬材料，進(jìn)行表面燒結(jié)，使鋼材表面形成一層多孔金屬層，再進(jìn)行不銹鋼的下一步處理。與傳統(tǒng)不銹鋼制造工藝相比，基體表面多了層多孔金屬材料，提供了額外的各方面優(yōu)越特性，與一般的不銹鋼表面涂層相比，其主要作用是提高了不銹鋼的其他方面的物理特性。3不銹鋼表面多孔層的制造多孔金屬材料主要采用燒結(jié)技術(shù)制造，燒結(jié)又可分為傳統(tǒng)燒結(jié)與特種燒結(jié)，如圖3.1。圖3.1制備方法3.1多孔層燒結(jié)技術(shù)傳統(tǒng)燒結(jié)多孔金屬按所用金屬原料在制備過程中的狀態(tài)可分為: 固態(tài)燒結(jié)法, 半固態(tài)燒

17、結(jié)法, 粉體熔化法。下面分別介紹各種制備方法的工藝過程,燒結(jié)機(jī)理及工藝參數(shù)對燒結(jié)的影響, 并分析了各制備方法的優(yōu)缺點。3.1.1固態(tài)燒結(jié)法固態(tài)粉末燒結(jié)法是采用金屬粉末作原料, 與發(fā)泡劑混合后經(jīng)壓制成型和高溫?zé)Y(jié)來制造多孔金屬材料的工藝過程。在整個加工過程中, 粉末始終保持著固體狀態(tài), 高溫下發(fā)泡劑分解析出, 導(dǎo)致金屬膨脹, 燒結(jié)后得到多孔金屬。開始作規(guī)則堆積的球形粉末(圖3.2(a),(b) ,當(dāng)加熱到0.4T熔 時,顆粒接觸處由于原子熱振動振幅的增加, 使許多原子離開自己的晶格陣點而發(fā)生擴(kuò)散, 形成顆粒間的初始金屬結(jié)合。當(dāng)燒結(jié)溫度升高到0.5T熔 時, 粉末顆粒凸出處自由表面上的原子開始向鄰

18、近粉末顆粒的接觸區(qū)遷移, 形成燒結(jié)頸(圖3.2( c)隨著燒結(jié)的進(jìn)行, 燒結(jié)頸長大, 最后孔道趨于穩(wěn)定, 成為圓柱狀(圖3.2( d) )。粉末燒結(jié)型多孔材料應(yīng)用較早, 孔徑大都小于0.3mm, 孔率一般不高于30%。當(dāng)前大量生產(chǎn)與應(yīng)用的粉末燒結(jié)多孔材料主要是銅、鋁、不銹鋼、鈦、鎳及鎳合金等。這種多孔材料具有耐高溫、抗急冷急熱、抗腐蝕、強(qiáng)度高、韌性好、孔形穩(wěn)定等優(yōu)良特性，圖3.3一種粉末燒結(jié)型多孔銅材料的SEM顯微照片。圖3.2球形粉末顆粒的燒結(jié)圖3.3一種粉末燒結(jié)型多孔銅材料的SEM顯微照片3.1.2半固態(tài)燒結(jié)技術(shù)半固態(tài)燒結(jié)又叫液相燒結(jié), 是將金屬及其合金在固相線和液相線溫度區(qū)間加工成成形產(chǎn)

19、品的一種方法。液相燒結(jié)的動力是液相表面張力和固-液界面張力。液相燒結(jié)過程4: 第一, 液相生成和顆粒重排;第二, 固相溶解和析出; 第三, 固相骨架形成。如圖3.4a 所示, 當(dāng)加熱到一定溫度時, 顆粒部分熔化, 在表面張力的作用下, 顆粒發(fā)生類似粘性液體的流動, 顆粒從點接觸發(fā)展到相互聚合, 形成燒結(jié)頸并且逐漸長大, 如圖3.4 b, c 所示。液相燒結(jié)過程中, 適當(dāng)延長燒結(jié)時間有利于孔隙的均勻化, 有利于改善制品性能, 但燒結(jié)時間過長會導(dǎo)致孔隙過大和顯微組織的粗化, 所以燒結(jié)時間的長短應(yīng)視具體情況的不同而進(jìn)行選擇。燒結(jié)氣氛可以保護(hù)材料表面使之不受污染。液相燒結(jié)較之固相燒結(jié), 可以縮短燒結(jié)時

20、間、提高燒結(jié)速度, 但也存在著諸如尺寸控制、燒結(jié)體的開裂和坍塌等問題。圖3.4 ( a) 顆粒部分熔化; ( b) 形成燒結(jié)頸;( c) 燒結(jié)頸長大3.1.3粉體熔化發(fā)泡法粉體熔化發(fā)泡法的工藝過程是: 首先將金屬粉末與粒狀發(fā)泡劑混合, 壓制成密實的金屬基體。然后將密實體加熱到對應(yīng)合金的熔點以上( 接近熔點) , 同時發(fā)泡劑分解釋放出氣體, 迫使密實體發(fā)生膨脹, 保溫一段時間后冷卻, 即得到金屬多孔材料。多孔金屬的孔隙率可以通過調(diào)節(jié)發(fā)泡劑的含量、成型壓力、加熱速率、保溫( 溫度及時間) 等工藝參數(shù)來控制。隨著發(fā)泡劑加入量的增加, 平均孔隙率增加; 壓實力越大, 即壓坯致密度越高, 平均孔隙率越大

21、; 加熱速率越大, 平均孔隙率就越大; 保溫時間和溫度需根據(jù)實際情況來選擇, 才能得到孔洞均勻一致的多孔材料，圖3.5為粉體熔化發(fā)泡法制備的材料橫截面顯微照片。圖3.5采用粉體熔化發(fā)泡法的材料橫截面3.1.4特種燒結(jié)技術(shù)激光燒結(jié)技術(shù)是快速原型技術(shù)中一個重要分支，相的比傳統(tǒng)的粉末燒結(jié)多孔金屬技術(shù)，其具有生產(chǎn)周期短、一次成形等優(yōu)點，特別適用于制備單個精密多孔金屬零件，圖3.6為激光燒結(jié)法制得的多孔材料SEM顯微照片。圖3.6激光燒結(jié)法制得的多孔材料SEM顯微照片放電等離子燒結(jié)(Spark Plasma Sintering,SPS)的制備原理如圖 3.7 所示其工藝過程為:向粉末樣品施加壓力, 使粉

22、末顆粒充分接觸, 同時由一對電極板和上下壓頭向模腔內(nèi)的粉末直接通入交流和直流的疊加電流, 通過火花放電產(chǎn)生的熱量和經(jīng)過粉末及壓頭的電流產(chǎn)生的熱量來加熱粉末, 粉末表面由于活化產(chǎn)生放熱現(xiàn)象而破壞粒子間的表面氧化層, 并產(chǎn)生燒結(jié)頸, 在燒結(jié)頸處聚焦電流和焦耳熱, 通過燒結(jié)頸與粒子中心的溫度差異來提高原子或離子的遷移, 導(dǎo)致燒結(jié)頸長大4, 5。圖3.7 SPS制備原理圖3.2 不銹鋼材料的激光燒結(jié)多孔層工藝多孔金屬層的結(jié)構(gòu)與不銹鋼基體或本身材料基體結(jié)構(gòu)的本質(zhì)區(qū)別在于其內(nèi)部具有規(guī)則排列的孔隙，因此孔隙率、孔隙形貌，孔徑大小是決定多孔層性能的關(guān)鍵指標(biāo)。而能否得到孔徑分布一致，孔隙貫通，孔口形狀均一的規(guī)則

23、多孔體，受到諸如工藝參數(shù)、發(fā)泡劑等多種因素的影響，而加工工藝是最重要的影響因素。如前文所描述激光燒結(jié)技術(shù)是一種快速成型技術(shù)，其制備原理如圖3.8。且激光技術(shù)可靠性好，加工精度高，非常適合應(yīng)用于不銹鋼基體材料的多孔層燒結(jié)，如圖 3.9。圖 3.8 激光燒結(jié)成形系統(tǒng)圖 3.9 多孔層顯微組織橫截面圖片激光燒結(jié)不銹鋼表面多孔層成形機(jī)制，按時間順序可以劃分為幾個不明顯的階段。 （1）當(dāng)激光束輻照粉床，在激光熱效應(yīng)作用下輻照區(qū)域內(nèi)的粉末熔化并形成燒結(jié)池。在液相其自身的粘性流動和毛細(xì)管力的作用下，熔解的金屬流入疏松粉末孔隙，這時，燒結(jié)體的孔隙性能因顆粒接合面增大而有明顯變化。（2）隨著燒結(jié)的進(jìn)行，金屬不斷

24、熔化使液相增多。造孔劑達(dá)到一定溫度后分解產(chǎn)生氣體；與此同時，激光束會對粉床產(chǎn)生活塞效應(yīng)6，在該效應(yīng)引起的瞬時高壓作用下，燒結(jié)池中由造孔劑反應(yīng)產(chǎn)生的氣體迅速溶解于金屬熔體中，當(dāng)熔體中的氣體達(dá)到飽和時，氣體就會析出，在液相中形核、長大。 （3）隨著激光束的連續(xù)掃描，燒結(jié)池中金屬的熔化和凝固同時進(jìn)行，在燒結(jié)池的前半部分，固態(tài)粉末不斷進(jìn)入燒結(jié)池內(nèi)熔化而形成熔體；在燒結(jié)池的后半部分，液態(tài)金屬不斷脫離燒結(jié)池凝固而形成固體。由于氣體在金屬熔體和固體之間的溶解度有差異，所以在凝固時由高壓快速溶入熔體中的氣體原子因溶解度瞬時降低產(chǎn)生過飽和，并在液固界面上逐漸以氣泡形式析出形成氣孔。金屬也凝固成相應(yīng)的固相。在凝固

25、界面上，存在一個三相反應(yīng)L （固）+（氣）。這個反應(yīng)與傳統(tǒng)的一個液相分解為兩個固相很類似，只是其中的一相是氣體而已。氣泡同樣經(jīng)歷形核、長大的過程，最后以孔隙的形式定向排列于固相中而得到藕狀多孔結(jié)構(gòu)。4展望金屬材料多孔化后，質(zhì)量輕、比重小、比表面積大，具有物理性能方面巨大特殊優(yōu)勢，另外還具有許多特殊性能，例如滲透性能、電磁屏蔽性能、阻尼性能等，這種材料的優(yōu)越性已經(jīng)使之成為材料研究中的大熱門，而不銹鋼材料作為一種傳統(tǒng)的、使用范圍極其廣泛的材料需要進(jìn)行新一代產(chǎn)品改革，以適應(yīng)快速的時代發(fā)展以及工業(yè)生產(chǎn)和民用領(lǐng)域的新需求。因此將這種技術(shù)應(yīng)用到不銹鋼表面處理方面，是對傳統(tǒng)材料應(yīng)用的一次改革和和工業(yè)和民用生產(chǎn)中材料多樣性的極大提升，因此不銹鋼基體材料的表面燒結(jié)多孔層工藝無論是技術(shù)改進(jìn)還是經(jīng)濟(jì)方面都是極其有前景的。與此同時，現(xiàn)今金屬多孔材料的燒結(jié)也正朝著高精度、高效率、低成本、多功能、有序化、微細(xì)化方向發(fā)展。其制備方法也隨之有了巨大發(fā)展、形成了多學(xué)科并存的制備技術(shù)體系，而以不銹鋼為基體的多孔層的燒結(jié)制備行業(yè)也需要吸收這些技術(shù)，并將之合理利用。最終使這種不銹鋼的表面處理技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)成熟化，能夠制備出多型號、適應(yīng)性廣、替代性高的以不銹鋼為基體材料的表面燒結(jié)多孔層新型材料。因此對表面燒結(jié)方法的深入研究與應(yīng)用也是下一步研究工作的重中之重當(dāng)然，這種技術(shù)同時也