發(fā)布時(shí)間：2018-03-30 17:01

  本文選題：泡沫金屬　切入點(diǎn)：摩擦學(xué)材料　出處：《南京航空航天大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：以輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料的功能化應(yīng)用需求為背景,結(jié)合現(xiàn)代交通、通訊、能源、電力的技術(shù)特點(diǎn),充分運(yùn)用生物千萬年演化所形成的優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)和材料組合,以生物結(jié)構(gòu)與材料宏微觀幾何結(jié)構(gòu)與材料拓?fù)湟?guī)律為模板,研究以電沉積為特征的輕質(zhì)開孔泡沫金屬制造技術(shù)。建立以多孔泡沫金屬制備為代表的仿生制造體系,優(yōu)化了不同孔密度和孔隙率的泡沫金屬相關(guān)制備技術(shù)和經(jīng)濟(jì)環(huán)保的工藝,實(shí)現(xiàn)了可依據(jù)泡沫金屬使用領(lǐng)域的反饋式設(shè)計(jì)制備體系,為泡沫金屬的功能化應(yīng)用提供了良好的材料設(shè)計(jì)和制備基礎(chǔ)。同時(shí),結(jié)合泡沫金屬輕質(zhì)多孔、比表面積大、孔隙率高且具有母體金屬的理化特性,開展了泡沫金屬的功能化應(yīng)用基礎(chǔ)研究,以加快泡沫金屬的功能化產(chǎn)品發(fā)展進(jìn)程。其功能化應(yīng)用包括:泡沫金屬增強(qiáng)的減磨耐磨材料設(shè)計(jì)、泡沫金屬表面潤(rùn)濕性應(yīng)用研究、泡沫鉛電池板柵材料的電化學(xué)性能研究、泡沫金屬及其與碳系納米材料復(fù)合的電磁屏蔽性能研究、泡沫金屬在氣體/流體中的熱學(xué)特性研究五個(gè)方面�？疾炝伺菽�金屬在每種功能化應(yīng)用中的最佳結(jié)構(gòu)參數(shù),例如泡沫金屬的孔密度、孔隙率等參數(shù),其中取得的相關(guān)結(jié)論簡(jiǎn)介如下:(1)泡沫金屬增強(qiáng)的減磨耐磨材料設(shè)計(jì)方面,向泡沫金屬骨架中填充多種潤(rùn)滑材料制備了一系列泡沫金屬增強(qiáng)的減磨耐磨材料,有效提高了基體聚合物的耐磨性能;(2)泡沫金屬表面潤(rùn)濕性應(yīng)用研究方面,通過對(duì)泡沫金屬骨架表面潤(rùn)濕性能的改性,研制了仿水黽的超疏水泡沫金屬浮體材料、油水分離材料,以及作為霧氣收集器時(shí)潤(rùn)濕性與離心輔助收集效率的關(guān)系;(3)泡沫鉛電池板柵材料的電化學(xué)性能研究方面,在泡沫銅基底上電沉積一層致密的鉛層制備了泡沫鉛用作鉛酸蓄電池的集流體板柵,泡沫鉛具有比傳統(tǒng)鑄造鉛板柵更大的比表面積,可有效提高鉛酸電池活性物質(zhì)利用率和比能量;(4)泡沫金屬及其與碳系納米材料復(fù)合的電磁屏蔽性能研究方面,測(cè)試了泡沫銅、泡沫鎳、泡沫銅鎳合金以及與碳納米管、石墨烯復(fù)合后在X波段的電磁屏蔽屏蔽性能,泡沫金屬三維連通的結(jié)構(gòu)使得電磁波入射到材料表面及內(nèi)部時(shí)產(chǎn)生多次反射和散射損耗,直至被吸收,輔以碳系納米層的吸收散熱效應(yīng),使得該類復(fù)合材料具有較高的電磁屏蔽效能;(5)泡沫金屬在氣體/流體中的熱學(xué)特性研究方面,將泡沫銅用作外置的散熱翅片和熱管類吸液芯,建立了一套可視化泡沫金屬表面池沸騰現(xiàn)象研究裝置,考察了泡沫銅表面的氣泡成核機(jī)理,為泡沫銅氣固耦合和流固耦合散熱模式的應(yīng)用提供了設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。
[Abstract]:Based on the functional application requirements of lightweight structural materials and the technical characteristics of modern transportation, communication, energy and power, the high quality structure and material combination formed by the evolution of biology over thousands of years are fully utilized. The fabrication technology of light porous foam metal characterized by electrodeposition was studied based on the template of macrostructure, macrostructure and material topology of biological structure and material. A biomimetic manufacturing system, represented by the preparation of porous foam metal, was established. The relative preparation technology of foam metal with different pore density and porosity and the economical and environmental protection technology are optimized, and the feedback preparation system can be designed according to the application field of foam metal. It provides a good material design and preparation basis for the functional application of foamed metal. At the same time, it combines the light porous metal, large specific surface area, high porosity and physical and chemical properties of parent metal. The basic research on functional application of foam metal was carried out in order to accelerate the development process of functional products of foam metal. The functional applications included: the design of antiwear material reinforced by foam metal, the application of wettability on the surface of foam metal, Electrochemical properties of lead foam battery grid materials, electromagnetic shielding properties of foam metals and their composites with carbon nanocomposites, The thermal properties of foam metal in gas / fluid are studied in five aspects. The optimum structural parameters of foam metal in each functional application, such as pore density and porosity of foam metal, are investigated. The related conclusions are summarized as follows: (1) A series of foam metal reinforced antiwear and wear resistant materials were prepared by filling various lubricating materials into the foam metal skeleton in the design of antiwear and wear resistant materials reinforced by foam metal. The surface wettability of foam metal was improved effectively. By modifying the surface wettability of foam metal skeleton, the superhydrophobic foam metal floatation material, oil-water separation material, was developed. And the relationship between wettability and centrifugal auxiliary collection efficiency as a mist collector. A dense lead layer was electrodeposited on a copper foam substrate to prepare a fluid collecting grid for lead-acid batteries. The lead foam has a larger specific surface area than the conventional cast lead grid. It can effectively improve the utilization ratio of active substances and specific energy of lead acid battery) foam metal and its composite with carbon nanomaterials. The foam copper, foamed nickel, foamed copper-nickel alloy and carbon nanotubes were tested. The electromagnetic shielding performance of graphene composite in X band, the structure of three-dimensional connection of foam metal causes multiple reflection and scattering loss of electromagnetic wave when incident to the surface and inside of material, until it is absorbed. In addition to the absorption and heat dissipation effect of carbon nanolayers, this kind of composite has a high electromagnetic shielding effect. In the study of thermal properties of foam metal in gas / fluid, copper foam is used as heat dissipating fin and heat pipe absorbent core. In this paper, a set of visualization device for the study of pool boiling on the surface of metal foam is established, and the mechanism of bubble nucleation on the surface of copper foam is investigated, which provides the design basis for the application of gas-solid coupling and fluid-solid coupling heat dissipation mode of copper foam.
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG14;TB383.4

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 耀星;國(guó)外泡沫金屬的制造及應(yīng)用[J];粉末冶金工業(yè);2000年02期

2 谷岳;泡沫金屬[J];汽車工藝與材料;2000年09期

3 耀星;粉末冶金泡沫金屬應(yīng)用前景看好[J];粉末冶金工業(yè);2001年01期

4 王錄才,于利民,王芳,李秀山;多孔泡沫金屬的研究及其前景展望[J];太原重型機(jī)械學(xué)院學(xué)報(bào);2002年01期

5 陳學(xué)廣,趙維民,馬彥東,胡愛文;泡沫金屬的發(fā)展現(xiàn)狀、研究與應(yīng)用[J];粉末冶金技術(shù);2002年06期

6 于英華,梁冰,李智超;多孔泡沫金屬研究現(xiàn)狀及分析[J];青島建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào);2003年01期

7 左孝青,孫加林;泡沫金屬制備技術(shù)研究進(jìn)展[J];材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào);2004年03期

8 劉亞俊,趙生權(quán),劉崴,陳平,湯勇;泡沫金屬制備方法及其研究概況[J];現(xiàn)代制造工程;2004年09期

9 陳文革,張強(qiáng);泡沫金屬的特點(diǎn)、應(yīng)用、制備與發(fā)展[J];粉末冶金工業(yè);2005年02期

10 史承明;王曉明;張陵;;泡沫金屬及其在建筑工程中的應(yīng)用[J];陜西理工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2006年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 楊思一;呂廣庶;;具有規(guī)則孔型的泡沫金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造方法研究[A];2004年中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2004年

2 柳暢;陳常青;沈亞鵬;;小泡沫金屬壓痕試驗(yàn)的數(shù)值模擬及其反演[A];中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2005論文摘要集（下）[C];2005年

3 陳振乾;施明恒;;泡沫金屬內(nèi)流體凍結(jié)相變的傳熱過程[A];第四屆全國(guó)制冷空調(diào)新技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2006年

4 宋紹峰;姜培學(xué);;泡沫金屬與針翅結(jié)構(gòu)換熱器的實(shí)驗(yàn)研究[A];2007年中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2007年

5 鄭志軍;虞吉林;;泡沫金屬的動(dòng)態(tài)壓潰:沖擊壓縮、多尺度模擬和率敏感性[A];中國(guó)力學(xué)大會(huì)——2013論文摘要集[C];2013年

6 蔣家橋;黃西成;胡時(shí)勝;;泡沫金屬緩沖器的設(shè)計(jì)新方法及應(yīng)用[A];中國(guó)工程物理研究院科技年報(bào)（2003）[C];2003年

7 李劍榮;寇東鵬;虞吉林;;具有雙重尺寸孔結(jié)構(gòu)的開孔泡沫金屬的優(yōu)化設(shè)計(jì)[A];中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2005論文摘要集（下）[C];2005年

8 穆林;韓瑤;張建;趙桂平;盧天健;;基于分形理論的泡沫金屬材料力學(xué)細(xì)觀結(jié)構(gòu)分析[A];中國(guó)力學(xué)大會(huì)——2013論文摘要集[C];2013年

9 高建成;劉趙淼;;泡沫金屬的力學(xué)性能研究進(jìn)展[A];北京力學(xué)會(huì)第13屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2007年

10 楊秀;陳振乾;施明恒;;泡沫金屬內(nèi)流體凍結(jié)相變傳熱過程的研究[A];中國(guó)制冷學(xué)會(huì)2007學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2007年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前4條

1 張譯中;金屬泡沫材料研究進(jìn)展[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2002年

2 中航工業(yè)制造所 侯紅亮;新型輕量化功能與結(jié)構(gòu)材料——泡沫金屬及其三明治結(jié)構(gòu)[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2014年

3 石發(fā)清;制備泡末鋁工藝的研究[N];中國(guó)有色金屬報(bào);2005年

4 李有觀;制造泡沫鋁合金材料的新技術(shù)[N];中國(guó)有色金屬報(bào);2005年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 張曉陽;多軸條件下基于細(xì)觀結(jié)構(gòu)模型的泡沫金屬屈服與破壞行為研究[D];華南理工大學(xué);2016年

2 施娟;泡沫金屬強(qiáng)化沸騰傳熱過程的研究[D];東南大學(xué);2015年

3 彭文平;耦合化學(xué)反應(yīng)的多孔介質(zhì)內(nèi)熱質(zhì)傳遞機(jī)理研究[D];中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所;2017年

4 姬科舉;開孔泡沫金屬的功能化應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D];南京航空航天大學(xué);2016年

5 王長(zhǎng)峰;泡沫金屬的動(dòng)態(tài)壓潰模型和率敏感性分析[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

6 李科;泡沫金屬發(fā)泡過程的泡沫演化動(dòng)力學(xué)研究[D];大連理工大學(xué);2009年

7 韓春光;拉伸條件下泡沫金屬的細(xì)觀統(tǒng)計(jì)分析模型及統(tǒng)計(jì)特性研究[D];華南理工大學(xué);2011年

8 羅彥茹;泡沫SiC_p/ZL104復(fù)合材料的制備及性能研究[D];吉林大學(xué);2007年

9 周志偉;泡沫鋁合金與芳綸紙蜂窩的屈服行為研究[D];太原理工大學(xué);2013年

10 寇東鵬;細(xì)觀結(jié)構(gòu)對(duì)多孔金屬材料力學(xué)性能的影響及多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 黃媛媛;開孔泡沫金屬微結(jié)構(gòu)強(qiáng)化傳熱性能的數(shù)值模擬研究[D];華東理工大學(xué);2015年

2 楊皓;純鋁泡沫的真空發(fā)泡制備與力學(xué)性能研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

3 高曉莉;泡沫金屬磁流變液阻尼器的優(yōu)化設(shè)計(jì)及性能研究[D];上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院;2015年

4 張學(xué)麗;吸聲降噪密胺泡沫的制備與表征[D];北京化工大學(xué);2015年

5 王江龍;沖擊載荷作用下梯度泡沫的壓縮特性分析[D];太原理工大學(xué);2016年

6 封偉民;泡沫鎂材料的制備與性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

7 牛玲;緊湊式換熱器優(yōu)化設(shè)計(jì)及其相變傳熱研究[D];鄭州大學(xué);2016年

8 郭坤山;泡沫鋼的制備與組織性能研究[D];昆明理工大學(xué);2016年

9 李朝劍;空心微球結(jié)構(gòu)泡沫金的光電特性研究[D];云南大學(xué);2016年

10 孫猛;泡沫金屬磁流變液阻尼器的半主動(dòng)控制特性研究[D];上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué);2016年

，

本文編號(hào)：1686807