燒結金屬多孔材料是一類具有特殊性能的功能材料，其特點是內部含有大量連通或半連通的孔隙;因其比（bǐ）表麵積大可作為過濾材料（liào），廣泛應用於冶金機械、石油化工（gōng）、能源環保、原子能等工業領域，近些年來發展（zhǎn）很快。隨著所應用的領域擴展到高溫和腐蝕性環境，就要（yào）求所用的金屬多孔材（cái）料具有高溫抗氧化、抗腐蝕等性能。Ni-Cr-Al-Fe多孔材料是近年（nián）發展（zhǎn）起來的典型材料，它在高溫下具（jù）有（yǒu）突出（chū）的耐高溫、抗（kàng）氧化、耐腐蝕性能，特別是耐硫腐蝕（shí）性能優於Fe3Al，且高溫力學性能優（yōu）異，在850℃下，其屈（qū）服強度是多孔Fe3Al的（de）10倍，同時又具有（yǒu）很好的焊接性能。
但是，由於原料鎳的成本較高，能否用一種耐氧化、抗腐蝕的鐵基（jī）高（gāo）溫合（hé）金代替鎳製備多孔材料，以降低製備成本，就成為該領域的一個新課題。我（wǒ）國中南大學粉末冶金國家重點實驗室（shì），以Fe-Cr-W-Ti-Y合金粉（fěn）末為原料，添加Fe/Al球磨混合粉末，利用（yòng）克根達耳效應和Fe、Al反應造孔製備出了（le）鐵基高溫合（hé）金多孔材料。他們將鐵粉和鋁粉按原子比為3：1的配比配粉，然後進行球磨，球（qiú）料比為5：1，球磨8小時後得到Fe/Al混合粉。向Fe-14Cr-3W-0.5Ti-0.5Y(質量分數)合金粉中加入一定量的的Fe/Al混合粉，在400 MPa的壓力下壓製（zhì）成壓坯。真空封管後放入箱（xiāng）式爐中，以15℃/min的升溫速率（lǜ）升至600℃，保溫一定（dìng）時（shí）間，然後以相同（tóng）的升溫速率再升至1000℃，保（bǎo）溫至燒結完成。
試驗證（zhèng）明，Fe/Al混合粉（fěn）含量小於15%時，燒結坯的開孔隙率隨Fe/Al混合（hé）粉含量增加而（ér）遞增;在（zài）Fe/Al混合粉含量達到15%時，開孔隙率達到最大值33%。繼續增加Fe/Al混合粉含量反（fǎn）而使燒結坯的開孔隙（xì）率下降。
傳（chuán）統粉末冶金燒結製備的多孔材料，其孔隙主要是通過原料粉（fěn）末間隙以及預置造孔劑的脫除而形成（chéng）。這種方法製備出來的多孔材料存在孔結（jié）構（gòu）的可控（kòng）性較差，造孔劑的添加與脫（tuō）除易造成材料和環境汙染等缺點。中南大學（xué）所采用的製備方法則（zé）有所不同，其孔隙的（de）產生有多方麵的機製：(1)試樣在壓製過程中，顆粒間存在（zài）許（xǔ）多孔隙;(2)隨著燒結溫度的升高，在固（gù）態（tài）下，由於Fe與Al本征擴散係數的（de）差異（yì）引（yǐn）起克根達耳效應而產生孔（kǒng）隙;(3)在溫度達（dá）到580℃時，發生Fe+Al→Fe2Al5+FeAl+Fe放（fàng）熱反應，並導致體（tǐ）係膨脹（zhàng）使孔隙增加。釋放的熱量（liàng）還會（huì）導致反應體係溫度升高（gāo），在靠近Fe、Al反應界麵處的Al會發生局（jú）部（bù）熔（róng）化，液態鋁包裹Fe顆粒並與其發生反應;液態鋁的流走，會在Al顆粒原有位置產生孔隙。另外，Fe/Al混合粉（fěn）末的（de）加（jiā）入阻礙了（le）Fe-Cr合金粉末燒結致密化（huà），這也是孔隙率增加（jiā）的原因之一。鐵基高溫合金（jīn）多（duō）孔材料中的大部分孔隙在生（shēng）成物（wù）顆粒之間產生，多孔體骨架由生成物顆粒構成，顆粒之間的界限可構成一個相互連接的網絡。一定量Al的存在，可在原（yuán）本相互連接的顆粒界限上實現孔隙的連通。當加入15% Fe/Al混合粉（fěn）末時，可（kě）得到最大數量的孔隙。的升（shēng）溫速率再升至（zhì）1000℃，保溫至燒結完成。 試驗證明，Fe/Al混（hún）合粉含量小於15%時，燒結坯的開孔隙率隨Fe/Al混合粉含量增加而（ér）遞（dì）增（zēng）;在Fe/Al混合粉含量達到15%時，開孔隙率達到最大值33%。繼續增加Fe/Al混合粉含量反而使燒結坯（pī）的開孔（kǒng）隙率下降。 傳統粉末冶金（jīn）燒結製備（bèi）的多（duō）孔材料，其孔隙（xì）主要是（shì）通過原料（liào）粉末間隙（xì）以及預置（zhì）造孔劑的脫除而形成。這種方法製備出來的多孔材（cái）料存在孔結構的可控性較差（chà），造孔（kǒng）劑的添加與脫除易造成材料和環境汙染等缺點。中南大學所采用的製備方法則有所不同，其孔隙（xì）的產生有多方麵的機製：(1)試（shì）樣在壓製過程中，顆粒（lì）間存在（zài）許多孔隙;(2)隨著燒結溫度（dù）的升高，在固態下，由於Fe與Al本（běn）征擴散係數的差異引起克根達耳效應而產生孔隙;(3)在溫度達到580℃時，發生Fe+Al→Fe2Al5+FeAl+Fe放熱反應，並導致體係膨脹使孔隙增加（jiā）。釋放（fàng）的熱量還會導致反（fǎn）應體係溫度升高，在靠近Fe、Al反應界麵處的Al會發生局部（bù）熔化，液（yè）態鋁包裹Fe顆粒並與其發生反應;液態鋁的流走，會在Al顆粒原有位置產生孔隙（xì）。另外，Fe/Al混合粉末的加入阻（zǔ）礙了Fe-Cr合金（jīn）粉末燒結致密化（huà），這也是孔隙率增加的原因之（zhī）一。鐵基（jī）高溫合金（jīn）多孔材料中的大部分孔隙在生成物顆粒之間產生，多孔體骨架由生成物顆粒構成，顆粒之間的界限可構成一個相互連接（jiē）的網絡。一（yī）定量Al的存在，可在原本相互連接的顆粒界限（xiàn）上實現孔隙的連通。當加入15% Fe/Al混合粉末時（shí），可得到最大數量的孔隙。
