燒結金屬多孔材料是一類具有特殊（shū）性能的（de）功能材料，其特點是內部含有大量連（lián）通或半連通的（de）孔（kǒng）隙;因其比表麵積（jī）大可作為過濾材料，廣泛應用於（yú）冶金（jīn）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（kuài）。隨著所（suǒ）應用的（de）領域擴展到高溫和腐蝕性環境，就（jiù）要求（qiú）所用的金屬多孔材料具有（yǒu）高溫抗氧化、抗腐（fǔ）蝕等性能。Ni-Cr-Al-Fe多孔材料是近年發展起來的典型材料，它在高溫下具有突出的耐高溫、抗氧化、耐腐蝕性能，特別是耐硫腐蝕性能（néng）優（yōu）於Fe3Al，且高溫力學性能優異，在850℃下，其屈服強度是多孔Fe3Al的（de）10倍，同時又具有很好的（de）焊接性能。
但是，由於原料鎳的成（chéng）本較高，能（néng）否用一種耐氧化（huà）、抗（kàng）腐（fǔ）蝕的鐵基高溫合金代替鎳（niè）製備多孔材料，以降低製備成本，就成為（wéi）該領域的（de）一個新課題（tí）。我國中南大學粉末冶金國家重點實驗（yàn）室，以Fe-Cr-W-Ti-Y合金粉末為原料，添加Fe/Al球磨混合粉末，利用克根達耳效應和Fe、Al反應造孔（kǒng）製備出了鐵基高溫合金多孔材料。他們將鐵粉和鋁粉按（àn）原（yuán）子比為3：1的配比配粉（fěn），然後進行（háng）球磨，球料比為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（hé）粉，在400 MPa的（de）壓力下（xià）壓（yā）製成壓坯。真空封管後放入箱式爐中，以15℃/min的升溫（wēn）速率升至600℃，保溫一定時（shí）間，然後以相同（tóng）的升溫（wēn）速率再升至1000℃，保溫至燒結完成。
試驗證明，Fe/Al混合（hé）粉含量小於15%時，燒（shāo）結坯的開孔隙率（lǜ）隨Fe/Al混合粉（fěn）含量增加（jiā）而遞（dì）增;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的開孔隙率下降。
傳統粉末（mò）冶金燒結製備的多孔材料，其孔隙主要是通過（guò）原料粉末間隙以及預置造孔劑（jì）的脫除而形成。這種方（fāng）法製備出來的多孔材料存在孔結構的可控性較差，造孔劑的添加與脫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（bèi）方法則有所不同（tóng），其孔隙的產生有多方麵的機製：(1)試樣在壓製（zhì）過程中，顆粒（lì）間存在許多孔隙;(2)隨著（zhe）燒結溫度的升高，在固態下，由於Fe與Al本征擴散係數的差異引起（qǐ）克根（gēn）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（tǐ）係膨（péng）脹使孔隙增加。釋放的熱（rè）量還會導致（zhì）反應體係溫（wēn）度升高，在靠近Fe、Al反應界麵（miàn）處的Al會發生局部熔化，液態鋁（lǚ）包裹Fe顆粒並與（yǔ）其發生反應;液態（tài）鋁的流走，會在Al顆（kē）粒原有位置產生孔隙。另外，Fe/Al混合粉末的加入阻礙了Fe-Cr合金粉末燒結致密化，這也是孔隙率增加的原因之一。鐵基高溫合金多孔材料中的大部分孔隙在生成物顆粒之間產生，多（duō）孔體骨架由生成物（wù）顆粒構成，顆粒之間的界限可構成（chéng）一個相互連接的網絡。一定量（liàng）Al的存（cún）在，可在原本相（xiàng）互連接的顆粒界限上實現孔隙的連通。當加入15% Fe/Al混（hún）合粉末時，可得到最大數量的孔隙。的（de）升溫速率再升至1000℃，保溫至（zhì）燒結完成。 試（shì）驗證明，Fe/Al混合粉（fěn）含量小於15%時，燒結坯的開孔隙率隨Fe/Al混合粉含量增加而遞增;在Fe/Al混（hún）合粉含量（liàng）達到15%時，開（kāi）孔隙（xì）率達到最大值33%。繼續增加Fe/Al混合粉（fěn）含量反而使燒結坯的開孔隙率下降。 傳統粉（fěn）末冶金燒結製備的多孔材料（liào），其孔隙主要是通過原料粉（fěn）末間隙以及預置造孔劑（jì）的脫除而形成。這種方法製備出來的多（duō）孔材料存在孔結構的可控性較差，造孔劑的添加與脫除易造成材料和環境汙染等缺點（diǎn）。中南（nán）大（dà）學所采用的製備方法則（zé）有所不同，其孔隙的產生有多方麵的機（jī）製：(1)試樣在壓製過程中，顆粒間存在許多孔隙（xì）;(2)隨（suí）著燒結溫（wēn）度的升高，在固態（tài）下，由於Fe與Al本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（dá）到（dào）580℃時，發生Fe+Al→Fe2Al5+FeAl+Fe放（fàng）熱（rè）反應（yīng），並導（dǎo）致體係（xì）膨脹使孔隙增加。釋放的熱量（liàng）還會導致反應體係（xì）溫度升高，在靠近Fe、Al反（fǎn）應界麵（miàn）處的Al會發生局部熔化，液態鋁包裹Fe顆粒並（bìng）與其發生反應;液態鋁（lǚ）的流走，會（huì）在Al顆粒（lì）原有位置產生孔隙。另外，Fe/Al混合（hé）粉（fěn）末的加入阻礙了Fe-Cr合金（jīn）粉末燒（shāo）結致密化，這也是孔隙率增加的原因之一。鐵基高（gāo）溫合金多孔材料中（zhōng）的大部分孔隙在生成物顆粒之（zhī）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。一定量Al的存在，可在原本（běn）相互連接的顆粒（lì）界限上實現孔隙的連（lián）通。當加入15% Fe/Al混合（hé）粉末時，可得到最大數（shù）量的孔隙。
