泡沫鋁是一種在金屬鋁基體中分布有無數氣泡的多孔質材料。其特殊的結構決定了它具有許多致密金屬所沒有的特殊性能，結構特點如：

    性能特點包括：

    泡沫鋁性能的優劣主要取決于其孔隙率、孔徑、通孔率、孔類型、比表面積等孔結構參數，而其孔結構參數主要取決于制備工藝。

    因此泡沫鋁的制備技術已成為新材料領域的研究熱點。下面就泡沫鋁的制備工藝做詳盡介紹：

    1、固態金屬燒結法

    用這種方法生產的泡沫鋁多數具有通孔結構 ,這是由于大部分固相法通過燒結使鋁顆粒互相聯結 ,鋁始終保持在固態。

    1.1、粉末冶金發泡法

    工藝原理是將混合鋁粉與發泡劑粉，經壓縮得到具有氣密結構的預制體，加熱預制體使發泡劑分解釋放出氣體， 迫使預制體膨脹得到泡沫鋁。

    粉末冶金發泡法工藝流程：

    特點：一是與其他方法比較可用的合金成分更為廣泛 ,有利于改善泡沫鋁的力學性能；二是可以直接制造形狀復雜的部件。缺點是該方法工藝參數區間較窄 ,成本較高 ,制得的泡沫鋁尺寸有限。

    1.2、散粉燒結法

    此方法多用于制備泡沫銅。由于鋁粉表面具有的致密氧化膜將阻止顆粒燒結在一起，因此用散粉燒結法制備泡沫鋁相對困難。這時可以通過變形手段破壞氧化膜，使顆粒更易粘結在一起； 或加入鎂、銅等元素在 595 ~ 625攝氏度燒結時形成低共熔合金。

    這種生產方法包括三個過程：

    特點：優點是工藝簡單、成本低， 缺點是孔隙率不高、材料強度低。如果用纖維代替粉末燒結同樣可制得多孔材料。

    1.3、粉漿成型法

    粉漿成型法是將金屬鋁粉、發泡劑 （氫氟酸、氫氧化鋁或正磷酸 ）、反應添加劑和有機載體組成懸浮液 ,將其攪拌成含有泡沫的狀態 ,然后置入模具中加熱焙燒 ,接著漿開始變粘 ,并隨著產生的氣體開始膨脹 ,最終得到一定強度的泡沫鋁。

    如果把粉漿直接灌入高分子泡沫中 ,通過升溫把高分子材料熱解 ,燒結后同樣可制得開孔泡沫材料。

    特點：所制得的泡沫鋁強度不高并有裂紋。

    1.4、燒結溶解法

    鋁粉與鹽粉均勻混合 ,壓制成坯 ,在壓制過程中鹽粉基本保持原貌 ,鋁粉發生塑性變形 ,填充鹽粒之間的空隙形成連續的網狀基體。然后 ,將坯燒結 ,使網狀鋁基結合成一體。最后，將燒結后的坯樣置于熱水中 ,濾掉坯內鹽粒即可得到均勻的開孔泡沫鋁件。

    工藝過程包括：

    特點：優點是通過選擇鹽粉的形狀與粒徑 ,可以在一定范圍內控制孔洞的形貌和尺寸；可以通過混合粉末的體積比精確控制孔隙率；可以制造梯度泡沫材料；可以制造凈形產品；設備簡單 ,易于實現大規模生產。局限性是只能獲得 50 % ～80 %孔隙范圍的中密度泡沫鋁；成品內易殘留氯化鈉 ,從而造成鋁基的局部腐蝕；工藝周期較長。

    1.5、中空三維骨架法

    一種把液態金屬壓鑄到有中空骨架三維網眼結構的陶瓷中，冷卻然后去除骨架的制造泡沫金屬的方法。

    特點：泡沫孔隙率可調，操作繁瑣、成本稍高 ,制品廣度有限 ,故其推廣應用受到限制。

    1.6、纖維燒結法

    此方法的工藝過程是首先通過機械拉拔或其他方法得到金屬鋁絲，接著通過粉漿澆注或機械制氈圈的方法將金屬鋁絲制成氈圈 ,然后進行燒結使之達到所需要的強度和孔隙率。

    流程如下：

    纖維燒結法的優點：是可獲得比粉末燒結更高的孔隙率；在最大孔隙度下保持了材料的結構性能；在相同孔隙度下 ,此法制得的泡沫鋁強度和韌性比粉末冶金法高。但是該方法成本較高。

    1.7、浸漿海綿燒結法

    該方法是將海綿狀的有機物質制成所需形狀的有機前驅體 ,然后用含有待加工金屬鋁粉的漿液滲透（懸浮液的載體是水和有機液體 ）。將浸后的有機前驅體干燥以除去溶劑 ,燒結并冷卻后即可得到高孔隙率的三維結構的泡沫鋁。

    工藝流程大致如下：

    特點：主要受有機前驅體的選擇和預處理、漿料的組成、 添加劑的選擇、 燒結溫度等因素影響。

    2、液態金屬凝固法

    這種方法是通過液態鋁產生泡沫結構 ,可以通過鋁液直接發泡 ,也可以用泡沫材料或緊密堆積的造孔劑鑄造來得到多孔材料。

    2.1、直接吹氣發泡法

    直接吹氣發泡法： 是首先向金屬熔融液中加入SiC、Al2O3等，并均勻分散以提高熔體粘度，然后向熔體底部吹入氣體（如氮氣、惰性氣體等），在金屬液中形成大量氣孔后冷卻凝固。

    2.2、發泡劑發泡法

    發泡劑發泡法是：在鋁熔融體中加入發泡劑攪拌均勻，加熱使發泡劑分解產生氣體，氣體膨脹而發泡，冷卻后得泡沫金屬。所用發泡劑通常為TiH2或ZrH2等金屬氫化物。

    特點：對設備要求簡單，成本低廉， 可實現產品的連續制備。發泡劑發泡時間間隔短、發泡溫度不易控制、氣泡分布不均勻、產品重現性差等不足。

    2.3、滲流鑄造法

    滲流鑄造是將可移去顆粒 （如 NaCl）堆積在鑄模中 ,壓制成坯 ,經預熱后澆注金屬 ,然后將顆粒去除 ,制備出孔洞相互連接的通孔泡沫結構。

    工藝原理示意如圖：

    真空滲流法裝置示意圖

    特點：制備工藝孔徑參數可控， 通孔率高、比表面積大、 成本低， 適合大規模工業生產。缺點是由于液態金屬的表面張力較高 ,不能完全潤濕顆粒 ,從而不能完全填充顆粒之間的空隙。

    2.4、熔模鑄造法

    熔模鑄造法是將成型的高分子泡沫材料浸入到液態耐火材料中 ,使耐火材料充滿其空隙 ,在耐火材料硬化以后加熱使泡沫材料氣化分解 ,形成一個具有原泡沫材料形狀的三維骨架 ,將金屬鋁液澆注到鑄型內 ,凝固后把耐火材料去除就可以得到具有三維網狀通孔的泡沫鋁材料。

    工藝原理示意如圖：

    熔模鑄造法制備多孔材料示意圖

    特點：

    2.5、固體 -氣體共晶凝固法

    許多金屬液體能與氣體 （如氫氣 ）形成共晶系統 ,如果在高壓氫氣氣氛中熔化這些金屬 ,就可以得到含有過飽和氫氣的均勻熔體。在隨后的冷卻凝固過程中 ,這種熔體會發生共晶轉變而分解為固相和氣相。定向凝固時 ,由于氫氣在固相和液相中溶解度差別較大 ,過飽和的氫氣將從固相中析出形成氣泡 ,從而獲得所需要的泡沫鋁。

    工藝原理示意如圖：

    固體 -氣體共晶凝固法制備多孔材料工藝示意圖

    特點：精確控制冷卻條件 （壓力、冷卻速度、 散熱方向 ）可以獲得各種孔隙形狀的各向同性和各項異性的高孔隙度泡沫鋁。

    2.6、添加球料法

    添加球料法是在鋁合金熔液中加入顆粒或中空球 ,加以強化攪拌 ,并且在熔體仍處于相對流動時進行鑄造，從而得到鋁合金與顆粒的復合體 ,然后溶解去除鋁合金集體中的可溶性顆粒 ,最終得到一種連通孔泡沫鋁。

    特點：液態金屬的表面張力較高 ,不能完全潤濕顆粒或中空球 ,從而不能完全填充顆粒之間的空隙。則所得泡沫鋁結構連續性較差。

    3、金屬沉積法

    3.1、電沉積法

    原理是以預處理過的泡沫塑料為陰極 ,工業純鋁板為陽極 ,在烷基鋁溶液中電鍍制成泡沫鋁。

    電沉積法工藝流程：

    特點：容易控制孔隙結構、孔徑小、孔隙均勻、 孔隙率高，且其隔熱和阻尼特性優于鑄造法生產的泡沫鋁。但是該方法工序長、操作繁瑣、成本稍高 ,制品厚度有限 ,故其推廣應用受到限制。

    3.2、氣相蒸發沉積法

    該方法即在較高的惰性氣氛 （102～104Pa）中緩慢蒸發金屬鋁，蒸發出來的金屬原子與惰性氣體分子碰撞、散射 ,迅速失去動能 ,這一過程在宏觀上表現為金屬蒸汽溫度降低。接著蒸發出來的金屬原子在未到達基襯前便互相結合形成原子團簇 ,故在蒸發過程中可看到“金屬煙 ”。這些團簇在惰性氣體的攜帶下繼續降溫并沉積在基襯上 ,因為溫度低原子難以遷移或擴散 ,所以“金屬煙 ” 微粒只是疏松的堆砌起來形成多空泡沫結構。

    工藝原理示意如圖：

    氣相蒸發沉積工藝示意圖

    特點：金屬泡沫的形成受金屬材料、加熱功率、 惰性氣體氣壓、 蒸發源加熱器類型及其與基襯距離、 基襯材料等多種因素影響。其中加熱功率、 惰性氣體氣壓和惰性氣體流量是最重要的控制參數。

    3.3、噴濺沉積法

    噴濺沉積是采用噴濺技術把加有惰性氣體的粉末均勻地噴射到鋁合金金屬上 ,并加熱到金屬的熔點 ,使加在金屬中的氣體膨脹并形成一個個均勻分布且致密的小孔 ,冷卻后即得具有致密網狀的泡沫鋁制品。

    工藝原理示意如圖：

    噴濺沉積示意圖

    特點：通過控制沉積中惰性氣體的分壓 ,可以控制所得產品的孔的體積分數。

    3.4、熔融鹽電鍍法

    以泡沫塑料為電極陰極 ,鋁板為陽極，在熔融鹽中通過電沉積制得泡沫鋁的一種方法。

    工藝原理示意如圖：

    電鍍工藝原理示意圖

    特點：泡沫鋁孔隙率高、孔隙均勻。

    4、其它

    此類方法主要用于科研或者小批量試制，在工業生產中應用并不多。

    二次發泡法

    二次發泡法是一種綜合了粉末冶金發泡法及熔體發泡法優點的泡沫鋁制備方法，其技術工藝路線是在鋁熔體中加入增粘劑（Ca、Al2O3等）攪拌均勻，在合適的溫度和粘度條件下加入發泡劑（預處理好的TiH2），分散均勻，在TiH2未分解前將熔體鑄入模具中快速冷卻凝固，即得到發泡先驅體。當發泡先驅體受熱達到一定溫度時，先驅體中TiH2開始分解并發泡，最終制得泡沫鋁。

    金屬空心球法

    該方法是將一個個的金屬空心球通過燒結粘結到一起而形成多孔結構。金屬空心球可以通過化學合成和電沉積的方法在高分子球的表面鍍上一層金屬，然后把高分子球去除而得到。

    泡沫鋁的制備工藝較多，各種方法各有優劣，在實際生產中熔體發泡法、滲流鑄造法、 粉末冶金發泡法、 電化學法等應用較廣泛。而其他的工藝主要作為科研或小批量試制等應用。

    國內外泡沫鋁的主要供應商

    加拿大Cymat公司；

    美國Ethly公司；

    日本九州工業化研究所；

    德國Fraunboefr公司；

    日本Shikno-Wire公司；

    遼寧融達新材料科技；

    山西普泰；

    杭州龍邦合金科技；

    四川元泰達有色金屬材料

    山東嘉隆泡沫鋁有限公司

    無錫瑞鴻泡沫鋁有限公司

    杭州哈弗科技有限公司

    北京金艾伯特泡沫金屬；

    北京中實強業泡沫金屬；

    上海眾匯泡沫鋁材；

    ……