浅谈烧结金属多孔材料发展的新趋势

1 引言

烧结金属多孔材料是以金属粉末、金属编织丝网或者金属纤维为原料，经过成型和高温烧结制备的一种金属多孔材料[1]。由于具有特殊的空隙类型和孔道结构，烧结金属多孔材料除了具备金属材料本身的特性外，还具有净化分离、消声减重、吸附缓释、阻燃防爆、高效导热等特殊功能，属于金属功能材料。烧结金属多孔材料广泛应用于能源化工、航空航天、冶金建材、兵器船舶、机械车辆、生物医药等领域的过滤分离装备，是相关工业工程提质增效、节能减排、污染治理以及资源能源综合利用的关键基础材料[2-4]。

2 烧结金属多孔材料的发展现状

由于烧结金属多孔材料的特殊性能以及其在我国工业发展中的关键作用，我国各级政府十分重视烧结金属多孔材料的基础研究和产业发展。2007 年8 月，国家科技部批准西北有色金属研究院组建我国烧结金属多孔材料领域第一个国家重点实验室——“金属多孔材料国家重点实验室”；2015年12月，国家发改委批准西部宝德科技股份有限公司组建“过滤与分离技术国家地方联合工程研究中心”，这两个国家级科研平台的批准建设体现了国家对烧结金属多孔材料理论研究、产品开发、中试生产和产业化推广应用的高度重视。

得益于“金属多孔材料国家重点实验室”和“过滤与分离技术国家地方联合工程研究中心”的建设成果，以及各相关单位的共同努力，我国在金属多孔功能材料的研发和产业化方面取得了丰硕的成果。我国烧结金属多孔材料的理论水平、产品性能和生产能力指标已经居于世界先进水平行列，满足了干粉煤气化、油品升级、多晶硅生产、铀纯化转化、高温烟气除尘等领域国家重大工业工程对烧结金属多孔材料的产品需求，部分装置完全替代进口产品，有效扭转了国内工业装置受制于人的被动局面，为保障国民经济的健康发展以及创造“天蓝水清空气清新”的宜居环境做出了贡献[5-8]。

3 烧结金属多孔材料发展的新趋势

随着能源化工、航空航天、冶金建材、兵器船舶、机械车辆、生物医药等行业的技术升级以及国家环保政策的不断加强，相关工业装置对烧结金属多孔材料的要求越来越高。为了满足工况使用要求，我国烧结金属多孔材料的发展显示出以下新趋势。

3.1 超大规格

由于压力容器、气体压缩机以及泵阀制造水平的进步，新型能源化工、冶金建材、生物医药、污染治理等工业装置为追求高效率和理想的综合运营成本而不断趋向大型化。近几年，直径200mm 以上，长度2000mm 以上的超大规格一体化成型烧结金属多孔材料的市场需求开始出现，随着相关技术的不断成熟，超大规格一体化成型的烧结金属多孔材料应用领域将越来越多。以西部宝德为代表的国内烧结金属多孔材料研发制造企业通过设备升级和技术创新，有效解决了超大规格多孔材料的成型难题；采用科学装炉方式和烧结工艺，精确控制超大规格烧结金属多孔材料烧结收缩量，有些解决了材料变形难题，已经形成了超大规格烧结金属多孔材料稳定供货能力。

3.2 特殊材质

常见的烧结金属多孔材料有316L 不锈钢，钛、铜、镍及其合金等。随着相关工业技术的不断进步，更高温度、更大压差、更苛刻腐蚀工况的过滤分离装置不断出现，传统材质的烧结金属多孔材料已经无法满足工况应用要求，一些特殊材质的烧结金属多孔材料应运而生，主要有铁铝、钛铝、双相钢、特种钛合金、因科系列等。除此之外，为了满足特种工况参数条件下的长周期稳定运行需求，原位合成定制材质的烧结金属多孔材料开始出现，烧结金属多孔材料与冶金技术、化工技术的结合度越来越紧密。

3.3 超窄孔径分布

孔径分布是表征烧结金属多孔材料技术水平的一个关键指标。传统的过滤分离工况一般只强调过滤精度，对多孔材料孔径分布不会有特别的要求[9]。近些年，烧结金属多孔材料逐步应用于精细化工以及生物合成装置的布液或布气设备，烧结金属多孔材料的孔径分布直接影响设备布气或布液效果，进而影响整条生产线的产品质量和产量。因此，烧结金属多孔材料的孔径分布以及不同烧结金属多孔材料之间的孔径及透气均匀性越来越受到相关设计院及用户单位的重视，给烧结金属多孔材料研发和生产企业的工艺设计和生产工序控制提出了更高要求。

3.4 复合型

文章来源：《烧结球团》 网址: http://www.sjqtzz.cn/qikandaodu/2021/0513/491.html