複合金屬泡棉（CMF）是由不銹鋼或鈦等材料製成的空心金屬球嵌入由鋼、鈦、鋁或其他金屬合金製成的金屬基體中而形成的泡沫。這種材料重量輕、強度高，可應用於飛機機翼、車輛裝甲和人體裝甲等領域。此外，與鋼等傳統金屬和合金相比，CMF 的隔熱性能更好。集重量、強度和隔熱性能於一身，意味著CMF 還有望用於儲存和運輸核材料、危險品、爆炸物和其他熱敏材料。但要實現這些應用，製造商需要將多個CMF 零件焊接在一起。而傳統的焊接技術會熔化氣泡，讓CMF 變得更理想。

研究人員現已證明，一種依靠電磁場的感應焊接技術可以在不損害泡沫中氣泡的情況下焊接CMF。這幅插圖展示了其工作原理。請注意，CMF 的溫度很低，可以用手觸摸，距離焊接點只有幾英寸遠。來源：北卡羅來納州立大學Afsaneh Rabiei

北卡羅來納州立大學的研究人員發現了一種新的複合金屬泡沫（CMF）焊接方法，可以保持其輕質、堅固和隔熱的特性，這對許多應用領域至關重要。

北卡羅來納州立大學的研究人員現已找到一種焊接技術，可用於將複合金屬泡棉(CMF) 零件連接在一起，而不會損害使CMF 成為理想材料的特性。CMF具有輕質、堅固和有效隔絕高溫的特點，因此有望廣泛應用於各種領域。

CMF 是一種泡沫，由不銹鋼或鈦等材料製成的空心金屬球體嵌入鋼、鈦、鋁或其他金屬合金製成的金屬基體中。這種材料重量輕、強度高，可應用於飛機機翼、車輛裝甲和人體裝甲等領域。

此外，與鋼等傳統金屬和合金相比，CMF 的隔熱性能更好。集重量、強度和隔熱性能於一身，意味著CMF 還有望用於儲存和運輸核材料、危險品、爆炸物和其他熱敏材料。

然而，為了實現這些應用，製造商需要將多個CMF 零件焊接在一起。這就帶來了一個問題。新研究論文的通訊作者、北卡羅來納州立大學機械與航空航天工程系教授Afsaneh Rabiei 說：”傳統的熔焊使用填充物來連接兩塊金屬。這是有問題的，因為熔化兩塊CMF 的金屬是固態的，所以它缺乏兩側CMF 的理想特性。此外，任何使用直接加熱熔化金屬的焊接方式都會導致CMF 中的部分孔隙被填充，從而影響其性能。簡而言之，這意味著大多數形式的傳統焊接都不能很好地與金屬泡沫配合使用。”

不過，研究人員現在已經找到了一種效果非常好的焊接方式。它被稱為感應焊接，利用感應線圈產生電磁場，加熱金屬進行焊接。

Rabiei說：”由於CMF只有30-35%的金屬成分，電磁場能夠深入材料內部，從而實現良好的焊接。構成CMF 其餘65-70% 部分的氣穴起到了隔絕材料熱量的作用。這樣，感應焊接就能加熱連接兩片CMF 的目標區域，但又能防止熱量從連接處向外擴散。這有助於保持CMF 的特性。”

“這是向前邁出的重要一步，因為CMF 的特性使其在廣泛的應用中具有吸引力，但必須有一種焊接CMF 部件的方法，而不損害使其具有吸引力的特性”。

這篇題為”多孔金屬和金屬泡沫焊接研究”的論文最近發表在《先進工程材料》雜誌上。

編譯來源：ScitechDaily