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金属多孔膜的性能
发布时间:2020-11-03 11:05:23| 浏览次数:

一、金属多孔膜的力学性能

       金属多孔膜的力学性能同致密材料相比较主要在于孔的影响,对于金属多孔膜材料的力学性能关系如下:

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       对于面向气固分离的金属多孔膜,膜的力学性能主要考虑断裂强力和伸长率,其他的力学性能并不涉及该应用场景。

      溶胶-凝胶法制备的金属多孔膜具有金属丝网加强结构,其力学性能主要取决于金属丝网的强度,我公司采用美国ATS的金属丝网,按照欧盟标准制造,高于国标。如图是金属多孔膜的断裂测试试验,断裂强力达到1000N ,伸长率达到11%。

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图1 测试画面

二、金属多孔膜的热学性能

       反映多孔材料热学性能的指标较多,如高温蠕变、高温抗弯、热导率等等,但是综合反映高温热学性能的指标是抗热震性能。

       材料能够承受温度骤变而不破坏的能力称之为抗热震性能,它与材料的强度、弹性模量、热膨胀系数有很大的关系。材料热震破坏的失效形式主要有两大类,一类是材料的固有强度不足以抵抗由于温度差引起的热应力而导致的瞬间断裂,称为热振断裂,这种失效形式基于热弹性理论;另一类是在热冲击循环作用下,材料出现开裂剥落,乃至于出现破裂、变质,然后整体破坏的情况,这种失效形式基于断裂力学理论。

       通过热振试验、热应力模拟等方法,我们发现金属多孔膜热应力分布均匀,对于热振断裂和热冲击断裂的性能接近金属致密材料,所以试验最终的结果是金属多孔膜焊缝、膜表面缺陷位置是热振失效的最主要位置。

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图2 热应力分布模拟,左为密实316L,右为金属膜

三、金属多孔膜过滤性能

        面向气固分离的金属多孔膜过滤性能主要表征参数是厚度、孔径、孔隙率、通量等,如下表:

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        在VDI平台上测试了干净滤袋在不同风速下的空白阻力,如下表:

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        通过验证我们得出如下结论:

          1、金属多孔膜材料比普通的滤袋通量要大,阻力通常较小;

          2、金属多孔膜材料在含尘量小于30mg/Nm³的情况下,达到10mg/Nm³超低排放的风速可选2m/min以下;

          3、金属多孔膜材料的气固分离效率可达到99.99%以上。

四、金属多孔膜的其他性能

        金属多孔膜还具有其他优异的性能,如高温抗氧化性能、耐酸碱性等,对于金属多孔膜这类材料,更多的性能本身和我们认识到的致密材料性能是相似的,这些性能和原材料的性能都具有一定的函数关系。

        4.1 高温抗氧化性能 

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图3 左图黑色为多孔316L,蓝色为多孔高温合金

       金属多孔膜的高温抗氧化性能基本上等同于致密材料,甚至高于致密材料,这种情况的机理是合金中的一些Cr、Al形成了高温氧化物膜,由于多孔材料的高比表面积,比其他材料更容易进行反应,进而是材料具备了高温抗氧化性,同时由于高温氧化物的存在,提高了金属多孔膜的耐腐蚀性能。

        4.2 耐腐蚀性能 

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