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一种新型的多孔功能与结构材料 刚性烧结金属丝网微孔材料,是为能源、航空和航天技术的服务过程中,为解决高温燃气轮机叶片和液体火箭发动机喷注器面板的烧蚀防热问题,在发散冷却技术和发散冷却材料的开发研究基础上发展起来的一项具有国际先进水平的多孔结构与功能材料。它采用普通金属编织丝网为原料,通过多层金属丝网叠层的合理搭配和真空高温烧结等复合工艺制备而成,既可以保留普通金属编织丝网较为理想均匀的孔隙分布和优异的流体渗透性能,又能够获得金属结构材料特有的整体刚性和较高机械强度,是高新材料技术的综合体现。因此,它不仅在航天领域液体火箭发动机喷注器面板发散冷却的应用方面获得了巨大成功,而且在现代工业的极端高温结构防热、资源回收利用、分离过滤、气流分布控制、催化反应、强化传热、消音降噪和阻燃防爆等方面得到了极为广泛的应用,大大推动和促进了航空、航天、石油、化工、冶金、环保、制药、能源和机械等相关工业领域工艺技术水平的不断发展和进步。 由于技术含量高、应用范围广阔,工业规模的高性能烧结金属多孔材料及其复合制备技术的发展一直受到世界各国的普遍关注,并在70年代以后逐渐得到广泛的工业应用。目前,刚性烧结金属多孔材料的工业应用主要集中在以下四个方面: 1、用于极端高温环境的防热结构材料-丝网烧结多孔发散冷却材料 多孔材料的发散冷却是目前极端高温热流环境,保证材料不烧蚀破坏的一种新型、高效的冷却技术。它通过冷却气体在多孔材料内部的强迫渗透,在材料表面形成具有一定强度和厚度、连续而稳定的冷却气体附面层,该附面层一方面可以阻挡大部分高温热流进入多孔材料表面,另一方面冷却气体在多孔材料内部较大比表面积上的渗透传导也带走一部分热流,从而保护材料在一般实体材料难以承受的极端高温环境下稳定可靠地工作。同时,气体附面层的存在还可以对材料表面的氧化、磨损和腐蚀等起到一定的保护作用。刚性烧结金属丝网多孔材料由于孔隙分布均匀,气体渗透性易于精确控制,并可获得结构材料所需要的较高强度和刚度,因而是一种非常理想的发散冷却材料。这种材料现在已成功用于航天液体火箭发动机氢氧喷注器面板,较好解决了面板在3500℃高温环境下使用的烧蚀和热防护问题,为该材料在其他工业领域的进一步应用奠定了技术基础。 2、流体分布控制与流态化床孔板材料 流体分布状态的控制、粉末物料的传输和流态化操作,在工业过程中有着非常广泛的应用,尤其是流态化技术是化工过程进行传质、传热与化学反应的重要手段。其中,操作气体或液体分布状态的控制必须采用透气的孔板材料。由于具有孔隙分布均匀、流量、阻力的控制特性稳定,强度高、刚性大、组合安装与维修方便,传质、传热与流态化效果好、效率高,耐高温、抗腐蚀、适用环境范围宽等特性,刚性烧结金属丝网多孔材料作为流体分布控制与流态化床孔板材料,操作弹性大、工艺调节方便,物料不易泄漏、能够消除击穿短路和阻塞等故障,使用寿命长,是一种新型高效的创新技术。 目前,这种刚性烧结金属丝网孔板材料已广泛应用于高炉喷送煤粉的流态化和浓相输送系统,以及干燥、制粉、混合等工业领域。 3、高精度、高可靠性微孔过滤材料 刚性烧结金属丝网多孔材料用于气体和液体的净化过滤,具有过滤精度高、流通能力大、阻力损失小、承压强度高、孔道均匀稳定的特点。其一般典型的组成结构为3~6层,主要分为保护层、过滤层和支承层三部分。使该种过滤材料既具有过滤层较高的过滤精度,又有着支承层较高的强度和刚度。特别是将过滤层设计为外层的组合结构,其过滤机制以表层过滤为主,而且网孔孔道光滑、阻挡过滤层厚度很小,使其具有优异的反洗再生性能,可以长期反复使用,尤其适合于连续化与自动化的操作过程,这是其他任何一种过滤材料都无法相比的。该过滤材料易于成型、加工,能够用于石油、化工、纺织、食品、制药、环保、液压机械和电力等许多工业领域,对其流体物料和工作介质进行净化过滤,如高温气体的净化、污水过滤、催化剂分离、液压油过滤、药液与食品饮料的精滤、染料、油墨、石蜡和硫磺等化工产品的工业过滤等等。 4、高可靠性阻燃防爆材料 在许多涉及燃烧过程和可燃性气体的工业领域中,随着燃烧技术的发展和功率水平的提高,人们对相关系统安全性的控制和控制元件可靠性的要求也在不断增加。烧结金属丝网新型防爆阻燃材料通过设计合理的金属丝网叠层结构和在真空(或保护气氛)下的高温烧结成型,具有孔隙分布均匀,透气率大,强度高等优良性能。将这种新型防爆阻燃元件用于安全隔爆的呼吸装置中,由于气体通透率的提高,能够有效的缩短阻燃防爆装置的报警反应时间,因此会大大提高装置的安全可靠性能和使用寿命。 目前,已有多种系列的烧结金属丝网微孔防爆阻燃元件通过了天津防爆检测中心的检验,并获得检验合格证书,能够满足各类混合气体的防爆需要。可以预见,新型烧结金属丝网微孔防爆阻燃元件的应用推广将为相关工业领域带来巨大的经济效益和社会效益。 目前,我公司在烧结金属丝网多孔材料领域的产品主要分三个层次: 1、 烧结金属丝网微孔材料过滤元件,主要用于替代现有过滤设备中的滤纸、滤布、陶瓷和缠绕金属丝等传统过滤元件,以及部分进口设备中的烧结金属过滤元件。 2、 以烧结金属丝网微孔材料过滤元件为主体的单体过滤设备及其应用技术,主要用于现有过滤设备的更新改造。 3、 以烧结金属丝网微孔材料过滤元件为核心,开发研制的可连续化运行与自动化操作的成套过滤系统,以及系统集成应用技术。 高压堵漏技术
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