技術名稱 無壓漿料高吸能泡沫鋼燒結成型技術
計畫單位 國防大學理工學院
計畫主持人 曾有志
技術簡介
「國防大學理工學院」與「台灣保來得Porite股份有限公司」在粉末冶金的原理基礎上突破高熔點鐵基材料製備多孔隙結構不易之限制,共同合作開發一可製備鐵基泡沫鋼之「無壓漿料高吸能泡沫鋼燒結成型技術」。現行泡沫金屬之研製以泡沫鋁最為廣泛,這是由於鋁合金具備熔點低、鑄造性能好及金屬液易處理等特點,但鐵基金屬的熔點遠高於鋁,在高溫下熔體黏度低,發泡劑分解釋放的氣體難滯留,用傳統的熔體發泡法和氣體注入法均不可行,因此對於高熔點的鐵基泡沫鋼之研究始終難以突破。
然本研究團隊在粉末冶金的基礎上,創新開發出一種可製備高熔點鐵基泡沫鋼之「無壓漿料高吸能泡沫鋼燒結成型技術」,已成功製備出孔洞直徑約為500µm至5mm之輕量化球狀閉孔式泡沫鋼結構材料。本技術主要之創新為可製備高熔點之鐵基泡沫鋼材料外,並可控制泡沫鋼之孔隙率與孔洞大小且其壓縮強度高於泡沫鋁數十倍;重要的是,本技術突破傳統粉末冶金法之試體大小限制,利用本技術可製備大尺寸之鐵基泡沫鋼。鐵基泡沫鋼具有良好的隔音性、阻尼性及可回收性,可滿足日新月異的車輛製造、航空、航海及建築等領域之要求,而如使用不銹鋼粉末所燒結製備的泡沫鋼構件更具備優秀的抗氧化性和抗腐蝕性,其可在300°C下長時間工作,亦可在700°C高溫下進行短時間工作,這是泡沫鋁所不具備的條件。以目前所製備之17-4PH與316L泡沫鋼材料為例,30%、40%及50%孔隙率之燒結態17-4PH泡沫鋼壓縮強度分別為538MPa、350MP及250MPa,而經人工時效熱處理則可達705MPa、457MPa及293MPa;30%、40%及50%孔隙率之燒結態316L壓縮強度則分別約為216MPa、124MPa及101MPa外,均高於傳統泡沫鋁壓縮強度數十倍以上,其理想吸能效率均可達約80%,而在應用於國防軍事載具三明治抗彈結構的中間吸能層亦可有效吸收7.62公厘穿甲彈之衝擊穿靶動能達60-70%,進而有效達到輕量化與抗彈的效果。因此,本技術所製備之鐵基泡沫鋼可實際應用於飛彈陣地、彈藥庫、船艙結構、飛機結構、裝甲車結構、軍事基地、太空載具及人造衛星等重要國防武器系統與設施,另在民生工業上如警車、防彈衣、保全設施及防護器材等亦有著廣泛的應用前景,顯示此技術為傳統粉末冶金技術開創一科學研究領域,並可有效提升我國國防武器載具系統防護等級,並落實國防自主之目的。
科學突破性
「無壓漿料高吸能泡沫鋼燒結成型技術」突破傳統低熔點泡沫鋁之製程方法,完成高熔點鐵基多孔隙泡沫鋼之製備。此技術可控制孔隙率與孔洞尺寸外,並且突破傳統粉末冶金法僅可製作小試體之限制,可完成大尺寸泡沫鋼之製作,且其壓縮強度高於泡沫鋁數十倍以上,應用於抗彈結構上可吸收穿甲彈之穿靶動能達60-70%。
產業應用性
鐵基泡沫鋼具備低熔點泡沫鋁無法比擬的抗壓、隔音性及能量吸收特性,並可在300°C下長時間工作,亦可在700°C高溫環境下工作,這是泡沫鋁所不具備的條件,因此勢必可廣泛推廣於國防軍事科技產業如裝甲車輛、武裝直升機、防彈背心及頭盔等防彈結構外,並可滿足日新月異的車輛、航空、航海及建築領域之需求。
關鍵字 泡沫鋼 粉末冶金 泡沫鋁 多孔隙 抗彈材料 國防科技 燒結 鐵基金屬粉末 吸能 輕量化
備註
「國防大學理工學院」與「台灣保來得Porite股份有限公司」在粉末冶金的原理基礎上突破高熔點鐵基材料製備多孔隙結構不易之限制,共同合作開發一可製備鐵基泡沫鋼之「無壓漿料高吸能泡沫鋼燒結成型技術」。現行泡沫金屬之研製以泡沫鋁最為廣泛,這是由於鋁合金具備熔點低、鑄造性能好及金屬液易處理等特點,但鐵基金屬的熔點遠高於鋁,在高溫下熔體黏度低,發泡劑分解釋放的氣體難滯留,用傳統的熔體發泡法和氣體注入法均不可行,因此對於高熔點的鐵基泡沫鋼之研究始終難以突破。 然本技術主要之創新為可製備高熔點之鐵基泡沫鋼材料外,並可控制泡沫鋼之孔隙率與孔洞大小且其壓縮強度高於泡沫鋁數十倍;重要的是,本技術突破傳統粉末冶金法之試體大小限制,利用本技術可製備大尺寸之鐵基泡沫鋼。鐵基泡沫鋼具有良好的隔音性、阻尼性及可回收性,可滿足日新月異的車輛製造、航空、航海、建築及國防等領域之要求,為傳統粉末冶金技術開創一科學研究領域。
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