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多孔材料是一类密度低、比表面积大的材料，在物理、机械、热、电和声学领域具有一系列新颖的性能。多孔材料可分为封闭多孔结构和开放多孔结构。封闭泡沫可能用于需要具有更好声音和冲击能量吸收的轻质结构元件的应用中。开放式泡沫也可用于高性能应用，如热交换器和热管理用散热器，也可用于医疗植入物、过滤器和生物和化学反应用电极。近年来，人们高度关注孔隙率更高（超过70%左右）的金属材料，如金属泡沫、多孔金属和金属海绵。这些材料中的大多数已开发用于结构部件。
另一方面，在粉末冶金（PM）领域，具有相对较低孔隙率（0%-30%）的多孔金属材料近年来备受关注。它们主要用于摩擦应用，如油浸烧结轴承。多孔材料传统上不是PM领域的创新领域。在用于机械零件的烧结材料的情况下，重点更多地是高致密化，以提高耐久性、强度和使用可靠性。金属注射成型（MIM）工艺是使用细金属粉末开发的，因此能够制造比PM制造的烧结零件更致密和更精确的烧结零件。
然而，开放式多孔金属在高科技产品中得到了许多应用，例如，用于医学显微测量的生物过滤器、用于微型设备的热交换器、用于过滤空气灰尘和细菌的微镜发生器、具有低模量的医学植入物、用于燃料电池的蒸汽回收设备等。这些应用可以受益于微孔结构提供的优点。通过控制PM和MIM工艺中的烧结，可以容易地形成许多孔。孔隙是具有高渗透性的颗粒之间的多边形（而不是球形）空间。
关键挑战是如何通过MIM工艺形成多孔结构，以形成受控的孔径和孔隙率。对于MIM工艺来说，在保持金属粉末形成的形状的同时，从模塑体中去除大部分聚合物粘合剂是至关重要的。脱脂技术用于在孔隙形成过程中创建精确数量的空间。MIM也是一种无需任何机械切割和抛光的净形状制造工艺，其中表面上形成的孔不会受到机械加工力的损坏。这使得MIM工艺成为网状多孔金属部件的优选制造工艺。
本章还将讨论微孔金属零件制造的其他成型技术，这些技术是最近通过将粉末空间保持器（PSH）方法与MIM工艺相结合而开发的。详细描述了材料组合和烧结条件对烧结多孔金属孔隙形成和物理性能的影响。综述了PSH-MIM方法的其他优点，如优异的液体渗透性能、生产中的高维精度以及通过使用功能梯度多孔结构提高机械性能。
在大多数多孔金属中，随着产品变小，孔径往往会变小。宏观多孔结构是通过传统的加工方法（如切割、磨削、焊接和紧固）形成的。然而，微型多孔零件需要高尺寸精度的复杂形状的净形状制造和在表面上形成的多孔结构。到目前为止，很少有研究涉及微孔金属部件的净形状生产，尽管当以较低的成本生产具有较高功能性的部件时，这些方法是非常理想的。一本著名的PM教科书（德语，1984年，第468-469页）描述了作为PM自然应用的轴承、过滤器、限流器、吸音器、热管和生物医学植入物的受控孔隙结构的制造。通过在窄尺寸范围内使用粉末颗粒并通过在材料加工过程中严格控制致密化来实现孔径的控制。孔结构操纵的可能性是选择PM来制造多孔金属的关键原因，这在PM技术的早期就已经如此。
一般来说，烧结比使用发泡或沉积方法更容易实现小孔。然而，传统的粉末冶金不能产生具有足够孔隙度的微米或亚微米大小的孔，因为这种技术在结合孔径和孔隙度方面存在局限性。由此产生的孔隙也是小叶间间隙，其形状不适合液体渗透。
图17.1显示了多孔金属典型PM生产方法的孔隙率和多孔结构类型与孔径的范围。这些产品可以用现有的商业生产方法制造，例如（a）烧结金属粉末，（b）烧结空心球，（c）烧结金属织物，（d）电子沉积，（e）在液态金属中注入熔融气体，（f）截留气体膨胀，等等。每种方法都可以与一小部分方法一起使用，以创建孔隙度和孔径范围有限的多孔金属。在实践中，很难生产孔径高达几十微米的多孔金属部件以及具有特定孔隙率的开放或封闭多孔结构。
图 17.1 多孔金属典型生产方法的孔隙率与孔尺寸。
目前，很少有方法能够在实践中有效地生产网状金属部件。生产具有渐变性质和复杂形状的多孔金属更为复杂。作者开发的微孔MIM和亚微米多孔MIM工艺有可能实现所需的生产结果。该方法有三个主要优点：
如图17.1所示，各种独立控制的孔隙率和孔径；
高尺寸精度的净形状批量生产；
各种材料组合和分级结构。
MIM是一种将传统PM与塑料注射成型相结合的制造方法。在过去的十年中，它已成为小型精密部件的一种具有竞争力的制造工艺，而采用替代方法生产这些部件成本高昂。它可用于从几乎任何类型的材料（如金属、陶瓷、金属间化合物和复合材料）生产形状复杂的相对较小的零件。最近，MIM不仅用于硬质金属，还用于钛、铜和铝等材料。与PM不同，MIM需要将金属粉末与大量聚合物粘合剂混合。之后，在诸如溶剂萃取或热解的脱粘步骤中去除有机成分。在脱脂后，烧结坯仅由金属粉末保持在模制形式。这种脱脂工艺和粉末形成机制是MIM工艺独有的。
作者生产的各种MIM产品如图17.2所示。这表明，MIM零件的各种结构取决于模腔中金属粉末的均匀性以及金属粉末在原料中的连续固体负载。为了均匀混合原料，模腔需要填充密实。高精度MIM零件和微结构MIM零件可在原料注射成型到由塑料制成的微结构腔中的情况下制造。该工艺被作者命名为微牺牲塑料模具嵌件MIM（μ-SPiMIM）。
作者通过将PSH方法应用于MIM工艺，生产出了具有微观多孔结构的金属部件。PSH方法利用了作者开发的独特的基于聚合物的MIM技术。使用均匀的原料和聚合物空腔来制造高度多孔的结构化MIM零件。通过分离空间保持颗粒制备的化合物被共注射成型，以制成多孔分级和结构化MIM零件。作者在使用高质量和微型MIM工艺时取得了一些成功，但烧结和混合较差，这导致了金属粉末和粘合剂之间的分离。
图 17.2 不同结构的MIM零件由模腔内金属粉末的均匀性和原料中金属粉末的密度决定
微孔金属的PSH方法是基于MIM工艺开发的，如图17.3所示。在传统MIM工艺中，原料由金属粉末和粘合剂组成；脱脂和烧结工艺后的高致密化对于高质量MIM产品非常重要。然而，为了生产高度多孔的结构化金属，所产生的空间需要在烧结后保持稳定。因此，将PSH方法应用于MIM工艺是有用的。最重要的是确定过程中用于空间保持的材料种类。优选地，候选材料被水和有机溶剂如糖、盐和聚合物分流。还有许多其他要求，如球形、各种粒径的可用性、高刚性、耐热性、对金属粉末无反应性、合理的成本、安全性等。作者选择了主要由聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）聚合物制成的球形颗粒来满足这一要求。PMMA聚合物可由粒径范围从亚微米到毫米的单分散颗粒生产，并且具有相对较高的耐热性和刚度。PMMA还表现出与MIM原料中使用的蜡和聚合物粘合剂的相容混合。
在作者的过程中，除了金属粉末和热塑性粘合剂外，还使用由PMMA制成的超粗球形材料作为损失材料，以在MIM组件中获得精细的多孔结构。如上所述，空间保持颗粒和金属粉末的组合以及烧结条件决定了多孔结构。图17.3所示的PSH-MIM工艺分四个步骤进行，如下所示。
第一步是混合金属粉末、粘合剂和空间保持颗粒以制备多孔化合物。
第二步是通过注射、挤出成型或压制成型将多孔化合物模制成特定形状以获得生坯。
第三步是热脱脂以去除粘合剂和空间保持颗粒。
最后一步是烧结金属粉末，同时保持所产生的球形空间的尺寸。
图 17.3 用于制造微孔金属零件的粉末空间保持器（PSH）MIM工艺：（A）孔隙形成机理；（B） 工艺流程。
PSH方法中的一项关键技术是去除用于制造大量球形空间的空间保持粒子。本节对双组分粘合剂系统的脱脂机理进行了解释。图17.4A显示了使用由9μm不锈钢粉末和聚合物粘合剂组成的原料模塑的坯体的典型脱脂和烧结条件。脱脂在600℃下进行2小时，而烧结在1050℃左右进行2小时。图17.4B显示了蜡、聚合物和空间保持颗粒（PMMA颗粒）分解的热重曲线。使用三条分解曲线，可以确定该材料系统的典型脱脂机理。图17.5显示了各个温度下的脱脂过程示意图。100℃以下无材料分解。蜡在250℃时开始分解，并在PMMA颗粒附近形成许多脱气路径。然后PMMA在300℃下与蜡一起分解。当温度进一步升高至350℃时，大量PMMA和聚合物同时分解。最后，所有粘合剂成分和PMMA颗粒在500℃以上完全分解。
图 17.4 PSH法生产微孔金属：（A）脱脂烧结条件；（B） 脱脂过程中的热重（TG）曲线
图 17.5 脱脂工艺示意图
PSH方法可应用于大多数金属粉末，如不锈钢、镍、铝、铜、钛及其合金，如图17.6所示。孔隙大小可由空间保持颗粒的直径确定，其实际上可制备为各种尺寸，从亚微米到几百微米或更大。然而，球形孔并非完全准确地形成在所有样品中，因为需要匹配每个金属粉末颗粒的一些空间保持颗粒的尺寸不匹配。
图 17.6 通过PSHMIM方法制造的微孔金属的SEM图像和孔径。
使用纯镍粉末（D50=0.49μm）和各种尺寸的球形PMMA颗粒（D50=1.5、3、5μm）（多孔化合物中的体积比为60%）制备的多孔样品的表面结构如图所示。17.7。由于化合物是使用具有高比表面积的亚微米粉末制备的，因此熔体粘度非常高，因此熔体不容易通过注射成型而压实。在模具温度和表压分别为200℃和10MPa的恒定条件下进行成型。在工业真空炉中，在氮气中于600℃下连续进行2小时的脱脂和烧结，在氩气气氛中于900℃下持续2小时，以避免氧化。毫不奇怪，这些样品的孔径越小，用于保持空间的PMMA颗粒越小。至于孔的形状，在3μm和5μm PMMA样品的情况下，可以看到一个有序的球形多边形孔矩阵，其尺寸小于PMMA颗粒的每个直径。另一方面，1.5μm PMMA样品在球体中失去形状，并形成了许多尺寸在亚微米尺度上的多边形空间。在1.5μm PMMA样品中获得了更大的差异，其中孔不能保持球形，因为Ni粉末与PMMA颗粒的直径比不够大，使得Ni粉末不能填充到PMMA颗粒之间的细胞中。在这种情况下，如果孔隙保持球形，PSH方法可以获得定义良好的多孔样品。在烧结多孔金属的试制中，可以实现平均孔径为0.65μm、孔隙率为67%的均匀开孔。通过优化球形材料的比例以适应空间保持烧结工艺条件，可以容易地控制孔隙率、孔径和表面积。
图 17.7 使用不同尺寸的PMMA颗粒制备的镍多孔样品的表面结构。
PSH方法的另一个优点在于，可以生产具有复杂形状和高度功能梯度结构的微孔金属部件的净形状。图17.8显示了通过挤出成型（图17.8A）和注射成型（图178B）工艺制造的微孔金属零件的典型示例。所用多孔化合物为9μm 316L粉末和50μm PMMA颗粒，体积比为60%。纵向零件使用挤出成型更好地制造，复杂形状的零件受益于注射成型。由于稍后所述的原因，注射成型零件的表面比挤出零件的表面稍密。
(A) (B)
图 17.8 使用体积百分比为60%的9μm 316L粉末和50μm PMMA颗粒通过不同模塑方法生产的多孔金属零件：（A）挤出模塑和（B）注射模塑。
图17.9显示了颗粒尺寸对通过注射成型和挤出成型工艺生产的多孔金属表面孔隙形成的影响。在挤出成型的情况下，使用更细的金属粉末（D50D50¼3μm）生产的样品中，表面上出现的孔径和孔隙率减小，这些粉末将填充物保持在PMMA颗粒周围（D50D50¼50μm）。然而，在使用较粗金属粉末（D50D50¼9μm）生产的样品中，可以看到孔径和孔隙率的增加，这些金属粉末被挤出模具后弹性变形的PMMA颗粒重新排列。从这些结果可以清楚地看出，表面上的多孔结构受到所用金属粉末的粒径的影响。另一方面，在注射成型的情况下，由于在模腔中施加了高的成型压力，并且在聚合物粘合剂从模具中排出之前通过冷却聚合物粘合剂将金属粉末保持在生坯中，所以在脱模后孔不会改变。因此，很明显，模塑压力及其松弛影响表面上的孔隙结构。这种效应可用于通过一步注射成型生产具有致密表面的复杂烧结多孔零件。
图 17.9 颗粒尺寸和成型方法对多孔金属表面孔隙形成的影响
表格 17.1 实验材料和成分分数
成分 | 平均直径 | 体积分数 | ||
MIM 原料 | 多孔化合物 | |||
金属粉末 | 不锈钢, 316L | 3, 9 μm | 50 vol% | 20-100 vol% |
粘合剂 | 蜡 聚缩醛 | - | 50 vol% | |
空间保持粒子 | 聚甲基丙烯酸甲酯 | 10 μm 50 μm | - | 0-80 vol% |
用于多孔化合物的实验材料列于表17.1中。金属粉末以50体积%的负载量，采用水雾化法生产的奥氏体不锈钢316 L（D50=3，9μm）。粘合剂是石蜡和聚缩醛聚合物。由PMMA制成的球形颗粒（D50=10，50μm）用于将金属粉末固定到位。这些材料用高压捏合机和柱塞式挤出机混合并造粒。所得样品标记为样品3-10或样品3-50。在第一种情况下，使用10μm PMMA颗粒和3μm尺寸的316L粉末。对于第二个样品，将50μm PMMA颗粒与3μm尺寸的316L粉末混合。样品9-50由50μm PMMA颗粒和9μm 316L粉末制成。PMMA颗粒的分数率在0至80体积%之间变化，这是主要的实验参数。为了使实验简单，通过热压成型，由各种多孔化合物制备了直径为40mm、厚度为2mm的生坯圆盘。样品也可以通过注射成型生产。在模具温度为200℃、表压为10MPa的恒定条件下进行热压成型。在氮气中，在600℃下连续进行2小时的脱脂和烧结，在氩气气氛中，在1050-1200℃下持续2小时，以避免氧化。
通过电子显微镜下的扫描观察烧结样品的表面结构。通过使用各种多孔化合物制备的烧结样品表面的微观结构如图17.10所示。随着PMMA颗粒的比例从0增加到80 vol%，表面上的孔隙数量增加。孔径显著取决于PMMA颗粒的直径。这些特征对于PSH方法的孔隙形成行为是典型的。为了制造表面体积比高得多的微孔不锈钢，最好使用3μm 316L粉末和10μm PMMA颗粒的混合物。
图 17.10 不同尺寸金属粉末和PMMA颗粒烧结试样表面的SEM图像。
用千分尺和分析天平测量烧结试样的相对密度（作为孔隙率的倒数）和收缩率。图17.11显示了具有不同比例PMMA颗粒的烧结多孔样品的收缩率和孔隙率。样品3-10和9-50分别在1050℃和1200℃下烧结。对于这两个样品，PMMA颗粒的收缩率在15至20体积%之间，最高为50-60体积%。然而，当PMMA颗粒的分数高于50-60 vol%时，其迅速增加。过渡点对应于从封闭多孔结构到开放多孔结构的变化。换句话说，无论PMMA颗粒的含量如何，在封闭的多孔结构中，收缩百分比都保持恒定。在开放多孔结构中，当PMMA颗粒的分数增加时，收缩百分比将增加。确定的过渡点显示在封闭多孔结构和开放多孔结构之间的边界处。在第二张图中，两个样品的孔隙率都随着PMMA颗粒分数的增加而增加。这里也可以区分两个区域，在它们之间有一个过渡点。该结果与第一张图相似，其中收缩率与PMMA颗粒的比例相对应。
图 17.11 收缩率和孔隙率作为空间保持颗粒分数的函数：（A）收缩直径；（B） 孔隙度。
关于前面描述的烧结试样，使用毛细管流量孔隙度计测量孔径、孔径分布、表面积和流体的流动阻力。具有不同尺寸PMMA颗粒的烧结样品的最小孔径分布如图17.12所示。最小孔径和比表列于表17.2中。随着PMMA颗粒尺寸的减小，平均最小孔径相应减小，但比表面积显著增加。结果，孔的平均最小直径大约等于PMMA颗粒直径的四分之一。
图 17.12 具有不同尺寸PMMA颗粒的烧结样品的最小孔径分布
图17.13显示了在不同温度下烧结60vol%PMMA颗粒的多孔样品的直径和孔隙率收缩率。这些结果表明，随着烧结温度的升高，所有试样的收缩率都增加，孔隙率也相应降低。这些现象与研究结果一致，即当试样经历过度烧结时，孔径趋于变小。理想情况下，直径收缩率为20%，其由MIM原料的固体负载体积计算，即50体积%。因此，当将3μm 316L-10μm PMMA（样品3-10）的烧结温度设置为1050℃，3μm 316L L-50μm PMMA（样品3-50）的温度设置为1200℃，9μm 316L-50μmPMMA（样本9-50）的温度为1300℃时，直径收缩率将接近20%。在这种情况下，孔隙率可以达到非常接近PMMA颗粒的添加含量，即60体积%。
图 17.13 收缩率和孔隙率随烧结温度的变化（60vol%PMMA）：（a）直径收缩；（B） 孔隙度。
可以得出的结论是，对于金属粉末和空间保持颗粒的每种尺寸组合，可以在前面提到的烧结条件下获得具有相同尺寸孔的多孔结构。可以看出，在较高的烧结温度下，在较细的金属粉末中烧结更为活跃。在50μm PMMA样品（样品3-50和9-50）中，由于烧结不足，金属颗粒之间形成小孔。在10μm PMMA样品（样品3-10）中，由空间保持颗粒产生的蜂窝状孔隙受到烧结温度的显著影响。
然后更详细地研究了烧结温度对3μm 316L-10μm PMMA样品（样品3-10）的多孔结构特性的影响。在不同温度下烧结的试样的最小孔径分布如图17.14所示。在较低的烧结温度（如1020℃）下，平均孔径为1.65μm，孔结构分布广泛。在较高的烧结温度（如1070℃）下，平均孔径在1.62μm时几乎不变，但分布变得更为尖锐。这被认为是空间颗粒保持的大孔隙周围的金属粉末之间持续烧结的结果。当烧结温度升高至1100℃时，平均尺寸显著减小至0.91μm，但仍保持尖锐分布。这是由于致密化，可以在不同温度下烧结的样品表面的扫描电子显微镜（SEM）图像上看到，如图17.15所示。测量了在不同温度烧结的样品的表面积，如图17.16所示。具体而言，随着烧结温度的升高，表面呈线性减少。测量了施加不同温度后对流体流动的阻力，如图17.17所示。具体而言，随着烧结温度的升高，水流明显减少。如前所述，这些结果与在较高温度下烧结的试样中孔径的减小相一致。
图 17.14 在不同温度下烧结的试样的最小孔径分布（3μm 316L，10μm PMMA（60体积%））。
图 17.15 在不同温度下烧结的样品（3μm 316L、10μm PMMA（60体积%））表面的SEM图像。
图 17.16 比表面积与烧结温度的关系（3μm 316L，10μm PMMA（60体积%））。
图 17.17 比水流量与烧结温度的关系（3μm 316L，10μm PMMA（60体积%））。
封闭多孔结构和开放多孔结构之间的转变点作为PMMA颗粒分数的函数，可以通过简单的几何分析来估计。当我们假设金属粉末均匀地位于PMMA颗粒周围时，这可以被建模为被单层金属粉末覆盖的球形PMMA颗粒。当球体紧密堆积在面心立方（fcc）结构中时，PMMA颗粒的体积分数达到了闭孔结构的最大值。PMMA颗粒的最大分数（VPMMA）max可从方程式（17.1）中得出，如下所示：
其中dp是PMMA颗粒的平均直径，dm是316L粉末的平均直径。通过几何分析估计封闭多孔结构的PMMA颗粒的最大分数，然后将其与从实验结果获得的PMMA粒子分数的过渡点进行比较。具有不同粒度比的试样的收缩率和孔隙率分别如图17.18A和B所示。如图17.18所示，绘制了这些过渡点处的PMMA颗粒的分数，其具有多种粒度比R。为了进行比较，将等式（17.1）估计的PMMA粒子的最大分数与图17.18中的曲线一起绘制。该曲线表示封闭多孔结构和开放多孔结构之间的边界。可以看出，实验结果与简单通过几何分析估算的曲线吻合良好。
图 17.18 闭孔结构下PMMA颗粒/金属粉末与PMMA颗粒最大分数的尺寸比：（A）直径收缩的转变点和（B）孔隙率的转变点。
本节重点介绍PSH-MIM工艺生产的微孔金属的液体渗透特性。通过液体渗透试验，主要研究了试验条件、表面处理和孔径对渗透行为的影响。这种类型的微孔结构被毛细管流缓慢渗透。液体可以储存在毛孔中，并缓慢渗出。使用分析天平开发了用于评估多孔样品的液体渗透性能的测试设备。从液体渗透试验过程中的重量变化，可以看出影响多孔试样吸水性能的因素。将渗透速率的结果与多孔样品的一些重要特性进行了比较，如平均孔径、液体和气体渗透率以及通过毛细管流动孔隙度计测量的比表面积。在收缩孔径为15μm的多孔样品中，用一位数千分尺观察孔径对渗透速率的影响。
毛细管流动孔隙度计可用于确定多孔材料的一些重要特性，例如（A）孔隙通道收缩部分的分布，f，（b）平均直径，dm，（c）液体和气体渗透率，KL和KG，以及（d）比表面积，Sp。该方法的原理简述如下。样品的孔隙由润湿液体填充，该润湿液体通过逐渐增加气体压力而被挤出。需要更高的压力来排空较小的孔隙。可以指定从孔中排出润湿液体所需的压力。对于湿样品和干样品，测量作为压力差函数的流量曲线。通过比较在相同压力下的湿多孔样品和干多孔样品的气体流速，可以根据压力-尺寸关系计算通过大于或等于规定尺寸的孔的流量百分比。通过包络表面积（ESA）获得比表面积，该表面积基于Kozeny-Carman方程。否则，使用如图17.19所示的分析天平开发了用于评估多孔试样液体渗透性能的试验装置。在这种类型的液体渗透试验中，当多孔试样在大气压下浸泡在液体浴中时，液体被渗透，缓慢通过试样。分析天平上的重量因试样浮力和液体转移而变化。
图 17.19 用于评估多孔试样液体渗透性能的设备示意图
表格 17.3 多孔试样的特性
3-10 | 9-50 | 9-90 | |
孔隙率，ε(%) 平均孔径,dm(μm) 比表面积，Sp(m2/g) 液体渗透性，KL 气体渗透率，KG | 54.2 1.34 0.343 0.105 0.070 | 60.5 7.29 0.040 3.345 1.564 | 63.1 14.92 0.030 7.518 3.028 |
评估了粉末中渗出液体的渗透速率和高度。该方法适用于本文所用的液体渗透试验。渗透高度h由下式给出
其中W是重量，A和ε分别是样品的横截面积和孔隙率，ρL是液体密度。渗透高度h由Washburn方程（17.3）给出，该方程是针对圆柱形管道中的毛细流动而开发的
其中r是管道半径，t是时间。假设压力为常数Δρ=0，通过将等式（17.2）代入等式（17.3），多孔试样每单位横截面积的重量变化由下式给出
因此，多孔试样中液体的渗透速率α可以通过
w=√A-√t p图上的斜率。
使用具有表17.3所示物理性质的多孔试样。用千分尺和分析天平测量烧结多孔样品的相对密度（作为孔隙率的倒数）。毛细管流动孔隙度计用于测量孔径分布。Galwick（γD50¼16mN/m）用于润湿液体。多孔试样浸泡过程中重量变化的典型行为如图17.20所示。试样刚浸入水中后，浮力和弯月面对重量（W1）有相当大的影响。水从a点和B点之间的浸入部分渗透到干燥部分，导致重量显著降低。前一点B，蒸发导致的水分损失会导致重量的逐渐损失（W2）。在C点，当试样从水中移出时，浮力和弯液面恢复（W3）。结果，相当于孔隙率的水量进入多孔样品（W4-W2）。
图 17.20 多孔试样浸入过程中重量变化的典型行为（试样3-10，l=7.5mm）
图17.21显示了在不同浸入长度下测量的多孔样品3-10的重量变化。增加浸没长度会缩短到达B点的时间（即饱和时间，ts），因此，饱和时间随着浸没长度的增加而线性减少，如图17.22所示。这是因为水中的渗透速度比空气中的渗透速度快。图17.23显示了经酸洗处理或未经处理的多孔样品3-10的重量变化。表面处理显著改善了水渗透。表17.4显示，酸洗渗透速率的增加是由于接触角的减小。图17.24显示了孔径对重量变化的影响。如表17.5所示，试样3-10和9-50的渗透速率没有显著差异，但试样9-90的渗透速率显著降低。与具有较小孔隙的试样相比，吸水体积百分比（Va）也显著降低。
图 17.21 浸没长度对重量变化的影响（试样3-10）
图 17.22 饱和时间与浸没长度
图 17.23 表面处理对重量变化的影响（试样3-10，lD50¼7.5mm）
图 17.24 孔径对重量变化的影响（lD50¼7.5mm）
表格 17.4 酸洗效果（试样3-10，l¼7.5mm）
无需清洁 | 酸洗 | |
渗透速率，α 接触角，θ | 0.013 77.4 | 0.020 58.2 |
表格 17.5 浸没长度和孔径对渗透速率（α）和渗透百分比（Va）的影响
3-10 | 9-50 | 9-90 | ||||
l α Va | 7.5 0.020 109% | 21 0.019 113% | 30 0.019 113% | 41 0.018 115% | 7.5 0.018 84% | 7.5 0.005 26% |
从所描述的结果中，考虑了测试条件、表面处理和孔径对通过PSH法生产的不同孔径微孔不锈钢渗透行为的影响，并通过液体渗透试验进行了研究，可以得出一些结论。这种类型的微孔结构被毛细管流缓慢渗透，液体可以储存在孔隙中，并缓慢离开。用毛细管流孔仪测量了多孔材料的一些重要特性。
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