复合金属泡沫 (CMF) 是由空心金属球(由不锈钢或钛等材料制成)组成的泡沫，嵌入由钢、钛、铝或其他金属合金制成的金属基体中。由此产生的材料既轻又非常坚固，潜在的应用范围从飞机机翼到车辆装甲和防弹衣。此外，CMF 比传统金属和合金(例如钢)具有更好的耐高温能力。重量、强度和隔热性的结合意味着 CMF 还有望用于储存和运输核材​​料、危险材料、爆炸物和其他热敏材料。但要实现其中许多应用，制造商需要将多个 CMF 组件焊接在一起。传统的焊接技术会熔化气泡，从而使 CMF 成为理想的选择。研究人员现已证明，一种称为感应焊接的技术依赖于电磁场，可以在不损害泡沫中气泡的情况下焊接 CMF。此图显示了它的工作原理。请注意，CMF 足够凉爽，可以用裸手触摸，距离焊接位置仅几英寸。

焊接泡沫金属而不熔化其气泡

北卡罗来纳州立大学的研究人员现已发现一种焊接技术，可用于将复合金属泡沫 (CMF) 部件连接在一起，而不会损害 CMF 所需的性能。 CMF 具有广泛的应用前景，因为它们所含的空气使它们重量轻、坚固且能有效隔热。

CMF 是由空心金属球(由不锈钢或钛等材料制成)组成的泡沫，嵌入由钢、钛、铝或其他金属合金制成的金属基体中。由此产生的材料既轻质又非常坚固，潜在应用范围从 飞机机翼 到 车辆装甲。防弹衣 和

此外，CMF 比传统金属和合金(例如钢) 耐高热性能更好 。重量、强度和隔热性的结合意味着 CMF 还有望用于储存和运输核材​​料、危险材料、爆炸物和其他热敏材料。

然而，为了实现其中许多应用，制造商需要将多个 CMF 组件焊接在一起。这就带来了一个问题。

“传统的熔焊使用填充物来连接两块金属，”这项新研究论文的通讯作者、北卡罗来纳州立大学机械与航空航天工程教授 Afsaneh Rabiei 说道。 “这是有问题的，因为被熔化以熔合两块 CMF 的金属是固体，因此它两侧都缺乏 CMF 所需的特性。此外，任何使用直接热量熔化金属的焊接都会导致 CMF 中的一些孔隙被填充，从而损害其性能。简而言之，这意味着大多数形式的传统焊接都不适用于金属泡沫。”

然而，研究人员现在已经找到了一种效果很好的焊接形式。这称为感应焊接，它使用感应线圈产生电磁场来加热金属进行焊接。

“由于 CMF 仅含有 30-35% 的金属，因此电磁场能够深入渗透到材料中，从而实现良好的焊接，”Rabiei 说道。 “CMF 其余 65-70% 的气穴用于使材料隔热。这使得感应焊接能够加热连接两块 CMF 的目标区域，但可以防止热量从连接部位扩散出去。这有助于保护 CMF 的财产。

“这是向前迈出的重要一步，因为 CMF 的特性使其对广泛的应用具有吸引力，但必须有一种方法来焊接 CMF 组件，同时又不损害使其具有吸引力的特性。”

论文“多孔金属和金属泡沫焊接的研究”发表在期刊上 先进工程材料。该论文由 John Cance 和 Zubin Chacko 博士共同撰写。北卡罗来纳州立大学的学生。这项工作是在美国运输部管道和危险材料安全管理局的支持下完成的，拨款号为 PH957-20-0075。