"Gasar"被称为金属—气体共晶定向凝固法,同时也被认为是一种制备多孔金属材料的革命性工艺。所得到的多孔结构被称作“Gasarite",其意思为圆柱形气孔定向排列于金属基体中。Gasar多孔材料除了具有传统的烧结型或发泡技术制成的多孔金属所共有的各种性能,如轻质、高刚度、冲击能量吸收能力、特殊的声学性能以及良好的电磁屏蔽等性能外,还具有其它一些特殊的性能优势,比如优异的力学性能、热学性能、电学性能以及渗透能力,而这些性能大多与材料的孔隙率有关。因此,孔隙率是表征多孔金属的一个重要的结构参数,探究孔隙率与制备工艺参数之间内在关系,就意味着可以通过工艺参数的调整实现对藕状金属多孔结构的定量控制,从而得到性能优良的藕装多孔材料。论文对金属-气体共晶定向凝固制备藕状多孔铜的工艺进行了系统研究。利用实验室自行研发的Gasar装置,分别用连铸法和模铸法制备了不同气孔结构的藕状多孔铜。通过对连铸法定向凝固系统的传热模型进行假设,建立Gasar凝固过程的传热模型。根据Gasar凝固得到的规则多孔材料的结构推导出气孔的理论模型。根据质量守恒定理建立溶质的平衡方程,以Gasar共晶定向凝固理论为基础,建立了稳态凝固时的多孔金属定向凝固的物理模型。考虑了溶质的逃逸,确定了逃逸系数,得到了孔隙率的理论模型。通过公式可以看出Gasar凝固过程中,孔隙率与气体压强和上型温度有关,与凝固速度无关。分析了连铸法制备多孔铜时在不同氢气分压下和不同的上型温度下孔隙率的变化情况,与实验值对比基本吻合,并且预测了加入氩气后孔隙率的变化规律。分析不同氢气和氩气组合下所得到孔隙率的变化的主要原因以及上型温度对孔隙率影响。在一定的上型温度下用连铸法制备多孔铜时,加入的气体为纯氢时,孔隙率随气压的增大而减小,在熔体中加入一定量氩气后,孔隙率随着氢气分压的增大先增大后减小。在一定的上型温度下用连铸法制备多孔铜时,孔隙率随上型温度的增大而增大,当加入一定量的氩气后气孔率仍然随上型熔体温度的增大而增大。当加入的气体压强一定时用连铸法制备多孔铜,对模铸法进行近似处理。将所得的气孔率的公式用于模铸法气孔率的理论预测,得出气孔率随气体压强及上型温度的变化曲线,与试验结果基本一致。与连铸法相比较,由于模铸法的逃逸系数有所增大,在相同条件下得到的气孔率小于连铸法。得出藕状多孔镁气孔率的理论预测,与清华课题组得到的试验数据进行比对,基本吻合。制备多孔镁时的逃逸系数与制备多孔铜的相比较减小很多,认为逃逸系数与氢在熔体中的溶解度有关,溶解度越大逃逸系数越小。