定向凝固藕状多孔材料是20多年来发展起来的多孔材料制备技术。藕状多孔材料具有圆柱状定向排列的气孔结构,因而表现出诸多优异的性能。对于藕状多孔材料中的气孔结构,以往主要是通过改变工艺参数来调整气孔结构参数,但是对于气孔生长的具体动力学过程目前还没有详细的研究。这主要是由于金属材料的不透明性,直接观察金属中气孔的生长过程一直是一个难点。为了克服这个难点,本文采用定向凝固的方法法制备藕状多孔Cu-Cr、Cu-Zn合金,然后再通过X射线断层扫描和三维重构技术再现气孔生长的动态过程,为研究金属熔体中气孔的生长方式和生长过程动力学提供了可能。同时,采用热力学计算的方法,探讨了合金元素对气孔生长过程的影响机理。本论文的主要结论如下:(1)气孔的生长方式分为三种类型:单个生长的气孔、相互作用的气孔、合并的气孔。(2)对于单个生长的气孔,可分为两种类型:稳定生长的气孔(气孔平均直径可达880μm,生长时间持续48 s,甚至更多);非稳定生长气孔(气孔平均直径小于330μm,生长时间持续4 s,甚至更少)。而Cr元素的加入,延长气孔球状生长阶段的生长过程。对于相互作用的气孔,小气孔更易消失于大气孔周围。对于合并的两个气孔,其长度明显不同,合并过程分为三个阶段:合并前、合并中、合并后,并且合并中阶段速度快,持续时间短。而Cr原素的加入,延长了气孔的融合过程,使合并过程变得缓慢。(3)气孔的生长引起Cr、Zn原子的偏聚,使其富集在气-液界面(气孔壁)处。热力学计算表明,由于Cr、Zn原子的富集,造成气-液界面张力的降低,并且合金含量越高,气-液界面张力越低。气-液界面张力的降低,减小了气孔生长的阻力,造成气孔的粗化。(4)对于藕状多孔Cu-Cr合金,随着Cr含量的增加,氢在金属固液两相中的溶解度差增加,造成合金气孔率增加。另外,随着Cr含量的增加,合金糊状区宽度增加,减少了氢的溢出,向气孔内扩散的氢的量增加,也造成合金气孔率增加。