中文摘要：

烧结金属多孔材料由于大量孔隙的存在，是当前能源环保领域应用的一类重要的特殊功能材料。烧结金属多孔对于孔形貌等孔结构特征的准确描述是该材料制备和应用研究中的共性基础问题。本项目针对强烈影响应用性能的孔形貌特征难以定量描述的问题，采用分形理论和方法来描述孔形貌特征参量。通过引入考虑孔弯曲程度的"孔形因子"和孔边界锐角尖锐程度的"锐度因子"，结合金相显微镜观察和计算机图像处理技术，研究孔形貌特征参量的分形特性，建立孔形貌特征参量的分形模型，实现金属多孔材料复杂孔结构的科学描述；探索孔形貌分形维数与烧结金属多孔材料流体透过性能之间的定量关系，揭示其宏观性能与微观孔结构间的规律；实现根据微观孔结构特征对金属多孔材料渗透性能的准确预报，指导材料结构功能化应用与设计。项目成果不但为金属多孔材料的制备和应用提供高效指导，对陶瓷、泡沫甚至土壤、岩石等具有多孔结构的其它材料的科学研究也具有重要的参考价值。

结论摘要：

本项目在国家自然科学基金（51074130）的资助下，开展了烧结金属多孔材料孔形貌特征参量的建立、烧结金属多孔材料孔形貌的分形分析及烧结金属多孔材料孔结构形貌分形维数与物理力学性能之间的关系等研究，全面完成了各项研究内容。本项目以烧结金属粉末和烧结金属纤维多孔材料为研究对象，针对不同孔结构，基于Mandelbrot分形理论，通过引入考虑孔弯曲程度的“孔形状因子”和孔边界锐角尖锐程度的“锐度因子”，结合金相显微镜观察和计算机图像处理技术，建立了孔形貌特征参量的提取与计算方法，并开发了孔形貌分形分析软件，实现了金属多孔材料复杂孔结构的科学描述；系统研究了孔形貌分形维数计算准确性的影响因素，主要包括图像分辨率、阈值、图像区域、放大倍数、孔隙度、粉末粒度及粉末形貌，并确定了分形分析的无标度区间，即分形关系成立的尺度范围（最佳放大倍数为200~500倍）；探索了孔形貌分形维数与金属多孔材料力学性能、吸声性能及流体透过性能之间的定量关系，揭示了其宏观性能与微观孔结构之间的规律，从而为指导材料结构功能化应用与设计提供了理论依据；最后，本项目在二维孔形貌分形分析软件的基础上，开发了金属多孔材料三维孔形貌分形分析软件，并实现了三维孔形貌的重建及分形维数的计算。本项目的研究成果可用于准确描述烧结金属多孔材料的孔结构，并且可对多孔材料的物理力学性能进行预测，但是物理力学性能与分形维数之间的关系式中的相关系数的物理意义需要进一步深入研究，因此希望继续得到国家自然科学基金的大力支持。本项目共发表论文6篇（SCI收录5篇，EI收录5篇），申请专利5项（授权1项），培养硕士研究生2名，开发了孔形貌分形分析软件2套（多孔材料孔结构分形分析软件和多孔材料孔结构三维重建及分析软件）。