Gözenekli Metal Köpüğün Hazırlama Yöntemi ve Uygulaması

Gözenekli metal köpük, son yıllarda geliştirilen işlevsel bir malzemedir. Kavramı ve sınıflandırması akademik dünyada tek tip değildir, ancak temel olarak aşağıdaki tanımlar vardır: Gözenekli metal köpük, belirli bir miktar ve belirli bir boyut içeren bir metal matristir. Gözenek boyutuna ve belirli bir gözenekliliğe sahip metal bir malzeme. Gözenekli metal köpüğü ilk olarak 1948'de Amerika Birleşik Devletleri'nde SoSnik tarafından erimiş alüminyumda cıva buharlaştırılarak üretildi ve bu da insanların metal anlayışının büyük bir değişim geçirmesine neden oldu. Genişler, böylece metallerin yalnızca yoğun yapılara sahip olduğu geleneksel kavramını kırar. Gözenekli köpük metal malzeme aslında metal ve gazdan oluşan bir kompozit malzemedir. Tam olarak bu özel yapı nedeniyle, küçük yoğunluk, geniş yüzey alanı, iyi enerji emilimi ve düşük termal iletkenlik gibi hem metal hem de kabarcık özelliklerine sahiptir. (kapalı-delik gövdesi), yüksek ısı değişimi ve ısı dağıtma kapasitesi (delik gövdesinden-), iyi ses emilimi (delik gövdesinden-), mükemmel geçirgenlik (içinden{{4) }}delik gövdesi), iyi elektromanyetik dalga emilimi (delik gövdesi aracılığıyla-), alev direnci, direnç Termal refrakter, termal şok direnci, gaz duyarlılığı (bazı gözenekli metaller belirli gazlara karşı çok hassastır), yenilenebilir, iyi işlenebilirlik vb. Bu nedenle, yeni bir işlevsel malzeme türü olarak elektronik, iletişim, kimya endüstrisi, metalurji, makine, inşaat, ulaşım ve hatta havacılık teknolojisinde geniş bir kullanım alanına sahiptir.

1. Gözenekli metal köpük hazırlama yöntemi

1.1 Metal eriyiklerine dayalı prosesler

1.1.1 Hava üflemeli köpürtme işlemi

SiC önce erimiş metale eklenir. Al2O3, vb. erimiş metalin viskozitesini arttırmak" ve daha sonra eriyiğe gaz (hava gibi. Argon. Azot) üflemek için özel bir döner nozul kullanın [4!5]) Şu anda, Norveç'te Hydro Aluminium ve Cymat Aluminium Kanada'da Bu yöntem, dökme alüminyum alaşımı AlSi10Mg (A359) veya deforme alüminyum alaşımı 1060" 3003 "6016" 6061, vb. gibi) köpüklü alüminyum "üretmek için kullanılmaktadır. Üretilen alüminyum, prensipte keyfi olarak uzun olabilir" ve genişlik, alüminyum sıvı kabınınkiyle aynıdır) Bu yöntemle hazırlanan alüminyum köpüğün gözenekliliği yüzde 80 ~ yüzde 98'dir ", yoğunluk 0.069 ~ 0.54 g/cm3'tür" , ortalama gözenek boyutu 3~25 mm'dir" ve duvar kalınlığı 50~85!m'dir) Doğrudan köpükleme işleminin avantajı, sürekli büyük bloklar üretebilmesidir. Düşük yoğunluklu metal köpük) Diğer yöntemlerle karşılaştırıldığında " Bu yöntem en düşük maliyete sahiptir) Cymat alüminyum üretebilir 1 000 kg/h" Uzunluk 1.5 m" Kalın 2.5~15 cm) Hydr tarafından üretilen alüminyum köpük o Levha genişliği 70 cm" Kalınlık 8~12 cm" Uzunluk 2 m" Verimlilik 500~600 kg/h'dir) Bu işlemin dezavantajı, son kullanımda "açık gözeneklere neden olacak" ve işleme sırasında kesilmesi gerekmesidir. takviye parçacıklarının kullanımı "zorluk).

1.1.2 Köpürtücü madde ekleme yöntemi

Eriyiği doğrudan köpürtmenin bir başka yolu da eriyiğe bir şişirici madde eklemektir) Şişirme maddesi ısı etkisi altında ayrışır ve metal eriyiği köpürtmek için gaz açığa çıkarır [6!7]) 1986'daki yöntem Japon Shinco Wire tarafından geliştirildi şirket "günlük çıktı 1 00{{{0} kg'a kadar alüminyum köpük) Bu yöntemde "önce Ca ekleyin" ve ardından viskoziteyi artırmak için karıştırın" Bunun nedeni Eriyikte CaO oluşur. CaAl2O4 veya Al4Ca) ve ardından TiH2 ekleyin" sıcak eriyik içinde hidrojen salabilir) Eriyik kısa sürede yavaş yavaş genişlemeye başlar "soğuduktan sonra katı alüminyum köpük oluşturur) Bu yöntemle üretilen alüminyum köpük" en yaygın olarak bulunan alüminyum köpüklerden biridir. En düzgün gözeneklilik) Bazı literatürlerde "ZrH2 ayrıca alüminyum köpük üretmek için kullanılır" Köpürme sıcaklığı 670~7056" değerinde kontrol edilir ve ilave miktarı yüzde 0,5 ~ yüzde 0,6'dır ) Alüminyum köpüğün boyutu Shinco Wire Company tarafından üretilen blok [8] 2050mm!! 650 mm!! 450 mm" Ağırlık yaklaşık 160 kg'dır" Kabuğun toplam yoğunluğu dahil 0.27 g/cm3) Kenarı kestikten sonra " Yoğunluk genellikle 0.18~0.24'tür g/cm3" Ortalama gözenek boyutu 2~10 mm'dir) yatay ve dikey yönlerde yoğunluk gradyanı vardır" ve yoğunluğun tepenin ortasında en düşük olduğu bildirilmektedir) Bu alüminyum köpüğün daha pahalı olduğu bildirilmektedir) Bu nedenle, Karmaşık şekillerin sürekli üretimini ve üretimini sağlamak için başka bazı yöntemler de önerilmiştir. Köpüklü metal parçalar) Benzer bir işlem kullanarak, köpüklü demir üretmek için "erimiş demire tungsten tozu ve bir şişirme maddesi eklenebilir") Kullanmaya ek olarak Erime özelliklerini ayarlamak için Ca, "Oksijen de üflenebilir eriyik içine. Viskoziteyi arttırmak için hava veya diğer gazlar" ayrıca toz halinde Al2O3 ekleyebilir. MnO2 ve SiC, vb.) Eriyik içine metal buharlarının eklenmesinden kaynaklanan sorunların üstesinden gelmek için, ayrışma hızı çok hızlıdır ("Mümkündür. önce ayrışmamış madde içeren köpük hazırlamak için "Al-Mg preform gibi" ajanın düşük erime noktalı ötektik bileşiği ve daha sonra köpürme işlemi için yüksek erime noktalı alaşıma preform eklenir) Ayrıca, "köpürme madde ayrıca katılaşma sıcaklığından biraz daha yüksek olabilir. Bozunma sıcaklığının altında Metal eriyiği "karıştırıldığında ve katılaştığında) eklenir ve daha sonra kompozit, şişirme maddesinin bozunma sıcaklığının üzerine ısıtılır) böylece gerçek köpürme işlemi gerçekleştirilir. ikinci aşamada çıktı)

1.2.3 Katı-gaz ötektik katılaştırma yöntemi

Ukraynalı metalurji uzmanı Shapovalov ve ark. katı{0}gaz ötektik dönüşümü ile gözenekli metallerin hazırlanması için yeni bir yöntem geliştirdi [9]) Bazı sıvı metaller hidrojen ile ötektik sistemler oluşturabilir) Metalleri yüksek bir-basınç hidrojeninde eritmek Hidrojen içeren metal eriyikler elde edilebilir. Sıcaklık düşürüldüğünde, "eriyik sonunda ötektik reaksiyona girecek" ve katı bir -gaz iki-faz sistemi oluşturacaktır. Sistemin bileşimi ötektik bileşime yeterince yakın, aynı sıcaklıktaki reaksiyonda katı-gaz ayrımı meydana gelir.Katılaşma hızı 0,05 ile 5 mm/s arasında olduğunda, "katılaşma cephesinin hidrojen içeriği artar" ve kabarcıklar oluşturur. Sıvı fazdan kabarcıkların kaçmasını önlemek için proses parametreleri "sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir" Ortaya çıkan gözenek şekli öncelikle hidrojen içeriğine, eriyiğin maruz kaldığı basınca, ısı yayılımının yönü ve hızına ve kimyasala bağlıdır. bileşimi eritmek. Genellikle, katılaşma yönü boyunca uzanan büyük gözenekler oluşur, "gözenek boyutu 10!m~10 mm" gözenek uzunluğu 100 mm~300 mm" en boy oranı 1~300" gözeneklilik yüzde 5 ~ yüzde 75. Bu yönteme Gaz Büyütmenin Rusça kısaltması olan GASAR denir. Yöntem, gözenekli nikel, bakır, alüminyum vb. üretmek için kullanılmıştır. Buna ek olarak, işlem gözenekli çelik, kobalt, Krom üretmek için de kullanılabilir. , molibden ve hatta seramikler. Ancak, bu yöntemle hazırlanan gözenekli yapının tek biçimliliği bazen yetersizdir ve daha da iyileştirilmesi gerekir.

1.1.4 Sızıntı döküm yöntemi

Gözenekli metaller, inorganik veya organik partiküller veya içi boş küreler tarafından oluşturulan boşluklara sıvı metal enjekte edilerek de elde edilebilir. Dökümden sonra, "parçacıklar metal içinde kalabilir", aynı zamanda uygun çözücüler, asitler içinde, kompozit yapılar olarak adlandırılan oluşumlar veya ısıl işlemle parçacıkların uzaklaştırılması Vermikülit, refrakter kil küreler, çözünür tuzlar, gevşek genişletilmiş kil, kum parçacıkları, köpüklü cam küreler ve alümina içi boş kürelerin tümü, boşluk oluşturabilen inorganik dolgu maddeleri olarak kullanılabilir. Eriyiğin katılaşma hızı yeterince hızlıysa, plastik küreler de boşluk oluşumu için bir destek malzemesi görevi görebilir. Bu yöntem kullanılarak açık hücre yapısına sahip gözenekli metaller üretilebilir. Perkolasyonlu döküm yönteminin avantajı, dolgu partiküllerinin boyutunu ayarlayarak gözenek boyutu dağılımının hassas bir şekilde kontrol edilebilmesidir. "Fakat gözeneklilik yüzde 80'den az. Köpürtme tekniğinde elde edilen gözenek boyutu ve dağılımı kontrol edilemez" ve

Gözeneklilik yüzde 98 kadar yüksek olabilir. Bu açık-hücreli yapıya sahip gözenekli malzemeden yapılmış parçalar, titreşimi azaltmak için bir pnömatik cihazın hava çıkışına monte edilebilir.

1.1.5 Hassas döküm yöntemi

Yöntemin prensibi, sıvı refrakter malzemeyi köpük süngerin içine sızmak, ardından havayla-kurutmak, sertleştirmek ve üç- boyutlu bir ağ ile prefabrik bir şekil oluşturmak için köpük süngeri ayrıştırmak için fırında pişirmektir. iskelet, sıvı metali prefabrik şekle dökün ve katılaşmadan sonra refrakter malzemeyi çıkarın. Üç boyutlu ağ yapısına sahip bir metal köpük elde edilebilir. Şu anda hem Japonya hem de enstitümüz bu yöntemle köpük alüminyum numunelerini başarıyla hazırlamıştır. Bu yöntemle hazırlanan numunenin ana malzemeye kalıtımı vardır, gözenekler üç-boyutlu olarak bağlantılıdır, yapı üniformdur ve malzeme, şekil ve boyut ile sınırlı değildir ve - ile sağlanabilir. çeşitli amaçlar için delik metal köpük. Dezavantajı, metal iskeletin gücü düşüktür ve işlem daha karmaşıktır. Yukarıda belirtilen -hazırlama işlemlerine ek olarak, içi boş bilye ekleme yöntemi, gevşek toz sinterleme yöntemi, fiber metalurjisi yöntemi vb. gibi başka yöntemler de vardır. Gözenekli metal malzemeler üzerinde yapılan sürekli -derin araştırma ile birçok ülke çeşitli hazırlama yöntemleri önermiştir. ABD patentinde ABD ERG şirketinin "Duocel" adlı bir hazırlık süreci geliştirdiği bildiriliyor. Vakum ortamında aşırı ısıtılmış alüminyum eriyiğinden doğrudan köpüklü alüminyum hazırlama yöntemi. Bu yöntemle üretilen köpüklü alüminyum, düşük yoğunluğa ancak yüksek mukavemete sahiptir. Kanadalı alüminyum şirketi benzersiz bir hazırlama süreci geliştirmiştir: katılaşan erimiş metale hava geçirilir ve gaz boşaltıldıktan sonra gaz bir köpük halinde yoğunlaştırılır. Bu yöntem, büyük metal köpük malzemeler üretebilir ve elde edilen malzemenin yoğunluğu küçüktür. Sanders Jr., ötektik Al-Si alaşımlı köpüğün hazırlanması için özellikle uygun olan, -şaft nozulu içi boş küresel alüminyum kabarcık adı verilen bir alüminyum köpük üretim süreci tasarladı.

1.2 Toz-tabanlı hazırlama süreci

1.2.1 Toz metalurjisi

Toz metalurjisi, geniş bir uygulama yelpazesine sahip köpüklü metal üretimi için de yaygın bir yöntemdir. Bu yöntemle birçok metal (alüminyum, kalay, demir, altın, çinko, kurşun vb.) ve bunların alaşımları köpürtülebilmektedir. Proses önce metal tozunu uygun miktarda köpürtücü ajanla homojen bir şekilde karıştırır ve daha sonra karıştırılmış tozu ekstrüzyon, sıcak presleme veya haddeleme yoluyla yoğun bir ön-ürüne dönüştürür ve ardından ön- Ürünü, köpürtücü ajanı yapmak için karıştırılmış tozun erime noktasının yakınına getirin. Ayrışma gaz üretir ve soğutmadan sonra kapalı-hücreli metal köpük elde edilebilir.

Eriyik köpürtme yöntemiyle karşılaştırıldığında, toz metalurjisi yönteminin çalıştırılması ve kontrolü daha kolaydır; köpürme süresi ve köpürme sıcaklığı makul bir şekilde seçilerek farklı yoğunluk değerlerine sahip köpük metal elde edilebilir. Bununla birlikte, toz metalurjisinin üretim maliyeti, eriyik köpürtmeye göre daha yüksektir ve büyük -hacimli bileşenlerin hazırlanması zordur.

1.2.2 Gaz enjeksiyon köpürtme yöntemi

Eriyik üfleme maddesi köpürtme yöntemine benzeyen gaz enjeksiyonlu köpürtme yöntemi, şu anda gözenekli metal köpüklerin üretilmesi için en ucuz yöntemdir. Yöntem, metal eriyiği köpürtmek için gazı doğrudan erimiş metal eriyiğine üflemektir ve köpürme için kullanılan gaz oksijen, argon, hava, su buharı, karbon dioksit ve benzeri olabilir. Eriyik köpürtücü ajan köpürtme yöntemi gibi, gözeneklerin boyutunun ve metal matris içindeki dağılımlarının kontrol edilmesinde zorluk gibi sorunlar vardır. Anahtar teknoloji, erimiş metalin uygun bir viskoziteye sahip olmasını sağlamaktır. Genel olarak, metal eriyiğinin viskozitesini arttırmak için kalsiyum ve silisyum karbür toz yapıştırıcı eklenmesi gibi önlemler kullanılır. Metalin bileşimi, yeterince geniş bir köpürme sıcaklığı aralığı sağlamalıdır, böylece oluşturulan köpük hücreleri, sonraki toplama ve kalıplama işlemi sırasında köpüğün kırılmamasını sağlamak için yeterli homojenliğe ve stabiliteye sahiptir. Bu yöntemin en büyük avantajı, düşük maliyetli ve kolay sanayileşmiş seri üretimidir.

1.2.3 Sinterleme yöntemi

Yani, daha yüksek bir sıcaklıkta malzeme bir başlangıç ​​sıvı fazı üretir. Yüzey gerilimi ve kılcal fenomenin etkisi altında, malzeme parçacıkları birbirleriyle temas eder ve etkileşime girer. Soğuduktan sonra malzeme birleşir ve bir köpük metal haline gelir. Bağlayıcı, ancak sinterleme sırasında bağlayıcı çıkarılmalıdır. Metal köpüğün gözenekliliğini iyileştirmek için dolgu maddeleri kullanılabilir. Dolgu maddelerinin ayrıca süblime olması, çözülmesi veya ayrışması gerekir. Dolgu maddesi olarak amonyum klorür ve metil selüloz kullanılabilir. Yüksek-gözenekli metal köpük hazırlanırken, organik desteklerle sinterleme yöntemi kullanılabilir. İlk olarak, doğal sünger veya yapay sünger, metal tozu içeren bulamacı tamamen emebilmesi için gerekli şekle kesilir ve daha sonra kuruduktan sonra süngeri ayrıştırmak için ısıtılır. , Organometalik bileşiği ayrıştırmak ve malzemeyi sinterlemek için ısıtmaya devam edin. Soğutulduktan sonra yüksek gözenekliliğe sahip köpüklü bir metal elde edilebilir. Bu yöntem ayrıca gözenekli metaller üretmek için toz parçacıkları yerine metal lifleri kullanır. Bu yöntemle hazırlanan gözenekli metallerin geçirgenliği, toz yöntemlerle elde edilenden onlarca kat daha fazladır. Ayrıca yüksek mekanik mukavemet, korozyon direnci ve termal stabiliteye sahiptir.

1.3 Biriktirme teknolojisine dayalı hazırlama süreci

1.3.1 Elektrodepozisyon yöntemi

Gerekli özellik ve şekle sahip köpüklü organik maddenin matris olarak kullanılması, sıvı metalin metal buharına uçurulması ve vakum altında köpüklü organik maddenin üzerine bırakılması, soğutulduktan sonra organik madde matrisinin çıkarılması ve köpüklü bir metal malzeme elde etmek için sinterlenmesi için bir yöntem . Bu yöntemin avantajı, hazırlığın iyi olması, gözenekliliğin yüksek olması ve gözenek boyutunun düzenli olmasıdır; dezavantajı, yatırımın büyük olması, üretim maliyetinin yüksek olması ve işletme koşullarının katı olmasıdır. Bu yöntem esas olarak elektrot malzemelerinin hazırlanmasına uygulanabilir.

1.3.2 Buhar biriktirme yöntemi

Matris olarak -iletken olmayan köpük organik maddesi kullanılır ve önce pürüzlendirilir, yani organik madde asidik koşullar altında güçlü bir oksitleyici ile aşındırılır, böylece yüzey su ile kolayca ıslanır ve üretir. mikro-işaretler. Pürüzlendirmeden sonra hassaslaştırma gerçekleştirilir, yani organik köpüğün yüzeyinde indirgeyici özelliklere sahip bir metal iyon tabakası adsorbe edilir. Aktivasyon, duyarlılaştırmadan sonra gerçekleştirilir, yani, organik köpüğün yüzeyinde katalitik özelliklere sahip başka bir metal iyon tabakası adsorbe edilir ve daha sonra, iletken olarak bağlanan tek tip bir metal tabaka elde etmek için akımsız kaplama için bir kaplama çözeltisine yerleştirilir. Organik materyalin yüzeyi. Akımsız kaplanmış organikler, istenen metal tipini ve kalınlığını elde etmek için son olarak elektrolizle kaplanır. Yüksek sıcaklıkta -işlem, organik maddeyi ayrıştırarak köpüklü bir metal malzeme elde eder. Bu yöntemin avantajları yüksek gözeneklilik ve düzenli gözenek boyutudur; dezavantajları zahmetli çalışma, büyük yatırım ve yüksek üretim maliyetidir. Bu yöntem esas olarak köpüklü nikel, alüminyum, bakır, gümüş vb.'nin hazırlanması için uygundur.

2. Gözenekli metal köpüğün performans özellikleri ve uygulamaları

Başlangıcından bu yana, gözenekli metal köpük malzeme, yapısal bir malzeme olarak hafif ve yüksek özgül mukavemet özelliklerine sahiptir; işlevsel bir malzeme olarak, gözenekli, titreşim azaltma, sönümleme, ses emme, ses yalıtımı, ısı yayma, darbe enerjisi emme, elektromanyetik koruma vb. özelliklere sahiptir. Bu nedenle, genel endüstriyel alanlarda ve daha yaygın olarak kullanılmaktadır. yurtiçinde ve yurtdışında yüksek-teknoloji alanları. Spesifik uygulamalar aşağıdaki gibidir: Uzay gemilerinin iniş takımları, asansör şanzıman güvenlik yastıkları, çeşitli ambalaj kutuları, özellikle hava taşımacılığı ambalaj kutuları, makine yatağı, taban, şok gibi tamponlar ve titreşim emiciler yapmak için titreşim azaltma ve sönümleme özelliklerini kullanın. emici, vb. Pinyon titreşimi ve gürültüsü için sönümleme halkası, enerji-yüksek hızlı öğütücünün astarı-bu uygulama aynı zamanda ses{3}}emici ve ses-uygulaması olarak da kabul edilebilir. {4}}gözenekli köpük metalin yalıtım özellikleri; İnşaat sektöründe ses yalıtım panelleri, elektronik aletler için muhafazalar ve elektrik koruma odaları gibi yapıların yapımında; gözenekliliği kimyasal filtrelerde, su arıtma için gazlaştırıcılarda ve otomatik yakıt ikmali için yağ emdirilmiş yataklarda, kokulu süslemelerde vb. kullanılmıştır; hafifliği ve yüksek özgül mukavemet özelliklerini kullanarak, su şamandıraları, spor malzemeleri (kızaklar vb.) ve havacılık araçlarının ilgili parçalarının yapımında kullanılır. İlgili bilgilere göre, uçak üretmek için gözenekli metal köpük malzemelerin kullanılması, yalnızca ağırlığı azaltma ve enerji tasarrufu sağlama avantajlarına sahip olmakla kalmıyor, aynı zamanda uzay istasyonunun görevi sona erdiğinde yeniden girebilme avantajına da sahip- atmosferde hızla ve tamamen yanar. Alan israfını azaltmak için gaza dönüştürülebilir; ısı dağıtma performansını kullanarak radyatör yapmak için kullanılmıştır; şok emme, titreşim azaltma ve sönümleme performansını kullanarak,

Otomobillerin, trenlerin yan ve ön tarafları için darbe parçaları ve askeri zırhlı araçlar için darbe koruma malzemeleri yapmak için kullanılmıştır.

2.1 Elektrot malzemesi

With the rapid development of high-end electrical appliances (portable computers, cordless phones, etc.), the consumption of reusable rechargeable batteries with high volume ratio and high quality specific capacity is also increasing. Porous metal foams with high porosity (>yüzde 95) bu pil özelliklerini iyileştirme fırsatı sunuyor. Örneğin, Ni-Cd pilin elektrotu için elektrot malzemesi olarak nikel köpük kullanıldığında, elektrotun gaz-sıvı ayrımı iyidir, aşırı voltaj düşüktür, enerji verimliliği yüzde 90 oranında artırılan kapasite yüzde 40 oranında artırılabiliyor ve hızlı şarj edilebiliyor. Kadmiyum piller, nikel-metal hidrit piller ve şarj edilebilir alkalin piller, pil endüstrisinde bir atılım olan kapasiteyi artırmak için pozitif ve negatif plakalar olarak nikel köpüğü kullanma eğilimindedir.

2.2 Katalizör

Kimyasal reaksiyonlarda, özellikle organik kimyasal reaksiyonlarda, katalizörler genellikle çok önemli bir rol oynar. Katalizörün yüzey alanı ne kadar büyük olursa, o kadar iyidir ve yüksek gözeneklilik, gözenekli metal köpüğün geniş bir spesifik yüzey alanına sahip olmasını sağlar. Kimya endüstrisinde, nikel köpüğü doğrudan bir nikel katalizörü olarak kullanılabilir veya bir katalizör taşıyıcısı olarak nikel köpüğü yapılabilir. Destek olarak yüksek gözenekliliğe sahip gözenekli metal köpük, katalizörü yüksek oranda dağıtabilir ve daha büyük bir rol oynayabilir ve performansı seramik katalizör desteklerinden çok daha üstündür.

2.3 Akışkan basıncı tampon malzemesi

Gözenekli metal köpük, bir gaz veya sıvı boru hattına monte edilebilir. Bir taraftaki akışkan basıncı veya akış hızı güçlü bir şekilde dalgalandığında, gözenekli metal köpük malzemesi akışkanın kinetik enerjisinin bir kısmını emebilir ve akışkanın nüfuz etmesini geciktirebilir, böylece gözenekli metal köpüğü emilebilir. Metal gövdenin diğer tarafındaki dalgalanmalar büyük ölçüde azaltılır ve bu etki hassas aletleri korumak için kullanılabilir.

2.4 Mekanik titreşim tampon malzemesi

Gözenekli metal köpüğü titreşim parçasının ek yerine yerleştirildiğinde, mekanik darbe enerjisinin bir kısmı gözenekli köpük malzemenin elastik deformasyonu tarafından emilebilir. Raporlara göre, {{0}}.05 ila 0.15 g/cm3 yoğunluk oranına sahip alüminyum köpüğün enerji absorpsiyonu 20 ila 180 MJ/m3'tür. Güçlü enerji emme kapasitesi, onu arabanın tamponunda ve hatta uzay aracının iniş takımlarında kullanmayı mümkün kılar. Ayrıca asansörlü taşıma sistemlerinin imalatında tampon olarak, taşlama makinelerinde enerji -emici astarlar, güvenliği artırmak için araba yolcu koltuklarının önünde ve arkasında deforme olabilen malzemeler ve mükemmel titreşim sönümleme özellikleri de köpük oluşturur roketler ve jetler için mümkün olan teknoloji. Motor destek malzemesi.

2.5 Ses emici malzeme

Ses dalgası aynı zamanda bir tür titreşimdir, bu nedenle ses gözenekli metal köpüğün içinden geçtiğinde, malzemeye dağılabilir ve müdahale edilebilir ve ses enerjisi malzeme tarafından emilir, böylece gözenekli metal köpük de kullanılabilir. bir ses yutucu malzeme, yani ses yutucu bir malzeme olan-bir ses yutucu malzemedir-. Uygulamalar hem gaz boru hatlarında hem de buhar boru hatlarında mevcuttur.

2.6 Alev geciktirici ve patlamaya- dayanıklı malzemeler

Gözenekli metal köpük iyi bir sıvı nüfuzuna sahiptir ve alevin yayılmasını etkili bir şekilde önleyebilir ve belirli bir yangın direncine sahiptir, bu nedenle alevin yayılmasını önlemek için yanıcı sıvı veya gazın taşınması için boru hattına yerleştirilebilir, çünkü sıvı aşağıdaki durumlarda tutuşabilir: taşıma hızı artar (ses hızı patlama sınırına yakın yaklaşık 15 MPa'lık bir basınç üretir). Deneyler [13], 6 mm kalınlığındaki gözenekli metal köpüğün, 210 m/s'lik hidrokarbon yanma hızının alevini durdurabildiğini göstermektedir. Mekanizma, alev içindeki yüksek sıcaklıktaki gaz veya parçacıkların gözenekli metal köpük malzemeden geçtiğinde, hızlı ısı alışverişi nedeniyle ısının emilmesi ve dağıtılması, gazın veya parçacıkların sıcaklığının tutuşma noktasının altına düşmesine neden olarak açıklanabilir. ve alevin yayılması engellenir.

2.7 Kendiliğinden terleyen soğutma malzemesi

Katı soğutma sıvısı eritilir ve ısıya dayanıklı metalden yapılmış gözenekli iskelete süzülür. Yüksek sıcaklığa maruz kaldığında, malzemenin içindeki soğutucu erir ve buharlaşır ve büyük miktarda ısı enerjisi emer, böylece malzeme soğutucu gazını belirli bir süre boyunca muhafaza edebilir. Sıcaklık seviyesinde, kaçan sıvı ve gaz, malzemenin yüzeyinde, malzemeyi dış yüksek sıcaklık ortamından izole edebilen bir sıvı film veya gaz filmi oluşturacaktır. Bu işlem, soğutma sıvısı tükenene kadar gerçekleştirilebilir. Soğutma mekanizması Malzemenin kendisi "terler" ile eşdeğer olduğundan, buna kendi -terleyen soğutma malzemesi denir.

2.8 Iraksak soğutma malzemesi

Iraksak soğutma, gazlı veya sıvı bir soğutma ortamını gözenekli bir malzemeden geçmeye zorlayan gelişmiş bir soğutma teknolojisidir, böylece malzemeyi ısıdan izole etmek için malzemenin yüzeyinde iyi bir ısı yalıtım performansına sahip sürekli ve kararlı bir gaz sınır tabakası oluşturulur. akış. çok ideal bir soğutma etkisi elde etmek için açın. Örnek olarak sıvı hidrojen-sıvı oksijen motoru itme odası enjektör paneli alınırsa, diverjans soğutma kullanıldıktan sonra bir tarafı -150 derecede hidrojen, diğer tarafı 3500 derecede gaz, ve malzemenin sıcak yüzey sıcaklığı sadece 80-200 derecedir. derece arasında [14]. Farklı soğutma için kullanılan gözenekli malzeme, düzgün havalandırma, küçük kıvrımlı gözenekler ve ortamın düzgün akışı ile makul bir aralıkta sızma miktarını doğru bir şekilde kontrol edebilmelidir ve ısıya dayanıklı bir yapısal malzeme olarak temel gereksinimleri karşılamalıdır. , belirli bir güç ve sertlik ile. ve tokluk, yanlışlıkla oksidasyonun gözenekleri tıkamasını önlemek için iyi anti-oksidasyon özelliklerine sahip malzemeleri seçin, sinterlenmiş tel örgü gözenekli köpük malzeme en iyi seçimdir.

2.9 Filtre malzemesi

Gözenekli metal köpük uygun şekle hazırlanır ve sıvılardan (su, çözeltiler, benzin, yağlama yağları, soğutucu akışkanlar, polimer eriyikler gibi) katıları veya süspansiyonları filtrelemek için bir filtre malzemesi olarak kullanılabilir. Yaygın olarak kullanılan gözenekli metal köpük malzemeleri bronz veya paslanmaz çeliktir. Çok aşındırıcı akışkanlarda Au gibi değerli metaller kullanılır.

3. Toz metalurjisi ile alüminyum alaşımlı lehimin hazırlanması

3.1 Deneysel malzemeler ve yöntemler

45-105 ^m partikül boyutuna sahip A1-Si lehim tozu ve 25-45 partikül boyutuna sahip KAlF4 flux tozu, 9:1 kütle oranında üniform olarak karıştırıldı ve preslenerek soğuk izostatik pres üzerinde yaklaşık 40 mm silindirik bir toz. Ünite presleme basıncı 100-300MPa'dır. Daha sonra vakum derecesi 10-3Pa olan bir vakum sinterleme fırınında 300-550 derecede 2 saat sinterlenmiş ve fırın ile oda sıcaklığına soğutulmuştur. Daha sonra, sinterlenmiş boşluk, 64:1'lik bir ekstrüzyon oranı, 2.2 m/dk'lık bir ekstrüzyon hızı ve 400 derecelik bir ekstrüzyon sıcaklığı ile bir yarı-5 mm sert lehim dolgu metalini ekstrüde etmek için bir yağma sıcak ekstrüder ile ekstrüde edildi. Yoğunluk drenaj yöntemi kullanılarak ölçüldü. Metalografik numuneler mekanik olarak parlatıldı ve standart Keller reaktifi (yüzde 0,5 HF artı yüzde 1,5 HCl artı yüzde 2,5 HNO3 artı yüzde 95,5 H2O) ile dağlandı ve malzemenin mikro yapısı sıcak ekstrüzyondan önce ve sonra bir QUANTA200 taramalı elektron mikroskobu ile gözlemlendi.

3.2 Deneysel sonuç

(1) Presleme kuvvetinin boyutu, kendi -akıtılmış alüminyum lehim tozunun yoğunluğunu belirler. Presleme kuvveti ne kadar yüksek olursa, tozun yoğunluğu da o kadar yüksek olur. Presleme basıncı düşük olduğunda, presleme kuvvetinin artmasıyla tozun yoğunluğu hızla artar; presleme kuvveti yüksek olduğunda, basıncın artmasıyla tozun yoğunluğu yavaş yavaş artar. Presleme kuvveti yaklaşık 150 MPa olduğunda, tozun nispi yoğunluğu yüzde 80'e ulaşabilir ve toz, müteakip sinterleme ve sıcak ekstrüzyon için koşullara sahiptir.

(2) Geleneksel sinterleme işlemi (vakumlu sinterleme dahil), kendi kendine eritilmiş alüminyum lehim tozunun yoğunluğunu artıramaz. Solidustan daha düşük bir sıcaklıkta sinterlendiğinde, numunenin yoğunluğu artmaz, fakat azalır; katılaşma Sıcaklığı sinterlemesinden daha yüksekse, numune erir. Ve sinterleme sıcaklığı artar, toz sinterlenmiş yoğunluk buna göre artmaz.

(3) Sıcak ekstrüzyon işlemi sırasında, sinterlenmiş kütük plastik deformasyona uğrar, iç parçacıklar arasındaki boşluklar ve sınırlar kaybolur, boşluklar azalır ve numunenin nispi yoğunluğu yüzde 96.7'ye ulaşır. Faz bileşimi açısından, beyaz parçacıklar KAlF4, küçük siyah noktalar ve birincil kristal Si, A1-Si matrisi üzerinde nispeten düzgün bir şekilde dağılmıştır.

Gözenekli metal köpük, gözeneklilik, titreşim azaltma, sönümleme, ses emilimi, ses yalıtımı, ısı yayılımı, darbe enerjisi emilimi, elektromanyetik kalkanlama vb. gibi çeşitli fiziksel özelliklere sahiptir. Bu nedenle, genel endüstriyel alanlarda giderek daha yaygın olarak kullanılmaktadır ve yüksek -yurtiçinde ve yurtdışında teknoloji alanları. . Gözenekli metal köpükler üzerine mevcut araştırma, çoğunlukla tek disiplinli yöntemler kullanan metalurji veya metal malzeme çalışanları tarafından yürütülmektedir ve gözenekli metal köpükler üzerine araştırma, birden çok disiplinin ve bilginin entegrasyonundan başlamalıdır. Tek bir disiplin araştırmasında ilerleme sağlamak zordur ve araştırmayı uygulamadan ayırmak tavsiye edilir. Gelecekteki araştırmalar, bilimi dönüştürme sürecini hızlandırmak için çoklu -disiplinler arası geçişi- benimsemeli, materyal hazırlama ve uygulama olgusunun bağlantısız olmasının üstesinden gelmeli ve nesne olarak talep olan hedefli araştırmalar yürütmelidir. ve teknolojiyi gerçek üretkenliğe dönüştürmek.