Metoda przygotowania i aplikacja porowatej pianki metalowej

Porowata pianka metalowa to funkcjonalny materiał opracowany w ostatnich dziesięcioleciach. Jego koncepcja i klasyfikacja nie są jednolite w świecie akademickim, ale zasadniczo istnieją następujące definicje: Porowata pianka metalowa to metalowa osnowa zawierająca określoną ilość i określony rozmiar. Materiał metalowy o wielkości porów i określonej porowatości. Porowata pianka metalowa została po raz pierwszy wyprodukowana przez firmę SoSnik w Stanach Zjednoczonych w 1948 r. przez odparowanie rtęci w stopionym aluminium, co spowodowało, że zrozumienie metali uległo znacznej zmianie. Rozszerza się, łamiąc tym samym tradycyjną koncepcję, że metale mają tylko gęstą strukturę. Porowaty materiał piankowy jest w rzeczywistości materiałem złożonym z metalu i gazu. Właśnie dzięki tej specjalnej strukturze ma zarówno właściwości metalowe, jak i właściwości pęcherzyków, takie jak mała gęstość, duża powierzchnia, dobra absorpcja energii i niska przewodność cieplna. (zamknięty-korpus), duża wymiana ciepła i zdolność rozpraszania ciepła (korpus-otworu), dobra absorpcja dźwięku (korpus-otworu), doskonała przepuszczalność (korpus{{4 }}korpus otworu), dobra absorpcja fal elektromagnetycznych (przez-korpus otworu), ognioodporność, odporność Ognioodporność termiczna, odporność na szok termiczny, wrażliwość na gaz (niektóre metale porowate są bardzo wrażliwe na niektóre gazy), możliwość regeneracji, dobra urabialność itp. Dlatego jako nowy rodzaj materiału funkcjonalnego ma szerokie zastosowanie w elektronice, komunikacji, przemyśle chemicznym, metalurgicznym, maszynowym, budownictwie, transporcie, a nawet w technologii lotniczej.

1. Sposób przygotowania porowatej pianki metalowej

1.1 Procesy oparte na stopionych metalach

1.1.1 Proces spieniania nadmuchem powietrza

SiC jest najpierw dodawany do stopionego metalu. Al2O3 itp. w celu zwiększenia lepkości stopionego metalu” a następnie za pomocą specjalnej obrotowej dyszy wdmuchuje się gaz (np. powietrze. Argon. Azot) do roztopionego materiału [4,5]) Obecnie Hydro Aluminium w Norwegii oraz Cymat Aluminium w Kanadzie Metoda ta jest stosowana do wytwarzania spienionego aluminium „takiego jak odlewany stop aluminium AlSi10Mg (A359) lub zdeformowany stop aluminium 1060” 3003 „6016” 6061, itd.). produkowane aluminium może być w zasadzie dowolnie długie", a szerokość jest taka sama jak aluminiowego pojemnika na ciecz). , średni rozmiar porów wynosi 3 ~ 25 mm", a grubość ścianki wynosi 50 ~ 85! m) Zaletą bezpośredniego procesu spieniania jest to, że może on produkować w sposób ciągły duże bloki. Pianka metalowa o niskiej gęstości) W porównaniu z innymi metodami " Ta metoda ma najniższy koszt) Cymat może wyprodukować aluminium 1 000 kg/h" Długość 1,5 m" Grubość 2,5~15 cm) Pianka aluminiowa produkowana przez Hydr o Szerokość arkusza 70 cm Grubość 8~12 cm Długość 2 m Wydajność 500~600 kg/h użycie cząstek wzmacniających „trudność”).

1.1.2 Metoda dodawania środka spieniającego

Innym sposobem bezpośredniego spieniania stopionego materiału jest dodanie środka spieniającego do stopu) Środek spieniający rozkłada się pod wpływem ciepła i uwalnia gaz, aby spieniać stopiony metal [6!7]) Metoda opracowana w 1986 r. przez japońską firmę Shinco Wire firma „dzienna wydajność do 1 00{{20}} kg pianki aluminiowej) W tej metodzie „najpierw dodaj Ca”, a następnie wymieszaj, aby zwiększyć lepkość” Dzieje się tak, ponieważ W stopie powstaje CaO. CaAl2O4 lub Al4Ca), a następnie dodanie TiH2" może uwalniać wodór w stopieniu) Stop wkrótce zaczyna powoli rozszerzać się "po ochłodzeniu tworzy stałą piankę aluminiową) Wytworzona tą metodą pianka aluminiowa" to jedna z najszerzej dostępnych pianek aluminiowych. Najbardziej jednorodna porowatość) W niektórych publikacjach „ZrH2 jest również stosowany do wytwarzania pianki aluminiowej” Temperatura spieniania jest kontrolowana na poziomie 670~7056”, a dodawana ilość wynosi 0,5% ~ 0,6%) Wielkość pianki aluminiowej blok produkcji Shinco Wire Company [8] 2050mm!! 650 mm!! 450 mm" Waga około 160 kg" W tym całkowita gęstość skorupy 0,27 g/cm3) Po odcięciu krawędzi " Gęstość ogólnie 0,18~0,24 g/cm3" Średni rozmiar porów to 2~10 mm) występuje gradient gęstości w kierunku poziomym i pionowym", a gęstość jest najniższa w środku górnej części) Podobno ta pianka aluminiowa jest droższa). zaproponowano również inne metody”, aby osiągnąć ciągłą produkcję i produkcję skomplikowanych kształtów. Spienione części metalowe) Przy użyciu podobnego procesu „proszek wolframu i środek spieniający można dodać do stopionego żelaza” w celu wytworzenia spienionego żelaza) Oprócz stosowania Ca, aby dostosować właściwości stopu, „Tlen można również wdmuchiwać do stopu. Powietrze lub inne gazy w celu zwiększenia lepkości” można również dodać sproszkowany Al2O3. MnO2 i SiC itp.) Aby przezwyciężyć problemy spowodowane dodawaniem par metali do stopu, tempo rozkładu jest zbyt szybkie („Możliwe w celu przygotowania pianki zawierającej najpierw nierozłożony związek eutektyczny środka o niskiej temperaturze topnienia „taki jak wstępniak z Al-Mg”, a następnie wstępniak jest dodawany do stopu o wysokiej temperaturze topnienia w celu spieniania). może być również nieco wyższa niż temperatura solidusu.Poniżej temperatury rozkładu Stopiony metal jest dodawany podczas „wymieszania i zestalenia”, a następnie kompozyt jest ogrzewany powyżej temperatury rozkładu poroforu), dzięki czemu następuje właściwy proces spieniania w drugim etapie)

1.2.3 Stała-metoda zestalania eutektycznego gazu

Ukraiński metalurg Shapovalov et al. opracował nową metodę otrzymywania metali porowatych przez przemianę {{0}}gazu eutektycznego [9]) Niektóre ciekłe metale mogą tworzyć układy eutektyczne z wodorem) Topienie metali w wodorze o wysokim -ciśnieniu środowiska” można uzyskać Stopiony metal zawierający wodór. Gdy temperatura zostanie obniżona, „stop w końcu przejdzie reakcję eutektyczną”, tworząc dwu-fazowy układ-gazu. Jeśli skład układu jest wystarczająco blisko składu eutektycznego, oddzielenie gazu -stałego nastąpi w tej samej temperaturze reakcji. Gdy prędkość krzepnięcia wynosi od 0,05 do 5 mm/s, „zawartość wodoru we froncie krzepnięcia wzrasta”, tworząc bąbelki. Parametry procesu „muszą być ściśle kontrolowane", aby nie dopuścić do wydostawania się pęcherzyków z fazy ciekłej. Powstały kształt porów zależy przede wszystkim od zawartości wodoru, ciśnienia, któremu poddawany jest roztop, kierunku i szybkości rozpraszania ciepła oraz skład stopić. Zwykle tworzą się duże pory, wydłużone wzdłuż kierunku krzepnięcia, „wielkość porów 10!m~10 mm” długość porów 100 mm~300 mm” współczynnik kształtu 1~300” porowatość 5 procent ~ 75 procent. Ta metoda nazywa się GASAR”, co jest rosyjskim akronimem od Gas Augmentation. Metoda ta została wykorzystana do produkcji porowatego niklu, miedzi, aluminium itp. Oprócz tego „proces ten może być również używany do produkcji porowatej stali, kobaltu, chromu , molibden, a nawet ceramika. Jednak jednorodność porowatej struktury wytworzonej tym sposobem jest czasami niezadowalająca i wymaga dalszej poprawy.

1.1.4 Metoda odlewania sączącego

Metale porowate można również otrzymać przez wtryskiwanie ciekłego metalu do pustych przestrzeni utworzonych przez nieorganiczne lub organiczne cząstki lub puste kulki. Po odlaniu „cząstki mogą pozostać w metalu”, tworząc tak- struktury kompozytowe, również w odpowiednich rozpuszczalnikach, kwasach lub Usunięcie cząstek przez obróbkę cieplną Wermikulit, kulki gliny ogniotrwałej, rozpuszczalne sole, luźna keramzyt, cząstki piasku, kulki ze spienionego szkła i puste kulki z tlenku glinu mogą być stosowane jako wypełniacze nieorganiczne, które mogą tworzyć puste przestrzenie. Jeśli szybkość krzepnięcia stopu jest wystarczająco duża, kulki z tworzywa sztucznego mogą również działać jako materiał podporowy dla tworzenia pustych przestrzeni. Metodą tą można wytwarzać metale porowate o otwartej strukturze komórkowej. Zaletą metody odlewania perkolacyjnego jest to, że rozkład wielkości porów można precyzyjnie kontrolować poprzez dostosowanie wielkości cząstek wypełniacza. „Ale porowatość jest mniejsza niż 80 procent. Wielkość porów i ich rozkład uzyskane w technice spieniania są niekontrolowalne” oraz

Porowatość może sięgać nawet 98 procent. Części wykonane z porowatego materiału o otwartej- strukturze komórkowej można zamontować na wylocie powietrza urządzenia pneumatycznego w celu zmniejszenia wibracji.

1.1.5 Metoda odlewania inwestycyjnego

Zasadą metody jest infiltracja płynnego materiału ogniotrwałego do gąbki piankowej, a następnie -wysuszenie, utwardzenie i wypalenie w celu rozłożenia gąbki piankowej w prefabrykowany kształt z trójwymiarową-siecią szkielet, wlać ciekły metal do prefabrykowanego kształtu i usunąć materiał ogniotrwały po zestaleniu. Można uzyskać piankę metalową o trójwymiarowej -strukturze sieciowej. Obecnie zarówno Japonia, jak i nasz instytut z powodzeniem przygotowują tą metodą próbki spienionego aluminium. Próbka przygotowana tą metodą ma dziedziczenie po materiale macierzystym, pory są połączone trójwymiarowo-, struktura jest jednolita i nie jest ograniczona materiałem, kształtem i rozmiarem oraz może przepuszczać- pianka metalowa do różnych celów. Wadą jest to, że metalowy szkielet ma niską wytrzymałość, a proces jest bardziej skomplikowany. Oprócz wyżej wymienionych - procesów przygotowania istnieje kilka innych metod, takich jak: dodawanie metody wydrążonej kuli, metoda spiekania sypkiego proszku, metoda metalurgii włókien i tak dalej. Dzięki ciągłym, dogłębnym badaniom- porowatych materiałów metalowych, wiele krajów zaproponowało różne metody przygotowania. W patencie amerykańskim podano, że amerykańska firma ERG opracowała proces przygotowania o nazwie „Duocel”. Metoda bezpośredniego przygotowania spienionego aluminium z przegrzanego stopionego aluminium w środowisku próżniowym. Wytworzone tą metodą spienione aluminium ma niską gęstość, ale dużą wytrzymałość. Kanadyjska firma aluminiowa opracowała unikalny proces przygotowania: powietrze jest wprowadzane do krzepnącego stopionego metalu, a gaz jest kondensowany w piankę po wypuszczeniu gazu. Ta metoda może wytwarzać duże materiały z pianki metalowej, a gęstość powstałego materiału jest niewielka. Sanders Jr. zaprojektował proces produkcji pianki aluminiowej wywoływany przez-pustą sferyczną bańkę aluminiową dyszy dyszy, która jest szczególnie odpowiednia do wytwarzania eutektycznej pianki ze stopu Al-Si.

1.2 Proces przygotowania-proszku

1.2.1 Metalurgia proszków

Metalurgia proszków jest również powszechną metodą wytwarzania spienionego metalu, która ma szeroki zakres zastosowań. Metodą tą można spieniać wiele metali (takich jak aluminium, cyna, żelazo, złoto, cynk, ołów itp.) oraz ich stopy. W procesie najpierw równomiernie miesza się proszek metalu z odpowiednią ilością środka spieniającego, a następnie mieszany proszek przetwarza na gęsty -produkt wstępny przez wytłaczanie, prasowanie na gorąco lub walcowanie, a następnie podgrzewanie- produkt w pobliżu temperatury topnienia zmieszanego proszku, aby wytworzyć środek spieniający. W wyniku rozkładu powstaje gaz, a po schłodzeniu można uzyskać piankę metalową o zamkniętych-komórkoch.

W porównaniu z metodą spieniania stopu, metoda metalurgii proszków jest łatwiejsza w obsłudze i kontroli; rozsądnie dobierając czas spieniania i temperaturę spieniania można uzyskać spieniony metal o różnych wartościach gęstości. Jednak koszt produkcji metalurgii proszków jest wyższy niż koszt spieniania stopu i trudno jest przygotować komponenty o dużej-objętości.

1.2.2 Metoda spieniania wtryskiem gazu

Metoda spieniania z wtryskiem gazu, zbliżona do metody spieniania stopionego środka porotwórczego, jest obecnie najtańszą metodą wytwarzania porowatych pianek metalowych. Metoda polega na wdmuchiwaniu gazu bezpośrednio do stopionego metalu w celu spieniania stopionego metalu, a gazem używanym do spieniania może być tlen, argon, powietrze, para wodna, dwutlenek węgla i tym podobne. Podobnie jak w przypadku metody spieniania stopionego środka spieniającego, występują problemy, takie jak trudność w kontrolowaniu wielkości porów i ich rozmieszczenia w metalowej osnowie. Kluczową technologią jest sprawienie, aby stopiony metal miał odpowiednią lepkość. Ogólnie rzecz biorąc, w celu zwiększenia lepkości stopionego metalu stosuje się środki takie jak dodanie lepiszcza w postaci proszku wapniowego i sproszkowanego węglika krzemu. Skład metalu powinien zapewniać dostatecznie szeroki zakres temperatur spieniania, tak aby utworzone komórki pianki miały wystarczającą jednorodność i stabilność, aby zapewnić, że pianka nie pęka podczas późniejszego procesu zbierania i formowania. Największą zaletą tej metody jest jej niski koszt i łatwa do uprzemysłowienia produkcja masowa

1.2.3 Metoda spiekania

Oznacza to, że w wyższej temperaturze materiał wytwarza początkową fazę ciekłą. Pod wpływem napięcia powierzchniowego i zjawiska kapilarnego cząstki materiału stykają się i oddziałują ze sobą. Po schłodzeniu materiał zagęszcza się i staje się spienionym metalem. Spoiwo, ale podczas spiekania należy usunąć spoiwo. W celu poprawienia porowatości pianki metalowej można zastosować wypełniacze. Wypełniacze muszą również ulec sublimacji, rozpuszczeniu lub rozkładowi. Jako wypełniacze można stosować chlorek amonu i metylocelulozę. Przygotowując piankę metalową o wysokiej-porowatości można zastosować metodę spiekania z nośnikami organicznymi. Najpierw naturalną gąbkę lub sztuczną gąbkę przycina się do wymaganego kształtu, aby mogła w pełni wchłonąć zawiesinę zawierającą proszek metalowy, a następnie podgrzewana w celu rozłożenia gąbki po wyschnięciu. , Kontynuuj podgrzewanie, aby rozłożyć związek metaloorganiczny i spiekać materiał. Po schłodzeniu można otrzymać spieniony metal o dużej porowatości. Ta metoda wykorzystuje również włókna metalowe zamiast cząstek proszku do produkcji metali porowatych. Przepuszczalność metali porowatych wytworzonych tą metodą jest kilkadziesiąt razy większa niż uzyskiwana metodami proszkowymi. Ponadto posiada również wysoką wytrzymałość mechaniczną, odporność na korozję oraz stabilność termiczną.

1.3 Proces przygotowania w oparciu o technologię osadzania

1.3.1 Metoda elektroosadzania

Metoda wykorzystania spienionej materii organicznej o wymaganej specyfikacji i kształcie jako matrycy, ulatniania ciekłego metalu w parę metalu i osadzania jej na spienionej materii organicznej pod próżnią, usuwania matrycy materii organicznej po schłodzeniu i spiekania w celu uzyskania spienionego materiału metalowego . Zaletą tej metody jest to, że preparat jest drobny, porowatość wysoka, a wielkość porów regularna; Wadą jest to, że inwestycja jest duża, koszt produkcji jest wysoki, a warunki pracy są surowe. Ta metoda ma zastosowanie głównie do przygotowania materiałów elektrodowych.

1.3.2 Metoda osadzania z fazy gazowej

Jako matryca stosowana jest nieprzewodząca - materia organiczna pianki, która jest najpierw chropowata, co oznacza, że ​​materia organiczna ulega korozji pod wpływem silnego utleniacza w warunkach kwasowych, dzięki czemu powierzchnia łatwo zwilża się wodą i wytwarza mikro-znaki. Po szorstkości następuje sensybilizacja, to znaczy warstwa jonów metali o właściwościach redukujących zostaje zaadsorbowana na powierzchni pianki organicznej. Aktywacji dokonuje się po uczuleniu, to znaczy, że kolejna warstwa jonów metali o właściwościach katalitycznych zostaje zaadsorbowana na powierzchni pianki organicznej, a następnie umieszczona w roztworze do powlekania bezprądowego w celu uzyskania jednorodnej warstwy metalu, która jest przewodząca powierzchnia materiału organicznego. Pokryte bezprądowo substancje organiczne są na koniec galwanizowane w celu uzyskania pożądanego rodzaju metalu i grubości. Obróbka w wysokiej-temperaturze rozkłada materię organiczną na spieniony materiał metaliczny. Zaletami tej metody są wysoka porowatość i regularna wielkość porów; Wadami są kłopotliwa eksploatacja, duże nakłady inwestycyjne i wysokie koszty produkcji. Ta metoda nadaje się głównie do przygotowania spienionego niklu, aluminium, miedzi, srebra itp.

2. Właściwości użytkowe i zastosowania porowatej pianki metalowej

Od samego początku porowaty metalowy materiał piankowy charakteryzuje się lekkością i wysoką wytrzymałością właściwą jako materiał konstrukcyjny; jako materiał funkcjonalny ma właściwości porowatości, redukcji drgań, tłumienia, pochłaniania dźwięku, izolacji akustycznej, rozpraszania ciepła, pochłaniania energii uderzenia, ekranowania elektromagnetycznego itp. Dlatego jest coraz szerzej stosowany w ogólnych dziedzinach przemysłu i zaawansowanych-technologii w kraju i za granicą. Konkretne zastosowania są następujące: Użyj jego właściwości redukcji drgań i tłumienia, aby wykonać bufory i amortyzatory drgań, takie jak podwozie statków kosmicznych, podkładki bezpieczeństwa przekładni windy, różne pudełka do pakowania, zwłaszcza pudełka do transportu lotniczego, łóżko maszyny, podstawa, wstrząsy amortyzator itp. Pierścień tłumiący drgania i hałas zębnika,-wykładzina pochłaniająca energię-szybkoobrotowej szlifierki, to zastosowanie można również traktować jako zastosowanie-pochłaniania i dźwięku{ {4}}właściwości izolacyjne porowatej pianki metalowej; Wykorzystywany jest do wykonywania konstrukcji takich jak panele dźwiękochłonne, obudowy do instrumentów elektronicznych oraz pomieszczenia ekranowania elektrycznego w budownictwie; jego porowatość została wykorzystana w filtrach chemicznych, gazyfikatorach do oczyszczania wody i łożyskach impregnowanych olejem - do automatycznego tankowania, pachnących dekoracji itp.; dzięki swojej lekkości i wysokiej wytrzymałości właściwej jest używany do produkcji pływaków wodnych, sprzętu sportowego (takiego jak sanki itp.) oraz odpowiednich części pojazdów lotniczych. Zgodnie z odpowiednimi informacjami, wykorzystanie porowatych materiałów z pianki metalowej do produkcji samolotów ma nie tylko zalety polegające na zmniejszeniu masy i oszczędności energii, ale ma również tę zaletę, że po zakończeniu misji stacja kosmiczna może ponownie-wejść w atmosferze i spalają się szybko i całkowicie w atmosferze. Można go przekształcić w gaz, aby zmniejszyć ilość odpadów kosmicznych; wykorzystując swoje właściwości rozpraszania ciepła, został wykorzystany do produkcji grzejników; wykorzystując jego amortyzację, redukcję drgań i wydajność tłumienia,

Wykorzystywany jest do wykonywania części uderzeniowych na boki i fronty samochodów, pociągów oraz materiałów chroniących przed uderzeniami w wojskowych pojazdach opancerzonych.

2.1 Materiał elektrody

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 (>95 procent ) oferuje możliwość poprawy tych właściwości baterii. Na przykład, gdy pianka niklowa jest używana jako materiał elektrody dla akumulatora Ni-Cd, separacja gazu-cieczy w elektrodzie jest dobra, przepięcie jest niskie, wydajność energetyczna może być zwiększona o 90 procent, pojemność można zwiększyć o 40 procent i można ją szybko ładować. Baterie kadmowe, akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe i akumulatory alkaliczne mają tendencję do wykorzystywania pianki niklowej jako płyt dodatnich i ujemnych w celu zwiększenia pojemności, co jest przełomem w branży akumulatorów.

2.2 Katalizator

W reakcjach chemicznych, zwłaszcza w organicznych reakcjach chemicznych, katalizatory często odgrywają bardzo ważną rolę. Im większa powierzchnia katalizatora, tym lepiej, a wysoka porowatość sprawia, że ​​porowata pianka metalowa ma dużą powierzchnię właściwą. W przemyśle chemicznym pianka niklowa może być bezpośrednio stosowana jako katalizator niklowy lub piankę niklową można przekształcić w nośnik katalizatora. Porowata pianka metalowa o wysokiej porowatości jako nośnik może sprawić, że katalizator będzie silnie zdyspergowany i będzie odgrywać większą rolę, a jego działanie znacznie przewyższa właściwości nośników ceramicznych.

2.3 Materiał buforu ciśnienia płynu

Porowata pianka metalowa może być instalowana w rurociągu gazowym lub płynnym. Gdy ciśnienie płynu lub natężenie przepływu po jednej stronie silnie się zmieniają, porowaty materiał z pianki metalowej może pochłaniać część energii kinetycznej płynu i opóźniać penetrację płynu, tak że porowata pianka metalowa może być wchłonięta. Wahania po drugiej stronie metalowego korpusu są znacznie zmniejszone, a efekt ten można wykorzystać do ochrony precyzyjnych instrumentów.

2.4 Mechaniczny materiał bufora drgań

Gdy porowata pianka metalowa jest umieszczona na złączu części wibracyjnej, część energii uderzenia mechanicznego może zostać pochłonięta przez elastyczne odkształcenie porowatego materiału piankowego. Według doniesień, absorpcja energii pianki aluminiowej o stosunku gęstości {{0}},05 do 0,15 g/cm3 wynosi od 20 do 180 MJ/m3. Duża zdolność pochłaniania energii umożliwia zastosowanie go w zderzaku samochodu, a nawet podwoziu statku kosmicznego. Może być również stosowany jako bufor w produkcji systemów transportu dźwigów, okładziny pochłaniające energię- w maszynach szlifierskich, materiały odkształcalne z przodu i z tyłu siedzeń samochodowych w celu poprawy bezpieczeństwa oraz doskonałe właściwości tłumiące drgania również sprawiają, że pianka technologia możliwa dla rakiet i odrzutowców. Materiał podtrzymujący silnik.

2.5 Materiał pochłaniający dźwięk

Fala dźwiękowa jest również rodzajem wibracji, więc gdy dźwięk przechodzi przez porowatą piankę metalową, może być rozpraszany i zakłócany w materiale, a energia dźwiękowa jest pochłaniana przez materiał, więc porowata pianka metalowa może być również używana jako materiał pochłaniający dźwięk, czyli materiał-pochłaniający dźwięk, który jest materiałem- pochłaniającym dźwięk. Aplikacje są dostępne zarówno w gazociągach, jak i rurociągach parowych.

2.6 Materiały trudnopalne i -wybuchowe

Porowata pianka metalowa ma dobrą penetrację płynu i może skutecznie zapobiegać rozprzestrzenianiu się płomienia i ma pewną ognioodporność, dzięki czemu można ją umieścić w rurociągu w celu transportu łatwopalnej cieczy lub gazu, aby zapobiec rozprzestrzenianiu się płomienia, ponieważ płyn zapłon jest możliwy, gdy prędkość transportu jest zwiększona (prędkość dźwięku wytwarza ciśnienie około 15 MPa w pobliżu granicy wybuchowości). Doświadczenia wykazały, że [13], porowata pianka metalowa o grubości 6 mm może zatrzymać płomień spalania węglowodorów z prędkością 210 m/s. Mechanizm można wyjaśnić, że gdy gaz lub cząstki o wysokiej temperaturze w płomieniu przechodzą przez porowaty materiał z pianki metalowej, ze względu na szybką wymianę ciepła ciepło jest pochłaniane i rozpraszane, powodując spadek temperatury gazu lub cząstek poniżej punktu zapłonu i zapobiega się rozprzestrzenianiu się płomienia.

2.7 Spontaniczny materiał chłodzący pot

Stałe chłodziwo jest topione i przenikane do porowatego szkieletu wykonanego z metalu odpornego na ciepło-. Pod wpływem wysokiej temperatury chłodziwo wewnątrz materiału stopi się, odparuje i pochłonie dużą ilość energii cieplnej, dzięki czemu materiał może utrzymać gaz chłodzący przez pewien czas. Na poziomie temperatury wydostająca się ciecz i gaz utworzą na powierzchni materiału ciekłą lub gazową warstwę, która może odizolować materiał od zewnętrznego środowiska o wysokiej temperaturze. Proces ten można prowadzić do wyczerpania chłodziwa. Ponieważ mechanizm chłodzący jest odpowiednikiem samego materiału „poci się”, dlatego nazywa się go samo-poceniającym się materiałem chłodzącym.

2.8 Rozbieżny materiał chłodzący

Chłodzenie rozbieżne to zaawansowana technologia chłodzenia, która wymusza przejście gazowego lub ciekłego czynnika chłodzącego przez materiał porowaty, dzięki czemu na powierzchni materiału powstaje ciągła i stabilna warstwa graniczna gazu o dobrej izolacyjności termicznej, aby odizolować materiał od ciepła pływ. otwarte, aby uzyskać bardzo idealny efekt chłodzenia. Na przykładzie panelu wtryskiwaczy komory oporowej silnika z ciekłym wodorem-, po zastosowaniu chłodzenia rozbieżnego, jedna strona to wodór o -150 stopniach , a druga strona to gaz o temperaturze 3500 stopni , a temperatura gorącej powierzchni materiału wynosi tylko 80 -200 stopni. stopień między [14]. Porowaty materiał używany do chłodzenia rozbieżnego musi być w stanie dokładnie kontrolować wielkość infiltracji w rozsądnym zakresie, z równomierną wentylacją, małymi krętymi porami i płynnym przepływem medium, oraz musi spełniać podstawowe wymagania jako żaroodporny materiał konstrukcyjny , z pewną wytrzymałością i sztywnością. i wytrzymałość, wybierz materiały o dobrych właściwościach przeciwutleniających, aby zapobiec przypadkowemu utlenianiu blokujące pory, najlepszym wyborem jest spiekana siatka druciana z porowatej pianki.

2.9 Materiał filtracyjny

Porowata pianka metalowa jest przygotowywana do odpowiedniego kształtu i może być używana jako materiał filtracyjny do odfiltrowywania ciał stałych lub zawiesin z płynów (takich jak woda, roztwory, benzyna, oleje smarujące, czynniki chłodnicze, stopione polimery). Powszechnie stosowanymi porowatymi materiałami z pianki metalowej są brąz lub stal nierdzewna. W bardzo korozyjnych płynach stosuje się metale szlachetne, takie jak Au.

3. Przygotowanie lutowia ze stopu aluminium za pomocą metalurgii proszków

3.1 Materiały i metody doświadczalne

Proszek lutowniczy A1-Si o wielkości cząstek 45-105 ^m oraz proszek topnika KAlF4 o wielkości cząstek 25-45 zostały równomiernie wymieszane w stosunku masowym 9:1 i sprasowane do quasi-40mm cylindryczny proszek na zimnej prasie izostatycznej. Ciśnienie prasowania jednostki wynosi 100-300 MPa. Następnie w piecu do spiekania próżniowego o stopniu próżni 10-3Pa, spiekany w temperaturze 300-550 stopni przez 2 godziny i schładzany w piecu do temperatury pokojowej. Następnie spiekany półfabrykat został wytłoczony za pomocą gorącej wytłaczarki łupinowej, ze stosunkiem wytłaczania 64:1, szybkością wytłaczania 2,2 m/min i temperaturą wytłaczania 400 stopni, aby wytłoczyć quasi-5 mm spoiwo do lutowania twardego. Gęstość mierzono metodą drenażową. Próbki metalograficzne zostały mechanicznie wypolerowane i wytrawione standardowym odczynnikiem Kellera (0,5% HF plus 1,5% HCl plus 2,5% HNO3 plus 95,5% H2O), a mikrostrukturę materiału przed i po wytłaczaniu na gorąco obserwowano za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego QUANTA200.

3.2 Wnioski eksperymentalne

(1) Wielkość siły docisku określa gęstość proszku lutowniczego z własnym-topnikiem aluminiowym. Im wyższa siła nacisku, tym wyższa gęstość proszku. Gdy ciśnienie prasowania jest niskie, gęstość proszku gwałtownie wzrasta wraz ze wzrostem siły prasowania; gdy siła docisku jest duża, wraz ze wzrostem ciśnienia gęstość proszku rośnie powoli. Gdy siła prasowania wynosi około 150 MPa, względna gęstość proszku może osiągnąć 80 procent, a proszek ma warunki do późniejszego spiekania i wytłaczania na gorąco.

(2) Konwencjonalny proces spiekania (w tym spiekania próżniowego) nie może zwiększyć gęstości proszku lutowniczego z własnym-topnikiem aluminiowym. Podczas spiekania w temperaturze niższej niż solidus gęstość próbki nie wzrasta, ale maleje; wyższa niż temperatura spiekania solidus, próbka topi się. A temperatura spiekania wzrasta, gęstość spiekanego proszku nie wzrośnie odpowiednio.

(3) Podczas procesu wytłaczania na gorąco spiekany kęs ulega odkształceniu plastycznemu, puste przestrzenie i granice między cząstkami wewnętrznymi znikają, puste przestrzenie ulegają zmniejszeniu, a względna gęstość próbki osiąga 96,7 procent. Z punktu widzenia składu fazowego białe cząstki KAlF4, małe czarne kropki i pierwotny kryształ Si są stosunkowo równomiernie rozproszone na matrycy A1-Si.

Porowata pianka metalowa ma różne właściwości fizyczne, takie jak porowatość, redukcja drgań, tłumienie, pochłanianie dźwięku, izolacja akustyczna, odprowadzanie ciepła, pochłanianie energii uderzenia, ekranowanie elektromagnetyczne itp. Dlatego jest coraz szerzej stosowana w ogólnych dziedzinach przemysłu i wysokich -dziedziny technologiczne w kraju i za granicą. . Obecne badania nad porowatymi piankami metalowymi są w większości prowadzone przez pracowników metalurgii lub metalurgii przy użyciu pojedynczych-metod dyscyplinarnych, a badania nad porowatymi piankami metalowymi powinny rozpoczynać się od integracji wielu dyscyplin i wiedzy. Trudno jest osiągnąć przełom w pojedynczych-badaniach dyscyplinarnych i wskazane jest oddzielenie badań od ich zastosowania. Przyszłe badania powinny przyjąć multi-przekrojową-penetrację dyscyplin, przezwyciężyć zjawisko rozłączenia przygotowania materiału i aplikacji oraz prowadzić ukierunkowane badania, których celem jest zapotrzebowanie, aby przyspieszyć proces przekształcania nauki i technologii w rzeczywistą produktywność.