Porainu metāla putu sagatavošanas metode un uzklāšana

Porainās metāla putas ir funkcionāls materiāls, kas izstrādāts pēdējās desmitgadēs. Tā jēdziens un klasifikācija akadēmiskajā pasaulē nav vienota, taču pamatā ir šādas definīcijas: Porainās metāla putas ir metāla matrica, kas satur noteiktu daudzumu un noteiktu izmēru. Metāla materiāls ar poru izmēru un noteiktu porainību. Porainās metāla putas pirmo reizi ražoja uzņēmums SoSnik Amerikas Savienotajās Valstīs 1948. gadā, iztvaicējot dzīvsudrabu izkausētā alumīnijā, kā rezultātā cilvēku izpratne par metāliem ir būtiski mainījusies. Tas paplašinās, tādējādi laužot tradicionālo koncepciju, ka metāliem ir tikai blīvas struktūras. Porains putu metāla materiāls faktiski ir metāla un gāzes kompozītmateriāls. Tieši šīs īpašās struktūras dēļ tai ir gan metāla īpašības, gan burbuļu īpašības, piemēram, mazs blīvums, liels virsmas laukums, laba enerģijas absorbcija un zema siltumvadītspēja. (slēgts-cauruma korpuss), augsta siltuma apmaiņas un siltuma izkliedes jauda (caur-cauruma korpusu), laba skaņas absorbcija (caur-cauruma korpusu), lieliska caurlaidība (caur{{4} }}cauruma korpuss), laba elektromagnētisko viļņu absorbcija (caur-cauruma korpusu), liesmas izturība, pretestība termiski ugunsizturīga, termiskā triecienizturība, gāzes jutība (daži poraini metāli ir ļoti jutīgi pret noteiktām gāzēm), reģenerējami, laba apstrādājamība uc Tāpēc kā jauna veida funkcionāls materiāls tam ir plašs pielietojums elektronikā, sakaros, ķīmiskajā rūpniecībā, metalurģijā, mašīnbūvē, celtniecībā, transportā un pat kosmosa tehnoloģijās.

1. Porainu metālu putu sagatavošanas metode

1.1. Metālu kausējumu bāzes procesi

1.1.1. Gaisa pūšanas putošanas process

SiC vispirms pievieno izkausētajam metālam. Al2O3 u.c., lai palielinātu izkausētā metāla viskozitāti" un pēc tam ar speciālu rotējošu sprauslu iepūš gāzi (piemēram, gaisu. Argonu. Slāpekli) kausējumā [4!5]) Pašlaik Hydro Aluminium Norvēģijā un Cymat Aluminium Kanādā Šo metodi izmanto, lai ražotu putu alumīniju, "piemēram, liets alumīnija sakausējums AlSi10Mg (A359) vai deformēts alumīnija sakausējums 1060" 3003 "6016" 6061 utt.) ražotais alumīnijs principā var būt patvaļīgi garš" un platums ir tāds pats kā alumīnija šķidruma tvertnei) Ar šo metodi sagatavoto alumīnija putu porainība ir 80% ~ 98% ", blīvums ir 0,069 ~ 0,54 g/cm3" , vidējais poru izmērs ir 3 ~ 25 mm", un sieniņu biezums ir 50 ~ 85!m) Tiešās putošanas procesa priekšrocība ir tā, ka tā var Nepārtraukta lielu bloku ražošana. Zema blīvuma metāla putas) Salīdzinājumā ar citām metodēm " Šai metodei ir viszemākās izmaksas) Cymat var ražot alumīniju 1 000 kg/h" Garums 1,5 m" Biezs 2,5 ~ 15 cm) Putu alumīnijs, ko ražo Hydr o Loksnes platums 70 cm" Biezums 8 ~ 12 cm" Garums 2 m" Produktivitāte ir 500 ~ 600 kg/h) Šī procesa trūkums ir tāds, ka gala lietošanas laikā tā ir jāsagriež, "kā rezultātā tiek atklātas poras" un apstrādes rezultātā. pastiprinošo daļiņu izmantošana "grūtība).

1.1.2 Putotāja pievienošanas metode

Vēl viens veids, kā tieši putot kausējumu, ir pievienot kausējumam putošanas līdzekli) Putošanas līdzeklis sadalās siltuma ietekmē un izdala gāzi", lai putotu metāla kausējumu [6!7]) Metode 1986. gadā Izstrādāja Japānas Shinco Wire. uzņēmums "ikdienas produkcija līdz 1 00{{20}} kg alumīnija putu) Šajā metodē "vispirms pievienojiet Ca" un pēc tam samaisiet, lai palielinātu viskozitāti. Kausē veidojas CaO. CaAl2O4 vai Al4Ca) un tad pievieno TiH2" tas var izdalīt ūdeņradi karstajā kausējumā) Kausējums drīz sāk lēnām izplesties "pēc atdzesēšanas veido cietas alumīnija putas) Ar šo metodi ražotās alumīnija putas" ir viena no visplašāk pieejamajām alumīnija putām. Visviendabīgākā porainība) Dažās literatūrā "ZrH2 izmanto arī alumīnija putu ražošanai" Putošanas temperatūra tiek kontrolēta uz 670~7056" un pievienošanas daudzums ir 0,5 procenti ~ 0,6 procenti ) Alumīnija putu izmērs bloks, ko ražo Shinco Wire Company [8] 2050 mm!! 650 mm!! 450 mm" Svars ir aptuveni 160 kg" Ieskaitot kopējo apvalka blīvumu 0,27 g/cm3) Pēc malas nogriešanas " Blīvums parasti ir 0,18 ~ 0,24 g/cm3" Vidējais poru izmērs ir 2 ~ 10 mm) ir blīvuma gradients horizontālā un vertikālā virzienā "un blīvums ir zemākais augšdaļas vidū) Tiek ziņots, ka šīs alumīnija putas ir dārgākas) Tāpēc, ir ierosinātas arī dažas citas metodes", lai panāktu nepārtrauktu ražošanu un sarežģītu formu ražošanu. Putotas metāla daļas) Izmantojot līdzīgu procesu, "izkausētajam dzelzs var pievienot volframa pulveri un putu līdzekli", lai iegūtu putu dzelzi) Papildus izmantojot Ca, lai pielāgotu kausēšanas īpašības, "Var izpūst arī skābekli kausē. Gaiss vai citas gāzes viskozitātes paaugstināšanai" var pievienot arī pulverveida Al2O3. MnO2 un SiC u.c.) Lai pārvarētu problēmas, ko rada metāla tvaiku pievienošana kausējumam, sadalīšanās ātrums ir pārāk ātrs (" Ir iespējams lai vispirms sagatavotu putas, kas satur nesadalījušies. Aģenta "piemēram, Al-Mg sagataves" eitektisko savienojumu ar zemu kušanas temperatūru un pēc tam sagatavi pievieno sakausējumam ar augstu kušanas temperatūru putošanas procesā. Turklāt "putošanas aģents var būt arī nedaudz augstāks par cietvielu temperatūru. Zem sadalīšanās temperatūras Metāla kausējumu pievieno, kad to "maisa un sacietē) un pēc tam kompozītmateriālu karsē virs putu vielas sadalīšanās temperatūras), lai notiek faktiskais putošanas process ārā otrajā posmā)

1.2.3. Cietās-gāzes eitektiskās sacietēšanas metode

Ukrainas metalurgs Šapovalovs u.c. izstrādāja jaunu metodi porainu metālu iegūšanai ar cieto{{0}}gāzu eitektisko transformāciju [9]) Daži šķidrie metāli var veidot eitektiskas sistēmas ar ūdeņradi) Metālu kausēšana augsta-spiediena ūdeņražā vide" var iegūt. Metālu kausējumi, kas satur ūdeņradi. Kad temperatūra tiek pazemināta, "kausējumā galu galā notiks eitektiska reakcija", veidojot cietu -gāzu divu-fāžu sistēmu. Ja sistēmas sastāvs ir pietiekami tuvu eitektiskajam sastāvam, tajā pašā temperatūras reakcijā notiks cietās gāzes atdalīšanās. Kad sacietēšanas ātrums ir no 0,05 līdz 5 mm/s, "ūdeņraža saturs sacietēšanas frontē palielinās", veidojot burbuļus. Procesa parametri "ir stingri jākontrolē", lai novērstu burbuļu izplūšanu no šķidrās fāzes. Iegūtā poru forma galvenokārt ir atkarīga no ūdeņraža satura, spiediena, kuram tiek pakļauts kausējums, siltuma izkliedes virziena un ātruma, kā arī ķīmiskās vielas. sastāvs izkausēt. Parasti veidojas lielas poras, kas izstieptas gar sacietēšanas virzienu, "poru izmērs 10!m ~ 10 mm" poru garums 100 mm ~ 300 mm" malu attiecība 1 ~ 300" porainība 5 procenti ~ 75 procenti. Šo metodi sauc GASAR", kas ir krievu valodas saīsinājums vārdam Gas Augmentation. Šī metode ir izmantota, lai ražotu porainu niķeli, varu, alumīniju utt. Papildus tam" procesu var izmantot arī poraina tērauda, ​​kobalta, hroma ražošanai. , molibdēns un pat keramika. Tomēr porainās struktūras viendabīgums, kas sagatavots ar šo metodi, dažkārt nav apmierinošs, un tas ir vēl vairāk jāuzlabo.

1.1.4. Sūkšanās liešanas metode

Porainus metālus var iegūt arī, ievadot šķidru metālu tukšumos, ko veido neorganiskas vai organiskas daļiņas vai dobas sfēras. Pēc liešanas "daļiņas var palikt metālā", veidojot tā sauktās -kompozītu struktūras, arī piemērotos šķīdinātājos, skābēs vai daļiņu noņemšana ar termisko apstrādi. Vermikulīts, ugunsizturīgas māla lodītes, šķīstošie sāļi, irdens keramzīts, smilšu daļiņas, putu stikla sfēras un alumīnija oksīda dobās sfēras var izmantot kā neorganiskas pildvielas, kas var veidot tukšumus. Ja kausējuma sacietēšanas ātrums ir pietiekami ātrs, plastmasas sfēras var darboties arī kā atbalsta materiāls tukšumu veidošanai. Izmantojot šo metodi, var ražot porainus metālus ar atvērtu šūnu struktūru. Perkolācijas liešanas metodes priekšrocība ir tā, ka poru izmēru sadalījumu var precīzi kontrolēt, pielāgojot pildvielas daļiņu izmēru. "Bet porainība ir mazāka par 80 procentiem. Poru izmērs un to sadalījums, kas iegūts putošanas tehnikā, nav kontrolējams" un

Porainība var sasniegt 98 procentus. Detaļas, kas izgatavotas no poraina materiāla ar šo atvērto{1}}elementu struktūru, var uzstādīt uz pneimatiskās ierīces gaisa izplūdes atveres, lai samazinātu vibrāciju.

1.1.5. Investīciju liešanas metode

Metodes princips ir iefiltrēt šķidro ugunsizturīgo materiālu putu sūklī, pēc tam izžāvēt -gaisā, sacietēt un cept, lai putu sūklis sadalītos, veidojot saliekamo formu ar trīsdimensiju tīklu. skeletu, ielejiet šķidru metālu saliekamajā formā un pēc sacietēšanas noņemiet ugunsizturīgo materiālu. Var iegūt metāla putas ar trīsdimensiju tīkla struktūru. Šobrīd gan Japānā, gan mūsu institūtā ar šo metodi ir veiksmīgi sagatavoti putu alumīnija paraugi. Ar šo metodi sagatavotais paraugs ir mantots no pamatmateriāla, poras ir trīsdimensiju savienotas, struktūra ir viendabīga, un to neierobežo materiāls, forma un izmērs, un tas var nodrošināt caur- caurumu metāla putas dažādiem mērķiem. Trūkums ir tāds, ka metāla karkass Izturība ir zema un process ir sarežģītāks. Papildus iepriekš-minētajiem sagatavošanas procesiem ir vairākas citas metodes, piemēram: dobu lodīšu pievienošanas metode, birstošā pulvera saķepināšanas metode, šķiedru metalurģijas metode un tā tālāk. Nepārtraukti un padziļināti pētījumi par porainiem metālu materiāliem daudzas valstis ir ierosinājušas dažādas sagatavošanas metodes. ASV patentā ziņots, ka ASV ERG kompānija izstrādājusi sagatavošanas procesu ar nosaukumu "Duocel". Metode putu alumīnija tiešai sagatavošanai no pārkarsēta alumīnija kausējuma vakuuma vidē. Ar šo metodi ražotajam putotajam alumīnijam ir zems blīvums, bet augsta izturība. Kanādas alumīnija uzņēmums ir izstrādājis unikālu sagatavošanas procesu: gaiss tiek ievadīts cietinātajā kausētajā metālā, un gāze pēc gāzes izvadīšanas tiek kondensēta putās. Ar šo metodi var iegūt lielus metāla putu materiālus, un iegūtā materiāla blīvums ir mazs. Sanders Jr. izstrādāja alumīnija putu ražošanas procesu, ko sauc par caur-vārpstas sprauslu, dobu sfērisku alumīnija burbuli, kas ir īpaši piemērots eitektisko Al-Si sakausējuma putu pagatavošanai.

1.2. Sagatavošanas process uz pulvera{2}

1.2.1. Pulvermetalurģija

Pulvermetalurģija ir arī izplatīta metode putu metāla ražošanai, kam ir plašs pielietojums. Ar šo metodi var putot daudzus metālus (piemēram, alumīniju, alvu, dzelzi, zeltu, cinku, svinu utt.) un to sakausējumus. Procesā vispirms vienmērīgi sajauc metāla pulveri ar atbilstošu putotāja daudzumu un pēc tam ar ekstrūzijas, karstās presēšanas vai velmēšanas palīdzību sajauktais pulveris tiek pārstrādāts blīvā pre{0}}produktā, un pēc tam uzsilda iepriekšēju- produktu līdz sajauktā pulvera kušanas punktam, lai izveidotu putotāju. Sadalīšanās rezultātā rodas gāze, un pēc atdzesēšanas var iegūt slēgtu -šūnu metāla putas.

Salīdzinot ar kausējuma putošanas metodi, pulvermetalurģijas metodi ir vieglāk darbināt un kontrolēt; saprātīgi izvēloties putošanas laiku un putošanas temperatūru, var iegūt putu metālu ar dažādām blīvuma vērtībām. Tomēr pulvermetalurģijas ražošanas izmaksas ir augstākas nekā kausējuma putošanai, un ir grūti sagatavot liela apjoma{0}}komponentus.

1.2.2. Gāzes iesmidzināšanas putošanas metode

Gāzes iesmidzināšanas putu metode, kas ir līdzīga kausējuma putu līdzekļa putošanas metodei, šobrīd ir lētākā metode porainu metālu putu ražošanai. Metode ir iepūst gāzi tieši izkausētā metāla kausējumā, lai putotu metāla kausējumu, un putošanai izmantotā gāze var būt skābeklis, argons, gaiss, ūdens tvaiki, oglekļa dioksīds un tamlīdzīgi. Tāpat kā kausējuma putojošā līdzekļa putošanas metode, pastāv tādas problēmas kā grūtības kontrolēt poru izmēru un to sadalījumu metāla matricā. Galvenā tehnoloģija ir panākt, lai izkausētais metāls būtu ar piemērotu viskozitāti. Parasti, lai palielinātu metāla kausējuma viskozitāti, tiek izmantoti tādi pasākumi kā kalcija un silīcija karbīda pulvera lipinātāja pievienošana. Metāla sastāvam jānodrošina pietiekami plašs putošanas temperatūras diapazons, lai veidojas Putu šūnām būtu pietiekama viendabība un stabilitāte, lai nodrošinātu, ka turpmākajā savākšanas un formēšanas procesā putas neplīst. Šīs metodes lielākā priekšrocība ir tās zemās izmaksas un vieglā rūpnieciskā masveida ražošana

1.2.3. Saķepināšanas metode

Tas ir, augstākā temperatūrā materiāls rada sākotnējo šķidro fāzi. Virsmas spraiguma un kapilārā fenomena ietekmē materiāla daļiņas saskaras un mijiedarbojas viena ar otru. Pēc atdzesēšanas materiāls konsolidējas un kļūst par putu metālu. Saistviela, bet saķepināšanas laikā saistviela ir jānoņem. Lai uzlabotu metāla putu porainību, var izmantot pildvielas. Pildvielām arī ir jāpaaugstina, jāizšķīst vai jāsadalās. Kā pildvielas var izmantot amonija hlorīdu un metilcelulozi. Sagatavojot augstas -porainības metāla putas, var izmantot saķepināšanas metodi ar organiskiem balstiem. Vispirms dabisko sūkli vai mākslīgo sūkli sagriež vajadzīgajā formā, lai tas pilnībā absorbētu metāla pulveri saturošo vircu, un pēc tam uzkarsē, lai pēc žāvēšanas sūklis sadalītos. , Turpiniet karsēt, lai sadalītu metālorganisko savienojumu un saķepinātu materiālu. Pēc atdzesēšanas var iegūt putotu metālu ar augstu porainību. Šī metode porainu metālu ražošanai izmanto arī metāla šķiedras, nevis pulvera daļiņas. Ar šo metodi sagatavoto poraino metālu caurlaidība ir desmitiem reižu lielāka nekā ar pulvera metodēm iegūto. Turklāt tai ir arī augsta mehāniskā izturība, izturība pret koroziju un termiskā stabilitāte.

1.3. Sagatavošanas process, kas balstīts uz nogulsnēšanas tehnoloģiju

1.3.1. Elektrodepozīcijas metode

Metode, kā par matricu izmantot vajadzīgās specifikācijas un formas putotas organiskās vielas, šķidrā metāla iztvaikošanu metāla tvaikos un vakuumā nogulsnējot uz putotajām organiskajām vielām, organiskās vielas matricas atdalīšanu pēc atdzesēšanas un saķepināšanu, lai iegūtu putotu metāla materiālu. . Šīs metodes priekšrocība ir tāda, ka preparāts ir labs, porainība ir augsta un poru izmērs ir regulārs; trūkums ir tas, ka ieguldījumi ir lieli, ražošanas izmaksas ir augstas un darbības nosacījumi ir stingri. Šī metode galvenokārt ir piemērojama elektrodu materiālu sagatavošanai.

1.3.2. Tvaika pārklāšanas metode

Kā matrica tiek izmantota ne-vadoša putu organiskā viela, kas vispirms tiek raupināta, tas ir, organiskās vielas skābos apstākļos tiek korozētas ar spēcīgu oksidētāju, tādējādi virsma kļūst viegli samitrina ar ūdeni un rada mikro-atzīmes. Pēc raupināšanas tiek veikta sensibilizācija, tas ir, uz organisko putu virsmas tiek adsorbēts metāla jonu slānis ar reducējošām īpašībām. Aktivizāciju veic pēc sensibilizācijas, tas ir, uz organisko putu virsmas tiek adsorbēts vēl viens metāla jonu slānis ar katalītiskām īpašībām un pēc tam ievietots pārklājuma šķīdumā bezelektroniskajai pārklāšanai, lai iegūtu vienmērīgu metāla slāni, kas ir vadoši piestiprināts pie putuplasta. organiskā materiāla virsma. Bezelektroniskā pārklājuma organiskās vielas beidzot tiek galvanizētas, lai iegūtu vēlamo metāla veidu un biezumu. Apstrāde augstā-temperatūra sadala organiskās vielas, iegūstot putotu metāla materiālu. Šīs metodes priekšrocības ir augsta porainība un regulārs poru izmērs; Trūkumi ir apgrūtinoša darbība, lieli ieguldījumi un augstās ražošanas izmaksas. Šī metode galvenokārt ir piemērota putota niķeļa, alumīnija, vara, sudraba utt.

2. Porainu metālu putu ekspluatācijas raksturlielumi un pielietojumi

Kopš tā izveidošanas porainajam metāla putu materiālam ir viegla svara un augstas īpatnējās izturības īpašības kā strukturālam materiālam; kā funkcionālam materiālam tam piemīt porains, vibrāciju samazināšanas, slāpēšanas, skaņas absorbcijas, skaņas izolācijas, siltuma izkliedes, trieciena enerģijas absorbcijas, elektromagnētiskā ekranējuma uc īpašības. Tāpēc to arvien plašāk izmanto vispārējās rūpniecības jomās un augsto{0}}tehnoloģiju jomās gan mājās, gan ārvalstīs. Īpašie pielietojumi ir šādi: izmantojiet vibrācijas samazināšanas un slāpēšanas īpašības, lai izveidotu buferus un vibrācijas absorbētājus, piemēram, kosmosa kuģu šasijas, liftu transmisijas drošības paliktņus, dažādas iepakojuma kastes, īpaši gaisa transporta iepakojuma kastes, mašīnas gultni, pamatni, triecienu. amortizators utt. Amortizējošais gredzens zobrata vibrācijām un troksnim, enerģiju-absorbējošs ātrgaitas slīpmašīnas-oderējums, šo lietojumu var uzskatīt arī par skaņas-absorbēšanas un skaņas {4}}porainu putu metāla izolācijas īpašības; Tas ir izmantots, lai izgatavotu tādas konstrukcijas kā skaņas izolācijas paneļi, elektronisko instrumentu korpusi un elektriskās ekranēšanas telpas būvniecības nozarē; tā porainība ir izmantota ķīmiskajos filtros, gazifikatoros ūdens attīrīšanai un ar eļļu{5}}piesūcinātos gultņos automātiskai degvielas uzpildei, aromātiskajos dekoros utt.; izmantojot tā vieglo svaru un augstas īpatnējās stiprības raksturlielumus, to izmanto ūdens pludiņu, sporta aprīkojuma (piemēram, ragavu utt.) un atbilstošo kosmosa transportlīdzekļu daļu izgatavošanai. Saskaņā ar attiecīgo informāciju porainu metāla putu materiālu izmantošanai lidmašīnu ražošanā ir ne tikai svara samazināšanas un enerģijas taupīšanas priekšrocības, bet arī priekšrocība, ka pēc kosmosa stacijas misijas beigām tā var atkārtoti -iekļūt atmosfērā un ātri un pilnībā sadeg atmosfērā. To var pārvērst gāzē, lai samazinātu kosmosa atkritumus; izmantojot siltuma izkliedes veiktspēju, tas ir izmantots radiatoru izgatavošanai; izmantojot tā triecienu absorbcijas, vibrācijas samazināšanas un slāpēšanas veiktspēju,

To izmantoja trieciena daļu izgatavošanai automašīnu, vilcienu sānu un priekšējo daļu un triecienaizsardzības materiālu izgatavošanai militārajām bruņumašīnām.

2.1 Elektrodu materiāls

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 procenti ) piedāvā iespēju uzlabot šīs akumulatora īpašības. Piemēram, ja niķeļa putas tiek izmantotas kā elektroda materiāls Ni-Cd akumulatora elektrodam, elektroda gāzes-šķidruma atdalīšana ir laba, pārspriegums ir zems, energoefektivitāte var tikt samazināta. palielināts par 90 procentiem, jaudu var palielināt par 40 procentiem, un to var ātri uzlādēt. Kadmija akumulatoros, niķeļa -metāla hidrīda akumulatoros un atkārtoti uzlādējamās sārma baterijās parasti tiek izmantotas niķeļa putas kā pozitīvās un negatīvās plāksnes, lai palielinātu jaudu, kas ir sasniegums akumulatoru nozarē.

2.2 Katalizators

Ķīmiskajās reakcijās, īpaši organiskās ķīmiskās reakcijās, katalizatoriem bieži ir ļoti svarīga loma. Jo lielāks ir katalizatora virsmas laukums, jo labāk, un augstā porainība padara porainajām metāla putām lielu īpatnējo virsmu. Ķīmiskajā rūpniecībā niķeļa putas var tieši izmantot kā niķeļa katalizatoru, vai arī niķeļa putas var padarīt par katalizatora nesēju. Porainas metāla putas ar augstu porainību kā nesējs var padarīt katalizatoru ļoti izkliedētu un spēlēt lielāku lomu, un to veiktspēja ir daudz labāka nekā keramikas katalizatora balstiem.

2.3. Šķidruma spiediena bufera materiāls

Porainās metāla putas var uzstādīt gāzes vai šķidruma cauruļvadā. Kad šķidruma spiediens vai plūsmas ātrums vienā pusē stipri svārstās, porains metāla putu materiāls var absorbēt daļu no šķidruma kinētiskās enerģijas un aizkavēt šķidruma iekļūšanu, tādējādi porainās metāla putas var absorbēt. Metāla korpusa otrā pusē esošās svārstības ir ievērojami samazinātas, un šo efektu var izmantot, lai aizsargātu precīzijas instrumentus.

2.4. Mehāniskās vibrācijas bufera materiāls

Novietojot porainās metāla putas vibrācijas daļas savienojuma vietā, daļu no mehāniskās trieciena enerģijas var absorbēt porainā putu materiāla elastīgā deformācija. Saskaņā ar ziņojumiem alumīnija putu enerģijas absorbcija ar blīvuma attiecību {{0}},05 līdz 0,15 g/cm3 ir no 20 līdz 180 MJ/m3. Spēcīgā enerģijas absorbcijas spēja ļauj to izmantot automašīnas buferī un pat kosmosa kuģa šasijā. To var izmantot arī kā buferi, ražojot pacēlāju transporta sistēmas, enerģiju -absorbējošus uzliku slīpēšanas iekārtās, deformējamus materiālus automašīnas pasažieru sēdekļu priekšā un aizmugurē, lai uzlabotu drošību, un lieliskas vibrācijas slāpēšanas īpašības arī veido putas. raķetēm un reaktīvajām lidmašīnām. Dzinēja atbalsta materiāls.

2.5 Skaņu absorbējošs materiāls

Skaņas vilnis ir arī sava veida vibrācija, tāpēc, kad skaņa iziet cauri porainajām metāla putām, tā var tikt izkliedēta un iejaukties materiālā, un skaņas enerģija tiek absorbēta materiālā, tāpēc porainās metāla putas var izmantot arī kā skaņu absorbējošs materiāls, tas ir, skaņu{0}}absorbējošs materiāls, kas ir skaņu-absorbējošs materiāls. Pielietojums ir pieejams gan gāzes cauruļvados, gan tvaika cauruļvados.

2.6. Ugunsdrošus un sprādziendrošus materiālus

Porainām metāla putām ir laba šķidruma iekļūšana un tās var efektīvi novērst liesmas izplatīšanos, un tām ir noteikta ugunsizturība, tāpēc tās var ievietot cauruļvadā degoša šķidruma vai gāzes transportēšanai, lai novērstu liesmas izplatīšanos, jo šķidrumam ir iespējama aizdegšanās, kad tiek palielināts transportēšanas ātrums (skaņas ātrums rada spiedienu aptuveni 15 MPa tuvu sprādziena robežai). Eksperimenti liecina, ka [13], 6 mm biezas porainas metāla putas spēj apturēt liesmas ogļūdeņraža degšanas ātrumu 210 m/s. Mehānismu var izskaidrot ar to, ka augstas temperatūras gāzei vai liesmā esošajām daļiņām izejot cauri porainajam metāla putu materiālam, Ātrās siltuma apmaiņas dēļ siltums tiek absorbēts un izkliedēts, izraisot gāzes vai daļiņu temperatūras pazemināšanos zem aizdegšanās punkta. un tiek novērsta liesmas izplatīšanās.

2.7. Spontānas svīšanas dzesēšanas materiāls

Cietais dzesēšanas šķidrums tiek izkusis un iesūcas porainajā karkasā, kas izgatavots no karstumizturīga metāla. Pakļaujot augstai temperatūrai, materiāla iekšpusē esošais dzesēšanas šķidrums izkusīs un iztvaiko un absorbēs lielu daudzumu siltumenerģijas, lai materiāls noteiktu laiku varētu uzturēt dzesēšanas šķidruma gāzi. Temperatūras līmenī izplūstošais šķidrums un gāze veidos šķidruma plēvi vai gāzes plēvi uz materiāla virsmas, kas var izolēt materiālu no ārējās augstas temperatūras vides. Šo procesu var veikt, līdz dzesēšanas šķidrums beidzas. Tā kā dzesēšanas mehānisms ir līdzvērtīgs Materiāls pats "svīst", tāpēc to sauc par pašsvīstošu dzesēšanas materiālu.

2.8. Atšķirīgs dzesēšanas materiāls

Diverģenta dzesēšana ir uzlabota dzesēšanas tehnoloģija, kas piespiež gāzveida vai šķidru dzesēšanas līdzekli iziet cauri porainam materiālam, lai uz materiāla virsmas tiktu izveidots nepārtraukts un stabils gāzes robežslānis ar labu siltumizolācijas veiktspēju, lai izolētu materiālu no karstuma. plūsma. atveriet, lai iegūtu ļoti ideālu dzesēšanas efektu. Kā piemēru ņemot šķidrā ūdeņraža-šķidrā skābekļa dzinēja vilces kameras inžektora paneli, pēc atšķirīgas dzesēšanas izmantošanas viena tā puse ir ūdeņradis -150 grādos, bet otra puse ir gāze 3500 grādos. un materiāla karstās virsmas temperatūra ir tikai 80-200 grādi. grāds starp [14]. Porainajam materiālam, ko izmanto atšķirīgai dzesēšanai, jāspēj precīzi kontrolēt infiltrācijas daudzumu saprātīgā diapazonā ar vienmērīgu ventilāciju, nelielām līkumotām porām un vienmērīgu vides plūsmu, un tam jāatbilst pamatprasībām kā karstumizturīgam konstrukcijas materiālam. , ar noteiktu spēku un stingrību. un stingrību, izvēlieties materiālus ar labām antioksidācijas īpašībām, lai novērstu nejaušu oksidēšanās bloķēšanu poras, saķepināta stiepļu sieta porains putu materiāls ir labākā izvēle.

2.9. Filtra materiāls

Porainās metāla putas tiek sagatavotas atbilstošā formā, un tās var izmantot kā filtra materiālu, lai filtrētu cietās vielas vai suspensijas no šķidrumiem (piemēram, ūdens, šķīdumi, benzīns, smēreļļas, aukstumvielas, polimēru kausējumi). Parasti izmantotie porainu metālu putu materiāli ir bronza vai nerūsējošais tērauds. Ļoti kodīgos šķidrumos tiek izmantoti dārgmetāli, piemēram, Au.

3. Alumīnija sakausējuma lodmetāla sagatavošana ar pulvermetalurģiju

3.1. Eksperimentālie materiāli un metodes

A1-Si lodēšanas pulveris ar daļiņu izmēru 45-105 ^m un KAlF4 plūsmas pulveris ar daļiņu izmēru 25-45 tika vienmērīgi sajaukti masas attiecībā 9:1 un iespiesti gandrīz 40 mm cilindrisks pulveris uz aukstās izostatiskās preses. Vienības presēšanas spiediens ir 100-300 MPa. Pēc tam vakuuma saķepināšanas krāsnī ar vakuuma pakāpi 10-3Pa, saķepina 300-550 grādos 2 stundas un atdzesē līdz istabas temperatūrai ar krāsni. Pēc tam saķepinātā sagatave tika izspiesta ar karsto ekstrūderi ar ekstrūzijas attiecību 64:1, ekstrūzijas ātrumu 2,2 m/min un ekstrūzijas temperatūru 400 grādi, lai izspiestu gandrīz 5 mm cietlodēšanas pildvielu. Blīvums tika mērīts, izmantojot drenāžas metodi. Metalogrāfiskie paraugi tika mehāniski pulēti un kodināti ar standarta Kellera reaģentu (0,5 procenti HF plus 1,5 procenti HCl plus 2,5 procenti HNO3 plus 95,5 procenti H2O), un materiāla mikrostruktūra pirms un pēc karstās ekstrūzijas tika novērota ar QUANTA200 skenēšanas elektronu mikroskopu.

3.2. Eksperimentālais secinājums

(1) Presēšanas spēka lielums nosaka pašpludinātā alumīnija lodēšanas pulvera blīvumu. Jo lielāks presēšanas spēks, jo lielāks pulvera blīvums. Kad presēšanas spiediens ir zems, pulvera blīvums strauji palielinās, palielinoties presēšanas spēkam; ja presēšanas spēks ir liels, palielinoties spiedienam, pulvera blīvums palielinās lēnām. Kad presēšanas spēks ir aptuveni 150 MPa, pulvera relatīvais blīvums var sasniegt 80 procentus, un pulverim ir nosacījumi turpmākai saķepināšanai un karstai ekstrūzijai.

(2) Parastais saķepināšanas process (tostarp vakuuma saķepināšana) nevar palielināt paškuvinātā alumīnija lodēšanas pulvera blīvumu. Saķepinot temperatūrā, kas ir zemāka par cietvielu, parauga blīvums nepalielinās, bet samazinās; augstāka par cietvielu Temperatūras saķepināšanas gadījumā paraugs izkusīs. Un saķepināšanas temperatūra palielinās, pulvera saķepināšanas blīvums attiecīgi nepalielināsies.

(3) Karstās ekstrūzijas procesā saķepinātā sagatave tiek plastiski deformēta, tukšumi un robežas starp iekšējām daļiņām pazūd, tukšumi tiek samazināti, un parauga relatīvais blīvums sasniedz 96,7 procentus. No fāzes sastāva viedokļa baltas daļiņas KAlF4, mazi melni punktiņi un primārais kristāls Si ir salīdzinoši vienmērīgi izkliedēti uz A1-Si matricas.

Porainajām metāla putām ir dažādas fizikālās īpašības, piemēram, porainība, vibrāciju samazināšana, slāpēšana, skaņas absorbcija, skaņas izolācija, siltuma izkliede, trieciena enerģijas absorbcija, elektromagnētiskais ekranējums utt. Tāpēc tās arvien plašāk izmanto vispārējās rūpniecības jomās un augstu -tehnoloģiju jomas gan mājās, gan ārvalstīs. . Pašreizējos pētījumus par poraino metālu putām galvenokārt veic metalurģijas vai metāla materiālu strādnieki, izmantojot vienas-disciplināras metodes, un poraino metālu putu pētījumi jāsāk ar vairāku disciplīnu un zināšanu integrāciju. Ir grūti panākt sasniegumus vienas-disciplināras izpētes jomā, un ir ieteicams pētniecību atdalīt no pielietojuma. Lai paātrinātu zinātnes pārveidošanas procesu, turpmākajos pētījumos būtu jāizmanto daudzdisciplīnu šķērs-iespēja, jāpārvar materiāla sagatavošanas un pielietojuma atdalīšanas fenomens un jāveic mērķtiecīgi pētījumi, kuru mērķis ir pieprasījums. un tehnoloģijas reālā produktivitātē.