Voorbereidingsmethode en toepassing van poreus metaalschuim

Poreus metaalschuim is een functioneel materiaal dat in de afgelopen decennia is ontwikkeld. Het concept en de classificatie zijn niet uniform in de academische wereld, maar in principe zijn er de volgende definities: Poreus metaalschuim is een metaalmatrix die een bepaalde hoeveelheid en een bepaalde grootte bevat. Een metalen materiaal met een poriegrootte en een bepaalde porositeit. Poreus metaalschuim werd voor het eerst geproduceerd door SoSnik in de Verenigde Staten in 1948 door kwik te verdampen in gesmolten aluminium, waardoor het begrip van metalen bij mensen een grote verandering heeft ondergaan. Het zet uit en breekt daarmee het traditionele concept dat metalen alleen dichte structuren hebben. Poreus schuimmetaalmateriaal is eigenlijk een composietmateriaal van metaal en gas. Juist door deze speciale structuur heeft het zowel metaaleigenschappen als bellenkarakteristieken, zoals kleine dichtheid, groot oppervlak, goede energieabsorptie en lage thermische geleidbaarheid. (gesloten-gatlichaam), hoge warmtewisseling en warmteafvoercapaciteit (door-gatlichaam), goede geluidsabsorptie (door-gatlichaam), uitstekende doorlaatbaarheid (door{{4 }}gatlichaam), goede absorptie van elektromagnetische golven (door -gatlichaam), vlamweerstand, weerstand Thermische vuurvaste, thermische schokbestendigheid, gasgevoeligheid (sommige poreuze metalen zijn zeer gevoelig voor bepaalde gassen), regenereerbaar, goede verwerkbaarheid , enz. Daarom heeft het als een nieuw type functioneel materiaal een breed scala aan toepassingen in elektronica, communicatie, chemische industrie, metallurgie, machines, constructie, transport en zelfs ruimtevaarttechnologie.

1. Bereidingswijze van poreus metaalschuim

1.1 Processen op basis van metal melts

1.1.1 Luchtblazend schuimproces

SiC wordt eerst aan het gesmolten metaal toegevoegd. Al2O3, enz. om de viscositeit van het gesmolten metaal te verhogen" en gebruik vervolgens een speciaal roterend mondstuk om gas (zoals lucht. Argon. Stikstof) in de smelt te blazen [4!5]) Momenteel Hydro Aluminium in Noorwegen en Cymat Aluminium in Canada Deze methode wordt gebruikt om geschuimd aluminium te produceren "zoals gegoten aluminiumlegering AlSi10Mg (A359) of vervormde aluminiumlegering 1060" 3003 "6016" 6061, enz.) Het geschuimde geproduceerd aluminium kan in principe willekeurig lang zijn "en de breedte is dezelfde als die van de aluminium vloeistofcontainer) De porositeit van aluminiumschuim bereid met deze methode is 80 procent ~ 98 procent", de dichtheid is 0,069 ~ 0,54 g / cm3 " , de gemiddelde poriegrootte is 3 ~ 25 mm ", en de wanddikte is 50 ~ 85! m) Het voordeel van het directe schuimproces is dat het continue productie van grote blokken kan. Metaalschuim met lage dichtheid) Vergeleken met andere methoden " Deze methode heeft de laagste kosten) Cymat kan aluminium produceren 1 000 kg/u" Lengte 1,5 m" Dikte 2,5~15 cm) Schuimaluminium geproduceerd door Hydr o Plaatbreedte 70 cm" Dik 8~12 cm" Lengte 2 m" Productiviteit is 500~600 kg/u) Het nadeel van dit proces is dat het bij het eindgebruik moet worden gesneden "wat resulteert in blootgestelde poriën" en verwerking vanwege het gebruik van versterkende deeltjes " moeilijkheid).

1.1.2 Schuimmiddelmethode toevoegen

Een andere manier om de smelt direct te schuimen is door een blaasmiddel aan de smelt toe te voegen) Het blaasmiddel ontleedt onder invloed van warmte en geeft gas vrij" om de metaalsmelt te schuimen [6!7]) De methode in 1986 Ontwikkeld door het Japanse Shinco Wire bedrijf "dagelijkse output tot 1 00{{2{0}} kg aluminiumschuim) Bij deze methode "voeg eerst Ca toe" en roer dan om de viscositeit te verhogen" Dit komt omdat CaO wordt gevormd in de smelt. CaAl2O4 of Al4Ca) en voeg dan TiH2 toe "het kan waterstof afgeven in de hotmelt) De smelt begint al snel langzaam uit te zetten "na afkoeling vormt het stevig aluminiumschuim) Het aluminiumschuim dat met deze methode wordt geproduceerd" is een van de meest verkrijgbare aluminiumschuimen. De meest uniforme porositeit) In sommige literatuur wordt "ZrH2 ook gebruikt om aluminiumschuim te produceren" De schuimtemperatuur wordt geregeld op 670~7056" en de toegevoegde hoeveelheid is 0,5 procent ~0,6 procent) De grootte van het aluminiumschuim blok geproduceerd door Shinco Wire Company [8] 2050 mm!! 650 mm!! 450 mm" Gewicht is ongeveer 160 kg" Inclusief de totale dichtheid van de schaal is 0,27 g/cm3) Na het afsnijden van de rand " Dichtheid is over het algemeen 0,18 ~ 0,24 g/cm3 "De gemiddelde poriegrootte is 2 ~ 10 mm) er is een dichtheidsgradiënt in de horizontale en verticale richtingen "en de dichtheid is het laagst in het midden van de bovenkant) Er wordt gemeld dat dit aluminiumschuim duurder is) Daarom, er zijn ook enkele andere methoden voorgesteld" om continue productie en productie van complexe vormen te bereiken. Geschuimde metalen onderdelen) Met behulp van een soortgelijk proces kunnen "wolfraampoeder en een blaasmiddel aan het gesmolten ijzer worden toegevoegd" om geschuimd ijzer te produceren) Naast het gebruik van Ca om de smelteigenschappen aan te passen, "Zuurstof kan ook worden geblazen" in de smelt. Lucht of andere gassen om de viscositeit te verhogen" kunnen ook poedervormig Al2O3, MnO2 en SiC, enz. toevoegen) Om de problemen veroorzaakt door de toevoeging van metaaldampen aan de smelt te overwinnen, is de ontledingssnelheid te snel (" Het is mogelijk om schuim te bereiden dat eerst onontbonden bevat de eutectische verbinding met laag smeltpunt van het middel "zoals Al-Mg-voorvorm" en vervolgens wordt de voorvorm toegevoegd aan de legering met hoog smeltpunt voor het schuimproces) Bovendien, "de schuimvormende middel kan ook iets hoger zijn dan de vaste temperatuur. Beneden de ontledingstemperatuur De metaalsmelt wordt toegevoegd wanneer het wordt "geroerd en gestold) en de composiet wordt vervolgens verwarmd boven de ontledingstemperatuur van het blaasmiddel), zodat het eigenlijke schuimproces wordt uitgevoerd uit in de tweede fase)

1.2.3 Vaste-gas-eutectische stollingsmethode

Oekraïense metallurg Shapovalov et al. een nieuwe methode ontwikkeld voor de bereiding van poreuze metalen door vaste{{0}}gas eutectische transformatie [9]) Bepaalde vloeibare metalen kunnen eutectische systemen vormen met waterstof) Smeltende metalen in een hoge-druk waterstof milieu" kan worden verkregen Metaalsmelten die waterstof bevatten. Wanneer de temperatuur wordt verlaagd, zal "de smelt uiteindelijk een eutectische reactie ondergaan" waardoor een vast-gas twee-systeem wordt gevormd. Als de samenstelling van het systeem dicht genoeg bij de eutectische samenstelling, zal vaste-gasscheiding plaatsvinden bij dezelfde temperatuurreactie. Wanneer de stollingssnelheid tussen 0,05 en 5 mm/s ligt, "neemt het waterstofgehalte van het stollingsfront toe" om bellen te vormen. De procesparameters "moeten strikt worden gecontroleerd" om te voorkomen dat bellen uit de vloeibare fase ontsnappen. De resulterende porievorm hangt voornamelijk af van het waterstofgehalte, de druk waaraan de smelt wordt onderworpen, de richting en snelheid van warmteafvoer en de chemische samenstelling van de smelten. Gewoonlijk worden grote poriën gevormd die langwerpig zijn langs de stollingsrichting, "poriegrootte 10!m~10 mm" porielengte 100 mm~300 mm" aspectverhouding 1~300" porositeit 5 procent ~75 procent. Deze methode wordt GASAR genoemd, wat het Russische acroniem is voor gasvergroting. De methode is gebruikt om poreus nikkel, koper, aluminium enz. te produceren. Daarnaast kan het proces ook worden gebruikt om poreus staal, kobalt, chroom te produceren , molybdeen en zelfs keramiek. De uniformiteit van de met deze methode bereide poreuze structuur is echter soms onbevredigend en moet verder worden verbeterd.

1.1.4 Gietmethode voor kwel

Poreuze metalen kunnen ook worden verkregen door vloeibaar metaal te injecteren in de holtes gevormd door anorganische of organische deeltjes of holle bollen. Na het gieten kunnen "de deeltjes in het metaal achterblijven" waardoor zogenaamde -composietstructuren ontstaan, ook in geschikte oplosmiddelen, zuren, of Verwijdering van deeltjes door warmtebehandeling Vermiculiet, vuurvaste kleibolletjes, oplosbare zouten, losse geëxpandeerde klei, zanddeeltjes, geschuimde glazen bollen en holle bollen van aluminiumoxide kunnen allemaal worden gebruikt als anorganische vulstoffen die holtes kunnen vormen. Als de stollingssnelheid van de smelt snel genoeg is, kunnen plastic bolletjes ook dienen als dragermateriaal voor holtevorming. Met deze methode kunnen poreuze metalen met een open celstructuur worden geproduceerd. Het voordeel van de percolatiegietmethode is dat de poriegrootteverdeling nauwkeurig kan worden geregeld door de grootte van de vulstofdeeltjes aan te passen. "Maar de porositeit is minder dan 80 procent. De poriegrootte en de verdeling ervan verkregen in de schuimtechniek zijn niet controleerbaar" en

De porositeit kan oplopen tot 98 procent. Onderdelen van poreus materiaal met deze open-celstructuur kunnen op de luchtuitlaat van een pneumatisch apparaat worden gemonteerd om trillingen te verminderen.

1.1.5 Investeringsgietmethode

Het principe van de methode is om het vloeibare vuurvaste materiaal in de schuimspons te infiltreren, vervolgens aan de lucht te laten-drogen, uitharden en bakken om de schuimspons te ontleden om een ​​geprefabriceerde vorm te vormen met een drie-dimensionaal netwerk skelet, giet vloeibaar metaal in de geprefabriceerde vorm en verwijder het vuurvaste materiaal na stolling. Er kan een metaalschuim met een drie-dimensionale netwerkstructuur worden verkregen. Op dit moment hebben zowel Japan als ons instituut met succes schuimaluminiummonsters bereid met deze methode. Het monster dat met deze methode is bereid, heeft overerving met het moedermateriaal, de poriën zijn drie-dimensionaal verbonden, de structuur is uniform en wordt niet beperkt door materiaal, vorm en grootte, en kan zorgen voor - gat metaalschuim voor verschillende doeleinden. Het nadeel is dat het metalen skelet De sterkte is laag en het proces is ingewikkelder. Naast de bovengenoemde -vermelde bereidingsprocessen, zijn er verschillende andere methoden, zoals: toevoegen van holle balmethode, losse poedersintermethode, vezelmetallurgiemethode, enzovoort. Met het voortdurende diepgaande -onderzoek naar poreuze metalen materialen hebben veel landen verschillende bereidingsmethoden voorgesteld. In het Amerikaanse octrooi wordt vermeld dat het Amerikaanse ERG-bedrijf een bereidingsproces heeft ontwikkeld dat "Duocel" wordt genoemd. Een methode voor het direct bereiden van geschuimd aluminium uit oververhitte aluminium smelt in een vacuümomgeving. Het geschuimde aluminium dat met deze methode wordt geproduceerd, heeft een lage dichtheid maar een hoge sterkte. Het Canadese aluminiumbedrijf heeft een uniek bereidingsproces ontwikkeld: lucht wordt in het stollende gesmolten metaal geleid en het gas wordt gecondenseerd tot een schuim nadat het gas is afgevoerd. Deze methode kan grote metalen schuimmaterialen produceren en de dichtheid van het resulterende materiaal is klein. Sanders Jr. ontwierp een productieproces van aluminiumschuim dat door de -asnozzle holle bolvormige aluminiumbubbel wordt genoemd, dat met name geschikt is voor de bereiding van eutectisch Al-Si-gelegeerd schuim.

1.2 Poeder-gebaseerd bereidingsproces

1.2.1 Poedermetallurgie

Poedermetallurgie is ook een veelgebruikte methode voor het vervaardigen van geschuimd metaal, dat een breed scala aan toepassingen heeft. Veel metalen (zoals aluminium, tin, ijzer, goud, zink, lood, enz.) en hun legeringen kunnen met deze methode worden opgeschuimd. Het proces mengt eerst het metaalpoeder gelijkmatig met een geschikte hoeveelheid schuimmiddel en verwerkt het gemengde poeder vervolgens tot een dicht pre-product door extrusie, heet persen of walsen, en verwarmt vervolgens de pre- product in de buurt van het smeltpunt van het gemengde poeder om het schuimmiddel te maken. Bij ontleding ontstaat gas en na afkoeling kan metaalschuim met gesloten-cellen worden verkregen.

Vergeleken met de smeltschuimmethode is de poedermetallurgiemethode gemakkelijker te bedienen en te controleren; door de schuimtijd en schuimtemperatuur redelijk te selecteren, kan schuimmetaal met verschillende dichtheidswaarden worden verkregen. De productiekosten van poedermetallurgie zijn echter hoger dan die van smeltschuimen en het is moeilijk om componenten met een groot-volume te bereiden.

1.2.2 Gasinjectie schuimmethode:

De schuimmethode met gasinjectie, die vergelijkbaar is met de schuimmethode met smeltblaasmiddel, is momenteel de goedkoopste methode voor het produceren van poreuze metaalschuimen. De methode is om gas rechtstreeks in de gesmolten metaalsmelt te blazen om de metaalsmelt te schuimen, en het gas dat voor het schuimen wordt gebruikt, kan zuurstof, argon, lucht, waterdamp, kooldioxide en dergelijke zijn. Net als de schuimmethode met schuimvormend middel in de smelt, zijn er problemen zoals moeilijkheden bij het beheersen van de grootte van de poriën en hun verdeling in de metaalmatrix. De sleuteltechnologie is om het gesmolten metaal een geschikte viscositeit te geven. Over het algemeen worden maatregelen zoals het toevoegen van calcium- en siliciumcarbidepoeder-kleverigmakend middel gebruikt om de viscositeit van de metaalsmelt te verhogen. De samenstelling van het metaal moet zorgen voor een voldoende breed schuimtemperatuurbereik, zodat de gevormde schuimcellen voldoende uniformiteit en stabiliteit hebben om ervoor te zorgen dat het schuim niet breekt tijdens het daaropvolgende verzamel- en vormproces. Het grootste voordeel van deze methode zijn de lage kosten en de gemakkelijke geïndustrialiseerde massaproductie

1.2.3 Sintermethode

Dat wil zeggen, bij een hogere temperatuur produceert het materiaal een aanvankelijke vloeibare fase. Onder invloed van oppervlaktespanning en capillair fenomeen komen de materiaaldeeltjes in contact met en interageren met elkaar. Na afkoeling consolideert het materiaal en wordt het een schuimmetaal. Bindmiddel, maar het bindmiddel moet tijdens het sinteren worden verwijderd. Om de porositeit van metaalschuim te verbeteren, kunnen vulstoffen worden gebruikt. De vulstoffen moeten ook sublimeren, oplossen of ontleden. Als vulmiddel kunnen ammoniumchloride en methylcellulose worden gebruikt. Bij het bereiden van hoog-poreus metaalschuim kan de methode van sinteren met organische dragers worden gebruikt. Eerst wordt de natuurlijke spons of kunstmatige spons in de gewenste vorm gesneden, zodat deze de slurry met metaalpoeder volledig kan absorberen en vervolgens wordt verwarmd om de spons na het drogen te ontbinden. , Ga door met verwarmen om de organometaalverbinding te ontleden en het materiaal te sinteren. Na afkoeling kan een geschuimd metaal met hoge porositeit worden verkregen. Deze methode maakt ook gebruik van metaalvezels in plaats van poederdeeltjes om poreuze metalen te vervaardigen. De permeabiliteit van poreuze metalen die met deze methode zijn bereid, is tientallen keren hoger dan die verkregen met poedermethoden. Bovendien heeft het ook een hoge mechanische sterkte, corrosieweerstand en thermische stabiliteit.

1.3 Bereidingsproces op basis van depositietechnologie

1.3.1 Elektrodepositiemethode:

Een methode om geschuimd organisch materiaal met de vereiste specificatie en vorm als matrix te gebruiken, vloeibaar metaal te vervluchtigen tot metaaldamp en dit onder vacuüm op het geschuimde organische materiaal af te zetten, de organische materiematrix na afkoeling te verwijderen en te sinteren om een ​​geschuimd metaalmateriaal te verkrijgen . Het voordeel van deze methode is dat de preparatie prima is, de porositeit hoog is en de poriegrootte regelmatig is; het nadeel is dat de investering groot is, de productiekosten hoog zijn en de bedrijfsomstandigheden streng zijn. Deze methode is vooral van toepassing op de voorbereiding van elektrodematerialen.

1.3.2 Dampafzettingsmethode

De niet-geleidende schuimstof wordt als matrix gebruikt en eerst opgeruwd, d.w.z. de organische stof wordt onder zure omstandigheden gecorrodeerd met een sterk oxidatiemiddel, zodat het oppervlak gemakkelijk bevochtigd wordt door water en produceert micro-markeringen. Na het opruwen wordt sensibilisatie uitgevoerd, dat wil zeggen dat een laag metaalionen met reducerende eigenschappen wordt geadsorbeerd op het oppervlak van het organische schuim. Activering wordt uitgevoerd na sensibilisatie, d.w.z. een andere laag metaalionen met katalytische eigenschappen wordt geadsorbeerd op het oppervlak van het organische schuim en vervolgens in een galvaniseeroplossing geplaatst voor stroomloos plateren om een ​​uniforme metaallaag te verkrijgen die geleidend is bevestigd aan de oppervlak van het organische materiaal. De stroomloos geplateerde organische stoffen worden tenslotte gegalvaniseerd om het gewenste type metaal en dikte te verkrijgen. De behandeling bij hoge-temperatuur ontleedt de organische stof om een ​​geschuimd metaalmateriaal te verkrijgen. De voordelen van deze methode zijn hoge porositeit en regelmatige poriegrootte; de nadelen zijn lastige bediening, grote investeringen en hoge productiekosten. Deze methode is voornamelijk geschikt voor de bereiding van geschuimd nikkel, aluminium, koper, zilver, enz.

2. Prestatiekenmerken en toepassingen van poreus metaalschuim

Sinds het begin heeft het poreuze metaalschuimmateriaal de kenmerken van een laag gewicht en een hoge specifieke sterkte als constructiemateriaal; als functioneel materiaal heeft het de kenmerken van poreus, trillingsreductie, demping, geluidsabsorptie, geluidsisolatie, warmteafvoer, impactenergieabsorptie, elektromagnetische afscherming, enz. Daarom wordt het steeds vaker gebruikt in algemene industriële gebieden en high-tech velden in binnen- en buitenland. De specifieke toepassingen zijn als volgt: Gebruik de trillingsreductie- en dempingseigenschappen om buffers en trillingsdempers te maken, zoals het landingsgestel van ruimteschepen, veiligheidskussens voor liftoverbrengingen, verschillende verpakkingsdozen, met name luchttransportverpakkingsdozen, machinebed, basis, schokdemper absorber, etc. Dempring voor rondsel trillingen en geluid, energie-absorberende voering van high-speed grinder, deze toepassing kan ook worden beschouwd als de toepassing van geluid-absorberend en geluid{ {4}}isolerende eigenschappen van poreus schuimmetaal; Het is gebruikt om constructies te maken zoals geluidswerende panelen, behuizingen voor elektronische instrumenten en elektrische afschermingskamers in de bouwsector; zijn porositeit is gebruikt in chemische filters, vergassers voor waterzuivering en olie-geïmpregneerde lagers voor automatisch tanken, geurdecoraties, enz.; met zijn lichte gewicht en hoge specifieke sterkte-eigenschappen wordt het gebruikt voor het maken van waterdobbers, sportuitrusting (zoals sleeën, enz.) en de overeenkomstige onderdelen van ruimtevaartvoertuigen. Volgens relevante informatie heeft het gebruik van poreuze metaalschuimmaterialen om vliegtuigen te vervaardigen niet alleen de voordelen van gewichtsvermindering en energiebesparing, maar heeft het ook het voordeel dat wanneer het ruimtestation zijn missie beëindigt, het opnieuw kan- de atmosfeer en verbranden snel en volledig in de atmosfeer. Het kan worden omgezet in gas om ruimteverspilling te verminderen; met behulp van zijn warmteafvoerprestaties is het gebruikt om radiatoren te maken; met behulp van zijn schokabsorptie, trillingsreductie en demping,

Het is gebruikt om impactonderdelen te maken voor de zijkanten en voorkanten van auto's, treinen en impactbeschermingsmaterialen voor militaire gepantserde voertuigen.

2.1 Elektrodemateriaal

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) bieden de mogelijkheid om deze batterijeigenschappen te verbeteren. Wanneer bijvoorbeeld nikkelschuim wordt gebruikt als elektrodemateriaal voor de elektrode van een Ni-Cd-batterij, is de gas-vloeistofscheiding van de elektrode goed, is de overspanning laag, kan de energie-efficiëntie verhoogd met 90 procent, de capaciteit kan worden verhoogd met 40 procent, en het kan snel worden opgeladen. Cadmiumbatterijen, nikkel-metaalhydridebatterijen en oplaadbare alkalinebatterijen gebruiken meestal nikkelschuim als positieve en negatieve platen om de capaciteit te vergroten, wat een doorbraak is in de batterij-industrie.

2.2 Katalysator

Bij chemische reacties, vooral bij organisch-chemische reacties, spelen katalysatoren vaak een zeer belangrijke rol. Hoe groter het oppervlak van de katalysator, hoe beter, en de hoge porositeit zorgt ervoor dat het poreuze metaalschuim een ​​groot specifiek oppervlak heeft. In de chemische industrie kan nikkelschuim direct worden gebruikt als nikkelkatalysator of kan nikkelschuim worden verwerkt tot een katalysatordrager. Poreus metaalschuim met een hoge porositeit als drager kan de katalysator sterk gedispergeerd maken en een grotere rol spelen, en zijn prestatie is veel beter dan die van keramische katalysatordragers.

2.3 Materiaal drukbuffer

Poreus metaalschuim kan worden geïnstalleerd in een gas- of vloeistofleiding. Wanneer de vloeistofdruk of stroomsnelheid aan één kant sterk fluctueert, kan het poreuze metaalschuimmateriaal een deel van de kinetische energie van het fluïdum absorberen en de penetratie van het fluïdum vertragen, zodat het poreuze metaalschuim kan worden geabsorbeerd. De schommelingen aan de andere kant van de metalen behuizing worden sterk verminderd en dit effect kan worden gebruikt om precisie-instrumenten te beschermen.

2.4 Mechanisch trillingsbuffermateriaal

Wanneer het poreuze metaalschuim bij de verbinding van het trillingsdeel wordt geplaatst, kan een deel van de mechanische slagenergie worden geabsorbeerd door de elastische vervorming van het poreuze schuimmateriaal. Volgens rapporten is de energieopname van aluminiumschuim met een dichtheidsverhouding van {{0}},05 tot 0,15 g/cm3 20 tot 180 MJ/m3. Het sterke energieabsorptievermogen maakt het mogelijk om het in de bumper van de auto en zelfs in het landingsgestel van het ruimtevaartuig te gebruiken. Het kan ook worden gebruikt als buffer bij de vervaardiging van lifttransportsystemen, energieabsorberende voeringen in slijpmachines, vervormbare materialen voor en achter op passagiersstoelen om de veiligheid te verbeteren, en uitstekende trillingsdempende eigenschappen maken schuim ook technologie mogelijk voor raketten en jets. Motor ondersteunend materiaal.

2.5 Geluidsabsorberend materiaal

Geluidsgolf is ook een soort trilling, dus wanneer het geluid door het poreuze metaalschuim gaat, kan het worden verstrooid en interfereren met het materiaal, en de geluidsenergie wordt geabsorbeerd door het materiaal, dus het poreuze metaalschuim kan ook worden gebruikt als een geluidabsorberend materiaal, dat wil zeggen een geluid-absorberend materiaal, dat een geluid-absorberend materiaal is. Toepassingen zijn beschikbaar in zowel gasleidingen als stoomleidingen.

2.6 Vlamvertragende en explosie-bestendige materialen

Poreus metaalschuim heeft een goede vloeistofpenetratie en kan de verspreiding van vlammen effectief voorkomen en heeft een bepaalde brandweerstand, zodat het in de pijpleiding kan worden geplaatst voor het transport van brandbare vloeistof of gas om de verspreiding van vlammen te voorkomen, omdat de vloeistof Ontsteking mogelijk is wanneer de transportsnelheid wordt verhoogd (de geluidssnelheid produceert een druk van ongeveer 15 MPa nabij de explosiegrens). Experimenten tonen aan dat [13], 6 mm dik poreus metaalschuim de vlam van koolwaterstofverbrandingssnelheid van 210 m/s kan stoppen. Het mechanisme kan worden verklaard dat wanneer het gas of de deeltjes op hoge temperatuur in de vlam door het poreuze metaalschuimmateriaal gaan, door snelle warmtewisseling, warmte wordt geabsorbeerd en afgevoerd, waardoor de temperatuur van het gas of de deeltjes onder het ontstekingspunt daalt en de verspreiding van de vlam wordt voorkomen.

2.7 Spontaan transpiratieverkoelend materiaal

De vaste koelvloeistof wordt gesmolten en geïnfiltreerd in het poreuze skelet van hitte-bestendig metaal. Wanneer het wordt blootgesteld aan hoge temperaturen, zal het koelmiddel in het materiaal smelten en verdampen en een grote hoeveelheid warmte-energie absorberen, zodat het materiaal het koelgas gedurende een bepaalde periode kan vasthouden. Op het temperatuurniveau zullen de ontsnappende vloeistof en gas een vloeistoffilm of gasfilm vormen op het oppervlak van het materiaal, die het materiaal kan isoleren van de externe hoge temperatuuromgeving. Dit proces kan worden uitgevoerd totdat de koelvloeistof is uitgeput. Aangezien het koelmechanisme gelijk is aan Het materiaal zelf "zweet", wordt het een zelf-transpirerend koelmateriaal genoemd.

2.8 Uiteenlopend koelmateriaal

Divergente koeling is een geavanceerde koeltechnologie die een gasvormig of vloeibaar koelmedium dwingt om door een poreus materiaal te gaan, zodat een continue en stabiele gasgrenslaag met goede thermische isolatieprestaties wordt gevormd op het oppervlak van het materiaal om het materiaal te isoleren van warmte stroom. open om een ​​zeer ideaal verkoelend effect te krijgen. Als we bijvoorbeeld het injectiepaneel van de stuwkamer met vloeibare waterstof-vloeibare zuurstofmotor nemen, na gebruik van divergente koeling, is de ene kant waterstof op -150 graden en de andere kant is gas op 3500 graden, en de hete oppervlaktetemperatuur van het materiaal is slechts 80-200 graden. graad tussen [14]. Het poreuze materiaal dat voor divergente koeling wordt gebruikt, moet de hoeveelheid infiltratie binnen een redelijk bereik nauwkeurig kunnen regelen, met uniforme ventilatie, kleine kronkelige poriën en een soepele stroming van het medium, en moet voldoen aan de basisvereisten als hittebestendig constructiemateriaal , met een zekere sterkte en stijfheid. en taaiheid, selecteer materialen met goede anti-oxidatie-eigenschappen om onbedoelde oxidatieblokkerende poriën te voorkomen, gesinterd gaas poreus schuimmateriaal is de beste keuze.

2.9 Filtermateriaal

Het poreuze metaalschuim wordt in de juiste vorm geprepareerd en kan worden gebruikt als filtermateriaal om vaste stoffen of suspensies uit vloeistoffen (zoals water, oplossingen, benzine, smeeroliën, koelmiddelen, polymeersmelten) te filteren. Veelgebruikte poreuze metalen schuimmaterialen zijn brons of roestvrij staal. In zeer corrosieve vloeistoffen worden edele metalen zoals Au gebruikt.

3. Bereiding van soldeer van aluminiumlegering door poedermetallurgie;

3.1 Experimentele materialen en methoden

Het A1-Si-soldeerpoeder met een deeltjesgrootte van 45-105 ^m en het KAlF4-fluxpoeder met een deeltjesgrootte van 25-45 werden gelijkmatig gemengd in een massaverhouding van 9:1 en geperst tot een quasi-40 mm cilindrisch poeder op een koude isostatische pers. De persdruk van de eenheid is 100-300 MPa. Vervolgens in een vacuüm sinteroven met een vacuümgraad van 10-3 Pa, gesinterd op 300-550 graden gedurende 2 uur en afgekoeld tot kamertemperatuur met de oven. Vervolgens werd de gesinterde blanco geëxtrudeerd met een buit hete extruder, met een extrusieverhouding van 64:1, een extrusiesnelheid van 2,2 m/min en een extrusietemperatuur van 400 graden om een ​​quasi-5 mm hardsoldeervulmetaal te extruderen. De dichtheid werd gemeten met behulp van de drainagemethode. De metallografische monsters werden mechanisch gepolijst en geëtst met standaard Keller-reagens (0,5% HF plus 1,5% HCl plus 2,5% HNO3 plus 95,5% H20), en de microstructuur van het materiaal voor en na hete extrusie werd waargenomen met een QUANTA200 scanning-elektronenmicroscoop.

3.2 Experimentele conclusie

(1) De grootte van de perskracht bepaalt de dichtheid van het zelf-vloeiende aluminiumsoldeerpoeder. Hoe hoger de perskracht, hoe hoger de dichtheid van het poeder. Wanneer de persdruk laag is, neemt de dichtheid van het poeder snel toe met de toename van de perskracht; wanneer de perskracht hoog is, neemt de dichtheid van het poeder langzaam toe met de toename van de druk. Wanneer de perskracht ongeveer 150 MPa is, kan de relatieve dichtheid van het poeder 80 procent bereiken en heeft het poeder de voorwaarden voor daaropvolgend sinteren en hete extrusie.

(2) Het conventionele sinterproces (inclusief vacuümsinteren) kan de dichtheid van het zelf-gevloeide aluminiumsoldeerpoeder niet verhogen. Wanneer gesinterd bij een temperatuur lager dan de solidus, neemt de dichtheid van het monster niet toe, maar neemt af; hoger dan de solidustemperatuur sinteren, zal het monster smelten. En de sintertemperatuur neemt toe, de gesinterde dichtheid van het poeder zal dienovereenkomstig niet toenemen.

(3) Tijdens het hete extrusieproces ondergaat de gesinterde knuppel plastische vervorming, de holtes en grenzen tussen de interne deeltjes verdwijnen, de holtes worden verminderd en de relatieve dichtheid van het monster bereikt 96,7 procent. Vanuit het oogpunt van fasesamenstelling zijn witte deeltjes KAlF4, kleine zwarte stippen en primair kristal Si relatief uniform verspreid over de A1-Si-matrix.

Poreus metaalschuim heeft verschillende fysische eigenschappen zoals porositeit, trillingsreductie, demping, geluidsabsorptie, geluidsisolatie, warmteafvoer, absorptie van impactenergie, elektromagnetische afscherming, enz. Daarom wordt het steeds meer gebruikt in algemene industriële velden en hoge -tech velden in binnen- en buitenland. . Het huidige onderzoek naar poreuze metaalschuimen wordt meestal uitgevoerd door metallurgische of metaalbewerkers die enkelvoudige-disciplinaire methoden gebruiken, en het onderzoek naar poreuze metaalschuimen moet uitgaan van de integratie van meerdere disciplines en kennis. Het is moeilijk om in enkel-disciplinair onderzoek doorbraken te realiseren en het is aan te raden onderzoek los te koppelen van toepassing. Toekomstig onderzoek moet multi-disciplinaire cross-penetratie toepassen, het fenomeen van de ontkoppeling van materiaalvoorbereiding en toepassing overwinnen, en gericht onderzoek uitvoeren met de vraag als object, om het proces van het transformeren van de wetenschap te versnellen en technologie omzetten in echte productiviteit.