Μέθοδος παρασκευής και εφαρμογή αφρού πορώδους μετάλλου

Ο αφρός από πορώδες μέταλλο είναι ένα λειτουργικό υλικό που αναπτύχθηκε τις τελευταίες δεκαετίες. Η έννοια και η ταξινόμησή του δεν είναι ομοιόμορφες στον ακαδημαϊκό κόσμο, αλλά βασικά υπάρχουν οι ακόλουθοι ορισμοί: Ο αφρός από πορώδες μέταλλο είναι μια μεταλλική μήτρα που περιέχει μια ορισμένη ποσότητα και ένα ορισμένο μέγεθος. Ένα μεταλλικό υλικό με μέγεθος πόρων και συγκεκριμένο πορώδες. Ο αφρός πορώδους μετάλλου παρήχθη για πρώτη φορά από τη SoSnik στις Ηνωμένες Πολιτείες το 1948 με εξάτμιση υδραργύρου σε λιωμένο αλουμίνιο, γεγονός που έκανε την κατανόηση των μετάλλων από τους ανθρώπους να έχει υποστεί σημαντική αλλαγή. Επεκτείνεται, σπάζοντας έτσι την παραδοσιακή αντίληψη ότι τα μέταλλα έχουν μόνο πυκνές δομές. Το πορώδες αφρώδες μεταλλικό υλικό είναι στην πραγματικότητα ένα σύνθετο υλικό μετάλλου και αερίου. Ακριβώς λόγω αυτής της ειδικής δομής έχει τόσο μεταλλικά χαρακτηριστικά όσο και χαρακτηριστικά φυσαλίδων, όπως μικρή πυκνότητα, μεγάλη επιφάνεια, καλή απορρόφηση ενέργειας και χαμηλή θερμική αγωγιμότητα. (κλειστό-σώμα οπής), υψηλή ικανότητα ανταλλαγής θερμότητας και απαγωγής θερμότητας (μέσω-σώματος οπής), καλή απορρόφηση ήχου (μέσα από-σώμα οπής), εξαιρετική διαπερατότητα (διαμέσου{{4 }}σώμα οπής), καλή απορρόφηση ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων (μέσα από-σώμα οπής), αντίσταση στη φλόγα, αντίσταση Θερμικά πυρίμαχο, αντίσταση θερμικών κραδασμών, ευαισθησία σε αέρια (ορισμένα πορώδη μέταλλα είναι πολύ ευαίσθητα σε ορισμένα αέρια), ανανεώσιμα, καλή εργασιμότητα κ.λπ. Ως εκ τούτου, ως νέος τύπος λειτουργικού υλικού, έχει ένα ευρύ φάσμα χρήσεων σε ηλεκτρονικά, επικοινωνίες, χημική βιομηχανία, μεταλλουργία, μηχανήματα, κατασκευές, μεταφορές, ακόμη και αεροδιαστημική τεχνολογία.

1. Μέθοδος παρασκευής αφρού πορώδους μετάλλου

1.1 Διεργασίες που βασίζονται σε τήγματα μετάλλων

1.1.1 Διαδικασία αφρού εμφύσησης αέρα

Το SiC προστίθεται πρώτα στο λιωμένο μέταλλο. Al2O3, κ.λπ. για να αυξήσετε το ιξώδες του τηγμένου μετάλλου" και στη συνέχεια χρησιμοποιήστε ένα ειδικό περιστρεφόμενο ακροφύσιο για να φυσήξετε αέριο (όπως αέρας. αργό. άζωτο) στο τήγμα [4!5]) Επί του παρόντος, Hydro Aluminium στη Νορβηγία και Cymat Aluminium στον Καναδά Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται για την παραγωγή αφρώδους αλουμινίου "όπως χυτό κράμα αλουμινίου AlSi10Mg (A359) ή παραμορφωμένο κράμα αλουμινίου 1060" 3003 "6016" 6061, κ.λπ.) Το αφρώδες Το παραγόμενο αλουμίνιο μπορεί να είναι αυθαίρετα μακρύ κατ' αρχήν" και το πλάτος είναι ίδιο με αυτό του δοχείου υγρού αλουμινίου) Το πορώδες του αφρού αλουμινίου που παρασκευάζεται με αυτή τη μέθοδο είναι 80 τοις εκατό ~ 98 τοις εκατό ", η πυκνότητα είναι 0,069 ~ 0,54 g/cm3" , το μέσο μέγεθος πόρων είναι 3~25 mm", και το πάχος του τοιχώματος είναι 50~85!m) Το πλεονέκτημα της διαδικασίας άμεσου αφρισμού είναι ότι μπορεί Συνεχής παραγωγή μεγάλων τεμαχίων. Μεταλλικός αφρός χαμηλής πυκνότητας) Σε σύγκριση με άλλες μεθόδους " Αυτή η μέθοδος έχει το χαμηλότερο κόστος) Η Cymat μπορεί να παράγει αλουμίνιο 1 000 kg/h" Μήκος 1,5 m" Πάχος 2,5~15 cm) Αφρώδες αλουμίνιο που παράγεται από την Hydr o Πλάτος φύλλου 70 cm" Πάχος 8~12 cm" Μήκος 2 m" Η παραγωγικότητα είναι 500~600 kg/h) Το μειονέκτημα αυτής της διαδικασίας είναι ότι χρειάζεται κοπή στην τελική χρήση "με αποτέλεσμα εκτεθειμένους πόρους" και επεξεργασία λόγω η χρήση ενισχυτικών σωματιδίων «δυσκολία).

1.1.2 Μέθοδος προσθήκης αφριστικού παράγοντα

Ένας άλλος τρόπος για να αφρίσετε απευθείας το τήγμα είναι να προσθέσετε ένα διογκωτικό στο τήγμα). εταιρεία "ημερήσια απόδοση έως 1 00{{2{0}} kg αφρού αλουμινίου) Σε αυτήν τη μέθοδο "πρώτα προσθέστε Ca" και μετά ανακατέψτε για να αυξήσετε το ιξώδες" Αυτό συμβαίνει επειδή Στο τήγμα σχηματίζεται CaO. CaAl2O4 ή Al4Ca) και στη συνέχεια Προσθέστε TiH2" μπορεί να απελευθερώσει υδρογόνο στο θερμό τήγμα) Το τήγμα σύντομα αρχίζει να διαστέλλεται αργά "μετά την ψύξη σχηματίζει στερεό αφρό αλουμινίου) Ο αφρός αλουμινίου που παράγεται με αυτή τη μέθοδο" είναι ένας από τους πιο ευρέως διαθέσιμους αφρούς αλουμινίου. Το πιο ομοιόμορφο πορώδες) Σε κάποια βιβλιογραφία "Το ZrH2 χρησιμοποιείται επίσης για την παραγωγή αφρού αλουμινίου" Η θερμοκρασία αφρισμού ελέγχεται στους 670~7056" και η ποσότητα προσθήκης είναι 0,5 τοις εκατό ~0,6 τοις εκατό ) Το μέγεθος του αφρού αλουμινίου μπλοκ που παράγεται από την Shinco Wire Company [8] 2050 mm!! 650 mm!! 450 mm" Το βάρος είναι περίπου 160 kg" Συμπεριλαμβανομένης της συνολικής πυκνότητας του κελύφους είναι 0,27 g/cm3) Μετά την αποκοπή της άκρης " Η πυκνότητα είναι γενικά 0,18~0,24 g/cm3" Το μέσο μέγεθος πόρων είναι 2~10 mm) υπάρχει κλίση πυκνότητας στις οριζόντιες και κατακόρυφες κατευθύνσεις "και η πυκνότητα είναι χαμηλότερη στο μέσο της κορυφής) Αναφέρεται ότι αυτός ο αφρός αλουμινίου είναι πιο ακριβός) Επομένως, έχουν επίσης προταθεί κάποιες άλλες μέθοδοι" για την επίτευξη συνεχούς παραγωγής και παραγωγής πολύπλοκων σχημάτων. Μέρη από αφρώδες μέταλλο). Ca για να ρυθμίσετε τις ιδιότητες τήξης, "Το οξυγόνο μπορεί επίσης να εμφυσηθεί στο τήγμα. Αέρας ή άλλα αέρια για την αύξηση του ιξώδους" μπορεί επίσης να προσθέσει σκόνη Al2O3. MnO2 και SiC, κ.λπ.) Για να ξεπεραστούν τα προβλήματα που προκαλούνται από την προσθήκη ατμών μετάλλων στο τήγμα, ο ρυθμός αποσύνθεσης είναι πολύ γρήγορος (" Είναι δυνατό για να παρασκευαστεί αφρός που περιέχει μη αποσυντεθειμένο πρώτα Η ευτηκτική ένωση χαμηλού σημείου τήξης του παράγοντα "όπως Al-Προφόρμα Mg" και στη συνέχεια το πρόπλασμα προστίθεται στο κράμα υψηλού σημείου τήξης για τη διαδικασία αφρισμού) Επιπλέον, "ο αφρισμός Ο παράγοντας μπορεί επίσης να είναι ελαφρώς υψηλότερος από τη θερμοκρασία του στερεού. Κάτω από τη θερμοκρασία αποσύνθεσης Το τήγμα μετάλλου προστίθεται όταν "αναδεύεται και στερεοποιείται) και το σύνθετο στη συνέχεια θερμαίνεται πάνω από τη θερμοκρασία αποσύνθεσης του παράγοντα φουσκώματος) έτσι η πραγματική διαδικασία αφρισμού διεξάγεται βγαίνει στο δεύτερο στάδιο)

1.2.3 Στερεά-μέθοδος στερεοποίησης με ευτηκτική αέρια

Ο Ουκρανός μεταλλουργός Shapovalov et al. ανέπτυξε μια νέα μέθοδο για την παρασκευή πορωδών μετάλλων με στερεό{{0}}αέριο ευτηκτικό μετασχηματισμό [9]) Ορισμένα υγρά μέταλλα μπορούν να σχηματίσουν ευτηκτικά συστήματα με υδρογόνο) Τήξη μετάλλων σε υδρογόνο υψηλής-πίεσης περιβάλλον" μπορεί να ληφθεί τήγματα μετάλλων που περιέχουν υδρογόνο. Όταν η θερμοκρασία μειωθεί "το τήγμα θα υποστεί τελικά ευτηκτική αντίδραση" σχηματίζοντας ένα στερεό-αέριο δύο-σύστημα. Εάν η σύνθεση του συστήματος είναι αρκετά κοντά στην ευτηκτική σύνθεση, ο διαχωρισμός στερεών-αερίων θα συμβεί στην ίδια αντίδραση θερμοκρασίας. Όταν η ταχύτητα στερεοποίησης είναι μεταξύ 0,05 και 5 mm/s, "η περιεκτικότητα σε υδρογόνο του μετώπου στερεοποίησης αυξάνεται" για να σχηματιστούν φυσαλίδες. Οι παράμετροι της διεργασίας "πρέπει να ελέγχονται αυστηρά" για να αποτραπεί η διαφυγή φυσαλίδων από την υγρή φάση. Το σχήμα των πόρων που προκύπτει εξαρτάται κυρίως από την περιεκτικότητα σε υδρογόνο, την πίεση στην οποία υπόκειται το τήγμα, την κατεύθυνση και τον ρυθμό απαγωγής θερμότητας και τη χημική σύνθεση του τήκω. Συνήθως, σχηματίζονται μεγάλοι πόροι επιμήκεις κατά μήκος της κατεύθυνσης στερεοποίησης, "μέγεθος πόρων 10!m~10 mm" μήκος πόρων 100 mm~300 mm" αναλογία διαστάσεων 1~300" πορώδες 5 τοις εκατό ~ 75 τοις εκατό . Αυτή η μέθοδος ονομάζεται GASAR" που είναι το ρωσικό ακρωνύμιο του Gas Augmentation. Η μέθοδος έχει χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή πορώδους νικελίου, χαλκού, αλουμινίου κ.λπ. Εκτός από αυτό" η διαδικασία μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή πορώδους χάλυβα, κοβαλτίου, χρωμίου , μολυβδαίνιο ακόμη και κεραμικά. Ωστόσο, η ομοιομορφία της πορώδους δομής που παρασκευάζεται με αυτή τη μέθοδο είναι μερικές φορές μη ικανοποιητική και χρειάζεται περαιτέρω βελτίωση.

1.1.4 Μέθοδος χύτευσης διαρροής

Τα πορώδη μέταλλα μπορούν επίσης να ληφθούν με έγχυση υγρού μετάλλου στα κενά που σχηματίζονται από ανόργανα ή οργανικά σωματίδια ή κοίλες σφαίρες. Μετά τη χύτευση, "τα σωματίδια μπορούν να παραμείνουν στο μέταλλο" σχηματίζοντας τις λεγόμενες-σύνθετες δομές, επίσης σε κατάλληλους διαλύτες, οξέα ή Αφαίρεση σωματιδίων με θερμική επεξεργασία Βερμικουλίτης, πυρίμαχες σφαίρες αργίλου, διαλυτά άλατα, χαλαρή διογκωμένη άργιλος, Τα σωματίδια άμμου, οι σφαίρες από αφρώδες γυαλί και οι κοίλες σφαίρες αλουμίνας μπορούν όλα να χρησιμοποιηθούν ως ανόργανα πληρωτικά που μπορούν να σχηματίσουν κενά. Εάν ο ρυθμός στερεοποίησης του τήγματος είναι αρκετά γρήγορος, οι πλαστικές σφαίρες μπορούν επίσης να λειτουργήσουν ως υλικό υποστήριξης για το σχηματισμό κενών. Πορώδη μέταλλα με δομή ανοικτών κυψελών μπορούν να παραχθούν χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο. Το πλεονέκτημα της μεθόδου χύτευσης με διήθηση είναι ότι η κατανομή του μεγέθους των πόρων μπορεί να ελεγχθεί με ακρίβεια ρυθμίζοντας το μέγεθος των σωματιδίων πλήρωσης. "Αλλά το πορώδες είναι μικρότερο από 80 τοις εκατό. Το μέγεθος των πόρων και η κατανομή του που λαμβάνονται με την τεχνική αφρισμού δεν είναι ελεγχόμενα" και

Το πορώδες μπορεί να φτάσει το 98 τοις εκατό. Μέρη από πορώδες υλικό με αυτήν την ανοιχτή-δομή κυψέλης μπορούν να τοποθετηθούν στην έξοδο αέρα μιας πνευματικής συσκευής για τη μείωση των κραδασμών.

1.1.5 Μέθοδος χύτευσης επενδύσεων

Η αρχή της μεθόδου είναι η διείσδυση του ρευστού πυρίμαχου υλικού μέσα στο σφουγγάρι αφρού, στη συνέχεια-στεγνώνει στον αέρα, σκληραίνει και ψήνεται για να αποσυντεθεί το σφουγγάρι αφρού για να σχηματιστεί ένα προκατασκευασμένο σχήμα με ένα τρισδιάστατο δίκτυο- σκελετό, ρίξτε υγρό μέταλλο στο προκατασκευασμένο σχήμα και αφαιρέστε το πυρίμαχο υλικό μετά τη στερεοποίηση. Μπορεί να ληφθεί ένας μεταλλικός αφρός με-τρισδιάστατη δομή δικτύου. Επί του παρόντος, τόσο η Ιαπωνία όσο και το ινστιτούτο μας έχουν παρασκευάσει με επιτυχία δείγματα αφρού αλουμινίου με αυτή τη μέθοδο. Το δείγμα που παρασκευάζεται με αυτή τη μέθοδο έχει κληρονομικότητα στο μητρικό υλικό, οι πόροι είναι τρισδιάστατα συνδεδεμένοι, η δομή είναι ομοιόμορφη και δεν περιορίζεται από υλικό, σχήμα και μέγεθος και μπορεί να παρέχει μέσω- τρύπα μεταλλικό αφρό για διάφορους σκοπούς. Το μειονέκτημα είναι ότι ο μεταλλικός σκελετός Η αντοχή είναι χαμηλή και η διαδικασία είναι πιο περίπλοκη. Εκτός από τις προαναφερθείσες-διαδικασίες προετοιμασίας, υπάρχουν πολλές άλλες μέθοδοι, όπως: μέθοδος προσθήκης κοίλων σφαιρών, μέθοδος πυροσυσσωμάτωσης χαλαρής σκόνης, μέθοδος μεταλλουργίας ινών και ούτω καθεξής. Με τη συνεχή-σε βάθος έρευνα για πορώδη μεταλλικά υλικά, πολλές χώρες έχουν προτείνει διάφορες μεθόδους προετοιμασίας. Στο αμερικανικό δίπλωμα ευρεσιτεχνίας αναφέρεται ότι η αμερικανική εταιρεία ERG έχει αναπτύξει μια διαδικασία προετοιμασίας που ονομάζεται "Duocel". Μια μέθοδος απευθείας παρασκευής αφρώδους αλουμινίου από υπερθερμασμένο τήγμα αλουμινίου σε περιβάλλον κενού. Το αφρώδες αλουμίνιο που παράγεται με αυτή τη μέθοδο έχει χαμηλή πυκνότητα αλλά υψηλή αντοχή. Η καναδική εταιρεία αλουμινίου έχει αναπτύξει μια μοναδική διαδικασία προετοιμασίας: ο αέρας διοχετεύεται στο στερεοποιούμενο λιωμένο μέταλλο και το αέριο συμπυκνώνεται σε αφρό μετά την εκκένωση του αερίου. Αυτή η μέθοδος μπορεί να παράγει μεγάλα μεταλλικά αφρώδες υλικό και η πυκνότητα του υλικού που προκύπτει είναι μικρή. Ο Sanders Jr. σχεδίασε μια διαδικασία παραγωγής αφρού αλουμινίου που ονομάζεται μέσω-κοίλου ακροφυσίου άξονα σφαιρικής φυσαλίδας αλουμινίου, η οποία είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για την παρασκευή ευτηκτικού αφρού κράματος Al-Si.

1.2 Διαδικασία προετοιμασίας-με βάση τη σκόνη

1.2.1 Μεταλλουργία σκόνης

Η μεταλλουργία σκόνης είναι επίσης μια κοινή μέθοδος για την κατασκευή αφρώδους μετάλλου, η οποία έχει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών. Πολλά μέταλλα (όπως αλουμίνιο, κασσίτερος, σίδηρος, χρυσός, ψευδάργυρος, μόλυβδος κ.λπ.) και τα κράματά τους μπορούν να αφριστούν με αυτή τη μέθοδο. Η διαδικασία αρχικά αναμιγνύει τη σκόνη μετάλλου με μια κατάλληλη ποσότητα αφριστικού παράγοντα ομοιόμορφα, και στη συνέχεια επεξεργάζεται τη μικτή σκόνη σε ένα πυκνό προ-προϊόν με εξώθηση, θερμή συμπίεση ή έλαση και στη συνέχεια θερμαίνει το προ- προϊόν κοντά στο σημείο τήξης της αναμεμειγμένης σκόνης για να παραχθεί ο παράγοντας αφρισμού. Η αποσύνθεση παράγει αέριο και μετά την ψύξη μπορεί να ληφθεί αφρός μετάλλου κλειστής-κυψέλης.

Σε σύγκριση με τη μέθοδο αφρισμού τήγματος, η μέθοδος μεταλλουργίας σκόνης είναι ευκολότερη στη λειτουργία και τον έλεγχο. Επιλέγοντας εύλογα τον χρόνο αφρισμού και τη θερμοκρασία αφρισμού, μπορεί να ληφθεί αφρώδες μέταλλο με διαφορετικές τιμές πυκνότητας. Ωστόσο, το κόστος παραγωγής της μεταλλουργίας σκόνης είναι υψηλότερο από αυτό του αφρισμού τήγματος και είναι δύσκολο να παρασκευαστούν συστατικά-μεγάλου όγκου.

1.2.2 Μέθοδος αφρισμού με έγχυση αερίου

Η μέθοδος αφρισμού με έγχυση αερίου, η οποία είναι παρόμοια με τη μέθοδο αφρισμού με διογκωτικό τήγμα, είναι επί του παρόντος η φθηνότερη μέθοδος για την παραγωγή πορωδών μεταλλικών αφρού. Η μέθοδος είναι να εμφυσηθεί αέριο απευθείας στο τήγμα τετηγμένου μετάλλου για να αφρίσει το τήγμα μετάλλων και το αέριο που χρησιμοποιείται για τον αφρισμό μπορεί να είναι οξυγόνο, αργό, αέρας, υδρατμοί, διοξείδιο του άνθρακα και τα παρόμοια. Όπως η μέθοδος αφρισμού με αφριστικό παράγοντα τήξης, υπάρχουν προβλήματα όπως η δυσκολία στον έλεγχο του μεγέθους των πόρων και της κατανομής τους στη μεταλλική μήτρα. Η βασική τεχνολογία είναι να κάνουμε το λιωμένο μέταλλο να έχει κατάλληλο ιξώδες. Γενικά, μέτρα όπως η προσθήκη κολλητικού ασβεστίου και καρβιδίου του πυριτίου σε σκόνη χρησιμοποιούνται για την αύξηση του ιξώδους του τήγματος μετάλλου. Η σύνθεση του μετάλλου θα πρέπει να εξασφαλίζει ένα αρκετά μεγάλο εύρος θερμοκρασίας αφρισμού, έτσι ώστε οι σχηματιζόμενες κυψέλες αφρού να έχουν επαρκή ομοιομορφία και σταθερότητα ώστε να διασφαλίζεται ότι ο αφρός δεν σπάει κατά την επακόλουθη διαδικασία συλλογής και χύτευσης. Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι το χαμηλό κόστος και η εύκολη βιομηχανοποιημένη μαζική παραγωγή

1.2.3 Μέθοδος πυροσυσσωμάτωσης

Δηλαδή, σε υψηλότερη θερμοκρασία, το υλικό παράγει μια αρχική υγρή φάση. Υπό τη δράση της επιφανειακής τάσης και του τριχοειδούς φαινομένου, τα σωματίδια του υλικού έρχονται σε επαφή και αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Μετά την ψύξη, το υλικό στερεοποιείται και γίνεται αφρώδες μέταλλο. Συνδετικό, αλλά το συνδετικό πρέπει να αφαιρεθεί κατά τη σύντηξη. Προκειμένου να βελτιωθεί το πορώδες του μεταλλικού αφρού, μπορούν να χρησιμοποιηθούν πληρωτικά. Τα πληρωτικά πρέπει επίσης να εξαχνωθούν, να διαλυθούν ή να αποσυντεθούν. Το χλωριούχο αμμώνιο και η μεθυλοκυτταρίνη μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πληρωτικά μέσα. Κατά την προετοιμασία αφρού μετάλλου υψηλού{0}πορώδους, μπορεί να χρησιμοποιηθεί η μέθοδος πυροσυσσωμάτωσης με οργανικά στηρίγματα. Πρώτα, το φυσικό σφουγγάρι ή το τεχνητό σφουγγάρι κόβεται στο επιθυμητό σχήμα, έτσι ώστε να μπορεί να απορροφήσει πλήρως τον πολτό που περιέχει μεταλλική σκόνη, και στη συνέχεια θερμαίνεται για να αποσυντεθεί το σφουγγάρι μετά την ξήρανση. , Συνεχίστε να θερμάνετε για να αποσυντεθεί η οργανομεταλλική ένωση και πυροσυσσωματώστε το υλικό. Μετά την ψύξη, μπορεί να ληφθεί ένα αφρώδες μέταλλο με υψηλό πορώδες. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί επίσης μεταλλικές ίνες αντί για σωματίδια σκόνης για την κατασκευή πορωδών μετάλλων. Η διαπερατότητα των πορωδών μετάλλων που παρασκευάζονται με αυτή τη μέθοδο είναι δεκάδες φορές υψηλότερη από αυτή που επιτυγχάνεται με μεθόδους σκόνης. Επιπλέον, έχει επίσης υψηλή μηχανική αντοχή, αντοχή στη διάβρωση και θερμική σταθερότητα.

1.3 Διαδικασία προετοιμασίας με βάση την τεχνολογία εναπόθεσης

1.3.1 Μέθοδος ηλεκτροαπόθεσης

Μια μέθοδος χρήσης αφρώδους οργανικής ύλης των απαιτούμενων προδιαγραφών και σχήματος ως μήτρα, εξαέρωσης υγρού μετάλλου σε ατμό μετάλλου και εναπόθεσής του στην αφρώδες οργανική ύλη υπό κενό, αφαίρεση της μήτρας οργανικής ύλης μετά την ψύξη και πυροσυσσωμάτωση για να ληφθεί αφρώδες μεταλλικό υλικό . Το πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι η προετοιμασία είναι καλή, το πορώδες είναι υψηλό και το μέγεθος των πόρων είναι κανονικό. Το μειονέκτημα είναι ότι η επένδυση είναι μεγάλη, το κόστος παραγωγής είναι υψηλό και οι συνθήκες λειτουργίας είναι αυστηρές. Αυτή η μέθοδος εφαρμόζεται κυρίως στην παρασκευή υλικών ηλεκτροδίων.

1.3.2 Μέθοδος εναπόθεσης ατμών

Το μη αγώγιμο αφρώδες οργανικό υλικό χρησιμοποιείται ως μήτρα και πρώτα τραχύνεται, δηλαδή, η οργανική ύλη διαβρώνεται με ένα ισχυρό οξειδωτικό υπό όξινες συνθήκες, έτσι ώστε η επιφάνεια να διαβρέχεται εύκολα από το νερό και να παράγει μικρο-σημάδια. Μετά την τραχύτητα, πραγματοποιείται ευαισθητοποίηση, δηλαδή ένα στρώμα μεταλλικών ιόντων με αναγωγικές ιδιότητες προσροφάται στην επιφάνεια του οργανικού αφρού. Η ενεργοποίηση πραγματοποιείται μετά την ευαισθητοποίηση, δηλαδή, ένα άλλο στρώμα μεταλλικών ιόντων με καταλυτικές ιδιότητες προσροφάται στην επιφάνεια του οργανικού αφρού και στη συνέχεια τοποθετείται σε διάλυμα επιμετάλλωσης για ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση για να ληφθεί ένα ομοιόμορφο μεταλλικό στρώμα που συνδέεται αγώγιμα στο επιφάνεια του οργανικού υλικού. Τα ηλεκτρολυμένα επιμεταλλωμένα οργανικά τελικά επιμεταλλώνονται για να ληφθεί ο επιθυμητός τύπος μετάλλου και πάχους. Η επεξεργασία σε υψηλή- θερμοκρασία αποσυνθέτει την οργανική ύλη για να ληφθεί ένα αφρώδες μεταλλικό υλικό. Τα πλεονεκτήματα αυτής της μεθόδου είναι το υψηλό πορώδες και το κανονικό μέγεθος πόρων. Τα μειονεκτήματα είναι η ενοχλητική λειτουργία, η μεγάλη επένδυση και το υψηλό κόστος παραγωγής. Αυτή η μέθοδος είναι κυρίως κατάλληλη για την παρασκευή αφρώδους νικελίου, αλουμινίου, χαλκού, αργύρου κ.λπ.

2. Χαρακτηριστικά απόδοσης και εφαρμογές αφρού πορώδους μετάλλου

Από την έναρξή του, το πορώδες μεταλλικό αφρώδες υλικό έχει τα χαρακτηριστικά του μικρού βάρους και της υψηλής ειδικής αντοχής ως δομικό υλικό. Ως λειτουργικό υλικό, έχει τα χαρακτηριστικά πορώδους, μείωσης κραδασμών, απόσβεσης, ηχοαπορρόφησης, ηχομόνωσης, απαγωγής θερμότητας, απορρόφησης ενέργειας κρούσης, ηλεκτρομαγνητικής θωράκισης κ.λπ. τομείς υψηλής-τεχνολογίας στο εσωτερικό και στο εξωτερικό. Οι συγκεκριμένες εφαρμογές είναι οι εξής: Χρησιμοποιήστε τις ιδιότητες μείωσης των κραδασμών και απόσβεσης για την κατασκευή προσκρουστικών και απορροφητών κραδασμών, όπως τα όργανα προσγείωσης διαστημόπλοιων, τα μαξιλαράκια ασφαλείας μετάδοσης ανελκυστήρων, διάφορα κιβώτια συσκευασίας, ειδικά κιβώτια συσκευασίας αεροπορικών μεταφορών, κρεβάτι μηχανής, βάση, κραδασμοί απορροφητής κ.λπ. Δακτύλιος απόσβεσης για κραδασμούς και θόρυβο πινιόν, επένδυση ενέργειας-απορροφητικής επένδυσης του μύλου υψηλής-ταχύτητας, αυτή η εφαρμογή μπορεί επίσης να θεωρηθεί ως εφαρμογή ήχου-απορρόφησης και ήχου{ {4}}μονωτικές ιδιότητες πορώδους αφρώδους μετάλλου. Έχει χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή κατασκευών όπως ηχομονωτικά πάνελ, περιβλήματα για ηλεκτρονικά όργανα και δωμάτια ηλεκτρικής θωράκισης στον κατασκευαστικό κλάδο. Το πορώδες του έχει χρησιμοποιηθεί σε χημικά φίλτρα, αεριοποιητές για τον καθαρισμό του νερού και ρουλεμάν εμποτισμένα με λάδι-για αυτόματο ανεφοδιασμό καυσίμων, αρωματικές διακοσμήσεις κ.λπ. Χρησιμοποιώντας τα χαρακτηριστικά του μικρού βάρους και της υψηλής ειδικής αντοχής του, χρησιμοποιείται για την κατασκευή πλωτήρες νερού, αθλητικού εξοπλισμού (όπως έλκηθρα κ.λπ.) και των αντίστοιχων εξαρτημάτων αεροδιαστημικών οχημάτων. Σύμφωνα με σχετικές πληροφορίες, η χρήση πορωδών μεταλλικών αφρωδών υλικών για την κατασκευή αεροσκαφών όχι μόνο έχει τα πλεονεκτήματα της μείωσης βάρους και της εξοικονόμησης ενέργειας, αλλά έχει επίσης το πλεονέκτημα ότι όταν ο διαστημικός σταθμός τελειώσει την αποστολή του, μπορεί να επαν-εισέλθει την ατμόσφαιρα και καίγονται γρήγορα και εντελώς στην ατμόσφαιρα. Μπορεί να μετατραπεί σε αέριο για τη μείωση της σπατάλης χώρου. Χρησιμοποιώντας την απόδοσή του στη διάχυση θερμότητας, έχει χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή καλοριφέρ. χρησιμοποιώντας την απορρόφηση κραδασμών, τη μείωση των κραδασμών και την απόσβεση,

Έχει χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή εξαρτημάτων πρόσκρουσης για τα πλαϊνά και τα μπροστινά μέρη αυτοκινήτων, τρένων και υλικών προστασίας από κρούσεις για στρατιωτικά τεθωρακισμένα οχήματα.

2.1 Υλικό ηλεκτροδίου

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 τοις εκατό ) προσφέρουν την ευκαιρία να βελτιώσετε αυτές τις ιδιότητες της μπαταρίας. Για παράδειγμα, όταν χρησιμοποιείται αφρός νικελίου ως υλικό ηλεκτροδίου για το ηλεκτρόδιο της μπαταρίας Ni-Cd, ο διαχωρισμός αερίου-υγρού του ηλεκτροδίου είναι καλός, η υπέρταση είναι χαμηλή, η ενεργειακή απόδοση μπορεί να είναι αυξήθηκε κατά 90 τοις εκατό, η χωρητικότητα μπορεί να αυξηθεί κατά 40 τοις εκατό και μπορεί να φορτιστεί γρήγορα. Οι μπαταρίες καδμίου, οι μπαταρίες νικελίου-υδριδίου μετάλλου και οι επαναφορτιζόμενες αλκαλικές μπαταρίες τείνουν να χρησιμοποιούν αφρό νικελίου ως θετικές και αρνητικές πλάκες για την αύξηση της χωρητικότητας, κάτι που αποτελεί σημαντική ανακάλυψη στη βιομηχανία μπαταριών.

2.2 Καταλύτης

Στις χημικές αντιδράσεις, ιδιαίτερα στις οργανικές χημικές αντιδράσεις, οι καταλύτες παίζουν συχνά πολύ σημαντικό ρόλο. Όσο μεγαλύτερη είναι η επιφάνεια του καταλύτη, τόσο το καλύτερο και το υψηλό πορώδες κάνει τον αφρό πορώδους μετάλλου να έχει μεγάλη ειδική επιφάνεια. Στη χημική βιομηχανία, ο αφρός νικελίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί απευθείας ως καταλύτης νικελίου ή ο αφρός νικελίου μπορεί να γίνει φορέας καταλύτη. Ο πορώδης μεταλλικός αφρός με υψηλό πορώδες ως στήριγμα μπορεί να κάνει τον καταλύτη πολύ διασκορπισμένο και να διαδραματίσει μεγαλύτερο ρόλο και η απόδοσή του είναι πολύ ανώτερη από εκείνη των κεραμικών υποστηριγμάτων καταλύτη.

2.3 Υλικό ρυθμιστή πίεσης ρευστού

Ο αφρός από πορώδες μέταλλο μπορεί να εγκατασταθεί σε αγωγό αερίου ή υγρού. Όταν η πίεση του ρευστού ή ο ρυθμός ροής στη μία πλευρά κυμαίνεται έντονα, το αφρώδες υλικό πορώδους μετάλλου μπορεί να απορροφήσει μέρος της κινητικής ενέργειας του ρευστού και να επιβραδύνει τη διείσδυση του ρευστού, έτσι ώστε να μπορεί να απορροφηθεί ο αφρός από πορώδες μέταλλο. Οι διακυμάνσεις στην άλλη πλευρά του μεταλλικού σώματος μειώνονται σημαντικά και αυτό το αποτέλεσμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την προστασία των οργάνων ακριβείας.

2.4 Μηχανικό υλικό κραδασμών

Όταν ο αφρός πορώδους μετάλλου τοποθετείται στην ένωση του τμήματος δόνησης, ένα μέρος της ενέργειας μηχανικής κρούσης μπορεί να απορροφηθεί από την ελαστική παραμόρφωση του πορώδους αφρώδους υλικού. Σύμφωνα με αναφορές, η απορρόφηση ενέργειας αφρού αλουμινίου με αναλογία πυκνότητας {{0}},05 έως 0,15 g/cm3 είναι 20 έως 180 MJ/m3. Η ισχυρή ικανότητα απορρόφησης ενέργειας καθιστά δυνατή τη χρήση του στον προφυλακτήρα του αυτοκινήτου και ακόμη και στον εξοπλισμό προσγείωσης του διαστημικού σκάφους. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως αποσβεστήρας στην κατασκευή συστημάτων μεταφοράς ανελκυστήρων, επενδύσεων απορρόφησης ενέργειας- σε μηχανήματα λείανσης, παραμορφώσιμων υλικών μπροστά και πίσω από καθίσματα επιβατών αυτοκινήτου για τη βελτίωση της ασφάλειας και εξαιρετικές ιδιότητες απόσβεσης κραδασμών κάνουν επίσης αφρό τεχνολογία δυνατή για πυραύλους και αεριωθούμενα. Υλικό στήριξης κινητήρα.

2.5 Ηχοαπορροφητικό υλικό

Το ηχητικό κύμα είναι επίσης ένα είδος δόνησης, οπότε όταν ο ήχος περνά μέσα από τον πορώδες μεταλλικό αφρό, μπορεί να διασκορπιστεί και να παρέμβει στο υλικό και η ηχητική ενέργεια απορροφάται από το υλικό, έτσι ο πορώδες μεταλλικό αφρό μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως ένα ηχοαπορροφητικό υλικό, δηλαδή ένα ηχο-απορροφητικό υλικό, το οποίο είναι ένα ηχοαπορροφητικό υλικό. Οι εφαρμογές είναι διαθέσιμες τόσο σε αγωγούς αερίου όσο και σε αγωγούς ατμού.

2.6 Επιβραδυντικά φλόγας και αντιεκρηκτικά-υλικά

Ο αφρός από πορώδες μέταλλο έχει καλή διείσδυση υγρού και μπορεί να αποτρέψει αποτελεσματικά την εξάπλωση της φλόγας και έχει μια ορισμένη αντίσταση στη φωτιά, επομένως μπορεί να τοποθετηθεί στον αγωγό για τη μεταφορά εύφλεκτου υγρού ή αερίου για να αποτρέψει την εξάπλωση της φλόγας, επειδή το ρευστό Η ανάφλεξη είναι δυνατή όταν η ταχύτητα μεταφοράς αυξάνεται (η ταχύτητα του ήχου παράγει πίεση περίπου 15 MPa κοντά στο όριο έκρηξης). Τα πειράματα δείχνουν ότι [13], ο αφρός από πορώδες μέταλλο πάχους 6 mm μπορεί να σταματήσει τη φλόγα των υδρογονανθράκων με ταχύτητα καύσης 210 m/s. Ο μηχανισμός μπορεί να εξηγηθεί ότι όταν το αέριο υψηλής θερμοκρασίας ή τα σωματίδια στη φλόγα περνούν μέσα από το πορώδες μεταλλικό αφρώδες υλικό, Λόγω της ταχείας ανταλλαγής θερμότητας, η θερμότητα απορροφάται και διαχέεται, με αποτέλεσμα η θερμοκρασία του αερίου ή των σωματιδίων να πέσει κάτω από το σημείο ανάφλεξης και αποτρέπεται η εξάπλωση της φλόγας.

2.7 Ψυκτικό υλικό αυθόρμητης εφίδρωσης

Το στερεό ψυκτικό λιώνει και διεισδύει στον πορώδες σκελετό που είναι κατασκευασμένος από ανθεκτικό στη θερμότητα μέταλλο. Όταν υποβάλλεται σε υψηλή θερμοκρασία, το ψυκτικό μέσα στο υλικό θα λιώσει και θα εξατμιστεί και θα απορροφήσει μεγάλη ποσότητα θερμικής ενέργειας, έτσι ώστε το υλικό να μπορεί να διατηρήσει το ψυκτικό αέριο για μια ορισμένη χρονική περίοδο. Σε επίπεδο θερμοκρασίας, το υγρό και το αέριο που διαφεύγει θα σχηματίσουν ένα υγρό φιλμ ή φιλμ αερίου στην επιφάνεια του υλικού, το οποίο μπορεί να απομονώσει το υλικό από το εξωτερικό περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας. Αυτή η διαδικασία μπορεί να πραγματοποιηθεί μέχρι να εξαντληθεί το ψυκτικό. Δεδομένου ότι ο μηχανισμός ψύξης είναι ισοδύναμος με το ίδιο το υλικό "ιδρώνει", λέγεται αυτο-διδρώμενο ψυκτικό υλικό.

2.8 Διαφορετικό ψυκτικό υλικό

Η αποκλίνουσα ψύξη είναι μια προηγμένη τεχνολογία ψύξης που αναγκάζει ένα αέριο ή υγρό ψυκτικό μέσο να περάσει μέσα από ένα πορώδες υλικό, έτσι ώστε ένα συνεχές και σταθερό οριακό στρώμα αερίου με καλή θερμομονωτική απόδοση να δημιουργείται στην επιφάνεια του υλικού για να απομονώνει το υλικό από τη θερμότητα. ροή. ανοιχτό για να έχετε ένα πολύ ιδανικό αποτέλεσμα ψύξης. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα το πλαίσιο του θαλάμου μπεκ ώσης του κινητήρα υγρού υδρογόνου-υγρού οξυγόνου, μετά τη χρήση αποκλίνουσας ψύξης, η μία πλευρά του είναι υδρογόνο στις -150 μοίρες και η άλλη πλευρά είναι αέριο στις 3500 μοίρες , και η θερμοκρασία της θερμής επιφάνειας του υλικού είναι μόνο 80-200 μοίρες . βαθμό μεταξύ [14]. Το πορώδες υλικό που χρησιμοποιείται για αποκλίνουσα ψύξη πρέπει να μπορεί να ελέγχει με ακρίβεια την ποσότητα της διείσδυσης εντός εύλογου εύρους, με ομοιόμορφο αερισμό, μικρούς ελικοειδή πόρους και ομαλή ροή του μέσου και πρέπει να πληροί τις βασικές απαιτήσεις ως δομικό υλικό ανθεκτικό στη θερμότητα , με συγκεκριμένη αντοχή και ακαμψία. και σκληρότητα, επιλεγμένα υλικά με καλές αντιοξειδωτικές ιδιότητες για την αποφυγή τυχαίας οξείδωσης που μπλοκάρει τους πόρους, το πορώδες αφρώδες υλικό από συρμάτινο πλέγμα είναι η καλύτερη επιλογή.

2.9 Υλικό φίλτρου

Ο αφρός από πορώδες μέταλλο παρασκευάζεται στο κατάλληλο σχήμα και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως υλικό φίλτρου για το φιλτράρισμα στερεών ή εναιωρημάτων από υγρά (όπως νερό, διαλύματα, βενζίνη, λιπαντικά έλαια, ψυκτικά μέσα, τήγματα πολυμερών). Τα κοινώς χρησιμοποιούμενα υλικά από πορώδη μεταλλικό αφρό είναι ο μπρούτζος ή ο ανοξείδωτος χάλυβας. Σε πολύ διαβρωτικά υγρά, χρησιμοποιούνται πολύτιμα μέταλλα όπως το Au.

3. Προετοιμασία συγκόλλησης από κράμα αλουμινίου με μεταλλουργία σκόνης

3.1 Πειραματικά υλικά και μέθοδοι

Η σκόνη συγκόλλησης A1-Si με μέγεθος σωματιδίων 45-105 ^m και η σκόνη ροής KAlF4 με μέγεθος σωματιδίων 25-45 αναμίχθηκαν ομοιόμορφα σε αναλογία μάζας 9:1 και συμπιέστηκαν σε κυλινδρική σκόνη σχεδόν 40 mm σε ψυχρή ισοστατική πρέσα. Η πίεση πίεσης μονάδας είναι 100-300 MPa. Στη συνέχεια σε κλίβανο πυροσυσσωμάτωσης κενού με βαθμό κενού 10-3Pa, πυροσυσσωματώθηκε στους 300-550 βαθμούς για 2 ώρες και ψύχθηκε σε θερμοκρασία δωματίου με τον κλίβανο. Στη συνέχεια, το συντηγμένο ακατέργαστο τεμάχιο εξωθήθηκε με έναν θερμό εξωθητή loot, με αναλογία εξώθησης 64:1, ταχύτητα εξώθησης 2,2 m/min και θερμοκρασία εξώθησης 400 μοιρών για την εξώθηση ενός μετάλλου πλήρωσης συγκόλλησης σχεδόν 5 mm. Η πυκνότητα μετρήθηκε με τη μέθοδο της αποστράγγισης. Τα μεταλλογραφικά δείγματα γυαλίστηκαν μηχανικά και χαράχτηκαν με τυπικό αντιδραστήριο Keller (0,5 τοις εκατό HF συν 1,5 τοις εκατό HCl συν 2,5 τοις εκατό HNO3 συν 95,5 τοις εκατό H2O) και η μικροδομή του υλικού πριν και μετά την εν θερμώ εξώθηση παρατηρήθηκε με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης QUANTA200.

3.2 Πειραματικό συμπέρασμα

(1) Το μέγεθος της δύναμης συμπίεσης καθορίζει την πυκνότητα της σκόνης συγκόλλησης αλουμινίου που ρέει μόνος-. Όσο μεγαλύτερη είναι η δύναμη πίεσης, τόσο μεγαλύτερη είναι η πυκνότητα της σκόνης. Όταν η πίεση πίεσης είναι χαμηλή, η πυκνότητα της σκόνης αυξάνεται γρήγορα με την αύξηση της δύναμης πίεσης. όταν η δύναμη πίεσης είναι υψηλή, με την αύξηση της πίεσης, η πυκνότητα της σκόνης αυξάνεται αργά. Όταν η δύναμη συμπίεσης είναι περίπου 150 MPa, η σχετική πυκνότητα της σκόνης μπορεί να φτάσει το 80 τοις εκατό και η σκόνη έχει τις προϋποθέσεις για επακόλουθη πυροσυσσωμάτωση και θερμή εξώθηση.

(2) Η συμβατική διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης (συμπεριλαμβανομένης της πυροσυσσωμάτωσης υπό κενό) δεν μπορεί να αυξήσει την πυκνότητα της αυτο-συγκολλητικής σκόνης αλουμινίου. Όταν συντήκεται σε θερμοκρασία χαμηλότερη από το στερεό, η πυκνότητα του δείγματος δεν αυξάνεται, αλλά μειώνεται. υψηλότερη από τη θερμοσυσσωμάτωση solidus, το δείγμα θα λιώσει. Και η θερμοκρασία πυροσυσσωμάτωσης αυξάνεται, η πυκνότητα πυροσυσσωμάτωσης σκόνης δεν θα αυξηθεί ανάλογα.

(3) Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας θερμής εξώθησης, το πυροσυσσωματωμένο billet υφίσταται πλαστική παραμόρφωση, τα κενά και τα όρια μεταξύ των εσωτερικών σωματιδίων εξαφανίζονται, τα κενά μειώνονται και η σχετική πυκνότητα του δείγματος φτάνει το 96,7 τοις εκατό. Από την άποψη της σύνθεσης φάσης, τα λευκά σωματίδια KAlF4, οι μικρές μαύρες κουκκίδες και ο πρωτογενής κρύσταλλος Si είναι σχετικά ομοιόμορφα διασκορπισμένα στη μήτρα A1-Si.

Ο αφρός πορώδους μετάλλου έχει διάφορες φυσικές ιδιότητες όπως πορώδες, μείωση κραδασμών, απόσβεση, ηχοαπορρόφηση, ηχομόνωση, απαγωγή θερμότητας, απορρόφηση ενέργειας κρούσης, ηλεκτρομαγνητική θωράκιση κ.λπ. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιείται όλο και πιο ευρέως σε γενικούς βιομηχανικούς τομείς -πεδία τεχνολογίας στο εσωτερικό και στο εξωτερικό. . Η τρέχουσα έρευνα για τους αφρούς πορωδών μετάλλων διεξάγεται κυρίως από εργάτες μεταλλουργίας ή μεταλλικών υλικών με χρήση απλών-μεθόδων πειθαρχίας και η έρευνα για τους αφρούς πορωδών μετάλλων θα πρέπει να ξεκινά από την ενσωμάτωση πολλών ειδικοτήτων και γνώσεων. Είναι δύσκολο να επιτευχθούν επιτεύγματα σε μια-μεμονωμένη πειθαρχική έρευνα και συνιστάται η αποσύνδεση της έρευνας από την εφαρμογή. Η μελλοντική έρευνα θα πρέπει να υιοθετήσει την πολλαπλή-διασταυρούμενη-εισαγωγή, να ξεπεράσει το φαινόμενο της αποσύνδεσης της προετοιμασίας και της εφαρμογής του υλικού και να διεξάγει στοχευμένη έρευνα με αντικείμενο τη ζήτηση, ώστε να επιταχύνει τη διαδικασία μετασχηματισμού της επιστήμης και τεχνολογία σε πραγματική παραγωγικότητα.