Metodo di preparazione e applicazione di schiuma metallica porosa

La schiuma metallica porosa è un materiale funzionale sviluppato negli ultimi decenni. Il suo concetto e la sua classificazione non sono uniformi nel mondo accademico, ma sostanzialmente ci sono le seguenti definizioni: La schiuma metallica porosa è una matrice metallica contenente una certa quantità e una certa dimensione. Un materiale metallico con una dimensione dei pori e una certa porosità. La schiuma metallica porosa è stata prodotta per la prima volta da SoSnik negli Stati Uniti nel 1948 vaporizzando mercurio in alluminio fuso, il che ha fatto sì che la comprensione dei metalli da parte delle persone abbia subito un grande cambiamento. Si espande, rompendo così il concetto tradizionale secondo cui i metalli hanno solo strutture dense. Il materiale poroso in metallo espanso è in realtà un materiale composito di metallo e gas. È proprio grazie a questa speciale struttura che presenta sia caratteristiche metalliche che caratteristiche a bolle, come piccola densità, ampia superficie, buon assorbimento di energia e bassa conducibilità termica. (corpo del foro chiuso-), elevata capacità di scambio termico e dissipazione del calore (attraverso-corpo del foro), buon assorbimento acustico (attraverso-corpo del foro), eccellente permeabilità (attraverso{{4 }}corpo del foro), buon assorbimento delle onde elettromagnetiche (attraverso-corpo del foro), resistenza alla fiamma, resistenza refrattario termico, resistenza agli shock termici, sensibilità ai gas (alcuni metalli porosi sono molto sensibili a determinati gas), rigenerabile, buona lavorabilità , ecc. Pertanto, come nuovo tipo di materiale funzionale, ha una vasta gamma di usi nell'elettronica, nelle comunicazioni, nell'industria chimica, nella metallurgia, nei macchinari, nell'edilizia, nei trasporti e persino nella tecnologia aerospaziale.

1. Metodo di preparazione della schiuma metallica porosa

1.1 Processi a base di metalli fusi

1.1.1 Processo di schiumatura ad aria compressa

SiC viene prima aggiunto al metallo fuso. Al2O3, ecc. per aumentare la viscosità del metallo fuso" e quindi utilizzare uno speciale ugello rotante per soffiare gas (come aria. Argon. Azoto) nella massa fusa [4!5]) Attualmente, Hydro Aluminium in Norvegia e Cymat Aluminium in Canada Questo metodo viene utilizzato per produrre alluminio espanso "come lega di alluminio fuso AlSi10Mg (A359) o lega di alluminio deformato 1060" 3003 "6016" 6061, ecc.) l'alluminio prodotto può essere arbitrariamente lungo in linea di principio" e la larghezza è la stessa di quella del contenitore del liquido in alluminio) La porosità della schiuma di alluminio preparata con questo metodo è dell'80 percento ~ 98 percento ", la densità è 0,069 ~ 0,54 g/cm3" , la dimensione media dei pori è 3~25 mm" e lo spessore della parete è 50~85!m) Il vantaggio del processo di schiumatura diretta è che può produrre continuamente blocchi di grandi dimensioni. Schiuma metallica a bassa densità) Rispetto ad altri metodi " Questo metodo ha il costo più basso) Cymat può produrre alluminio 1 000 kg/h" Lunghezza 1,5 m" Spessore 2,5~15 cm) Schiuma di alluminio prodotta da Hydr o Larghezza foglio 70 cm" Spessore 8~12 cm" Lunghezza 2 m" La produttività è 500~600 kg/h) Lo svantaggio di questo processo è che deve essere tagliato all'uso finale "con conseguente pori esposti" e lavorazione a causa di l'uso di particelle rinforzanti "difficoltà).

1.1.2 Aggiungere il metodo dell'agente schiumogeno

Un altro modo per schiumare direttamente la massa fusa è aggiungere un agente espandente alla fusione) L'agente espandente si decompone sotto l'azione del calore e rilascia gas" per schiumare la fusione del metallo [6!7]) Il metodo nel 1986 Sviluppato dalla giapponese Shinco Wire azienda "produzione giornaliera fino a 1 00{{20}} kg di schiuma di alluminio) In questo metodo "aggiungi prima Ca" e poi mescola per aumentare la viscosità" Questo perché CaO si forma nel fuso. CaAl2O4 o Al4Ca) e poi aggiungi TiH2" può rilasciare idrogeno nell'hot melt) Il fuso inizia presto ad espandersi lentamente "dopo il raffreddamento, forma una solida schiuma di alluminio) La schiuma di alluminio prodotta con questo metodo" è una delle schiume di alluminio più diffuse. La porosità più uniforme) In alcune pubblicazioni "ZrH2 viene utilizzato anche per produrre schiuma di alluminio" La temperatura di schiumatura è controllata a 670~7056" e la quantità di aggiunta è dello 0,5% ~0,6%) La dimensione della schiuma di alluminio blocco prodotto da Shinco Wire Company [8] 2050 mm!! 650 mm!! 450 mm" Il peso è di circa 160 kg" Inclusa la densità complessiva del guscio è 0,27 g/cm3) Dopo aver tagliato il bordo " La densità è generalmente 0,18~0,24 g/cm3" La dimensione media dei pori è 2~10 mm) c'è un gradiente di densità nelle direzioni orizzontale e verticale "e la densità è più bassa al centro della parte superiore) È stato riferito che questa schiuma di alluminio è più costosa) Pertanto, sono stati proposti anche altri metodi" per ottenere la produzione continua e la produzione di forme complesse. Parti metalliche espanse) Utilizzando un processo simile "è possibile aggiungere polvere di tungsteno e un agente espandente al ferro fuso" per produrre ferro schiumato) Oltre all'utilizzo Ca per regolare le proprietà del fuso, "L'ossigeno può anche essere soffiato nella fusione. Aria o altri gas per aumentare la viscosità" possono anche aggiungere Al2O3 in polvere. MnO2 e SiC, ecc.) Per ovviare ai problemi causati dall'aggiunta di vapori metallici alla massa fusa, la velocità di decomposizione è troppo veloce (" È possibile per preparare la schiuma contenente prima il composto eutettico a basso punto di fusione dell'agente "come la preforma di Al-Mg" e quindi la preforma viene aggiunta alla lega ad alto punto di fusione per il processo di schiumatura) Inoltre, "la schiuma l'agente può anche essere leggermente superiore alla temperatura del solidus. Al di sotto della temperatura di decomposizione Il metallo fuso viene aggiunto quando viene "agitato e solidificato) e il composito viene quindi riscaldato al di sopra della temperatura di decomposizione dell'agente espandente) in modo che il processo di schiumatura effettivo sia effettuato fuori nella seconda fase)

1.2.3 Metodo di solidificazione eutettica di-gas solido

Il metallurgista ucraino Shapovalov et al. sviluppato un nuovo metodo per la preparazione di metalli porosi mediante trasformazione eutettica di gas solido{{0}}[9]) Alcuni metalli liquidi possono formare sistemi eutettici con l'idrogeno) Fusione di metalli in un idrogeno ad alta-pressione ambiente" può essere ottenuto Metallo fuso contenente idrogeno. Quando la temperatura si abbassa "il fuso subirà infine una reazione eutettica" formando un sistema solido{3}}gassoso a due-fasi. Se la composizione del sistema è abbastanza vicino alla composizione eutettica, alla stessa temperatura di reazione avverrà la separazione del gas solido-. Quando la velocità di solidificazione è compresa tra 0,05 e 5 mm/s, "il contenuto di idrogeno del fronte di solidificazione aumenta" formando bolle. I parametri di processo "devono essere strettamente controllati" per evitare la fuoriuscita di bolle dalla fase liquida. La forma dei pori risultante dipende principalmente dal contenuto di idrogeno, dalla pressione a cui è sottoposto il fuso, dalla direzione e dalla velocità di dissipazione del calore e dalla sostanza chimica composizione del sciolto. Di solito, si formano pori grandi allungati lungo la direzione di solidificazione, "dimensione dei pori 10!m~10 mm" lunghezza dei pori 100 mm~300 mm" rapporto di aspetto 1~300" porosità 5% ~75%. Questo metodo è chiamato GASAR" che è l'acronimo russo di Gas Augmentation. Il metodo è stato utilizzato per produrre nichel poroso, rame, alluminio, ecc. Oltre a questo" il processo può essere utilizzato anche per produrre acciaio poroso, cobalto, cromo , molibdeno e persino ceramica. Tuttavia, l'uniformità della struttura porosa preparata con questo metodo è talvolta insoddisfacente e deve essere ulteriormente migliorata.

1.1.4 Metodo di colata di infiltrazioni

I metalli porosi possono anche essere ottenuti iniettando metallo liquido nei vuoti formati da particelle inorganiche o organiche o sfere cave. Dopo la colata, "le particelle possono rimanere nel metallo" formando le cosiddette-strutture composite, anche in opportuni solventi, acidi o Rimozione di particelle mediante trattamento termico Vermiculite, sfere di argilla refrattaria, sali solubili, argilla espansa sciolta, particelle di sabbia, sfere di vetro schiumato e sfere cave di allumina possono essere utilizzate come riempitivi inorganici che possono formare vuoti. Se la velocità di solidificazione della massa fusa è abbastanza veloce, le sfere di plastica possono anche fungere da materiale di supporto per la formazione di vuoti. I metalli porosi con una struttura a celle aperte possono essere prodotti utilizzando questo metodo. Il vantaggio del metodo di colata per percolazione è che la distribuzione della dimensione dei pori può essere controllata con precisione regolando la dimensione delle particelle di riempitivo. "Ma la porosità è inferiore all'80 percento. La dimensione dei pori e la sua distribuzione ottenuta nella tecnica di schiumatura non sono controllabili" e

La porosità può raggiungere il 98 percento. Le parti in materiale poroso con questa-struttura a celle aperte possono essere montate sull'uscita dell'aria di un dispositivo pneumatico per ridurre le vibrazioni.

1.1.5 Metodo di microfusione

Il principio del metodo è infiltrare il materiale refrattario fluido nella spugna di schiuma, quindi aria{0}}asciugare, indurire e cuocere per decomporre la spugna di schiuma per formare una forma prefabbricata con una rete tridimensionale- scheletro, versare il metallo liquido nella forma prefabbricata e rimuovere il materiale refrattario dopo la solidificazione. Si può ottenere una schiuma metallica con una-struttura a rete tridimensionale. Al momento, sia il Giappone che il nostro istituto hanno preparato con successo campioni di alluminio espanso con questo metodo. Il campione preparato con questo metodo ha eredità al materiale principale, i pori sono-tridimensionalmente collegati, la struttura è uniforme e non è limitata da materiale, forma e dimensioni e può fornire attraverso- schiuma metallica forata per vari scopi. Lo svantaggio è che lo scheletro di metallo La forza è bassa e il processo è più complicato. Oltre ai suddetti{5}}processi di preparazione, esistono molti altri metodi, come ad esempio: l'aggiunta del metodo della sfera cava, il metodo di sinterizzazione delle polveri sciolte, il metodo della metallurgia delle fibre e così via. Con la continua e approfondita{6}ricerca sui materiali metallici porosi, molti paesi hanno proposto vari metodi di preparazione. Nel brevetto statunitense è riportato che la società statunitense ERG ha sviluppato un processo di preparazione denominato “Duocel”. Un metodo per preparare direttamente l'alluminio schiumato dalla fusione di alluminio surriscaldato in un ambiente sotto vuoto. L'alluminio schiumato prodotto con questo metodo ha una bassa densità ma un'elevata resistenza. L'azienda canadese di alluminio ha sviluppato un processo di preparazione unico: l'aria viene fatta passare nel metallo fuso in solidificazione e il gas viene condensato in una schiuma dopo che il gas è stato scaricato. Questo metodo può produrre grandi materiali in schiuma metallica e la densità del materiale risultante è piccola. Sanders Jr. ha progettato un processo di produzione di schiuma di alluminio chiamato attraverso{7}}bolla di alluminio sferica cava con ugello dell'albero, particolarmente adatta per la preparazione di schiuma eutettica in lega di Al-Si.

1.2 Processo di preparazione a base di-polvere

1.2.1 Metallurgia delle polveri

La metallurgia delle polveri è anche un metodo comune per la produzione di metallo espanso, che ha un'ampia gamma di applicazioni. Molti metalli (come alluminio, stagno, ferro, oro, zinco, piombo, ecc.) e le loro leghe possono essere schiumati con questo metodo. Il processo prima mescola uniformemente la polvere di metallo con una quantità adeguata di agente schiumogeno, quindi trasforma la polvere miscelata in un pre{0}}denso pre-prodotto mediante estrusione, pressatura a caldo o laminazione, quindi riscalda il pre- prodotto in prossimità del punto di fusione della polvere mista per formare l'agente schiumogeno. La decomposizione produce gas e dopo il raffreddamento è possibile ottenere-schiuma metallica a cellule chiuse.

Rispetto al metodo di schiumatura per fusione, il metodo di metallurgia delle polveri è più facile da usare e controllare; selezionando ragionevolmente il tempo di schiumatura e la temperatura di schiumatura, è possibile ottenere schiuma metallica con diversi valori di densità. Tuttavia, il costo di produzione della metallurgia delle polveri è superiore a quello della schiumatura allo stato fuso ed è difficile preparare componenti di{0}}grande volume.

1.2.2 Metodo di schiumatura ad iniezione di gas

Il metodo di schiumatura a iniezione di gas, che è simile al metodo di schiumatura con agente espandente fuso, è attualmente il metodo più economico per la produzione di schiume metalliche porose. Il metodo consiste nel soffiare gas direttamente nella massa fusa di metallo fuso per formare la schiuma della massa fusa di metallo e il gas utilizzato per la formazione di schiuma può essere ossigeno, argon, aria, vapore acqueo, anidride carbonica e simili. Come il metodo di schiumatura dell'agente schiumogeno fuso, esistono problemi come la difficoltà nel controllare la dimensione dei pori e la loro distribuzione nella matrice metallica. La tecnologia chiave è fare in modo che il metallo fuso abbia una viscosità adeguata. Generalmente, per aumentare la viscosità del metallo fuso vengono utilizzate misure come l'aggiunta di calcio e polvere di carburo di silicio. La composizione del metallo dovrebbe garantire un intervallo di temperatura di schiumatura sufficientemente ampio, in modo che le celle di schiuma formate abbiano uniformità e stabilità sufficienti per garantire che la schiuma non si rompa durante il successivo processo di raccolta e stampaggio. Il più grande vantaggio di questo metodo è il suo basso costo e la facile produzione di massa industrializzata

1.2.3 Metodo di sinterizzazione

Cioè, a una temperatura più alta, il materiale produce una fase liquida iniziale. Sotto l'azione della tensione superficiale e del fenomeno capillare, le particelle di materiale entrano in contatto e interagiscono tra loro. Dopo il raffreddamento, il materiale si consolida e diventa un metallo espanso. Legante, ma il legante deve essere rimosso durante la sinterizzazione. Per migliorare la porosità della schiuma metallica, è possibile utilizzare riempitivi. I riempitivi devono anche sublimare, dissolvere o decomporsi. Il cloruro di ammonio e la metilcellulosa possono essere usati come agenti riempitivi. Quando si prepara la schiuma metallica ad alta{0}}porosità, è possibile utilizzare il metodo della sinterizzazione con supporti organici. Innanzitutto, la spugna naturale o artificiale viene tagliata nella forma richiesta, in modo che possa assorbire completamente l'impasto liquido contenente polvere di metallo, e quindi riscaldata per decomporre la spugna dopo l'asciugatura. , Continuare a riscaldare per decomporre il composto organometallico e sinterizzare il materiale. Dopo il raffreddamento si può ottenere un metallo espanso con elevata porosità. Questo metodo utilizza anche fibre metalliche invece di particelle di polvere per produrre metalli porosi. La permeabilità dei metalli porosi preparati con questo metodo è decine di volte superiore a quella ottenuta con i metodi in polvere. Inoltre, ha anche un'elevata resistenza meccanica, resistenza alla corrosione e stabilità termica.

1.3 Processo di preparazione basato sulla tecnologia di deposizione

1.3.1 Metodo di elettrodeposizione

Un metodo per utilizzare la materia organica espansa delle specifiche e della forma richieste come matrice, volatilizzare il metallo liquido in vapore metallico e depositarlo sulla materia organica espansa sotto vuoto, rimuovere la matrice di materia organica dopo il raffreddamento e sinterizzare per ottenere un materiale metallico schiumato . Il vantaggio di questo metodo è che la preparazione è buona, la porosità è elevata e la dimensione dei pori è regolare; lo svantaggio è che l'investimento è elevato, il costo di produzione è elevato e le condizioni operative sono rigide. Questo metodo è principalmente applicabile alla preparazione di materiali per elettrodi.

1.3.2 Metodo di deposizione di vapore

La materia organica espansa non{0}}conduttiva viene utilizzata come matrice e viene prima irruvidita, ovvero la materia organica viene corrosa con un forte ossidante in condizioni acide, in modo che la superficie venga facilmente bagnata dall'acqua e produca micro{1}}segni. Dopo l'irruvidimento, viene effettuata la sensibilizzazione, ovvero uno strato di ioni metallici con proprietà riducenti viene adsorbito sulla superficie della schiuma organica. L'attivazione viene effettuata dopo la sensibilizzazione, ovvero un altro strato di ioni metallici con proprietà catalitiche viene adsorbito sulla superficie della schiuma organica, e quindi posto in una soluzione di placcatura per placcatura chimica per ottenere uno strato metallico uniforme che viene attaccato conduttivamente alla superficie del materiale organico. Le sostanze organiche placcate chimicamente vengono infine galvanizzate per ottenere il tipo di metallo e lo spessore desiderati. Il trattamento ad alta-temperatura decompone la materia organica per ottenere un materiale metallico espanso. I vantaggi di questo metodo sono l'elevata porosità e la dimensione regolare dei pori; gli svantaggi sono il funzionamento problematico, i grandi investimenti e gli elevati costi di produzione. Questo metodo è adatto principalmente per la preparazione di schiuma di nichel, alluminio, rame, argento, ecc.

2. Caratteristiche prestazionali e applicazioni della schiuma metallica porosa

Fin dalla sua nascita, il materiale in schiuma metallica porosa ha le caratteristiche di leggerezza e di elevata resistenza specifica come materiale strutturale; come materiale funzionale, ha le caratteristiche di poroso, riduzione delle vibrazioni, smorzamento, assorbimento acustico, isolamento acustico, dissipazione del calore, assorbimento dell'energia d'urto, schermatura elettromagnetica, ecc. Pertanto, è stato sempre più ampiamente utilizzato nei settori industriali e generali. settori ad alta-tecnologia in patria e all'estero. Le applicazioni specifiche sono le seguenti: utilizzare le sue proprietà di riduzione e smorzamento delle vibrazioni per realizzare ammortizzatori e assorbitori di vibrazioni, come il carrello di atterraggio di astronavi, cuscinetti di sicurezza per la trasmissione di ascensori, varie scatole di imballaggio, in particolare scatole di imballaggio per il trasporto aereo, basamento della macchina, base, shock assorbitore, ecc. Anello di smorzamento per vibrazioni e rumore del pignone, rivestimento-assorbente di energia di smerigliatrice ad alta-velocità, questa applicazione può anche essere considerata come l'applicazione di-assorbimento acustico e acustico{ {4}}proprietà isolanti di schiuma metallica porosa; È stato utilizzato per la realizzazione di strutture quali pannelli insonorizzanti, custodie per strumenti elettronici e cabine di schermatura elettrica nel settore edile; la sua porosità è stata utilizzata in filtri chimici, gassificatori per la depurazione dell'acqua e cuscinetti impregnati di olio-per il rifornimento automatico, decorazioni profumate, ecc.; grazie alle sue caratteristiche di leggerezza e di elevata resistenza specifica, viene utilizzato per realizzare galleggianti d'acqua, attrezzature sportive (come slitte, ecc.) e le relative parti di veicoli aerospaziali. Secondo le informazioni pertinenti, l'uso di materiali espansi metallici porosi per la fabbricazione di aeromobili non solo presenta i vantaggi di ridurre il peso e di risparmiare energia, ma ha anche il vantaggio che quando la stazione spaziale termina la sua missione, può rientrare- nell'atmosfera e bruciano rapidamente e completamente nell'atmosfera. Può essere convertito in gas per ridurre lo spreco di spazio; sfruttando le sue prestazioni di dissipazione del calore, è stato utilizzato per realizzare radiatori; sfruttando l'assorbimento degli urti, la riduzione delle vibrazioni e le prestazioni di smorzamento,

È stato utilizzato per realizzare parti di impatto per i lati e la parte anteriore di automobili, treni e materiali di protezione dagli urti per veicoli corazzati militari.

2.1 Materiale dell'elettrodo

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 percento) offrono l'opportunità di migliorare queste proprietà della batteria. Ad esempio, quando la schiuma di nichel viene utilizzata come materiale dell'elettrodo per l'elettrodo della batteria Ni-Cd, la separazione del gas-liquido dell'elettrodo è buona, la sovratensione è bassa, l'efficienza energetica può essere aumentata del 90 percento, la capacità può essere aumentata del 40 percento e può essere ricaricata rapidamente. Le batterie al cadmio, le batterie al nichel-metallo idruro e le batterie alcaline ricaricabili tendono a utilizzare la schiuma di nichel come piastre positive e negative per aumentare la capacità, una svolta nel settore delle batterie.

2.2 Catalizzatore

Nelle reazioni chimiche, specialmente nelle reazioni chimiche organiche, i catalizzatori svolgono spesso un ruolo molto importante. Maggiore è la superficie del catalizzatore, migliore è e l'elevata porosità fa sì che la schiuma metallica porosa abbia un'ampia superficie specifica. Nell'industria chimica, la schiuma di nichel può essere utilizzata direttamente come catalizzatore di nichel, oppure la schiuma di nichel può essere trasformata in un supporto del catalizzatore. La schiuma metallica porosa con un'elevata porosità come supporto può rendere il catalizzatore altamente disperso e svolgere un ruolo maggiore, e le sue prestazioni sono di gran lunga superiori a quelle dei supporti del catalizzatore ceramico.

2.3 Materiale del tampone di pressione del fluido

La schiuma metallica porosa può essere installata in una tubazione del gas o del liquido. Quando la pressione o la portata del fluido su un lato fluttua fortemente, il materiale in schiuma metallica porosa può assorbire parte dell'energia cinetica del fluido e ritardare la penetrazione del fluido, in modo che la schiuma metallica porosa possa essere assorbita. Le fluttuazioni sull'altro lato del corpo metallico sono notevolmente ridotte e questo effetto può essere utilizzato per proteggere gli strumenti di precisione.

2.4 Materiale dell'ammortizzatore di vibrazioni meccaniche

Quando la schiuma metallica porosa viene posizionata in corrispondenza del giunto della parte vibrante, una parte dell'energia di impatto meccanico può essere assorbita dalla deformazione elastica del materiale espanso poroso. Secondo i rapporti, l'assorbimento di energia della schiuma di alluminio con un rapporto di densità compreso tra {{0}}},05 e 0,15 g/cm3 è compreso tra 20 e 180 MJ/m3. La forte capacità di assorbimento di energia ne consente l'utilizzo nel paraurti dell'auto e persino nel carrello di atterraggio della navicella spaziale. Può anche essere utilizzato come tampone nella produzione di sistemi di trasporto di ascensori, rivestimenti{8}}assorbenti di energia nelle macchine di rettifica, materiali deformabili nella parte anteriore e posteriore dei sedili dei passeggeri per migliorare la sicurezza e anche eccellenti proprietà di smorzamento delle vibrazioni producono schiuma tecnologia possibile per razzi e jet. Materiale di supporto motore.

2.5 Materiale fonoassorbente

L'onda sonora è anche un tipo di vibrazione, quindi quando il suono passa attraverso la schiuma metallica porosa, può essere disperso e interferito nel materiale e l'energia sonora viene assorbita dal materiale, quindi la schiuma metallica porosa può essere utilizzata anche come un materiale fonoassorbente, ovvero un-materiale fonoassorbente, che è un-materiale fonoassorbente. Le applicazioni sono disponibili sia nei gasdotti che nei gasdotti.

2.6 Materiali ignifughi e antideflagranti-

La schiuma metallica porosa ha una buona penetrazione del fluido e può prevenire efficacemente la propagazione della fiamma e ha una certa resistenza al fuoco, quindi può essere posizionata nella tubazione per il trasporto di liquidi o gas infiammabili per prevenire la diffusione della fiamma, perché il fluido L'accensione è possibile quando la velocità di trasporto viene aumentata (la velocità del suono produce una pressione di circa 15 MPa in prossimità del limite di esplosione). Gli esperimenti mostrano che [13], schiuma metallica porosa spessa 6 mm può fermare la fiamma di una velocità di combustione di idrocarburi di 210 m/s. Il meccanismo può essere spiegato che quando il gas o le particelle ad alta temperatura nella fiamma passano attraverso il materiale in schiuma metallica porosa, a causa del rapido scambio di calore, il calore viene assorbito e dissipato, facendo sì che la temperatura del gas o delle particelle scenda al di sotto del punto di accensione e si impedisce la propagazione della fiamma.

2.7 Materiale di raffreddamento per sudorazione spontanea

Il liquido di raffreddamento solido viene fuso e infiltrato nello scheletro poroso fatto di metallo{0}}resistente al calore. Se sottoposto a temperature elevate, il liquido di raffreddamento all'interno del materiale si scioglierà, si vaporizzerà e assorbirà una grande quantità di energia termica, in modo che il materiale possa mantenere il gas di raffreddamento per un certo periodo di tempo. A livello di temperatura, il liquido e il gas che fuoriescono formeranno un film liquido o un film di gas sulla superficie del materiale, che può isolare il materiale dall'ambiente esterno ad alta temperatura. Questo processo può essere eseguito fino all'esaurimento del liquido di raffreddamento. Poiché il meccanismo di raffreddamento è equivalente a Il materiale stesso "suda", viene chiamato materiale di raffreddamento auto{1}}traspirante.

2.8 Materiale di raffreddamento divergente

Il raffreddamento divergente è una tecnologia di raffreddamento avanzata che costringe un mezzo di raffreddamento gassoso o liquido a passare attraverso un materiale poroso, in modo che uno strato limite di gas continuo e stabile con buone prestazioni di isolamento termico sia stabilito sulla superficie del materiale per isolare il materiale dal calore fluire. aperto per ottenere un effetto di raffreddamento molto ideale. Prendendo come esempio il pannello dell'iniettore della camera di spinta del motore a idrogeno liquido{0}}a ossigeno liquido, dopo aver utilizzato il raffreddamento divergente, un lato è costituito da idrogeno a -150 gradi e l'altro lato è gas a 3500 gradi, e la temperatura superficiale calda del materiale è di soli 80-200 gradi . grado tra [14]. Il materiale poroso utilizzato per il raffreddamento divergente deve essere in grado di controllare accuratamente la quantità di infiltrazione entro un intervallo ragionevole, con ventilazione uniforme, piccoli pori tortuosi e flusso regolare del fluido e deve soddisfare i requisiti di base come materiale strutturale resistente al calore , con una certa forza e rigidità. e tenacità, selezionare materiali con buone proprietà antiossidanti per prevenire l'ossidazione accidentale che blocca i pori, il materiale in schiuma porosa a rete metallica sinterizzata è la scelta migliore.

2.9 Materiale filtrante

La schiuma metallica porosa viene preparata nella forma appropriata e può essere utilizzata come materiale filtrante per filtrare i solidi o le sospensioni dai fluidi (come acqua, soluzioni, benzina, oli lubrificanti, refrigeranti, polimeri fusi). I materiali espansi metallici porosi comunemente usati sono bronzo o acciaio inossidabile. Nei fluidi molto corrosivi vengono utilizzati metalli preziosi come l'Au.

3. Preparazione della lega di alluminio per saldatura mediante metallurgia delle polveri

3.1 Materiali e metodi sperimentali

La polvere di saldatura A1-Si con una dimensione delle particelle di 45-105 ^m e la polvere di flusso KAlF4 con una dimensione delle particelle di 25-45 sono state miscelate uniformemente in un rapporto di massa di 9:1 e pressate in una polvere cilindrica di quasi 40 mm su una pressa isostatica a freddo. La pressione di pressatura dell'unità è 100-300 MPa. Quindi in un forno di sinterizzazione sotto vuoto con un grado di vuoto di 10-3Pa, sinterizzato a 300-550 gradi per 2 ore e raffreddato a temperatura ambiente con il forno. Quindi, il grezzo sinterizzato è stato estruso con un estrusore a caldo bottino, con un rapporto di estrusione di 64:1, una velocità di estrusione di 2,2 m/min e una temperatura di estrusione di 400 gradi per estrudere un metallo d'apporto per brasatura di quasi 5 mm. La densità è stata misurata utilizzando il metodo di drenaggio. I campioni metallografici sono stati lucidati meccanicamente e incisi con reagente Keller standard (0,5% HF più 1,5% HCl più 2,5% HNO3 più 95,5% H2O) e la microstruttura del materiale prima e dopo l'estrusione a caldo è stata osservata con un microscopio elettronico a scansione QUANTA200.

3.2 Conclusione sperimentale

(1) La dimensione della forza di pressatura determina la densità della polvere di alluminio per saldatura auto-flussata. Maggiore è la forza di pressatura, maggiore è la densità della polvere. Quando la pressione di pressatura è bassa, la densità della polvere aumenta rapidamente all'aumentare della forza di pressatura; quando la forza di pressatura è elevata, all'aumentare della pressione, la densità della polvere aumenta lentamente. Quando la forza di pressatura è di circa 150 MPa, la densità relativa della polvere può raggiungere l'80 percento e la polvere ha le condizioni per la successiva sinterizzazione ed estrusione a caldo.

(2) Il processo di sinterizzazione convenzionale (compresa la sinterizzazione sotto vuoto) non può aumentare la densità della polvere di saldatura di alluminio auto-flussata. Quando sinterizzato a temperatura inferiore al solidus, la densità del campione non aumenta, ma diminuisce; superiore alla temperatura di sinterizzazione del solidus, il campione si scioglierà. E la temperatura di sinterizzazione aumenta, la densità della polvere sinterizzata non aumenterà di conseguenza.

(3) Durante il processo di estrusione a caldo, la billetta sinterizzata subisce una deformazione plastica, i vuoti e i confini tra le particelle interne scompaiono, i vuoti si riducono e la densità relativa del campione raggiunge il 96,7 percento. Dal punto di vista della composizione delle fasi, le particelle bianche KAlF4, i piccoli punti neri e il cristallo primario Si sono dispersi in modo relativamente uniforme sulla matrice A1-Si.

La schiuma metallica porosa ha varie proprietà fisiche come porosità, riduzione delle vibrazioni, smorzamento, assorbimento acustico, isolamento acustico, dissipazione del calore, assorbimento dell'energia d'urto, schermatura elettromagnetica, ecc. Pertanto, è stata sempre più ampiamente utilizzata nei settori industriali generali e ad alto -settori tecnologici in patria e all'estero. . L'attuale ricerca sulle schiume metalliche porose è svolta principalmente da lavoratori metallurgici o di materiali metallici utilizzando metodi{1}}disciplinari singoli e la ricerca sulle schiume metalliche porose dovrebbe partire dall'integrazione di più discipline e conoscenze. È difficile ottenere scoperte nella ricerca disciplinare singola- ed è consigliabile separare la ricerca dall'applicazione. La ricerca futura dovrebbe adottare una penetrazione multi-trasversale{4}}disciplinare, superare il fenomeno della disconnessione della preparazione e dell'applicazione dei materiali e condurre ricerche mirate con la domanda come oggetto, in modo da accelerare il processo di trasformazione della scienza e tecnologia in produttività reale.