Metoda de preparare și aplicarea spumei metalice poroase

Spuma metalică poroasă este un material funcțional dezvoltat în ultimele decenii. Conceptul și clasificarea sa nu sunt uniforme în lumea academică, dar practic există următoarele definiții: Spuma metalică poroasă este o matrice metalică care conține o anumită cantitate și o anumită dimensiune. Un material metalic cu o dimensiune a porilor și o anumită porozitate. Spuma metalică poroasă a fost produsă pentru prima dată de SoSnik în Statele Unite în 1948 prin vaporizarea mercurului în aluminiu topit, ceea ce a făcut ca înțelegerea oamenilor despre metale să fi suferit o schimbare majoră. Se extinde, rupând astfel conceptul tradițional conform căruia metalele au doar structuri dense. Materialul metalic spumă poroasă este de fapt un material compozit de metal și gaz. Tocmai datorită acestei structuri speciale are atât caracteristici metalice, cât și caracteristici de bule, cum ar fi densitate mică, suprafață mare, absorbție bună de energie și conductivitate termică scăzută. (corp orificiu închis), capacitate mare de schimb de căldură și de disipare a căldurii (prin -corpul orificiului), absorbție bună a sunetului (prin-corpul orificiului), permeabilitate excelentă (prin{{4} }}corp orificiu), absorbție bună a undelor electromagnetice (prin-corpul orificiului), rezistență la flacără, rezistență Refractar termic, rezistență la șocuri termice, sensibilitate la gaz (unele metale poroase sunt foarte sensibile la anumite gaze), regenerabil, lucrabilitate bună , etc. Prin urmare, ca nou tip de material funcțional, are o gamă largă de utilizări în electronică, comunicații, industria chimică, metalurgie, mașini, construcții, transporturi și chiar tehnologia aerospațială.

1. Metoda de preparare a spumei metalice poroase

1.1 Procese pe bază de metale topite

1.1.1 Procesul de spumare cu suflare de aer

SiC este adăugat mai întâi la metalul topit. Al2O3 etc. pentru a crește vâscozitatea metalului topit" și apoi utilizați o duză rotativă specială pentru a sufla gaz (cum ar fi aer. Argon. Azot) în topitură [4!5]) În prezent, Hydro Aluminium în Norvegia și Cymat Aluminium în Canada Această metodă este utilizată pentru a produce aluminiu spumat „cum ar fi aliajul de aluminiu turnat AlSi10Mg (A359) sau aliajul de aluminiu deformat 1{060” 3003 „6016” 6061 etc.) aluminiul produs poate fi în principiu arbitrar lung" și lățimea este aceeași cu cea a recipientului de aluminiu lichid) Porozitatea spumei de aluminiu preparată prin această metodă este de 80% ~ 98% ", densitatea este de 0,069 ~ 0,54 g/cm3" , dimensiunea medie a porilor este de 3 ~ 25 mm", iar grosimea peretelui este de 50 ~ 85! m) Avantajul procesului de spumare directă este că poate produce continuu blocuri mari. Spumă metalică cu densitate scăzută) În comparație cu alte metode " Această metodă are cel mai mic cost) Cymat poate produce aluminiu 1 000 kg/h" Lungime 1,5 m" Grosime 2,5~15 cm) Spumă de aluminiu produsă de Hydr o Lățimea foii 70 cm" Grosime 8~12 cm" Lungime 2 m" Productivitatea este de 500~600 kg/h) Dezavantajul acestui proces este că trebuie tăiat la utilizare finală "rezultând pori expuși" și procesare datorită utilizarea particulelor de armare „dificultatea”.

1.1.2 Metoda de adăugare a agentului de spumă

O altă modalitate de a spuma direct topitura este adăugarea unui agent de expandare la topitură) Agentul de expandare se descompune sub acțiunea căldurii și eliberează gaz" pentru a spuma topitura de metal [6!7]) Metoda în 1986 Dezvoltată de Shinco Wire din Japonia companie „producție zilnică de până la 1 00{{20}} kg de spumă de aluminiu) În această metodă, „adăugați mai întâi Ca” și apoi amestecați pentru a crește vâscozitatea” Acest lucru se datorează faptului că CaO se formează în topitură. CaAl2O4 sau Al4Ca) și apoi se adaugă TiH2" poate elibera hidrogen în topitura fierbinte) Topitura începe în curând să se extindă lent "după răcire, formează spumă solidă de aluminiu) Spuma de aluminiu produsă prin această metodă" este una dintre cele mai disponibile spume de aluminiu. Cea mai uniformă porozitate) În unele literaturi, „ZrH2 este, de asemenea, folosit pentru a produce spumă de aluminiu” Temperatura de spumare este controlată la 670~7056" și cantitatea de adăugare este de 0,5% ~0,6% ) Dimensiunea spumei de aluminiu bloc produs de Shinco Wire Company [8] 2050 mm!! 650 mm!! 450 mm" Greutatea este de aproximativ 160 kg" Inclusiv densitatea totală a carcasei este de 0,27 g/cm3) După tăierea marginii " Densitatea este în general 0,18~0,24 g/cm3" Dimensiunea medie a porilor este de 2~10 mm) există un gradient de densitate în direcțiile orizontale și verticale "și densitatea este cea mai mică în mijlocul vârfului) Se raportează că această spumă de aluminiu este mai scumpă) Prin urmare, au fost, de asemenea, propuse alte metode" pentru a realiza producția continuă și producerea de forme complexe. Piese metalice spumate) Folosind un proces similar "pulbere de wolfram și un agent de suflare pot fi adăugate la fierul topit" pentru a produce fier spumat) Pe lângă utilizarea Ca pentru a regla proprietățile de topire, „Oxigenul poate fi, de asemenea, suflat în topitură. Aerul sau alte gaze pentru a crește vâscozitatea" se poate adăuga și Al2O3 pulbere. MnO2 și SiC etc.) Pentru a depăși problemele cauzate de adăugarea de vapori de metal în topitură, viteza de descompunere este prea rapidă ("Este posibil pentru a prepara mai întâi spumă care conține necompus Compusul eutectic cu punct de topire scăzut al agentului „cum ar fi preforma Al-Mg” și apoi preforma este adăugată la aliajul cu punct de topire ridicat pentru procesul de spumare) În plus, „spumarea agentul poate fi, de asemenea, puțin mai mare decât temperatura de solidus. Sub temperatura de descompunere Topitura de metal este adăugată atunci când este „agitată și solidificată) iar compozitul este apoi încălzit peste temperatura de descompunere a agentului de expandare) astfel încât procesul de spumare propriu-zis este efectuat ieşit în a doua etapă)

1.2.3 Metoda de solidificare eutectică a gazului solid-

Metalurgistul ucrainean Shapovalov și colab. a dezvoltat o nouă metodă de preparare a metalelor poroase prin transformare eutectică în gaz solid{{{0}}[9]) Anumite metale lichide pot forma sisteme eutectice cu hidrogen) Topirea metalelor într-un hidrogen de-înaltă presiune mediu" poate fi obținut Topituri de metal care conțin hidrogen. Când temperatura este scăzută "topitura va suferi în cele din urmă o reacție eutectică" formând un sistem solid-gazos-bifazic. Dacă compoziția sistemului este suficient de aproape de compoziţia eutectică, separarea gazului solid-va avea loc la aceeaşi temperatură de reacţie. Când viteza de solidificare este între 0,05 şi 5 mm/s, „conţinutul de hidrogen al frontului de solidificare creşte” pentru a forma bule. Parametrii procesului „trebuie să fie strâns controlați” pentru a preveni scăparea bulelor din faza lichidă. Forma porilor rezultată depinde în primul rând de conținutul de hidrogen, presiunea la care este supusă topitura, direcția și viteza de disipare a căldurii și substanța chimică. compozitia topi. De obicei, se formează pori mari alungiți de-a lungul direcției de solidificare, "dimensiunea porilor 10!m~10 mm" lungimea porilor 100 mm~300 mm" raport de aspect 1~300" porozitate 5% ~75%. Această metodă se numește GASAR" care este acronimul rusesc pentru creșterea gazelor. Metoda a fost folosită pentru a produce nichel poros, cupru, aluminiu etc. În plus, procesul poate fi folosit și pentru a produce oțel poros, cobalt, crom. , molibden și chiar ceramică. Cu toate acestea, uniformitatea structurii poroase preparate prin această metodă este uneori nesatisfăcătoare și trebuie îmbunătățită în continuare.

1.1.4 Metoda de turnare prin infiltrare

Metalele poroase pot fi, de asemenea, obținute prin injectarea de metal lichid în golurile formate din particule anorganice sau organice sau sfere goale. După turnare, „particulele pot rămâne în metal” formând așa-numitele structuri compozite, de asemenea-în solvenți adecvați, acizi sau îndepărtarea particulelor prin tratament termic Vermiculit, sfere de argilă refractară, săruri solubile, argilă expandată liberă, particulele de nisip, sferele de sticlă spumă și sferele goale din alumină pot fi toate folosite ca umpluturi anorganice care pot forma goluri. Dacă viteza de solidificare a topiturii este suficient de rapidă, sferele de plastic pot acționa și ca material suport pentru formarea golurilor. Folosind această metodă pot fi produse metale poroase cu o structură cu celule deschise. Avantajul metodei de turnare prin percolare este că distribuția dimensiunii porilor poate fi controlată cu precizie prin ajustarea dimensiunii particulelor de umplutură. "Dar porozitatea este mai mică de 80 la sută. Dimensiunea porilor și distribuția acestuia obținute în tehnica spumării nu sunt controlabile" și

Porozitatea poate fi de până la 98%. Piesele realizate din material poros cu această structură cu celule deschise-poate fi montate pe orificiul de evacuare a aerului unui dispozitiv pneumatic pentru a reduce vibrațiile.

1.1.5 Metoda de turnare cu investiții

Principiul metodei este de a infiltra materialul refractar fluid în buretele de spumă, apoi de a se-usca la aer, de a se întări și de a se coace pentru a descompune buretele de spumă pentru a forma o formă prefabricată cu o rețea tri-dimensională. schelet, turnați metal lichid în forma prefabricată și îndepărtați materialul refractar după solidificare. Se poate obține o spumă metalică cu o structură de rețea tri-dimensională. În prezent, atât Japonia, cât și institutul nostru au pregătit cu succes mostre de spumă de aluminiu prin această metodă. Eșantionul preparat prin această metodă are moștenire materialului de bază, porii sunt conectați tridimensional, structura este uniformă și nu este limitată de material, formă și dimensiune și poate asigura prin- spumă metalică cu orificii pentru diverse scopuri. Dezavantajul este că scheletul metalic Rezistența este scăzută și procesul este mai complicat. În plus față de procesele de preparare menționate mai sus-, există câteva alte metode, cum ar fi: metoda de adăugare a bilei goale, metoda de sinterizare a pulberilor libere, metoda metalurgiei fibrelor și așa mai departe. Cu cercetările continue-aprofundate asupra materialelor metalice poroase, multe țări au propus diverse metode de preparare. În brevetul american se raportează că compania ERG din SUA a dezvoltat un proces de preparare numit „Duocel”. O metodă de preparare directă a aluminiului spumat din topitură de aluminiu supraîncălzită într-un mediu de vid. Aluminiul spumat produs prin această metodă are o densitate scăzută, dar o rezistență ridicată. Compania canadiană de aluminiu a dezvoltat un proces unic de preparare: aerul este trecut în metalul topit care se solidifică, iar gazul este condensat într-o spumă după ce gazul este evacuat. Această metodă poate produce materiale mari din spumă metalică, iar densitatea materialului rezultat este mică. Sanders Jr. a proiectat un proces de producție de spumă de aluminiu numit prin-duză de arbore cu bule sferice goale din aluminiu, care este potrivit în special pentru prepararea spumei eutectice din aliaj de Al-Si.

1.2 Proces de preparare-pudră

1.2.1 Metalurgia pulberilor

Metalurgia pulberilor este, de asemenea, o metodă comună pentru fabricarea metalului spumat, care are o gamă largă de aplicații. Multe metale (cum ar fi aluminiu, staniu, fier, aur, zinc, plumb etc.) și aliajele lor pot fi spumate prin această metodă. Procesul amestecă mai întâi pulberea metalică cu o cantitate adecvată de agent de spumă în mod uniform, apoi prelucrează pulberea amestecată într-un pre-produs dens prin extrudare, presare la cald sau laminare, apoi încălzește pre- produs în apropierea punctului de topire al pulberii amestecate pentru a face agentul de spumare. Descompunerea produce gaz, iar după răcire se poate obține spumă metalică cu celule închise.

În comparație cu metoda de spumare prin topire, metoda metalurgiei pulberilor este mai ușor de operat și controlat; selectând în mod rezonabil timpul de spumare și temperatura de spumare, se poate obține spumă metalică cu diferite valori de densitate. Cu toate acestea, costul de producție al metalurgiei pulberilor este mai mare decât cel al spumei în topitură și este dificil să se pregătească-componente de volum mare.

1.2.2 Metoda de spumare prin injecție de gaz

Metoda de spumare cu injecție de gaz, care este similară cu metoda de spumare a agentului de suflare în topitură, este în prezent cea mai ieftină metodă de producere a spumei metalice poroase. Metoda este de a sufla gaz direct în topitura de metal topit pentru a spuma topitura de metal, iar gazul utilizat pentru spumare poate fi oxigen, argon, aer, vapori de apă, dioxid de carbon și altele asemenea. Asemenea metodei de spumare a agentului de spumare în topitură, există probleme precum dificultatea de a controla dimensiunea porilor și distribuția lor în matricea metalică. Tehnologia cheie este de a face metalul topit să aibă o vâscozitate adecvată. În general, măsuri precum adăugarea de calciu și agent de aderență cu pulbere de carbură de siliciu sunt utilizate pentru a crește vâscozitatea topiturii de metal. Compoziția metalului trebuie să asigure un interval de temperatură de spumare suficient de larg, astfel încât celulele de spumă formate să aibă o uniformitate și o stabilitate suficientă pentru a se asigura că spuma nu se rupe în timpul procesului de colectare și turnare ulterioară. Cel mai mare avantaj al acestei metode este costul redus și producția de masă industrializată ușoară

1.2.3 Metoda de sinterizare

Adică, la o temperatură mai mare, materialul produce o fază lichidă inițială. Sub acțiunea tensiunii superficiale și a fenomenului capilar, particulele de material intră în contact și interacționează între ele. După răcire, materialul se consolidează și devine o spumă metalică. Liant, dar liantul trebuie îndepărtat în timpul sinterizării. Pentru a îmbunătăți porozitatea spumei metalice, pot fi utilizate materiale de umplutură. De asemenea, materialele de umplutură trebuie să sublimeze, să se dizolve sau să se descompună. Clorura de amoniu și metilceluloza pot fi utilizate ca agent de umplere. La prepararea spumei metalice cu -porozitate mare, se poate folosi metoda de sinterizare cu suporturi organice. În primul rând, buretele natural sau buretele artificial este tăiat în forma necesară, astfel încât să poată absorbi pe deplin suspensia care conține pulbere metalică și apoi încălzit pentru a descompune buretele după uscare. , Continuați să încălziți pentru a descompune compusul organometalic și sinterizați materialul. După răcire se poate obține un metal spumat cu porozitate mare. Această metodă folosește și fibre metalice în loc de particule de pulbere pentru a produce metale poroase. Permeabilitatea metalelor poroase preparate prin această metodă este de zeci de ori mai mare decât cea obținută prin metodele de pulbere. În plus, are și rezistență mecanică ridicată, rezistență la coroziune și stabilitate termică.

1.3 Proces de preparare bazat pe tehnologia de depunere

1.3.1 Metoda de electrodepunere

O metodă de utilizare a materiei organice spumate cu specificația și forma cerute ca matrice, volatilizarea metalului lichid în vapori de metal și depunerea acestuia pe materia organică spumată sub vid, îndepărtarea matricei de materie organică după răcire și sinterizarea pentru a obține un material metalic spumos . Avantajul acestei metode este că preparatul este fin, porozitatea este mare, iar dimensiunea porilor este regulată; dezavantajul este că investiția este mare, costul de producție este ridicat, iar condițiile de funcționare sunt stricte. Această metodă se aplică în principal la pregătirea materialelor pentru electrozi.

1.3.2 Metoda de depunere în vapori

Materia organică spumă ne-conductivă este folosită ca matrice și este mai întâi rugoasă, adică materia organică este corodata cu un oxidant puternic în condiții acide, astfel încât suprafața devine ușor umedă de apă și produce micro-marke. După rugosire, se efectuează sensibilizarea, adică un strat de ioni metalici cu proprietăți reducătoare este adsorbit pe suprafața spumei organice. Activarea se efectuează după sensibilizare, adică un alt strat de ioni metalici cu proprietăți catalitice este adsorbit pe suprafața spumei organice și apoi plasat într-o soluție de placare pentru placare electroless pentru a obține un strat de metal uniform care este atașat conductiv de suprafata materialului organic. Materialele organice placate cu electrolizare sunt în cele din urmă galvanizate pentru a obține tipul de metal și grosimea dorite. Tratamentul la temperatură înaltă-descompune materia organică pentru a obține un material metalic spumat. Avantajele acestei metode sunt porozitatea ridicată și dimensiunea regulată a porilor; dezavantajele sunt funcționarea supărătoare, investiția mare și costul ridicat de producție. Această metodă este potrivită în principal pentru prepararea de nichel spumat, aluminiu, cupru, argint etc.

2. Caracteristici de performanță și aplicații ale spumei metalice poroase

De la începuturile sale, materialul spumă metalică poroasă are caracteristicile de greutate ușoară și rezistență specifică ridicată ca material structural; ca material funcțional, are caracteristici de poros, de reducere a vibrațiilor, de amortizare, de absorbție a sunetului, de izolare fonică, de disipare a căldurii, de absorbție a energiei de impact, de ecranare electromagnetică etc. Prin urmare, a fost din ce în ce mai utilizat în domeniile industriale generale și domeniile{0}}de înaltă tehnologie în țară și în străinătate. Aplicațiile specifice sunt următoarele: Utilizați proprietățile sale de reducere a vibrațiilor și de amortizare pentru a face amortizoare și amortizoare de vibrații, cum ar fi trenul de aterizare al navelor spațiale, plăcuțe de siguranță pentru transmisia liftului, diverse cutii de ambalare, în special cutii de ambalare pentru transportul aerian, patul mașinii, baza, șocul absorbant etc. Inel de amortizare pentru vibrațiile pinionului și zgomotul, căptușeala-absorbantă de energie a polizoarei-de mare viteză, această aplicație poate fi, de asemenea, privită ca aplicarea de-absorbție a sunetului și a sunetului{ {4}}proprietățile izolante ale spumei metalice poroase; A fost folosit pentru realizarea de structuri precum panouri de izolare fonică, carcase pentru instrumente electronice și încăperi de ecranare electrică în industria construcțiilor; porozitatea sa a fost folosită în filtre chimice, gazeificatoare pentru purificarea apei și rulmenți impregnați cu ulei-pentru realimentarea automată, decorațiuni parfumate etc.; folosindu-și greutatea ușoară și caracteristicile de rezistență specifică ridicată, este folosit pentru a face flotoare de apă, echipamente sportive (cum ar fi sănii etc.) și părțile corespunzătoare ale vehiculelor aerospațiale. Conform informațiilor relevante, utilizarea materialelor din spumă metalică poroasă pentru fabricarea aeronavelor nu numai că are avantajele de a reduce greutatea și de a economisi energie, ci are și avantajul că atunci când stația spațială își încheie misiunea, poate re-intra. atmosfera și arde rapid și complet în atmosferă. Poate fi transformat în gaz pentru a reduce risipa spațială; folosind performanțele sale de disipare a căldurii, a fost folosit pentru a face calorifere; folosind absorbția șocurilor, reducerea vibrațiilor și performanța de amortizare,

A fost folosit pentru a face piese de impact pentru părțile laterale și frontale ale autovehiculelor, trenurilor și materiale de protecție la impact pentru vehiculele blindate militare.

2.1 Materialul electrodului

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 la sută) oferă oportunitatea de a îmbunătăți aceste proprietăți ale bateriei. De exemplu, atunci când spuma de nichel este utilizată ca material pentru electrod pentru electrodul bateriei Ni-Cd, separarea gaz-lichid a electrodului este bună, supratensiunea este scăzută, eficiența energetică poate fi crescut cu 90 la sută, capacitatea poate fi mărită cu 40 la sută și poate fi încărcată rapid. Bateriile cu cadmiu, bateriile cu nichel-hidrură metalică și bateriile alcaline reîncărcabile tind să folosească spuma de nichel ca plăci pozitive și negative pentru a crește capacitatea, ceea ce reprezintă o descoperire în industria bateriilor.

2.2 Catalizator

În reacțiile chimice, în special în reacțiile chimice organice, catalizatorii joacă adesea un rol foarte important. Cu cât suprafața catalizatorului este mai mare, cu atât mai bine, iar porozitatea ridicată face ca spuma metalică poroasă să aibă o suprafață specifică mare. În industria chimică, spuma de nichel poate fi utilizată direct ca catalizator de nichel, sau spuma de nichel poate fi transformată într-un purtător de catalizator. Spuma metalică poroasă cu porozitate ridicată ca suport poate face catalizatorul să fie foarte dispersat și să joace un rol mai mare, iar performanța sa este mult superioară celei ale suporturilor de catalizator ceramic.

2.3 Material tampon pentru presiunea fluidului

Spuma metalică poroasă poate fi instalată într-o conductă de gaz sau lichid. Când presiunea fluidului sau debitul pe o parte fluctuează puternic, materialul spumă metalică poroasă poate absorbi o parte din energia cinetică a fluidului și poate întârzia penetrarea fluidului, astfel încât spuma metalică poroasă poate fi absorbită. Fluctuațiile de pe cealaltă parte a corpului metalic sunt mult reduse, iar acest efect poate fi folosit pentru a proteja instrumentele de precizie.

2.4 Material tampon de vibrații mecanice

Când spuma metalică poroasă este plasată la îmbinarea părții de vibrație, o parte a energiei mecanice de impact poate fi absorbită de deformarea elastică a materialului spumă poroasă. Conform rapoartelor, absorbția de energie a spumei de aluminiu cu un raport de densitate de {{0}},05 până la 0,15 g/cm3 este de 20 până la 180 MJ/m3. Capacitatea puternică de absorbție a energiei face posibilă utilizarea acestuia în bara de protecție a mașinii și chiar în trenul de aterizare al navei spațiale. De asemenea, poate fi folosit ca tampon la fabricarea sistemelor de transport cu lift, căptușeli care absorb-energie în mașinile de șlefuit, materiale deformabile în fața și spatele scaunelor pasagerilor pentru a îmbunătăți siguranța și proprietățile excelente de amortizare a vibrațiilor fac, de asemenea, spumă. tehnologie posibilă pentru rachete și avioane. Material suport motor.

2.5 Material absorbant sunet

Unda sonoră este, de asemenea, un fel de vibrație, așa că atunci când sunetul trece prin spuma metalică poroasă, poate fi împrăștiat și interferat în material, iar energia sonoră este absorbită de material, astfel încât spuma metalică poroasă poate fi folosită și ca un material absorbant sunet, adică un material-absorbant sunet, care este un material-absorbant sunet. Aplicațiile sunt disponibile atât în ​​conductele de gaz, cât și în conductele de abur.

2.6 Materiale ignifuge și rezistente la explozie

Spuma metalică poroasă are o penetrare bună a fluidului și poate preveni eficient răspândirea flăcării și are o anumită rezistență la foc, astfel încât poate fi plasată în conductă pentru transportul lichidului sau gazului inflamabil pentru a preveni răspândirea flăcării, deoarece fluidul aprinderea este posibilă atunci când viteza de transport este crescută (viteza sunetului produce o presiune de aproximativ 15 MPa în apropierea limitei de explozie). Experimentele arată că [13], spuma metalică poroasă de 6 mm grosime poate opri viteza de ardere a flăcării hidrocarburilor de 210 m/s. Mecanismul poate fi explicat că, atunci când gazul sau particulele de temperatură înaltă din flacără trec prin materialul de spumă metalică poroasă, datorită schimbului rapid de căldură, căldura este absorbită și disipată, determinând ca temperatura gazului sau a particulelor să scadă sub punctul de aprindere. iar răspândirea flăcării este împiedicată.

2.7 Material de răcire a transpirației spontane

Lichidul de răcire solid este topit și infiltrat în scheletul poros din metal-rezistent la căldură. Când este supus la temperaturi ridicate, lichidul de răcire din interiorul materialului se va topi și se va vaporiza și va absorbi o cantitate mare de energie termică, astfel încât materialul să poată menține gazul de răcire pentru o anumită perioadă de timp. La nivelul temperaturii, lichidul și gazul care evadează vor forma o peliculă lichidă sau o peliculă de gaz pe suprafața materialului, care poate izola materialul de mediul extern de temperatură ridicată. Acest proces poate fi efectuat până când lichidul de răcire este epuizat. Deoarece mecanismul de răcire este echivalent cu Materialul în sine „transpira”, deci este numit material de răcire auto-perspirant.

2.8 Material de răcire divergent

Răcirea divergentă este o tehnologie avansată de răcire care forțează un mediu de răcire gazos sau lichid să treacă printr-un material poros, astfel încât pe suprafața materialului să fie stabilit un strat limită de gaz continuu și stabil, cu performanțe bune de izolare termică, pentru a izola materialul de căldură. curgere. deschis pentru a obține un efect de răcire foarte ideal. Luând ca exemplu panoul injector al camerei de presiune a motorului cu hidrogen lichid-oxigen lichid, după utilizarea răcirii divergente, o parte a acestuia este hidrogen la -150 de grade , iar cealaltă parte este gaz la 3500 de grade , iar temperatura de suprafață fierbinte a materialului este de numai 80-200 de grade . grad între [14]. Materialul poros utilizat pentru răcirea divergentă trebuie să poată controla cu precizie cantitatea de infiltrare într-un interval rezonabil, cu o ventilație uniformă, pori mici sinuosi și curgere lină a mediului și trebuie să îndeplinească cerințele de bază ca material structural rezistent la căldură. , cu o anumită rezistență și rigiditate. și duritate, selectați materiale cu proprietăți anti-oxidare bune pentru a preveni oxidarea accidentală care blochează porii, materialul spumă poroasă din plasă de sârmă sinterizată este cea mai bună alegere.

2.9 Material filtrant

Spuma metalică poroasă este pregătită în forma corespunzătoare și poate fi folosită ca material de filtrare pentru a filtra solidele sau suspensiile din fluide (cum ar fi apă, soluții, benzină, uleiuri lubrifiante, agenți frigorifici, topituri de polimeri). Materialele de spumă metalică poroasă utilizate în mod obișnuit sunt bronzul sau oțelul inoxidabil. În fluidele foarte corozive se folosesc metale prețioase precum Au.

3. Prepararea lipiturii din aliaj de aluminiu prin metalurgia pulberilor

3.1 Materiale și metode experimentale

Pulberea de lipit A1-Si cu o dimensiune a particulei de 45-105 ^m și pulberea de flux KAlF4 cu o dimensiune a particulelor de 25-45 au fost amestecate uniform într-un raport de masă de 9:1 și presate în o pulbere cilindrică de cvasi-40 mm pe o presă izostatică la rece. Presiunea unității de presare este de 100-300MPa. Apoi, într-un cuptor de sinterizare în vid cu un grad de vid de 10-3Pa, sinterizat la 300-550 de grade timp de 2 ore și răcit la temperatura camerei cu cuptorul. Apoi, semifabricatul sinterizat a fost extrudat cu un extruder fierbinte de pradă, cu un raport de extrudare de 64:1, o viteză de extrudare de 2,2 m/min și o temperatură de extrudare de 400 de grade pentru a extruda un metal de umplutură de brazare de cvasi-5 mm. Densitatea a fost măsurată folosind metoda drenajului. Probele metalografice au fost lustruite mecanic și gravate cu reactiv Keller standard (0,5% HF plus 1,5% HCl plus 2,5% HNO3 plus 95,5% H2O), iar microstructura materialului înainte și după extrudarea la cald a fost observată cu un microscop electronic cu scanare QUANTA200.

3.2 Concluzie experimentală

(1) Mărimea forței de presare determină densitatea pulberii de lipit de aluminiu auto-fluxată. Cu cât forța de presare este mai mare, cu atât densitatea pulberii este mai mare. Când presiunea de presare este scăzută, densitatea pulberii crește rapid odată cu creșterea forței de presare; când forța de presare este mare, odată cu creșterea presiunii, densitatea pulberii crește lent. Când forța de presare este de aproximativ 150 MPa, densitatea relativă a pulberii poate ajunge la 80 la sută, iar pulberea are condițiile pentru sinterizarea ulterioară și extrudarea la cald.

(2) Procesul de sinterizare convențional (inclusiv sinterizarea în vid) nu poate crește densitatea pulberii de lipit de aluminiu auto-fluxată. La sinterizarea la o temperatură mai mică decât solidus, densitatea probei nu crește, ci scade; mai mare decât temperatura de sinterizare solidus, proba se va topi. Și temperatura de sinterizare crește, densitatea de sinterizare a pulberii nu va crește în consecință.

(3) În timpul procesului de extrudare la cald, țagla sinterizată suferă o deformare plastică, golurile și limitele dintre particulele interne dispar, golurile sunt reduse, iar densitatea relativă a probei ajunge la 96,7 la sută. Din punct de vedere al compoziției fazei, particulele albe KAlF4, punctele negre mici și cristalul primar Si sunt dispersate relativ uniform pe matricea A1-Si.

Spuma metalică poroasă are diverse proprietăți fizice, cum ar fi porozitatea, reducerea vibrațiilor, amortizarea, absorbția sunetului, izolarea fonică, disiparea căldurii, absorbția energiei de impact, ecranarea electromagnetică etc. Prin urmare, a fost din ce în ce mai utilizată în domeniile industriale generale și înalte -domenii tehnologice în țară și în străinătate. . Cercetările actuale despre spume metalice poroase sunt efectuate în mare parte de lucrători din industria metalurgică sau din materiale metalice, folosind metode unice-disciplinare, iar cercetarea spumelor metalice poroase ar trebui să pornească de la integrarea mai multor discipline și cunoștințe. Este dificil să se obțină progrese în cercetarea unică-disciplinară și este recomandabil să se decupleze cercetarea de aplicație. Cercetarea viitoare ar trebui să adopte o penetrare încrucișată multi-disciplinară-, să depășească fenomenul de deconectare a pregătirii și aplicării materialelor și să efectueze cercetări direcționate cu cererea ca obiect, astfel încât să accelereze procesul de transformare a științei și tehnologia în productivitate reală.