วิธีการเตรียมและการใช้โฟมโลหะที่มีรูพรุน

โฟมโลหะที่มีรูพรุนเป็นวัสดุที่ใช้งานได้จริงซึ่งพัฒนาขึ้นในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา แนวคิดและการจำแนกประเภทไม่เหมือนกันในโลกวิชาการ แต่โดยพื้นฐานแล้วมีคำจำกัดความดังต่อไปนี้: โฟมโลหะที่มีรูพรุนเป็นเมทริกซ์โลหะที่มีปริมาณและขนาดที่แน่นอน วัสดุโลหะที่มีรูพรุนและมีขนาดรูพรุน โฟมโลหะที่มีรูพรุนถูกผลิตขึ้นครั้งแรกโดย SoSnik ในสหรัฐอเมริกาในปี 1948 โดยการทำให้ปรอทกลายเป็นไอในอะลูมิเนียมหลอมเหลว ซึ่งทำให้ความเข้าใจของผู้คนเกี่ยวกับโลหะได้รับการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ มันขยายตัว ซึ่งทำลายแนวคิดดั้งเดิมที่ว่าโลหะมีโครงสร้างที่หนาแน่นเท่านั้น วัสดุโลหะโฟมที่มีรูพรุนจริง ๆ แล้วเป็นวัสดุคอมโพสิตของโลหะและก๊าซ เนื่องจากโครงสร้างพิเศษนี้มีลักษณะเฉพาะของโลหะและลักษณะฟอง เช่น ความหนาแน่นน้อย พื้นที่ผิวขนาดใหญ่ การดูดซับพลังงานที่ดี และการนำความร้อนต่ำ เป็นเพราะโครงสร้างพิเศษนี้อย่างแม่นยำ (ปิด-ตัวรู) การแลกเปลี่ยนความร้อนสูงและความสามารถในการกระจายความร้อน (ผ่าน-ตัวรู) การดูดซับเสียงที่ดี (ผ่าน-ตัวรู) การซึมผ่านที่ดีเยี่ยม (ผ่าน{{4 }}ตัวรู), การดูดซับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ดี (ผ่าน-ตัวรู) ความต้านทานเปลวไฟ, ความต้านทาน วัสดุทนไฟจากความร้อน, ความต้านทานแรงกระแทกจากความร้อน, ความไวต่อแก๊ส (โลหะที่มีรูพรุนบางชนิดมีความไวต่อก๊าซบางชนิดมาก), สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้, ใช้งานได้ดี เป็นต้น ดังนั้น ในฐานะที่เป็นวัสดุที่ใช้งานได้รูปแบบใหม่ มีการใช้งานที่หลากหลายในด้านอิเล็กทรอนิกส์ การสื่อสาร อุตสาหกรรมเคมี โลหะวิทยา เครื่องจักร การก่อสร้าง การขนส่ง และแม้กระทั่งเทคโนโลยีการบินและอวกาศ

1. วิธีการเตรียมโฟมโลหะที่มีรูพรุน

1.1 กระบวนการที่ใช้โลหะหลอมเหลว

1.1.1 กระบวนการเป่าฟองอากาศ

SiC ถูกเพิ่มเข้าไปในโลหะหลอมเหลวก่อน Al2O3 เป็นต้น เพื่อเพิ่มความหนืดของโลหะหลอมเหลว" แล้วจึงใช้หัวฉีดหมุนพิเศษเป่าแก๊ส (เช่น อากาศ อาร์กอน ไนโตรเจน) ให้หลอมเหลว [4!5]) ปัจจุบัน Hydro Aluminium ในนอร์เวย์ และ Cymat Aluminium ในประเทศแคนาดา มีการใช้วิธีการนี้ในการผลิตโฟมอะลูมิเนียม "เช่น อะลูมิเนียมอัลลอยหล่อ AlSi10Mg (A359) หรืออลูมิเนียมอัลลอยด์ที่ขึ้นรูป 1060" 3003 "6016" 6061 เป็นต้น) โฟมที่เป็นฟอง โดยหลักการแล้วอลูมิเนียมที่ผลิตได้สามารถยาวได้ตามอำเภอใจ" และความกว้างเท่ากับของภาชนะอลูมิเนียมเหลว) ความพรุนของโฟมอลูมิเนียมที่เตรียมด้วยวิธีนี้คือ 80 เปอร์เซ็นต์ ~ 98 เปอร์เซ็นต์ " ความหนาแน่น 0.069 ~ 0.54 g/cm3" ขนาดรูพรุนเฉลี่ยอยู่ที่ 3~25 มม." และความหนาของผนังคือ 50~85!m) ข้อดีของกระบวนการเกิดฟองโดยตรงคือสามารถผลิตบล็อคขนาดใหญ่ได้อย่างต่อเนื่อง โฟมโลหะความหนาแน่นต่ำ) เมื่อเทียบกับวิธีอื่นๆ " วิธีนี้มีต้นทุนต่ำที่สุด) Cymat สามารถผลิตอลูมิเนียมได้ 1,000 กก./ชม." ยาว 1.5 ม." หนา 2.5~15 ซม.) โฟมอะลูมิเนียม ผลิตโดย Hydr o แผ่นกว้าง 70 ซม." หนา 8~12 ซม." ยาว 2 ม." ผลผลิต 500~600 กก./ชม.) ข้อเสียของกระบวนการนี้คือต้องตัดทิ้งเมื่อสิ้นสุดการใช้งาน "ส่งผลให้มีรูพรุน" และแปรรูปเนื่องจาก การใช้อนุภาคเสริมแรง " ยาก)

1.1.2 เพิ่มวิธีการทำฟองแทน

อีกวิธีหนึ่งในการทำให้เกิดฟองโดยตรงที่หลอมละลายคือการเพิ่มตัวเป่าเข้าไปในตัวหลอม) ตัวเป่าจะสลายตัวภายใต้การกระทำของความร้อนและปล่อยก๊าซออกมา" เพื่อทำให้โลหะหลอมเหลวเป็นฟอง [6!7]) วิธีการในปี 1986 พัฒนาโดยบริษัท Shinco Wire ของญี่ปุ่น บริษัท "ผลผลิตรายวันสูงสุด 1 00{{0}} กก. ของโฟมอลูมิเนียม) ในวิธีนี้ "เพิ่ม Ca ก่อน" แล้วคนเพื่อเพิ่มความหนืด" นี่เป็นเพราะ CaO ก่อตัวขึ้นในการหลอมเหลว CaAl2O4 หรือ Al4Ca) แล้วเติม TiH2" ก็จะปล่อยไฮโดรเจนออกมาในรูปของ Hot Melt) ในไม่ช้าการหลอมจะเริ่มขยายตัวอย่างช้าๆ "หลังจากเย็นตัวแล้วจะกลายเป็นโฟมอะลูมิเนียมที่เป็นของแข็ง) โฟมอะลูมิเนียมที่ผลิตด้วยวิธีนี้" เป็นหนึ่งในโฟมอะลูมิเนียมที่มีจำหน่ายทั่วไปมากที่สุด ความพรุนที่สม่ำเสมอที่สุด) ในบางวรรณคดี "ZrH2 ยังใช้ในการผลิตโฟมอลูมิเนียม" อุณหภูมิฟองจะถูกควบคุมที่ 670~7056" และปริมาณการเติมคือ 0.5 เปอร์เซ็นต์ ~0.6 เปอร์เซ็นต์ ) ขนาดของอลูมิเนียมโฟม บล็อคที่ผลิตโดย Shinco Wire Company [8] 2050mm!! 650 mm!! 450 mm" Weight is about 160 kg" รวมความหนาแน่นของเปลือกโดยรวม 0.27 g/cm3) หลังจากตัดขอบแล้ว " ความหนาแน่นโดยทั่วไปคือ 0.18~0.24 g/cm3" ขนาดรูพรุนเฉลี่ยอยู่ที่ 2~10 มม.) มีการไล่ระดับความหนาแน่นในทิศทางแนวนอนและแนวตั้ง "และความหนาแน่นต่ำสุดตรงกลางด้านบน) มีรายงานว่าโฟมอะลูมิเนียมนี้มีราคาแพงกว่า) ดังนั้น นอกจากนี้ยังมีการเสนอวิธีการอื่น ๆ " เพื่อให้บรรลุการผลิตอย่างต่อเนื่องและการผลิตรูปทรงที่ซับซ้อน ชิ้นส่วนโลหะที่มีโฟม) โดยใช้กระบวนการที่คล้ายกัน "ผงทังสเตนและสารเป่าสามารถเติมลงในเหล็กหลอมเหลว" เพื่อผลิตเหล็กโฟม) นอกเหนือจากการใช้ Ca เพื่อปรับคุณสมบัติการหลอมเหลว "ออกซิเจนก็สามารถเป่าได้ ให้ละลาย อากาศหรือก๊าซอื่นๆ เพื่อเพิ่มความหนืด" ยังสามารถเติม Al2O3 แบบผง MnO2 และ SiC เป็นต้น) เพื่อเอาชนะปัญหาที่เกิดจากการเพิ่มไอระเหยของโลหะในการหลอมเหลว อัตราการสลายตัวเร็วเกินไป (" เป็นไปได้ ให้เตรียมโฟมที่ยังไม่สลายตัวก่อน โดยให้สารประกอบยูเทคติกที่มีจุดหลอมเหลวต่ำของสาร "เช่น พรีฟอร์ม Al-Mg" แล้วเติมพรีฟอร์มลงในโลหะผสมที่มีจุดหลอมเหลวสูงสำหรับกระบวนการเกิดฟอง) นอกจากนี้ "การเกิดฟอง" ตัวแทนยังสามารถสูงกว่าอุณหภูมิ solidus เล็กน้อย ต่ำกว่าอุณหภูมิการสลายตัวโลหะหลอมจะถูกเพิ่มเมื่อ "กวนและแข็งตัว) จากนั้นคอมโพสิตจะถูกทำให้ร้อนเหนืออุณหภูมิการสลายตัวของสารเป่า) ดังนั้นกระบวนการเกิดฟองที่เกิดขึ้นจริงจึงเกิดขึ้น ออกไปในระยะที่สอง)

1.2.3 ของแข็ง-วิธีการทำให้แข็งตัวของแก๊สยูเทคติก

Shapovalov นักโลหะวิทยาชาวยูเครน et al. พัฒนาวิธีการใหม่ในการเตรียมโลหะพรุนด้วยของแข็ง{{0}}การเปลี่ยนแปลงของยูเทคติกด้วยแก๊ส [9]) โลหะเหลวบางชนิดสามารถสร้างระบบยูเทคติกด้วยไฮโดรเจนได้) การหลอมโลหะใน-ไฮโดรเจนที่มีความดันสูง สิ่งแวดล้อม" ได้ โลหะหลอมเหลวที่มีไฮโดรเจน เมื่ออุณหภูมิลดลง "หลอมเหลวในที่สุดจะเกิดปฏิกิริยายูเทคติก" ก่อตัวเป็นของแข็ง-ก๊าซสอง-ระบบเฟส ถ้าองค์ประกอบของระบบเป็น ใกล้กับองค์ประกอบยูเทคติก ของแข็ง-การแยกก๊าซจะเกิดขึ้นที่ปฏิกิริยาอุณหภูมิเดียวกัน เมื่อความเร็วของการแข็งตัวอยู่ระหว่าง 0.05 ถึง 5 มม./วินาที "ปริมาณไฮโดรเจนของส่วนหน้าของการแข็งตัวจะเพิ่มขึ้น" เพื่อสร้างฟองอากาศ พารามิเตอร์ของกระบวนการ "ต้องควบคุมอย่างแน่นหนา" เพื่อป้องกันไม่ให้ฟองอากาศหลุดออกจากเฟสของเหลว รูปร่างของรูพรุนที่ได้นั้นขึ้นอยู่กับปริมาณไฮโดรเจนเป็นหลัก ความดันที่หลอมเหลว ทิศทางและอัตราการกระจายความร้อน และสารเคมี องค์ประกอบของ ละลาย. โดยปกติ รูพรุนขนาดใหญ่ที่ยาวไปตามทิศทางการแข็งตัวจะเกิดขึ้น "ขนาดรูพรุน 10!m~10 มม." ความยาวรูพรุน 100 มม.~300 มม." อัตราส่วน 1~300" ความพรุน 5 เปอร์เซ็นต์ ~75 เปอร์เซ็นต์ วิธีนี้เรียกว่า GASAR" ซึ่งเป็นตัวย่อของคำว่า Gas Augmentation ของรัสเซีย วิธีนี้ใช้ในการผลิตนิกเกิลที่มีรูพรุน ทองแดง อลูมิเนียม ฯลฯ นอกจากนี้" กระบวนการนี้ยังสามารถใช้ในการผลิตเหล็กมีรูพรุน โคบอลต์ โครเมียม , โมลิบดีนัมและแม้แต่เซรามิกส์ อย่างไรก็ตาม ความสม่ำเสมอของโครงสร้างที่มีรูพรุนที่เตรียมโดยวิธีนี้บางครั้งก็ไม่น่าพอใจและจำเป็นต้องปรับปรุงเพิ่มเติม

1.1.4 วิธีการหล่อซึม

สามารถรับโลหะที่มีรูพรุนได้โดยการฉีดโลหะเหลวเข้าไปในช่องว่างที่เกิดจากอนุภาคอนินทรีย์หรืออินทรีย์หรือทรงกลมกลวง หลังจากการหล่อ "อนุภาคสามารถคงอยู่ในโลหะ" ก่อตัวขึ้น-เรียกว่าโครงสร้างคอมโพสิต ในตัวทำละลายที่เหมาะสม กรด หรือการกำจัดอนุภาคด้วยความร้อน Vermiculite, ดินเหนียวทนไฟ, เกลือที่ละลายน้ำได้, ดินเหนียวขยายตัว, อนุภาคทราย ทรงกลมแก้วโฟม และทรงกลมกลวงของอลูมินาสามารถใช้เป็นสารตัวเติมอนินทรีย์ที่สามารถสร้างช่องว่างได้ หากอัตราการแข็งตัวของการหลอมละลายเร็วพอ พลาสติกทรงกลมยังสามารถทำหน้าที่เป็นวัสดุรองรับการเกิดเป็นโมฆะได้ โลหะที่มีรูพรุนที่มีโครงสร้างเซลล์เปิดสามารถผลิตได้โดยใช้วิธีนี้ ข้อดีของวิธีการหล่อแบบ Percolation คือสามารถควบคุมการกระจายขนาดรูพรุนได้อย่างแม่นยำโดยการปรับขนาดของอนุภาคฟิลเลอร์ "แต่ความพรุนน้อยกว่าร้อยละ 80 ขนาดรูพรุนและการกระจายของรูพรุนที่ได้จากเทคนิคการเกิดฟองนั้นไม่สามารถควบคุมได้" และ

ความพรุนสามารถสูงถึง 98 เปอร์เซ็นต์ ชิ้นส่วนที่ทำจากวัสดุที่มีรูพรุนด้วย-โครงสร้างเซลล์แบบเปิดนี้สามารถติดตั้งได้ที่ช่องระบายอากาศของอุปกรณ์นิวเมติกเพื่อลดการสั่นสะเทือน

1.1.5 วิธีการหล่อการลงทุน

หลักการของวิธีนี้คือการแทรกซึมวัสดุทนไฟของไหลเข้าไปในฟองน้ำโฟม จากนั้นจึงผึ่งลม-ให้แห้ง ชุบแข็ง และอบเพื่อสลายฟองน้ำโฟมให้เป็นรูปร่างสำเร็จรูปด้วย-เครือข่ายสามมิติ โครงกระดูก เทโลหะเหลวลงในรูปร่างสำเร็จรูป และเอาวัสดุทนไฟหลังจากการแข็งตัว สามารถรับโฟมโลหะที่มี-โครงสร้างเครือข่ายสามมิติได้ ปัจจุบันทั้งประเทศญี่ปุ่นและสถาบันของเราได้เตรียมตัวอย่างโฟมอะลูมิเนียมด้วยวิธีนี้เรียบร้อยแล้ว ตัวอย่างที่เตรียมโดยวิธีนี้มีการสืบทอดต่อวัสดุหลัก รูพรุนมี-เชื่อมต่อกันสามมิติ โครงสร้างมีความสม่ำเสมอ และไม่ถูกจำกัดด้วยวัสดุ รูปร่าง และขนาด และสามารถผ่านได้- รูโลหะโฟมเพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ ข้อเสียคือ โครงกระดูกโลหะ มีความแข็งแรงต่ำและกระบวนการซับซ้อนกว่า นอกเหนือจาก-กระบวนการเตรียมการที่กล่าวถึงข้างต้นแล้ว ยังมีวิธีอื่นๆ อีกหลายวิธี เช่น: วิธีเพิ่มวิธีลูกกลวง วิธีเผาผนึกแป้งฝุ่น วิธีโลหะวิทยาด้วยเส้นใย และอื่นๆ ด้วยการวิจัยอย่างต่อเนื่องใน-เชิงลึกเกี่ยวกับวัสดุโลหะที่มีรูพรุน หลายประเทศได้เสนอวิธีการเตรียมที่หลากหลาย มีรายงานในสิทธิบัตรของสหรัฐอเมริกาว่า บริษัท US ERG ได้พัฒนากระบวนการเตรียมการที่เรียกว่า "Duocel" วิธีการเตรียมโฟมอะลูมิเนียมโดยตรงจากอะลูมิเนียมที่ร้อนยวดยิ่งหลอมเหลวในสภาพแวดล้อมสุญญากาศ อลูมิเนียมโฟมที่ผลิตโดยวิธีนี้มีความหนาแน่นต่ำ แต่มีความแข็งแรงสูง บริษัทอะลูมิเนียมของแคนาดาได้พัฒนากระบวนการเตรียมการที่ไม่เหมือนใคร: อากาศจะถูกส่งผ่านไปยังโลหะหลอมที่หลอมเหลวที่แข็งตัว และก๊าซจะถูกควบแน่นเป็นโฟมหลังจากปล่อยแก๊สออก วิธีนี้สามารถผลิตวัสดุโฟมโลหะขนาดใหญ่ และความหนาแน่นของวัสดุที่ได้มีขนาดเล็ก Sanders Jr. ได้ออกแบบกระบวนการผลิตโฟมอะลูมิเนียมที่เรียกว่าผ่าน-ฟองอากาศอะลูมิเนียมทรงกลมกลวงของเพลาหัวฉีด ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเตรียมโฟมโลหะผสมยูเทคติก Al-Si

1.2 กระบวนการเตรียมแบบผง-เป็นพื้นฐาน

1.2.1 ผงโลหะวิทยา

โลหะผงเป็นวิธีการทั่วไปในการผลิตโลหะโฟม ซึ่งมีการใช้งานที่หลากหลาย โลหะหลายชนิด (เช่น อลูมิเนียม ดีบุก เหล็ก ทอง สังกะสี ตะกั่ว ฯลฯ) และโลหะผสมของพวกมันสามารถทำให้เกิดฟองได้ด้วยวิธีนี้ ขั้นแรกให้ผสมผงโลหะกับสารทำให้เกิดฟองในปริมาณที่เหมาะสมอย่างสม่ำเสมอ จากนั้นจึงแปรรูปผงผสมให้เป็นผลิตภัณฑ์ก่อน-ที่มีความหนาแน่นสูงโดยการอัดรีด การกดร้อนหรือกลิ้ง จากนั้นให้ความร้อนล่วงหน้า- ผลิตภัณฑ์ไปยังบริเวณจุดหลอมเหลวของผงผสมเพื่อให้เกิดฟองแทน การสลายตัวทำให้เกิดก๊าซ และสามารถรับโฟมโลหะเซลล์แบบปิด-ได้หลังจากการทำความเย็น

เมื่อเทียบกับวิธีการหลอมด้วยฟอง วิธีการทางโลหะวิทยาแบบผงจะใช้งานและควบคุมได้ง่ายกว่า โดยการเลือกเวลาการเกิดฟองและอุณหภูมิการเกิดฟองอย่างสมเหตุสมผล สามารถรับโลหะโฟมที่มีค่าความหนาแน่นต่างกันได้ อย่างไรก็ตาม ต้นทุนการผลิตของโลหะผงนั้นสูงกว่าของการเกิดฟองที่หลอมละลาย และเป็นการยากที่จะเตรียมส่วนประกอบที่มีปริมาณมาก-

1.2.2 วิธีการฉีดฟองด้วยแก๊ส

วิธีการฉีดฟองด้วยแก๊สซึ่งคล้ายกับวิธีการเป่าด้วยฟองของตัวเป่าละลายเป็นวิธีที่ถูกที่สุดในการผลิตโฟมโลหะที่มีรูพรุน วิธีการคือ เป่าก๊าซลงในโลหะหลอมเหลวโดยตรง เพื่อทำให้โลหะหลอมเหลวเป็นฟอง และก๊าซที่ใช้ทำฟองอาจเป็นออกซิเจน อาร์กอน อากาศ ไอน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ และอื่นๆ ในทำนองเดียวกัน เช่นเดียวกับวิธีการทำให้เกิดฟองของสารทำให้เกิดฟอง มีปัญหาเช่นความยากลำบากในการควบคุมขนาดของรูพรุนและการกระจายของรูพรุนในเมทริกซ์โลหะ เทคโนโลยีที่สำคัญคือการทำให้โลหะหลอมเหลวมีความหนืดที่เหมาะสม โดยทั่วไป มาตรการต่างๆ เช่น การเติมแคลเซียมและซิลิกอนคาร์ไบด์แบบผง tackifier จะใช้เพื่อเพิ่มความหนืดของโลหะหลอมเหลว องค์ประกอบของโลหะควรตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีช่วงอุณหภูมิฟองที่กว้างเพียงพอ เพื่อให้เกิดฟอง เซลล์โฟมมีความสม่ำเสมอและความมั่นคงเพียงพอเพื่อให้แน่ใจว่าโฟมจะไม่แตกในระหว่างกระบวนการรวบรวมและขึ้นรูปที่ตามมา ข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดของวิธีนี้คือการผลิตจำนวนมากในเชิงอุตสาหกรรมที่มีต้นทุนต่ำและง่ายดาย

1.2.3 วิธีการเผาผนึก

นั่นคือ ที่อุณหภูมิสูงขึ้น วัสดุจะสร้างเฟสของเหลวเริ่มต้น ภายใต้การกระทำของแรงตึงผิวและปรากฏการณ์เส้นเลือดฝอย อนุภาคของวัสดุจะสัมผัสและโต้ตอบซึ่งกันและกัน หลังจากเย็นตัวลง วัสดุจะรวมตัวกันและกลายเป็นโลหะโฟม สารยึดเกาะ แต่ต้องถอดสารยึดเกาะออกระหว่างการเผาผนึก สามารถใช้ฟิลเลอร์ได้เพื่อปรับปรุงความพรุนของโฟมโลหะ สารตัวเติมยังต้องประเสริฐ ละลายหรือย่อยสลาย แอมโมเนียมคลอไรด์และเมทิลเซลลูโลสสามารถใช้เป็นสารตัวเติมได้ เมื่อเตรียม-โฟมโลหะที่มีรูพรุนสูง วิธีการเผาผนึกด้วยตัวรองรับอินทรีย์ก็สามารถใช้ได้ ขั้นแรก ฟองน้ำธรรมชาติหรือฟองน้ำประดิษฐ์ถูกตัดเป็นรูปร่างที่ต้องการ เพื่อให้สามารถดูดซับสารละลายที่มีผงโลหะได้อย่างเต็มที่ จากนั้นให้ความร้อนเพื่อทำให้ฟองน้ำสลายตัวหลังจากการทำให้แห้ง , ให้ความร้อนต่อไปเพื่อย่อยสลายสารประกอบออร์แกโนเมทัลลิกและเผาวัสดุ หลังจากเย็นตัวแล้วจะได้โลหะโฟมที่มีความพรุนสูง วิธีนี้ยังใช้เส้นใยโลหะแทนอนุภาคผงในการผลิตโลหะที่มีรูพรุน การซึมผ่านของโลหะมีรูพรุนที่เตรียมโดยวิธีนี้สูงกว่าที่ได้จากวิธีผงหลายสิบเท่า นอกจากนี้ยังมีความแข็งแรงทางกลสูง ทนต่อการกัดกร่อน และเสถียรภาพทางความร้อน

1.3 ขั้นตอนการเตรียมการโดยใช้เทคโนโลยีการทับถม

1.3.1 วิธีการเก็บประจุด้วยไฟฟ้า

วิธีการใช้โฟมอินทรียวัตถุตามข้อกำหนดและรูปร่างที่ต้องการเป็นเมทริกซ์ หลอมโลหะเหลวให้เป็นไอของโลหะ แล้ววางบนอินทรียวัตถุที่เป็นฟองภายใต้สุญญากาศ กำจัดเมทริกซ์อินทรียวัตถุหลังการระบายความร้อน และการเผาผนึกเพื่อให้ได้วัสดุโลหะที่มีฟอง . ข้อดีของวิธีนี้คือ มีการเตรียมการได้ดี มีความพรุนสูง และมีรูพรุนขนาดปกติ ข้อเสียคือการลงทุนขนาดใหญ่ ต้นทุนการผลิตสูง และสภาพการทำงานที่เข้มงวด วิธีนี้ใช้ได้กับการเตรียมวัสดุอิเล็กโทรดเป็นหลัก

1.3.2 วิธีการสะสมไอ

สารอินทรีย์โฟมที่ไม่นำไฟฟ้า-ใช้เป็นเมทริกซ์ และถูกทำให้หยาบก่อน กล่าวคือ อินทรียวัตถุสึกกร่อนด้วยสารออกซิไดซ์อย่างแรงภายใต้สภาวะที่เป็นกรด เพื่อให้พื้นผิวเปียกน้ำได้ง่ายและทำให้เกิด ไมโคร-เครื่องหมาย หลังจากการหยาบกร้านจะทำให้เกิดอาการแพ้นั่นคือชั้นของไอออนโลหะที่มีคุณสมบัติในการลดจะถูกดูดซับบนพื้นผิวของโฟมอินทรีย์ การกระตุ้นจะดำเนินการหลังจากเกิดอาการแพ้ กล่าวคือ ชั้นของไอออนโลหะอีกชั้นหนึ่งที่มีคุณสมบัติเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาจะถูกดูดซับไว้บนพื้นผิวของโฟมอินทรีย์ แล้วใส่ลงในสารละลายสำหรับการชุบแบบไม่ใช้ไฟฟ้าเพื่อให้ได้ชั้นโลหะที่สม่ำเสมอซึ่งติดอยู่กับตัวนำไฟฟ้า พื้นผิวของสารอินทรีย์ ในที่สุด สารอินทรีย์ที่ชุบด้วยไฟฟ้าก็จะถูกชุบด้วยไฟฟ้าเพื่อให้ได้โลหะและความหนาตามที่ต้องการ การอบด้วยอุณหภูมิสูง-จะสลายสารอินทรีย์เพื่อให้ได้วัสดุโลหะที่มีฟอง ข้อดีของวิธีนี้คือมีความพรุนสูงและมีขนาดรูพรุนปกติ ข้อเสียคือ การดำเนินงานลำบาก การลงทุนขนาดใหญ่ และต้นทุนการผลิตสูง วิธีนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเตรียมโฟมนิกเกิล อะลูมิเนียม ทองแดง เงิน ฯลฯ

2. ลักษณะการทำงานและการใช้งานของโฟมโลหะที่มีรูพรุน

ตั้งแต่เริ่มก่อตั้ง วัสดุโฟมโลหะที่มีรูพรุนมีลักษณะเฉพาะของน้ำหนักเบาและมีความแข็งแรงสูงเป็นวัสดุโครงสร้าง มีลักษณะเป็นรูพรุน ลดแรงสั่นสะเทือน หน่วง ดูดซับเสียง ฉนวนกันเสียง กระจายความร้อน ดูดซับพลังงานกระแทก ป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้า ฯลฯ ดังนั้นจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้นในด้านอุตสาหกรรมทั่วไปและ สาขาเทคโนโลยี-ระดับสูงทั้งในและต่างประเทศ การใช้งานเฉพาะมีดังนี้: ใช้คุณสมบัติลดแรงสั่นสะเทือนและหน่วงเพื่อสร้างบัฟเฟอร์และตัวดูดซับแรงสั่นสะเทือน เช่น เกียร์ลงจอดของยานอวกาศ แผ่นป้องกันความปลอดภัยในการส่งลิฟต์ กล่องบรรจุภัณฑ์ต่างๆ โดยเฉพาะกล่องบรรจุภัณฑ์สำหรับการขนส่งทางอากาศ แท่นเครื่อง ฐานกันกระแทก ตัวดูดซับ ฯลฯ แหวนลดแรงสั่นสะเทือนสำหรับการสั่นสะเทือนของปีกนกและเสียงรบกวน พลังงาน-ซับซับในของ-เครื่องบดความเร็วสูง-ยังถือได้ว่าเป็นการใช้เสียง-การดูดซับและเสียง{ {4}}คุณสมบัติการเป็นฉนวนของโลหะโฟมที่มีรูพรุน ถูกนำมาใช้ทำโครงสร้างต่างๆ เช่น แผงเก็บเสียง ตัวเรือนสำหรับเครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์ และห้องป้องกันไฟฟ้าในอุตสาหกรรมก่อสร้าง ความพรุนของมันถูกใช้ในตัวกรองเคมี เครื่องทำแก๊สสำหรับทำน้ำให้บริสุทธิ์ และตลับลูกปืนที่ชุบน้ำมัน-สำหรับการเติมเชื้อเพลิงอัตโนมัติ ของตกแต่งที่มีกลิ่นหอม ฯลฯ ใช้น้ำหนักเบาและมีลักษณะเฉพาะที่มีความแข็งแรงสูง ใช้ทำทุ่นลอยน้ำ อุปกรณ์กีฬา (เช่น เลื่อน ฯลฯ) และชิ้นส่วนที่เกี่ยวข้องของยานอวกาศ จากข้อมูลที่เกี่ยวข้อง การใช้วัสดุโฟมโลหะที่มีรูพรุนในการผลิตเครื่องบินไม่เพียงมีข้อดีในการลดน้ำหนักและประหยัดพลังงานเท่านั้น แต่ยังมีข้อได้เปรียบที่เมื่อสถานีอวกาศสิ้นสุดภารกิจ มันสามารถ-กลับเข้ามาได้ และเผาไหม้อย่างรวดเร็วและสมบูรณ์ในชั้นบรรยากาศ สามารถแปลงเป็นก๊าซเพื่อลดการสิ้นเปลืองพื้นที่ โดยใช้ประสิทธิภาพการกระจายความร้อน มันถูกใช้สำหรับหม้อน้ำ โดยใช้การดูดซับแรงกระแทก ลดแรงสั่นสะเทือน และประสิทธิภาพการหน่วง

ใช้สำหรับทำชิ้นส่วนกันกระแทกด้านข้างและด้านหน้าของรถยนต์ รถไฟ และวัสดุป้องกันการกระแทกสำหรับรถหุ้มเกราะของกองทัพ

2.1 วัสดุอิเล็กโทรด

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 เปอร์เซ็นต์ ) เสนอโอกาสในการปรับปรุงคุณสมบัติของแบตเตอรี่เหล่านี้ ตัวอย่างเช่น เมื่อใช้นิเกิลโฟมเป็นวัสดุอิเล็กโทรดสำหรับอิเล็กโทรดของแบตเตอรี่ Ni-Cd การแยกแก๊ส-ของเหลวของอิเล็กโทรดเป็นสิ่งที่ดี แรงดันไฟเกินต่ำ ประสิทธิภาพการใช้พลังงานได้ เพิ่มขึ้น 90 เปอร์เซ็นต์ ความจุเพิ่มขึ้น 40 เปอร์เซ็นต์ และสามารถชาร์จได้อย่างรวดเร็ว แบตเตอรี่แคดเมียม แบตเตอรี่นิกเกิล-เมทัลไฮไดรด์ และแบตเตอรี่อัลคาไลน์แบบชาร์จไฟได้มักจะใช้โฟมนิกเกิลเป็นเพลตบวกและลบเพื่อเพิ่มความจุ ซึ่งเป็นความก้าวหน้าในอุตสาหกรรมแบตเตอรี่

2.2 ตัวเร่งปฏิกิริยา

ในปฏิกิริยาเคมี โดยเฉพาะอย่างยิ่งในปฏิกิริยาเคมีอินทรีย์ ตัวเร่งปฏิกิริยามักมีบทบาทสำคัญมาก ยิ่งพื้นที่ผิวของตัวเร่งปฏิกิริยาใหญ่ขึ้นเท่าไร ก็ยิ่งดีขึ้นเท่านั้น และความพรุนสูงทำให้โฟมโลหะที่มีรูพรุนมีพื้นที่ผิวจำเพาะที่ใหญ่ ในอุตสาหกรรมเคมี นิกเกิลโฟมสามารถใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิลได้โดยตรง หรือสามารถใช้โฟมนิกเกิลเป็นตัวพาตัวเร่งปฏิกิริยาได้ โฟมโลหะที่มีรูพรุนที่มีความพรุนสูงเป็นตัวรองรับอาจทำให้ตัวเร่งปฏิกิริยามีการกระจายตัวสูงและมีบทบาทมากขึ้น และประสิทธิภาพการทำงานนั้นเหนือกว่าตัวรองรับตัวเร่งปฏิกิริยาเซรามิกอย่างมาก

2.3 วัสดุบัฟเฟอร์แรงดันของเหลว

สามารถติดตั้งโฟมโลหะที่มีรูพรุนในท่อส่งก๊าซหรือของเหลวได้ เมื่อความดันของเหลวหรืออัตราการไหลของด้านใดด้านหนึ่งผันผวนอย่างแรง วัสดุโฟมโลหะที่มีรูพรุนสามารถดูดซับพลังงานจลน์ของของเหลวบางส่วนและชะลอการซึมผ่านของของไหล เพื่อให้สามารถดูดซับโฟมโลหะที่มีรูพรุนได้ ความผันผวนที่อีกด้านของตัวเครื่องโลหะลดลงอย่างมาก และเอฟเฟกต์นี้สามารถนำไปใช้ในการปกป้องเครื่องมือที่มีความแม่นยำ

2.4 วัสดุบัฟเฟอร์การสั่นสะเทือนทางกล

เมื่อวางโฟมโลหะที่มีรูพรุนไว้ที่ข้อต่อของชิ้นส่วนที่มีการสั่นสะเทือน ส่วนหนึ่งของพลังงานกระแทกทางกลจะถูกดูดซับโดยการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นของวัสดุโฟมที่มีรูพรุน ตามรายงาน การดูดซับพลังงานของโฟมอะลูมิเนียมที่มีอัตราส่วนความหนาแน่น {{0}}.05 ถึง 0.15 g/cm3 คือ 20 ถึง 180 MJ/m3 ความสามารถในการดูดซับพลังงานที่แข็งแกร่งทำให้สามารถใช้ได้ในกันชนของรถและแม้กระทั่งล้อลงจอดของยานอวกาศ มันยังสามารถใช้เป็นบัฟเฟอร์ในการผลิตระบบขนส่งลิฟต์ พลังงาน-ดูดซับวัสดุบุผิวในเครื่องจักรเจียร วัสดุที่เปลี่ยนรูปที่ด้านหน้าและด้านหลังของเบาะนั่งผู้โดยสารในรถยนต์เพื่อเพิ่มความปลอดภัย และคุณสมบัติลดการสั่นสะเทือนที่ยอดเยี่ยมยังทำให้โฟม เทคโนโลยีที่เป็นไปได้สำหรับจรวดและเครื่องบินไอพ่น วัสดุรองรับเครื่องยนต์

2.5 วัสดุดูดซับเสียง

คลื่นเสียงยังเป็นการสั่นสะเทือนชนิดหนึ่ง ดังนั้นเมื่อเสียงผ่านโฟมโลหะที่มีรูพรุน มันสามารถกระจัดกระจายและรบกวนในวัสดุ และพลังงานเสียงจะถูกดูดซับโดยวัสดุ ดังนั้นโฟมโลหะที่มีรูพรุนยังสามารถใช้เป็น วัสดุดูดซับเสียง นั่นคือเสียง-วัสดุดูดซับซึ่งเป็นเสียง-วัสดุดูดซับ ใช้งานได้ทั้งในท่อส่งก๊าซและท่อส่งไอน้ำ

2.6 สารหน่วงไฟและการระเบิด-วัสดุป้องกันการระเบิด

โฟมโลหะที่มีรูพรุนมีการซึมผ่านของของเหลวได้ดีและสามารถป้องกันการแพร่กระจายของเปลวไฟได้อย่างมีประสิทธิภาพและมีคุณสมบัติทนไฟ จึงสามารถวางลงในท่อเพื่อขนส่งของเหลวหรือก๊าซที่ติดไฟได้เพื่อป้องกันการแพร่กระจายของเปลวไฟ เนื่องจากของเหลวสามารถติดไฟได้เมื่อ ความเร็วในการขนส่งเพิ่มขึ้น (ความเร็วของเสียงสร้างแรงกดดันประมาณ 15 MPa ใกล้ขีด จำกัด การระเบิด) การทดลองแสดงให้เห็นว่า [13] โฟมโลหะมีรูพรุนหนา 6 มม. สามารถหยุดเปลวไฟของความเร็วการเผาไหม้ของไฮโดรคาร์บอนที่ 210 ม./วินาที กลไกสามารถอธิบายได้ว่าเมื่อก๊าซหรืออนุภาคที่มีอุณหภูมิสูงในเปลวไฟไหลผ่านวัสดุโฟมโลหะที่มีรูพรุน เนื่องจากการแลกเปลี่ยนความร้อนอย่างรวดเร็ว ความร้อนจะถูกดูดซับและกระจายไป ทำให้อุณหภูมิของก๊าซหรืออนุภาคลดลงต่ำกว่าจุดติดไฟ และป้องกันการแพร่กระจายของเปลวไฟ

2.7 วัสดุระบายความร้อนด้วยเหงื่อที่เกิดขึ้นเอง

น้ำหล่อเย็นที่เป็นของแข็งจะหลอมละลายและแทรกซึมเข้าไปในโครงกระดูกที่มีรูพรุนซึ่งทำจากโลหะทนความร้อน- เมื่ออยู่ภายใต้อุณหภูมิสูง สารหล่อเย็นภายในวัสดุจะละลายและกลายเป็นไอและดูดซับพลังงานความร้อนจำนวนมาก เพื่อให้วัสดุสามารถรักษาก๊าซหล่อเย็นไว้ได้ในช่วงระยะเวลาหนึ่ง ที่ระดับอุณหภูมิ ของเหลวและก๊าซที่หลบหนีจะสร้างฟิล์มเหลวหรือฟิล์มก๊าซบนพื้นผิวของวัสดุ ซึ่งสามารถแยกวัสดุออกจากสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงภายนอกได้ กระบวนการนี้สามารถทำได้จนกว่าน้ำหล่อเย็นจะหมด เนื่องจากกลไกการทำความเย็นเทียบเท่ากับตัววัสดุเองที่มี "เหงื่อออก" ดังนั้นจึงเรียกว่า-วัสดุทำความเย็นที่ระบายเหงื่อได้เอง

2.8 วัสดุทำความเย็นที่แตกต่างกัน

การระบายความร้อนแบบไดเวอร์เจนท์เป็นเทคโนโลยีการระบายความร้อนขั้นสูงที่บังคับให้ตัวกลางระบายความร้อนด้วยก๊าซหรือของเหลวผ่านวัสดุที่มีรูพรุน เพื่อให้ชั้นขอบเขตก๊าซที่ต่อเนื่องและเสถียรพร้อมประสิทธิภาพของฉนวนกันความร้อนที่ดีถูกสร้างขึ้นบนพื้นผิวของวัสดุเพื่อแยกวัสดุออกจากความร้อน ไหล. เปิดเพื่อให้ได้ผลเย็นที่เหมาะมาก ยกตัวอย่างแผงหัวฉีดไฮโดรเจนเหลว-ออกซิเจนเหลวเครื่องยนต์ thrust chamber เป็นตัวอย่าง หลังจากใช้การระบายความร้อนแบบไดเวอร์เจนต์ ด้านหนึ่งเป็นไฮโดรเจนที่ -150 องศา และอีกด้านหนึ่งเป็นแก๊สที่อุณหภูมิ 3500 องศา และอุณหภูมิพื้นผิวร้อนของวัสดุเพียง 80-200 องศา องศาระหว่าง [14] วัสดุที่มีรูพรุนที่ใช้สำหรับการระบายความร้อนที่แตกต่างกันจะต้องสามารถควบคุมปริมาณการแทรกซึมได้อย่างแม่นยำภายในช่วงที่เหมาะสม มีการระบายอากาศสม่ำเสมอ รูพรุนขนาดเล็ก และการไหลของตัวกลางที่ราบรื่น และต้องเป็นไปตามข้อกำหนดพื้นฐานในฐานะวัสดุโครงสร้างที่ทนความร้อน ด้วยความแข็งแกร่งและความฝืดบางอย่าง และความเหนียว เลือกวัสดุที่มีคุณสมบัติป้องกันการเกิดออกซิเดชันที่ดีเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดออกซิเดชันปิดกั้นรูขุมขนโดยไม่ได้ตั้งใจ วัสดุโฟมที่มีรูพรุนตาข่ายลวดเผาเป็นทางเลือกที่ดีที่สุด

2.9 วัสดุกรอง

โฟมโลหะที่มีรูพรุนถูกเตรียมในรูปทรงที่เหมาะสม และสามารถใช้เป็นวัสดุกรองเพื่อกรองของแข็งหรือสารแขวนลอยออกจากของเหลว (เช่น น้ำ สารละลาย น้ำมันเบนซิน น้ำมันหล่อลื่น สารทำความเย็น โพลิเมอร์ละลาย) วัสดุโฟมโลหะที่มีรูพรุนโดยทั่วไปคือบรอนซ์หรือสแตนเลส ในของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง โลหะมีค่า เช่น Au ถูกนำมาใช้

3. การเตรียมการบัดกรีโลหะผสมอะลูมิเนียมโดยวิธีผงโลหะ

3.1 วัสดุและวิธีการทดลอง

ผงบัดกรี A1-Si ที่มีขนาดอนุภาค 45-105 ^m และผงฟลักซ์ KAlF4 ที่มีขนาดอนุภาค 25-45 ถูกผสมอย่างสม่ำเสมอในอัตราส่วนมวล 9:1 และกดลงไป ผงทรงกระบอกขนาดกึ่ง-40 มม. ในการกดแบบไอโซสแตติกแบบเย็น หน่วยกดแรงดันคือ 100-300MPa จากนั้นในเตาเผาผนึกสุญญากาศที่มีระดับสุญญากาศ 10-3Pa เผาที่อุณหภูมิ 300-550 องศาเป็นเวลา 2 ชั่วโมง และทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้องด้วยเตาเผา จากนั้น ชิ้นงานที่เผาแล้วจะถูกอัดด้วยเครื่องอัดรีดแบบร้อนที่มีอัตราส่วนการอัดรีด 64:1 ความเร็วในการอัดรีด 2.2 ม./นาที และอุณหภูมิการอัดรีดที่ 400 องศาเพื่อรีดโลหะฟิลเลอร์ประสานขนาดเสมือน 5 มม. วัดความหนาแน่นโดยใช้วิธีการระบายน้ำ ตัวอย่างทางโลหะวิทยาถูกขัดเงาด้วยเครื่องจักรและแกะสลักด้วยรีเอเจนต์ Keller มาตรฐาน (0.5 เปอร์เซ็นต์ HF บวก 1.5 เปอร์เซ็นต์ HCl บวก 2.5 เปอร์เซ็นต์ HNO3 บวก 95.5 เปอร์เซ็นต์ H2O) และโครงสร้างจุลภาคของวัสดุก่อนและหลังการรีดร้อนถูกสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด QUANTA200

3.2 ข้อสรุปการทดลอง

(1) ขนาดของแรงกดกำหนดความหนาแน่นของผงบัดกรีอะลูมิเนียมฟลักซ์ในตัวเอง- ยิ่งแรงกดสูงเท่าใด ความหนาแน่นของผงก็จะยิ่งสูงขึ้น เมื่อแรงดันกดต่ำ ความหนาแน่นของผงจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วตามแรงกดที่เพิ่มขึ้น เมื่อแรงกดสูง เมื่อความดันเพิ่มขึ้น ความหนาแน่นของผงจะเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ เมื่อแรงกดอยู่ที่ประมาณ 150MPa ความหนาแน่นสัมพัทธ์ของผงสามารถเข้าถึง 80 เปอร์เซ็นต์ และผงมีเงื่อนไขสำหรับการเผาผนึกและการรีดร้อนในภายหลัง

(2) กระบวนการเผาผนึกแบบเดิม (รวมถึงการเผาผนึกด้วยสุญญากาศ) ไม่สามารถเพิ่มความหนาแน่นของผงบัดกรีอะลูมิเนียมฟลักซ์ในตัว-ได้ เมื่อเผาที่อุณหภูมิต่ำกว่าโซลิดัส ความหนาแน่นของตัวอย่างจะไม่เพิ่มขึ้น แต่ลดลง สูงกว่าการเผาผนึกอุณหภูมิโซลิดัส ตัวอย่างจะละลาย และอุณหภูมิการเผาผนึกจะเพิ่มขึ้น ความหนาแน่นของการเผาผนึกด้วยผงจะไม่เพิ่มขึ้นตามไปด้วย

(3) ในระหว่างกระบวนการรีดร้อน บิลเล็ตที่เผาแล้วผ่านการเปลี่ยนรูปพลาสติก ช่องว่างและขอบเขตระหว่างอนุภาคภายในจะหายไป ช่องว่างจะลดลง และความหนาแน่นสัมพัทธ์ของตัวอย่างถึง 96.7 เปอร์เซ็นต์ จากมุมมองขององค์ประกอบของเฟส อนุภาคสีขาว KAlF4 จุดสีดำขนาดเล็ก และ Si คริสตัลปฐมภูมิจะกระจายตัวค่อนข้างสม่ำเสมอบนเมทริกซ์ A1-Si

โฟมโลหะที่มีรูพรุนมีคุณสมบัติทางกายภาพต่างๆ เช่น ความพรุน การลดการสั่นสะเทือน การทำให้หมาดๆ การดูดซับเสียง ฉนวนกันเสียง การกระจายความร้อน การดูดซับพลังงานกระแทก การป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้า ฯลฯ ดังนั้นจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้นในสาขาอุตสาหกรรมทั่วไปและสูง -สาขาเทคโนโลยีทั้งในและต่างประเทศ . การวิจัยในปัจจุบันเกี่ยวกับโฟมโลหะที่มีรูพรุนส่วนใหญ่ดำเนินการโดยคนงานด้านโลหะหรือวัสดุโลหะโดยใช้วิธีการทางวินัยเดียว- และการวิจัยเกี่ยวกับโฟมโลหะที่มีรูพรุนควรเริ่มต้นจากการผสมผสานระหว่างสาขาวิชาและความรู้ที่หลากหลาย เป็นการยากที่จะบรรลุความก้าวหน้าใน-การวิจัยทางวินัยเดี่ยว และขอแนะนำให้แยกการวิจัยออกจากการประยุกต์ใช้ การวิจัยในอนาคตควรใช้-การสอดแทรกทางวินัยหลายด้าน- เอาชนะปรากฏการณ์ของการเตรียมวัสดุและการใช้งานที่ถูกตัดการเชื่อมต่อ และดำเนินการวิจัยที่ตรงเป้าหมายโดยมีความต้องการเป็นเป้าหมาย เพื่อที่จะเร่งกระบวนการเปลี่ยนโฉมวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยีสู่ผลผลิตที่แท้จริง