יציקת פרוטוקולים לייצור תא הפתוח קצף אלומיניום על ידי טכניקת השכפול והשפעת על נקבוביות

קצף מתכת משך כמות גדולה של ריבית ומאמץ מחקרי בשנים האחרונות, כפי שמוצג על ידי הגוף הגדול של עבודה שצוטט במאמרי ביקורת רחב היקף כגון ¹ Banhart, Conde et al. ² או יותר לאחרונה גודול ומורטנסן ^3. בין השיטות המשמשות לייצור של החומר, תהליך השכפול מתאפיין בפשטות הניסיונית שלה ואת מידת שליטה על מבנה הקצף הסופי שניתן להציע. יש לציין שלמרות שבספרות חומרים כגון מתוארים לעתים קרובות כקצף (וכאן) כפי שהם לא מיוצרים על ידי בועות גז בתוך נוזל שהם נקראים באופן הולם יותר מתכות נקבוביות או מתכות מיקרו.

הדו"ח הראשון של תהליך השכפול היה בתחילת 1960 ^4, והיא פותחה נוספת בשלבים שונים מאז, עם התקדמות ראויה לציון על ידי קבוצת המחקר של מורטנסן בPolytec Ecolehnique הפדרלי דה לוזאן בשוויץ.

התהליך מסתמך על הליהוק של המתכת סביב preform של חלקיקים המגדיר את הצורה של נקבוביות בחומר הסופי ^{2, 5.} לאחר קירור preform ניתן להסיר על ידי שטיפה או פירוליזה ממס שגורמים לחמצון. שימוש פופולרי של טכניקה זו מנצל NaCl כבעל שטח כדי לייצר קצף אלומיניום ^5-10 או סגסוגת אלומיניום ^11-14. יש NaCl מספר יתרונות כגון להיות נגיש, שאינו רעיל וניתן להסיר את הקצף על ידי פירוק במים. על ידי בעל נקודת 801 ° C התכה, ניתן להשתמש בו עם מתכות שיש נקודת התכה נמוכה יותר מאשר ערך זה, הנפוץ ביותר אלומיניום, אבל דוגמאות קיימות גם בשימוש עם חומרים כגון משקפיים מתכתיים בתפזורת, על ידי שילוב של humidifying סגסוגת נוזלית מבוסס פלדיום זכוכית מתכתית בתפזורת וNaCl גרגירי ^15. חילוף של NaCl עם חומרי נקודת התכה גבוהה יותר מאפשר גם production של קצף ממתכות נקודת התכה גבוהה יותר ^16. זה עשוי לכלול חומרים אחרים מסיסים במים, או לא מסיסים אלה כוללים סוגים שונים של חול. בטופס זה התהליך הופך להיות יותר כמו יציקת חול קונבנציונלית כלהסיר את החול, סילוני מים בלחץ גבוה ^{17, 18} או צורות שונות של שטיפה ¹⁹ או ²⁰ התססה נדרשים.

התהליך החיוני ²¹ תמורה על ידי לקיחת גרגרי NaCl ומציב אותם בתבנית ^{4, 22, 23.} השיטה הבסיסית נעשה שימוש כדי להפוך את קצף אלומיניום וסגסוגת אלומיניום ^24-26 למגוון רחב של חקירות קצף התנהגות. צעדים נוספים הוכנסו לשליטה נוספת הצפיפות ולהגדיל את קישור הגומלין של נקבוביות; אלה כוללים את הציפוף של preform. לdensify preform, sintering כבר מועסק ^{27, 28} ומאז משמש בניסויים שונים מאז ^13, עם sintering ההתנהגותNaCl המבוסס על טמפרטורה, גודל גרגר וצפיפות שתואר על ידי et al גודול. ^29. שיטה נוספת המשמשת למטרה זו היא isostatic הקר לחיצה (CIP) ^{5, 30;} זה הוא טכניקה מהירה שיכול להשיג ספקטרום רחב יותר של צפיפות דומה. ההליך יכול להתבצע גם במצב המוצק עם אבקת מתכת ודגנים NaCl, ולאחר מכן נקרא לעתים תהליך Sintering ופירוק ^31.

סקר מלא של השימוש בטכניקת השכפול עד כה והשוואה עם שיטות אחרות ניתן בגודול ומורטנסן ^3.

בעבודה זו אנו מדווחים בציוד פרט ופרוטוקולי ניסוי שהיה בשימוש לעיבוד של קצף מתכת בשיטת השכפול, ואשר קלים יחסית ליישום בסביבת מעבדת מחקר. חשוב להכיר בכך שגרסות האחרות של הציוד, עם יכולות שונות קיימות בg מחקר האחרroups, וכי בעוד שהציוד שהוצג כאן הוא מתאים לעיבוד החומר, זה לא הגרסה היחידה או פרוטוקול שניתן לעשות כדי לעבוד. בכל מקרה, הבנה מעמיקה של שיטה מסוימת היא חיונית להצלחת ניסוי.

הפרוטוקולים המדויקים המשמשים מפורטים להלן. וריאציות הפרוטוקול (A, B, C ו- D) יש שינויים קטנים ביניהם, בעיקר נועדו לשנות את הצפיפות של קצף מיוצר. הנקבוביות חושבה ממדידות של המשקל בתפזורת של הדגימות, הנפח שלהם והצפיפות של אלומיניום (2.7 g / cm ^3). בפיתוח השיטות שתוארו לייצור קצף אלומיניום על ידי שכפול, נעשו ניסיונות לצמצם את כמות הציוד מתקדם במידת האפשר הקטנה ביותר, כך שהשיטה היא קלה ליישום ככל האפשר. וריאציות אחרות שניתן להשתמש בו בשלבים שונים נדונו בהמשך.