Summary

복제 기술에 의해 오픈 셀 알루미늄 발포체의 생산 및 기공의 효과에 대한 프로토콜 캐스팅

Published: December 11, 2014
doi:

Summary

Replication is one of the processing techniques used for the production of porous metal sponges. In this paper one implementation of the method for the production of open celled porous aluminum is shown in detail.

Abstract

금속 폼은 기본적인 이해와보기의 실용적인 응용 지점 모두에서 흥미있는 물질이다. 제안 된 용도는, 많은 경우에 임플란트 본체로서, 높은 표면 영역 열 교환기 또는 전극으로서, 경량 구조 또는 충격 에너지 흡수에 대한 실험적으로 검증, 및 많은되었다. 실력이 그들의 구조 특성 관계를 이해 하였지만, 다른 처리 기법의 다수, 다양한 특징과 구조와 각각의 생성 물질은 구조물의 모든 측면의 개별 효과의 이해가 완료되지 않은 것을 의미한다. 용탕 이동식 프리폼 물질의 입자 사이에 침투 복제 프로세스는, 제어의 높은 정도를 현저하게 할 수 있으며 이러한 관계의 일부를 명료하게 좋은 효과를 위해 사용되어왔다. 그럼에도 불구하고, 각각의 프로세스는 "노하우"에 의존하는 많은 단계를 갖고,이 논문은 연구 환경에 비교적 쉽게 설정 될 재료 및 장비를 사용하여, 이러한 처리 방법의 일 실시 예의 모든 단계의 상세한 설명을 제공하는 것을 목적으로한다. 이 프로토콜 및 그 변형의 목적은 프로세스 내의 특정 단계를 수정하여 샘플의 결과를 조정할 수있는 가능성을 제공하는, 효과적이고 간단한 방법으로 금속 발포체를 제조하는 것이다. 이 다음으로, 1-2.36 mm 직경과 77 %의 기공율 61 %의 기공 크기를 갖는 개방 셀 알루미늄 발포체를 얻을 수있다.

Introduction

넓은 예컨대 Banhart 1과 종설 징에 인용 작업하는 큰 몸체 같이 금속 발포체 최근 관심과 연구 노력의 많은 양이 많다 콘드 등. 2 개 이상의 최근 구달 모텐슨 3. 재료의 제조에 사용되는 방법 중, 복제 프로세스는 실험적인 단순성 및 제공 될 수있다 최종 발포체 구조 제어의 정도에 따라 구별된다. 그것은 그들이 가스의 기포에 의해 생성되지 않는 한 문헌에서 이러한 물질은 액체 내에 종종 발포체로서 기술 (및 위치) 되더라도 그들이보다 적절하게 미세 다공성 금속 또는 금속이라는 것을 주목해야한다.

복제 프로세스의 최초보고는 1960 년대 초 4이고, 그것은 에콜 폴리텍 모텐슨에서의 연구 그룹에 의해 현저한 진보와 함께 보낸 후 또 다른 단계에서 개발 된스위스 hnique Federale 드 로잔.

이 프로세스는, 5. 프리폼 냉각수 침출 용매 또는 열분해에 의해 제거 될 수 후 산화를 일으키는 최종 다공성 재료의 형상을 정의하는 입자의 주위 모재 금속의 주조에 의존한다. 이 기술의 사용은 인기 5-10 알루미늄 또는 알루미늄 합금 11-14 발포체를 생성하기 위해 공간 홀더로 염화나트륨을 이용한다. 염화나트륨은 비 독성, 용이하게 액세스 가능하고 물에 용해하여 발포체로부터 제거 될 수있는 바와 같이 여러 가지 이점을 갖는다. 801 ° C의 융점으로,이 값이 가장 일반적으로 알루미늄보다 낮은 융점 금속을 사용할 수 있지만, 실시 예는 또한 혼합을 가습함으로써, 이러한 벌크 금속 유리와 같은 물질로 이용의 존재 액체 팔라듐 계 벌크 금속 유리 합금 및 염화나트륨 15 과립. 높은 융점 물질과 염화나트륨의 교체는 P 허용높은 융점 금속 (16)에서 폼의 roduction. 이는 기타 수용성 물질, 또는 모래를 포함한 다양한 유형의 불용성 것을들 수있다. 이러한 형태의 처리는 더 모래, 고압 워터 제트 (17), (18) 또는 세탁기 (19)의 다른 형태 또는 20이 요구되는 교반을 제거하도록 종래의 사형 주조 같이된다.

필수적인 프로세스의 NaCl 그레인을 취하여 몰드 넣어서 21로 진행 4, 22, 23. 기본적인 방법은 발포 거동 조사 광범위한 알루미늄 및 알루미늄 합금 발포체 24-26을 확인하는 데 사용되어왔다. 추가 단계는 상기 밀도를 제어하고 기공의 상호 연결성을 증가시키기 위해 도입되었다; 이러한 프리폼의 치밀화를 포함한다. 예비 성형체를 치밀화 소결 27 채용되어, 28의 소결 거동과, 13 년 이후 다양한 실험에 사용 된염화나트륨 구달 등. (29)에 의해 설명 온도, 과립의 크기와 밀도에 따라. 이러한 목적으로 사용되는 또 다른 방법은 (CIP) 5, 30 냉간 등방이고; 이 비교 밀도의 큰 스펙트럼을 달성 할 수있는 빠른 기술이다. 절차는 또한 금속 분말 및 염화나트륨 입자와 고체 상태로 수행 될 수 있으며, 그러면 때때로 용해 소결 공정 (31)라고한다.

날짜 및 다른 기술과의 비교에 복제 기술의 사용의 완전한 조사 구달 모텐슨 3에 주어진다.

본 연구에서 우리는 세부 설비에보고하고 복제 방법에 의해 금속 발포체의 처리를 위해 사용되며, 한 실험 프로토콜 연구 실험실 환경에서 구현하기가 비교적 쉽다. 다른 기능은 다른 연구 g에 존재와이 장비의 다른 버전을 인정하는 것이 중요하다roups하고, 여기에 제시된 장비 재료를 처리하는 데 적합하지만,이 전용 ​​버전 또는 작동하도록 만들 수있다 프로토콜이 아님. 어떤 경우에, 임의의 특정 방법의 완전한 이해 실험 성공에 필수적이다.

사용되는 정확한 프로토콜이 아래에 자세히 설명되어있다. 프로토콜의 변화 (A, B, C 및 D)은 주로 제조 발포체의 밀도를 변경하기위한 그들 사이의 약간의 변화가있다. 기공률은 벌크 샘플의 중량, 부피 및 알루미늄의 농도를 측정하여 산출 된 (2.7 g / cm 3). 복제에 의해 알루미늄 발포체 제조에 기술 된 방법을 개발, 시도 방법은 가능한 구현하기 용이하도록, 가능한 한 작은 범위까지 첨단 장비의 양을 감소시키기 위해 이루어지고있다. 다른 단계에서 사용될 수있는 다른 변형은 나중에 논의된다.

Protocol

참고 : 아래의 지침은 프로토콜 (그림 1)에 대한 것입니다. 프로토콜 B, C 및 D에 대한 수정도 나열되어 있습니다. 1. 알루미늄 바 준비 도가니에 상업 순도 알루미늄 잉곳 – (1kg 500g) 큰 조각을 놓습니다. 용융 될 때까지 약 1 시간 동안 800 ° C에서로에서 도가니를 놓습니다. 퍼니스에서 도가니를 취하여 약 ½ mm의 간극을 제공 침윤 (51mm)을 위해 …

Representative Results

도 4의 염화나트륨 입자의 형태는 예시적인 목적을 위해, (각도 및 구면)을 알 수있다. 프로토콜 얻은 발포체 모난 형상 입자를 사용하여 제조하고, 나머지는 구형 입자로 이루어졌다. 이것은 다른 형태의 NaCl 입자의 사용은 샘플에서 얻어진 다공성에는 관찰 된 효과가 없었다는 것을 알 수 있었다. 결과에서 우리는 샘플 (프로토콜로 만든) A, B, C의 벌크의 무게와 …

Discussion

여기에 설명 된 기본적인 방법은 다른 연구자들에 의해 상이한 형태로 사용되어왔다. 다른 종류의 폼을 생성 할 수 있도록 키 변종 중 일부는 설명합니다. 이들 발포체의 특성에서는이 같은 기공 크기, 표면적이나 두께는, 발포 특성의 완전한 이해를 획득하는 데 필요할 수있는 스트러트 등의 다른 구조적 특성, 신속하고 용이하게 평가하지만 특성화 한, 다공성을 측정하고 다른 응용 프로그램. ?…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

교신 저자는 장학금의 제공을 위해 과학 기술 CONACYT의 멕시코 정부의 국가위원회를 인정하고 싶습니다.

Materials

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Diesen Artikel zitieren
Elizondo Luna, E. M., Barari, F., Woolley, R., Goodall, R. Casting Protocols for the Production of Open Cell Aluminum Foams by the Replication Technique and the Effect on Porosity. J. Vis. Exp. (94), e52268, doi:10.3791/52268 (2014).

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