Casting Protokolle für die Herstellung von Aluminium-Schäume Offenzellige vom Replikations Technik und der Auswirkungen auf die Porosität

Metallschäume haben eine große Menge an Interesse und die Forschungsanstrengungen in den letzten Jahren angezogen, wie durch die große Menge an Arbeit in weit reichende Überprüfung Artikel wie Banhart ¹ zitiert gezeigt, Conde et al. ² oder in jüngerer Zeit Goodall und Mortensen ^3. Unter den für die Herstellung des Materials verwendeten Verfahren wird die Replikation durch die experimentelle Einfachheit und der Grad der Kontrolle über die endgültige Schaumstruktur, die angeboten werden können, unterschieden. Es sei darauf hingewiesen, dass, obwohl in der Literatur Solche Materialien werden häufig als Schäume beschrieben (und sind hier), da sie nicht durch Gasblasen erzeugt werden, innerhalb einer Flüssigkeit sie passender genannte poröse Metalle oder mikrozellularen Metalle werden.

Der erste Bericht über den Replikationsprozess war in den frühen 1960er Jahren ^4, und es hat sich weiter in verschiedenen Stadien seitdem entwickelt worden, mit bemerkenswerten Fortschritte, die der Arbeitsgruppe von Mortensen an der Ecole Polytechnique Federale de Lausanne in der Schweiz.

Das Verfahren beruht auf dem Gießen des Metalls um eine Vorform von Teilchen, die die Form der Porosität im fertigen Materials definiert ^{2, 5.} Nach dem Abkühlen des Vorformlings kann durch Lösungsmittel Auslaugen oder Pyrolyse entfernt werden kann, die Oxidation führt. Eine beliebte Anwendung dieser Technik nutzt NaCl als Abstandshalter auf Aluminium oder Aluminiumlegierung ^{5-10 11-14} Schäume herzustellen. NaCl hat mehrere Vorteile, wie leicht zugänglich, nicht toxisch und können aus dem Schaum, der durch Auflösen in Wasser entfernt werden. Durch einen Schmelzpunkt von 801 ° C, kann es mit Metallen, die einen Schmelzpunkt niedriger ist als dieser Wert, üblicherweise Aluminium angewendet werden, aber Beispiele existieren auch für die Verwendung mit Materialien wie metallischen Gläsern, durch Befeuchten einer Mischung aus Flüssigkeit Palladiumbasis Groß metallischem Glas Legierung und NaCl-Granulat ^15. Substitution des NaCl mit höherem Schmelzpunkt Materialien erlaubt auch die produktion von Schäumen aus höheren Schmelzpunkt Metalle ^16. Dies kann andere wasserlösliche Materialien oder unlösliche einschließlich verschiedener Arten von Sand umfassen. In dieser Form wird der Prozess mehr wie herkömmliche Sandguss, um die Sand, Hochdruckwasserstrahlen ^{17, 18} oder verschiedene Formen der Wasch ¹⁹ oder Rühren ²⁰ erforderlich sind, zu entfernen.

Der grundlegende Prozess ²¹ schreitet indem Körner NaCl und sie in eine Form ^{4, 22, 23.} Das Grundverfahren wurde verwendet, um Aluminium und Aluminiumlegierungen Schäume ^24-26 für eine Vielzahl von Schaumverhalten Untersuchungen zu machen. Es wurden weitere Schritte eingeleitet, um die Dichte weiter zu kontrollieren und die Interkonnektivität der Poren zu erhöhen; diese umfassen die Verdichtung der Vorform. Den Vorformling zu verdichten, wurde das Sintern verwendet worden ^{27, 28} und ist seit dem ^13. in verschiedenen Experimenten verwendet wurde, mit dem SinterverhaltenNaCl bezogen auf die Temperatur, Korngröße und Dichte von Goodall et al. ²⁹ beschrieben. Eine weitere für diesen Zweck verwendete Verfahren ist isostatisches Kaltpressen (CIP), ^{5, 30;} Dies ist ein schnelleres Verfahren, das ein größeres Spektrum von vergleichbaren Dichten erreichen können. Das Verfahren kann auch im festen Zustand mit Metallpulver und NaCl Körner durchgeführt werden, und wird dann manchmal das Sintern und Lösungsprozess ^31.

Eine vollständige Übersicht über die Verwendung des Replikationstechnik bisher und Vergleich mit anderen Techniken ist Goodall und Mortensen ³ angegeben.

In dieser Arbeit im Detail Anlagen berichten wir und experimentelle Protokolle, die für die Verarbeitung von Metallschäumen von der Replikationsmethode verwendet wurden, und die sich relativ leicht in einem Forschungslabor Einstellung zu implementieren. Es ist wichtig zu erkennen, dass auch andere Versionen der Geräte, mit unterschiedlichen Fähigkeiten in anderen Forschungs g existierenruppen, und dass, während das hier vorgestellte Gerät ist geeignet, um das Material zu verarbeiten, ist es nicht die einzige Version oder Protokoll, das gemacht ist, um zu arbeiten. In jedem Fall ist ein gründliches Verständnis der ein bestimmtes Verfahren die für experimentelle Erfolg.

Die genauen verwendeten Protokolle sind unten aufgeführt. Die Protokollvarianten (A, B, C und D) haben kleine Veränderungen zwischen ihnen, vor allem dazu bestimmt, um die Dichte der hergestellten Schaumstoffe verändern. Die Porosität wurde aus Messungen der Schüttgewicht der Proben, deren Volumen und der Dichte von Aluminium berechnet wurde (2,7 g / cm ^3). Bei der Entwicklung der für Aluminiumschaumerzeugung durch Replikation beschriebenen Verfahren, wurden Versuche unternommen, um die Menge von moderner Ausrüstung auf das kleinstmögliche Maß zu reduzieren, so dass das Verfahren so einfach wie möglich durchzuführen. Andere Varianten, die in unterschiedlichen Phasen verwendet werden können, werden später diskutiert.