Casting Protocolos para la Producción de célula abierta de aluminio Espumas por la técnica de replicación y el efecto de la porosidad

Las espumas metálicas han atraído una gran cantidad de interés y el esfuerzo de investigación en los últimos años como lo demuestra la gran cantidad de trabajo citado en amplios artículos de revisión como Banhart ^1, Conde et al. ² o más recientemente Goodall y Mortensen ^3. Entre los métodos utilizados para la producción del material, el proceso de replicación se distingue por su simplicidad experimental y el grado de control sobre la estructura de espuma final que se puede ofrecer. Cabe señalar que, aunque en la literatura tales materiales se describen a menudo como espumas (y son aquí) ya que no se producen por las burbujas de gas dentro de un líquido que se denominan más apropiadamente metales porosos o metales microcelulares.

El primer informe del proceso de replicación era a principios del decenio de 1960 ^4, y se ha desarrollado aún más en las diferentes etapas, desde entonces, con notables avances por parte del grupo de investigación de Mortensen en la Escuela Polytechnique Federale de Lausanne en Suiza.

El proceso se basa en la colada del metal alrededor de una preforma de partículas que define la forma de la porosidad en el material final ^{2, 5.} Después de enfriar la preforma se puede eliminar por lixiviación disolvente o de pirólisis que provoca la oxidación. Un uso popular de esta técnica utiliza NaCl como titular de espacio para producir aluminio ^5-10 o de aleación de aluminio espumas ^11-14. NaCl tiene varias ventajas tales como ser fácilmente accesible, no tóxico y se puede retirar de la espuma por disolución en agua. Al tener un punto de fusión de 801 ° C, que puede ser utilizado con metales que tienen un punto inferior a este valor, más comúnmente fusión del aluminio, pero también existen ejemplos de la utilización con materiales tales como vidrios metálicos a granel, por humidificación una mezcla de aleación de vidrio metálico líquido a base de paladio y NaCl gránulos ^15. La sustitución del NaCl con materiales de punto de fusión más alto también permite el production de espumas de metal de ¹⁶ puntos de mayor punto de fusión. Esto puede incluir otros materiales solubles en agua, o los insolubles incluyendo diferentes tipos de arena. En esta forma el proceso se vuelve más como el bastidor de arena convencional como para quitar la arena, chorros de agua de alta presión ^{17, 18} o diferentes formas de lavado de ¹⁹ o de agitación ²⁰ son obligatorios.

El proceso esencial ²¹ procede por tomar granos de NaCl y colocándolos en un molde ^{4, 22, 23.} El método básico se ha utilizado para hacer de aluminio y aleación de aluminio espumas ^24-26 para una amplia gama de investigaciones de comportamiento de la espuma. Los pasos adicionales se han introducido para controlar aún más la densidad y aumentar la interconectividad de los poros; éstos incluyen la densificación de la preforma. Para densificar la preforma, la sinterización se ha empleado ^{27, 28} y se ha utilizado en diferentes experimentos desde ^{el 13,} con el comportamiento de sinterización deNaCl sobre la base de la temperatura, tamaño de gránulo y la densidad descrito por Goodall et al. ^29. Otro método utilizado para este propósito es prensado isostático en frío (CIP) ^{5, 30;} esta es una técnica más rápida que se puede lograr un espectro más amplio de densidades comparables. El procedimiento también se puede realizar en el estado sólido con el polvo de metal y granos de NaCl, y entonces se llama a veces la sinterización y Disolución Proceso ^31.

Un estudio completo de la utilización de la técnica de la replicación hasta la fecha y la comparación con otras técnicas se da en Goodall y Mortensen ^3.

En este trabajo se reporta en detalle equipo y protocolos experimentales que se han utilizado para el procesamiento de espumas metálicas por el método de replicación, y que son relativamente fáciles de implementar en un entorno de laboratorio de investigación. Es importante reconocer que las otras variantes del equipo, con diferentes capacidades existen en otras investigaciones grupos, y que mientras el equipo que aquí se presenta es adecuado para procesar el material, no es la única versión o protocolo que puede ser hecho para trabajar. En cualquier caso, una comprensión completa de cualquier método en particular es esencial para el éxito experimental.

Los protocolos precisos utilizados se detallan a continuación. Las variaciones de protocolo (A, B, C y D) tienen pequeños cambios entre ellos, destinado principalmente para alterar la densidad de las espumas producidas. La porosidad se ha calculado a partir de mediciones de la densidad aparente de las muestras, su volumen y la densidad del aluminio (2,7 g / cm ^3). En el desarrollo de los métodos descritos para la producción de espuma de aluminio por la replicación, se han hecho intentos para reducir la cantidad de equipos avanzados para la más pequeña medida de lo posible, de tal manera que el método es tan fácil de implementar como sea posible. Otras variaciones que se pueden utilizar en las diferentes etapas se discuten más adelante.