Casting Protocollen voor de productie van Open Cell Aluminium schuimen door de Replicatie Techniek en het effect op de porositeit

Metaalschuimen hebben een groot bedrag van de rente en onderzoeksinspanning aangetrokken in de afgelopen jaren, zoals blijkt uit het grote oeuvre aangehaald in brede evaluatie artikelen zoals Banhart ^1, Conde et al. ² of meer recent Goodall en Mortensen ^3. Onder het gebruikt voor de productie van het materiaal methoden, wordt de replicatie proces onderscheidt zich door zijn experimentele eenvoud en de mate van controle over het uiteindelijke schuim structuur die kan worden aangeboden. Opgemerkt wordt dat hoewel in de literatuur dergelijke materialen worden vaak beschreven als schuimen (en hier) zoals ze niet worden geproduceerd door gasbellen in een vloeistof worden ze geschikter genoemd poreus metalen of microcellulaire metalen.

Het eerste verslag van de replicatie proces was in de vroege jaren 1960 ^4, en het is verder ontwikkeld in de verschillende stadia sindsdien, met een opmerkelijke vooruitgang door de onderzoeksgroep van Mortensen aan de Ecole Polytechnique Federale de Lausanne in Zwitserland.

Het steunt op het gieten van het metaal rondom een voorvorm van deeltjes die de vorm van de porositeit in het uiteindelijke materiaal definieert ^{2, 5.} Na koelen van de voorvorm kan worden verwijderd door oplosmiddelextractie uitloging of pyrolyse die oxidatie veroorzaakt. Een populaire gebruik van deze techniek gebruik NaCl als een ruimte houder aluminium ^10/05 of aluminiumlegering schuimen ^11-14 produceren. NaCl heeft verschillende voordelen zoals het gemakkelijk toegankelijke, niet-toxisch en kan het schuim worden verwijderd door oplossing in water. Door een smeltpunt van 801 ° C kan worden gebruikt met metalen die een smeltpunt lager dan deze waarde, meestal aluminium, maar voorbeelden zijn ook van toepassing met materialen zoals metallieke glazen door bevochtigen een mix van vloeistof-palladium gebaseerde bulk metallic glas legering en NaCl korrels ^15. Substitutie van de NaCl met hoger smeltpunt materialen maakt ook de production van schuim van hoger smeltpunt metalen ^16. Dit kunnen andere in water oplosbare materialen of onoplosbare inbegrip van verschillende soorten zand. In deze vorm wordt het proces meer conventionele zandgieten als de zand, hoge druk waterstralen ^{17, 18} of andere vormen van was- ¹⁹ en schudden ²⁰ vereist verwijderen.

Het essentieel proces ²¹ verloopt door middel korrels NaCl en ze in een vorm ^{4, 22, 23.} De basismethode is gebruikt voor aluminium en aluminiumlegeringen schuimen ^24-26 maken voor een breed scala van schuim gedrag onderzoeken. Aanvullende maatregelen zijn ingevoerd om verdere controle van de dichtheid en de interconnectiviteit van de poriën te verhogen; deze omvatten het verdichten van de voorvorm. Om de voorvorm te verdichten, is sinteren in dienst ^{27, 28} en is gebruikt in verschillende experimenten sinds ^13, met het sintergedrag vanNaCl basis van temperatuur, korrelgrootte en dichtheid beschreven door Goodall et al. ^29. Een andere methode hiervoor is koud isostatisch persen (CIP) ^{5, 30;} Dit is een snellere techniek die een groter spectrum van vergelijkbare dichtheden kunnen bereiken. De procedure kan ook worden uitgevoerd in de vaste toestand met metaalpoeder en NaCl korrels, en wordt dan soms genoemd sinteren en oplossingsproces ^31.

Een volledig overzicht van het gebruik van de replicatie techniek date en vergelijking met andere technieken worden in Goodall en Mortensen ^3.

In dit werk rapporteren we gedetailleerd apparatuur en experimentele protocollen die zijn gebruikt voor het verwerken van metaalschuim door de replicatiemethode, en die relatief eenvoudig te implementeren in een laboratorium omgeving. Het is belangrijk te erkennen dat andere versies van de apparaten, met verschillende mogelijkheden bestaan ​​in andere onderzoeken gde andere groepen, en dat terwijl de hier gepresenteerde materiaal is geschikt om het materiaal te verwerken, is niet de enige versie of protocol dat kan worden gemaakt om te werken. In elk geval, een grondig begrip van een bepaalde methode is essentieel voor experimentele succes.

De precieze protocollen die gebruikt worden hieronder beschreven. Het protocol varianten (A, B, C en D) hebben kleine veranderingen tussen hen voornamelijk bestemd zijn om de dichtheid van de geproduceerde schuimen wijzigen. De porositeit wordt berekend uit metingen van het stortgewicht van de monsters, de omvang en de dichtheid van aluminium (2,7 g / cm ^3). Bij het ontwikkelen van de beschreven aluminiumschuim productie van replicatie werkwijzen zijn pogingen gedaan om de hoeveelheid geavanceerde apparatuur reduceren tot de kleinst mogelijke mate, dat de werkwijze zo eenvoudig mogelijk te implementeren. Andere variaties die kunnen worden gebruikt in verschillende stadia worden later besproken.