Fundição protocolos para a Produção de Abra a pilha de alumínio Espumas pela técnica de replicação e o Efeito da porosidade

Espumas metálicas têm atraído uma grande quantidade de interesse e esforço de pesquisa nos últimos anos, como o demonstra o grande corpo de trabalho citado em ampla revisão de artigos, tais como Banhart ^1, Conde et al. ² ou mais recentemente Goodall e Mortensen ^3. Entre os métodos utilizados para a produção do material, o processo de replicação se distingue pela sua simplicidade experimental e o grau de controle sobre a estrutura da espuma final que pode ser oferecido. Deve notar-se que, embora na literatura tais materiais são geralmente descritos como espumas (e aqui), como eles não são produzidos por bolhas de gás dentro de um líquido que é mais adequadamente chamada metais porosos ou metais microcelulares.

O primeiro relatório do processo de replicação foi no início dos anos 1960 ^4, e que tem sido desenvolvido em diferentes fases, desde então, com notáveis ​​avanços por parte do grupo de pesquisa Mortensen na Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, na Suíça.

O processo baseia-se na fundição do metal em torno de um pré-molde de partículas que define a forma da porosidade do material final, em ^{2, 5.} Depois de arrefecer a pré-forma pode ser removido por lixiviação de solvente ou de pirólise, que provoca a oxidação. Um uso popular dessa técnica utiliza NaCl como um suporte de espaço para produzir alumínio ^5-10 ou ligas de alumínio espumas ^11-14. NaCI tem várias vantagens, tais como serem facilmente acessíveis, não tóxico e pode ser removido a partir da espuma por dissolução em água. Por ter um ponto de fusão de 801 ° C, que pode ser usado com metais que têm um ponto mais baixo do que este valor, mais geralmente de alumínio de fusão, mas existem também exemplos do uso com materiais tais como os vidros metálicos a granel, por humidificação de uma mistura de líquido liga vidro metálico em massa-base de paládio e NaCl grânulos ^15. Substituição do NaCl com materiais de ponto de fusão mais elevada também permite a produção de espumas a partir de metais de ponto de fusão mais elevado ^16. Isto pode incluir outros materiais solúveis em água, ou insolúveis, incluindo os diferentes tipos de areia. Nesta forma, o processo torna-se mais como areia de fundição convencional como para remover a areia, jatos de água de alta pressão ^{17, 18} ou diferentes formas de lavagem ¹⁹ ou agitação ²⁰ são obrigatórios.

O processo prossegue por ²¹ essencial tendo grãos de NaCl e colocando-os num molde ^{4, 22, 23.} O método básico foi usado para fazer espumas de alumínio e de ligas de alumínio ^24-26 para uma vasta gama de investigações do comportamento de espuma. Passos adicionais foram introduzidas para controlar ainda mais a densidade e para aumentar a interconectividade dos poros; estes incluem a densificação do pré-molde. Para densificar o pré-molde, de sinterização foi utilizado ^{27, 28,} e tem sido utilizado em experiências ^diferentes, desde ^13, com o comportamento de sinterizaçãoNaCl com base na temperatura, o tamanho do grânulo e a densidade descrito por Goodall et ai. ^29. Outro método utilizado para esta finalidade é prensagem isostática a frio (CIP) ^{5, 30;} esta é uma técnica mais rápida que pode atingir um maior espectro de densidades comparáveis. O procedimento também pode ser realizado no estado sólido com metal em pó e grãos de NaCl, e, em seguida, é por vezes chamado de sinterização e Dissolução do Processo ^31.

Um levantamento completo da utilização de uma técnica de replicação de data e comparação com outras técnicas é apresentado em Goodall e Mortensen ^3.

Neste trabalho descrevemos em detalhe equipamento e protocolos experimentais que têm sido utilizados para o processamento de espumas metálicas pelo método de replicação, e que são relativamente fáceis de implementar em um ambiente de laboratório de pesquisa. É importante reconhecer que as outras versões do equipamento, com diferentes capacidades existem em outras pesquisas gs grupos, e que, embora o equipamento aqui apresentada é adequada para processar o material, não é a única versão ou protocolo que pode ser posto a funcionar. Em qualquer caso, uma compreensão completa de qualquer método particular é essencial para o sucesso experimental.

Os protocolos precisos utilizados são detalhados a seguir. As variações no protocolo (A, B, C e D) têm pequenas alterações entre eles, principalmente destinado a alterar a densidade das espumas produzidas. A porosidade foi calculada a partir de medições do peso das amostras de grandes quantidades, o seu volume e a densidade de alumínio (2,7 g / cm ^3). No desenvolvimento dos métodos descritos para a produção de espuma de alumínio por replicação, têm sido feitas tentativas para reduzir a quantidade de equipamento avançado para a menor medida do possível, de tal forma que o método é tão fácil quanto possível para implementar. Outras variações que podem ser utilizadas em diferentes estágios são discutidos mais tarde.