多年来,材料科学家和工欧洲杯足球竞彩程师一直在试图模仿天然多孔材料,如骨头、珊瑚和软木,制造多孔金属和金属泡沫。
泡沫金属是一种由固体金属组成的多孔结构,含有大量的充气孔隙。这些孔隙可以是密封的(闭孔泡沫),也可以是相互连通的网络(开孔泡沫)。闭孔泡沫被称为金属泡沫,而开孔泡沫被简单地称为多孔金属。
可用的金属
通常用来制造金属泡沫的金属是铝。然而,其他种类的金属可以用来制造泡沫,如钛和钽。
泡沫金属的性能
泡沫金属的主要性能如下:
- 超轻材料(75-95%的体积由空隙组成)
- 非常高的孔隙度
- 高抗压强度与良好的能量吸收特性相结合
- 导热系数低
- 高强度
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生产方法
金属熔体可以通过在液体中产生气泡而产生泡沫。由于高密度液体中的高浮力,金属熔体中的气泡倾向于上升到表面。为了防止这种情况发生,熔融金属的粘度必须增加。这可以通过添加精细的陶瓷粉末或合金元素在熔体中形成稳定颗粒来实现。欧洲杯猜球平台
金属熔体发泡的三种方法如下:
- 从外部源向液态金属注入气体
- 导致刚刚溶解在液体中的气体的沉淀
- 通过向熔体中添加气体释放发泡剂,在液体中原位形成气体
金属熔体的气体喷射发泡
加拿大Cymat aluminum公司和挪威Hydro aluminum公司使用泡沫铝和铝合金。碳化硅、氧化铝或氧化镁颗粒可用于提高熔体的粘度。欧洲杯猜球平台
混合技术应该是一致的,以确保颗粒在整个熔体中的均匀分布。欧洲杯猜球平台然后,通过旋转的叶轮或振动的喷嘴向熔体中注入气体,即空气、氮气和氩气,使熔体产生泡沫。
用发泡剂使熔体起泡
直接发泡熔体的第二种方法是向熔体中加入发泡剂,而不是向熔体中注入气体。使用氢化物或碳酸盐等化合物将气体引入熔体。
当在液态金属或半固态球团中加热时,该化合物倾向于分解并形成气泡。由此产生的泡沫必须是稳定的,以便多孔金属具有均匀的孔径和密度。
日本的新科电线公司一直在使用这种方法生产泡沫。在680°C (1256F°)的铝熔体中加入约1.5 wt.%的金属钙。熔体混合得很好,由于氧化钙、氧化钙或铝的形成,粘度开始增加4金属间化合物。这有助于液态金属的增厚。
一旦粘度达到所需值,就加入氢化钛作为发泡剂,以释放热的粘性液体中的氢气。熔化物开始慢慢地、逐渐地膨胀,填充起泡沫的容器。发泡必须在恒定的压力下进行。当容器冷却到合金熔点以下时,液体泡沫变成固体泡沫铝,可以从模具中取出进行进一步加工。
气相共晶凝固
由固-气共晶凝欧洲杯足球竞彩固形成的多孔材料被称为“gasar”,意思是“气体增强”。“已知的事实是,某些液态金属与氢气形成共晶体系。
当其中一种金属在高达50atm的高压下的氢气氛中熔化时,产生的熔体是均匀的,并带有氢气。当温度降低时,熔体将发生共晶转变,转变为非均相固体+气体体系。固体+气体体系应具有共晶浓度,然后在特定温度下发生偏析反应。
熔体开始凝固,导致气孔析出,并被包裹在金属中。主要形成向凝固方向延伸的气孔。
应用程序
泡沫金属和多孔金属的主要应用如下:
- 封闭式品种用于需要承重特性的结构应用,以及车辆中的重量节省和冲击吸收结构
- 开放品种是理想的振动和声音吸收,过滤和催化在高温,热交换和在医疗设备。
- 开放品种在过滤和阻尼等功能性应用中也很有用。
- 泡沫金属被用作动物的实验性假肢。
- 高强度的金属泡沫可以作为大容量的冲击能量吸收器。
- 汽车工业——泡沫减少了汽车框架中的零件数量,便于组装,从而降低成本和提高性能。
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