Método de preparación y aplicación de espuma metálica porosa

La espuma metálica porosa es un material funcional desarrollado en las últimas décadas. Su concepto y clasificación no son uniformes en el mundo académico, pero básicamente existen las siguientes definiciones: La espuma metálica porosa es una matriz metálica que contiene una determinada cantidad y un determinado tamaño. Un material metálico con un tamaño de poro y una cierta porosidad. La espuma de metal poroso fue producida por primera vez por SoSnik en los Estados Unidos en 1948 al vaporizar mercurio en aluminio fundido, lo que hizo que la comprensión de las personas sobre los metales haya experimentado un cambio importante. Se expande, rompiendo así el concepto tradicional de que los metales solo tienen estructuras densas. El material de metal de espuma porosa es en realidad un material compuesto de metal y gas. Es precisamente debido a esta estructura especial que tiene características tanto de metal como de burbuja, como densidad pequeña, área de superficie grande, buena absorción de energía y baja conductividad térmica. (cuerpo de orificio-cerrado), alta capacidad de intercambio y disipación de calor (cuerpo de orificio pasante-), buena absorción de sonido (cuerpo de orificio-a través), excelente permeabilidad (cuerpo de orificio{{4} }}cuerpo del orificio), buena absorción de ondas electromagnéticas (a través del -cuerpo del orificio), resistencia a la llama, resistencia refractaria térmica, resistencia al choque térmico, sensibilidad a los gases (algunos metales porosos son muy sensibles a ciertos gases), regenerable, buena trabajabilidad , etc. Por lo tanto, como un nuevo tipo de material funcional, tiene una amplia gama de usos en electrónica, comunicaciones, industria química, metalurgia, maquinaria, construcción, transporte e incluso tecnología aeroespacial.

1. Método de preparación de espuma de metal poroso.

1.1 Procesos basados ​​en fundidos metálicos

1.1.1 Proceso de espumado por soplado de aire

Primero se agrega SiC al metal fundido. Al2O3, etc. para aumentar la viscosidad del metal fundido" y luego usar una boquilla giratoria especial para inyectar gas (como aire, argón, nitrógeno) en el fundido [4!5]) Actualmente, Hydro Aluminium en Noruega y Cymat Aluminium en Canadá Este método se está utilizando para producir aluminio espumado "como aleación de aluminio fundido AlSi10Mg (A359) o aleación de aluminio deformado 1060" 3003 "6016" 6061, etc.) El espumado el aluminio producido puede ser arbitrariamente largo en principio" y el ancho es el mismo que el del contenedor de líquido de aluminio) La porosidad de la espuma de aluminio preparada por este método es 80 por ciento ~ 98 por ciento ", la densidad es 0.069~0.54 g/cm3" , el tamaño medio de los poros es de 3~25 mm", y el grosor de la pared es de 50~85!m) La ventaja del proceso de formación de espuma directa es que puede producir de forma continua bloques grandes. Espuma metálica de baja densidad) En comparación con otros métodos " Este método tiene el costo más bajo) Cymat puede producir aluminio 1 000 kg/h" Longitud 1,5 m" Espesor 2,5~15 cm) Espuma de aluminio producida por Hydr o Ancho de la hoja 70 cm" Espesor 8~12 cm" Longitud 2 m" La productividad es de 500~600 kg/h) La desventaja de este proceso es que debe cortarse al final del uso "lo que da como resultado poros expuestos" y procesamiento debido a el uso de partículas de refuerzo "dificultad).

1.1.2 Método de adición de agente espumante

Otra forma de espumar directamente la masa fundida es agregar un agente de expansión a la masa fundida. El agente de expansión se descompone bajo la acción del calor y libera gas" para formar espuma en la masa fundida de metal [6!7]) El método en 1986 Desarrollado por Shinco Wire de Japón empresa "producción diaria de hasta 1 00{{20}} kg de espuma de aluminio) En este método, "primero agregue Ca" y luego revuelva para aumentar la viscosidad" Esto se debe a que CaO se forma en el derretimiento. CaAl2O4 o Al4Ca) y luego agregue TiH2" puede liberar hidrógeno en el derretimiento caliente) El derretimiento pronto comienza a expandirse lentamente "después de enfriarse, forma una espuma sólida de aluminio) La espuma de aluminio producida por este método" es una de las espumas de aluminio más ampliamente disponibles. La porosidad más uniforme) En alguna literatura "ZrH2 también se usa para producir espuma de aluminio" La temperatura de formación de espuma se controla a 670~7056" y la cantidad añadida es 0,5 por ciento ~0,6 por ciento) El tamaño de la espuma de aluminio bloque producido por Shinco Wire Company [8] 2050 mm!! 650 mm!! 450 mm" El peso es de aproximadamente 160 kg" Incluyendo la densidad total de la carcasa es de 0,27 g/cm3) Después de cortar el borde " La densidad es generalmente de 0,18~0,24 g/cm3" El tamaño medio de los poros es de 2~10 mm) hay un gradiente de densidad en las direcciones horizontal y vertical "y la densidad es más baja en el medio de la parte superior) Se informa que esta espuma de aluminio es más cara) Por lo tanto, también se han propuesto algunos otros métodos" para lograr una producción continua y producción de formas complejas. Piezas de metal espumado) Usando un proceso similar "se puede agregar polvo de tungsteno y un agente de soplado al hierro fundido" para producir hierro espumado) Además de usar Ca para ajustar las propiedades de fusión, "el oxígeno también se puede soplar en el derretimiento. Aire u otros gases para aumentar la viscosidad" también puede agregar Al2O3 en polvo, MnO2 y SiC, etc.) Para superar los problemas causados ​​por la adición de vapores metálicos a la masa fundida, la velocidad de descomposición es demasiado rápida ("Es posible para preparar espuma que contiene sin descomponer primero el compuesto eutéctico de bajo punto de fusión del agente "tal como una preforma de Al-Mg" y luego la preforma se agrega a la aleación de alto punto de fusión para el proceso de formación de espuma). El agente también puede ser ligeramente más alto que la temperatura solidus Por debajo de la temperatura de descomposición El metal fundido se agrega cuando se "revuelve y solidifica) y el compuesto luego se calienta por encima de la temperatura de descomposición del agente de soplado) para que se lleve a cabo el proceso de formación de espuma real fuera en la segunda etapa)

1.2.3 Método de solidificación eutéctica de gas sólido-

El metalúrgico ucraniano Shapovalov et al. desarrolló un nuevo método para la preparación de metales porosos mediante la transformación eutéctica de gas sólido{{0}}[9]) Ciertos metales líquidos pueden formar sistemas eutécticos con hidrógeno) Fundición de metales en un hidrógeno a alta-presión ambiente" se puede obtener Metales fundidos que contienen hidrógeno. Cuando se baja la temperatura "el fundido finalmente experimentará una reacción eutéctica" formando un sólido-gas de dos-sistemas de fase. Si la composición del sistema es lo suficientemente cerca de la composición eutéctica, la separación de gases sólidos- ocurrirá a la misma temperatura de reacción. Cuando la velocidad de solidificación está entre 0,05 y 5 mm/s, "el contenido de hidrógeno del frente de solidificación aumenta" para formar burbujas. Los parámetros del proceso "deben controlarse estrictamente" para evitar que las burbujas se escapen de la fase líquida. La forma de los poros resultante depende principalmente del contenido de hidrógeno, la presión a la que se somete la masa fundida, la dirección y la velocidad de disipación del calor y el producto químico. composición de la fundir. Por lo general, se forman poros grandes alargados a lo largo de la dirección de solidificación, "tamaño de poro 10!m~10 mm" longitud de poro 100 mm~300 mm" relación de aspecto 1~300" porosidad 5 por ciento ~75 por ciento. Este método se llama GASAR, que es el acrónimo ruso de aumento de gas. El método se ha utilizado para producir níquel, cobre, aluminio, etc. porosos. Además de esto, el proceso también se puede utilizar para producir acero poroso, cobalto, cromo. , molibdeno e incluso cerámica. Sin embargo, la uniformidad de la estructura porosa preparada por este método a veces es insatisfactoria y necesita mejorarse aún más.

1.1.4 Método de fundición por filtración

Los metales porosos también se pueden obtener inyectando metal líquido en los huecos formados por partículas inorgánicas u orgánicas o esferas huecas. Después de la colada, "las partículas pueden permanecer en el metal" formando las-estructuras llamadas compuestas, también en disolventes adecuados, ácidos o Eliminación de partículas por tratamiento térmico Vermiculita, esferas de arcilla refractaria, sales solubles, arcilla expandida suelta, Las partículas de arena, las esferas de vidrio espumado y las esferas huecas de alúmina se pueden usar como rellenos inorgánicos que pueden formar huecos. Si la tasa de solidificación de la masa fundida es lo suficientemente rápida, las esferas de plástico también pueden actuar como material de soporte para la formación de huecos. Con este método se pueden producir metales porosos con una estructura de celda abierta. La ventaja del método de fundición por percolación es que la distribución del tamaño de los poros se puede controlar con precisión ajustando el tamaño de las partículas de relleno. “Pero la porosidad es inferior al 80 por ciento. El tamaño de poro y su distribución obtenida en la técnica de espumado no son controlables” y

La porosidad puede llegar al 98 por ciento. Las piezas hechas de material poroso con esta estructura de celda abierta-pueden montarse en la salida de aire de un dispositivo neumático para reducir la vibración.

1.1.5 Método de fundición de inversión

El principio del método es infiltrar el material refractario fluido en la esponja de espuma, luego-secar al aire, endurecer y hornear para descomponer la esponja de espuma y formar una forma prefabricada con una red tridimensional- esqueleto, vierta metal líquido en la forma prefabricada y retire el material refractario después de la solidificación. Se puede obtener una espuma metálica con una estructura de red tridimensional-. En la actualidad, tanto Japón como nuestro instituto han preparado con éxito muestras de espuma de aluminio mediante este método. La muestra preparada por este método tiene herencia del material original, los poros están tridimensionalmente-conectados, la estructura es uniforme y no está limitada por el material, la forma y el tamaño, y puede proporcionar a través- agujero de espuma de metal para diversos fines. La desventaja es que el esqueleto de metal La resistencia es baja y el proceso es más complicado. Además de los procesos de preparación-mencionados anteriormente, existen varios otros métodos, como: método de adición de bolas huecas, método de sinterización de polvo suelto, método de metalurgia de fibras, etc. Con la continua-investigación en profundidad sobre los materiales metálicos porosos, muchos países han propuesto varios métodos de preparación. En la patente estadounidense se informa que la empresa estadounidense ERG ha desarrollado un proceso de preparación denominado "Duocel". Un método para preparar directamente aluminio espumado a partir de aluminio fundido sobrecalentado en un entorno de vacío. El aluminio espumado producido por este método tiene baja densidad pero alta resistencia. La empresa canadiense de aluminio ha desarrollado un proceso de preparación único: se pasa aire al metal fundido en solidificación y el gas se condensa en una espuma después de que se descarga el gas. Este método puede producir grandes materiales de espuma metálica y la densidad del material resultante es pequeña. Sanders Jr. diseñó un proceso de producción de espuma de aluminio llamado burbuja de aluminio esférica hueca con boquilla de eje pasante, que es especialmente adecuado para la preparación de espuma de aleación eutéctica Al-Si.

1.2 Proceso de preparación en polvo-

1.2.1 Metalurgia de polvos

La pulvimetalurgia también es un método común para la fabricación de metal espumado, que tiene una amplia gama de aplicaciones. Muchos metales (como aluminio, estaño, hierro, oro, zinc, plomo, etc.) y sus aleaciones pueden espumarse con este método. El proceso primero mezcla el polvo metálico con una cantidad apropiada de agente espumante de manera uniforme y luego procesa el polvo mezclado en un pre-producto denso por extrusión, prensado en caliente o laminado, y luego calienta el pre- producto hasta la vecindad del punto de fusión del polvo mezclado para hacer el agente espumante. La descomposición produce gas y se puede obtener espuma de metal de celda cerrada-después del enfriamiento.

En comparación con el método de formación de espuma por fusión, el método de pulvimetalurgia es más fácil de operar y controlar; seleccionando razonablemente el tiempo de formación de espuma y la temperatura de formación de espuma, se puede obtener espuma metálica con diferentes valores de densidad. Sin embargo, el costo de producción de la pulvimetalurgia es más alto que el de la espuma por fusión, y es difícil preparar componentes de gran-volumen.

1.2.2 Método de espumado por inyección de gas

El método de formación de espuma por inyección de gas, que es similar al método de formación de espuma por agente soplador en fusión, es actualmente el método más económico para producir espumas metálicas porosas. El método consiste en inyectar gas directamente en la masa fundida de metal fundido para formar espuma en la masa fundida de metal, y el gas utilizado para la formación de espuma puede ser oxígeno, argón, aire, vapor de agua, dióxido de carbono y similares. Al igual que el método de espumado del agente espumante fundido, existen problemas tales como la dificultad para controlar el tamaño de los poros y su distribución en la matriz metálica. La tecnología clave es hacer que el metal fundido tenga una viscosidad adecuada. En general, se utilizan medidas tales como la adición de un agente de pegajosidad en polvo de carburo de silicio y calcio para aumentar la viscosidad de la masa fundida de metal. La composición del metal debe garantizar un rango de temperatura de formación de espuma lo suficientemente amplio, de modo que las células de espuma formadas tengan suficiente uniformidad y estabilidad para garantizar que la espuma no se rompa durante el proceso posterior de recolección y moldeo. La mayor ventaja de este método es su bajo costo y su fácil producción en masa industrializada.

1.2.3 Método de sinterización

Es decir, a mayor temperatura, el material produce una fase líquida inicial. Bajo la acción de la tensión superficial y el fenómeno de la capilaridad, las partículas del material entran en contacto e interactúan entre sí. Después de enfriarse, el material se consolida y se convierte en una espuma metálica. Aglutinante, pero el aglutinante debe eliminarse durante la sinterización. Para mejorar la porosidad de la espuma metálica, se pueden usar rellenos. Los rellenos también necesitan sublimar, disolver o descomponerse. El cloruro de amonio y la metilcelulosa se pueden utilizar como agente de relleno. Cuando se prepara espuma metálica de alta-porosidad, se puede utilizar el método de sinterización con soportes orgánicos. Primero, la esponja natural o esponja artificial se corta en la forma requerida, para que pueda absorber completamente la mezcla que contiene polvo de metal, y luego se calienta para descomponer la esponja después del secado. , Continúe calentando para descomponer el compuesto organometálico y sinterizar el material. Después del enfriamiento, se puede obtener un metal espumado con alta porosidad. Este método también utiliza fibras metálicas en lugar de partículas de polvo para fabricar metales porosos. La permeabilidad de los metales porosos preparados por este método es decenas de veces mayor que la obtenida por los métodos de polvo. Además, también tiene alta resistencia mecánica, resistencia a la corrosión y estabilidad térmica.

1.3 Proceso de preparación basado en tecnología de deposición

1.3.1 Método de electrodeposición

Un método para usar materia orgánica espumada de la especificación y forma requeridas como matriz, volatilizar metal líquido en vapor de metal y depositarlo sobre la materia orgánica espumada al vacío, retirar la matriz de materia orgánica después de enfriar y sinterizar para obtener un material metálico espumado. . La ventaja de este método es que la preparación es fina, la porosidad es alta y el tamaño de los poros es regular; la desventaja es que la inversión es grande, el costo de producción es alto y las condiciones de operación son estrictas. Este método es principalmente aplicable a la preparación de materiales de electrodos.

1.3.2 Método de deposición de vapor

La materia orgánica de la espuma no-conductora se usa como matriz y primero se vuelve rugosa, es decir, la materia orgánica se corroe con un oxidante fuerte en condiciones ácidas, de modo que la superficie se humedece fácilmente con agua y produce micro-marcas. Después del desbaste, se lleva a cabo la sensibilización, es decir, se adsorbe una capa de iones metálicos con propiedades reductoras en la superficie de la espuma orgánica. La activación se lleva a cabo después de la sensibilización, es decir, otra capa de iones metálicos con propiedades catalíticas se adsorbe en la superficie de la espuma orgánica y luego se coloca en una solución de revestimiento para revestimiento sin electricidad para obtener una capa de metal uniforme que se une de manera conductora al superficie de la materia orgánica. Los compuestos orgánicos revestidos sin corriente eléctrica finalmente se electrochapan para obtener el tipo de metal y el grosor deseados. El tratamiento a alta-temperatura descompone la materia orgánica para obtener un material metálico espumado. Las ventajas de este método son la alta porosidad y el tamaño regular de los poros; las desventajas son una operación problemática, una gran inversión y un alto costo de producción. Este método es principalmente adecuado para la preparación de espuma de níquel, aluminio, cobre, plata, etc.

2. Características de rendimiento y aplicaciones de la espuma metálica porosa.

Desde sus inicios, el material de espuma de metal poroso tiene las características de peso ligero y alta resistencia específica como material estructural; como material funcional, tiene las características de porosidad, reducción de vibraciones, amortiguación, absorción de sonido, aislamiento de sonido, disipación de calor, absorción de energía de impacto, blindaje electromagnético, etc. Por lo tanto, se ha utilizado cada vez más en campos industriales generales y campos de alta-tecnología en el país y en el extranjero. Las aplicaciones específicas son las siguientes: Utilice sus propiedades de reducción y amortiguación de vibraciones para fabricar amortiguadores y amortiguadores de vibraciones, como el tren de aterrizaje de naves espaciales, almohadillas de seguridad para transmisiones de ascensores, varias cajas de embalaje, especialmente cajas de embalaje para transporte aéreo, cama de máquina, base, amortiguador amortiguador, etc. Anillo de amortiguación para la vibración y el ruido del piñón, revestimiento-absorbente de energía de la amoladora de alta-velocidad, esta aplicación también se puede considerar como la aplicación de-absorción de sonido y sonido{ {4}}propiedades aislantes de espuma metálica porosa; Se ha utilizado para fabricar estructuras como paneles de insonorización, carcasas para instrumentos electrónicos y salas de blindaje eléctrico en la industria de la construcción; su porosidad se ha utilizado en filtros químicos, gasificadores para purificación de agua, cojinetes impregnados de aceite-para recarga automática, decoraciones perfumadas, etc.; gracias a sus características de peso ligero y alta resistencia específica, se utiliza para fabricar flotadores de agua, equipos deportivos (como trineos, etc.) y las partes correspondientes de los vehículos aeroespaciales. De acuerdo con información relevante, el uso de materiales de espuma metálica porosa para la fabricación de aeronaves no solo tiene las ventajas de reducir el peso y ahorrar energía, sino que también tiene la ventaja de que cuando la estación espacial termina su misión, puede volver-ingresar la atmósfera y se queman rápida y completamente en la atmósfera. Se puede convertir en gas para reducir el desperdicio de espacio; utilizando su rendimiento de disipación de calor, se ha utilizado para fabricar radiadores; utilizando su absorción de impactos, reducción de vibraciones y rendimiento de amortiguación,

Se ha utilizado para fabricar piezas de impacto para los costados y frentes de automóviles, trenes y materiales de protección contra impactos para vehículos blindados militares.

2.1 Material de los electrodos

With the rapid development of high-end electrical appliances (portable computers, cordless phones, etc.), the consumption of reusable rechargeable batteries with high volume ratio and high quality specific capacity is also increasing. Porous metal foams with high porosity (>95 por ciento) ofrecen la oportunidad de mejorar estas propiedades de la batería. Por ejemplo, cuando se usa espuma de níquel como material de electrodo para el electrodo de la batería de Ni-Cd, la separación de gas-líquido del electrodo es buena, la sobretensión es baja, la eficiencia energética puede ser aumentado en un 90 por ciento, la capacidad se puede aumentar en un 40 por ciento y se puede cargar rápidamente. Las baterías de cadmio, las baterías de hidruro metálico de níquel-y las baterías alcalinas recargables tienden a usar espuma de níquel como placas positivas y negativas para aumentar la capacidad, lo cual es un gran avance en la industria de las baterías.

2.2 Catalizador

En las reacciones químicas, especialmente en las reacciones químicas orgánicas, los catalizadores suelen desempeñar un papel muy importante. Cuanto mayor sea el área superficial del catalizador, mejor, y la alta porosidad hace que la espuma metálica porosa tenga un área superficial específica grande. En la industria química, la espuma de níquel se puede usar directamente como catalizador de níquel, o la espuma de níquel se puede convertir en un portador de catalizador. La espuma de metal poroso con alta porosidad como soporte puede hacer que el catalizador se disperse mucho y desempeñe un papel más importante, y su rendimiento es muy superior al de los soportes de catalizador cerámico.

2.3 Material amortiguador de presión de fluido

La espuma de metal poroso se puede instalar en una tubería de gas o líquido. Cuando la presión del fluido o el caudal en un lado fluctúa fuertemente, el material de espuma de metal poroso puede absorber parte de la energía cinética del fluido y retardar la penetración del fluido, de manera que la espuma de metal poroso puede absorberse. Las fluctuaciones en el otro lado del cuerpo metálico se reducen considerablemente y este efecto se puede utilizar para proteger los instrumentos de precisión.

2.4 Material amortiguador de vibraciones mecánicas

Cuando la espuma de metal poroso se coloca en la junta de la parte de vibración, una parte de la energía del impacto mecánico puede ser absorbida por la deformación elástica del material de espuma porosa. Según los informes, la absorción de energía de la espuma de aluminio con una relación de densidad de {{0}},05 a 0,15 g/cm3 es de 20 a 180 MJ/m3. La fuerte capacidad de absorción de energía hace posible su uso en el parachoques del automóvil e incluso en el tren de aterrizaje de la nave espacial. También se puede utilizar como amortiguador en la fabricación de sistemas de transporte de ascensores, revestimientos-absorbentes de energía en maquinaria de molienda, materiales deformables en la parte delantera y trasera de los asientos de los pasajeros del automóvil para mejorar la seguridad, y las excelentes propiedades de amortiguación de vibraciones también hacen espuma. tecnología posible para cohetes y jets. Material de soporte del motor.

2.5 Material fonoabsorbente

La onda de sonido también es un tipo de vibración, por lo que cuando el sonido pasa a través de la espuma de metal poroso, puede dispersarse e interferir en el material, y el material absorbe la energía del sonido, por lo que la espuma de metal poroso también se puede utilizar como un material absorbente de sonido, es decir, un material-absorbente de sonido, que es un material-absorbente de sonido. Las aplicaciones están disponibles tanto en gasoductos como en tuberías de vapor.

2.6 Materiales ignífugos y a prueba de explosiones-

La espuma de metal poroso tiene buena penetración de fluidos y puede prevenir eficazmente la propagación de llamas y tiene cierta resistencia al fuego, por lo que puede colocarse en la tubería para transportar líquidos o gases inflamables para evitar la propagación de llamas, porque la ignición del fluido es posible cuando se aumenta la velocidad de transporte (la velocidad del sonido produce una presión de unos 15 MPa cerca del límite de explosión). Los experimentos muestran que [13], la espuma de metal poroso de 6 mm de espesor puede detener la llama de una velocidad de combustión de hidrocarburos de 210 m/s. El mecanismo puede explicarse que cuando el gas o las partículas a alta temperatura en la llama pasan a través del material de espuma de metal poroso, debido al rápido intercambio de calor, el calor se absorbe y disipa, lo que hace que la temperatura del gas o las partículas caiga por debajo del punto de ignición. y se evita la propagación de la llama.

2.7 Material refrescante de transpiración espontánea

El refrigerante sólido se funde y se infiltra en el esqueleto poroso hecho de metal-resistente al calor. Cuando se somete a altas temperaturas, el refrigerante dentro del material se derretirá y vaporizará y absorberá una gran cantidad de energía térmica, de modo que el material pueda mantener el gas refrigerante durante un cierto período de tiempo. En el nivel de temperatura, el líquido y el gas que escapan formarán una película de líquido o gas en la superficie del material, que puede aislar el material del entorno externo de alta temperatura. Este proceso se puede llevar a cabo hasta que se agote el refrigerante. Dado que el mecanismo de enfriamiento es equivalente a El material en sí mismo "suda", por lo que se denomina material de enfriamiento auto-transpirante.

2.8 Material de enfriamiento divergente

El enfriamiento divergente es una tecnología de enfriamiento avanzada que obliga a un medio de enfriamiento gaseoso o líquido a pasar a través de un material poroso, de modo que se establece una capa límite de gas continua y estable con un buen rendimiento de aislamiento térmico en la superficie del material para aislarlo del calor. caudal. abierta para conseguir un efecto refrescante muy ideal. Tomando como ejemplo el panel del inyector de la cámara de empuje del motor de oxígeno líquido-líquido, después de usar enfriamiento divergente, un lado es hidrógeno a -150 grados, y el otro lado es gas a 3500 grados, y la temperatura de la superficie caliente del material es de solo 80-200 grados. grado entre [14]. El material poroso utilizado para el enfriamiento divergente debe ser capaz de controlar con precisión la cantidad de infiltración dentro de un rango razonable, con ventilación uniforme, pequeños poros tortuosos y flujo suave del medio, y debe cumplir con los requisitos básicos como material estructural a prueba de calor. , con cierta resistencia y rigidez. y tenacidad, seleccione materiales con buenas propiedades antioxidantes para evitar que la oxidación accidental bloquee los poros, el material de espuma porosa de malla de alambre sinterizado es la mejor opción.

2.9 Material filtrante

La espuma de metal poroso se prepara en la forma adecuada y se puede usar como material de filtro para filtrar sólidos o suspensiones de fluidos (como agua, soluciones, gasolina, aceites lubricantes, refrigerantes, polímeros fundidos). Los materiales de espuma de metal poroso comúnmente utilizados son el bronce o el acero inoxidable. En fluidos muy corrosivos se utilizan metales preciosos como el Au.

3. Preparación de soldadura de aleación de aluminio por pulvimetalurgia.

3.1 Materiales y métodos experimentales

El polvo de soldadura A1-Si con un tamaño de partícula de 45-105 ^m y el polvo fundente KAlF4 con un tamaño de partícula de 25-45 se mezclaron uniformemente en una relación de masa de 9:1 y se prensaron en un polvo cilíndrico de casi 40 mm en una prensa isostática en frío. La presión de prensado de la unidad es de 100-300MPa. Luego en un horno de sinterización al vacío con un grado de vacío de 10-3 Pa, sinterizado a 300-550 grados durante 2 horas y enfriado a temperatura ambiente con el horno. Luego, el blanco sinterizado se extruyó con una extrusora Loot Hot, con una relación de extrusión de 64:1, una velocidad de extrusión de 2,2 m/min y una temperatura de extrusión de 400 grados para extruir un metal de aporte de soldadura fuerte de casi 5 mm. La densidad se midió por el método de drenaje. Las muestras metalográficas se pulieron mecánicamente y se grabaron con reactivo de Keller estándar (0,5 % de HF más 1,5 % de HCl más 2,5 % de HNO3 más 95,5 % de H2O), y se observó la microestructura del material antes y después de la extrusión en caliente con un microscopio electrónico de barrido QUANTA200.

3.2 Conclusión experimental

(1) El tamaño de la fuerza de presión determina la densidad del polvo de soldadura de aluminio auto-fundido. Cuanto mayor sea la fuerza de presión, mayor será la densidad del polvo. Cuando la presión de prensado es baja, la densidad del polvo aumenta rápidamente con el aumento de la fuerza de prensado; cuando la fuerza de presión es alta, con el aumento de la presión, la densidad del polvo aumenta lentamente. Cuando la fuerza de presión es de aproximadamente 150MPa, la densidad relativa del polvo puede alcanzar el 80 por ciento y el polvo tiene las condiciones para la posterior sinterización y extrusión en caliente.

(2) El proceso de sinterización convencional (incluida la sinterización al vacío) no puede aumentar la densidad del polvo de soldadura de aluminio auto-fundido. Cuando se sinteriza a una temperatura inferior a la del solidus, la densidad de la muestra no aumenta, sino que disminuye; más alta que la temperatura de sinterización solidus, la muestra se derretirá. Y la temperatura de sinterización aumenta, la densidad sinterizada del polvo no aumentará en consecuencia.

(3) Durante el proceso de extrusión en caliente, el tocho sinterizado sufre una deformación plástica, los vacíos y los límites entre las partículas internas desaparecen, los vacíos se reducen y la densidad relativa de la muestra alcanza el 96,7 por ciento. Desde el punto de vista de la composición de la fase, las partículas blancas KAlF4, los pequeños puntos negros y el cristal primario Si están relativamente uniformemente dispersos en la matriz A1-Si.

La espuma de metal poroso tiene varias propiedades físicas, como porosidad, reducción de vibraciones, amortiguación, absorción de sonido, aislamiento de sonido, disipación de calor, absorción de energía de impacto, blindaje electromagnético, etc. Por lo tanto, se ha utilizado cada vez más en campos industriales generales y de alta -campos tecnológicos en el país y en el extranjero. . La investigación actual sobre espumas metálicas porosas la llevan a cabo principalmente trabajadores metalúrgicos o de materiales metálicos que utilizan métodos uni-disciplinarios, y la investigación sobre espumas metálicas porosas debe partir de la integración de múltiples disciplinas y conocimientos. Es difícil lograr avances en la investigación-de una sola disciplina, y es recomendable desvincular la investigación de la aplicación. La investigación futura debe adoptar una penetración multi-cruzada-, superar el fenómeno de la desconexión entre la preparación y la aplicación del material, y llevar a cabo una investigación específica con la demanda como objeto, a fin de acelerar el proceso de transformación de la ciencia. y la tecnología en productividad real.