שיטת הכנה ויישום של קצף מתכת נקבובי

קצף מתכת נקבובי הוא חומר פונקציונלי שפותח בעשורים האחרונים. המושג והסיווג שלו אינם אחידים בעולם האקדמי, אבל בעצם יש את ההגדרות הבאות: קצף מתכת נקבובי הוא מטריצת מתכת המכילה כמות מסוימת וגודל מסוים. חומר מתכת בעל גודל נקבוביות ונקבוביות מסוימת. קצף מתכת נקבובי הופק לראשונה על ידי SoSnik בארצות הברית בשנת 1948 על ידי אידוי כספית באלומיניום מותך, מה שגרם להבנה של אנשים במתכות לעבור שינוי גדול. הוא מתרחב, ובכך שובר את התפיסה המסורתית שלמתכות יש רק מבנים צפופים. חומר מתכת קצף נקבובי הוא למעשה חומר מורכב של מתכת וגז. בדיוק בגלל המבנה המיוחד הזה יש לו גם מאפייני מתכת וגם מאפייני בועות, כמו צפיפות קטנה, שטח פנים גדול, ספיגת אנרגיה טובה ומוליכות תרמית נמוכה. (גוף חור-סגור), יכולת חילופי חום ופיזור חום גבוהים (דרך-גוף החור), בליעת קול טובה (דרך-גוף החור), חדירות מעולה (דרך{{4 }}גוף חור), ספיגת גל אלקטרומגנטי טובה (דרך-גוף חור), עמידות בפני להבות, עמידות עקשן תרמי, עמידות בפני זעזועים תרמיים, רגישות לגזים (חלק מהמתכות הנקבוביות רגישות מאוד לגזים מסוימים), מתחדשות, יכולת עבודה טובה , וכו' לכן, כסוג חדש של חומר פונקציונלי, יש לו מגוון רחב של שימושים באלקטרוניקה, תקשורת, תעשייה כימית, מתכות, מכונות, בנייה, תחבורה, ואפילו טכנולוגיית תעופה וחלל.

1. שיטת הכנה של קצף מתכת נקבובי

1.1 תהליכים המבוססים על התכת מתכת

1.1.1 תהליך הקצף נושבת אוויר

SiC מתווסף תחילה למתכת המותכת. Al2O3 וכו' כדי להגביר את הצמיגות של המתכת המותכת" ולאחר מכן השתמשו בזרבובית מסתובבת מיוחדת כדי להפריח גז (כגון אוויר. ארגון. חנקן) לתוך ההיתך [4!5]) נכון להיום, Hydro Aluminum בנורבגיה וסימאט אלומיניום בקנדה שיטה זו משמשת לייצור אלומיניום מוקצף "כגון סגסוגת אלומיניום יצוקה AlSi10Mg (A359) או סגסוגת אלומיניום מעוותת 1060" 3003 "6016" 6061 וכו') המוקצף אלומיניום המיוצר יכול להיות ארוך באופן שרירותי באופן עקרוני" והרוחב זהה לזה של מיכל נוזל האלומיניום) הנקבוביות של קצף אלומיניום שהוכן בשיטה זו היא 80 אחוז ~98 אחוז ", הצפיפות היא 0.069~0.54 גרם/סמ"ק" , גודל הנקבוביות הממוצע הוא 3~25 מ"מ", ועובי הדופן הוא 50~85!מ') היתרון של תהליך ההקצפה הישיר הוא שהוא יכול ייצור מתמשך של בלוקים גדולים. קצף מתכת בצפיפות נמוכה) בהשוואה לשיטות אחרות " לשיטה זו העלות הנמוכה ביותר) Cymat יכולה לייצר אלומיניום 1,000 ק"ג/שעה" אורך 1.5 מ' עובי 2.5~15 ס"מ) אלומיניום מוקצף מיוצר על ידי Hydr o רוחב יריעה 70 ס"מ" עבה 8~12 ס"מ" אורך 2 מ" פרודוקטיביות היא 500~600 ק"ג/שעה) החיסרון של תהליך זה הוא שצריך לחתוך אותו בשימוש הסופי "כתוצאה מכך נקבוביות חשופות" ועיבוד עקב השימוש בחלקיקי חיזוק "קושי).

1.1.2 שיטת הוספת חומר קצף

דרך נוספת להקצף ישירות את ההמסה היא הוספת חומר ניפוח להמסה) חומר הניפוח מתפרק בפעולת חום ומשחרר גז" כדי להקציף את נמס המתכת [6!7]) השיטה בשנת 1986 פותחה על ידי Shinco Wire היפנית החברה "תפוקה יומית של עד 1 00{{20}} ק"ג של קצף אלומיניום) בשיטה זו "תחילה הוסף Ca" ולאחר מכן מערבבים כדי להגביר את הצמיגות" זה בגלל CaO נוצר בהמסה. CaAl2O4 או Al4Ca) ואז מוסיפים TiH2" זה יכול לשחרר מימן בהמסה החמה) ההמסה מתחילה להתרחב במהרה לאט לאט "לאחר הקירור הוא יוצר קצף אלומיניום מוצק) קצף האלומיניום המיוצר בשיטה זו" הוא אחד מקצפי האלומיניום הזמינים ביותר. הנקבוביות האחידה ביותר) בספרות מסוימת "ZrH2 משמש גם לייצור קצף אלומיניום" טמפרטורת ההקצפה נשלטת על 670~7056" וכמות התוספת היא 0.5 אחוז ~0.6 אחוז) גודל קצף האלומיניום בלוק מיוצר על ידי Shinco Wire Company [8] 2050 מ"מ!! 650 מ"מ!! 450 מ"מ" משקל הוא כ-160 ק"ג" כולל הצפיפות הכוללת של הקליפה היא 0.27 גרם/סמ"ק) לאחר חיתוך הקצה " הצפיפות היא בדרך כלל 0.18~0.24 g/cm3" גודל הנקבוביות הממוצע הוא 2~10 מ"מ) יש שיפוע צפיפות בכיוונים האופקיים והאנכיים "והצפיפות היא הנמוכה ביותר באמצע החלק העליון) מדווח כי קצף אלומיניום זה יקר יותר) לכן, הוצעו גם כמה שיטות אחרות" להשגת ייצור רציף וייצור של צורות מורכבות. חלקי מתכת מוקצפים) באמצעות תהליך דומה "ניתן להוסיף אבקת טונגסטן וחומר ניפוח לברזל המותך" לייצור ברזל מוקצף) בנוסף לשימוש Ca כדי להתאים את תכונות ההיתוך, "ניתן גם לפוצץ חמצן לתוך ההמסה. אוויר או גזים אחרים להגברת הצמיגות" יכולים להוסיף גם אבקת Al2O3. MnO2 ו-SiC וכו') על מנת להתגבר על הבעיות הנגרמות מהוספת אדי מתכת להמסה, קצב הפירוק מהיר מדי ("אפשר להכין קודם קצף המכיל לא מפורק התרכובת האוטקטית הנמוכה של הסוכן "כגון Al-Mg preform" ולאחר מכן ה-preform מתווספת לסגסוגת נקודת ההיתוך הגבוהה עבור תהליך ההקצפה) בנוסף, "הקצף הסוכן יכול להיות גם מעט גבוה יותר מטמפרטורת הסולידוס מתחת לטמפרטורת הפירוק התכת המתכת מתווספת כאשר היא "בוחשת ומתמצקת) ואז המרוכב מחומם מעל טמפרטורת הפירוק של חומר הניפוח) כך שתהליך ההקצפה בפועל מתבצע לצאת בשלב השני)

1.2.3 שיטת מיצוק גז מוצק-

המטלורג האוקראיני Shapovalov et al. פיתח שיטה חדשה להכנת מתכות נקבוביות על ידי טרנספורמציה אוקטית{{0}}מוצק בגז [9]) מתכות נוזליות מסוימות יכולות ליצור מערכות אוקטיות עם מימן) התכת מתכות בלחץ גבוה-מימן סביבה" ניתן להשיג מתכת מתכת המכילה מימן. כאשר הטמפרטורה יורדת "ההמסה תעבור בסופו של דבר תגובה אוקטית" ויוצרת מערכת דו-פאזית-גז מוצק. אם הרכב המערכת הוא קרוב מספיק להרכב האוטקטי, הפרדת גזים מוצקים-תתרחש באותה תגובת טמפרטורה. כאשר מהירות ההתמצקות היא בין 0.05 ל-5 מ"מ/שנייה, "תכולת המימן של חזית ההתמצקות עולה" ליצירת בועות. פרמטרי התהליך "חייבים להיות בשליטה הדוק" כדי למנוע בועות לברוח מהפאזה הנוזלית. צורת הנקבוביות המתקבלת תלויה בעיקר בתכולת המימן, בלחץ שאליו נתונה ההיתוך, בכיוון ובקצב פיזור החום ובכימיקלים הרכב של להמיס. בדרך כלל, נוצרות נקבוביות גדולות מוארכות לאורך כיוון ההתמצקות, "גודל נקבוביות 10!m~10 מ"מ" אורך נקבוביות 100 מ"מ~300 מ"מ" יחס רוחב-גובה 1~300" נקבוביות 5 אחוז ~75 אחוז. שיטה זו נקראת GASAR" שהם ראשי התיבות הרוסיים של Gas Augmentation. השיטה שימשה לייצור ניקל נקבובי, נחושת, אלומיניום ועוד. בנוסף לכך" ניתן להשתמש בתהליך גם לייצור פלדה נקבוביות, קובלט, כרום , מוליבדן ואפילו קרמיקה. עם זאת, האחידות של המבנה הנקבובי שהוכן בשיטה זו לעיתים אינה מספקת ויש צורך לשפר אותה עוד יותר.

1.1.4 שיטת יציקת חלחול

ניתן להשיג מתכות נקבוביות גם על ידי הזרקת מתכת נוזלית לתוך החללים הנוצרים על ידי חלקיקים אנאורגניים או אורגניים או כדורים חלולים. לאחר היציקה, "החלקיקים יכולים להישאר במתכת" ויוצרים מה שנקרא-מבנים מרוכבים, גם בממיסים מתאימים, חומצות, או הסרת חלקיקים על ידי טיפול בחום ורמיקוליט, כדורי חימר עקשן, מלחים מסיסים, חימר מורחב רופף, חלקיקי חול, כדורי זכוכית מוקצפים וכדורים חלולים מאלומינה יכולים לשמש כחומרי מילוי אנאורגניים שיכולים ליצור חללים. אם קצב ההתמצקות של ההיתוך מהיר מספיק, כדורי פלסטיק יכולים לשמש גם כחומר תמיכה להיווצרות חללים. ניתן לייצר מתכות נקבוביות בעלות מבנה תא פתוח בשיטה זו. היתרון של שיטת יציקת החלחול הוא שניתן לשלוט במדויק על חלוקת גודל הנקבוביות על ידי התאמת גודל חלקיקי המילוי. "אבל הנקבוביות היא פחות מ-80 אחוז. גודל הנקבוביות ופיזור שלה המתקבל בטכניקת ההקצפה אינם ניתנים לשליטה" ו

הנקבוביות יכולה להגיע עד 98 אחוז. ניתן להרכיב חלקים העשויים מחומר נקבובי עם מבנה התאים הפתוח הזה- על יציאת האוויר של מכשיר פניאומטי כדי להפחית את הרטט.

1.1.5 שיטת יציקת השקעה

העיקרון של השיטה הוא להחדיר את החומר העקשן הנוזל לתוך ספוג הקצף, ולאחר מכן -לייבש, להתקשות, ולאפות כדי לפרק את ספוג הקצף ליצירת צורה טרומית עם רשת תלת-ת מימדית שלד, יוצקים מתכת נוזלית לתוך הצורה הטרומית, והסר את החומר עקשן לאחר התמצקות. ניתן להשיג קצף מתכת בעל מבנה רשת תלת-ממדי. נכון לעכשיו, גם יפן וגם המכון שלנו הכינו בהצלחה דוגמאות אלומיניום קצף בשיטה זו. לדוגמא שהוכנה בשיטה זו יש תורשה לחומר האב, הנקבוביות מחוברות תלת ממדיות-, המבנה אחיד, ואינו מוגבל בחומר, צורה וגודל, ויכול לספק דרך- קצף מתכת חור למטרות שונות. החיסרון הוא ששלד המתכת החוזק נמוך והתהליך מסובך יותר. בנוסף לתהליכי ההכנה-שצוינו לעיל, קיימות מספר שיטות נוספות, כגון: שיטת הוספת כדור חלול, שיטת סינטר אבקה רופפת, שיטת סיבים מתכות וכן הלאה. עם המחקר המעמיק- המתמשך על חומרי מתכת נקבוביים, מדינות רבות הציעו שיטות הכנה שונות. בפטנט האמריקאי מדווח כי חברת ERG האמריקאית פיתחה תהליך הכנה בשם "Duocel". שיטה להכנה ישירה של אלומיניום מוקצף מהמסת אלומיניום מחוממת בסביבת ואקום. לאלומיניום המוקצף המיוצר בשיטה זו יש צפיפות נמוכה אך חוזק גבוה. חברת האלומיניום הקנדית פיתחה תהליך הכנה ייחודי: אוויר מועבר למתכת המותכת המתמצקת, והגז מתעבה לקצף לאחר פריקת הגז. שיטה זו יכולה לייצר חומרי קצף מתכת גדולים, וצפיפות החומר המתקבל קטנה. סנדרס ג'וניור עיצב תהליך ייצור של קצף אלומיניום הנקרא באמצעות בועת אלומיניום כדורית חלולה באמצעות-פיה, המתאים במיוחד להכנת קצף סגסוגת Al-Si אוטקטי.

1.2 תהליך הכנה מבוסס אבקה-

1.2.1 מתכות אבקה

מתכת אבקה היא גם שיטה נפוצה לייצור מתכת מוקצפת, שיש לה מגוון רחב של יישומים. ניתן להקציף מתכות רבות (כמו אלומיניום, פח, ברזל, זהב, אבץ, עופרת ועוד) וסגסוגותיהן בשיטה זו. התהליך תחילה מערבב את אבקת המתכת עם כמות מתאימה של חומר מקציף באופן אחיד, ולאחר מכן מעבד את האבקה המעורבת למוצר קדם- צפוף על ידי אקסטרוזיה, כבישה חמה או גלגול, ולאחר מכן מחמם את הקדם- מוצר קרוב לנקודת ההיתוך של האבקה המעורבת כדי ליצור את חומר הקצף. הפירוק מייצר גז, וניתן להשיג קצף מתכת-סגור לאחר הקירור.

בהשוואה לשיטת הקצף נמס, שיטת מטלורגיית האבקה קלה יותר לתפעול ולשליטה; על ידי בחירת זמן ההקצפה וטמפרטורת ההקצפה באופן סביר, ניתן להשיג מתכת קצף עם ערכי צפיפות שונים. עם זאת, עלות הייצור של מתכות אבקה גבוהה מזו של קצף נמס, וקשה להכין רכיבים בנפח גדול-.

1.2.2 שיטת הקצף הזרקת גז

שיטת הקצף בהזרקת גז, הדומה לשיטת הקצף של חומרי ניפוח נפוחים, היא כיום השיטה הזולה ביותר לייצור קצפי מתכת נקבוביים. השיטה היא לנשוף גז ישירות לתוך התכת המתכת המותכת כדי להקציף את התכת המתכת, והגז המשמש להקצפה יכול להיות חמצן, ארגון, אוויר, אדי מים, פחמן דו חמצני וכדומה. בדומה לשיטת הקצף של חומר קצף נמס, ישנן בעיות כמו קושי בשליטה על גודל הנקבוביות ופיזורן במטריצת המתכת. טכנולוגיית המפתח היא לגרום למתכת המותכת להיות בעלת צמיגות מתאימה. בדרך כלל, אמצעים כגון הוספת סידן וסיליקון קרביד אבקת מדביק משמשים להגברת הצמיגות של התכת המתכת. הרכב המתכת צריך להבטיח טווח טמפרטורות קצף רחב מספיק, כך שייווצרו לתאי הקצף אחידות ויציבות מספקת כדי להבטיח שהקצף לא ישבר במהלך תהליך האיסוף והיציקה שלאחר מכן. היתרון הגדול ביותר של שיטה זו הוא העלות הנמוכה שלה וייצור המוני מתועש קל

1.2.3 שיטת סינטר

כלומר, בטמפרטורה גבוהה יותר, החומר מייצר שלב נוזלי ראשוני. תחת פעולת מתח פני השטח ותופעת נימי דם, חלקיקי החומר מתקשרים זה עם זה ומקיימים ביניהם אינטראקציה. לאחר הקירור, החומר מתגבש והופך למתכת מוקצפת. קלסר, אך יש להסיר את הקלסר במהלך הסינטר. על מנת לשפר את הנקבוביות של קצף מתכת, ניתן להשתמש בחומרי מילוי. חומרי המילוי צריכים גם להתנשא, להתמוסס או להתפרק. אמוניום כלורי ומתיל תאית יכולים לשמש כחומר מילוי. בעת הכנת קצף מתכת-בגבוהה, ניתן להשתמש בשיטה של ​​סינטר עם תומכים אורגניים. ראשית, הספוג הטבעי או הספוג המלאכותי נחתך לצורה הנדרשת, כך שיוכל לספוג במלואו את התרחיץ המכילה אבקת מתכת, ולאחר מכן מחומם לפירוק הספוג לאחר הייבוש. , המשך לחמם כדי לפרק את התרכובת האורגנו-מתכתית ולחטא את החומר. לאחר הקירור ניתן להשיג מתכת מוקצפת בעלת נקבוביות גבוהה. שיטה זו משתמשת גם בסיבי מתכת במקום חלקיקי אבקה לייצור מתכות נקבוביות. החדירות של מתכות נקבוביות המוכנות בשיטה זו גבוהה עשרות מונים מזו המתקבלת בשיטות אבקה. בנוסף, יש לו גם חוזק מכני גבוה, עמידות בפני קורוזיה ויציבות תרמית.

1.3 תהליך הכנה המבוסס על טכנולוגיית שיקוע

1.3.1 שיטת אלקטרודפוזיציה

שיטה לשימוש בחומר אורגני מוקצף במפרט ובצורה הנדרשים כמטריצה, הנידוף מתכת נוזלית לאדי מתכת והפקדתה על החומר האורגני המוקצף תחת ואקום, הסרת מטריצת החומר האורגני לאחר הקירור, וסינטר לקבלת חומר מתכת מוקצף . היתרון בשיטה זו הוא שההכנה בסדר, הנקבוביות גבוהה וגודל הנקבוביות סדיר; החיסרון הוא שההשקעה גדולה, עלות הייצור גבוהה ותנאי ההפעלה קפדניים. שיטה זו ישימה בעיקר להכנת חומרי אלקטרודה.

1.3.2 שיטת שקיעת אדים

החומר האורגני הקצף הלא-מוליך משמש כמטריצה, והוא מחוספס תחילה, כלומר החומר האורגני נלחם בחומצן חזק בתנאים חומציים, כך שהמשטח הופך להרטיב בקלות על ידי מים ומייצר סימני מיקרו-. לאחר החיספוס מתבצעת רגישות, כלומר, שכבה של יוני מתכת עם תכונות מפחיתות נספגת על פני הקצף האורגני. ההפעלה מתבצעת לאחר רגישות, כלומר שכבה נוספת של יוני מתכת בעלות תכונות קטליטיות נספגת על פני הקצף האורגני, ולאחר מכן מוכנסת לתמיסת ציפוי לציפוי ללא חשמל כדי לקבל שכבת מתכת אחידה המחוברת במוליך פני השטח של החומר האורגני. החומרים האורגניים המצופים ללא אלקטרו מצופים לבסוף אלקטרו כדי לקבל את סוג המתכת והעובי הרצויים. הטיפול בטמפרטורה גבוהה- מפרק את החומר האורגני לקבלת חומר מתכת מוקצף. היתרונות של שיטה זו הם נקבוביות גבוהה וגודל נקבוביות קבוע; החסרונות הם תפעול בעייתי, השקעה גדולה ועלות ייצור גבוהה. שיטה זו מתאימה בעיקר להכנת ניקל מוקצף, אלומיניום, נחושת, כסף וכו'.

2. מאפייני ביצועים ויישומים של קצף מתכת נקבובי

מאז הקמתו, לחומר הקצף המתכת הנקבובי יש את המאפיינים של משקל קל וחוזק סגולי גבוה כחומר מבני; כחומר פונקציונלי, יש לו מאפיינים של נקבוביות, הפחתת רעידות, שיכוך, בלימת קול, בידוד קול, פיזור חום, ספיגת אנרגיית השפעה, מיגון אלקטרומגנטי וכו'. לכן, נעשה בו שימוש נרחב יותר ויותר בתחומי תעשייה כלליים. תחומי-היי-טק בבית ומחוצה לה. היישומים הספציפיים הם כדלקמן: השתמש בתכונות הפחתת הרטט והשיכוך שלו לייצור מאגרים ובולמי רעידות, כגון ציוד הנחיתה של חלליות, רפידות בטיחות להעברת מעליות, קופסאות אריזה שונות, במיוחד קופסאות אריזה לתחבורה אווירית, מיטת מכונות, בסיס, זעזועים. בולם וכו'. טבעת שיכוך לרטט ורעש פיניון, רירית-סופגת אנרגיה של מטחנה במהירות גבוהה-, ניתן להתייחס ליישום זה גם כיישום של-בלימת קול וצליל{ {4}}תכונות בידוד של מתכת קצף נקבובי; הוא שימש לייצור מבנים כגון לוחות בידוד אקוסטי, תאים עבור מכשירים אלקטרוניים וחדרי מיגון חשמלי בתעשיית הבנייה; הנקבוביות שלו שימשה במסננים כימיים, במגזי גז לטיהור מים ובמיסבים ספוגים בשמן- לתדלוק אוטומטי, קישוטים ריחניים וכו'; באמצעות משקלו הקל ומאפייני החוזק הספציפיים הגבוהים שלו, הוא משמש לייצור מצופי מים, ציוד ספורט (כגון מזחלות וכו') והחלקים המקבילים של כלי תעופה וחלל. על פי המידע הרלוונטי, לשימוש בחומרי קצף מתכת נקבוביים לייצור מטוסים יש לא רק את היתרונות של הפחתת משקל וחיסכון באנרגיה, אלא גם יתרון שכאשר תחנת החלל מסיימת את משימתה, היא יכולה להיכנס שוב- האווירה ונשרף במהירות ובשלמות באטמוספירה. ניתן להמיר אותו לגז כדי להפחית את בזבוז החלל; באמצעות ביצועי פיזור החום שלו, הוא שימש לייצור רדיאטורים; באמצעות בלימת הזעזועים, הפחתת רעידות ושיכוך,

הוא שימש לייצור חלקי פגיעה לצדדים ולחזיתות של מכוניות, רכבות וחומרי הגנה מפני פגיעות עבור כלי רכב משוריינים צבאיים.

2.1 חומר אלקטרודה

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 אחוז) מציעים את ההזדמנות לשפר את תכונות הסוללה הללו. לדוגמה, כאשר קצף ניקל משמש כחומר האלקטרודה לאלקטרודה של סוללת Ni-Cd, הפרדת הנוזלים של הגז- של האלקטרודה טובה, מתח היתר נמוך, יעילות האנרגיה יכולה להיות גדל ב-90 אחוז, ניתן להגדיל את הקיבולת ב-40 אחוז, וניתן לטעון אותה במהירות. סוללות קדמיום, סוללות ניקל-מתכת הידריד וסוללות אלקליין נטענות נוטות להשתמש בקצף ניקל כפלטות חיוביות ושליליות כדי להגדיל את הקיבולת, מה שמהווה פריצת דרך בתעשיית הסוללות.

2.2 זרז

בתגובות כימיות, במיוחד בתגובות כימיות אורגניות, זרזים ממלאים לעתים קרובות תפקיד חשוב מאוד. ככל ששטח הפנים של הזרז גדול יותר, כך טוב יותר, והנקבוביות הגבוהה גורמת לקצף המתכת הנקבובי להיות בעל שטח פנים ספציפי גדול. בתעשייה הכימית, קצף ניקל יכול לשמש ישירות כזרז ניקל, או קצף ניקל יכול להפוך לנושא זרז. קצף מתכת נקבובי עם נקבוביות גבוהה כתמיכה עשוי להפוך את הזרז למפוזר מאוד ולמלא תפקיד גדול יותר, והביצועים שלו עדיפים בהרבה על תומכי זרזים קרמיים.

2.3 חומר חיץ לחץ נוזלי

ניתן להתקין קצף מתכת נקבובי בצינור גז או נוזל. כאשר לחץ הנוזל או קצב הזרימה בצד אחד משתנים חזק, חומר הקצף המתכת הנקבובי יכול לספוג חלק מהאנרגיה הקינטית של הנוזל ולעכב את חדירת הנוזל, כך שניתן יהיה להיספג קצף המתכת הנקבובי. התנודות בצד השני של גוף המתכת מופחתות מאוד, וניתן להשתמש בהשפעה זו כדי להגן על מכשירים מדויקים.

2.4 חומר חיץ רטט מכני

כאשר קצף המתכת הנקבובי ממוקם במפרק של חלק הרטט, חלק מאנרגיית ההשפעה המכנית יכול להיספג על ידי העיוות האלסטי של חומר הקצף הנקבובי. לפי דיווחים, ספיגת האנרגיה של קצף אלומיניום עם יחס צפיפות של {{0}}.05 עד 0.15 גרם/סמ"ק היא 20 עד 180 MJ/m3. יכולת ספיגת האנרגיה החזקה מאפשרת להשתמש בה בפגוש המכונית ואף בגלגלי הנחיתה של החללית. זה יכול לשמש גם כחיץ בייצור מערכות תחבורה מעלית, בטנות סופגות אנרגיה-במכונות שחיקה, חומרים הניתנים לעיוות מלפנים ומאחור של מושבי נוסעים במכונית לשיפור הבטיחות, ותכונות שיכוך רעידות מצוינות הופכות גם קצף טכנולוגיה אפשרית עבור רקטות ומטוסים. חומר תומך מנוע.

2.5 חומר סופג קול

גל קול הוא גם סוג של רטט, כך שכאשר הקול עובר דרך קצף המתכת הנקבובי, הוא עלול להתפזר ולהפריע בחומר, ואנרגיית הקול נספגת בחומר, כך שניתן להשתמש בקצף המתכת הנקבובי גם בתור חומר סופג קול, כלומר,-חומר סופג קול, שהוא חומר-סופג קול. יישומים זמינים הן בצינורות גז והן בצינורות קיטור.

2.6 חומרים מעכבי בעירה ו-פיצוץ

לקצף מתכת נקבובי יש חדירת נוזלים טובה ויכול למנוע ביעילות את התפשטות הלהבה ובעל עמידות מסוימת לאש, כך שניתן למקם אותו בצנרת להובלת נוזל דליק או גז למניעת התפשטות הלהבה, מכיוון שהנוזל הדלקה אפשרית כאשר מהירות ההובלה מוגברת (מהירות הקול מייצרת לחץ של כ-15 MPa סמוך לגבול הפיצוץ). ניסויים מראים כי [13], קצף מתכת נקבובי בעובי 6 מ"מ יכול לעצור את הלהבה של מהירות שריפת פחמימנים של 210 מ"ש. ניתן להסביר את המנגנון שכאשר הגז או החלקיקים בלהבה בטמפרטורה גבוהה עוברים דרך חומר הקצף המתכתי הנקבובי, עקב חילופי חום מהיר, חום נספג ומתפזר, מה שגורם לטמפרטורת הגז או החלקיקים לרדת מתחת לנקודת ההצתה ונמנעת התפשטות הלהבה.

2.7 חומר קירור הזעה ספונטנית

נוזל הקירור המוצק מותך ומחדיר לתוך השלד הנקבובי העשוי ממתכת עמידה בחום-. כאשר הוא נתון לטמפרטורה גבוהה, נוזל הקירור בתוך החומר יימס ויתאדה ויספוג כמות גדולה של אנרגיית חום, כך שהחומר יוכל לשמור על גז הקירור לפרק זמן מסוים. ברמת הטמפרטורה, הנוזל והגז הבורחים יווצרו סרט נוזלי או סרט גז על פני החומר, מה שיכול לבודד את החומר מסביבת הטמפרטורה החיצונית הגבוהה. תהליך זה יכול להתבצע עד למיצוי נוזל הקירור. מכיוון שמנגנון הקירור שווה ערך לחומר עצמו "מזיע", אז הוא נקרא חומר קירור -מיזיע בעצמו.

2.8 חומר קירור מתפצל

קירור מתפרש הוא טכנולוגיית קירור מתקדמת המאלצת חומר קירור גז או נוזלי לעבור דרך חומר נקבובי, כך שנקבעת שכבת גבול רציפה ויציבה של גז עם ביצועי בידוד תרמי טובים על פני החומר כדי לבודד את החומר מחום. זְרִימָה. פתוח כדי לקבל אפקט קירור אידיאלי מאוד. אם ניקח לדוגמא את לוח הדחף של תא הדחף של מנוע החמצן הנוזלי של מימן-, לאחר שימוש בקירור סוטה, צד אחד שלו הוא מימן ב--150 מעלות, והצד השני הוא גז ב-3500 מעלות, וטמפרטורת המשטח החם של החומר היא רק 80-200 מעלות. תואר בין [14]. החומר הנקבובי המשמש לקירור מתפצל חייב להיות מסוגל לשלוט במדויק על כמות החדירה בטווח סביר, עם אוורור אחיד, נקבוביות פתלתלות קטנות וזרימה חלקה של המדיום, ועליו לעמוד בדרישות הבסיסיות כחומר מבני חסין חום , עם חוזק וקשיחות מסוימים. וקשיחות, בחר חומרים בעלי תכונות נוגדות חמצון טובות כדי למנוע חמצון בשוגג החוסם נקבוביות, חומר קצף נקבובי של רשת חוט מחוט הוא הבחירה הטובה ביותר.

2.9 חומר סינון

קצף המתכת הנקבובי מוכן לצורה המתאימה, והוא יכול לשמש כחומר סינון לסינון מוצקים או תרחיפים מנוזלים (כגון מים, תמיסות, בנזין, שמני סיכה, חומרי קירור, נמסי פולימרים). חומרי קצף מתכת נקבוביים הנפוצים בשימוש הם ברונזה או נירוסטה. בנוזלים מאכלים מאוד משתמשים במתכות יקרות כמו Au.

3. הכנת הלחמה מסגסוגת אלומיניום על ידי מטלורגיית אבקה

3.1 חומרים ושיטות ניסויים

אבקת ההלחמה A1-Si בגודל חלקיקים של 45-105 ^m ואבקת השטף KAlF4 בגודל חלקיקים של 25-45 עורבבו באופן אחיד ביחס מסה של 9:1, ונלחצו לתוך אבקה גלילית מעין 40 מ"מ על מכבש איזוסטטי קרה. לחץ הלחיצה ביחידה הוא 100-300MPa. לאחר מכן בתנור סינטר ואקום עם דרגת ואקום של 10-3Pa, סינטר ב-300-550 מעלות למשך שעתיים, ומקורר לטמפרטורת החדר עם התנור. לאחר מכן, הריק המוטבע הוחלף עם מכבש חם שלל, עם יחס שחול של 64:1, מהירות שחול של 2.2 מ'/דקה, וטמפרטורת שחול של 400 מעלות כדי להוציא מתכת מילוי הלחמה של כמעט 5 מ"מ. הצפיפות נמדדה בשיטת הניקוז. הדגימות המטאלוגרפיות עברו ליטוש מכני ונחרטו עם מגיב סטנדרטי של קלר (0.5 אחוז HF פלוס 1.5 אחוז HCl בתוספת 2.5 אחוז HNO3 בתוספת 95.5 אחוז H2O), והמיקרו-מבנה של החומר לפני ואחרי שחול חם נצפה במיקרוסקופ אלקטרוני סורק QUANTA200.

3.2 מסקנה נסיונית

(1) גודל כוח הלחיצה קובע את הצפיפות של אבקת הלחמת אלומיניום בשטף עצמי-. ככל שכוח הלחיצה גבוה יותר, כך צפיפות האבקה גבוהה יותר. כאשר לחץ הלחיצה נמוך, צפיפות האבקה עולה במהירות עם עליית כוח הלחיצה; כאשר כוח הלחיצה גבוה, עם עליית הלחץ, צפיפות האבקה עולה לאט. כאשר כוח הלחיצה הוא כ-150MPa, הצפיפות היחסית של האבקה יכולה להגיע ל-80 אחוזים, ולאבקה יש את התנאים לסינטרינג לאחר מכן והשחול חם.

(2) תהליך הסינטר הרגיל (כולל סינטר ואקום) אינו יכול להגביר את הצפיפות של אבקת הלחמת אלומיניום בשטף העצמי. כאשר מושחתים בטמפרטורה נמוכה מהסולידוס, צפיפות המדגם אינה עולה, אלא יורדת; גבוה יותר מאשר סינטר טמפרטורת הסולידוס, המדגם יימס. וטמפרטורת הסינטר עולה, צפיפות הסינטרה של האבקה לא תגדל בהתאם.

(3) במהלך תהליך האקסטרוזיה החמה, הבילט המוטבע עובר דפורמציה פלסטית, החללים והגבולות בין החלקיקים הפנימיים נעלמים, החללים מצטמצמים, והצפיפות היחסית של המדגם מגיעה ל-96.7 אחוזים. מנקודת המבט של הרכב הפאזה, חלקיקים לבנים KAlF4, נקודות שחורות קטנות ו- Si קריסטל ראשוני מפוזרים באופן אחיד יחסית על מטריצת A1-Si.

לקצף מתכת נקבובי יש תכונות פיזיקליות שונות כמו נקבוביות, הפחתת רעידות, שיכוך, בלימת קול, בידוד קול, פיזור חום, ספיגת אנרגיית השפעה, מיגון אלקטרומגנטי וכו'. לכן, נעשה בו שימוש נרחב יותר ויותר בתחומי תעשייה כלליים וגבוהים -תחומי טכנולוגיה בבית ומחוצה לה. . המחקר הנוכחי על קצפי מתכת נקבוביים מבוצע בעיקר על ידי עובדי מתכות או חומרי מתכת תוך שימוש בשיטות- דיסציפלינריות יחידות, והמחקר על קצפי מתכת נקבוביים צריך להתחיל משילוב של דיסציפלינות וידע מרובים. קשה להשיג פריצות דרך במחקר-דיסציפלינרי יחיד, ומומלץ לנתק מחקר מיישום. מחקר עתידי צריך לאמץ חדירה- רב-תחומית- חוצה, להתגבר על התופעה של ניתוק הכנת החומר והיישום, ולבצע מחקר ממוקד עם הביקוש כאובייקט, כדי להאיץ את תהליך השינוי במדע וטכנולוגיה לתוך פרודוקטיביות אמיתית.