Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Металлические пены — металлы с пористой структурой. Интерес к металлическим пенам возрос в связи с проблемами улучшения некоторых свойств металлов:
Металлические пены обладают уникальным сочетанием механических и физических характеристик. Так, например, низкая гигроскопичность данного материала способствует морозостойкости и отсутствию трещин при перепаде температур. Хорошая газопроницаемость обуславливает отличные тепло- и шумоизолирующие свойства. В автомобильной и авиакосмической отраслях вместо штампованных стальных деталей используют, в основном, сэндвич-модели.
Эти многослойные материалы состоят из прочных внешних металлических листов со средним слоем из пенометалла [1]. В сейсмически опасных районах используемые при строительстве металлические пены предохраняют конструкции от разрушения при землетрясениях. Важные в практическом плане характеристики пористых металлов закладываются на стадии их получения. Среди известных способов изготовления металлических пенвыделяют:
Первый способ получения металлических пен основан на использовании металлических порошков, этот способ считают наиболее эффективным. Измельченные до порошка металлы или сплавы спекают с добавление порофоров – соединений, выделяющих газ при термическом разложении. Способов введения порофоров в металлы много [2]. Например, процесс Фраунгофера состоит в смешении порошков металла с порофором, прессовании смеси и ее нагреве (использовать можно три способа получения формы — прессование, прокатка, экструкзия). Придание формы способствует равномерному распределению пенообразователя.
Второй способ получения металлических пен основан на смешении металлического порошка и порофора с последующим нагревом при высокой температуре в сушильной печи. Газ при разложении порофора вызывает вспенивание. Пористость при данном способе достигает 5...75 %.
Порофоры различаются разными температурами разложения и составом выделяющегося газа. Гибрид титана часто вводят в алюминиевый расплав, размер ячеек варьируется от 0,5 до 5 мм [4]. Алюминиевые металлические пены, полученные по литейному способу, описаны в [5]. Расплав алюминия перемещают по обогреваемому лотку, одновременно через дозатор непрерывно вводят гидрид металла (TiH2, ZrH2, LiH). Из камеры металл поступает в электропечь с Т = 600...700 °С. У выхода из печи происходит пенообразование.Далее пена поступает на движущийся кристаллизатор, где ее охлаждают путем подачи воды.Пористость пены лежит в диапазоне 80...97 %.Способ позволяет получать материалы в большом объеме, однако пенунеобходимо резать [6]. При атмосферном давлении металлы, сплавы нагревали до температуры, соответствующей интервалу температуры их плавления и температуры образования пара, содержащегося в летучем материале. При понижении давления расплавленная масса вспенивается, при охлаждении получают пористый металл (сплавы Fe – Al – Zn, Fe – Mg – Zn, Mg – Hg, Cr – Cd, Al – Mg – Fe – Hg и др.).
Особенность литья в форму [3] – создание ячеистого каркаса с дальнейшим заполнением его жидким металлом без продувки газом и введением порофора. В первом случае металл осаждается на поверхности полиуретана: полиуретан опускают в раствор, в котором осаждается металл. В течение 10-20 мин металл оседает на полиуретане. Далее материал помещают в печь при температуре сжигания полиуретана, затем пену охлаждают.
В литейном способе по выплавляемым моделям полимерную пену превращают в структуру с открытыми порами. Основу заполняют суспензией из термостойкого материала, высушивают и заполняют открытые пустоты расплавленным металлом. После удаления формовочного материала (например, под давлением воды) получают пенометалл. Продукт имеет ту же форму, что и исходная полимерная пена. Пористость получаемых пор составляет 2,5...16 пор на 1 см3. Пена дорогая, способ применим для металлов с высокой и средней жидкотекучестью, именно это свойство определяет заполняемость формы. В частности, так можно получать никелевую пену.
Разработка новых способов получения пенометаллов актуальна для современных научных исследований, так как промышленности необходимы новые материалы с новыми качественными характеристиками.
