1. Wat is metaal foam en aluminium foam
Yn 'e rin fan' e skiednis is de ûntdekking fan skuimde metaal in wichtige mylpeal yn 'e revolúsje fan it hiele mêd fan materiaaltechnyk. Metal foam is in materiaal gearstald út in metalen struktuer dat hat in grut oantal poaren en is fol mei gas lâns de struktuer [2]. De poaren fan dizze metalen skuimen kinne wurde meiinoar ferbûn of fersegele, en wurde respektivelik iepen-sel-foam en sletten-sel-foam neamd, lykas werjûn yn figuer 2 (a) (b) [3]. Under harren is it aluminium skuimde materiaal op it stuit it meast promovende skommetaal, fanwege har hege porositeit, lege tichtens, ljochtgewicht, hege sterkte, goede kompresjearberens, sterke ynfloedabsorption, goede lûdabsorpsjeprestaasjes, en goede elektromagnetyske skermprestaasjes. Poerbêste prestaasjes, dêrom bekend as de "metaalstjer" [4], in protte brûkt yn oare ferwurkingsmetoaden op it mêd fan loft- en romtetechnyk, produksje en fysike wittenskippen.
figuer 2. Strukturele skaaimerken fan aluminium foamed: (a) Open-cell aluminium foam; (B) sletten sel aluminium foam [3]
2. De ûntdekking fan aluminium foamed
Yn 'e rin fan' e skiednis binne materialen lykas bonken, hout en puimsten in lange tiid in soad brûkt. In protte ûndersikers foarsizze dat it nut fan dizze materialen hat befoardere de produksje fan troch minsken makke materialen lykas metaal skom. Hoewol't de measte fan 'e skomjende technologyen dy't op it stuit yn gebrûk binne foarsteld sûnt de 1950's, hawwe ûndersiken sjen litten dat de ûntdekking fan aluminium skuimd wurde kin weromfierd nei 1926, doe't Ma De Meller foar it earst metaal skomjen neamde yn in Frânsk oktroai. Meller hat ienris suggerearre dat it metaal skomjende proses kin wurde berikt troch it yntrodusearjen fan inert gas yn it smelte metaal, of troch it brûken fan in skomjende agint lykas karbonaat yn it smelte metaal. Hoewol dit gewoan in patint is basearre op it idee, leit it de basis foar de folgjende stappen dy't nedich binne yn 'e ûntwikkeling fan aluminiumfoam. John C. Elliott fierder ûntwikkele dit idee 20 jier letter, it ûntwerpen fan in aktualisearre ferzje fan de Meller patint en yntrodusearje de earste beskikber aluminium foam, dy't op syn beurt bydroegen oan de kommersialisaasje fan it materiaal yn Japan yn de jierren 1990. De frijlitting lei de basis [5].
3. Prestaasje en tapassing fan aluminium foamed
Aluminium foamed is in metaal mei hege porositeit en poreuze struktuer, wêryn de fersegele poaren goed foar sa'n trijekwart fan it totale folume fan it metalen materiaal, wêrtroch it materiaal tige ljocht is [7]. Neist de boppesteande skaaimerken, aluminium foamed hat ek yndrukwekkende enerzjy absorption skaaimerken en hege compressibility [7]. Wat de tichtheid oanbelanget, fûnen de ûndersikers dat de tichtens fan de measte aluminium skuimde samples sawat 0,4-1,2 g·cm-3 [6] is. Derneist hat aluminium skuim ek lûdabsorption, recycleberens en lege thermyske konduktiviteit [7].
Yn termen fan tapassing, de elektromagnetyske shielding, licht gewicht en absorptive eigenskippen fan aluminium foam meitsje it in ideale kandidaat foar komponinten brûkt yn kontrolearre kearnfúzje apparaten, automobilen, aerospace en bou yndustry fanwegen syn wjerstân tsjin ekstreme fysike omjouwings. Yn it kontrolearbere kearnfúzje-apparaat is sletten-sel-aluminiumfoam in treflik elektromagnetysk beskermjend materiaal. Troch de ferbining fan it skelet fan aluminiumfoam hat it in enoarm spesifyk oerflak en in goede mooglikheid om elektromagnetyske weagen op te nimmen en te reflektearjen. Ferskate ferliezen foarkomme, lykas absorptionferlies, refleksjeferlies, ensfh., sadat skuimde aluminium poerbêste elektromagnetyske skermprestaasjes hat. Boppedat, it waard ek fûn dat de elektromagnetyske shielding effektiviteit fan skuimde aluminium toande in trend fan earst ôfnimme en dan tanimmend mei de tanimming fan elektromagnetyske weach frekwinsje [3]. Yn 'e loftfeartyndustry wurdt skuimaluminium brûkt om romtekegels of turbinedielen te meitsjen. Troch de lege kwaliteit fan skuimde aluminium is it benammen nuttich foar it ferminderjen fan it totale gewicht fan fleantúchkomponinten [7]. En as in poerbêst enerzjyabsorberend materiaal wurdt skuimde aluminium brûkt om de buffers, trillingsabsorbers en de ûnderkant fan 'e weromkajutte fan it romteskip te meitsjen, sadat it romteskip in feilige lâning berikke kin en de feiligens fan astronauten en romteapparatuer beskermje. Troch effektive enerzjy absorption en shock absorption, foamed aluminium kin soargje foar de feiligens fan astronauten ûnder de ynfloed fan it romteskip lâning, lykas werjûn yn figuer 3 [8].
Figuer 3. Ferbettere dielstruktuer fan de slachbestindige bilge[8]
1-boppeste hûd; 2-foam aluminium stringers; 3-legere hûd
Yn 'e auto-yndustry helpt skuimde aluminium it totale oantal dielen brûkt yn it frame te ferminderjen, makket it assemblageproses effisjinter, en helpt úteinlik om kosten te ferminderjen en prestaasjes te ferbetterjen [7]. Op it stuit wurdt foam aluminium brûkt yn anty-botsing bars, balken en doar balken yn auto lichem struktueren op 'e merk, lykas werjûn yn figuer 4 [9-10].
figuer 4. (in) is in diagram fan in part enerzjy absorbearjende dielen fan 'e auto lichem;
(B) Skematyske diagram fan foam aluminium anty-botsing bar
Yn 'e bousektor is it haadgebrûk fan skuimde aluminium as in beskermjende, fjoerbestindige barriêre om swier lûd te foarkommen. De typyske tapassing fan sletten sel aluminium foam yn arsjitektuer is de Shanghai SOHO Fuxing Plaza. De ûntwerper brûkt in grutte hoemannichte foam aluminium foar in absorbearjen en isolearjen fan lûd, lykas werjûn yn figuer 6 [11].
De ûntdekking fan skuimde aluminium wurdt beskôge as in opmerklike prestaasje. It skuimde aluminium materiaal kombinearret poerbêste prestaasjes foar elektromagnetyske shielding, licht gewicht, lege tichtheid, skok-absorption en enerzjy-absorption-prestaasjes, sadat it hjoed in heul goede prestaasjes hat yn ferskate yndustry. Brede tapasberens. Nijsgjirrich is dat aluminium skuim ek in miljeufreonlik produkt is dat recycled wurde kin, wat betsjut dat it in duorsum materiaal is en ferwachte wurdt yn grutte hoemannichten te brûken yn takomstige yndustriële tapassingen.
Posttiid: Nov-30-2021
