Replication is one of the processing techniques used for the production of porous metal sponges. In this paper one implementation of the method for the production of open celled porous aluminum is shown in detail.

الرغاوي المعادن هي مواد مثيرة للاهتمام من كلا فهم أساسي ونقطة التطبيقات العملية للعرض. وقد تم اقتراح الاستخدامات، وفي كثير من الحالات التحقق تجريبيا، على خفيفة الوزن أو تأثير الطاقة استيعاب الهياكل، وارتفاع سطح مبادلات حرارية منطقة أو الأقطاب، كما يزرع في الجسم، وغيرها الكثير. على الرغم من إحراز تقدم كبير في فهم العلاقات هيكل ممتلكاتهم، وعدد كبير من تقنيات معالجة مختلفة، ولكل المواد المنتجة مع خصائص مختلفة وهيكل، يعني أن فهم الآثار الفردية لجميع جوانب هيكل ليست كاملة. عملية النسخ المتماثل، حيث تسلل المعدن المنصهر بين حبيبات من مادة التشكيل القابلة للإزالة، ويسمح بدرجة عالية بشكل ملحوظ عن نطاق السيطرة، واستخدمت لتحقيق نتائج طيبة لتوضيح بعض هذه العلاقات. ومع ذلك، فإن عملية لديها العديد من الخطوات التي تعتمد على الفردية "الدراية"، ووتهدف هذه الورقة إلى تقديم وصف تفصيلي لجميع مراحل تجسيد واحدة من هذه الطريقة المعالجة، وذلك باستخدام المواد والمعدات التي من شأنها أن تكون سهلة نسبيا في إقامتها في بيئة بحثية. والهدف من هذا البروتوكول ومشتقاته هو إنتاج رغاوي المعادن بطريقة فعالة وبسيطة، وإعطاء إمكانية لتكييف نتائج العينات عن طريق تعديل بعض الخطوات في إطار عملية. باتباع هذا، الرغاوي الألومنيوم خلية مفتوح مع أحجام المسام من 1 حتي 2،36 مم و 61٪ إلى 77٪ المسامية ويمكن الحصول على.

وقد اجتذبت الرغاوي المعدنية على كمية كبيرة من الاهتمام والجهود البحثية في السنوات الأخيرة كما هو مبين من قبل مجموعة كبيرة من الأعمال التي ورد ذكرها في مراجعة المواد واسعة النطاق مثل Banhart ^1، كوندي وآخرون. ² أو أكثر في الآونة الأخيرة غودال ومورتنسن ^3. ومن بين الأساليب المستخدمة لإنتاج المواد، وتتميز عملية النسخ المتماثل بساطته التجريبية ودرجة من السيطرة على الهيكل النهائي رغوة التي يمكن تقديمها. وتجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من في الأدب وغالبا ما توصف مواد مثل المواد الرغوية (وهنا) لا يتم إنتاجها من قبل فقاعات من الغاز السائل داخل ما يطلق عليه من الأنسب المعادن مسامية أو المعادن المصغرة.

وكان التقرير الأول من عملية النسخ المتماثل في أوائل 1960s ^4، ولقد تم تطوير أكثر من ذلك في مراحل مختلفة منذ ذلك الحين، مع التقدم الملحوظ من قبل فريق البحث من مورتنسن في مدرسة بوليتيكhnique الاتحادية لدي لوزان في سويسرا.

وتعتمد هذه العملية على صب المعدن حول التشكيل من الجسيمات هي التي تحدد شكل المسامية في المواد النهائية ^{2 و 5.} بعد تبريد التشكيل يمكن إزالتها عن طريق الترشيح المذيبات أو الانحلال الحراري التي تسبب الأكسدة. واستخدام شعبية هذه التقنية يستخدم كلوريد الصوديوم بأنها حامل الفضاء لإنتاج الألمنيوم ^5-10 أو سبائك الألومنيوم الرغاوي ^11-14. كلوريد الصوديوم ديها العديد من المزايا مثل أن تكون في متناول الجميع، وغير سامة، ويمكن إزالتها من رغوة من قبل انحلال في الماء. من خلال وجود درجة انصهار 801 ° C، ويمكن استخدامها مع المعادن التي لها درجة انصهار أقل من هذه القيمة، والأكثر شيوعا الألومنيوم، ولكن توجد أمثلة أيضا من استخدام مع مواد مثل النظارات المعدنية الجزء الأكبر، من خلال مزيج من الرطوبة القائم على البلاديوم السائل سبيكة الزجاج المعدني السائبة وكلوريد الصوديوم حبيبات ^15. تبديل من كلوريد الصوديوم مع المواد نقطة أعلى ذوبان أيضا يسمح صرودوكشن الرغاوي من أعلى نقطة انصهار المعادن ^16. ويمكن أن تشمل هذه غيرها من المواد القابلة للذوبان في الماء، أو تلك غير القابلة للذوبان بما في ذلك أنواع مختلفة من الرمال. في هذا النموذج تصبح العملية أكثر مثل صب الرمل التقليدية لإزالة الرمال، وارتفاع ضغط نفثات الماء ^{17، 18} أو مختلفة أشكال غسل ¹⁹ أو تهييج مطلوبة ^(20).

عملية أساسية ²¹ العائدات من خلال اتخاذ الحبوب من كلوريد الصوديوم ووضعها في قالب ^{4 و 22 و 23.} وقد استخدم الطريقة الأساسية لجعل الألومنيوم وسبائك الألومنيوم الرغاوي ^24-26 لمجموعة واسعة من التحقيقات السلوك الرغوة. أدخلت خطوات إضافية لزيادة السيطرة على كثافة وزيادة الترابط بين المسام. وتشمل هذه التكثيف من التشكيل. لتكثيف التشكيل، واستخدمت تلبد ^{27، 28،} واستخدمت في التجارب المختلفة منذ ¹³ عاما، مع سلوك تلبدكلوريد الصوديوم على أساس درجة الحرارة، وحجم الحبيبات والكثافة التي وصفها غودال وآخرون. ^29. طريقة أخرى تستخدم لهذا الغرض من ذلك هو المتوازنة التضاغط الباردة الضغط على (CIP) ^{5، 30؛} هذا هو أسلوب أسرع التي يمكن أن تحقق مجموعة أكبر من كثافة قابلة للمقارنة. ويمكن أيضا أن يتم تنفيذ الإجراء في الحالة الصلبة مع مسحوق المعادن والحبوب كلوريد الصوديوم، ومن ثم يتم تسمى أحيانا التكلس وحل عملية ^31.

ويرد المسح الكامل لاستخدام تقنية النسخ المتماثل إلى تاريخ والمقارنة مع غيرها من التقنيات في غودال ومورتنسن ^3.

في هذا العمل ونحن في الإبلاغ عن المعدات التفصيل والبروتوكولات التجريبية التي استخدمت لتجهيز رغاوي المعدنية بنسبة أسلوب النسخ المتماثل، والتي هي سهلة نسبيا لتنفيذ في إعداد مختبر الأبحاث. من المهم أن نعترف بأن إصدارات أخرى من المعدات، مع وجود قدرات مختلفة في أبحاث أخرى زroups، وأنه في حين أن المعدات المقدمة هنا هي مناسبة لمعالجة المواد، فإنه ليس النسخة الوحيدة أو بروتوكول التي يمكن تقديمها للعمل. في أي حال، فهم شامل للأي طريقة معينة أمر ضروري لنجاح التجربة.

وفيما يلي تفاصيل البروتوكولات المستخدمة دقيقة أدناه. الاختلافات بروتوكول (A، B، C و D) لديها تغييرات صغيرة بينهما، وتهدف أساسا لتغيير كثافة الرغاوي المنتجة. وقد تم حساب المسامية من قياسات للوزن الجزء الأكبر من العينات، حجم وكثافة الألومنيوم (2.7 جم / سم ^3). في تطوير الأساليب المذكورة لإنتاج رغوة الألمنيوم بواسطة النسخ المتماثل، بذلت محاولات لتقليل كمية من المعدات المتطورة إلى أصغر حد ممكن، على ان يكون طريقة سهلة لتنفيذ ممكن. وتناقش الاختلافات الأخرى التي يمكن أن تستخدم في مراحل مختلفة في وقت لاحق.

ملاحظة: التعليمات التالية هي للبروتوكول ألف (الشكل 1). وترد التعديلات لبروتوكول B، C، D وكذلك.

1. الألومنيوم بار إعداد

1. ضع قطعة كبيرة (500 غرام - 1 كجم) من سبيكة التجارية نقاء الألمنيوم في بوتقة.
2. وضع البوتقة في فرن على 800 درجة مئوية لمدة 1 ساعة، حتى المنصهر.
3. خذ بوتقة من الفرن ويسكب الألمنيوم المصهور في قالب اسطواني التي هي 50 ملم في القطر، وأصغر قليلا من قطر الختامي للغرفة لاستخدامها في التسلل (51 مم) مما يتيح وجود فجوة من حوالي ½ ملم.
4. 1 ساعة الانتظار لشريط ليبرد.
5. إزالة شريط من العفن.
6. باستخدام منشار الفرقة، وقطع عليه إلى 4 قطع من نفس الحجم.
7. الرمال على حواف كل قطعة لضمان حسن صالح في قالب التسلل.

2. فرن إعداد

1. برمجة الفرن للوصول إلى 740 & #176، C هضبة لا يقل عن 2 ساعة.
2. تعيين معدل تسخين الفرن إلى 20 درجة مئوية / دقيقة.

3. إعداد التشكيل

ملاحظة: اعتمادا على ارتفاع الرغوة التي تهدف ل، تختلف كمية من كلوريد الصوديوم لاستخدامها لتسلل بين 100 غرام و 300 غرام.

1. اختيار تسلل كلوريد الصوديوم للاستخدام، التي يبلغ قطرها المقابلة لنطاق حجم المسام المطلوبة (على سبيل المثال نطاق بين 1.4 ملم و 1.7 ملم). ويمكن الحصول على المواد من موردي المواد الكيميائية في نقاء عالية، أو يمكن استخدام سوبر ماركت اشترى ملح الطعام (وهذه المواد لها إضافات مثل اليود ومكافحة التكتل وكلاء، ولكن هذه لا في ممارسة تأثير عملية إلى حد كبير).
2. حدد المناخل من مجموعة والحجم المناسب وكومة على حاوية قاعدة مع حجم افتتاح أصغر في القاع.
3. من حقيبة الموردين من كلوريد الصوديوم، واتخاذ ما يقرب من 500 غرام وسكبه في المناخل مكدسة.
4. تستنهض الهمم المناخل، إما يدويا أو باستخدام شاكر غربال، لمدة 1 دقيقة.
5. تجاهل كلوريد الصوديوم اليسار في أكبر حجم الفتحة غربال وعاء أسفل، وكلوريد الصوديوم اليسار في يستخدم لتسلل غربال فتحة أصغر.
6. تزن كمية من كلوريد الصوديوم تسلل الحصول عليها.
7. إذا كان المبلغ غير كاف، كرر الخطوات من 3،4-3،7.
   ملاحظة: للحصول على بروتوكولات B، C أو D، الحصول على 100 غرام من كلوريد الصوديوم غرامة (<500 ميكرون). وهذا يخلق مساحة إضافية في قالب لالهواء المحبوس في التشكيل خلال تسلل في حالة الهواء في التشكيل لا الهروب من الغرفة على نحو كاف.

4. إعداد القالب

1. باستخدام الصنفرة ولفة ورقة المختبر ونظيفة الاسطوانة العفن (الشكل 2)، مع إيلاء اهتمام خاص لكل من أعلى وأسفل الحواف، والحفاظ على العفن خالية من أي شوائب ملحوظة من استخدام السابق.
2. رش داخل الاسطوانة العفن مع رذاذ نيتريد البورون الهباء الجوي، وخلق غطاء طبقة رقيقةداخل القالب.
   ملاحظة: ويتحقق ذلك عندما يتم استبدال اللون الأصلي للقالب من طبقة بيضاء من رذاذ. ليس من الضروري لقياس تركيزه محدد.
3. السماح للالعفن اسطوانة جافة لمدة 5 دقائق على الأقل في RT (التدفئة إلى حوالي 100 درجة مئوية لمدة تصل إلى 1 ساعة يمكن تطبيقها لمزيد من التجفيف إذا رغبت في ذلك).
4. باستخدام الصنفرة غرامة، وإزالة أي بقايا من نيتريد البورون من حواف اسطوانة العفن، لتحسين الختم بين الاسطوانة العفن وقاعدة العفن.
   ملاحظة: الخطوات القادمة هي ل3 بروتوكولات ألف وباء؛ لبروتوكولات C D وقطع فقط عصابة طوقا واحد للغطاء.
5. قطع 2 حلقات طوقا من 1 ملم ورقة سميكة الجرافيت (OD = 60 ملم، ID = 51 مم)، واحدة للاتحاد بين الحافة العلوية للاسطوانة العفن والعفن غطاء المؤدية إلى نظام صمام، والأخرى للاتحاد بين الحافة السفلية للاسطوانة العفن وقاعدة العفن.
6. وضع واحدة من حشيات في الأخدود قاعدة العفن.
7. وضع قواريرام من الاسطوانة العفن في أخدود مع حشية.
8. بخفة مع مطرقة على رأس الاسطوانة العفن لتأمين أسفل إلى الأخدود القاعدة.
   ملاحظة: للحصول على بروتوكول B، C، D أو، إضافة الخطوة التالية.
   1. صب 100 غرام من كلوريد الصوديوم غرامة (<500 ميكرون) في الاسطوانة العفن وتتسطح الجزء العلوي مع شريط الألمنيوم المصقول التنصت على أعلى من ذلك بخفة مع مطرقة لضمان حزمت كلوريد الصوديوم على ما يرام إلى كثافة عالية.
      ملاحظة: بروتوكول لD إضافة الخطوة التالية.
   2. قطع 2 دوائر ناعمة 2 مم السيراميك Kaowool بطانية حجم قطرها العفن (51 ملم) ووضعها على رأس كلوريد الصوديوم ما يرام، واستخدام شريط الألمنيوم المصقول، ومطرقة للضغط عليهم ضد كلوريد الصوديوم على ما يرام.
9. صب كلوريد الصوديوم إلى أن تسللت إلى داخل اسطوانة العفن.
   ملاحظة: بروتوكول لD إضافة الخطوة التالية.
   1. إرفاق القالب وقاعدة إلى جدول تهتز، والتأكد من العفن اسطوانة لا يتحرك من الأخدود القاعدة. ذبذبلمدة 1 دقيقة عند 50 هرتز مع 0.01 م السعة.
10. عقد الجزء العلوي من اسطوانة في مكان، والتقاط القاعدة ويهز برفق حتى كلوريد الصوديوم داخل القالب يشكل سطح مستو في الجزء العلوي.
11. وضع شريط الألمنيوم استعداد على رأس التشكيل كلوريد الصوديوم.
12. وضع طوقا الجرافيت في الأخدود من غطاء العفن.
13. باليد المسمار ترصيع 4 الفولاذ المقاوم للصدأ إلى قاعدة وتأمينها مع 4 مجموعات من المكسرات الفولاذ المقاوم للصدأ وغسالات على الجزء العلوي من قاعدة باستخدام وجع ووضع غطاء العفن على رأس الاسطوانة العفن من خلال الأزرار.
14. مع تعيين وجع عزم الدوران عند 16 N · م، المسمار 4 مجموعات من المكسرات الصلب وغسالات على 4 قضبان مترابطة ثمل في قاعدة وتوسيع من خلال الغطاء، حيث يتم تشديد المكسرات لقفل غطاء العفن في المكان.
15. نعلق الجزء العلوي من غطاء لنظام صمام مع حشية، المشبك، والترباس والجوز فراشة.
16. إغلاق كافة الصمامات للنظام.
17. فتح صمام يؤدي إلى رانه مضخة فراغ والعفن (صمام 3).
18. بدوره على مضخة فراغ حتى قياس الطلب من النظام صمام يشير إلى أدنى الضغوط الممكنة.
19. إيقاف تشغيل مضخة فراغ.
20. إذا كان فقدان فراغ في النظام هي أقل من نسبة 50 عربة / ثانية للثانية 10 الأولى بعد اغلاق فراغ ضخ الختم هو جيد بما فيه الكفاية للتسلل.
21. ترك صمام الغطاء مفتوحا (صمام 3) للحفاظ على النظام في الضغط المحيط وإغلاق صمام مضخة فراغ (صمام 1).
22. دون فصل النظام صمام، ضع القالب في الفرن المسخن مسبقا والانتظار لمدة 1 ساعة.

5. تسلل

1. إغلاق كافة الصمامات من النظام (الشكل 3).
2. فتح صمام يؤدي إلى اسطوانة غاز الأرجون (صمام 2).
3. فتح صمام الرئيسي على خزان غاز الأرجون وضبط ضغط تسلل مع صمام منظم (لمجموعة من 1.4 ملم إلى 1.7 ملم من كلوريد الصوديوم حجم الجسيمات، واستخدام ضغط 3.5 بار).
   ملاحظة: للحصول على بروتوكول B، يتم استخدام الضغط تسلل 3 بار. استخدام ضغط 1 بار لبروتوكولات C و D.
4. بطريقة سريعة، وفتح صمام الغطاء (صمام 3).
5. بعد 1 دقيقة، وإزالة القالب من الفرن ووضعه على رأس السطح التبريد (في هذه الحالة كتلة النحاس).
   ملاحظة: في حين التبريد، فإن الضغط في نظام تتغير. للدقيقة 5 الأول من هذه العملية، إيلاء اهتمام وثيق للضغوط التي أشار إليها منظم وضبط يعود إلى الضغط تسلل إذا لزم الأمر.

6. عينة استخراج

1. بعد 30 دقيقة، عندما القالب هو باردا بما فيه الكفاية للتعامل مع مع قفازات مقاومة للحرارة خفيفة، فصل نظام صمام ووضع قاعدة العفن على العكس طاولة العمل. فك الغطاء من أعلى الاسطوانة.
2. مع الغطاء، بخفة الجزء العلوي من اسطوانة العفن مع مطرقة في اتجاه عمودي على قبضة ملزمة لتخفيف اسطوانة العفن من الأخدود القاعدة.
إزالة قاعدة العفن من ملزمة ووضع اسطوانة العفن في قبضة ملزمة.
3. مع مطرقة الاستفادة من الألومنيوم المتبقية على أعلى من عينة لدفعها للخروج من الاسطوانة العفن.
4. باستخدام منشار الفرقة، وقطع الجزء السفلي من العينة رغوة، وإزالة الألمنيوم الفائض.
5. اعتمادا على ارتفاع الرغوة المطلوبة، وقطع فيها المطلوب، بالقرب من الجزء العلوي من العينة.
6. ضع رغوة تسلل في كوب بالماء وبار التحريك المغناطيسي على طبق ساخن اثارة بحل التشكيل كلوريد الصوديوم.
7. ضبط درجة الحرارة في طبق ساخن الى 60 درجة مئوية. تغيير الماء كل 10 دقيقة حتى لا يوجد كلوريد الصوديوم اليسار في الرغوة.
   ملاحظة: لضمان عدم وجود كلوريد الصوديوم اليسار في الرغوة، وتغيير الماء ما يقرب من 10 مرات. ومن الممكن أيضا أن يجعل فحوص دورية من وزن العينة بعد مرحلة التجفيف وجيزة. عندما يتوقف هذا إلى تغيير بشكل كبير مع المزيد من الغمر، وكلوريد الصوديوم يجب إزالتها تماما.
8. وأخيرا باستخدام الكهربائيةالهواء أكثر جفافا إزالة كل الماء اليسار في الرغوة. العينة رغوة جاهزة.

في الشكل (4) يمكن أن ينظر إلى التشكل من الحبوب كلوريد الصوديوم (الزاوي وكروية)، لأغراض التوضيح. وقدمت الرغاوي التي تم الحصول عليها مع البروتوكول باستخدام الحبوب على شكل الزاوي وقدمت بقية مع الحبوب كروية. وقد وجد أن استخدام شكل مختلف الحبوب كلوريد الصوديوم لم يكن لها تأثير الملحوظ على المسامية التي تم الحصول عليها في العينات.

من النتائج التي يمكن أن تحدد أن عينات أ، ب، ج (مع بروتوكول A)، هي في المتوسط ​​63٪ المسامية (الشكل 5)، انتهى من الوزن الأكبر والحجم. عن طريق إجراء تغييرات لهذه التقنية، بما في ذلك على سبيل المثال جيب غرامة كلوريد الصوديوم في الجزء السفلي، تمكن عملية لإنتاج رغاوي 5٪ أكثر مسامية، وتتيح للضغط تسلل إلى أن خفض (3،5-3 بار)، وهذه هي عينات د، هاء وواو المصنوع من بروتوكول B (الشكل 6). الفرق الوحيد بين البروتوكولات A و B هو إضافة كلوريد الصوديوم على ما يرام في أسفلمن التشكيل.

عن طريق إزالة طوقا السفلي من العفن تسلل، كما هو الحال في بروتوكول C (الشكل 7)، وربما يتم تخفيض الضغط تسلل تحتاج إلى مزيد من (3-1 بار). باستخدام هذه الطريقة، وعينات ز، ح، وأنا أنتجت، والتي تبين أيضا زيادة 5٪ في المسامية. في بروتوكول C سبب استخدام 3 أحجام مختلفة من جسيمات كلوريد الصوديوم هو تحقيق أي تأثير على المسامية، وإثبات أنه حتى مع هذا التغيير، المسامية التي تم الحصول عليها في الرغاوي تظل متشابهة جدا، والتغير في حجم الجسيمات ديه قليل من دون تأثير على رغوة المسامية بالمقارنة مع تأثير البروتوكول المستخدم. الرغاوي المنتجة مع بروتوكول C هي ثلاث عينات منفصلة، ​​كل واحد المصنوع من حجم الجسيمات مختلفة. وقدمت المجموعة الاخيرة من العينات، ي، ك ول باستخدام بروتوكول D (الشكل 8)، عن طريق تهتز وكلوريد الصوديوم مخترقة، وزيادة كثافة التشكيل، وإعطاء قفزة كبيرة بنسبة 8٪ في المسامية من الرغاوي.

ملاحظات عرضية من تسلل ناجحة هي أن منطقة معينة أو مناطق التشكيل ليست مخترقة بشكل صحيح. على قد تحدث أيضا، مثل التغليف من عدة جزيئات كلوريد الصوديوم من المعادن تسلل، والناجمة أساسا عن طريق الضغط تسلل عالية، ومنع الماء ليتش وكلوريد الصوديوم بها؛ هذا واضح جدا عندما يكون هناك انخفاض كبير في المسامية واضحة (أكبر من 5٪) في عينة المنتجة باستخدام بروتوكول معين، وإن كان هذا هو حدث نادر جدا. الشكل 9 يبين عينة غير مخترقة على اليسار، تسلل العينة في الوسط وعينة على تسلل على حق صحيح. في الشكل 10 يمكن أن ينظر إلى التغيير في المسامية عن طريق تعديل ضغط التسلل. إذا تم تطبيق الضغط تسلل أعلى، يتم فرض المزيد من الألومنيوم بين المجالين كلوريد الصوديوم (الضغط العالي يسمح التوتر السطحي التي يتعين التغلب عليها إلى درجة أكبر، والسماح الفجوات أضيق لتكون مليئة المعدن)، وبالتالي فإن المساحة الحرة المتبقية النقصان، وخفض المسامية. للسيطرة على نتائج عينة تسللوا بشكل صحيح بواسطة هذه الطريقة هي أكثر صعوبة بالمقارنة مع استخدام بروتوكول آخر، لأن الضغوط في ارتفاع خطر انسداد المسامات في زيادة الرغوة بشكل كبير.

لتقييم نتائج إنتاج تشغيل المؤشر الأول الرغاوي تسلل صحيح هو كثافتها، وآخر سيتم مراقبة خارج العينة؛ رغوة مخترقة تماما هي موحدة في جميع هيكلها، إذا كان هناك أخطاء، فهي ملحوظة جدا (انسداد المسامات معظمها أو مناطق غير مخترقة)؛ أنها يمكن أن ينظر إليه في الشكل (11). وأشارت النتائج النهائية لهذا الإجراء في الجدول 1.

الشكل 1. رغوة النسخ المتماثل الجينراؤول خطوات البروتوكول.

الشكل 2. تصميم الخطط من العفن رغوة تسلل وصورة تجميعها (مقياس متري). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3. مختبر الخطط للتلاعب رغوة تسلل.

الشكل 4. التشكل من كلوريد الصوديوم الحبوب (يسار: الزاوي 2 حتي 2،36 مم؛ اليمين: كروية 1،4-1،7 مم).

الشكل 5. بروتوكول A عينات لذلك، يتم إجراء ب و ج المفتوحة التي يسهل اختراقها رغوة الألمنيوم 99.95٪ مع مجموعة وحجم المسام من 1.4 ملم إلى 1.7 ملم، ويبلغ متوسط ​​المسامية من 63٪، وقياس 51 ملم وقطرها 25.4 ملم في الطول ( مقياس متري). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

عينات الشكل 6. بروتوكول ب د، مصنوعة هاء وواو المفتوحة التي يسهل اختراقها 99.95٪ رغوة الألمنيوم مع مجموعة وحجم المسام من 1.4 ملم إلى 1.7 ملم، ويبلغ متوسط ​​المسامية من 66٪، وقياس 51 ملم وقطرها 25.4 ملم في الطول ( مقياس متري). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 7. بروتوكول C عينات ز، ح ومصنوعة ط المفتوحة التي يسهل اختراقها 99.95٪ رغوة الألمنيوم مع مجموعة وحجم المسام من 1 ملم إلى 1.18 ملم، 1.4 ملم إلى 1.7 ملم و 2 ملم إلى 2.36 ملم على التوالي، بمتوسط ​​المسامية من 70 ٪، وقياس 51 ملم وقطرها 25.4 ملم في الطول (مقياس متري). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 8. بروتوكول D عينات ي، ك ل مصنوعة دل المفتوحة التي يسهل اختراقها رغوة الألمنيوم 99.95٪ مع مجموعة وحجم المسام من 1.4 ملم إلى 1.7 ملم، ويبلغ متوسط ​​المسامية من 76٪، وقياس 51 ملم وقطرها 25.4 ملم في الطول (مقياس متري). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 9. تأثير للضغط تسلل على كسوات (يسار: غير تسلل؛ الأوسط: تسلل صحيحة؛ الحق: أكثر من التسلل). (مقياس متري) من فضلك انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

700px "/>
الشكل 10. منسوخ رغوة المسامية التغيير التي تسلل الضغط التغيير باستخدام بروتوكول الوحيد A.

الرقم 11. أخطاء ملحوظة في الرغاوي التي تنتجها هذه الطريقة (يسار: متقاطع الصورة؛ اليمين: صورة جانبية) (مقياس متري). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الجدول 1. منسوخ خصائص عينة رغوة، المساميات التي تم الحصول عليها وحجم التشكيل المستخدمة.

الطريقة الأساسية الموصوفة هنا قد استخدمت في أشكال مختلفة من قبل باحثين آخرين. وتناقش بعض المتغيرات الرئيسية التي تسمح للرغاوي من أنواع مختلفة المراد إنشاؤه. في وصف هذه الرغاوي قمنا بقياس مسامية، وهذا هو التقييم السريع والسهل لجعل، ولكن توصيف الخصائص الهيكلية الأخرى، مثل حجم المسام، مساحة محددة أو تبختر قد تكون مطلوبة سماكة للحصول على فهم كامل لخصائص رغوة لمختلف التطبيقات. في الممارسة العملية، لإنتاج الرغاوي بواسطة النسخ المتماثل، وحجم المسام هو تسيطر عليها بشكل جيد من قبل حجم الجسيمات من كلوريد الصوديوم المستخدمة، والروابط بين هذا، ويمكن إجراء كثافة والخصائص الهيكلية الأخرى.

التشكيل مكثف

في هذه المساهمة الحالية وصفناها التشكيل كلوريد الصوديوم التي تتم من قبل البقشيش الحبوب كلوريد الصوديوم في غرفة. في حين، كما نوقش، درجة معينة من السيطرة على densiلا يمكن أن يتحقق عن طريق تاي تهتز العينة، وبقايا مجموعة الوصول إليها مقيدا إلى حد ما، نظرا لمجموعة محدودة من التعبئة الكسور من كلوريد الصوديوم التي يمكن تحقيقها. من أجل إنتاج الرغاوي لارتفاع المسامية، ويمكن زيادة كثافة التشكيل بواسطة ضغط عليه ميكانيكيا (على سبيل المثال في المتوازنة التضاغط الباردة الضغط للحفاظ على هيكل موحد الخواص)، أو عن طريق تلبد حيث هو الدافع والتكثيف من تخفيض مساحة السطح. ومن المتوقع أن تكون أكثر فعالية لأصغر كلوريد الصوديوم حجم الجسيمات (ملليمتر من الباطن)، والحبوب الصغيرة هي أقل عرضة للقضاء ولها مساحة سطح أكبر لنسبة حجم كل من هذه الأساليب. ويبلغ حجم المسام المستخدمة في التجارب وصفها في هذه الورقة هو أكبر، وإما عملية تتطلب معدات إضافية، مع التركيز على عملية بسيطة وسهلة التنفيذ، وأنها لم تستخدم.

التشكيل على شكل

في غودال ومورتنسن ¹⁴ هو عرض طريقة لالتحكم في حجم المسام وتشكيل مزيد من مما هو ممكن باستخدام الحبوب كلوريد الصوديوم واحدة. في هذه الطريقة يتم خلط مسحوق غرامة كلوريد الصوديوم مع الموثق (للبساطة والدقيق والمياه يمكن استخدامها)، ثم شكل إلى شكل المطلوب قبل أن يتم استخدام المعالجة الحرارية لإزالة حراريا الموثق. وإن لم يكن مجمع تجريبيا، لم يتم استخدام هذا الأسلوب في تجاربنا كما أنه ليس من الضروري لإنتاج الرغوة ويتطلب السيطرة على ضغط بعض الشيء أكثر دقة لضمان المسامية على نطاق وغرامة في التشكيل ليست مخترقة نفسها.

التشكيل بديلة لكلوريد الصوديوم

وعلى الرغم من كلوريد الصوديوم يعرض العديد من الميزات المرغوبة كمادة التشكيل (بما في ذلك درجة حرارة انصهار عالية نسبيا، ودرجة عالية من القابلية للذوبان في الماء وسمية منخفضة والتكلفة)، فإنه ليست مناسبة دائما. حالة واحدة معينة هي عندما يتم التي سيتم تجهيزها أعلى نقطة انصهار المعادن، وفي هذه الحالة فإنه يمكن استبدالها بمواد أخرى، مثل الالومنيوم الصوديومأكل ^16. هذه المواد على تحسين القدرة على درجات الحرارة، ولكن عادة ما تكون أكثر تكلفة وصعبة على حل، وغير مطلوبة لمعالجة الرغاوي منخفضة نسبيا من المعادن نقطة انصهار، مثل الألمنيوم، والمعادن الأكثر شيوعا التي تصنع الرغاوي.

الجدار البارد / جزئية الجدار البارد غرف الضغط

التسلل معدنية في التشكيل حجم الجسيمات الدقيقة، لإنتاج الرغاوي أصغر حجم المسام، سوف تكون هناك حاجة الضغوط أعلى. تلاعب اختبار وصفها في هذا العمل هو مناسب للاستخدام ما يصل إلى 6 أجهزة الصراف الآلي الضغط، ولكن كما الضغط يزداد احتمال تسرب من الأختام ترتفع. هذا يمكن حلها عن طريق التصاميم البديلة من غرفة الضغط، حيث يتم فصل المناطق مختومة من منطقة ساخنة، محمية عادة عن طريق مياه التبريد. في حين أن قدرة هذه المعدات يتم زيادة خلال تلك الموصوفة هنا، وتصميم وتصنيع بشكل ملحوظ أكثر تعقيدا، وهكذا لم يكن implemented في هذا الإصدار.

خصائص هذا تجسيد لعملية

في حين صب الألومنيوم المنصهر في القالب بار، وستشكل عيب الأنابيب في الأعلى، بسبب التصلب انكماش. ويتم الحصول على أفضل النتائج مع سبائك الصلبة تماما، لذلك يجب التخلص من هذا الجزء أو إعادة تدويرها.

فقد وجد أنه من أجل عملية للعمل، يجب أن يكون الختم بين المعدن المنصهر والجدار العفن جيد (وإلا الأرجون سوف تجاوز المعدن، وسوف يحدث أي تسلل). لهذا السبب عند تطبيق ضغوط تسلل 3 بارات أو أعلى، ويتم الحصول على أفضل النتائج مع كمية كبيرة من الألمنيوم، ما يكفي لملء القالب، حتى إذا كان الهدف هو الحصول على الرغاوي قصيرة، وهذا يزيد من الضغط من المعدن السائل حول العفن في الجزء العلوي من التشكيل ويحسن الختم. تم العثور على فجوة صغيرة من نصف سنتيمتر أن يكون الارتفاع المثالي بين ص الألومنيومIECE وغطاء العفن للمعدات الحالية. لضغوط تسلل 2.5 الحانات أو أقل حجم الفجوة غير ذي صلة، فإن المبلغ الوحيد من الألمنيوم اللازمة هو ما يكفي لملء تماما التشكيل.

عندما تشديد المكسرات على الأزرار استخدام نمط نجمة (تشديد أزواج المعاكس بطريقة تدريجية) للتأكد من أن الضغط حول حشية، بل هو ويتم الحصول على الختم. لتجنب الأضرار التي لحقت صمامات على إغلاق، وهذا ما فعلت دائما يدويا.

أحيانا، يمكن أن يكون هناك عيوب أو مناطق الفقراء التسلل. وهذه هي الأكثر احتمالا لتشكيل في الجزء السفلي، حيث المعدن المنصهر له السفر أبعد، أو في الجزء العلوي، بالقرب من واجهة مع المعدن الكثيف. وبالتالي فإن الجزء الأكثر ثابت من العينة في وسط المنطقة المحتلة من قبل التشكيل كلوريد الصوديوم. قد يتم اقتطاع الأجزاء العلوية والسفلية من الرغوة بعيدا والتخلص منها. كلما هو مطلوب منها لقطع الرغوة لإنتاج عينة، فمن الأفضل أن تفعل ذلك الطرافةح كلوريد الصوديوم الحاضر لا يزال في ذلك. إذا تم إجراء التخفيضات بعد الرشح، أينما يتم قطع، وسوف تلحق الضرر ومنع هيكل الرغوة. حيث قطع العينة بعد مطلوب الرشح، وهي طريقة ناجحة لاستخدام تقنية غير تحميل مثل الآلات الكهربائية التفريغ (التنظيم الإداري، وتسمى أيضا تآكل شرارة).

هناك العديد من المتغيرات في العملية التي يمكن تعديلها لتأثير مختلف، ولكن من أجل تغيير المسامية المتغيرات سيطرة أكثر ملائمة إما كثافة التشكيل أو الضغط تسلل المستخدمة.

الغرض من استخدام بروتوكولات مختلفة (A، B، C و D) هو إنتاج رغاوي مع المساميات مختلفة، من 61٪ إلى 77٪. تطبيق البروتوكول سوف تنتج عينات مع 63٪ المسامية في المتوسط. بروتوكول B تنتج عينات مع 66٪ المسامية. بروتوكول C تنتج عينات مع 70٪ المسامية وبروتوكول D تنتج عينات مع 76٪ المسامية. عن طريق إضافة كلوريد الصوديوم على ما يرام في أسفل القالب في بروتوكولاتB، C و D يقوم بإنشاء ملجأ للالهواء المحبوس في التشكيل خلال تسلل إذا إخلاء الغرفة ليست مثالية. فإن كلوريد الصوديوم كونها أدق بكثير مقاومة تسلل الألمنيوم حتى يتم التوصل إلى الضغوط أعلى، وضمان أن التشكيل هو تسلل تماما. دون ستكون مضغوطة هذا أي هواء الحاضر، وليس القضاء عليها وسوف المسامية إضافية غير المرغوب فيها تكون موجودة، وعلى الأرجح عن المناطق uninfiltrated. وقد وضعت بروتوكولات C و D للسماح للتسلل إلى أن يتحقق مع ضغوط أقل من ذلك بكثير. لعينات ممثلة في الشكل 6 تم استخدام مختلف حجم الجسيمات التشكيل، فإنه يمكن ملاحظة أن هذا التغيير لا يكون لها تأثير كبير بالمقارنة مع البروتوكول المستخدم.

من خلال عدم استخدام طوقا السفلي في بروتوكولات C و D تدفق صغير من الغاز من خلال الجزء السفلي من القالب هو ممكن، وهذا يعني أن الغاز المحاصرين من التشكيل يمكن اجلاء دون الحاجة إلى ضغطها لضغوط أعلى. إذاوقد تم ذلك دون غرامة كلوريد الصوديوم ثم الألومنيوم ويمكن أيضا أن أجبرت على الخروج، ولكن لأن هذا طبقة يقاوم اختراق من قبل الألمنيوم السائل إزاء الضغوط التي تمارس عليه ومنعه من الهرب الألومنيوم.

في بروتوكول D، التي تهتز التشكيل، لا يمكن أن يتحقق رغوة المسامية أعلى؛ ما يقرب من 9-10٪ أكثر مسامية بالمقارنة مع بروتوكول C. وهذا يحدث منذ الحبوب كلوريد الصوديوم في التشكيل هي أقرب معا، وترك مساحة أقل المراد شغلها من قبل الألومنيوم. وأضاف ورقة السيراميك في بروتوكول D لمنع كلوريد الصوديوم غرامة على الاختلاط مع تسلل كلوريد الصوديوم أثناء الاهتزاز، تم العثور على أي أثر كبير في المنتجات النهائية عند إضافة ورقة السيراميك في البروتوكول C.

الحد الرئيسي لتقنية معالجة رغوة وصفها هو المسامية من الرغاوي. أدنى تحققت حتى الآن مع تلاعب والبروتوكولات المذكورة هنا هي نحو 61٪، وأعلى مستوى اغلاق إلى 77٪. ومع ذلك فإنه رخيصة وسهلة الاستخدام وتقنية مقارنةأساليب أكثر تعقيدا ومكلفة مثل الاستثمار الصب، تلبد أو مضافة التصنيع. الحد آخر هو المعادن التي يمكن استخدامها. أي معدن وجود نقطة انصهار قريبة جدا أو فوق نقطة ذوبان كلوريد الصوديوم (801 درجة مئوية) لا يمكن اختراقها مع هذا التشكيل. تم تجهيز الألومنيوم والمغنيسيوم والقصدير باستخدام هذه التقنية.

وتعرض المعدات وعدة بروتوكولات ناجحة لإنتاج الرغاوي الألومنيوم بالتفصيل. باستخدام هذه الطريقة فمن الممكن لخلق الألومنيوم الرغاوي الخلية مفتوحة مع مسام 61-77٪ (الموافق كثافة في نطاق 1،053 إلى 621 كجم / م ³⁾ ومع أحجام المسام في حدود 1 حتي 2،36 مم. وعلاوة على ذلك، فمن المعروف أن مع وجود اختلافات في الظروف المستخدمة، وبعضها قاصر نسبيا، هذه النطاقات يمكن تمديد بشكل ملحوظ، وغيرها من المتغيرات، مثل شكل المسام يمكن تغييرها. تقنية التكرار هي مناسبة جدا للاستخدام مختبر أبحاث بالنسبة ليإنتاج رغوة التل.

The authors declare that they have no competing financial interests.

ان مؤلف كتاب المقابلة أن نعترف المجلس الوطني للعلوم والتكنولوجيا CONACYT الحكومة المكسيكية لتوفير منحة دراسية.