Méthode de préparation et application de mousse métallique poreuse

La mousse métallique poreuse est un matériau fonctionnel développé au cours des dernières décennies. Son concept et sa classification ne sont pas uniformes dans le monde académique, mais il existe essentiellement les définitions suivantes : La mousse métallique poreuse est une matrice métallique contenant une certaine quantité et une certaine taille. Un matériau métallique avec une taille de pores et une certaine porosité. La mousse métallique poreuse a été produite pour la première fois par SoSnik aux États-Unis en 1948 en vaporisant du mercure dans de l'aluminium fondu, ce qui a fait que la compréhension des gens sur les métaux a subi un changement majeur. Il se dilate, brisant ainsi le concept traditionnel selon lequel les métaux n'ont que des structures denses. Le matériau métallique en mousse poreuse est en fait un matériau composite de métal et de gaz. C'est précisément à cause de cette structure spéciale qu'il possède à la fois des caractéristiques métalliques et des caractéristiques de bulles, telles qu'une faible densité, une grande surface, une bonne absorption d'énergie et une faible conductivité thermique. (corps à trou fermé-), capacité élevée d'échange de chaleur et de dissipation de la chaleur (à travers-corps à trou), bonne absorption acoustique (à travers-corps à trou), excellente perméabilité (à travers{{4 }} corps du trou), bonne absorption des ondes électromagnétiques (à travers- corps du trou), résistance à la flamme, résistance Réfractaire thermique, résistance aux chocs thermiques, sensibilité aux gaz (certains métaux poreux sont très sensibles à certains gaz), régénérable, bonne maniabilité , etc. Par conséquent, en tant que nouveau type de matériau fonctionnel, il a un large éventail d'utilisations dans l'électronique, les communications, l'industrie chimique, la métallurgie, les machines, la construction, les transports et même la technologie aérospatiale.

1. Méthode de préparation de la mousse métallique poreuse

1.1 Procédés à base de métal en fusion

1.1.1 Processus de moussage par soufflage d'air

Le SiC est d'abord ajouté au métal en fusion. Al2O3, etc. pour augmenter la viscosité du métal en fusion », puis utilisez une buse rotative spéciale pour souffler du gaz (tel que de l'air, de l'argon, de l'azote) dans la masse fondue [4!5]) Actuellement, Hydro Aluminium en Norvège et Cymat Aluminium au Canada Cette méthode est utilisée pour produire de l'aluminium expansé "tel que l'alliage d'aluminium coulé AlSi10Mg (A359) ou l'alliage d'aluminium déformé 1060" 3003 "6016" 6061, etc.) l'aluminium produit peut être arbitrairement long en principe" et la largeur est la même que celle du récipient de liquide en aluminium) La porosité de la mousse d'aluminium préparée par cette méthode est de 80 % ~ 98 % ", la densité est de 0,069 ~ 0,54 g/cm3" , la taille moyenne des pores est de 3 ~ 25 mm "et l'épaisseur de la paroi est de 50 ~ 85! m) L'avantage du processus de moussage direct est qu'il peut Production continue de gros blocs. Mousse métallique à faible densité) Comparé à d'autres méthodes " Cette méthode a le coût le plus bas) Cymat peut produire de l'aluminium 1 000 kg/h" Longueur 1,5 m" Épaisseur 2,5~15 cm) Mousse d'aluminium produite par Hydr o Largeur de la feuille 70 cm" Épaisseur 8~12 cm" Longueur 2 m" La productivité est de 500~600 kg/h) L'inconvénient de ce processus est qu'il doit être coupé à l'utilisation finale "ce qui entraîne des pores exposés" et le traitement en raison de l'utilisation de particules renforçantes "difficulté).

1.1.2 Ajouter la méthode de l'agent moussant

Une autre façon de faire mousser directement la masse fondue consiste à ajouter un agent gonflant à la masse fondue) L'agent gonflant se décompose sous l'action de la chaleur et libère du gaz" pour faire mousser le métal fondu [6!7]) La méthode en 1986 Développée par le japonais Shinco Wire société "production quotidienne jusqu'à 1 00{{20}} kg de mousse d'aluminium) Dans cette méthode, "ajoutez d'abord du Ca", puis remuez pour augmenter la viscosité" C'est parce que CaO se forme dans la masse fondue. CaAl2O4 ou Al4Ca) puis ajoutez du TiH2" il peut libérer de l'hydrogène dans la matière thermofusible) La masse fondue commence bientôt à se dilater lentement "après refroidissement, elle forme une mousse d'aluminium solide) La mousse d'aluminium produite par cette méthode" est l'une des mousses d'aluminium les plus largement disponibles. La porosité la plus uniforme) Dans certaines publications "ZrH2 est également utilisé pour produire de la mousse d'aluminium" La température de moussage est contrôlée à 670~7056" et la quantité d'addition est de 0,5 % ~ 0,6 % ) La taille de la mousse d'aluminium bloc produit par Shinco Wire Company [8] 2050 mm !! 650 mm !! 450 mm " Le poids est d'environ 160 kg " Y compris la densité globale de la coque est de 0,27 g/cm3) Après avoir coupé le bord " La densité est généralement de 0,18 ~ 0,24 g/cm3 "La taille moyenne des pores est de 2 ~ 10 mm) il y a un gradient de densité dans les directions horizontale et verticale "et la densité est la plus faible au milieu du haut) Il est rapporté que cette mousse d'aluminium est plus chère) Par conséquent, d'autres méthodes ont également été proposées" pour obtenir une production et une production continues de formes complexes. Pièces métalliques en mousse) En utilisant un procédé similaire "de la poudre de tungstène et un agent gonflant peuvent être ajoutés au fer fondu" pour produire du fer en mousse) En plus d'utiliser Ca pour ajuster les propriétés de fonte, "L'oxygène peut aussi être soufflé dans la fonte. De l'air ou d'autres gaz pour augmenter la viscosité" peuvent également ajouter de l'Al2O3 en poudre. MnO2 et SiC, etc.) Afin de surmonter les problèmes causés par l'ajout de vapeurs métalliques à la masse fondue, la vitesse de décomposition est trop rapide ("Il est possible pour préparer une mousse contenant d'abord le composé eutectique à bas point de fusion de l'agent "tel que la préforme Al-Mg", puis la préforme est ajoutée à l'alliage à point de fusion élevé pour le processus de moussage) En outre, "le moussage peut également être légèrement supérieure à la température de solidus En dessous de la température de décomposition Le métal fondu est ajouté lorsqu'il est "agité et solidifié) et le composite est ensuite chauffé au-dessus de la température de décomposition de l'agent gonflant) de sorte que le processus de moussage proprement dit est effectué sorti dans la deuxième étape)

1.2.3 Méthode de solidification eutectique solide-gaz

Le métallurgiste ukrainien Shapovalov et al. a développé une nouvelle méthode pour la préparation de métaux poreux par transformation eutectique solide{{0}gaz [9]) Certains métaux liquides peuvent former des systèmes eutectiques avec l'hydrogène) Fusion des métaux dans un hydrogène à haute-pression Lorsque la température est abaissée, "la masse fondue subira éventuellement une réaction eutectique" formant un système solide-gaz à deux phases-. Si la composition du système est suffisamment proche de la composition eutectique, une séparation solide-gaz se produira à la même température de réaction. Lorsque la vitesse de solidification est comprise entre 0,05 et 5 mm/s, "la teneur en hydrogène du front de solidification augmente" pour former des bulles. Les paramètres du processus "doivent être étroitement contrôlés" pour éviter que des bulles ne s'échappent de la phase liquide. La forme des pores qui en résulte dépend principalement de la teneur en hydrogène, de la pression à laquelle la masse fondue est soumise, de la direction et de la vitesse de dissipation de la chaleur et de la composition chimique. composition de la faire fondre. Habituellement, de grands pores allongés le long de la direction de solidification sont formés, "taille des pores 10!m~10 mm" longueur des pores 100 mm~300 mm" rapport d'aspect 1~300" porosité 5% ~75% . Cette méthode s'appelle GASAR" qui est l'acronyme russe de Gas Augmentation. La méthode a été utilisée pour produire du nickel poreux, du cuivre, de l'aluminium, etc. En plus de cela", le procédé peut également être utilisé pour produire de l'acier poreux, du cobalt, du chrome. , du molybdène et même de la céramique. Cependant, l'uniformité de la structure poreuse préparée par ce procédé est parfois insatisfaisante et doit encore être améliorée.

1.1.4 Méthode de coulée par infiltration

Des métaux poreux peuvent également être obtenus en injectant du métal liquide dans les vides formés par des particules inorganiques ou organiques ou des sphères creuses. Après la coulée, "les particules peuvent rester dans le métal" formant des structures dites -composites, également dans des solvants appropriés, des acides, ou Élimination des particules par traitement thermique Vermiculite, sphères d'argile réfractaire, sels solubles, argile expansée en vrac, les particules de sable, les sphères de verre expansé et les sphères creuses d'alumine peuvent toutes être utilisées comme charges inorganiques pouvant former des vides. Si la vitesse de solidification de la masse fondue est suffisamment rapide, les sphères en plastique peuvent également servir de matériau de support pour la formation de vides. Des métaux poreux avec une structure à cellules ouvertes peuvent être produits en utilisant cette méthode. L'avantage de la méthode de coulée par percolation est que la distribution de la taille des pores peut être contrôlée avec précision en ajustant la taille des particules de charge. "Mais la porosité est inférieure à 80 %. La taille des pores et sa distribution obtenues dans la technique de moussage ne sont pas contrôlables" et

La porosité peut atteindre 98 % . Les pièces en matériau poreux avec cette structure à cellules ouvertes- peuvent être montées sur la sortie d'air d'un dispositif pneumatique pour réduire les vibrations.

1.1.5 Méthode de moulage à la cire perdue

Le principe de la méthode consiste à infiltrer le matériau réfractaire fluide dans l'éponge en mousse, puis à sécher à l'air -, à durcir et à cuire pour décomposer l'éponge en mousse afin de former une forme préfabriquée avec un réseau tridimensionnel - squelette, versez du métal liquide dans la forme préfabriquée et retirez le matériau réfractaire après solidification. Une mousse métallique avec une structure en réseau tri-dimensionnelle peut être obtenue. À l'heure actuelle, le Japon et notre institut ont préparé avec succès des échantillons de mousse d'aluminium par cette méthode. L'échantillon préparé par cette méthode est hérité du matériau parent, les pores sont connectés en trois - dimensions, la structure est uniforme et n'est pas limitée par le matériau, la forme et la taille, et peut fournir - trou de mousse métallique à diverses fins. L'inconvénient est que le squelette métallique La résistance est faible et le processus est plus compliqué. En plus des processus de préparation mentionnés ci-dessus-, il existe plusieurs autres méthodes, telles que : l'ajout de la méthode de la boule creuse, la méthode de frittage de poudre libre, la méthode de métallurgie des fibres, etc. Avec les recherches approfondies-continues sur les matériaux métalliques poreux, de nombreux pays ont proposé diverses méthodes de préparation. Il est rapporté dans le brevet américain que la société américaine ERG a mis au point un procédé de préparation appelé « Duocel ». L'invention concerne un procédé de préparation directe d'aluminium expansé à partir d'aluminium fondu surchauffé dans un environnement sous vide. L'aluminium expansé produit par cette méthode a une faible densité mais une résistance élevée. L'entreprise canadienne d'aluminium a mis au point un procédé de préparation unique : de l'air passe dans le métal en fusion qui se solidifie et le gaz est condensé en une mousse une fois le gaz évacué. Cette méthode peut produire de grands matériaux en mousse métallique et la densité du matériau résultant est faible. Sanders Jr. a conçu un processus de production de mousse d'aluminium appelée bulle d'aluminium sphérique creuse à buse à travers-arbre, qui est particulièrement adaptée à la préparation de mousse eutectique en alliage Al-Si.

1.2 Procédé de préparation à base de poudre-

1.2.1 Métallurgie des poudres

La métallurgie des poudres est également une méthode courante de fabrication de métal moussé, qui a une large gamme d'applications. De nombreux métaux (tels que l'aluminium, l'étain, le fer, l'or, le zinc, le plomb, etc.) et leurs alliages peuvent être expansés par cette méthode. Le procédé mélange d'abord uniformément la poudre métallique avec une quantité appropriée d'agent moussant, puis transforme la poudre mélangée en un pré-produit dense par extrusion, pressage à chaud ou laminage, puis chauffe le pré- produit au voisinage du point de fusion de la poudre mélangée pour fabriquer l'agent moussant. La décomposition produit du gaz et une mousse métallique à cellules fermées peut être obtenue après refroidissement.

Par rapport à la méthode de moussage par fusion, la méthode de la métallurgie des poudres est plus facile à utiliser et à contrôler ; en sélectionnant raisonnablement le temps de moussage et la température de moussage, on peut obtenir une mousse métallique avec différentes valeurs de densité. Cependant, le coût de production de la métallurgie des poudres est supérieur à celui du moussage à l'état fondu et il est difficile de préparer des composants-de grand volume.

1.2.2 Méthode de moussage par injection de gaz

La méthode de moussage par injection de gaz, qui est similaire à la méthode de moussage par agent gonflant à l'état fondu, est actuellement la méthode la moins chère pour produire des mousses métalliques poreuses. Le procédé consiste à insuffler du gaz directement dans le métal en fusion pour faire mousser le métal en fusion, et le gaz utilisé pour le moussage peut être de l'oxygène, de l'argon, de l'air, de la vapeur d'eau, du dioxyde de carbone, etc. Comme le procédé de moussage par agent moussant à l'état fondu, il existe des problèmes tels que la difficulté à contrôler la taille des pores et leur distribution dans la matrice métallique. La technologie clé consiste à donner au métal en fusion une viscosité appropriée. Généralement, des mesures telles que l'ajout d'un agent collant en poudre de calcium et de carbure de silicium sont utilisées pour augmenter la viscosité du métal fondu. La composition du métal doit garantir une plage de températures de moussage suffisamment large, de sorte que les cellules de mousse formées aient une uniformité et une stabilité suffisantes pour garantir que la mousse ne se brise pas pendant le processus de collecte et de moulage ultérieur. Le plus grand avantage de cette méthode est son faible coût et sa production de masse industrialisée facile.

1.2.3 Méthode de frittage

C'est-à-dire qu'à une température plus élevée, le matériau produit une phase liquide initiale. Sous l'action de la tension superficielle et du phénomène capillaire, les particules de matériau entrent en contact et interagissent entre elles. Après refroidissement, le matériau se consolide et devient une mousse métallique. Liant, mais le liant doit être retiré pendant le frittage. Afin d'améliorer la porosité de la mousse métallique, des charges peuvent être utilisées. Les charges ont également besoin de se sublimer, de se dissoudre ou de se décomposer. Le chlorure d'ammonium et la méthylcellulose peuvent être utilisés comme agents de remplissage. Lors de la préparation d'une mousse métallique à haute-porosité, la méthode de frittage avec des supports organiques peut être utilisée. Tout d'abord, l'éponge naturelle ou l'éponge artificielle est découpée dans la forme requise, de sorte qu'elle puisse absorber complètement la suspension contenant de la poudre métallique, puis chauffée pour décomposer l'éponge après séchage. , Continuer à chauffer pour décomposer le composé organométallique et fritter le matériau. Après refroidissement, un métal expansé à haute porosité peut être obtenu. Cette méthode utilise également des fibres métalliques au lieu de particules de poudre pour fabriquer des métaux poreux. La perméabilité des métaux poreux préparés par cette méthode est des dizaines de fois supérieure à celle obtenue par les méthodes en poudre. En outre, il présente également une résistance mécanique, une résistance à la corrosion et une stabilité thermique élevées.

1.3 Processus de préparation basé sur la technologie de dépôt

1.3.1 Méthode d'électrodéposition

Procédé d'utilisation de matière organique en mousse de la spécification et de la forme requises comme matrice, volatilisation du métal liquide en vapeur de métal et dépôt de celle-ci sur la matière organique en mousse sous vide, élimination de la matrice de matière organique après refroidissement et frittage pour obtenir un matériau en métal en mousse . L'avantage de cette méthode est que la préparation est fine, la porosité est élevée et la taille des pores est régulière ; l'inconvénient est que l'investissement est important, le coût de production est élevé et les conditions de fonctionnement sont strictes. Cette méthode est principalement applicable à la préparation de matériaux d'électrode.

1.3.2 Méthode de dépôt en phase vapeur

La matière organique en mousse non conductrice est utilisée comme matrice, et elle est d'abord rendue rugueuse, c'est-à-dire que la matière organique est corrodée avec un oxydant fort dans des conditions acides, de sorte que la surface devient facilement mouillée par l'eau et produit micro-marques. Après la rugosité, une sensibilisation est effectuée, c'est-à-dire qu'une couche d'ions métalliques aux propriétés réductrices est adsorbée à la surface de la mousse organique. L'activation est effectuée après la sensibilisation, c'est-à-dire qu'une autre couche d'ions métalliques aux propriétés catalytiques est adsorbée à la surface de la mousse organique, puis placée dans une solution de placage pour le placage autocatalytique afin d'obtenir une couche métallique uniforme qui est attachée de manière conductrice au surface de la matière organique. Les matières organiques plaquées autocatalytique sont finalement électrodéposées pour obtenir le type de métal et l'épaisseur souhaités. Le traitement à haute-température décompose la matière organique pour obtenir un matériau métallique expansé. Les avantages de cette méthode sont une porosité élevée et une taille de pore régulière ; les inconvénients sont un fonctionnement gênant, un investissement important et un coût de production élevé. Cette méthode convient principalement à la préparation de mousse de nickel, d'aluminium, de cuivre, d'argent, etc.

2. Caractéristiques de performance et applications de la mousse métallique poreuse

Depuis sa création, le matériau en mousse métallique poreuse présente les caractéristiques de légèreté et de résistance spécifique élevée en tant que matériau structurel; en tant que matériau fonctionnel, il présente les caractéristiques de poreux, de réduction des vibrations, d'amortissement, d'absorption acoustique, d'isolation acoustique, de dissipation thermique, d'absorption d'énergie d'impact, de blindage électromagnétique, etc. Par conséquent, il a été de plus en plus largement utilisé dans les domaines industriels généraux et domaines de la haute-technologie au pays et à l'étranger. Les applications spécifiques sont les suivantes : utiliser ses propriétés de réduction et d'amortissement des vibrations pour fabriquer des tampons et des absorbeurs de vibrations, tels que le train d'atterrissage des vaisseaux spatiaux, les coussinets de sécurité de transmission d'ascenseur, diverses boîtes d'emballage, en particulier les boîtes d'emballage de transport aérien, le lit de la machine, la base, le choc absorbeur, etc. Anneau d'amortissement pour les vibrations et le bruit du pignon, revêtement absorbant l'énergie-de la meuleuse à grande vitesse-, cette application peut également être considérée comme l'application de l'insonorisation-et du son{ {4}}propriétés isolantes de la mousse métallique poreuse ; Il a été utilisé pour fabriquer des structures telles que des panneaux d'insonorisation, des boîtiers pour instruments électroniques et des salles de blindage électrique dans l'industrie de la construction ; sa porosité a été utilisée dans les filtres chimiques, les gazogènes pour la purification de l'eau et les roulements imprégnés d'huile-pour le ravitaillement automatique, les décorations parfumées, etc. ; grâce à ses caractéristiques de légèreté et de résistance spécifique élevée, il est utilisé pour fabriquer des flotteurs d'eau, des équipements sportifs (tels que des traîneaux, etc.) et les pièces correspondantes de véhicules aérospatiaux. Selon des informations pertinentes, l'utilisation de matériaux en mousse métallique poreuse pour fabriquer des avions présente non seulement les avantages de réduire le poids et d'économiser de l'énergie, mais présente également l'avantage que lorsque la station spatiale termine sa mission, elle peut ré-entrer l'atmosphère et brûlent rapidement et complètement dans l'atmosphère. Il peut être converti en gaz pour réduire les déchets spatiaux ; grâce à ses performances de dissipation thermique, il a été utilisé pour fabriquer des radiateurs ; en utilisant ses performances d'absorption des chocs, de réduction des vibrations et d'amortissement,

Il a été utilisé pour fabriquer des pièces d'impact pour les côtés et l'avant des automobiles, des trains et des matériaux de protection contre les chocs pour les véhicules blindés militaires.

2.1 Matériau des électrodes

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 pour cent) offrent la possibilité d'améliorer ces propriétés de la batterie. Par exemple, lorsque la mousse de nickel est utilisée comme matériau d'électrode pour l'électrode de la batterie Ni-Cd, la séparation gaz-liquide de l'électrode est bonne, la surtension est faible, l'efficacité énergétique peut être augmenté de 90%, la capacité peut être augmentée de 40% et elle peut être chargée rapidement. Les batteries au cadmium, les batteries au nickel-hydrure métallique et les batteries alcalines rechargeables ont tendance à utiliser de la mousse de nickel comme plaques positives et négatives pour augmenter la capacité, ce qui constitue une percée dans l'industrie des batteries.

2.2 Catalyseur

Dans les réactions chimiques, en particulier dans les réactions chimiques organiques, les catalyseurs jouent souvent un rôle très important. Plus la surface du catalyseur est grande, mieux c'est, et la porosité élevée confère à la mousse métallique poreuse une grande surface spécifique. Dans l'industrie chimique, la mousse de nickel peut être directement utilisée comme catalyseur de nickel, ou la mousse de nickel peut être transformée en support de catalyseur. Une mousse métallique poreuse à haute porosité en tant que support peut rendre le catalyseur hautement dispersé et jouer un rôle plus important, et ses performances sont bien supérieures à celles des supports de catalyseur en céramique.

2.3 Matériau tampon de pression de fluide

La mousse métallique poreuse peut être installée dans une conduite de gaz ou de liquide. Lorsque la pression ou le débit du fluide d'un côté fluctue fortement, le matériau en mousse métallique poreuse peut absorber une partie de l'énergie cinétique du fluide et retarder la pénétration du fluide, de sorte que la mousse métallique poreuse peut être absorbée. Les fluctuations de l'autre côté du corps métallique sont considérablement réduites, et cet effet peut être utilisé pour protéger les instruments de précision.

2.4 Matériau antivibratoire mécanique

Lorsque la mousse métallique poreuse est placée au niveau du joint de la partie vibrante, une partie de l'énergie d'impact mécanique peut être absorbée par la déformation élastique du matériau en mousse poreuse. Selon les rapports, l'absorption d'énergie de la mousse d'aluminium avec un rapport de densité de {{0}}.05 à 0,15 g/cm3 est de 20 à 180 MJ/m3. La forte capacité d'absorption d'énergie permet de l'utiliser dans le pare-chocs de la voiture et même le train d'atterrissage du vaisseau spatial. Il peut également être utilisé comme tampon dans la fabrication de systèmes de transport par ascenseur, de revêtements absorbant l'énergie dans les machines de meulage, de matériaux déformables à l'avant et à l'arrière des sièges de voiture pour améliorer la sécurité, et d'excellentes propriétés d'amortissement des vibrations font également de la mousse technologie possible pour les fusées et les jets. Matériel de support moteur.

2.5 Matériau insonorisant

L'onde sonore est également une sorte de vibration, donc lorsque le son traverse la mousse métallique poreuse, il peut être dispersé et interféré dans le matériau, et l'énergie sonore est absorbée par le matériau, de sorte que la mousse métallique poreuse peut également être utilisée comme un matériau absorbant le son, c'est-à-dire un matériau-absorbant le son, qui est un matériau-absorbant le son. Les applications sont disponibles dans les gazoducs et les conduites de vapeur.

2.6 Matériaux ignifuges et antidéflagrants-

La mousse métallique poreuse a une bonne pénétration des fluides et peut efficacement empêcher la propagation des flammes et a une certaine résistance au feu, de sorte qu'elle peut être placée dans la canalisation pour transporter un liquide ou un gaz inflammable pour empêcher la propagation des flammes, car l'allumage du fluide est possible lorsque la vitesse de transport est augmentée (la vitesse du son produit une pression d'environ 15 MPa proche de la limite d'explosivité). Des expériences montrent que [13], une mousse métallique poreuse de 6 mm d'épaisseur peut arrêter la flamme d'une vitesse de combustion des hydrocarbures de 210 m/s. Le mécanisme peut être expliqué que lorsque le gaz ou les particules à haute température dans la flamme traversent le matériau en mousse métallique poreuse, en raison de l'échange de chaleur rapide, la chaleur est absorbée et dissipée, ce qui fait chuter la température du gaz ou des particules en dessous du point d'allumage. et la propagation de la flamme est empêchée.

2.7 Matériau de refroidissement de la transpiration spontanée

Le liquide de refroidissement solide est fondu et infiltré dans le squelette poreux en métal-résistant à la chaleur. Lorsqu'il est soumis à une température élevée, le liquide de refroidissement à l'intérieur du matériau fond, se vaporise et absorbe une grande quantité d'énergie thermique, de sorte que le matériau peut maintenir le gaz de refroidissement pendant une certaine période de temps. Au niveau de la température, le liquide et le gaz qui s'échappent forment un film liquide ou un film gazeux à la surface du matériau, ce qui peut isoler le matériau de l'environnement extérieur à haute température. Ce processus peut être effectué jusqu'à ce que le liquide de refroidissement soit épuisé. Étant donné que le mécanisme de refroidissement est équivalent à Le matériau lui-même "transpire", on l'appelle donc un matériau de refroidissement auto-transpirant.

2.8 Matériau de refroidissement divergent

Le refroidissement divergent est une technologie de refroidissement avancée qui force un milieu de refroidissement gazeux ou liquide à traverser un matériau poreux, de sorte qu'une couche limite de gaz continue et stable avec de bonnes performances d'isolation thermique soit établie à la surface du matériau pour isoler le matériau de la chaleur flux. ouvert pour obtenir un effet de refroidissement très idéal. Prenant l'exemple du panneau d'injection de la chambre de poussée du moteur à oxygène liquide à hydrogène liquide-, après avoir utilisé un refroidissement divergent, un côté est de l'hydrogène à -150 degrés, et l'autre côté est du gaz à 3 500 degrés, et la température de surface chaude du matériau n'est que de 80 - 200 degrés. degré entre [14]. Le matériau poreux utilisé pour le refroidissement divergent doit être capable de contrôler avec précision la quantité d'infiltration dans une plage raisonnable, avec une ventilation uniforme, de petits pores tortueux et un écoulement régulier du milieu, et doit répondre aux exigences de base en tant que matériau structurel résistant à la chaleur. , avec une certaine résistance et rigidité. et la ténacité, sélectionnez des matériaux avec de bonnes propriétés anti-oxydation pour empêcher l'oxydation accidentelle de bloquer les pores, le matériau en mousse poreuse en treillis métallique fritté est le meilleur choix.

2.9 Matériau filtrant

La mousse métallique poreuse est préparée dans la forme appropriée et peut être utilisée comme matériau filtrant pour filtrer les solides ou les suspensions des fluides (tels que l'eau, les solutions, l'essence, les huiles lubrifiantes, les réfrigérants, les polymères fondus). Les mousses métalliques poreuses couramment utilisées sont le bronze ou l'acier inoxydable. Dans les fluides très corrosifs, des métaux précieux tels que Au sont utilisés.

3. Préparation de la brasure d'alliage d'aluminium par métallurgie des poudres

3.1 Matériels et méthodes expérimentaux

La poudre de soudure A1-Si avec une granulométrie de 45-105 ^m et la poudre de flux KAlF4 avec une granulométrie de 25-45 ont été uniformément mélangées dans un rapport massique de 9:1 et pressées dans une poudre cylindrique quasi-40mm sur une presse isostatique à froid. La pression de pressage unitaire est de 100 à 300 MPa. Puis dans un four de frittage sous vide avec un degré de vide de 10-3 Pa, fritté à 300-550 degrés pendant 2 heures et refroidi à température ambiante avec le four. Ensuite, l'ébauche frittée a été extrudée avec une extrudeuse à chaud, avec un rapport d'extrusion de 64:1, une vitesse d'extrusion de 2,2 m/min et une température d'extrusion de 400 degrés pour extruder un métal d'apport de brasage de quasi-5 mm. La densité a été mesurée en utilisant la méthode de drainage. Les échantillons métallographiques ont été polis mécaniquement et gravés avec un réactif Keller standard (0,5 % HF plus 1,5 % HCl plus 2,5 % HNO3 plus 95,5 % H2O), et la microstructure du matériau avant et après l'extrusion à chaud a été observée avec un microscope électronique à balayage QUANTA200.

3.2 Conclusion expérimentale

(1) La taille de la force de pression détermine la densité de la poudre de soudure en aluminium auto-fluxée. Plus la force de pression est élevée, plus la densité de la poudre est élevée. Lorsque la pression de pressage est faible, la densité de la poudre augmente rapidement avec l'augmentation de la force de pressage ; lorsque la force de pressage est élevée, avec l'augmentation de la pression, la densité de la poudre augmente lentement. Lorsque la force de pression est d'environ 150 MPa, la densité relative de la poudre peut atteindre 80 % et la poudre a les conditions pour un frittage et une extrusion à chaud ultérieurs.

(2) Le processus de frittage conventionnel (y compris le frittage sous vide) ne peut pas augmenter la densité de la poudre de soudure en aluminium auto-fluxée. Lorsqu'il est fritté à une température inférieure au solidus, la densité de l'échantillon n'augmente pas, mais diminue; supérieure à la température de frittage solidus, l'échantillon fondra. Et la température de frittage augmente, la densité de la poudre frittée n'augmentera pas en conséquence.

(3) Au cours du processus d'extrusion à chaud, la billette frittée subit une déformation plastique, les vides et les limites entre les particules internes disparaissent, les vides sont réduits et la densité relative de l'échantillon atteint 96,7 %. Du point de vue de la composition de phase, les particules blanches KAlF4, les petits points noirs et le cristal primaire Si sont dispersés de manière relativement uniforme sur la matrice A1-Si.

La mousse métallique poreuse a diverses propriétés physiques telles que la porosité, la réduction des vibrations, l'amortissement, l'absorption acoustique, l'isolation acoustique, la dissipation thermique, l'absorption d'énergie d'impact, le blindage électromagnétique, etc. Par conséquent, elle a été de plus en plus largement utilisée dans les domaines industriels généraux et à haute -domaines technologiques dans le pays et à l'étranger. . La recherche actuelle sur les mousses métalliques poreuses est principalement menée par des travailleurs de la métallurgie ou des matériaux métalliques utilisant des méthodes disciplinaires uniques, et la recherche sur les mousses métalliques poreuses devrait commencer par l'intégration de plusieurs disciplines et connaissances. Il est difficile de réaliser des percées dans la recherche disciplinaire-unique, et il est conseillé de dissocier la recherche de l'application. Les recherches futures devraient adopter une pénétration multi-interdisciplinaire-, surmonter le phénomène de déconnexion de la préparation et de l'application des matériaux, et mener des recherches ciblées avec la demande comme objet, afin d'accélérer le processus de transformation de la science. et la technologie en productivité réelle.