Kolekcje

Zainspirowany naturą, ale wytrzymały jak żelazo: do czego służy pianka metalowa?

Zainspirowany naturą, ale wytrzymały jak żelazo: do czego służy pianka metalowa?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Inspirowane naturą i łączące w sobie wytrzymałość metali, pianki metalowe mają wiele interesujących zastosowań w przemyśle. Mogą być wykonane z różnych metali i wydają się być niesamowicie lekkie i mocne.

Tutaj badamy, czym są pianki metalowe, jak są wytwarzane i szybko przyjrzymy się, gdzie są używane.

POWIĄZANE: 9 CIEKAWYCH MATERIAŁÓW, KTÓRE MOGĄ KSZTAŁTOWAĆ PRZYSZŁOŚĆ

Z czego wykonana jest pianka metalowa?

Pianki metalowe mają strukturę komórkową złożoną z litego metalu (takiego jak aluminium) i wielu wypełnionych gazem porów. Pory mogą być uszczelnione (pianka o zamkniętych komórkach) lub połączone (pianka o otwartych komórkach). Pianki metalowe są niewiarygodnie lekkie, a jednocześnie bardzo mocne. Ich struktura komórkowa jest podobna do tej, którą często można znaleźć w świecie przyrody w takich rzeczach, jak kości, drewno, a nawet gąbki morskie.

Pianki metalowe są zwykle wytwarzane z aluminium, ale można je formować z wielu innych metali, w tym tytanu, tantalu, miedzi, cynku lub ołowiu.

Te metalowe struktury komórkowe mają duży udział objętościowy porów wypełnionych gazem.

„Te pory mogą być uszczelnione (pianka o zamkniętych komórkach) lub mogą być połączoną siecią (pianka o otwartych komórkach). Pianka o zamkniętych komórkach jest określana jako pianka metalowa, podczas gdy pianka o otwartych komórkach jest określana jako porowaty metal ”, według azom.com.

Pianki metalowe mają kilka bardzo ważnych kluczowych cech, które sprawiają, że są one szczególnie przydatne między innymi dla naukowców zajmujących się materiałami.

Kluczowe właściwości pianek metalowych są następujące (kredyt dla azom.com):

  • Ultralekki materiał (75–95% objętości składa się z pustych przestrzeni),
  • Bardzo duża porowatość,
  • Wysoka wytrzymałość na ściskanie połączona z dobrymi właściwościami pochłaniania energii,
  • Przewodność cieplna jest niska i
  • Wysoka wytrzymałość.

Do czego służą pianki metalowe?

Pianki metalowe mają różnorodne zastosowania. Obejmują one od materiałów konstrukcyjnych po rozwiązania biomedyczne.

Niektóre godne uwagi przykłady to (dzięki uprzejmości azom.com):

  • Odmiana zamknięta jest wykorzystywana do zastosowań konstrukcyjnych wymagających cech nośnych oraz do konstrukcji nośnych i amortyzujących uderzenia w pojazdach.
  • Odmiana otwarta jest idealna do pochłaniania wibracji i dźwięku, filtracji i katalizy w wysokich temperaturach, do wymiany ciepła oraz w urządzeniach medycznych.
  • Odmiana otwarta jest również przydatna w zastosowaniach funkcjonalnych, takich jak filtracja i tłumienie.
  • Pianka metalowa jest używana jako eksperymentalna proteza u zwierząt.
  • Pianki metalowe o dużej wytrzymałości mogą działać jako absorbery energii uderzenia o dużej pojemności.
  • W przemyśle motoryzacyjnym pianki stosuje się w celu zmniejszenia liczby części w ramie samochodu, ułatwienia montażu, a tym samym obniżenia kosztów i poprawy wydajności.

Jak powstają pianki metalowe?

Pianki metalowe są formowane w szeregu etapów. Po pierwsze, stopione metale są spieniane przez tworzenie pęcherzyków gazu w stopionym metalu.

Ponieważ pęcherzyki gazu są mniej gęste i mają większą wyporność niż stopiony metal, unoszą się na powierzchnię. Aby temu zapobiec, gęstość stopionego metalu jest zwiększana, aby uwięzić pęcherzyki powietrza w stopie.

Aby to osiągnąć, często stosuje się drobne proszki ceramiczne lub do stabilizacji cząstek stopionego metalu stosuje się pierwiastki stopowe.

Wprowadzenie pęcherzyków gazu można przeprowadzić jedną z trzech metod. Najczęściej używane to (dzięki azom.com):

  • Wstrzykiwanie gazu do ciekłego metalu z zewnętrznego źródła.
  • Spowodowanie wytrącenia gazu, który właśnie został rozpuszczony w cieczy.
  • Spowodowanie powstawania gazu in situ w cieczy przez dodanie do stopu poroforów uwalniających gaz.

Proszek metalowy lub wióry metalowe można również zmieszać z wodorkiem tytanu lub innymi środkami wybuchowymi i ogrzać powyżej temperatury topnienia metalu. W ten sposób uwalnia się gazowy wodór, który spienia mieszaninę.

Do czego służy pianka tytanowa?

Tytanowo-metalowa pianka to przepuszczalny materiał o bardzo niskiej gęstości, który ma wiele zastosowań. Cechą charakterystyczną jest bardzo duża porowatość (od 75 do 95% objętości), która składa się głównie z pustych przestrzeni.

Ta niesamowicie mocna pianka metalowa jest często używana do:

  • izolacja cieplna,
  • izolacja akustyczna,
  • adsorpcja zanieczyszczeń środowiska,
  • filtracja roztopionych stopów metali oraz
  • jako podłoże dla katalizatorów wymagających dużej powierzchni wewnętrznej.

Pianka tytanowa ma również inne ograniczone zastosowania medyczne. Niektórzy badacze próbowali użyć go jako ultrasilnego implantu do zastąpienia utraconej lub uszkodzonej kości.

„W projekcie TiFoam partnerzy badawczy skoncentrowali się na zademonstrowaniu żywotności pianki tytanowej do zastępowania uszkodzonych trzonów kręgów. Pianka jest równie odpowiednia do naprawy innych silnie obciążonych kości” - zauważa fraunhofer.de.

Czy aluminium to porowaty metal?

Niektóre formy aluminium są rzeczywiście porowate. Mają pewne podobieństwa do pianki metalowej, tj. Są przepuszczalne dla gazów i niektórych cieczy, ale są też pewne istotne różnice.

Główna różnica dotyczy procesu produkcyjnego. Porowate aluminium jest formowane przez odlewanie metalu razem z solą krystaliczną w pożądany kształt.

Po zakończeniu formowania sól jest wypłukiwana. Ten proces rozpuszcza i usuwa sól. Obszary, które zawierały ziarna soli, pozostają po procesie jako pory.

To porowate aluminium ma pewne zalety w stosunku do pianek metalowych. Na przykład jedną z głównych trudności w produkcji pianek metalowych jest znalezienie odpowiedniej kombinacji metalu i środka wybuchowego. Inną trudnością jest znalezienie odpowiednich temperatur i czasów ich podgrzania w celu uzyskania wymaganej tekstury pianki.

Z tego powodu trudno jest przewidzieć, jak okaże się porowatość, wielkość porów i rozmieszczenie porów.

„Z tych powodów porowate aluminium, ze swoją prostą technologią produkcji, jest cenną alternatywą. Szeroka gama precyzyjnie zdefiniowanych klas filtrów od 5 µm do 250 µm potrafi dokładnie rozróżnić zastosowanie. Wyjątkowo mocny odlew między częściami porowatymi i nieporowatymi otwiera szeroki zakres różnych zastosowań ”, stwierdza porous-aluminium.com.

Niektóre z głównych różnic między porowatym aluminium a pianką metalową są następujące, zgodnie z porous-aluminium.com:

  • Szeroka gama precyzyjnie zdefiniowanych klas filtrów od Od 5 µm do 250 µm,
  • Bardzo mocny odlew między częściami porowatymi i nieporowatymi,
  • Ekstremalna wytrzymałość dzięki odlewanej konstrukcji,
  • Prosta obróbka końcowa (np. Gwintowanie) oraz
  • Ekonomiczna technologia produkcji.

Czy stal nierdzewna jest porowata?

Stal nierdzewna nie jest z natury porowata, ale można wytworzyć porowatą stal nierdzewną. Na przykład zespół naukowców z Universidade Federal de São Paulo był w stanie wyprodukować porowatą stal nierdzewną do celów medycznych.

„Austenityczne stale nierdzewne są często wykorzystywane w zastosowaniach biomedycznych, takich jak implanty ortopedyczne, ze względu na właściwości takie jak wysoka odporność na korozję i zmęczenie oraz wysoką odporność na pękanie. Oprócz biokompatybilności właściwości te są ważne przy wyborze i adaptacji materiału do zastosowań biomedycznych. aplikacje ”, zauważa artykuł dotyczący badań materiałów w serwisie researchgate.net.


Obejrzyj wideo: ŻELAZO - co warto wiedzieć? Zapotrzebowanie, niedobór, nadmiar, źródła - DONF #021 (Lipiec 2022).


Uwagi:

  1. Urtzi

    Coś w tym jest i to świetny pomysł. Jestem gotów cię wesprzeć.

  2. Scead

    cudownie, ta bardzo cenna opinia

  3. Carelton

    Niezły post! Opracowałem dla siebie wiele nowych i interesujących rzeczy! Pójdę podać link do przyjaciela w ICQ :)

  4. Muata

    Myślę, że się mylisz. Porozmawiajmy o tym. Napisz do mnie na PW.

  5. Zoloshakar

    Proponuję odwiedzić witrynę, która zawiera wiele informacji na ten temat.

  6. Abdel

    Mylisz się. Proponuję omówić to. Napisz do mnie na PW, porozmawiamy.



Napisać wiadomość