2014年12月11日
Replication 是用于生产多孔金属海绵的加工技术之一。在本文中,详细介绍了生产开孔多孔铝的方法的一种实现。
该程序的总体目标是通过渗透方法产生金属泡沫。这是通过首先在模具底部加载细氯化钠,渗透,中间是氯化钠,顶部是铝棒来实现的。然后将盖子盖在腔室上。
第二步是将模具连接到阀门系统上,并将其放入预热的炉中以熔化铝。接下来,对熔融铝施加氩气压力,迫使其进入渗透的氯化钠颗粒之间的自由空间。最后的步骤是从炉中取出模具并取回泡沫样品。
然后将样品切成一定大小,并在水浴中去除氯化钠。最终,样品的重量和体积将表明其密度,并为协议中的修改提供信息,以获得具有不同特性的泡沫。一般来说,刚接触这种方法的人会很挣扎,因为程序的微小变化对结果有很大影响。
第一步,将炉子设置为每分钟升高 20 摄氏度,最终温度为 740 摄氏度,当它达到最终温度时,开始准备瓶坯,瓶坯将被放入模具中。本实验中的模具是圆柱形的,高 150 毫米,内径为 51 毫米。在此实验之前,已经铸造了商业纯度的铝锭以用于模具。
铝被制成直径为 50 毫米的圆柱形棒材。将棒材切成四个相等的部分,足以进行四个实验。接下来,开始收集用于渗透的氯化钠。
选择一个筛子,其开口大小约为最小可接受直径的大小,另一个筛子的开口大小约为最大孔径的大小。在工作台上放置一个容器以捕获过滤的氯化钠。最重要的是,将筛子的开口最小。
此时,将筛子上方有较大开口的筛子准备好,要么是高纯度的,要么是超市的氯化钠。将大约 500 克氯化钠放入容器中,倒入堆叠的筛子中。然后搅拌筛子一分钟搅拌后,丢弃顶部筛子的内容物。
还要丢弃底部容器中的氯化钠。中间筛中的氯化钠称重后用于渗透。本视频中的实验同时使用了浸润、氯化钠和细氯化钠。
使用筛分技术一次收集 150 克浸润物氯化钠,第二次收集 100 克细氯化钠。收集氯化钠后,继续处理渗透模具。它应该是干净的,没有任何以前使用过的杂质。
使用氮化硼气溶胶喷雾在圆筒内形成一层薄涂层。圆筒干燥后,用细砂纸去除圆筒末端的氮化硼残留物,并准备好模具。使用模架。
在底座的凹槽上放置石墨垫圈。然后用木槌将模缸底部放入垫圈顶部的凹槽中,敲击缸体顶部将其固定在底座中,然后再继续。现在取 100 克藤状氯化钠,倒入模具圆筒中。
将一根未切割的铝棒放在顶部,用木槌轻轻敲击,以增加堆积密度,使氯化钠表面平整。取出未切割的棒材,然后将要渗入的氯化钠倒入模具中。将圆柱体的顶部固定到位并拿起底座以轻轻摇晃组件,直到氯化钠在顶部形成平坦的表面。
接下来,将准备好的铝棒放在氯化钠预制件的顶部。将带垫圈的模具盖放在模筒顶部并固定。将模具运送到将要连接到气源和真空泵的位置。
将模具系在阀门系统的管道下方。然后将管路正确连接到盖子顶部。模具正上方的阀门控制着模具氩气流的隔离,并进入真空泵。
最初,所有阀门都应关闭。要测试模具密封,请打开模具和真空泵的阀门。在停止之前泵送至尽可能低的压力并检查损失率。
测试模具密封后,使用泵的安全阀将系统恢复到环境压力。继续关闭阀门,引向真空泵。在模具仍然连接到阀门系统的情况下,将模具移至预热的炉中。
让它在那里放置一小时。一小时后,开始渗透过程 通过关闭模具的阀门,系统中的所有阀门都应关闭。接下来,打开 Argonne 气瓶的阀门。
为了提供渗透压力,准备打开模具阀。快速打开模具阀并等待 1 分钟。从炉子中取出模具,将其放在这里的冷却表面上,即铜块上。
在接下来的 5 分钟内,监测 Argonne 调节器上的压力并调整 Argonne 以保持渗透压力。当模具足够冷却时,采取适当的步骤将其从阀门系统上拆下。完成后,将模具运送到工作台上,在那里可以提取样品。
在装有虎钳的工作台上,将模具底座固定在虎钳把手中,然后拧下将盖子固定在圆柱体顶部的硬件。要在去除顶部的情况下卸下顶部,请使用木槌轻轻敲击垂直于虎钳夹具的模缸,以便将模缸从基槽中松开。接下来,松开虎钳夹具以卸下模架。
取出后,将模架放在一边,准备将模缸放入虎钳中。将模具圆筒固定在虎钳夹具中,以便样品顶部的剩余铝可以用木槌接触到。轻敲样品顶部的剩余铝,将其推出模具圆筒。
回收的材料将有泡沫样品,多余的铝样品可以使用带锯切割所需高度。在切割所需高度的样品后,必须从瓶坯中去除氯化钠。为此,请在烧杯中装满足够的水以覆盖泡沫,并在搅拌热板上放置一个磁力搅拌棒。
开始搅拌并加入泡沫。将温度设置为 60 摄氏度,并准备每 10 分钟换一次水,直到泡沫中没有氯化钠残留。对于不同大小的氯化钠颗粒,遵循该方案 3 次。
泡沫孔径范围从 1 毫米到大约 1.2 毫米、1.4 毫米到 1.7 毫米和 2 毫米到大约 2.4 毫米。样品的平均孔隙率为 70%每个样品由 99.95% 的铝制成,直径为 51 毫米,高度约为 25 毫米一旦掌握,如果执行得当,这项技术可以在两个小时内完成。
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本文详细介绍了一种制备多孔金属海绵的方法,重点聚焦于用于制备开孔铝泡沫的渗流技术。该过程包括将氯化钠和铝装入模具,随后通过熔融并施加压力来形成泡沫结构。
精确控制开孔铝泡沫的孔隙率和结构,可推动生物制药领域高比表面积应用先进材料的开发&D,例如过滤、催化和电极设计。所述的复制铸造方案提供了一条可重复的途径,用于定制泡沫材料的特性,从而对材料性能进行可预测的控制。这一能力对于将新型材料整合到发现性研究和临床前工作流程中至关重要,因为在这些应用中,材料的一致性和可调控的性能是必不可少的。
该铸造方案契合材料创新的连续过程,通过实现可重复地制备可调控的开孔泡沫材料,连接了早期发现、筛选和转化研究。