Replicationは、多孔質金属スポンジの製造に使用される加工技術の一つです。この論文では、オープンセル多孔質アルミニウムの製造方法の1つの実装について詳しく説明します。
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この記事について
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サマリー
要約
金属フォームは、ビューの基本的な理解と実践的なアプリケーションポイントの両方から興味深い材料である。用途が提案され、多くの場合、身体にインプラントとして、高表面積の熱交換器または電極として、軽量または構造衝突エネルギー吸収のために、実験的に検証され、および多くされている。大きな進歩は、それらの構造 - 特性の関係を理解してなされたものであるが、異なる処理技術の大多数は、異なる特性および構造をそれぞれ生成する材料は、構造のすべての側面の個々の効果の理解が完全でないことを意味する。溶融金属は、取り外し可能なプリフォーム材の粒子間に浸透さ複製プロセスは、制御著しく高度を可能にし、これらの関係の一部を解明するために良い効果に使用されてきた。それにもかかわらず、プロセスは、個々の「ノウハウ」に依存している多くのステップがあり、そしてこの論文は、研究環境で設定することが比較的容易であろう材料及び装置を用いて、この処理方法の一実施形態のすべての段階の詳細な説明を提供することを目的とする。このプロトコルおよびその変異体の目的は、プロセス内の特定のステップを変更することにより、サンプルの結果を調整する可能性を与え、効果的かつ簡単な方法で、金属発泡体を製造することである。これに従うことによって、1〜2.36ミリメートルの直径と77％の気孔率の61％の細孔径を有する気泡アルミニウム発泡体を得ることができる。
概要
広いなどBanhart 1とレビュー記事を至るまでに引用された作品の大きな体で示したように、金属発泡体は、近年関心と研究努力を大量に集めて、コンデら 2以上最近グドールとモーテンセン3。材料の製造に用いる方法のうち、複製プロセスは、その実験的単純さと提供することができる最終的な発泡体構造の制御の程度によって区別される。それは彼らが、彼らがより適切に、多孔質金属またはマイクロセルラー金属と呼ばれる液体内のガスの気泡によって生産されていないとして文献にそのような材料は、多くの場合、発泡体として記述（とここにいる）しているがあることに留意されたい。
複製プロセスの最初の報告書は、1960年代初頭4にあった、それはエコールポリテックでモーテンセンの研究グループによる顕著な進歩と、それ以来、様々な段階でさらに開発されましたスイスhniqueルガノローザンヌ。
プロセスは、プリフォームは、酸化を起こす溶媒浸出又は熱分解によって除去することができる冷却した後、最終的な材料2,5に多孔性の形状を規定する粒子のプリフォームの周りの金属の鋳造に依存している。この技術の一般的な使用は、アルミニウム5-10またはアルミニウム合金発泡体11-14を産生するためのスペースホルダー....
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プロトコル
注：以下の手順は、プロトコールA（ 図1）のためのものです。プロトコールB、C、Dのための変更も同様に記載されています。
1.アルミバーの準備
- 坩堝に商用純度アルミインゴットの - 大部分（1キロ500グラム）を配置します。
- 溶融するまで、約1時間800℃で炉内のるつぼを配置します。
- 炉から坩堝を取り、約1/2程度の隙間を与える浸透に使用されるチャンバの最終的な直径よりも僅かに小さい直径50mm、（51 mm）である円筒状の金型内に溶融アルミニウムを注ぐ。
- バーが冷却するために1時間待ってください。
- 金型からバーを取り外します。
- バンドソーを用いて、4同じサイズのピースにカット。
- 砂各ピースのエッジは浸潤型で良好な適合性を確保する。
2.炉の準備
- プログラム740＆＃に到達するための炉176;少なくとも2時間のためのC高原。
- 20℃/分の加熱炉の加熱速度を設定する。
3.リフォームの準備
注：を目的の泡の高さに応じて、100グラムと300グラムとの間の浸透のために使用する塩化ナトリウムの量を変....
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結果
図4中のNaCl粒子の形態は、例示の目的のために、（角度 および球状）を見ることができる。プロトコルAで得られた発泡体は、角形状の粒子を使用して作製された、残りは球状粒子を用いて作製した。これは、異なる形状のNaCl粒子の使用は、試料で得られた多孔性に何ら観察された効果がなかったことが分かった。
結果から、我々は、サンプルが（プロトコルAで作られた）、a、b及びc、嵩重量および体積から求めた平均63％の多孔性（ 図5）にあると判断することができる。技術に変更を加えることによって、底部に微細な、NaClのポケットを含む、例えば、5％以上の多孔質発泡体を製造するためのプロセスを可能にし、これらのサンプルは、dがある（3.5〜3バール）浸透圧が低下することができ、 eおよびfプロトコールBで作られた（ 図6）。プロトコルAとBとの間の唯一の違いは、底部に微細なNaClの添加であるリフォームの。
プロトコルC（ .......
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ディスカッション
ここで説明する基本的な方法は、他の研究者によって様々な形態で使用されてきた。異なるタイプの発泡体を作成することを可能にする重要な変異体のいくつかは、議論されている。これらの発泡体の特性を、我々はこのような細孔サイズ、比表面積や厚さは、発泡体の特性の完全な理解を得るために必要とされるかもしれない支柱のような他の構造特性を迅速かつ簡単にできるように、評価が、特徴付けのように、気孔率を測定した異なるアプリケーションのために。実際には、複製によるフォームの製造のための、孔のサイズは、使用のNaCl粒子サイズにより良好に制御されており、この間のリンクは、密度および他の構造的特徴を作ることができる。
緻密化されたプリフォーム
この現在の貢献では、チャンバ内にNaClの粒を傾けることによって行われるNaClのプリフォームを記載している。説明したように、一方、高密度化の制御のある程度tyが原因達成することができるのNaCl充填画分の限られた範囲に、アクセス可能な範囲が残るのではなく限定サンプルを振動させることにより達成する.......
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開示事項
著者らは、競合する金銭的利益はないと宣言している。
謝辞
対応する著者は、奨学金の提供のために科学技術CONACYTのメキシコ政府の国家評議会を承認したいと思います。
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材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 塩 | ハイドロソフト | 粒状塩 25 kg 855754 | http://www.travisperkins.co.uk/p/hydrosoft-granular-salt-25kg/855754/3893446 |
| アルミニウム | ウィリアム・ローランド | アルミニウム インゴット 99.87% 純度 25 kgドラム | 缶 http://www.william-rowland.com/products/high-purity-metals#product-id-1 |
| るつぼ | モーガンアドバンスマテリアル | ズ シンカーブるつぼ | http://www.morganmms.com/crucibles-foundry-products/crucibles/syncarb/ |
| 炉 | エリートサーマルシステム | TLCF10/27-3216CP & 2116 O/T | http://www.elitefurnaces.com/eng/products/furnaces/1200%20Top%20Loading%20Furnaces.php |
| バーモールド | シェフィールド大学 | カスタムメイド | ステンレス鋼304、15 cmの高さ、5 cm内径、6 cm外径 |
| バンドソー | クラーク | CBS45MD(6 "x 4 1/2")370W 060710025 | http://www.machinemart.co.uk/shop/product/details/cbs45md-41-2in-x-6in-metal-cutting-ban |
| サンドペーパー | ウィックス | スペシャリストウェット&ドライサンドペーパー 501885 | http://www.wickes.co.uk/Specialist-Wet+Dry-Sandpaper-PK4/p/501885 |
| ふるいフィ | ッシャーサイエンティフィ | フィッシャーブランドテストふるい200ミリメートル直径 | http://www.fisher.co.uk/product/brand_listing.php/F/Fisherbrand/Sieve |
| バランス | Precisa | XB 6200C | http://www.precisa.co.uk/precision_balances.php |
| 窒化ホウ素 | ケナメタル | 500 ml スプレー缶 | http://www.kennametal.com/content/dam/kennametal/kennametal/common/Resources/Catalogs-Literature/Advanced%20Materials%20and%20Wear%20Components/B-13-03401_ceramic_powders _brochure_EN.pdf |
| 浸透型、ベース、蓋 | シェフィールド大学 | カスタムメイド | ステンレス鋼304、15 cmの高さ、5.1 cm内径、6 cm外径 |
| 円筒形モールド | シェフィールド大学 | カスタムメイド | 低炭素鋼1020、高さ15cm、内径5cm、外径6cm |
| グラファイトガスケット | Geeグラファイ | Geegrafステンレス鋼強化グラファイト1 mm厚 | http://www.geegraphite.com/steel_reinforced.html |
| Mallet | Thor Hammer Co., Ltd. | ラウンドソリッドスーパープラスチックマレット | http://www.thorhammer.com/Mallets/Round/ |
| レンチ | ネディプロフェッショナル | 13mmラチェットコンビネーションレンチKEN5822166K | https://www.cromwell.co.uk/KEN5822166K |
| ナットマ | トロック | M8スチール六角フルナット亜鉛メッキ | https://www.cromwell.co.uk/CTL6400068J |
| ワッシャーマ | トロック | M8フォームAスチールワッシャーbzp | https://www.cromwell.co.uk/CTL6451208H |
| SS ナット | Matlock | M8 A2 st/st 六角フルナット | https://www.cromwell.co.uk/CTL6423008F |
| SS ワッシャー | Matlock | M8 A2 st/st Form-A ワッシャー | https://www.cromwell.co.uk/CTL6464008H |
| ステンレス鋼スタッディング | クロムウェル | M8 x 1 Mtr A2 ステンレス鋼スタッディング | QFT6397080K https://www.cromwell.co.uk/QFT6397080K |
| バルブ | Edwards | C33205000 SP16K、ニトリルダイヤフラム | https://www.edwardsvacuum.com/Products/View.aspx?sku=C33205000 |
| フィッティング クロス | Edwards | C10512412 NW16 クロスピース アルミニウム | https://www.edwardsvacuum.com/Products/C10512412/View.aspx |
| フィッティング T | Edwards | C10512411 NW16 Tピース アルミ | https://www.edwardsvacuum.com/Products/C10512411/View.aspx |
| 真空ポンプ | Edwards | A36310940 E2M18 200-230/380-415V、3相、50 Hz | |
| http://www.edwardsvacuum.com/Products/View.aspx?sku=A36310940 ダイヤルゲージ | Edwards | D35610000 CG16K、0-1,040 mbar | http://www.edwardsvacuum.com/Products/View.aspx?sku=D35610000 |
| アルゴンガス | BOC | ピュアシールド アルゴンガス | http://www.boconline.co.uk/en/products-and-supply/industrial-gases/inert-gases/pureshield-argon/pureshield-argon.html |
| ステンレス鋼ホース | BOC | ステンレス鋼ホース http://www.boconline.co.uk/en/products-and-supply/speciality-equipment/hoses-and-pigtails/index.html | |
| レギュレータ | BOC | HP 1500 シリーズ レギュレータ | http://www.boconline.co.uk/en/products-and-supply/speciality-equipment/regulators/single-stage-regulators/hp1500-series/hp1500-series.html |
| 銅ブロック | ウィリアム・ローランド | 銅インゴット 25 kg | |
| http://www.william-rowland.com/products/high-purity-metals#product-id-18 万力 | 記録 | T84-34 H/Duty Eng Vice 4 1/2" ジョー REC5658326K | https://www.cromwell.co.uk/REC5658326K |
| ビーカー | フィッシャーサイエンティフィック | 11567402-ビーカー、スクワットフォーム、目盛りと注ぎ口付き800ミリリットル | https://webshop.fishersci.com/insight2_uk/getProduct.do;jsessionid=16D5812 D71B8CB37B475E94281E2BEA 5.ukhigjavappp11?productCode=11567402&resultSet Position=0 |
| 攪拌ホットプレート | Corning | Corning 攪拌ホットプレート モデル 6798-420d | http://www.corning.com/lifesciences/us_canada/en/technical_resources/product_guid/shp/shp.aspx |
| [header] | |||
| 攪拌棒 | フィッシャー Scientific | 11848862 - PTFE 攪拌子 + リング 25x6 mm | https://webshop.fishersci.com/insight2_uk/getProduct.do;jsessionid=16D5812 D71B8CB37B475E94281E2BEA 5.ukhigjavappp11?productCode=11848862&resultSet Position=0 |
| エアドライヤー | V05 | V05 マックスエアターボドライヤー DR-120-GB | http://reviews.boots.com/2111-en_gb/1120627/v05-v05-max-air-turbo-hair-dryer-dr-120-gb-reviews/reviews.htm |
| セラミックシート | モーガンアドバンスマテリアル | カオウールブランケット 厚さ2mm http://www.morganthermalceramics.com/downloads/datasheets?f | [0]=field_type%3A84 |
| 振動テーブル | ペベリル機械 | Pevco振動テーブル1.25 メートル×0.625 メートル×0.6 エム | https://peverilmachinery.co.uk/equipment/vibrating-tables |
参考文献
- Banhart, J. Manufacture, characterisation and application of cellular metals and metal foams. Progress in Materials Science. 46, 559-632 (2000).
- Conde, Y., Despois, J. -F., Goodall, R., Marmottant, A., Salvo, L., San Marchi, C., Mortensen, A. Replicat....
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再版と許可
訂正
Formal Correction: Erratum: Casting Protocols for the Production of Open Cell Aluminum Foams by the Replication Technique and the Effect on Porosity
Posted by JoVE Editors on 8/03/2015. Citeable Link.
A journal reference was corrected in the publication of Casting Protocols for the Production of Open Cell Aluminum Foams by the Replication Technique and the Effect on Porosity. Reference 21 and 22 were originally merged together as one reference. They have been separated into references 21 and 22 in the article. The reference numbers have been updated in the article to reflect this additional reference citation. It has been updated from:
- LeMay, J.D., Hopper, R.W., Hrubesh, L.W., & Pekala, R.W. Low-Density Microcellular Materials. Materials Research Society Bulletin. 15 (12), 19–20 (1990).Seliger, H., & Deuther U. Die Herstellung von Schaum- und Zellaluminium. Feiburger Forschungshefte. 103–129 (1965).
to:
- LeMay, J.D., Hopper, R.W., Hrubesh, L.W., & Pekala, R.W. Low-Density Microcellular Materials. Materials Research Society Bulletin. 15 (12), 19–20 (1990).
- Seliger, H., & Deuther U. Die Herstellung von Schaum- und Zellaluminium. Feiburger Forschungshefte. 103–129 (1965).
