Репликация — это один из методов обработки, используемых для производства губок из пористого металла. В данной работе подробно показана одна из реализаций метода производства пористого алюминия с открытыми порами.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Репликация — это один из методов обработки, используемых для производства губок из пористого металла. В данной работе подробно показана одна из реализаций метода производства пористого алюминия с открытыми порами.
Металлические пены интересные материалы, поступившие из фундаментального понимания и практического применения точки зрения. Использование были предложены, и во многих случаях подтверждено экспериментально, легкий вес и ударной энергии поглощающей структуры, как с большой площадью поверхности теплообменников или электродов, в качестве имплантатов в организме, и многие другие. Хотя значительный прогресс был достигнут в понимании их структура-свойства отношений, большое количество различных методов обработки, каждая из которых производит материал с различными характеристиками и структурой, означает, что понимание отдельных эффектов всех аспектов структуры не является полным. Процесс репликации, где расплавленный металл проник между зернами съемной заготовки материала, что позволяет заметно высокую степень контроля и была использована для хорошего эффекта, чтобы выяснить некоторые из этих отношений. Тем не менее, процесс имеет много шагов, которые зависят от индивидуального "ноу-хау", аЭта статья призвана обеспечить подробное описание всех этапов одного варианта осуществления этого способа обработки, использованием материалов и оборудования, которое будет относительно легко установить в исследовательской среды. Цель этого протокола и его вариантов является создание металлические пены в эффективной и простой способ, давая возможность адаптировать результаты проб, изменив некоторые шаги в этом процессе. Следуя этому, с открытыми порами алюминиевые пены с размерами пор 1-2.36 мм в диаметре и 61% до 77% пористости может быть получено.
Металлические пены привлекли большое количество интересных и научно-исследовательской работы в последние годы, как показано на большом теле цитируемой работе в широком диапазоне обзорные статьи, такие как Banhart 1, Конде и др. 2 или более недавно Гудолл и Мортенсен 3. Среди методов, используемых для производства материала, процесс репликации отличается экспериментальной простотой и степени контроля над окончательной структуры пены, которые могут быть предложены. Следует отметить, что, хотя в литературе такие материалы часто называют пены (и здесь), поскольку они не получают пузырьками газа внутри жидкости они более уместно назвать пористые металлы или металлы микропористых.
Первый доклад процессе репликации было в начале 1960-х годов 4, и это было дальнейшее развитие на разных этапах с тех пор, с заметными достижениями по исследовательской группы Мортенсен в Школе Polytechnique Federale Лозанны в Швейцарии.
Способ основан на литье металла вокруг заготовки частиц, который определяет форму пористости в конечном материале 2, 5. После охлаждения заготовки могут быть удалены путем промывки растворителем или пиролиза, что приводит к окислению. Популярное использование этой техники использует NaCl в качестве владельца пространство к выпуску алюминиевых 5-10 или алюминиевого сплава пены 11-14. NaCl имеет несколько преимуществ, таких как легко доступен, нетоксичным и может быть удален из пены путем растворения в воде. По имеющий температуру плавления 801 ° С, его можно использовать с металлами, которые имеют температуру плавления более низкую, чем эта величина, наиболее часто алюминия, но также существуют примеры использования с материалами, такими как масса металлических стекол, увлажнением смесь жидкость на основе палладия основная металлическое стекло сплав и NaCl гранулы 15. Замещение NaCl с точечными материалов выше плавления позволяет также рroduction пен из точечных металлов выше плавления 16. Это может включать в себя другие растворимые в воде материалы, нерастворимые или те, в том числе различных видов песка. В этой форме процесс становится более как обычных литье в песчаные формы, чтобы удалить песок, струи воды высокого давления 17, 18 или различных форм мытья 19 или агитацию 20 не требуется.
Основной процесс 21 продолжается, принимая зерна NaCl и размещение их в форме 4, 22, 23. Основной метод был использован, чтобы сделать из алюминия и алюминиевых сплавов пены 24-26 для широкого круга поведения пена исследований. Дополнительные меры были введены для дополнительного контроля плотности и увеличение взаимной связи между порами; они включают уплотнение заготовки. Для уплотнения заготовки, спекание был использован 27, 28 и была использована в различных экспериментах, так как 13, с поведением спеканияNaCl в зависимости от температуры, размера гранул и плотности, описываемой Goodall с соавт. 29. Другой способ, используемый для этой цели является холодное изостатическое прессование (CIP) 5, 30; это быстрее, метод, который может достичь большего спектр сопоставимых плотностей. Эта процедура также может быть выполнена в твердом состоянии с металлического порошка и зерна NaCl, а затем иногда называют спекание и растворение процесса 31.
Полный обзор использования техники репликации на сегодняшний день и по сравнению с другими методами приводится в Гудолл и Мортенсен 3.
В этой работе мы сообщаем в деталях оборудования и экспериментальных протоколов, которые были использованы для обработки металлических пен методом репликации, и которые относительно легко реализовать в условиях научно-исследовательской лаборатории. Важно признать, что другие версии оборудования, с существуют различные возможности в других исследовательских гroups, и что в то время как оборудование, представленные здесь, пригодны для обработки материала, это не единственный вариант или протокол, который может быть сделано, чтобы работать. В любом случае, глубокое понимание какого-либо конкретного метода является необходимым для экспериментального успеха.
Точные протоколы, используемые подробно описаны ниже. Вариации протокола (A, B, C и D) имеют небольшие изменения между ними, в основном предназначены для изменения плотности пен, полученных. Пористость была рассчитана из измерений объемной массы образцов их объем и плотность алюминия (2,7 г / см 3). При разработке методов, описанных для производства алюминия пены по репликации, были предприняты попытки уменьшить количество современного оборудования с наименьшей возможной степени, таким образом, что метод, как легко осуществить, насколько это возможно. Другие варианты, которые могут быть использованы на различных этапах будут рассмотрены далее.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
ПРИМЕЧАНИЕ: Приведенные ниже инструкции предназначены для протокола A (рисунок 1). Модификации протокола B, C, и D указаны также.
1. Алюминиевый Бар Подготовка
2. Печь Подготовка
3. Заготовка Подготовка
Примечание: в зависимости от высоты пены, направленных на, изменять количество NaCl, используемый для инфильтрации между 100 г и 300 г.
4. Форма Подготовка
5. Проникновение
6. Пример экстракции
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
На рисунке 4 морфологии зерен NaCl можно увидеть (угловые и сферические), в иллюстративных целях. Полученные с протоколом А пены были сделаны с помощью угловых фасонных зерна и остальные были сделаны со сферическими зернами. Было обнаружено, что использование различной формы зерен NaCl не было наблюдаемый эффект на пористость, полученного в образцах.
Из результатов, мы можем определить, что образцы, B, и C (сделанный с протоколом А), в среднем на 63% пористого (рис 5...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Основной метод, описанный здесь, был использован в различных формах другими исследователями. Некоторые из ключевых вариантов, которые позволяют пены различных типов должны быть созданы обсуждаются. Характеризуя эти пенопласты мы измерили пористость, так как это быстро и легко оценить, чтобы сделать, но характеристика других структурных характеристик, таких как размер пор, удельной поверхности или стойки толщина может потребоваться, чтобы получить полное представление о характеристиках пены для различных приложений. На п...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих финансовых интересов.
Соответствующий автор хотел бы признать Национальный совет по делам правительства Мексики науки и техники КОНАСИТ для обеспечения стипендии.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Соль | Гидрософт | Гранулированная соль 25 кг 855754 | http://www.travisperkins.co.uk/p/hydrosoft-granular-salt-25kg/855754/3893446 |
| Алюминий | William Rowland | Алюминиевые слитки 99,87% чистоты 25 кг барабана | http://www.william-rowland.com/products/high-purity-metals#product-id-1 |
| тигля | Morgan Advance Materials | Тигель Syncarb | http://www.morganmms.com/crucibles-foundry-products/crucibles/syncarb/ |
| печь | Elite Thermal Systems | TLCF10/27-3216CP & 2116 O/T | http://www.elitefurnaces.com/eng/products/furnaces/1200%20Top%20Loading%20Furnaces.php |
| Барная форма | Университет Шеффилда | на заказ | из нержавеющей стали 304, 15 см высота, 5 см внутренний диаметр, 6°nbsp; см внешний диаметр |
| ленточной пилы | Clarke | CBS45MD (6" x 4 1/2") 370 Вт 060710025 | http://www.machinemart.co.uk/shop/product/details/cbs45md-41-2in-x-6in-metal-cutting-ban |
| Наждачная бумага | Wickes | Специалист по влажной и сухой наждачной бумаге 501885 | http://www.wickes.co.uk/Specialist-Wet+Dry-Sandpaper-PK4/p/501885 |
| сита | Fisher Scientific | Fisherbrand тестовые сита 200 мм diamater | http://www.fisher.co.uk/product/brand_listing.php/F/Fisherbrand/Sieve |
| Balance | Precisa | XB 6200C | http://www.precisa.co.uk/precision_balances.php |
| Баллончик | с нитридом бора Kennametal 500 млhttp://www.kennametal.com/content/dam/kennametal/kennametal/common/Resources/Catalogs-Literature/Advanced%20Materials%20and%20Wear%20Components/B-13-03401_ceramic_powders<чел/> _brochure_EN.pdf | ||
| Инфильтрационная форма, основание и крышка | Университет Шеффилда | на заказ | из нержавеющей стали 304, 15 см высота, 5,1 см внутренний диаметр, 6°nbsp; см внешний диаметр |
| Цилиндрическая форма | Университет Шеффилда | Изготовлен на заказ | Низкоуглеродистая сталь 1020, высота 15 см, внутренний диаметр 5 см, внешний диаметр 6 см |
| Графитовая прокладка | Gee Графит | Нержавеющая сталь Армированный графит 1 мм толщиной | http://www.geegraphite.com/steel_reinforced.html |
| Mallet | Thor Hammer Co. Ltd. | Круглый цельный суперпластиковый молоток | http://www.thorhammer.com/Mallets/Round/ |
| гаечный ключ | Kennedy Professional | 13 мм Комбинированный ключ с трещоткой KEN5822166K | https://www.cromwell.co.uk/KEN5822166K |
| Гайки | Matlock | M8 Сталь с шестигранным шестигранным полным гайком оцинкованный | https://www.cromwell.co.uk/CTL6400068J |
| Шайбы | Matlock | M8 Form-A стальная шайба bzp | https://www.cromwell.co.uk/CTL6451208H |
| Гайки SS | Matlock | M8 A2 st/st шестигранная полная гайка | https://www.cromwell.co.uk/CTL6423008F |
| Шайбы SS | Matlock | M8 A2 st/st Form-A шайба | https://www.cromwell.co.uk/CTL6464008H |
| нержавеющей стали Шпилька | Cromwell | M8 x 1 MTR A2 Шпилька из нержавеющей стали QFT6397080K | https://www.cromwell.co.uk/QFT6397080K |
| Клапаны | Edwards | C33205000 SP16K, нитриловая мембрана | https://www.edwardsvacuum.com/Products/View.aspx?sku=C33205000 |
| фитинг Cross | Edwards | C10512412 NW16 Крестовина Алюминиевая | https://www.edwardsvacuum.com/Products/C10512412/View.aspx |
| Фитинг T | Edwards | C10512411 NW16 Т-образный | алюминиевый https://www.edwardsvacuum.com/Products/C10512411/View.aspx |
| Вакуумный насос | Edwards | A36310940 E2M18 200-230/380-415V, 3-фазный, 50 Гц | http://www.edwardsvacuum.com/Products/View.aspx?sku=A36310940 |
| Стрелочный манометр | Edwards | D35610000 CG16K, 0-1,040 мбар | http://www.edwardsvacuum.com/Products/View.aspx?sku=D35610000 |
| Argon Gas | BOC | Pureshield Argon Gas | http://www.boconline.co.uk/en/products-and-supply/industrial-gases/inert-gases/pureshield-argon/pureshield-argon.html |
| Шланг из нержавеющей стали | BOC | http://www.boconline.co.uk/en/products-and-supply/speciality-equipment/hoses-and-pigtails/index.html | нержавеющей стали |
| BOC | HP 1500 Series | http://www.boconline.co.uk/en/products-and-supply/speciality-equipment/regulators/single-stage-regulators/hp1500-series/hp1500-series.html | |
| Медный блок | William Rowland | Медный слиток 25 кг | http://www.william-rowland.com/products/high-purity-metals#product-id-18 |
| тиски | Record | T84-34 H/Duty Eng Тиски 4 1/2" Челюсти REC5658326K | https://www.cromwell.co.uk/REC5658326K |
| Beaker | Fisher Scientific | 11567402 - стакан, приземистая форма, с градуировками и носиком 800 мл | https://webshop.fishersci.com/insight2_uk/getProduct.do;jsessionid=16D5812<чел/> D71B8CB37B475E94281E2BEA 5.ukhigjavappp11?productCode=11567402& resultSet Position=0 |
| Нагревательная пластина для перемешивания | Corning Горячая пластина для перемешивания Corning Модель 6798-420d http://www.corning.com/lifesciences/us_canada/en/technical_resources/product_guid/shp/shp.aspx | ||
| [header] | |||
| Мешалка для перемешивания | Fisher Scientific | 11848862 - Мешалка из ПТФЭ + Кольцо 25x6 мм | https://webshop.fishersci.com/insight2_uk/getProduct.do;jsessionid=16D5812<чел/> D71B8CB37B475E94281E2BEA 5.ukhigjavappp11?productCode=11848862& resultSet Position=0 |
| Осушитель воздуха | V05 | V05 Max Турбосушилка DR-120-GB | http://reviews.boots.com/2111-en_gb/1120627/v05-v05-max-air-turbo-hair-dryer-dr-120-gb-reviews/reviews.htm |
| Керамический лист | Morgan Advance Materials | Одеяло Kaowool толщиной 2 мм http://www.morganthermalceramics.com/downloads/datasheets?f | [0]=field_type%3A84 |
| Вибрационный стол | Peveril Оборудование | Вибростол Pevco 1.25 м х 0,625 m x 0,6 м | https://peverilmachinery.co.uk/equipment/vibrating-tables |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
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:
to: