Idẹ-idọti erogba fiber aluminiomu foomu awọn abuda iṣẹ ipanu ipanu ipanu ti a fiwewe si nronu ipanu ipanu foomu aluminiomu aṣa

Aluminiomu foomu ipanuAwọn panẹli (AFS) ni apapo ti igbekale ati awọn abuda iṣẹ bii iwuwo kekere, agbara kan pato, gbigba agbara ọjo, agbara rirọ, ati aabo itanna. Awọn ohun-ini to dara julọ jẹ ki AFS ni agbara nla ni aaye afẹfẹ, gbigbe, ati awọn aaye omi. Ti a ṣe afiwe pẹlu awọn foams irin ti awọ, awọn awo ti fadaka ita ti AFS le ni imunadoko foam naa ki o mu ilọsiwaju awọn ohun-ini ẹrọ ẹrọ okeerẹ, gẹgẹbi fifẹ ati agbara atunse. Ni gbogbogbo, AFS jẹ iṣelọpọ nipasẹ ọna isọdọmọ alemora, eyiti o kan sisopọ foomu aluminiomu si awọn panẹli irin to lagbara nipa lilo alemora resini iposii.

Botilẹjẹpe ọna isọdọmọ alemora mu imunadoko imunadoko igbekalẹ, o wa pẹlu awọn idiwọn, pẹlu awọn italaya ni atunlo ati ifaragba si ikuna delamination labẹ iwọn otutu giga tabi awọn ipo ibajẹ. Lati koju awọn idiwọn wọnyi, awọn igbiyanju iwadii lọpọlọpọ ti jẹ igbẹhin si iyọrisi isunmọ irin laarin ẹgbẹ igbimọ ati Layer mojuto.

Lọwọlọwọ, awọn ọna igbaradi pataki fun AFS ti o ni ero lati ṣaṣeyọri isunmọ irin ni gbogbo igba ti pin si awọn ẹka mẹta: alurinmorin, yo foaming, ati iṣakojọpọ sẹsẹ lulú ọna irin. Lara awọn ọna wọnyi, ọna iṣakojọpọ sẹsẹ lulú metallurgy ni a gba bi o ga julọ fun ṣiṣakoso eto pore ati iyọrisi foomu iwọn otutu kekere. Iṣẹ iṣaaju wa lo imọ-ẹrọ yii lati ṣe agbero AFS ti o tobi pẹlu awọn ohun-ini imugboroja ti o dara julọ ati eto cellular fun awọn ohun elo ile-iṣẹ.

Bibẹẹkọ, nitori awọn ohun-ini ẹrọ ikọsẹ kekere ti o kere ju ti mojuto foomu, ilọsiwaju ti agbara ẹrọ ti AFS ti ni opin, nitorinaa ilọsiwaju siwaju ti agbara ti mojuto foomu jẹ pataki fun AFS.

Titi di oni, awọn ọna ti o wọpọ royin lati mu ilọsiwaju awọn ohun-ini ẹrọ ikọsẹ tialuminiomu foomujẹ bi atẹle: itọju dada, itọju ooru, ati imudara nipasẹ fifi awọn patikulu, awọn okun, awọn eroja alloying, bbl Lara wọn, awọn okun erogba kukuru pẹlu iwuwo kekere, modulu rirọ giga, ati ipin nla ti fa ifojusi jakejado bi awọn ohun elo imudara ti o ni ileri. Jubẹlọ, dada metallization ti erogba awọn okun, nipa electroplating tabi kemikali plating bi Ejò plating tabi nickel plating, siwaju mu awọn wettability ti erogba awọn okun ni aluminiomu yo ati ki o yago fun ipalara interfacial aati laarin awọn erogba awọn okun ati awọn aluminiomu yo. Okun erogba kukuru ti wa ni lilo lọpọlọpọ lati fi agbara mu awọn akojọpọ matrix aluminiomu.

Bhav Singhetal. pese sile Ejò-ti a bo erogba awọn okun fikun aluminiomu matrix apapo nipa aruwo simẹnti ọna. Muetal. Awọn akojọpọ matrix aluminiomu ti a ṣe ni fikun pẹlu awọn okun erogba ti a bo nickel nipa lilo ọna simẹnti meji-yipo. Awọn abajade ṣe afihan imudara pataki ni agbara fifẹ ti awọn akojọpọ pẹlu afikun awọn okun erogba. Sibẹsibẹ, awọn iwadi ti o lopin ti waiye lorialuminiomu foomu fikunpẹlu Ejò-ti a bo erogba awọn okun. Caoetal. akọkọ pese sile Ejò-ti a bo erogba awọn okun fikun aluminiomu foomu nipasẹ awọn yo foaming ọna. Awọn abajade ṣe afihan pe 0.35 vol% ti Cf le ṣe iduroṣinṣin foomu aluminiomu nipa idilọwọ rupture fiimu omi, ati diẹ sii iye awọn okun ti a fi kun si foomu jẹ iduroṣinṣin diẹ sii. Muetal. fihan pe awọn ohun-ini damping ti foomu aluminiomu ti a pese sile nipasẹ ọna fifọ yo ti ni ilọsiwaju daradara pẹlu afikun ti Cf.

Nitorinaa, o le pari pe afikun ti Cf le jẹ ilana ti o munadoko lati mu ilọsiwaju foaming ni nigbakannaa ati awọn ohun-ini ẹrọ tialuminiomu foomu. Pẹlupẹlu, ko si awọn ijabọ lori awọn okun erogba ti o ni idẹ-palara ti a fi agbara mu awọn panẹli sandwich foam foam aluminiomu ti a pese sile nipasẹ ọna irin-irin lulú, eyiti o fa awọn oniwadi lati ṣe awọn iwadii ijinle diẹ sii ni aaye yii.

Awọn ijinlẹ lọpọlọpọ ti ṣe lori ẹrọ iparun ati iduroṣinṣin tialuminiomu foomupẹlu afikun awọn ipele imudara. Awọn iyatọ ninu nọmba pore ati morphology pore,

gẹgẹbi iwọn, pinpin, ati apẹrẹ, ni a maa n sọ si awọn ilana iparun ati iduroṣinṣin. Awọn ipa iparun orisirisi ati awọn ilana imuduro nẹtiwọọki oxide ni eto irin-irin lulú ti ni iwadii ni kikun. Awọn lulú alloy Quaternary ti o ni Al–Si–Mg–Cu ti a lo ninu iwe yii ti ṣe afihan awọn iwọn imugboroja ailẹgbẹ ati awọn iwọn otutu foomu kekere, pẹlu iwọn otutu ti 507 ◦C ati iwọn otutu olomius ti 596 ◦C. Bibẹẹkọ, aini iwadii wa nipa ẹrọ iparun, iduroṣinṣin, ati awọn ohun-ini ẹrọ iṣipopada ti awọn iwapọ lulú ti o ni akopọ alloy pato yii, ni pataki nigbati iṣakojọpọ Cf. Ninu awọn iṣẹ iṣaaju, awọn iwadii ti iparun ati awọn ilana imuduro ni a ṣe ni akọkọ nipasẹ awọn ọna ti kii ṣe ni ipo, pẹlu itupalẹ itọka ti awọn apẹẹrẹ ti o tutu ni iyara lẹhin idilọwọ foomu. Laanu, submicron bubble nuucleation ni akọkọ waye lakoko alapapo iṣaaju ati gbooro ni iyara laarin awọn aaye arin akoko ti o wa lati 100 ms si 1 s, nigbagbogbo n ṣafihan awọn italaya fun akiyesi akoko gidi. Itọnisọna synchrotron igbalode ilana aworan X-ray ni agbara giga ati ipinnu aaye aye, gbigba fun akoko gidi, ni ibi akiyesi iparun ati ilana idagbasoke ti awọn foams aluminiomu ni awọn iwọn otutu ti o ga. Lọwọlọwọ, awọn oniwadi ti o lopin nikan ti ṣawari awọn kinetics foaming ti Al-Si-Mg alloy lulú nipasẹ itanna synchrotron. Fun apẹẹrẹ, García-Morenoetal. royin awọn iṣẹlẹ iyalẹnu pataki ninu foomu aluminiomu olomi, pẹlu iparun ati idagbasoke, atunto nkuta, ifasilẹ omi, agglomeration, ati rupture fiimu. Kamm et al. ṣe iwadi iparun ati ilana idagbasoke ti foomu aluminiomu AlSi8Mg4 nipasẹ itọsi synchrotron. Awọn awari wọn fihan pe hydrogen ti ipilẹṣẹ nipasẹ jijẹ ti awọn adsorbates lori dada irin lulú duro fun ilana iparun pataki miiran. Sibẹsibẹ, ibaraenisepo laarin awọn paati iṣaaju jẹ intricate, ati awọn agbara ti foomu le ni ipa nipasẹ akopọ wọn. Fun mejeeji eto Al-Si–Cu–Mg lulú ati eto Al–Si–Cu–Mg lulú pẹlu Cf ti a ṣafikun, oye ati ṣawari ibẹrẹ ati idagbasoke foomu irin jẹ pataki fun idagbasoke igbekalẹ siwaju ti foomu lati mu awọn ohun-ini dara si. fun awọn ohun elo.

Ninu iṣẹ yii, Cf/AFS ati AFS pẹlu isunmọ interfacial metallurgical ni a pese sile nipasẹ ọna iṣakojọpọ sẹsẹ lulú irin. Itankalẹ awọn nyoju ti Cf/AFS ati AFS ni a ṣe akiyesi ni aaye nipasẹ itankalẹ synchrotron lati ṣafihan ẹrọ ti Cf lori iparun ti nkuta, idagbasoke ati apapọ, ati iduroṣinṣin. Ni afikun, Cf/AFS ati AFS ni a foamed ni 620 ◦C fun awọn iṣẹju 15 ni ileru iyẹwu kan. Lẹhinna, pinpin iwọn pore, microstructure pore, ati awọn ohun-ini ẹrọ iṣipopada ti awọn ayẹwo foamed ni a ṣe afihan ati idanwo. Da lori awọn iwadi ti a mẹnuba, eto ati agbara irẹpọ ti Cf/AFS ati AFS ni a ṣe ayẹwo ni eto.

2. Awọn ohun elo ati awọn ọna

2.1. Awọn ohun elo aise

Awọn ohun elo aise mẹfa ti a lo fun ngbaradi AFS ati Cf / AFS: Al lulú (iwọn apapọ: 45 μm, mimọ> 99.70%), Si lulú (iwọn apapọ: 38 μm, mimọ> 99.50%), Cu lulú (iwọn apapọ: 38 μm, mimọ> 99.90%), Mg lulú (iwọn apapọ: 75 μm, mimọ> 99.70%), TiH2 lulú (iwọn apapọ: 45 μm, mimọ> 99.70%), ati okun erogba ti a fi bàbà (iwọn apapọ: 1 ~ 2 mm, sisanra ti idẹ-ti a bo: 1.4 μm).

2.2. Ṣiṣe ti Cf/AFS

Sikematiki ti iṣakojọpọ sẹsẹ lulú ọna irin-irin ni a ṣe apejuwe ninuaworan 1. Lakoko ipele dapọ, a ti pese alloy quaternary AlSi6Mg4Cu4 lulú, pẹlu awọn powders ti Al, Si, Cu, ati Mg ni awọn ipin ti 86 wt%, 6 wt%, 4 wt%, ati 4 wt%, lẹsẹsẹ. 1 wt% oxidized TiH2 lulú (itọju ooru ni afẹfẹ fun 1.5 h ni 470 ◦C) ni a fi kun bi oluranlowo fifun ti o tu H2 silẹ ni kiakia ni iwọn otutu yo ti npọ si yo. Ni afikun, 0.5 wt% ti awọn okun erogba ni a dapọ bi awọn ipele imudara. Ni pataki, lati jẹki wettability ati ṣe idiwọ awọn aati ipalara bi Al4C3 ni wiwo yo fiber-aluminiomu lakoko foomu, awọn okun erogba jẹ ti a bo Ejò nipasẹ itanna. Ilana itanna ti a ṣe apejuwe ni Refs.aworan 2fihan awọn okun erogba ti a bo Ejò ti a gba nipasẹ ilana fifin elekitironi. Awọn ti a bo ni o ni aṣọ ile ati lemọlemọfún agbegbe ti awọn okun dada(Eya. 2(a)–(b)). Lẹhinna, awọn akojọpọ alloy oriṣiriṣi ti a lo ninu iwadii yii ni a pese sile nipasẹ didapọ awọn lulú ti a mẹnuba daradara pẹlu ati laisi Cf ni alapọpo onisẹpo mẹta fun awọn wakati 3. Lulú ti a dapọ ni iṣọkan ti wa ni idalẹnu laarin iho ti a fi edidi, ti o tẹle pẹlu tutu ati awọn ilana yiyi gbigbona.

Ipele sẹsẹ tutu n mu afẹfẹ kuro laarin awọn cavities ati awọn aaye aarin laarin awọn patikulu nipasẹ lẹsẹsẹ ti ọpọlọpọ awọn kọja ati awọn ibanujẹ kekere. Ipele yiyi gbigbona n ṣe idaniloju pe iṣaju ṣaṣeyọri iwuwo ibatan ti o kọja 98% nipasẹ ibajẹ-pipọ ti nronu ati lulú, eyiti o ṣe irọrun ilana ilana foomu ti o tẹle. Awọn paramita ilana sẹsẹ ni kikun jẹ apejuwe ninu Refs. AFS ati Cf/AFS awọn iṣaju foamable ni a gba nipasẹ ilana ti a mẹnuba. Nikẹhin, awọn iṣaju foamable mejeeji ni igbona ni 620 ◦C fun awọn iṣẹju 15 lati ṣe awọn apẹrẹ Cf/AFS ati AFS, eyiti a lo fun itupalẹ iwọn pore, isọdi microstructural, ati awọn idanwo awọn ohun-ini ẹrọ compressive.

2.3. Awọn ọna abuda ati idanwo

2.3.1. Microstructural karakitariasesonu

Ẹda-ara Microstructure ti Cf/AFS ati AFS ni a ṣe iwadii nipasẹ ẹrọ atẹrin elekitironi ti njadejade aaye (SEM, Zeiss Ultra Plus). Agbara dispersive spectroscopy (EDS) ni a lo lati ṣe idanimọ akojọpọ ti awọn ipele pupọ ninu awọn ogiri sẹẹli ti awọn ayẹwo foamed. Awọn apakan gigun ti awọn ayẹwo ni a gba nipasẹ gige awọn apẹrẹ foamed nipa lilo ẹrọ idasile elekitiro (EDM, DK7745). Lẹhin eyi, awọn abala gigun ti awọn apẹẹrẹ ni a fi awọ kun ati lẹhinna yanrin ati didan nipa lilo 800-grit ati 1500-grit sandpaper, lẹsẹsẹ. Ni ipari, awọn iwọn ila opin sẹẹli deede (Dmean) ti abala agbekọja apẹrẹ didan ni a pinnu nipa lilo sọfitiwia itupalẹ aworan, Pipa Pro Plus 6.0.

aworan 1.Sikematiki ti iṣakojọpọ sẹsẹ lulú irin ọna.

aworan 2.Awọn aworan SEM ti (a) awọn okun erogba ti a fi bàbà, ati (b) ṣe afihan iwo nla ti agbegbe ti a samisi nipasẹ onigun pupa ni (a). Awọn aworan (c) ati (d) jẹ awọn abajade EDS ti aaye A ni (b).

aworan 3.Aworan atọka ti iṣeto adanwo Ìtọjú synchrotron.

2.3.2. Awọn akiyesi foomu inu-ile nipasẹ itankalẹ synchrotron

Awọn aworan atọka ti synchrotron Ìtọjú adanwo setup ti wa ni yato sinuaworan 3. Awọn adanwo naa ni a ṣe ni beamline 4W1A ti Ile-iṣẹ Itọnisọna ti Ilu Beijing Synchrotron (BSRF, Ile-ẹkọ Beijing ti Fisiksi Agbara giga, Ile-ẹkọ giga Kannada ti Imọ-jinlẹ, China). Ko dabi aworan itansan gbigba ti aṣa, iwe yii nlo aworan itansan alakoso pẹlu Orisun Imọlẹ Radiation Synchrotron. Ọna yii n ṣalaye awọn idiwọn ti aworan gbigba ti aṣa, eyiti ko doko fun wiwo awọn nkan ti o fa ailagbara. Ilana ifofo ti awọn apẹrẹ ni a ṣe laarin ileru foomu ti a ṣe apẹrẹ, ti o nfihan ferese onigun 15 mm 15 mm ni ipo ti o wa ni papẹndikula si itọsọna tan ina X-ray. Iwọn ayẹwo, bi a ṣe fihan ni aworan 3, ṣe iwọn 15 mm × 15 mm × 2 mm. Ayẹwo naa ni a gbe sinu apẹrẹ foomu ti o ni nọmba kan ti awọn iwe seramiki. Ni gbogbo ilana foomu, awọn egungun X-ray le kọja nipasẹ ayẹwo ati pe a gba nipasẹ kamẹra ẹrọ ti o ni idiyele (CCD). Orisun X-ray ti o yan ṣiṣẹ ni kikankikan ti 20 Kev, ati iwọn wiwo ti o pọju ti 7.4 mm × 7.4 mm ni a lo lati jẹ ki akiyesi okeerẹ ti gbogbo ilana foomu.

O tọ lati ṣe akiyesi pe awọn apẹẹrẹ ti a ṣe akiyesi ti wa ni ipo ni ọna ti o wa ni iwọn si mejeji itọsọna yiyi ati itọsọna tangential. Mejeeji awọn iṣaju ti o ni 0.5 wt% Cf ati awọn ti ko ni 0.5 wt% Cf ti yọ awọn panẹli ẹgbẹ wọn kuro ni ẹgbẹ mejeeji ti awọn apẹẹrẹ nipa lilo EDM. Ipa ti Cf lori awọn abuda foomu ti foomu aluminiomu ti ṣe iwadii. Pẹlupẹlu, awọn iṣaju pẹlu awọn akojọpọ oriṣiriṣi ni a foamu ninu ileru alapapo kanna ni iwọn otutu tito tẹlẹ ti 620 ◦C.

2.3.3. Funmorawon darí-ini igbeyewo

Awọn apẹrẹ funmorawon ti ge sinu awọn apẹrẹ iyipo pẹlu giga ti 23 mm ati iwọn ila opin ti 20 mm nipasẹ EDM, ati pe gbogbo itọsọna ni a rii daju lati ni o kere ju 10 pipe awọn pores lati yago fun ipa iwọn. Awọn idanwo funmorawon Quasi-aimi ni a ṣe ni atẹle awọn iṣedede ISO13314-2011 ati GB/T31930-2015, ni lilo ẹrọ idanwo ohun elo gbogbo agbaye AG-XPLUS pẹlu agbara fifuye ti o pọju ti 100 KN. Awọn ayẹwo mẹta ni a ni idanwo fun ẹgbẹ kọọkan, ati awọn iṣipa wahala-ipọnju ninu iwe yii jẹ aṣoju awọn abajade apapọ ti a gba lati awọn ayẹwo idanwo mẹta. Gbogbo awọn idanwo ni a ṣe labẹ iṣakoso iṣipopada, mimu iyara ori-agbelebu igbagbogbo ti 2 mm/min (ni ibamu si iwọn igara akọkọ ti 10-3 s-1) ni iwọn otutu yara.

aworan 4.Awọn aworan itọsi synchrotron ti akoko-akoko ti ilana ilana foomu Cf/AFS: (a) iṣaju ti ko ni foamed ni akoko t0 ti 380 ◦C; (b)– (c) itu ti bàbà ipilẹ ati iru II iparun lakoko yo ṣaaju; (d)– (g) iparun orisirisi ati awọn ilana idagbasoke ti awọn nyoju; ati (h)– (i) awọn nyoju ti o dapọ ati rupture.

3. Awọn esi ati ijiroro

3.1. Ni ipo ifofo ihuwasi labẹ synchrotron Ìtọjú

3.1.1. Foam itankalẹ ti Cf / AFS

aworan 4ṣe afihan lẹsẹsẹ awọn aworan itọsi synchrotron ti n ṣe afihan ilana foomu ti Cf/AFS. Awọn aworan atilẹba ti Cf/AFS(Eya. 4 (a))ti mu nigba ti matrix wa ni ipo ti o lagbara ni 380 ◦C, ati pe akoko yii ti ṣeto bi t0. Ti a fiwera si awọn paati miiran ninu aṣaaju, Cf han dudu laarin matrix ọlọrọ aluminiomu grẹy bori julọ. Eyi le ṣe ikalara si akoonu Ejò giga lori dada okun, bi a ṣe han ninuaworan 2(c)–(d), eyiti o ni ibi-afẹfẹ atomiki ibatan ti o tobi julọ ni akawe si awọn paati miiran ti iṣaju. Pẹlupẹlu, pupọ julọ ti Cf ni a ṣe akiyesi lati tuka ati lọtọ, dipo iṣupọ papọ, bi a ti ṣe afihan niaworan 4 (a). Eyi tumọ si pe pẹlu afikun 0.5 wt% ti Cf, ilana igbiyanju wakati 3 kan le ni imunadoko ni ipo ipo pipinka ti o fẹ.

Ni t0+194s (bi a ti rii ninuaworan 4 (b)), nọmba akude ti funfun, awọn nyoju iyipo ti o fẹrẹẹ pẹlu awọn iwọn ila opin ti o wa lati 90 μm si 180 μm ni a le ṣe akiyesi ni matrix aluminiomu grẹy (ti samisi pẹlu itọka pupa). Nọmba awọn nyoju tẹsiwaju lati pọ si laarin 46 s, bi o ṣe han ninuaworan 4(c). Ni afikun, iyipada akiyesi miiran ti o waye ninu matrix ni pe diẹ ninu awọn nyoju kekere ṣọ lati dagba lori dada ti Cf pẹlu ibẹrẹ ti awọn itu Cu (ti o samisi pẹlu apoti aami pupa). O ṣeese pe iṣẹlẹ yii jẹ ikasi si iru iparun II ti n ṣẹlẹ laarin iwapọ erupẹ ti o ni bàbà. O gbawọ pupọ pe afikun ti Cu ṣe pataki dinku iwọn otutu yo ti awọn alloy. Eyi ṣe abajade ni yo ti agbegbe ni ayika awọn patikulu lulú kọọkan ninu iṣaju lulú ti o ni lulú bàbà ninu ilana alapapo, ti n ṣe idaran ti iye Al–Si–Mg–Cu quaternary eutectic yo ni awọn iwọn otutu kekere. Awọn quaternary eutectic yo pool duro lati jẹ agbegbe ti ko lagbara ninu alloy ati pe o ni itara si iparun. Bi abajade, awọn nyoju jẹ diẹ sii lati ṣe iparun ati dagba ni isunmọ ti a bo bàbà lori dada okun. Pẹlupẹlu, ida omi kekere ti o wa ninu matrix ni akoko yii nfa awọn gaasi lati jijẹ TiH2 lati ṣajọpọ ni iṣọrọ ni matrix aluminiomu. Iru II iparun le ni imunadoko ni yago fun gaasi akojo ti o fi agbara mu matrix ida omi kekere yato si ati itankale awọn dojuijako nipasẹ omi, ti o fa isonu nla ti iye hydrogen.

aworan 4 (d)fihan awọn nyoju lakoko nucleate ati ki o dagba lori agbegbe ti Cf bi matrix yo o šee igbọkanle, ati awọn ti nkuta awọn ipo badọgba lati awọn disappearing Ejò-ti a bo Layer (ti samisi pẹlu awọn pupa aami apoti). O ti fi idi rẹ mulẹ pe afikun ti awọn ipele ile-iwe keji npọ si nọmba awọn aaye iparun orisirisi, nitorina o dinku idena agbara fun dida awọn nyoju titun laarin yo alloy. Nibayi, oṣuwọn iparun jẹ ibatan si lapapọ agbegbe iparun eleto fun iwọn ẹyọkan. Nitoribẹẹ, a le ṣe akiyesi pe awọn nyoju lakoko nucleate ni awọn aaye nibiti awọn okun erogba wa ati faagun ni gigun ti okun erogba. Pẹlu ilosoke siwaju ninu ida yo, ọpọlọpọ awọn nyoju tuntun tẹsiwaju lati farahan latiaworan 4(e)–4(g). Bibẹẹkọ, iwọn isọpọ agbegbe ati rupture ti awọn nyoju jẹ o lọra, nfihan pe awọn nyoju ni iduroṣinṣin to gaju. Ni t0 + 426s, awọn nọmba ti nyoju posi significantly, ati

iwọn didun iṣaju n ṣe afihan imugboroja nla(Eya. 4 (h)). Síwájú sí i, ìṣẹ̀lẹ̀ àkópọ̀ ìfọ̀rọ̀pọ̀ (tí a samisi pẹ̀lú ọfà pupa), níbi tí àwọn nyojú kéékèèké ti gba àwọn títóbi jùlọ nítorí ìdàgbàsókè Ostwald, jẹ́ ìlànà tí kò ṣeé yẹ̀ sílẹ̀ lákòókò ìdàgbàsókè ti àwọn foams metallic [40]. Ìṣẹ̀lẹ̀ ìdàgbàsókè yìí tún yọrí sí ìfarahàn nọmba kekere ti awọn nyoju nla ati alaibamu (ti samisi pẹlu itọka pupa niaworan 4(i)).

aworan 5.Awọn aworan ti o wa ni akoko-akoko ti ilana ilana foomu ti AFS ni awọn ipele ti o yatọ: (a) iṣaju ti ko yo ni akoko t0 ti 380 ◦C; (b) itu ti bàbà ipilẹ ati iru II iparun lakoko yo ṣaaju; (c) iparun ati awọn ilana idagbasoke ti awọn nyoju; ati (d)– (f) awọn nyoju ti o dapọ ati rupture.

3.1.2. Foam itankalẹ ti AFS

Aworan 5 ṣe afihan lẹsẹsẹ awọn aworan itọsi synchrotron ti n ṣe afihan ilana foomu ti AFS. Iru si Cf/AFS, aworan ibẹrẹ fun ilana itọsi synchrotron ni a mu nigba ti AFS wa ni ipele ti o lagbara ni 380 ◦C (woaworan 5 (a)). Nigbati matrix naa ba gbona loke iwọn otutu ti o lagbara, awọn nyoju funfun kekere yoo han ninuaworan 5 (b) ati (c), Abajade lati ibajẹ ti TiH2 ati iṣẹlẹ ti iru II iparun ni agbegbe Cu-ọlọrọ. Sibẹsibẹ, nọmba awọn nyoju ti ipilẹṣẹ ati iwuwo pinpin wọn ninuaworan 5(c)ti wa ni paapa kekere akawe siaworan 4(c). Eyi ni imọran pe Cf/AFS n pese awọn ikanni diẹ sii fun itusilẹ gaasi ni kutukutu lakoko iparun, idilọwọ fun-mation ti o pọju ti awọn dojuijako ni matrix aluminiomu pẹlu ida omi kekere.

Nọmba diẹ ti awọn aaye iparun AFS ati iṣeeṣe giga ti idagbasoke ti nkuta ajeji ni akawe si Cf/AFS ni a le ṣe akiyesi latiaworan 5(d)–(f). Itankalẹ ti awọn nyoju AFS jẹ alaibamu, ati pe awọn iwọn wọn ṣe afihan awọn iyipada jakejado nitori isọpọ ti awọn nyoju titobi micrometer mejeeji ati awọn nyoju titobi milimita ti aiṣedeede (ti o samisi pẹlu itọka pupa). Pẹlupẹlu, aisedeede ati inhomogeneity yii lakoko ilana iparun ni kutukutu le ja si awọn iyatọ nla ninu igbekalẹ pore ikẹhin ati awọn ohun-ini ẹrọ laarin AFS ati Cf/AFS.

3.2. Itupalẹ Makirostructure

Lati ṣe iwadii awọn iyatọ ninu morphology pore macroscopic ati iwọn ila opin laarin AFS ati Cf / AFS, awọn ẹya ipanu meji ti pese sile labẹ awọn ipo yàrá ni iwọn otutu foomu ti 620 ◦C fun 15 min. Awọn macrostructures ati pinpin iwọn sẹẹli ti AFS ati Cf/AFS ti han niaworan 6. Ifiwera ti awọn apakan inaro ti awọn ayẹwo awọn ẹya ipanu meji ṣe afihan pe awọn foams Cf/AFS ni awọn sẹẹli ti o dara julọ ati awọn abawọn ti o dinku bii rupture tabi dapọ awọn sẹẹli (woaworan 6 (b)). Lori awọn ilodi si, bi han niaworan 6(a), AFS ṣe afihan isokan pore ti ko dara pẹlu wiwa diẹ ninu awọn pores ti o tobi pupọ. Nibayi, iwọn ila opin pore deede fun AFS ati Cf / AFS jẹ 2.9 ± 0.2 mm ati 1.9 ± 0.1 mm, ni atele, ni iyanju pe iwọn ila opin pore ti tun ṣe atunṣe nipasẹ afikun ti Cf (woAworan 6(c) ati (d)).

Awọn itankalẹ ti eto pore jẹ ipa nipasẹ awọn ọna ṣiṣe ifigagbaga meji: jijẹ ti TiH2 ati idapọ ati rupture ti foomu. Ibajẹ ti TiH2 ṣe alabapin si ilosoke ninu nọmba ti nucleation, porosity, ati oṣuwọn imugboroja, lakoko ti o ti dapọ ati rupture ti awọn nyoju dinku nọmba awọn pores ati ki o mu iwọn ila opin ti awọn pores. Idinku idapọpọ ti nkuta ati awọn iṣẹlẹ rupture ṣe alabapin si gbigba igbekalẹ cellular to dara julọ. Nitorinaa, iduroṣinṣin giga ti foomu jẹ pataki lati ṣetọju isokan ti eto pore lakoko ilana fifọ. Fun Cf / AFS, afikun ti Cf ṣe ilọsiwaju tutu ti awọn okun pẹlu aluminiomu yo. Gegebi Cf ti o royin foomu aluminiomu ti a fi agbara mu [44] ti a pese sile nipasẹ ọna ifofo yo, afikun ti Cf ṣe idaduro foomu aluminiomu nipasẹ idilọwọ rupture ogiri sẹẹli ati idinku agglomeration. Nibayi, Cf le ṣẹda ọna ti o dabi net ninu ogiri sẹẹli, eyiti o ṣe ipilẹṣẹ agbara iyapa ati idilọwọ rupture ti awọn nyoju, nitorinaa, imudarasi eto sẹẹli, iduroṣinṣin foomu, ati isokan ti pinpin pore.

3.3. Microstructural karakitariasesonu

Aworan 7(a)fihan microstructure ti ogiri sẹẹli lẹhin foomu pẹlu AFS. Gẹgẹbi a ti royin fun awọn foams alloy AlSi6Cu4Mg4, eutectic Al–Si, Mg2Si, Al2Cu, ati Al5Cu2Mg8Si6, wa ninu alloy, eyiti o ni ibamu pẹlu awọn awari ti o gba lati inu itupalẹ EDS niaworan 7(b). Awọn ipele brittle wọnyi dinku awọn ohun-ini ẹrọ ti foomu aluminiomu nipa irẹwẹsi ogiri pore tabi ṣiṣe bi orisun awọn dojuijako lakoko abuku. Nitorinaa, imudara awọn ohun-ini ẹrọ ti ogiri pore nipasẹ afikun ti awọn ipele imudara jẹ ilana ti o le yanju ati imunadoko.

Fun Cf/AFS, o le ṣe akiyesi latiaworan 7(c) ati (d)pe Cf ti pin si inu ogiri sẹẹli tabi ni eti ti ogiri sẹẹli, ti o nfihan Cf ni itọsi tutu ti o dara julọ pẹlu yo aluminiomu. Pẹlupẹlu, o jẹ akiyesi (tọka siAworan 7(d)) pe iye kekere ti awọn fọọmu Al2Cu precipitated ni wiwo laarin awọn okun ati aluminiomu yo. Iṣẹlẹ yii ṣe alabapin si iyọrisi asopọ to lagbara laarin awọn okun ati matrix. Ilọsiwaju ti iṣesi itankale yii le jẹ akiyesi ni oye niAworan 4(a)–(c). Ṣe akiyesi pe, ipele ti o ṣaju ko ni yika awọn okun erogba patapata, ati ipo ati iye pinpin yii jẹ anfani fun Cf/AFS. Da lori iwadi ti Lv et al, lori Cf ti a fikun awọn ohun elo eroja matrix aluminiomu, o ti ṣe afihan pe iye ti o yẹ ti ipo isunmọ le ni agba ati ṣe ilana agbara mnu interfacial.

aworan 6.Awọn apakan inaro ti apẹẹrẹ aṣoju (a) AFS ati (b) Cf/AFS. Iwọn ila opin deede pẹlu awọn igbero ida agbegbe ti o baamu (a) ati (b) jẹ afihan ni (c) ati (d), lẹsẹsẹ. Laini ilọsiwaju ti o lagbara ni (c) ati (d) duro fun ibamu log-deede. Regression (R2) duro fun oore ti fit.

aworan 7.Awọn aworan SEM (a) ati (b) fihan awọn ohun elo microstructures ti o baamuaworan 6(a) AFS atiaworan 6(b) Cf/AFS, lẹsẹsẹ, pẹlupẹlu,aworan 7(b) ati (d) fihan agbegbe magnifications tiaworan 7(a) ati (c), lẹsẹsẹ.

3.4. Ilana Cf imuduro foomu Al–Si–Mg–Cu

Da lori itupalẹ ti a mẹnuba loke, aṣoju sikematiki ti ẹrọ foaming fun Cf/AFS ati AFS ni akopọ niaworan 8. Awọn iyatọ pataki laarin Cf/AFS ati AFS ni ipele iparun, idagbasoke ti nkuta, ati ipele idapọ, ati ipele imuduro mimu, bi a ti ṣe apejuwe rẹAworan 8 (a) ati (b).

aworan 8.Aworan atọka ti Cf/AFS ati ihuwasi foomu AFS: (a) Cf/AFS; ati (b) AFS.

Ni ipele iparun ti awọn foams alloy AlSi6Cu4Mg4, awọn nyoju ṣọ lati nukleate laarin omi quaternary eutectic ti o yika awọn patikulu bàbà, dipo nukleate ni ipo awọn patikulu TiH2. Iru iparun yii ni agbegbe ti o lagbara julọ ti iṣaju (iru II nucleation) pese awọn ọna abayo diẹ sii fun awọn gaasi ti a tu silẹ nipasẹ ibajẹ TiH2, yago fun ikojọpọ awọn gaasi ati nfa awọn dojuijako lati tan kaakiri ni yo aluminiomu. Awọn afikun awọn okun erogba ti a bo bàbà nkqwe siwaju ṣẹda awọn ikanni diẹ sii fun idasilẹ H2. Sibẹsibẹ, niwọn igba ti yo aluminiomu ko ni ida omi ti o to ni ipele yii, o ṣoro fun iru awọn nyoju kekere lati ni orisun to to ti H2 lati tẹsiwaju lati dagba. Bi abajade, awọn nyoju kekere wọnyi rupture laarin yo bi iwọn otutu ti ga soke. Nigbati aṣaaju naa ba ti yo patapata, H2 ti a tu silẹ lati inu ifaseyin dehydrogenation iwa-ipa ti TiH2 yoo ṣe iparun ati dagba ni iyara ti o da lori aaye iparun. Cf n pese ọpọlọpọ awọn aaye iparun oniruuru fun iran ti awọn nyoju, eyiti o pọ si awọn oṣuwọn iparun. Nigbakanna, wiwa Cf ni imunadoko olubasọrọ ati idapọ ti awọn nyoju akọkọ ati yago fun dida awọn nyoju ti o tobi pupọ.

Lakoko idagbasoke ati ipele idapọ ti awọn nyoju, afikun ti Cf ṣe ilọsiwaju iduroṣinṣin foomu ni pataki. Idi ni wipe Cf ati aluminiomu yo ni o dara wettability, ati awọn okun le wa ni awọn iṣọrọ idẹkùn laarin awọn meji gaasi-omi atọkun lati fẹlẹfẹlẹ kan ti nẹtiwọki be (bi o han ni.aworan 7(c)). Bi fiimu ti omi ti wa ni tinrin, awọn okun le ṣe ina titẹ iyapa lati koju afamora lati aala Plateau, nitorinaa idilọwọ fiimu omi lati rupturing. Nitorinaa Cf / AFS nilo akoko foaming to gun ni akawe si AFS, pẹlu iduroṣinṣin to ga julọ ti o le ṣetọju iṣọkan ti eto pore lakoko itankalẹ ti foomu.

Lakoko ipele imuduro ti o lọra, awọn nyoju ni Cf/AFS ko dagba mọ ati awọn okun ti wa ni ifibọ laarin ogiri sẹẹli (ti o samisi pẹlu apoti aami pupa). Idaduro yi ti awọn okun ṣe idilọwọ gbigba ti awọn nyoju kekere nipasẹ awọn ti o tobi ju, bi a ti rii ni Ostwald maturation, ati idilọwọ rupture ogiri sẹẹli nitori imudara imudara. Bi abajade, Cf/AFS ṣe afihan ọna pore isokan diẹ sii ati awọn abawọn pore diẹ ni akawe si AFS.

3.5. Darí-ini

Awọn iṣipa igara wahala fun Cf/AFS ati AFS pẹlu fere porosity kanna (83.2% ati 81.4%, lẹsẹsẹ) ni a gbekalẹ niaworan 9 (a). Iyika igara-ipọnju n ṣe afihan abuda ipele mẹta ọtọtọ, ti o ni agbegbe rirọ laini, agbegbe Plateau, ati agbegbe densification. Agbara ikore ti AFS ati Cf/AFS jẹ 8.44 MPa ati 11.87 MPa, lẹsẹsẹ. Agbara ikore ikore ti Cf/AFS ti pọ nipasẹ 40.6% ni akawe si AFS. Nibayi, agbara gbigba agbara ti Cf/AFS dara ju ti AFS ni igara kanna, bi o ṣe han ninuaworan 9 (b). Awọn agbara gbigba agbara ti AFS ati Cf/AFS jẹ nipa 3.3 MJ/m3 ati 6.1 MJ/m3, lẹsẹsẹ. Agbara gbigba agbara ti Cf/AFS ti ni ilọsiwaju nipasẹ 84.8% ni akawe pẹlu AFS.

aworan 9.Awọn iṣipopada aapọn-irin-irin-ara ati awọn iwọn agbara gbigba agbara ti Cf / AFS ati AFS: (a) awọn iṣipopada aapọn-irin-irin; (b) agbara gbigba agbara ekoro.

Ijọpọ ti Cf ṣe ilọsiwaju awọn ohun-ini ẹrọ ti mojuto foomu. O ti wa ni daradara mọ pe awọn darí-ini tialuminiomu foomuti wa ni pẹkipẹki jẹmọ si pore be ati strut darí-ini. Itupalẹ macrostructural fihan pe afikun ti Cf ṣe atunṣe iwọn pore, ilọsiwaju pinpin pore, ati awọn abawọn pore dinku. Iru si awọn awari ti Sasikumar et al. ati Yangetal. iwọn ila opin pore kekere ati pinpin pore dín jẹ anfani diẹ sii lati jẹki agbara ipanu ati ṣiṣe gbigba agbara. Pẹlupẹlu, ipa ti microstructure lori awọn ohun-ini ẹrọ ti foomu jẹ pataki nitori Cf ti a fi sii ninu awọn ogiri pore ti foomu. Itankale ati itu ti Ejò-ti a bo ti awọn okun erogba ni matrix aluminiomu le ṣe aṣeyọri ifaramọ interfacial ti o lagbara laarin awọn okun ati matrix aluminiomu, eyiti o ṣe alabapin si gbigbe gbigbe. Okun erogba ti o ga julọ ti o wa ninu ogiri pore le ṣe idinwo abuku ti ogiri pore labẹ fifuye funmorawon ati ilọsiwaju agbara gbigbe. Gbogbo awọn nkan wọnyi ṣe ojurere Cf/AFS lati ṣaṣeyọri agbara ikore ti o ga julọ ati agbara gbigba agbara ni akawe si AFS.

4. Awọn ipari

Cf/AFS ati AFS ni a pese sile nipasẹ ọna iṣakojọpọ sẹsẹ lulú irin ni iṣẹ yii. Iwa foomu ti Cf/AFS ati AFS ni a ṣe akiyesi ni agbara nipasẹ itankalẹ synchrotron si

ṣe iwadii ipa ti Cf lori iparun ati idagbasoke. Ni afikun, Cf lori morphology pore, pinpin pore, ati awọn ohun-ini funmorawon ti awọn foams aluminiomu ni a ṣe atupale daradara. Awọn ipinnu akọkọ jẹ bi atẹle:

(1) Ìtọjú Synchrotron ni awọn akiyesi ipo fi han pe mejeeji Cf/AFS ati awọn ilana ifofo AFS ṣe afihan awọn ipele ọtọtọ mẹta: iparun ti nkuta, idagbasoke ti nkuta ati idapọ, ati imuduro.

Ni ifiwera si AFS, ilana foomu ti Cf/AFS ṣe afihan iduroṣinṣin ti o ga julọ ati isokan ti nkuta. AFS jẹ ifaragba diẹ sii lati dagba ni ajeji ti o tobi ati awọn pores isokuso lakoko ilana itankalẹ pore. Ni afikun, aibikita naa jẹ ikasi si ipa iparun orisirisi ti Cf, eyiti o ṣe idiwọ rupture ogiri ti nkuta ati dinku iṣọpọ lakoko ti o pọ si oṣuwọn iparun.

(2) Afikun ti 0.5 wt.% Cf ṣe atunṣe iwọn ila opin pore deede lati 2.9 ± 0.2 mm si 1.9 ± 0.1 mm, ni pataki idinku awọn abawọn pore isokuso. Ni igbakanna, microstructure ṣe afihan wettability ti o dara ti Cf, eyiti o pin kaakiri lẹgbẹẹ ogiri pore ati wiwo gaasi-lile, nitorinaa imudara iduroṣinṣin foomu.

(3) Ti a bawe pẹlu AFS, agbara ikore ikore ati agbara gbigba agbara ti Cf/AFS pọ nipasẹ isunmọ 40.6% ati 84.8%, lẹsẹsẹ. Awọn awari ti iwadii yii le pese awọn imọran fun imuduro awọn panẹli ipanu foam foam aluminiomu pẹlu awọn atọkun isunmọ irin ti o ni agbara fun awọn ohun elo imọ-ẹrọ ni aaye ti awọn ile-iṣẹ ọkọ ayọkẹlẹ ati awọn ile-iṣẹ afẹfẹ.

Nkan lati Iwe Iroyin ti Iwadi Awọn ohun elo ati Imọ-ẹrọ