✖


Jump to content

Металлическая пена

(Перенаправлено из алюминиевой пены )
Песной алюминий
Обычный пеной алюминий

В области материаловедения металлическая пена -это материал или структура, состоящая из твердого металла (часто алюминия ), с заполненными газой пор , содержащими большую часть объема . Поры могут быть герметизированы ( пена с замкнутыми клетками ) или взаимосвязан (пена с открытыми клетками). [ 1 ] Определяющей характеристикой металлической пены является высокая пористость : обычно только 5–25% объема является основным металлом. Сила материала обусловлена ​​законом квадратного кубика .

Металлические пены обычно сохраняют некоторые физические свойства своего базового материала. Пена, изготовленная из неплохого металла, остается неплощенной и, как правило, может быть переработана в качестве основного материала. Его коэффициент термического расширения одинаково, в то время как теплопроводность, вероятно, снижается. [ 2 ]

Определения

[ редактировать ]

Открытая ячейка

[ редактировать ]
Металлическая пена с открытыми ячейками
CFD (численное) моделирование потока жидкости и теплопередачи на открытой клеточной металлической пене

Металлическая пена с открытой клеткой, также называемая металлической губкой, [ 3 ] Может использоваться в теплообменниках (компактная электроника охлаждение , криогенские резервуары , PCM теплообменники ), поглощение энергии, диффузия потока, скруббер CO 2 , арестователи пламени и легкую оптику . [ 4 ] Высокая стоимость материала, как правило, ограничивает его использование передовыми технологиями, аэрокосмической промышленностью и производством.

Мелкомасштабные пены с открытыми клетками, с клетками меньше, чем можно увидеть без посторонней помощи, используются в качестве высокотемпературных фильтров в химической промышленности.

Металлические пены используются в компактных теплообменниках, чтобы увеличить теплопередачу за счет уменьшенного давления. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ нужно разъяснения ] Тем не менее, их использование позволяет значительно сократить физические размеры и затраты на изготовление. Большинство моделей этих материалов используют идеализированные и периодические структуры или усредненные макроскопические свойства.

Металлическая губка имеет очень большую площадь поверхности на единицу веса, а катализаторы часто образуются в металлическую губку, такую ​​как черный палладий , платиновая губка и губчатая никель . Такие металлы, как осмий и гидрид палладия, метафорически называются «металлическими губками», но этот термин относится к их свойству связывания с водородом, а не к физической структуре. [ 8 ]

Закрытая ячейка

[ редактировать ]

В 1926 году Меллер впервые сообщил о замкнутых клетках в 1926 году во французском патенте, где было предложено пена световых металлов, либо при инъекции инертного газа, либо выдувшим агентом . [ 9 ] В 1948 и 1951 годах были выданы два патента на губку, похожий на губку, которые применили пары ртути , чтобы взорвать жидкий алюминий. [ 10 ] [ 11 ]

Закрытые металлические пены были разработаны в 1956 году Джоном С. Эллиоттом в исследовательских лабораториях Bjorksten. Хотя первые прототипы были доступны в 1950 -х годах, коммерческое производство началось в 1990 -х годах компанией Shinko Wire в Японии. Пены с замкнутыми клетками в основном используются в качестве воздействия, поглощающего удары, аналогично полимерным пенам в велосипедном шлеме , но для более высоких воздействий. В отличие от многих полимерных пен, металлические пены остаются деформированными после удара и, следовательно, могут быть деформированы только один раз. Они являются легкими (как правило, 10–25% от плотности идентичного непористого сплава; обычно плоды алюминия) и жесткие и часто предлагаются в качестве легкого структурного материала. Тем не менее, они не широко использовались для этой цели.

Пены с замкнутыми клетками сохраняют пожарную стойкость и потенциал утилизации других металлических пен, но добавляют свойство флотации в воде.

Стохастическая пена

[ редактировать ]

Говорят, что пена является стохастической, когда распределение пористости является случайным. Большинство пен стохастические из -за метода производства:

  • Пена жидкого или твердого (порошкового) металла
  • Осаждение паров (ССЗ на случайной матрице)
  • Прямое или косвенное случайное литье формы, содержащей бусы или матрицу

Обычная пена

[ редактировать ]
Процесс производства обычной металлической пены путем прямого литья, процесса CTIF [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]

Говорят, что пена является регулярной, когда конструкция заказана. Прямое формование - это одна из технологий, которая производит регулярные пены [ 12 ] [ 13 ] с открытыми полями. Металлические пены также могут быть получены с помощью аддитивных процессов, таких как селективное лазерное плавление (SLM).

Пластины могут использоваться в качестве ядер кастинга. Форма настроена для каждого приложения. Этот метод производства позволяет «идеальной» пеной, так называемой, потому что он удовлетворяет законам Плато и имеет проводящие поры формы усеченной октаэдровой клетки Кельвина ( кубическая структура, ориентированная на тело ).

Клетка Кельвина (аналогично структуре Уиаре -Фелан )

Гибридная пена

[ редактировать ]

Гибридные металлические пены, как правило, имеют тонкую пленку на базовой пористой подложке. [ 15 ] Показано, что металлические пены с другим материалом улучшают механические свойства металлической пены, особенно потому, что они подвержены механизмам изгиба деформации из -за их клеточной структуры. Добавление тонкой пленки также может улучшить другие свойства, такие как коррозионное сопротивление и обеспечить функционализацию поверхности для процессов каталитического потока.

Для изготовления гибридных металлических пен, тонкие пленки осаждаются на пенопластовую подложку с электроосаждением при комнатной температуре. [ 16 ] двухэлектродную настройку ячейки в ванне ватт . Можно использовать [ 16 ] Недавние исследования продемонстрировали проблемы с равномерностью тонкой пленки из-за сложной геометрии металлических пен. [ 16 ] Проблемы с однородностью были решены в более поздних исследованиях посредством реализации тонких пленок наночастиц, что приводит к улучшению механической и коррозионной свойства. [ 17 ]

Недавние исследования гибридных пен также были использованы для борьбы с невозобновляемыми энергетическими ресурсами. [ 18 ] Гибридные пены переходных металлов ранее были изготовлены с помощью комбинации электроосаждений и процессов пузырьков водорода для повышения диффузии жидкостей через пористый материал и улучшить электрические свойства для усиления переноса заряда. [ 18 ] Таким образом, такие пены могут быть использованы, чтобы сделать электрокаталитические процессы расщепления воды более эффективными.

Гибридные металлические пены могут иметь благоприятные проводящие свойства для гибких устройств. Благодаря применению тонкого слоя металла на пористый полимерный субстрат посредством отложения газофазного осаждения, исследователи смогли достичь высокой проводимости при сохранении гибкости полимерной матрицы. [ 19 ] Благодаря велосипедному тестированию было показано, что гибридные пены способны к определению поверхностной деформации. [ 19 ] Будущие усилия стремятся охарактеризовать изменение сшивания и пористость материалов по мере возникновения осаждения. Кроме того, взаимодействие или совместимость между различными полимерами и металлами в пенопластовых лигандах могут быть изучены, чтобы получить улучшенное понимание их чувствительности к внешним силам. Это поможет улучшить устойчивость к силу сжатия.

Производство

[ редактировать ]

Открытая ячейка

[ редактировать ]

Открытые клетки пены изготавливаются с помощью литейных или порошковых металлургии . В методе порошка используются «держатели пространства»; Как предполагает их имя, они занимают пор и каналы. В процессах литья пена отличается с скелетом из полиуретана с открытыми клетками .

Закрытая ячейка

[ редактировать ]

Пены обычно производятся путем инъекции газа или смешивания пенообразования с расплавленным металлом. [ 20 ] Расплавленный металл может быть вс фэкуаз, создавая газовые пузырьки в материале. Обычно пузырьки в расплавленном металле очень плавучны в жидкости высокой плотности и быстро поднимаются на поверхность. Этот подъем может быть замедлен путем увеличения вязкости расплавленного металла путем добавления керамических порошков или легирующих элементов для образования стабилизирующих частиц в расплавленном металле или другими способами. Расплавленный металл может быть вспенен одним из трех способов:

  • путем введения газа в жидкий металл из внешнего источника;
  • вызывая образование газа в жидкости путем примечания выдувающих газовых выдувных агентов с расплавленным металлом;
  • вызывая осаждение газа, которое ранее было растворено в расплавленном металле.

Чтобы стабилизировать пузырьки расплавленного металла, требуются высокотемпературные пены (твердые частицы нано- или микрометровые частицы). Размер пор или ячейки обычно составляет от 1 до 8 мм. Когда используются пены или выдувные агенты, они смешиваются с порошкообразным металлом до того, как он расплавится. Это так называемый «порошок» пены, и он, вероятно, самый устоявший (с промышленной точки зрения). После того, как металлические (например, алюминиевые ) порошки и пенообразующий агент (например, TIH 2 ) были смешаны, они сжимаются в компактный, твердый предшественник, который может быть доступен в виде заготовки, листа или проволоки. Производство предшественников может быть выполнено комбинацией процессов формирования материалов, таких как нажатие порошка, [ 21 ] экструзия (прямой [ 22 ] или соответствовать [ 23 ] ) и плоский катание . [ 24 ]

Составная металлическая пена

[ редактировать ]
По мере увеличения деформации и нагрузки на составную металлическую пену способность противостоять напряжению растет. В отличие от твердых материалов, которые очень быстро достигают их окончательной прочности, композитная металлическая пена медленно нарастает до своей окончательной прочности, поглощая энергию в процессе.

Композитная металлическая пена изготовлена ​​из комбинации гомогенных полых металлических сфер с металлической матрицей, окружающей сферы. Эта закрытая металлическая пена изолирует карманы воздуха внутри и может быть изготовлен практически из любого металла, сплава или комбинации. Размеры сферы могут быть разнообразными и настраиваемыми на приложение. Смесь наполненных воздухом полой металлической сферы и металлической матрицы обеспечивают как легкий вес, так и прочность. Сфер случайным образом расположены внутри материала, но чаще всего напоминают простую кубическую или кубическую кубическую структуру. CMF состоит из примерно 70% воздуха и, таким образом, весит на 70% меньше, чем равный объем твердого родительского материала. Композитная металлическая пена является самой сильной металлической пеной, доступной с соотношением прочности к плотности в 5-6 раз и в 7 раз больше возможностей поглощения энергии, чем предыдущие металлические пены. [ 25 ] CMF был разработан в Университете штата Северная Каролина изобретателем Афсанех Раби с четырьмя патентами на ее имя, все называемые «составной пеной металла и методом их подготовки» (патенты на коммунальные услуги США 9208912, 8110143, 8105696, 7641984), и CMF в настоящее время является авторитетом, а CMF - это здание. Технология, принадлежащая компании Advanced Materials Manufacturing.

Высокоскоростное удаление/взрыв/баллистическое тестирование

[ редактировать ]

Пластина толщиной менее одного дюйма имеет достаточное сопротивление, чтобы превратить 30-06 Спрингфилд Стандартный Иссивенный М2 , пропитанная пуля, в пыль. Испытательная пластина превзошла твердую металлическую пластину с той же толщиной, при этом весом гораздо меньше. Другие потенциальные применения включают ядерные отходы (экранирующие рентгеновские лучи , гамма-лучи и перенос нейтронного излучения) и теплоизоляция для атмосферного входа в космическое транспортное средство, причем во многих случаях сопротивление огню и нагреву в качестве простых металлов. [ 25 ] которое тестирует устойчивость CMF к раундам калибра Другое исследование , . [ 26 ]

Hei/Fragment Testing

[ редактировать ]

CMF может заменить свернутую стальную броню на ту же защиту для одной трети веса. Он может блокировать фрагменты и ударные волны, которые ответственны за травматические травмы головного мозга (TBI). CMF был проверен на взрывы и фрагменты. Панели были протестированы на 23 × 152 мм взрывчатых зажигательных раундов (как в зенитном оружии ), которые выпускают взрывную волну высокого давления и фрагменты металла на скорости до 1524 м/с. Панели CMF были способны выдерживать удары взрыва и фраг, не классась или трещин. Более толстый образец (толщиной 16,7 мм) был способен полностью остановить фрагменты различных размеров из трех отдельных тестов на зажигательные боеприпасы . Было показано, что CMF способен локально остановить фрагменты и рассеять энергию падающей взрывной волны и препятствовать распространению отказа, в отличие от полностью твердых материалов, которые передают энергию по всей пластине, повредив объемный материал. [ 27 ] В этом исследовании CMF из нержавеющей стали заблокировала давление и фрагментацию взрыва на высоте 5000 футов в секунду из раундов с высоким взрывным зажиганием (HEI), которые детонаются на расстоянии 18 дюймов. Стальные пластины CMF (9,5 мм или 16,75 мм), которые были размещены в 18 дюймах от ударной пластины, удерживаемой на волне давления взрыва, и против медных и стальных фрагментов, созданных 23 × 152 мм HEI круглым (как в зенитном оружие ), а также алюминиевый пастор 2,3 мм. [ 28 ] Производительность стальной CMF была намного лучше, чем та же алюминиевая пластина с тем же типом взрыва и фрагментов. [ 29 ]

Испытание на стрелковое оружие

[ редактировать ]

Композитные металлические пенопластовые панели, изготовленные с использованием 2 -мм стальных полой сферы, встроенных в матрицу из нержавеющей стали и обрабатываемые с использованием метода порошковой металлургии, использовались вместе с карбиновой карбиновой керамикой и алюминиевой 7075 или кевларными задними панелями для изготовления новой композитной системы брони. Эта композитная броня была проверена на угрозы NIJ-типа III и IV типа IV с использованием стандарта баллистического испытания NIJ 0101.06. Высокофункциональная конструкция на основе слоя позволила композитному металлическому пене эффективно поглощать баллистическую кинетическую энергию , где слой CMF составлял 60–70% от общей энергии, поглощенной системой брони и позволил композитной системе брони показать превосходные баллистические характеристики Для угроз типа III и IV. Результаты этой программы тестирования предполагают, что CMF может использоваться для снижения веса и повышения производительности брони для угроз типа III и типа IV. [ 30 ]

Композитная металлическая пена после удара от громкоговорителя .50 BMG. Обратите внимание на удаленную пулю и расположенную поверх панели CMF в нижней части слева. [ 31 ]

.50 Caliber AP тестирование

[ редактировать ]

CMF была протестирована на громком ароматизационном расходах большего калибра. [ 31 ] Панели SS CMF были изготовлены и в сочетании с керамической лицевой панелью и алюминиевой задней панелью. Слоистые твердые брони были протестированы против раундов . Мягкие стальные ядра шариковых раундов проникли в один из трех образцов, но выявили преимущества использования нескольких плиток по одной керамической лицевой панели, чтобы ограничить распространение повреждений. Затвердевшее стальное ядро ​​раундов AP проникло глубоко в керамическую лицевую панель, сжимая слой CMF до тех пор, пока снаряд либо не остановился и встроен в доспехи, либо смог полностью проникнуть и выйти из задней пластины. Экспериментальные результаты сравнивались с коммерчески доступными доспехами и обеспечивают улучшенную производительность с уменьшением веса. По оценкам, слой CMF поглощается от 69 до 79% кинетической энергии пули в их неоптимизированном состоянии тестирования. [ 31 ] При ударе ударов более 800 м/с слой CMF последовательно поглощался до 79% от энергии удара. По мере увеличения скорости воздействия наблюдалась эффективная прочность слоя CMF из -за чувствительности скорости деформации материала. Коэффициент массовой эффективности брони по сравнению с свернутой однородной броней (RHA) был рассчитан на 2,1. Жесткие брони CMF могут эффективно остановить входящий раунд на уровне менее половины веса требуемого RHA. [ 26 ] Экономия веса, обеспечиваемая с использованием такой новой брони, может повысить топливную эффективность военных транспортных средств, не жертвуя защитой персонала или оборудования внутри.

Проколотая тестирование

[ редактировать ]

Композитный металлический пена была проверена в проколе. Испытания на проколах проводились на SS CMF-CSP с различной толщиной листов из нержавеющей стали и сердечника CMF. Связь ядра SS CMF и листа лица была выполнена с помощью клеяной связи и диффузионной связи. Различные толщины ядра CMF и листа лица создали различные целевые плотности ареалов от 6,7 до примерно 11,7 кг на каждую плитку 30 х 30 см. Цели подвергались воздействию с использованием стальных шариков диаметром 2,54 и 3,175 см, выпущенных со скоростями в диапазоне от 120 до 470 м в секунду, что приводит к энергии прокола от 488 до 14 500 Дж. На 5,06–7,91 -см. Условия ударов для двух размерных шариков. Ни одна из панелей, даже те, у кого была самая низкая плотность ареала, не показала полного проникновения/прокола через их толщину. Это было связано в основном из -за энергии поглощения ядра SS CMF в сжатии, тогда как листы лица усиливают ядро ​​CMF, чтобы лучше обрабатывать растягивающие напряжения. Сэндвич -панели с более толстыми листами лица показывают меньшую эффективность, и тонкий лист, казалось, был достаточным для поддержки сердечника SS CMF для поглощения таких энергий прокола. Панели собраны с использованием Клейкое соединение показало отступление листов лиц от CMF Core при воздействии снаряд, в то время как диффузионные панели показали большую гибкость на границе раздела и лучше приспособили к напряжениям. Большинство диффузионных панелей не показывали отстранения листов лиц из ядра SS CMF. Это исследование подтвердило способности поглощения энергии CMF, что указывает на то, что CMF может использоваться для одновременного увеличения защиты и снижения веса. [ 32 ]

Огненная/экстремальная тепловая проверка

[ редактировать ]
Составная металлическая пена во время испытания факела. [ 33 ]

Стальная панель CMF толщиной 12 дюймов 12 дюймов 316 л с весом 3,545 кг была протестирована в испытании факела . В этом тесте панель подвергалась воздействию температуры более 1204 ° C в течение 30 минут. 30 минут времени экспозиции максимальная температура на непрерывной поверхности стали составляла 400 ° C (752 ° F) в центре пластины непосредственно над реактивной горелкой. ° C, следовательно, этот образец соответствовал требованиям испытания на пожар. [ 33 ]

Стоит отметить, что та же самая панель CMF до вышеупомянутого реактивного пожарного испытания была подвергнута испытанию в бассейне. В этом тесте панель подвергалась воздействию температуры 827 ° C в течение 100 минут. Панель с легкостью выдержала экстремальную температуру в течение 100 минут, достигая максимальной температуры задней части 379 ° C, что намного ниже температуры разрушения 427 ° C. Для справки, тест был откалиброван с использованием кусочка сплошной стали одинакового размера, который провалил тест примерно за 13 минут. [ 34 ] Эти исследования указывают на необычайную производительность CMF против огня и сильной жары.

CMF изоляты 1100 ° C (2000 ° F) настолько хорошо, что можно коснуться всего в двух дюймах от белой области материала.

Композитная металлическая пена имеет очень низкую скорость теплопередачи и доказала, что он изолирует экстремальную температуру 1100 ° C (2000 ° F) всего в нескольких дюймах, оставляя материал при комнатной температуре почти в двух дюймах от области белой -Сот материал. Кроме того, стальному CMF удалось сохранить большую часть своей стальной прочности при этой температуре, оставаясь таким же легким, как алюминий, материал, который мгновенно тает при этой крайней температуре.

Другие способности

[ редактировать ]

Композитная металлическая пена показала способность защищать от рентгеновского и нейтронного излучения, поглощает/смягчает шоки, звуки и вибрации и может выдерживать более 1 000 000 циклов высокой нагрузки, превосходя традиционные твердые металлы в каждом случае.

[ редактировать ]
  • Радиатор с медной пеной
    Радиатор с медной пеной
  • Краш -коробка, включая алюминиевую пену
    Краш -коробка, включая алюминиевую пену
  • Алюминиевая пена с большой пористостью
    Алюминиевая пена с большой пористостью
  • Алюминиевая пена с алюминиевым листом
    Алюминиевая пена с алюминиевым листом
  • Заголовок - стальная металлическая пена
    Заголовок - стальная металлическая пена

Приложения

[ редактировать ]

Дизайн

[ редактировать ]

Металлическая пена может использоваться в продукте или архитектурном составе.

[ редактировать ]
  • Обработанная металлическая пена
    Обработанная металлическая пена
  • Дизайн радиатора с обычной пеной [35]
    Дизайн радиатора с обычной пеной [ 35 ]
  • Кофейный столик с большим похитовым алюминием
    Кофейный столик с большим похитовым алюминием

Механический

[ редактировать ]

Ортопедия

[ редактировать ]
Основная статья: Osseointegration § Достижения в области материалов: металлическая пена

Металл из пенопласта использовался в экспериментальных протезах животных . В этом применении отверстие просверлена в кость , а металлическая пена встала, что позволяет кости превратиться в металл для постоянного соединения. Для ортопедических применений тантал или титановые пены являются общими для их прочности растяжения , коррозионной устойчивости и биосовместимости .

Задние ножки сибирского хаски под названием Triumph получили пенопластовые металлические протезы. Исследования млекопитающих показали, что пористые металлы, такие как пена титана , могут позволить васкуляризацию в пористой области. [ 36 ]

Производители ортопедических устройств используют пенопластовую конструкцию или металлические покрытия [ 37 ] Для достижения желаемых уровней остеоинтеграции . [ 38 ] [ 39 ] [ 40 ]

Автомобиль

[ редактировать ]

Основными функциями металлических пен в транспортных средствах является увеличение демпфирования звука , снижение веса, повышение поглощения энергии в случае аварий и (в военных применениях) для борьбы с сотрясением мозга СВУ . В качестве примера, пены, заполненные пеной, можно использовать в качестве противоинтрузионных стержней . [ 41 ] Из -за их низкой плотности (0,4–0,9 г/см 3 ), алюминиевые и алюминиевые пены сплавов находятся в особом рассмотрении. Эти пены являются жесткими, устойчивыми к пожарным, нетоксичным, переработанным, энергосистемам, менее термически проводящим, менее магнитно -проницаемым и более эффективно звучащим, особенно по сравнению с полыми частями. Металлические пены в полых автомобильных частях уменьшают точки слабости, обычно связанные с автомобильными авариями и вибрацией. Эти пены недороги в литье с порошковой металлургией по сравнению с литой других пустых деталей.

По сравнению с полимерными пенами в транспортных средствах металлические пены являются более жесткими, более сильными, более энергиими и устойчивыми к огню и погодными бедствиями ультрафиолетового света, влажности и изменения температуры. Тем не менее, они тяжелее, дороже и не инсультативны. [ 42 ]

Технология металлической пены была применена к автомобильному выхлопному газу . [ 43 ] По сравнению с традиционными каталитическими преобразователями , которые используют Cordirete Ceramic в качестве субстрата, металлическая пена подложка обеспечивает лучшую теплопередачу и демонстрирует превосходные свойства массового транспорта (высокая турбулентность) и может уменьшить количество требуемого платинового катализатора . [ 44 ]

Электрокатализ

[ редактировать ]

Металлические пены являются популярной поддержкой электрокатализаторов из -за высокой площади поверхности и стабильной структуры. Связанные поры также приносят пользу массовому транспортировке реагентов и продуктов. Тем не менее, эталон электрокатализаторов может быть трудным из -за неопределенной площади поверхности, различных свойств пены и капиллярного эффекта. [ 45 ]

Поглощение энергии

[ редактировать ]
Алюминиевый график сбоя

Металлические пены используются для усиления структуры без увеличения его массы. [ 46 ] Для этого применения металлические пены, как правило, закрыты по пор и изготовлены из алюминия. Пенопластовые панели приклеены к алюминиевой пластине для получения устойчивого композитного бутерброда (в толщине листа) и жестко вдоль длины в зависимости от толщины пены.

Преимущество металлических пен состоит в том, что реакция постоянна, независимо от направления силы. Пены имеют плато стресса после деформации, которое является постоянным для 80% сокрушительного. [ 47 ]

Тепло

[ редактировать ]
Теплопровождение в обычной структуре металлической пены
Теплопередача в обычной металлической пеной структуре

Tian et al. [ 48 ] Перечислено несколько критериев для оценки пены в теплообменнике. Сравнение металлических пенопластов с теплопроизводительностью с материалами, условно используемыми для интенсификации обмена (плавников, связанных поверхностей, слоев бусин), сначала показывает, что потери давления, вызванные пенами, гораздо важнее, чем при обычных плавниках, но значительно ниже, чем те, которые бусин. Коэффициенты обмена близки к кровати и мячу и намного выше лезвий. [ 49 ] [ 50 ]

Пены предлагают другие термофизические и механические особенности:

  • Очень низкая масса (плотность 5–25% от объемного твердого вещества в зависимости от метода производства)
  • Большая обменная поверхность (250–10000 м. 2 /м 3 )
  • Относительно высокая проницаемость
  • Относительно высокая эффективная теплопроводности (5–30 Вт/(Mk))
  • Хорошая устойчивость к тепловым ударам, высоким давлениям, высоким температурам, влажности, износу и термической велосипеде
  • Хорошее поглощение механического шока и звука
  • Размер пор и пористость может контролироваться производителем

Коммерциализация компактных теплообменников на основе пены, радиаторов и амортизаторов ограничена благодаря высокой стоимости репликаций пены. Их долгосрочное сопротивление загрязнению, коррозии и эрозии недостаточно охарактеризовано. С точки зрения производства, переход к технологии пены требует новых методов производства и сборки и проектирования теплообменника.

Kisitu et al. [ 51 ] [ 52 ] Первопровела экспериментальное исследование использования сжатой медной пены для передового двухфазного охлаждения для электроники с высоким тепловым потоком. Металлические образцы пены разработаны и изготовлены американской компанией Erg Aerospace Corporation. [ 53 ] Тепловые потоки до 174 Вт/см2 были протестированы/обработаны. Данные показывают, что сжатие пены в четыре раза в потоковом направлении (4x) повышало тепловые характеристики более чем в 3 раза по сравнению с несжатой металлической пеной. Это было связано с тем фактом, что сжатие пены пропорционально снижает эффективный гидравлический диаметр и увеличивает как площадь поверхности на единицу объема, так и теплопроводность пены, что улучшает двафазные характеристики охлаждения. Кроме того, результаты показывают, что сжатая пена может увеличить критический тепловой поток (CHF), который является ключевым при безопасной работе двухфазного охлаждения при высоких плотностях тепла. Предварительные результаты показывают, что сжатые металлические пены могут решить несколько проблем, с которыми сталкиваются микроканалы, включая засорение, нестабильность потока, низкую CHF и другие. Таким образом, сжатые пены предлагаются в качестве новых мощных альтернативы микроканалам при перекачиваемом двухфазном охлаждении для высокого теплового потока охлаждения/теплового управления, включая высокопроизводительные компьютеры, аэрокосмические, военные и оборонительные и электронные электроники.

Смотрите также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ «Металлические и керамические пены | Американские элементы | Продукты | Приложения» . Американские элементы . Получено 2024-03-21 .
  2. ^ Сравните материалы: литой алюминиевой и алюминиевой пеной архив 2010-04-30 на машине Wayback . MakeitFrom.com. Получено на 2011-11-19.
  3. ^ Джон Банхарт. "Что такое клеточные металлы и металлические пены?" Архивированный 2010-12-29 на машине Wayback
  4. ^ «Материал Metal Foam Duocel®» . ergaerospace.com/ . Получено 2022-01-26 .
  5. ^ Topin, F.; Bonnet, J. -P.; Мадани, Б.; Tadrist, L. (2006). «Экспериментальный анализ многофазного потока в металлической пене: законы о потоке, теплопередача и конвективное кипение» (PDF) . Усовершенствованные инженерные материалы . 8 (9): 890. doi : 10.1002/adem.200600102 . S2CID   138133942 .
  6. ^ Banhart, J. (2001). «Производство, характеристика и применение клеточных металлов и металлических пен». Прогресс в области материаловедения . 46 (6): 559–632. doi : 10.1016/s0079-6425 (00) 00002-5 .
  7. ^ Degroot, Ct; Straatman, Ag; Betchen, LJ (2009). «Моделирование принудительной конвекции в плавных металлических пенопластовых радиаторах». Журнал электронной упаковки . 131 (2): 021001. DOI : 10.1115/1.3103934 .
  8. ^ Ральф Вольф; Халид Мансур. «Удивительная металлическая губка: впитывание водорода», архивная 2015-11-16 на машине Wayback . 1995.
  9. ^ De Meller, мой французский патент 615,147 (1926).
  10. ^ Сосник, Б. Патент США 2,434,775 (1948).
  11. ^ Сосник, Б. Патент США 2,553,016 (1951).
  12. ^ Jump up to: а беременный металлического пенопластого производству . по Исследования Ctif.com. Получено на 2013-12-03.
  13. ^ Jump up to: а беременный Alveotec- Архивировал инновации 2014-07-30 на The Wayback Machine . Alveotec.fr/en. Получено на 2013-12-03.
  14. ^ «Alveotec - Actualités - видео: процесс изготовления алюминиевой пены» . Архивировано с оригинала 2014-07-30.
  15. ^ Юнг, А.; Коблиен, мистер; Hole, E.; Diebers, s.; Natter, H. (2012). «Гибридные металлические пены». Международный журнал материальной науки . 2 (4): 97-107.
  16. ^ Jump up to: а беременный в Bouwhuis, Ba; МакКри, JL; Palumbo, G.; Хиббард, GD (2009). «Механические свойства гибридных нанокристаллических металлических пен» Акта Материальность 57 (14): 4046–4 Bibda : 2009acmat..57.4046b Doi : 10.1016/ j.actamat.2009.04.0
  17. ^ Сюй, у.; MA, S.; Фанат, м.; Zheng, H.; Chen, Y.; Песня, х.; Хао, X. (2019). «Усиление механического и коррозионного сопротивления алюминиевых пен с закрытыми клетками через наноэлектродепозированные композитные покрытия» . Материалы ​ 12 (19): 2197. Bibcode : 2019mate ... 12.3197x . doi : 10.3390/ma12193197 . PMC   6803920 . PMID   31569520 .
  18. ^ Jump up to: а беременный Zhou, J.; Ю, Л.; Zhou, Z.; Huang, C.; Zhang, Y.; Ю, Б.; Ю., Ю. (2021). «Сверхбыще изготовление пеной пористых переходных металлов для эффективного электрокаталитического расщепления воды». Применяемый катализ B: окружающая среда . 288 : 120002. BIBCODE : 2021APPCB.28820002Z . doi : 10.1016/j.apcatb.2021.120002 . S2CID   233541520 .
  19. ^ Jump up to: а беременный Peng, Y.; Лю, Х.; Чжан, Дж. (2020). «Гибридная металлическая пена с превосходной эластичностью, высокой электрической проводимостью и чувствительностью давления». ACS прикладные материалы и интерфейсы . 12 (5): 6489–6495. doi : 10.1021/acsami.9b20652 . PMID   31927977 . S2CID   210191505 .
  20. ^ Банхарт, Джон (2000). «Производственные маршруты для металлических пен» . Jom . 52 (12). Минералы, металлы и материалы Общество: 22–27. Bibcode : 2000jom .... 52L..22b . doi : 10.1007/s11837-000-0062-8 . S2CID   137735453 . Архивировано из оригинала 2012-01-01 . Получено 2012-01-20 .
  21. ^ Bonaccorsi, L.; Привербио Э. (1 сентября 2006 г.). «Эффект уплотнения порошка на пенообразование прекурсоров одноосных ПМ». Усовершенствованные инженерные материалы . 8 (9): 864–869. doi : 10.1002/adem.200600082 . S2CID   136706142 .
  22. ^ Шиоми, М.; Imagama, S.; Осакада, К.; Matsumoto, R. (2010). «Изготовление алюминиевых пен из порошка горячей экструзией и пенообразованием». Журнал технологии обработки материалов . 210 (9): 1203–1208. doi : 10.1016/j.jmatprotec.2010.03.006 .
  23. ^ Лефевр, Луи Филипп; Банхарт, Джон; Дунанд, Дэвид С. (2008). Metfoam 2007: Пористые металлы и металлические пены: Материалы Пятой Международной конференции по пористым металлам и металлическим пенам, 5–7 сентября 2007 г., Монреаль Канада . Ланкастер, Пенсильвания: Destech Publications Inc. с. 7–10. ISBN  978-1932078282 .
  24. ^ Strano, M.; Pourhassan, R.; Мусси, В. (2013). «Влияние холодного прокатывания на эффективность пены алюминиевых предшественников». Журнал производственных процессов . 15 (2): 227. doi : 10.1016/j.jmapro.2012.12.006 .
  25. ^ Jump up to: а беременный «Исследование обнаруживает металлические пены, способные защищать рентгеновские лучи, гамма-лучи, нейтронового излучения» . Штат Северная Каролина, Роли, Северная Каролина . NC Государственного университета новости. 17 июля 2015 года . Получено 20 августа 2021 года . Исследования из Университета штата Северная Каролина показывают, что легкие композитные металлические пены эффективны для блокировки рентгеновских лучей, гамма-лучей и нейтронного излучения и способны поглощать энергию высоких ударов столкновений.
  26. ^ Jump up to: а беременный Shipman, Matt Metal Foam останавливается .50 раундов калибра, а также сталь - менее чем половина веса , NC State University News, 05.05.19
  27. ^ Rabiei, Marx, Portanova, (2018), исследование устойчивости к взрыву и фрагментам композитных металлических пен с помощью экспериментальных и моделирующих подходов. Композитные структуры 194 (2018) 652-661.
  28. ^ Ван, Брайан (2018-04-24). «Композитные металлические пены обеспечивают защиту брони для одной трети веса и создают супер -автомобильные бамперы | nextbigfuture.com» . NextBigfuture.com . Получено 2018-05-24 .
  29. ^ Маркс, Портанова, Рабий, исследование по поводу устойчивости к взрыву и фрагментам композитных металлических пен с помощью экспериментальных и моделирующих подходов. Композитные структуры 194 (2018) 652-661.
  30. ^ Рабий, Гарсия-Авила, Портанова. (2015). Баллистические характеристики композитных металлических пен. Композитные структуры (2015) 202-211.
  31. ^ Jump up to: а беременный в Раби, Маркс, Портанова. (2019). Баллистические характеристики композитной металлической пены против угроз большого калибра. Композитные структуры 224 (2019) 111032.
  32. ^ Рабий, Маркс, Портанова, Скотт, Швандт. (2020). Исследование устойчивости к проколам на сэндвич -панелях из композитных металлических пенопластов. Усовершенствованные инженерные материалы (2020) 2000693.
  33. ^ Jump up to: а беременный Рабий, Латтимер, Беррингер, (2020), Последние достижения в области анализа, измерения и свойств композитных металлических пен.
  34. ^ Рабий, Каримпур, Басу, Янсенс. (2020). Стальная стальная композитная металлическая пена в моделированном огне-испытаниях бассейна. Международный журнал тепловых наук 153 (2020) 106336.
  35. ^ Alveotec - Actualités - Loupi Lighing запускает свой новый металлический пенопласт для освещения приложения_66.html Archived 2014-07-30 на машине Wayback . Alveotec.fr. Получено на 2013-12-03.
  36. ^ Osseointegration с пеной титана в кроличьей бедре архивировала 2016-04-18 на машине Wayback , YouTube
  37. ^ Титановые покрытия на ортопедических устройствах архивировали 2016-03-13 на машине Wayback . YouTube
  38. ^ Biomet Orthopedics, Regenerex® Пористая титановая конструкция Архивирована 2011-09-28 на машине Wayback
  39. ^ Zimmer Orthopedics, Trabeluar Metal Technology Archived 2011-07-18 на машине Wayback
  40. ^ Zimmer CSTITM (размышленный структурированный титановый TM) Пористое покрытие архивировано 2011-07-18 на машине Wayback
  41. ^ Strano, Matteo (2011). «Новый подход FEM для моделирования трубок, заполненных металлической пеной». Журнал производственной науки и техники . 133 (6): 061003. DOI : 10.1115/1.4005354 .
  42. ^ Новая концепция для разработки легких автомобильных компонентов Архивировал 2012-03-24 на The Wayback Machine . (PDF). Получено на 2013-12-03.
  43. ^ Alantum Innovations в сплаве пены: домашнее архив 2010-02-17 на машине Wayback . Alantum.com. Получено на 2011-11-19.
  44. ^ Разработка послепрохождения на основе металлической пены на дизельном автомобильном автомобиле - виртуальная конференц -центр [ Постоянная мертвая ссылка ] Полем Vcc-sae.org. Получено на 2011-11-19.
  45. ^ Чжэн, Вейран; Лю, Мэнджи; Ли, Лоуренс Юн Сук (9 октября 2020 г.). «Лучшие практики в использовании электродов пенопласта для электрокаталитического эталона производительности» . Энергетические буквы ACS . 5 (10): 3260–3264. doi : 10.1021/acsenergylett.0c01958 . HDL : 10397/100121 .
  46. ^ Банхарт, Джон; Дунанд, Дэвид С. (2008). Metfoam 2007: Пористые металлы и металлические пены: Материалы Пятой Международной конференции по пористым металлам и металлическим пенам, 5-7 сентября 2007 г., Монреаль Канада . Destech Publications, Inc. ISBN  9781932078282 .
  47. ^ Alveotec - Actualités - примеры применений металлической пены. Архивированный 2014-07-30 в The Wayback Machine Alveotec.fr. Получено на 2013-12-03.
  48. ^ Tian, ​​J.; Ким, Т.; Лу, TJ; Ходсон, HP; Queheillalt, dt; Sypeck, DJ; Wadley, HNG (2004). «Влияние топологии на потоковое покрытие жидкости и теплопередачу в клеточных медных структурах» (PDF) . Международный журнал тепло и массового перевода . 47 (14–16): 3171. Bibcode : 2004ijhmt..47.3171t . doi : 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2004.02.010 . Архивировано (PDF) из оригинала 2016-03-03.
  49. ^ Мисевич, М. (1997). Изучение интенсификации тепловых трансфертов пористыми структурами: применение к компактным обменникам и дифального охлаждения. Iusti. Марсель., Университет Прованса
  50. ^ Catillon, S., C. Louis, et al. (2005). Использование металлических пен в каталитическом метанолевом реформаторе для производства H2. Гекат, Ла Рошель.
  51. ^ Киситу, Деогратиус; и др. (2022). «Экспериментальное исследование расхода R134A в испаривающих средних испарителей для охлаждения электроники с высоким тепловым потоком» . ASME 2022 Международная техническая конференция и выставка по упаковке и интеграции электронных и фотонных микросистем (опубликовано 2022-12-07). doi : 10.1115/iPack2022-97400 . ISBN  978-0-7918-8655-7 Полем S2CID   254435507 . {{cite book}}: |website= игнорируется ( помощь )
  52. ^ Киситу, Деогратиус; Ортега, Альфонсо; Златинов, Методи; Шаффарзик, Денвер (2023-05-30). «Двухфазный поток в сжатой медной пене с R134A для теплового управления высоким тепловым потоком: влияние соотношения сжатия пены и условий работы хладагента на термогидравлические характеристики». 2023 22 -я конференция IEEE Intersociety по тепловым и термомеханическим явлениям в электронных системах (ITHerm) . IEEE. С. 1–10. doi : 10.1109/itherm55368.2023.10177584 . ISBN  979-8-3503-2166-1 Полем S2CID   259859929 .
  53. ^ «Эрг аэрокосмическая промышленность | Дом запатентованной дуаокельной пены | металлическая пена» . ergaerospace.com . Получено 2022-12-21 .
[ редактировать ]
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Metal_foam&oldid=1239921233"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: f87bbb8239282bc3c2ae339404d59410__1723455900
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/f8/10/f87bbb8239282bc3c2ae339404d59410.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Metal foam - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)