1. Wat ass Metallschaum an Aluminiumschaum
Am Laf vun der Geschicht ass d'Entdeckung vum geschaimte Metall e wichtege Meilesteen an der Revolutioun vum ganze Gebitt vun der Materialtechnik. Metallschaum ass e Material dat aus enger Metallstruktur besteet, déi eng grouss Zuel vu Poren huet a mat Gas laanscht d'Struktur gefëllt ass [2]. D'Pore vun dëse Metallschaume kënnen matenee verbonne sinn oder versiegelt ginn, a ginn Open-Zell-Schaum an zouenen Zell-Schaum genannt, respektiv, wéi an der Figur 2(a)(b) [3] gewisen. Ënnert hinnen ass d'Aluminium-Schaummaterial am Moment dat villverspriechendste Schaummetall, wéinst senger héijer Porositéit, niddereger Dicht, Liichtgewiicht, héijer Kraaft, gudder Kompressibilitéit, staarker Impaktabsorptioun, gudder Schallabsorptiounsleistung, a gudder elektromagnetescher Schirmleistung. Excellent Leeschtung, also bekannt als "Metal Star" [4], vill an anere Veraarbechtung Methoden an de Beräicher vun Raumfaarttechnik Ingenieur, Fabrikatioun a Physikalesch Wëssenschaften benotzt.
Figur 2. Strukturell Charakteristiken vun Al geschaimte: (a) Open-cell Al Schaum; (B) Zougemaach Zell Aluminiumschaum [3]
2. D'Entdeckung vun Aluminiumschaum
Duerch d'Geschicht goufen Materialien wéi Schanken, Holz a Pumice fir eng laang Zäit vill benotzt. Vill Fuerscher viraussoen datt d'Nëtzlechkeet vun dëse Materialien d'Produktioun vu mënschlech gemaachte Materialien wéi Metallschaum gefördert huet. Obwuel déi meescht vun de geschaimte Technologien, déi aktuell am Gebrauch sinn, zënter den 1950er Jore proposéiert ginn, hunn Studien gewisen datt d'Entdeckung vum geschaimte Aluminium op 1926 zréckgezunn ka ginn, wéi de Ma De Meller fir d'éischt an engem franséische Patent d'Metallschaumung ernimmt huet. Meller huet eng Kéier virgeschloen datt de Metallschaumprozess ka erreecht ginn andeems en Inertgas an dat geschmollte Metall agefouert gëtt, oder andeems en Schaummëttel wéi Karbonat am geschmollte Metall benotzt. Och wann dëst just e Patent baséiert op der Iddi, leet et d'Basis fir déi nächst Schrëtt, déi an der Entwécklung vum Aluminiumschaum erfuerderlech sinn. Den John C. Elliott huet dës Iddi 20 Joer méi spéit weider entwéckelt, eng aktualiséiert Versioun vum Meller Patent entwéckelt an den éischten verfügbaren Aluminiumschaum agefouert, deen dann och zur Kommerzialiséierung vum Material a Japan an den 1990er bäigedroen huet. D'Verëffentlechung huet d'Fundament geluecht [5].
3. Leeschtung an Uwendung vun Aluminium geschaumt
Aluminium geschaimt ass e Metall mat héijer Porositéit a poröser Struktur, an deem déi versiegelte Poren ongeféier dräi Véierel vum Gesamtvolumen vum Metallmaterial ausmaachen, wat d'Material ganz liicht mécht [7]. Zousätzlech zu den uewe genannte Charakteristiken huet d'Aluminiumschaum och beandrockend Energieabsorptiounseigenschaften an héich Kompressibilitéit [7]. Wat d'Dicht ugeet, hunn d'Fuerscher festgestallt datt d'Dicht vun de meeschte geschaimte Aluminiumproben ongeféier 0,4-1,2 g·cm-3 ass [6]. Zousätzlech huet Aluminiumschaum och Schallabsorptioun, Verwäertbarkeet a geréng thermesch Konduktivitéit [7].
Wat d'Applikatioun ugeet, maachen d'elektromagnetesch Schirmung, d'Liichtgewiicht an d'Absorptiounseigenschaften vum Aluminiumschaum en ideale Kandidat fir Komponenten, déi a kontrolléierter Nuklearfusiounsgeräter, Autoen, Raumfaart- a Bauindustrie benotzt ginn wéinst senger Resistenz zu extremen kierperlechen Ëmfeld. Am kontrolléierbaren Nuklearfusiounsapparat ass zouenen Zell-Aluminiumschaum en exzellent elektromagnetescht Schirmmaterial. Duerch d'Verbindung vum Aluminiumschaumskelett huet et eng rieseg spezifesch Uewerfläch a gutt Fäegkeet fir elektromagnetesch Wellen ze absorbéieren an ze reflektéieren. Verschidde Verloschter geschéien, wéi Absorptiounsverloscht, Reflexiounsverloscht, asw., sou datt geschummt Aluminium eng exzellent elektromagnetesch Schirmleistung huet. Ausserdeem gouf et och festgestallt datt d'elektromagnetesch Schirmungseffizienz vum geschaimte Aluminium en Trend weist fir d'éischt erofzegoen an duerno mat der Erhéijung vun der elektromagnetescher Wellefrequenz ze erhéijen [3]. An der Raumfaartindustrie gëtt geschummt Aluminium benotzt fir Raumkegelen oder Turbinendeeler ze maachen. Wéinst der gerénger Qualitéit vum geschaimte Aluminium ass et besonnesch nëtzlech fir d'Gesamtgewiicht vun de Fligerkomponenten ze reduzéieren [7]. An als excellent Energie-absorbéierend Material gëtt geschummt Aluminium benotzt fir d'Puffer, d'Vibrationsabsorber an d'Buedem vun der Retourkabine vum Raumschëff ze fabrizéieren, sou datt d'Raumschëff eng sécher Landung erreechen kann an d'Sécherheet vun Astronauten a Raumausrüstung schützen. Duerch effektiv Energieabsorptioun a Schockabsorptioun kann geschummt Aluminium d'Sécherheet vun den Astronauten ënner dem Impakt vun der Raumschëfflandung garantéieren, wéi an der Figur 3 [8] gewisen.
Figur 3. Verbesserte Deelstruktur vun der Schlag-resistente Bilge[8]
1-Uewer Haut; 2-Schaum Aluminium Stringer; 3-ënneschten Haut
An der Automobilindustrie hëlleft geschaimte Aluminium d'Gesamtzuel vun Deeler, déi am Frame benotzt ginn, ze reduzéieren, mécht de Montageprozess méi effizient, a schlussendlech hëlleft d'Käschte ze reduzéieren an d'Performance ze verbesseren [7]. Am Moment gëtt Schaumaluminium an Anti-Kollisiounsbarren, Trägere an Dierstrahlen an Autokierperstrukturen um Maart benotzt, wéi an der Figur 4 [9-10] gewisen.
Figur 4. (a) ass en Diagramm vun partiell Energie absorbéieren Deeler vum Auto Kierper;
(B) Schematesch Diagramm vun Schaum Aluminium Anti-Kollisioun Bar
An der Bauindustrie ass d'Haaptverbrauch vu geschaimte Aluminium als Schutz, Feierbeständeg Barrière fir schwéier Geräischer ze vermeiden. Déi typesch Uwendung vum zouenen Zell Aluminiumschaum an der Architektur ass de Shanghai SOHO Fuxing Plaza. Den Designer benotzt eng grouss Quantitéit aus Schaumaluminium fir Toun ze absorbéieren an ze isoléieren, wéi an der Figur 6 [11] gewisen.
D'Entdeckung vum geschaimte Aluminium gëtt als eng bemierkenswäert Leeschtung ugesinn. De geschaimte Aluminiummaterial kombinéiert exzellent elektromagnéitesch Schirmleistung, Liichtgewiicht, niddereg Dicht, Schockabsorptioun an Energieabsorptiounsleistung, sou datt et haut ganz gutt Leeschtung a verschiddenen Industrien huet. Breet Applikatioun. Interessanterweis ass Aluminiumschaum och en ëmweltfrëndlecht Produkt dat recycléiert ka ginn, dat heescht datt et en nohaltegt Material ass an erwaart gëtt a grousse Quantitéiten an zukünfteg industriell Uwendungen benotzt ze ginn.
Post Zäit: Nov-30-2021
