Laserbehandling av metallskum

Metallisk skum er kategorisert iskum med åpne celler og lukkede celler. Skum med lukkede celler har membraner som skiller naboceller eller hulrom, mens skum med åpne celler har et nettverk av tilfeldig fordelte hulrom som er sammenkoblet som vist i henholdsvis figur (a) og (b). Kategoriseringen er på en eller annen måte veldig viktig ettersom den skiller metallskum i henhold til deres applikasjoner. Metallskum med lukkede celler har høy stivhet og brukes hovedsakelig i strukturelle applikasjoner. På den annen side brukes skum med åpne celler hovedsakelig i funksjonelle applikasjoner som varmevekslere på grunn av deres store overflateareal og internt tilkoblede porøse struktur.

Derfor er behandlingsmetoder hovedsakelig ansvarlig fortilpasse metallskumtil deres applikasjoner ved å definere deres anatomiske struktur eller porefordeling. Behandlingsmetodene er bredt kategorisert i flytende og faste prosesser. Væskebehandling er den mest populære i kommersiell produksjon på grunn av høye skumhastigheter og høye utbytter. Prosessen skaper porer i flytende eller halvfaste metaller ved en av to hovedveier, direkte og indirekte skumming. Direkte skumming kan oppnås ved å innføre en gass (luft, nitrogen eller argon) eller ved å innføre sekundære stoffer som TiH2, ZrH2, MgH2, CaCO3, etc. direkte inn i den smeltede metallmatrisen. I begge tilfeller dannes det bobler på overflaten av smelten og de blir fanget og avkjølt for å skape tomrom.

Når den indirekte skummemetoden brukes, blir det smeltede metallet ikke direkte skummet; i stedet brukes visse forløpere som polymerskum eller uorganiske partikler og hule kuler med lav tetthet for å støpe det smeltede metallet til et skum. Væskebehandling, samtidig som det tillater masseproduksjon avmetallskumi arkform, mangler stabilitet og kontrollerbarhet. Som et resultat er nærnettformer vanskelig å produsere. Mangfoldet av materialer som kan brukes til å danne skum ved denne metoden er også svært begrenset.

Solid-state skumming kan defineres som en prosess for fremstilling av metallskum som holder prosesstemperaturen innenfor smeltetemperaturområdet til basismaterialet. Metallskum fremstilles enten ved å introdusere esemidlet direkte i det blandede faste metallet (egenporøsitet) eller ved å integrere metallpulveret rundt en forhåndsbehandlet midlertidig mal med hulrom (ekstrinsisk porøsitet). Selv om solid-state prosesser er mer pålitelig kontrollert, er de kostbare. Nåværende produksjonsindustri er svært kritisk når det gjelder å velge produkter for produksjonsdyktighet.

Metallskumer en ny type porøst lettvektsmateriale som består av porer eller hulrom i et solid metall. Porene skapes vanligvis inne i basismaterialet på en ukontrollert måte, etter forskjellige prosessruter for å danne en svært randomisert porøs metallisk struktur. Volumfraksjonen av de resulterende porene er svært høy sammenlignet med basismaterialet, noe som gjør materialet lett. I tillegg til sin lette vekt, tilbyr materialet en rekke andre enestående strukturelle egenskaper: et høyt styrke-til-vekt-forhold og utmerket vibrasjonsdemping og støydemping. For å innlemme metallskum i enhver industri, må det være tett integrert med en pålitelig produksjonsprosess. Skummede metaller er preget av høy stivhet og lav strekkfasthet og er utsatt for brudd under belastning. Derfor er konvensjonelle produksjonsprosesser ikke hensiktsmessige for å behandle den generelle formen til metallskumfremstilling. Som et resultat hindres den utbredte bruken av metallskum. Laserbehandlingsmetoden er en metode som utnytter en presis varmekilde, en laser, for å behandle materialet i stedet for en mekanisk belastning.