ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 25 № 4 2023 256 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ высока, а ее производство весьма сложно. Среди методов получения металлической пены наиболее распространены литье и порошковая металлургия. Большое количество металлической пены изготавливается из различных материалов, таких как сталь, алюминий и титан. Методы электроосаждения, химического осаждения из паровой фазы и физического осаждения из паровой фазы также использовались для производства более экзотической пены [3]. Пену можно определить как равномерную диффузию газовой фазы в жидкости, при этом образующиеся в жидкости ячейки и поры отличаются очень малой толщиной разделяющих их стенок. Эта структура обеспечивает относительно высокую жесткость и прочность при низкой плотности и используется там, где необходимо существенно снизить вес конструкции. Форма и размер ячеек зависят от функции конструкции и определяют эффективность последней. Металлическая пена с открытой структурой лучше поглощает энергию деформации сжатия по сравнению с металлической пеной с закрытыми порами. Структура также хорошо сопротивляется внезапному разрушению. По способу изготовления металлические пены можно разделить на две категории: с закрытыми порами и с открытыми порами. Для изготовления пены первой категории используется метод плавления или метод порошковой металлургии. Как правило, метод плавления представляет собой метод литья, который используется для получения металлической пены с закрытыми порами, тогда как порошковая металлургия используется для производства металлического пенопласта с открытыми порами. Металлическую пену с закрытыми порами можно изготовить тремя методами: добавить вспенивающий агент, продуть расплавленный металл инертным газом или реализовать газар-процесс (газоэвтектическую реакцию) [4]. Эти процессы требуют высоких первоначальных капиталовложений. В порошковой металлургии в металлический порошок добавляют наполнитель для формирования пор (space holder) и пенообразователь. Целью разработки металлической пены является получение уникальных свойств, таких как высокая жесткость, малый удельный вес, высокая газопроницаемость, низкая теплопроводность, высокая ударопоглощающая способность и электрическая изоляция. Различные металлические пены разрабатываются из металлов и сплавов, таких как Al, Al-Si, Al-Mg, Cu, Pb, Fe, стали, Ni3A1, Zn, Mg, Ti, Al-Cu, MMC, металлических стекол и др. Среди них огромное развитие в промышленном производстве получила алюминиевая пена. Алюминиевая металлическая пена была разработана с использованием карбоната кальция в качестве вспенивающего агента. Количество карбоната кальция, добавленного в состав для образования металлической пены, составило 2,5 % по массе [6]. Плотность полученного материала составила 848 кг/м3, относительная плотность – 0,342 [5]. Изучалось также содержание цинка в алюминиевой пене с закрытыми порами и влияние цинка на пеноалюминиевый материал. Результаты показали, что алюминиевая пена, которая содержит 4 % цинка по весу, имеет лучший предел текучести и более длинный участок плато, чем алюминиевая пена, не содержащая цинка. Алюминиевую пену изготавливают методом вспенивания расплава [7]. Два пеноалюминиевых материала были изготовлены методом порошковой металлургии с использованием карбоната кальция и TiH2. Карбонат кальция как пенообразователь демонстрирует большую стабильность по сравнению с TiH2, поэтому карбонат кальция является дорогостоящим и эффективным газогенерирующим агентом [8]. Пена из цинк-алюминиевого сплава была получена литейно-металлургическим методом, а в качестве пенообразователя использовался гидрид кальция (CaH2). Плотность полученного материала варьируется от 0,25 г/см3 до 0,45 г/см3, а пористость 94 % достигается в пенометалле из алюминиевого сплава литейно-металлургическим методом [9]. Метод плавления превосходит другие методы с точки зрения требуемого объема капитала и различных требований к желаемой конечной форме [10]. Улучшение стабилизации алюминиевой пены и ее ячеистой структуры в процессе изготовления производится за счет использования карбоната кальция с покрытием в качестве пенообразователя. В расплавленный металл не требуется дополнительно вводить стабилизатор, поскольку при разложении образуется материал, повышающий вязкость [11]. Исхо-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1