ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 25 № 4 2023 26 ТЕХНОЛОГИЯ выдержки и количества CaCO3. При повышении содержания карбоната кальция увеличивается размер пор, что негативно отражается на размере пор, пористости и относительной плотности [12]. Свойства пенометалла под сжимающей нагрузкой также зависят от пористости, размера пор и относительной плотности. Относительная плотность и однородность пор являются факторами, влияющими на прочность металлической пены. Прочность на сжатие и способность поглощать энергию возрастают с увеличением размера пор. Оба эти свойства ухудшаются по мере увеличения количества CaCO3 в расплавленном металле. Пористость пенометалла зависит от температуры вспенивания, так как она оказывает влияние на плотность; прочность пенометалла на сжатие зависит от нее в меньшей степени, однако сильно зависит от времени перемешивания [13]. Два металлических сплава, изготовленные разными способами – методом механического замешивания частиц в расплав и методом инфильтрации, – оба имеют одинаковую прочность на сжатие, но при использовании метода механического замешивания частиц в расплав достигается меньшая пористость по сравнению с методом инфильтрации. Для большей скорости деформации используется металлическая пена, изготовленная методом инфильтрации. Скорость деформации будет высокой в случае высокой пористости; высокая пористость достигается при добавлении в металл большого количества пенообразующего агента – 10 или 15 % [14]. Чтобы добиться наилучших механических свойств и структуры поверхности, размера пор, относительной плотности и других показателей, исследователи пытаются оптимизировать различные параметры. Си Си Ян (C.C. Yang) утверждал, что нет необходимости контролировать скорость распада, поскольку важно контролировать растворение вспенивающего газа в расплавленном металле, а они должны быть прямо пропорциональны друг другу. Если этого не произошло, структура пены будет нестабильной. Эффективность вспенивания расплавленного металла газообразным водородом составляет 17 %. Поэтому необходимо использовать пенообразователь в соответствующем количестве, так как излишки газа могут выйти из расплавленного металла [15]. По сравнению с методом GI получается меньшая закрытая пористость и больше микропор в стенках пор. При этом пеноалюминий изготавливается как методом вспенивания, так и методом газового нагнетания [16]. Газо-эвтектическая реакция Этот метод также известен как газар-процесс. Он был разработан украинским ученым Шаповаловым в 1993 году. Его преимущества по сравнению с методами порошковой металлургии и вспенивания: отсутствие потерь сырья, отсутствие химической обработки, легкость контроля размера и ориентации пор, кроме того, по сравнению с другими процессами он экономически выгоден [17]. Металл расплавляют в автоклаве под высоким давлением, что позволяет внедрить в него большое количество водорода. После снижения температуры и давления сплав представляет собой «жидкость + газ», при последующем охлаждении ниже эвтектической температуры жидкость кристаллизуется и получается «твердое вещество + газ». Образование пузырьков происходит из-за выделения водорода при затвердевании металла ввиду снижения растворимости газообразного водорода, когда затвердевание жидкого металла начинается при контролируемом давлении газа. В этом методе осевой или радиальной ориентации пор можно достичь путем контроля направления отвода тепла. Пористость, размер пор, морфологию и ориентацию пор легко контролируют во время затвердевания. Эти параметры контролируют с помощью давления газа, скорости затвердевания, температуры заливки, общего давления газа при затвердевании, скорости охлаждения при затвердевании и направления охлаждения при затвердевании. Среди перечисленных контролируемых параметров давление газа играет важную роль в задании размера пор металлической пены. Исследователь реализовал несколько условий: 1) использовался только чистый газообразный водород – в этом случае снижение пористости происходило при увеличении парциального давления газа (Pвозд.); 2) общее давление газа (Pобщ) оставалось постоянным, при этом пористость увеличивалась с ростом парциального давления газообразного водорода (PH) [18]. Увеличение давления затвердевания оказывает негативное влияние на размер пор – их диаметр уменьшается. Диаметр пор варьируется от 10 мкм до 10 мм, а пористость –
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1