1. X'inhu fowm tal-metall u fowm tal-aluminju
Fil-kors tal-istorja, l-iskoperta tal-fowm tal-metall tikkostitwixxi pass importanti fir-rivoluzzjoni tal-qasam kollu tal-inġinerija tal-materjali. Fowm tal-metall huwa materjal magħmul minn struttura tal-metall li għandha numru kbir ta 'pori u hija mimlija bil-gass tul l-istruttura [2]. Il-pori ta 'dawn ir-ragħwa tal-metall jistgħu jiġu interkonnessi jew issiġillati, u jissejħu fowm b'ċellula miftuħa u fowm b'ċellula magħluqa, rispettivament, kif muri fil-Figura 2(a)(b) [3]. Fost dawn, il-materjal tal-fowm tal-aluminju bħalissa huwa l-metall tal-fowm l-aktar promettenti, minħabba l-porożità għolja tiegħu, densità baxxa, piż ħafif, qawwa għolja, kompressibilità tajba, assorbiment qawwi ta 'impatt, prestazzjoni tajba ta' assorbiment tal-ħoss, u prestazzjoni tajba ta 'lqugħ elettromanjetiku. Prestazzjoni eċċellenti, għalhekk magħrufa bħala l-"istilla tal-metall" [4], użata ħafna f'metodi oħra ta 'proċessar fl-oqsma tal-inġinerija aerospazjali, il-manifattura u x-xjenzi fiżiċi.
Figura 2. Karatteristiċi strutturali tar-ragħwa tal-aluminju: (a) Fowm tal-aluminju b'ċellula miftuħa; (B) Fowm tal-aluminju b'ċellula magħluqa [3]
2. L-iskoperta ta 'l-aluminju bil-fowm
Matul l-istorja, materjali bħall-għadam, l-injam u l-ħaffiefa ġew użati ħafna għal żmien twil. Ħafna riċerkaturi jbassru li l-utilità ta 'dawn il-materjali ppromwoviet il-produzzjoni ta' materjali magħmula mill-bniedem bħal fowm tal-metall. Għalkemm il-biċċa l-kbira tat-teknoloġiji tar-ragħwa li qed jintużaw bħalissa ġew proposti mis-snin 50, studji wrew li l-iskoperta tar-ragħwa tal-aluminju tista 'tiġi rintraċċata lura għall-1926, meta Ma De Meller semmiet l-ewwel ragħwa tal-metall fi privattiva Franċiża. Meller darba ssuġġerixxa li l-proċess tar-ragħwa tal-metall jista 'jinkiseb billi jiġi introdott gass inert fil-metall imdewweb, jew billi jintuża aġent tar-ragħwa bħal karbonat fil-metall imdewweb. Għalkemm din hija biss privattiva bbażata fuq l-idea, tistabbilixxi l-pedament għall-passi li jmiss meħtieġa fl-iżvilupp tal-fowm tal-aluminju. John C. Elliott żviluppa aktar din l-idea 20 sena wara, iddisinja verżjoni aġġornata tal-privattiva Meller u introduċa l-ewwel fowm tal-aluminju disponibbli, li min-naħa tiegħu kkontribwixxa għall-kummerċjalizzazzjoni tal-materjal fil-Ġappun fid-disgħinijiet. Ir-rilaxx stabbilixxa l-pedament [5].
3. Prestazzjoni u applikazzjoni ta 'l-aluminju bil-fowm
L-aluminju bil-fowm huwa metall b'porożità għolja u struttura poruża, li fiha l-pori ssiġillati jammontaw għal madwar tliet kwarti tal-volum totali tal-materjal tal-metall, li jagħmel il-materjal ħafif ħafna [7]. Minbarra l-karatteristiċi ta 'hawn fuq, l-aluminju ragħwa għandu wkoll karatteristiċi impressjonanti ta' assorbiment ta 'enerġija u kompressjoni għolja [7]. Rigward id-densità, ir-riċerkaturi sabu li d-densità tal-biċċa l-kbira tal-kampjuni bil-fowm tal-aluminju hija madwar 0.4-1.2 g·cm-3 [6]. Barra minn hekk, l-aluminju ragħwa għandu wkoll assorbiment tal-ħoss, riċiklabbiltà u konduttività termali baxxa [7].
F'termini ta 'applikazzjoni, l-ilqugħ elettromanjetiku, il-piż ħafif u l-proprjetajiet assorbenti tal-fowm tal-aluminju jagħmluha kandidat ideali għal komponenti użati f'apparati ta' fużjoni nukleari kkontrollati, karozzi, industriji tal-ajruspazju u tal-kostruzzjoni minħabba r-reżistenza tiegħu għal ambjenti fiżiċi estremi. Fl-apparat ta 'fużjoni nukleari kontrollabbli, fowm ta' l-aluminju b'ċellula magħluqa huwa materjal ta 'lqugħ elettromanjetiku eċċellenti. Minħabba l-interkonnessjoni tal-iskeletru tal-fowm tal-aluminju, għandu erja tal-wiċċ speċifika enormi u kapaċità tajba li jassorbi u jirrifletti mewġ elettromanjetiku. Iseħħu telf varji, bħal telf ta 'assorbiment, telf ta' riflessjoni, eċċ., Sabiex l-aluminju bil-fowm ikollu prestazzjoni eċċellenti ta 'lqugħ elettromanjetiku. Barra minn hekk, instab ukoll li l-effettività tal-ilqugħ elettromanjetiku tal-aluminju bil-fowm wriet tendenza li l-ewwel tonqos u mbagħad tiżdied biż-żieda tal-frekwenza tal-mewġ elettromanjetiku [3]. Fl-industrija tal-ajruspazju, l-aluminju bil-fowm jintuża biex jagħmel koni tal-ispazju jew partijiet tat-turbini. Minħabba l-kwalità baxxa tal-aluminju bil-fowm, huwa partikolarment utli biex jitnaqqas il-piż totali tal-komponenti tal-inġenji tal-ajru [7]. U bħala materjal eċċellenti li jassorbi l-enerġija, l-aluminju bil-fowm jintuża biex jimmanifattura buffers tal-vettura spazjali, assorbenti tal-vibrazzjoni u l-qiegħ tal-kabina tar-ritorn tal-vettura spazjali, sabiex il-vettura spazjali tkun tista 'tikseb inżul sikur u tipproteġi s-sigurtà tal-astronawti u tagħmir spazjali. Permezz ta 'assorbiment effettiv tal-enerġija u assorbiment ta' xokk, l-aluminju bil-fowm jista 'jiżgura s-sigurtà tal-astronawti taħt l-impatt tal-inżul tal-vettura spazjali, kif muri fil-Figura 3 [8].
Figura 3. Struttura parzjali mtejba tas-sentina reżistenti għall-impatt[8]
1-ġilda ta 'fuq; 2-ragħwa aluminju stringers; 3-ġilda t'isfel
Fl-industrija tal-karozzi, l-aluminju bil-fowm jgħin inaqqas in-numru totali ta 'partijiet użati fil-qafas, jagħmel il-proċess ta' assemblaġġ aktar effiċjenti, u fl-aħħar mill-aħħar jgħin inaqqas l-ispejjeż u jtejjeb il-prestazzjoni [7]. Fil-preżent, l-aluminju tal-fowm jintuża f'vireg, travi u travi tal-bibien kontra l-ħabta fi strutturi tal-karrozzerija tal-karozzi fis-suq, kif muri fil-Figura 4 [9-10].
Figura 4. (a) hija dijagramma ta' partijiet tal-karrozzerija tal-karozza li jassorbu l-enerġija parzjali;
(B) Dijagramma skematika tal-bar kontra l-ħabta tal-aluminju tal-fowm
Fl-industrija tal-kostruzzjoni, l-użu ewlieni tal-aluminju bil-fowm huwa bħala barriera protettiva u reżistenti għan-nar biex jipprevjeni ħsejjes severi. L-applikazzjoni tipika tar-ragħwa tal-aluminju taċ-ċelluli magħluqa fl-arkitettura hija l-Shanghai SOHO Fuxing Plaza. Id-disinjatur juża ammont kbir ta 'aluminju tal-fowm biex jassorbi u jiżola l-ħoss, kif muri fil-Figura 6 [11].
L-iskoperta ta 'l-aluminju bil-fowm hija meqjusa bħala kisba notevoli. Il-materjal ta 'l-aluminju bil-fowm jgħaqqad prestazzjoni eċċellenti ta' lqugħ elettromanjetiku, piż ħafif, densità baxxa, assorbiment ta 'xokk u prestazzjoni ta' assorbiment ta 'enerġija, għalhekk għandu prestazzjoni tajba ħafna f'diversi industriji llum. Applikabilità wiesgħa. Interessanti, l-aluminju ragħwa huwa wkoll prodott favur l-ambjent li jista 'jiġi riċiklat, li jfisser li huwa materjal sostenibbli u huwa mistenni li jintuża fi kwantitajiet kbar f'applikazzjonijiet industrijali futuri.
Ħin tal-post: Nov-30-2021
