spume metalice

7/25/2019 Spume Metalice

1/10

Materiale avansate in

inginerie

Spume metalice

Profesor coordonator:

S.I.dr.ing. Cosmin Codrean

Student:

Ing. Astalis

Flaviu Andrei

An I-C Master

PPSMGP

Spume metalice Page 1


2/10

Spume MetaliceDefinitie

Uzual, termenulspum descrie o faz gazoas dispersat ntr-o faz lichid care areo vscozitate ndeajuns de mare pentru a putea reine bulele gazoase !ezvoltareamaterialelor cu porozitate controlat "i utilizarea lor pe scar larg n structuriu"oare a consacrat categoria materialelor celulare, caracterizate de un anumit modelstructural, "i care sunt n mod uzual numite spume solide #ceast categorie de materialeacoper toat gama de materiale inginere"ti care prezint o proporie considerabil defaz gazoas dispersat ntr-un solid

Este dispersat intr-un GAZ LICHID SOLID

Cand un

GAZ Amestec

gazos

Spuma Spuma

solida

Solid

cellularLICHID Ceata Emulsie Gel

SOLID fum Suspensie Particule

inglobate

Se pot fabrica spume solide cu pori nchii, n care fiecare por este complet separatde un perete solid, sau cu pori deschii, caz n care porii sunt interconectai pentru aforma o reea n interiorul materialului solid Spume solide e$ist "i n natur, unul dintree$emplele cele mai simple ar fi oasele umane "i unele specii lemnoase% e$ist deasemenea "i numeroase roci care respect acest model

&onceptul folosit n dezvoltarea spumelor metalice respect cele ' principii debaz n proiectarea materialelor(

proprieti mecanice ridicate mpreun cu greutate specific redus, acestea fiindcerinele de baz impuse materialelorstructurale%

fabricarea materialelor funcionale, care acoper aplicaii specifice, precise,pentru care materialului i sunt impuse proprieti fizice speciale

!ensitatea sczut a spumelor metalice este dat de proporia ridicat de pori, deobicei cuprins ntre )*-+*, care duce n final la obinerea unei greuti specificeglobale ce permite plutirea materialului pe ap sau alte fluide

&nd se analizeaz oportunitatea utilizrii materialelor metalice cu structur poroas

sau a spumelor metalice pentru o anumit aplicaie, se iau n considerare mai multecondiii, printre care se numr(



3/10

- morfologia structurii% cu pori nchi"i sau deschi"i, respectivporozitatea necesar, dimensiunea porilor, aria intern total a porilorstructurii%

- metalurgice, este necesar un material metalic pur, un aliaj, sau o

anumitform a microstructurii%

- fabricarea( posibilitatea punerii n form a spumei metalice sau asolidului cu structur celular, sau obinerea de compozite prin combinareaspumelor metalice cu materiale convenionale%

- economicitate( cerine legate de costuri, respectiv de pretarea laproducie de mas

Proprie t ile spumelor metalice

Una dintre cele mai promitoare caracteristici ale spumelor metalice este c suntultrau"oare reuti specifice tipice ale acestora sunt n jurul valorilor de .,'-.,/g0cm1, ovaloare foarte mic comparativ cu materialele clasice 2303. din greutatea aluminiului,301. din cea a oelului, respectiv

301 din a lemnului4

Spumele cu pori deschi"i au structura asemntoare cu a buretelui, ceea ce conferacestora proprietatea de a absorbi vibraiile "i sunetele pe o scar larg de frecvene 5e

lng calitatea de atenuare 2amortizare4 care este util n numeroase aplicaii, spumelemetalice blocheaz sunetele, avnd capacitatea de a izola acustic, calitate ce poate fimbuntit prin fabricarea de panouri compuse

!in punctul de vedere al conductivitii, spumele metalice au un comportamentcontradictoriu !e"i au matrice metalic, au conductivitate termic sczut dac suntfolosite ca "i panouri de izolare 6otu"i ele pot prelua cu u"urin cldur de la gazul careeste circulat prin reeaua de pori a unei structuri cu pori deschi"i

Spumele metalice care sunt create din aliaje cu o anumit te$tur sau culoare

creeaz un interesant efect estetic, mai ales dac li se aplic finisri sau acoperiri speciale

Un alt avantaj important este c sunt 3.. reciclabile, se pot reduce deci costurile deenergie necesare fabricrii lor, protejndu-se astfel mediul nconjurtor 7n timpul elaborrii"i utilizrii lor nu se genereaz substane to$ice sau poluante, mirosuri sau acizi 7ncomparaie cu alte materiale organice, sunt mult mai durabile, mai rezistente la umezeal "idiverse bacterii, putnd fi curate cu ap



4/10

Un studiu condus de ctre 8aboratorul 9aional de :izic din #nglia cu privire lainteresul manifestat de industrie, respectiv diver"i productori de materiale asupra spumelormetalice a scos la iveal informaii importante privind potenialele domenii de utilizare aacestor materiale avansate, dup cum se poate observa n figura urmatoare

!istribuia interesului privind spumele metalice n diverse sectoare industriale

7n figurile urmtoare sun prezentate cteva aplicaii ale spumelor metalice

Utilizarea spumelor metalice pe baz de aluminiu pentru realizarea structurii u"oare a unui

#utomobile

Metode de o b inere a spumelor metalice



5/10

Eist! numeroase metode de producere a materialelor metalice

cu structur! celular!" #nele dintre ele sunt similare cu cele de

spumare a polimerilor lic$izi% altele sunt g&ndite special pentru a

pro'ta de a(anta)ele caracteristice materialelor% cum ar ' faptul c!acestea pot ' puse *n form! prin sinterizare sau c! ele pot ' depuse pe

un suport prin metode electrice" +umeroasele metode de ob,inere a

spumelor metalice se pot clasi'ca *n func,ie de starea *n care se afl!

metalul *n timpul proces!rii" Putem spune c! eist! mai multe familii.

de procedee% iar spumele metalice se pot ob,ine astfel /

- din stare lic$id!0

- din stare solid!% prin metalurgia pulberilor0

- din (apori metalici sau din compui metalici afla,i *n stare gazoas!0

- dintr-o solu,ie de ioni metalici"

I. Obinerea spumelor metalice din stare lichid

Procesarea din stare lic$id! este cea mai ieftin! i cu un importantpoten,ial de aplicare pe scar! industrial!

Spume metalice Page


6/10

etalul lic$id este transformat *ntr-o spum! metalic! 'e prin

spumarea sa direct!% 'e printr-o metod! indirect! folosind o spum!

polimeric!% fie prin turnarea metalului lic$id *ntr-o form! ce con,ine un

material *n stare solid! al c!rui loc (a fi luat% dup! etape ulterioare de

prelucrare% de pori" alt! posibilitate de ob,inere este de a topiamestecuri de pulberi ce con,in un agent de spumare"

I. Spumarea direct a metalelor

a. Spumarea prin in!ectarea cu "a#

#na dintre solu,iile folosite pentru ob,inerea de spume metaliceeste cea oferit! de C5mat Aluminium din Canada% care a dez(oltatmetodologia de spumare prin in)ectarea de gaz *n topitura metalic!"Pentru a m!ri (&scozitatea topiturii% *n ea se adaug! carbur! de siliciu%oid de aluminiu sau oid de mangan" Primul pas este deci ob,inerea

amestecului metalic care s! con,in! una dintre substan,ele enumerate maisus" Problemele care trebuie apoi rezol(ate sunt cele legate de distribu,iaomogen! a particulelor *n structur! i de gradul de umectare a acestorade c!tre materialul metalic" Problemele care apar sunt deci cele obinuitecare apar la realizarea amestecurilor pentru ob,inerea materialelorcompozite cu matrice metalic!"

Sc$ema procedeului de spumare prin in)ectare de

gaz

b. Spumarea cu a"enti de spumare

a doua (ariant! de spumare direct! a topiturii metalice estead!ugarea de elemente de spumare *n locul insufl!rii gazului *n topitur!"Agentul de spumare se descompune datorit! c!ldurii% i elibereaz! gazcare contribuie apoi la ob,inerea spumei" Sc$ema procedeului poate 'obser(at! *n 'gura urm!toare



7/10

c. Solidi$carea eutecticului solid%"a# &Gasars'

metod! dez(oltat! cu 17 ani *n urm! se folosete de faptul c!

anumite metale *n stare lic$id! formeaz! un sistem eutectic cu $idrogenul"

Prin topirea unuia dintre aceste metale *ntr-o atmosfer! de $idrogen la

presiune ridicat! 8p&n! la 7 de atmosfere9% (a rezulta un amestec topit

omogen *nc!rcat cu $idrogen" :ac! temperatura (a ' cobor&t!% amestecul(a suferi o transformare eutectic! *ntr-un sistem eterogen alc!tuit din

dou! faze/ solid i gaz" :ac! compozi,ia sistemului este su'cient de

apropiat! de concentra,ia eutecticului% se (a produce o reac,ie de

separare a fazelor la o anumit! temperatur!" Prin coordonarea

parametrilor 8presiune% con,inut de $idrogen% temperatur!9 frontul de

solidi'care a(anseaz! *n masa lic$idului cu (iteze cuprinse uzual *ntre

7%7- mm;s% con,inutul de $idrogen din apropierea planului de solidi'care

crete i se formeaz! bule de gaz" Este necesar ca bulele de gaz s!

r!m&n! *n zona de solidificare i *n solidul care se formeaz!" Sc$ema

procedeului este prezentat! *n 'gura urm!toare

Spume metalice Page


8/10

I.( Ob)inerea spumelor prin turmare

Spumele metalice se pot elabora i f!r! spumarea direct! amaterialului metalic" Pentru aceasta se folosete o spum!polimeric! 8de eemplu spum! poliuretanic!9 cu pori desc$ii"Polimerul este umplut apoi cu un amestec de substan,e ce rezist!la c!ldur! 8amestec de r!ini fenolice i carbonat de calciu sau pur isimplu plastic9 realiz&ndu-se practic un mula) al acestuia" Spuma esteapoi *ndep!rtat! printr-un tratament termic i materialul metalic *nstare lic$id! este turnat *n spa,iile r!mase goale% ob,in&ndu-se practic

o replic! a polimerului original" Este necesar! aplicarea presiunii i*nc!lzirea mula)ului pentru ca metalul lic$id s! umple toate golurileformei" #ltima etap! const! *n *ndep!rtarea mula)ului% ob,in&ndu-se oreplic! cu structur! metalic! a polimerului ini,ial utilizat

II. Ob)inerea spumelor metalice in stare solid

II. Ob)inerea spumelor metalice utili#*nd un model di#ol+abil

Spume metalice Page =


9/10

II.( Sinteri#area s,erelor metalice "oale

II.- Obinerea spumelor metalice prin spumarea pulberilor

compactate

Spume metalice Page >


10/10


spume metalice

Documents