PL233166B1 - Sposób wytwarzania materiału kompozytowego w postaci piany metalicznej z aluminium lub jego stopu z wypełnieniem mineralnym - Google Patents

Sposób wytwarzania materiału kompozytowego w postaci piany metalicznej z aluminium lub jego stopu z wypełnieniem mineralnym

Info

Publication number
PL233166B1
PL233166B1 PL418740A PL41874016A PL233166B1 PL 233166 B1 PL233166 B1 PL 233166B1 PL 418740 A PL418740 A PL 418740A PL 41874016 A PL41874016 A PL 41874016A PL 233166 B1 PL233166 B1 PL 233166B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
alloy
aluminum
temperature
vermiculite
heated
Prior art date
Application number
PL418740A
Other languages
English (en)
Other versions
PL418740A1 (pl
Inventor
Jacek Sawicki
Mariusz Stegliński
Anna Staszczyk
Konrad DYBOWSKI
Konrad Dybowski
Original Assignee
Politechnika Lodzka
Politechnika Lódzka
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Lodzka, Politechnika Lódzka filed Critical Politechnika Lodzka
Priority to PL418740A priority Critical patent/PL233166B1/pl
Publication of PL418740A1 publication Critical patent/PL418740A1/pl
Publication of PL233166B1 publication Critical patent/PL233166B1/pl

Links

Landscapes

  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania materiału kompozytowego w postaci piany metalicznej z aluminium lub jego stopu z wypełnieniem mineralnym.
Głównymi zaletami pian metalowych jest ich niska gęstość oraz polepszone, w stosunku do materiału litego, właściwości mechaniczne, termiczne, elektryczne oraz akustyczne. Dotychczas znane są monolityczne piany metaliczne, materiały kompozytowe w postaci pian metalicznych z wypełnieniem ceramicznym, konstrukcje warstwowe lub odlewy z rdzeniem z piany aluminiowej.
Piany metaliczne otrzymuje się w drodze odlewania pianek metodami metalurgii proszków metali lub poprzez dodawanie środków spieniających (porotwórczych), lub w wyniku kombinacji tych metod.
Z opisu patentowego PL211439 znany jest sposób wytwarzania elementów konstrukcyjnych ze spienionych metali, korzystnie na bazie aluminium, magnezu lub ich stopów, polegający na tym, że do stopionego metalu w temperaturze 430-12OO°C, korzystnie 700°C, dodaje się cząstki stałe o wymiarach 1-500 μm, przy czym zawartość cząstek stałych wynosi od 0,5-60% wagowych, a następnie ciekłą mieszankę metalu z cząstkami stałymi przedmuchuje się gazem lub gazami obojętnymi i/lub aktywnymi w ilości 100-800% objętości metalu. Jako gaz obojętny stosowany do przedmuchiwania w procesie spieniania stosuje się argon, hel, tlen, zaś jako cząstki stałe w procesie spieniania stosuje się tlenek aluminium lub węglik krzemu. W przykładzie realizacji tego procesu ujawniono sposób otrzymania elementów konstrukcyjnych ze spienionego metalu na bazie stopu aluminium zawierającego 11% krzemu, polegający na tym, że do stopionej kąpieli, po osiągnięciu temperatury 710°C, dodano 20% wagowych cząstek ceramicznych - węglika krzemu w postaci cząstek o wymiarach 20 μm. Płynny stop utrzymywany w temperaturze 710°C poddano spienianiu przez równomierne przedmuchiwanie gazem w całej jego objętości, zastosowanym w ilości równej trzykrotnej objętości stopionego metalu z cząstkami węglika krzemu.
Z dokumentu patentowego US5516592 znany jest sposób wytwarzania spienionych kompozytów stopu aluminium, zawierających wypełnienie w postaci proszku nieorganicznego, jak proszek marmuru, granitu, alabastru, serpentynitu. Sposób ten polega na połączeniu spienionej płyty ze stopu aluminium, pod ciśnieniem, z kompozycją zawierającą proszek nieorganiczny, żywicę utwardzalną i środek utwardzający.
Wermikulit stanowi uwodniony glinokrzemian magnezu, żelaza i litu. Minerał ten po wypaleniu (zwany wermikulitem ekspandowanym) posiada dużą odporność na wysokie temperatury (do 1200°C). Jest bardzo dobrym izolatorem dźwięku oraz ciepła, jest lekki, ma niską gęstość, posiada bardzo dobre właściwości chłonne, oraz jest surowcem w pełni mineralnym, nietoksycznym i czystym ekologicznie, przy czym można go stosować w szerokim zakresie temperatur.
Perlit jest naturalnie występującą skałą pochodzenia wulkanicznego. W wyniku poddania go działaniu wysokiej temperatury (850-000°C) otrzymuje się perlit ekspandowany. Ekspandowany perlit cechuje niska gęstość oraz niski współczynnik przewodzenia ciepła. Dzięki temu jest stosowany jako składnik tynków, zapraw, betonów i wylewek, zmniejszający ich przewodność cieplną oraz ciężar właściwy. Ekspandowany perlit jest też szeroko wykorzystywany jako podłoże jednorodne do uprawy roślin, gdyż dzięki dużej porowatości zapewnia odpowiednią ilość powietrza w strefie korzeniowej. Znajduje też zastosowanie przy tworzeniu przegród ochronnych w miejscach zagrożonych wybuchem.
Z opisu wzoru użytkowego CN203113539U znane jest zastosowanie perlitu jako jednej z warstw płyty izolacyjnej zawierającej warstwę aluminium i warstwę innego materiału izolacyjnego, czyli zastosowanie perlitu jako materiału izolującego.
Z opisu wzoru użytkowego CN201580029U znane jest zastosowanie wermikulitu ekspandowanego jako rdzenia kompozytu ogniotrwałego, izolującego cieplnie, i dźwiękochłonnego.
W opisie wzoru użytkowego CN2916002Y ujawniono użycie perlitu w kompozycie ogniotrwałym, izolującym cieplnie, i dźwiękochłonnym.
W dokumencie patentowym EP2212072 ujawniono sposób wytwarzania pęczniejących mat mocujących, w którym jako materiał pęczniejący stosuje się nieekspandowaną rudę wermikulitu, nieekspandowaną rudę wermikulitu poddaną obróbce, oraz częściowo odwodnioną rudę wermikulitu.
Z opisu patentowego EP 2038523 znane są wielowarstwowe maty montażowe do kontrolowania zanieczyszczeń, składające się z dwóch łączonych ze sobą klejem warstw, w tym z nieekspandowanego i ekspandowanego wermikulitu.
PL 233 166 B1
Z opisu patentowego PL 193671 są znane płyty dźwiękochłonne zawierające do 75% ekspandowanego perlitu.
Zastosowanie ekspandowanego perlitu lub wermikulitu jako kruszywa izolacyjnego w wyrobach izolacyjnych ujawniono w opisie patentowym PL166710.
Sposób wytwarzania materiału kompozytowego w postaci piany metalicznej z aluminium lub jego stopu z wypełnieniem mineralnym, ze stopionego aluminium lub stopu aluminium oraz cząstek stałych wypełnienia, według wynalazku polega na tym, że do stopionego aluminium lub jego stopu, podgrzanego do temperatury o 10-3OO°C wyższej od temperatury jego topnienia, dodaje się naturalną rudę perlitu i/lub wermikulitu o uziarnieniu 0,1-6 mm, podgrzaną uprzednio w czasie 15-45 minut do temperatury 500-650°C, w ilości 10-55% objętości stopionego aluminium lub jego stopu, lub dodaje się ekspandowany perlit i/lub ekspandowany wermikulit o uziarnieniu 0,2-8 mm i ciężarze nasypowym 40-150 kg/m3, podgrzany uprzednio w czasie 15-45 minut do temperatury 500-650°C, w ilości 10-55% objętości stopionego aluminium lub jego stopu, i po wymieszaniu składnika mineralnego z osnową metaliczną podgrzewa się mieszaninę metalowo-mineralną w czasie 15-30 minut do temperatury o 10-350°C wyższej od temperatury topnienia aluminium lub jego stopu, a następnie ponownie poddaje się mieszaniu w temperaturze 500-650°C i pozostawia do skrystalizowania. Dla mieszaniny rudy perlitu i rudy wermikulitu ich stosunek objętościowy wynosi 1:1, jak i dla mieszaniny ekspandowanego perlitu i ekspandowanego wermikulitu ich stosunek objętościowy wynosi 1:1.
Sposobem według wynalazku otrzymuje się materiał kompozytowy zawierający 10-55% objętościowych wypełnienia mineralnego, równomiernie wypełniającego całą objętość kompozytu. Otrzymany materiał kompozytowy cechuje się współczynnikiem przewodzenia ciepła 35-190 W/m°C oraz gęstością 1200-2500 kg/m3. Wytworzony materiał kompozytowy może znaleźć zastosowanie przy produkcji lekkich elementów konstrukcyjnych o obniżonej gęstości i podwyższonej odporności termicznej, w porównaniu z elementami konstrukcyjnymi z materiału litego.
Sposób według wynalazku ilustrują następujące przykłady.
P r z y k ł a d 1
157 ml (15,7x10-5 m3) stopu aluminium-krzem EN AC-AlSi11 podgrzano w piecu komorowym ogrzewanym oporowo do temperatury 800°C. 25 ml (2,5x10-5 m3) naturalnej rudy perlitu o uziarnieniu 1-2 mm podgrzano do temperatury 600°C i wygrzewano w tej temperaturze przez 30 minut. Następnie gorący minerał dodano do ciekłego stopu aluminium i całość wymieszano za pomocą grafitowego pręta.
Uzyskaną mieszaninę metalowo-mineralną ponownie wstawiono do pieca ogrzanego do temperatury 800°C na czas 15 minut, następnie przelano do kokili nagrzanej do temperatury 600°C i ponownie wymieszano za pomocą grafitowego pręta. W wyniku zetknięcia się rudy wermikulitu z gorącym siluminem nastąpiło ekspandowanie rudy perlitu. Kompozyt uzyskany po krystalizacji metalowej osnowy zawierał 26,25% objętościowych wyekspandowanego perlitu równomiernie wypełniającego całą objętość kompozytu. Współczynnik przewodzenia ciepła kompozytu był równy λ = 97,85 W/m°C, gęstość p = 2310 kg/m3.
P r z y k ł a d 2
157 ml (15,7x10-5 m3) stopu aluminium-krzem EN AC-AlSi11 podgrzano w piecu komorowym ogrzewanym oporowo do temperatury 760°C. 80 ml (8x10-5 m3) perlitu ekspandowanego o uziarnieniu 0,5-1 mm podgrzano do temperatury 630°C i wygrzewano w tej temperaturze w ciągu 30 minut. Następnie gorący minerał dodano do i wymieszano z ciekłym stopem aluminium za pomocą grafitowego pręta. Uzyskaną mieszaninę metalowo-ceramiczną ponownie wstawiono do pieca ogrzanego do temperatury 760°C na czas 15 minut, następnie wyjęto z pieca, przelano do kokili nagrzanej do temperatury 630°C i ponownie wymieszano za pomocą grafitowego pręta.
Kompozyt uzyskany po krystalizacji metalowej osnowy zawierał 43,30% objętościowych wyekspandowanego perlitu równomiernie wypełniającego całą objętość kompozytu. Współczynnik przewodzenia ciepła kompozytu był równy λ = 47,80 W/m°C, gęstość p = 1370 kg/m3.
P r z y k ł a d 3
157 ml (15,7x10-5 m3) stopu aluminium-krzem EN AC-AlSi11 podgrzano w piecu komorowym do temperatury 750°C. 30 ml (3x10-5 m3) ekspandowanego perlitu o uziarnieniu 0,5-1 mm oraz 30 ml (3x10-5 m3) ekspandowanego wermikulitu o uziarnieniu 1-2 mm, po uprzednim wymieszaniu podgrzano do temperatury 600°C i wygrzewano w tej temperaturze przez 30 minut. Następnie gorące minerały dodano do stopu aluminium i wymieszano za pomocą grafitowego pręta. Uzyskaną mieszaninę metalowo-mineralną ponownie wstawiono do pieca ogrzanego do temperatury 750°C na czas 15 minut,
PL 233 166 B1 następnie wyjęto z pieca, przelano do kokili nagrzanej do temperatury 600°C i ponownie wymieszano za pomocą grafitowego pręta.
Kompozyt uzyskany po krystalizacji metalowej osnowy zawierał 35,80% objętościowych wyekspandowanych perlitu i wermikulitu równomiernie wypełniających całą objętość kompozytu. Współczynnik przewodzenia ciepła kompozytu był równy λ = 65,00 W/m°C, gęstość p = 2725 kg/m3.
P r z y k ł a d 4
157 ml (15,7x10-5 m3) stopu aluminium-krzem EN AW-1050A podgrzano w piecu komorowym do temperatury 790°C. 50 ml (5x10-5 m3) ekspandowanych perlitu i wermikulitu o uziarnieniu 1-2 mm, po uprzednim wymieszaniu podgrzano do temperatury 600°C i wygrzewano w tej temperaturze przez 30 minut. Następnie gorące minerały dodano do stopu aluminium i wymieszano za pomocą grafitowego pręta. Uzyskaną mieszaninę metalowo-mineralną ponownie wstawiono do pieca ogrzanego do temperatury 750°C na czas 15 minut, następnie wyjęto z pieca, przelano do kokili nagrzanej do temperatury 600°C i ponownie wymieszano za pomocą grafitowego pręta.
Kompozyt uzyskany po krystalizacji metalowej osnowy zawierał 28,40% objętościowych wyekspandowanych perlitu i wermikulitu równomiernie wypełniających całą objętość kompozytu. Współczynnik przewodzenia ciepła był równy λ=129 W/m°C, gęstość p =1945 kg/m3.

Claims (1)

  1. Zastrzeżenie patentowe
    1. Sposób wytwarzania materiału kompozytowego w postaci piany metalicznej z aluminium lub jego stopu z wypełnieniem mineralnym, ze stopionego aluminium lub stopu aluminium oraz cząstek stałych wypełnienia, znamienny tym, że do stopionego aluminium lub jego stopu, podgrzanego do temperatury o 10-300°C wyższej od temperatury jego topnienia, dodaje się naturalną rudę perlitu i/lub wermikulitu o uziarnieniu 0,1-6 mm, podgrzaną uprzednio w czasie 15-45 minut do temperatury 500-650°C, w ilości 10-55% objętości stopionego aluminium lub jego stopu, lub dodaje się ekspandowany perlit i/lub ekspandowany wermikulit o uziarnieniu 0,2-8 mm i ciężarze nasypowym 40-150 kg/m3, podgrzany uprzednio w czasie 15-45 minut do temperatury 500-650°C, w ilości 10-55% objętości stopionego aluminium lub jego stopu, i po wymieszaniu składnika mineralnego z osnową metaliczną podgrzewa się mieszaninę metalowo-mineralną w czasie 15-30 minut do temperatury o 10-350°C wyższej od temperatury topnienia aluminium lub jego stopu, a następnie ponownie poddaje się mieszaniu w temperaturze 500-650°C i pozostawia do skrystalizowania, przy czym dla mieszaniny rudy perlitu i rudy wermikulitu ich stosunek objętościowy wynosi 1:1, jak i dla mieszaniny ekspandowanego perlitu i ekspandowanego wermikulitu ich stosunek objętościowy wynosi 1:1.
PL418740A 2016-09-19 2016-09-19 Sposób wytwarzania materiału kompozytowego w postaci piany metalicznej z aluminium lub jego stopu z wypełnieniem mineralnym PL233166B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL418740A PL233166B1 (pl) 2016-09-19 2016-09-19 Sposób wytwarzania materiału kompozytowego w postaci piany metalicznej z aluminium lub jego stopu z wypełnieniem mineralnym

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL418740A PL233166B1 (pl) 2016-09-19 2016-09-19 Sposób wytwarzania materiału kompozytowego w postaci piany metalicznej z aluminium lub jego stopu z wypełnieniem mineralnym

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL418740A1 PL418740A1 (pl) 2018-03-26
PL233166B1 true PL233166B1 (pl) 2019-09-30

Family

ID=61661172

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL418740A PL233166B1 (pl) 2016-09-19 2016-09-19 Sposób wytwarzania materiału kompozytowego w postaci piany metalicznej z aluminium lub jego stopu z wypełnieniem mineralnym

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL233166B1 (pl)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL241832B1 (pl) * 2018-04-19 2022-12-12 Akademia Gorniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie Sposób recyklingu wiórów z aluminium lub jego stopów

Also Published As

Publication number Publication date
PL418740A1 (pl) 2018-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kulshreshtha et al. Preparation of metal foam by different methods: A review
RU2277075C2 (ru) Пористое звукопоглощающее керамическое изделие и способ его производства (варианты)
CN103342468B (zh) 泡沫微晶玻璃和纯微晶玻璃的复合板材及其制作方法
Geng et al. Fabrication of heat-resistant syntactic foams through binding hollow glass microspheres with phosphate adhesive
Khabushan et al. A study of fabricating and compressive properties of cellular Al–Si (355.0) foam using TiH2
KR101021467B1 (ko) 고온 내화성 단열재 조성물 제조방법
Moosavi et al. Microstructure and mechanical properties of tabular alumina composites with geopolymer binder at elevated temperatures
CN108610063A (zh) 高性能莫来石保温耐火浇注料
JP6953171B2 (ja) 不燃性建材及び不燃断熱性建材
Koçyiğit Thermo-physical and mechanical properties of clay bricks produced for energy saving
EP0639164B1 (en) Ceramic products
PL233166B1 (pl) Sposób wytwarzania materiału kompozytowego w postaci piany metalicznej z aluminium lub jego stopu z wypełnieniem mineralnym
CN107108367A (zh) 耐火的基于硫酸钙的产品
JP6556017B2 (ja) 組成物及び不燃材
JP5465396B2 (ja) 低熱伝導性の断熱キャスタブル用粉体組成物
CN109809803A (zh) 一种鱼雷罐永久层用涂抹料
CN112279661A (zh) 一种轻质不粘铝材料及其生产方法
RU2263647C2 (ru) Теплоизоляционный вспененный углеродсодержащий материал
CN102296204A (zh) Zr基非晶合金泡沫材料及其制备方法
CN101948328A (zh) 结晶陶瓷防火吸音制品及其制备方法
WO2001040136A2 (en) Refractory insulating construction element
EP4071125A1 (en) Composition of heat-insulating lightweight composite material
JP2019104650A (ja) 金庫室構築用パネル及びその製造方法
Yun-Ming et al. 6 Thermal Properties of Geopolymers
CZ2022279A3 (cs) Laminát ve tvaru stavebního prvku nebo dlaždice a způsob jeho výroby