PL233835B1 - Sposob wytwarzania pian z cieklego aluminium - Google Patents
Sposob wytwarzania pian z cieklego aluminium Download PDFInfo
- Publication number
- PL233835B1 PL233835B1 PL420794A PL42079417A PL233835B1 PL 233835 B1 PL233835 B1 PL 233835B1 PL 420794 A PL420794 A PL 420794A PL 42079417 A PL42079417 A PL 42079417A PL 233835 B1 PL233835 B1 PL 233835B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- foam
- temperature
- metal
- aluminum
- heating
- Prior art date
Links
- 239000006260 foam Substances 0.000 title claims description 36
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims description 13
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 8
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 6
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims description 3
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 3
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 239000006262 metallic foam Substances 0.000 description 7
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 5
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- -1 during a fire Chemical compound 0.000 description 2
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical class OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013012 foaming technology Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004681 metal hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910017464 nitrogen compound Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002830 nitrogen compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012255 powdered metal Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 229910000048 titanium hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania pian o szczególnych właściwościach. Piany te wytwarza się ze stopów aluminiowych z zawartością cząstek ceramicznych.
Rozwiązanie dotyczy stosowania aluminium i stopów aluminium z zawartością cząstek ceramicznych do wytwarzania różnych wyrobów pianowych, w szczególności elementów konstrukcyjnych np. paneli izolacyjnych stosowanych na statkach morskich, które w przypadku przekroczenia temperatury topnienia aluminium, np. podczas pożaru, nie będą stanowić strugi lejącego się ciekłego metalu.
Elementy konstrukcyjne ze spienionych metali są wytwarzane według różnych technologii i mają różnorodne zastosowanie. Wspólną właściwością spienionych stopów metali jest ich niewielki ciężar właściwy, tj. stosunek ciężaru do objętości, oraz stosunkowo duża sztywność, wytrzymałość i stabilność mechaniczna, jak również niewielka przewodność elektryczna i cieplna, a także właściwość tłumienia dźwięków. W zależności od stosowanej technologii wytwarzane są piany metalowe z zamkniętymi lub otwartymi porami, określane ogólnie jako struktury porowate. Również wewnątrz pianowego elementu konstrukcyjnego mogą znajdować się obszary z porami o różnej wielkości, oraz ze ściankami o różnej grubości. Piany metalowe mogą być wytwarzane w postaci struktur przekładkowych, zaopatrzonych w warstwy zewnętrzne z blachy, względnie mogą być nimi wypełniane przestrzenie ograniczone ściankami tworzącymi tzw. struktury skrzynkowe.
W metalurgii wytwarzania piany metalowej stosuje się często stopy metali, do których wprowadza się dodatki podwyższające lepkość. Najczęściej stosowanymi są technologie wytwarzania piany uwzględniające dodatki do metalu środków porotwórczych, rozkładających się w określonej temperaturze i wytwarzających gaz tworzący pianę. Jako środki porotwórcze stosowane są przeważnie wodorki metali, węglany, wodziany (hydraty), sproszkowane substancje organiczne, związki azotowe, azotki, wodorotlenki, kwaśne węglany, względnie mieszanki tlenków z węglem, wytwarzające w wysokiej temperaturze gazy.
Z niemieckiego opisu patentowego nr DE 4424157 znane są piany metalowe o anizotropowej przewodności cieplnej i elektrycznej.
Z amerykańskiego opisu patentowego nr US 3790365 znany jest sposób wytwarzania piany metalowej, polegający na takim prowadzeniu rozpadu środka pianotwórczego w ciekłym metalu, aby nastąpiło rozprężanie masy metalu z wydzielającym się gazem wytwarzającym pory. Rozprężanie to uzyskuje się przez wprowadzenie specjalnego dodatku do środka pianotwórczego, który w płynnym metalu powoduje rozprężenie i wytwarzanie się piany metalowej, przy czym w celu opadnięcia tej piany stosuje się wielokrotne rozpienianie i mieszanie. Sposób ten umożliwia wytwarzanie dobrej jakości pian ze stopów na bazie cynku. Jako środki spieniające i rozprężające stosuje się wodorek tytanu w ilości od 0,1 do 1,5% wagowo, przy czym proces spieniania prowadzi się w temperaturze od 475 do 500°C.
Należy również podkreślić fakt, że znane i stosowane technologie zakładają obligatoryjne wykorzystywanie różnego rodzaju substancji spieniających metale.
Celem wynalazku jest opracowanie prostego i skutecznego sposobu wytwarzania elementów konstrukcyjnych ze spienionych stopów aluminium z dodatkiem cząstek ceramicznych, które po osiągnięciu temperatury wyższej od temperatury topnienia metalu, np. wskutek pożaru, nie będą stanowiły kolejnego potencjalnego źródła pożaru - tzn. nie będą płynne.
Istota wynalazku dotyczącego sposobu wytwarzania pian z ciekłego aluminium polega na tym, że do ciekłego aluminium dodaje się cząstki ceramiczne i wdmuchuje się gaz, po czym dokonuje się modyfikacji termicznej w procesie wygrzewania w temperaturze przekraczającej temperaturę topnienia aluminium i czasie co najmniej 0,5 h.
Proces wygrzewania realizowany jest w temperaturze od 650 do 1750°C.
Czas procesu wygrzewania piany, który zależy od temperatury wygrzewania, wynosi 0,5-10 h.
Po uformowaniu i wystudzeniu do temperatury otoczenia pianę poddaje się procesowi cyklicznego wygrzewania do temperatury 1250°C.
Proces wygrzewania uformowanej piany realizowany jest co najmniej dwukrotnie.
Badania, które doprowadziły do rozwiązania, w którym nie używa się substancji spieniających metale, wykazały nieoczekiwanie, że można osiągnąć szczególne właściwości pian, np. w warunkach przekroczenia temperatury topnienia stopu aluminiowego będącego składnikiem pianowych elementów konstrukcyjnych, co może mieć miejsce np. na statku podczas pożaru, i dzięki tym szczególnym własnościom pian można wręcz wyeliminować potencjalne kolejne źródła pożaru. Cel wynalazku osiągnięto
PL 233 835 B1 drogą wytworzenia specyficznej budowy wewnętrznej piany metalowej. Po osiągnięciu temperatury topnienia pianowych elementów konstrukcyjnych, w miejscu ich montażu pozostaje zamiast strugi lejącego się metalu tylko sproszkowany metal lub nienaruszona struktura pianowa w stanie stałym. W temperaturze przekraczającej temperaturę topnienia metalu struktura piany pozostaje nienaruszona, co związane jest z budową wewnętrzną ścianek (pęcherzy) porów, wynikającą z proporcji udziału faz stałej i ciekłej gwarantujących nieciągłość fazy ciekłej metalu znajdującego się w pianie.
Do korzystnych skutków wytwarzania pian według wynalazku należy zaliczyć, w stosunku do klasycznych pian wytwarzanych z aluminium, wyeliminowanie środków pianotwórczych a także zachowanie stabilności kształtu elementów wytworzonych z tych pian, zwłaszcza w temperaturze przekraczającej temperaturę topnienia składnika metalicznego piany, co jest wynikiem zastosowania cyklicznego wygrzewania wysokotemperaturowego.
Wyroby na bazie stopów aluminium z dodatkiem cząstek ceramicznych, wytworzone sposobem według wynalazku, stanowią stabilny porowaty materiał odporny na destrukcję, mający znaczenie w ochronie pożarowej konstrukcji morskich i budowlanych.
P r z y k ł a d I
Wytworzenie piany, według wynalazku, polega na wdmuchiwaniu powietrza do ciekłego aluminium z krzemem o zawartości 7 części wagowych i temperaturze 700°C, zawierającego 15 części wagowych cząstek węglika krzemu o wielkości 10-20 μm, a po ukształtowaniu z piany gotowego elementu zostaje on schłodzony do temperatury otoczenia. Następnie wytworzony element pianowy poddaje się wygrzewaniu w piecu komorowym w temperaturze 850°C przez 90 minut, po czym element pianowy zostaje schłodzony do temperatury otoczenia a następnie poddany zostaje ponownemu procesowi wygrzewaniu w temperaturze 850°C przez 90 minut, po czym ponownie zostaje schłodzony.
P r z y k ł a d II
Wytworzenie piany, według wynalazku, polega na wdmuchiwaniu powietrza do ciekłego aluminium z krzemem o zawartości 11 części wagowych i temperaturze 690°C, zawierającego 18 części wagowych cząstek węglika krzemu o wielkości 10-20 μm, a po ukształtowaniu z. piany gotowego elementu zostaje on schłodzony do temperatury otoczenia. Następnie wytworzony element pianowy poddaje się wygrzewaniu w piecu komorowym w temperaturze 950°C przez 30 minut, po czym element pianowy zostaje schłodzony do temperatury otoczenia a następnie poddany zostaje ponownemu procesowi wygrzewaniu w temperaturze 950°C przez 30 minut, po czym ponownie zostaje schłodzony.
Zastrzeżenia patentowe
Claims (5)
1. Sposób wytwarzania pian z ciekłego aluminium, polegający na wdmuchiwaniu gazu do ciekłego aluminium oraz odbiorze i wystudzeniu, piany, znamienny tym, że do ciekłego aluminium dodaje się cząstki ceramiczne i wdmuchuje się gaz, po czym dokonuje się modyfikacji termicznej w procesie wygrzewania w temperaturze przekraczającej temperaturę topnienia aluminium i czasie co najmniej 0,5 h.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces wygrzewania realizowany jest w temperaturze od 650 do 1750°C.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że czas procesu wygrzewania piany, który zależy od temperatury wygrzewania, wynosi 0,5-10 h.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po uformowaniu i wystudzeniu do temperatury otoczenia pianę poddaje się procesowi cyklicznego wygrzewania do temperatury 1250°C.
5. Sposób według zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, że proces wygrzewania uformowanej piany realizowany jest co najmniej dwukrotnie.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL420794A PL233835B1 (pl) | 2017-03-09 | 2017-03-09 | Sposob wytwarzania pian z cieklego aluminium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL420794A PL233835B1 (pl) | 2017-03-09 | 2017-03-09 | Sposob wytwarzania pian z cieklego aluminium |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL420794A1 PL420794A1 (pl) | 2018-09-10 |
| PL233835B1 true PL233835B1 (pl) | 2019-11-29 |
Family
ID=63445889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL420794A PL233835B1 (pl) | 2017-03-09 | 2017-03-09 | Sposob wytwarzania pian z cieklego aluminium |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL233835B1 (pl) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL448830A1 (pl) * | 2024-06-13 | 2025-12-15 | Eco Harpoon-Recycling Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością | Sposób wytwarzania elementów konstrukcyjnych ze spienionych metali |
-
2017
- 2017-03-09 PL PL420794A patent/PL233835B1/pl unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL448830A1 (pl) * | 2024-06-13 | 2025-12-15 | Eco Harpoon-Recycling Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością | Sposób wytwarzania elementów konstrukcyjnych ze spienionych metali |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL420794A1 (pl) | 2018-09-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kulshreshtha et al. | Preparation of metal foam by different methods: A review | |
| KR20080096576A (ko) | 저온 분무 기법에 의한 금속 발포체의 형성방법 | |
| Zhao et al. | Lost carbonate sintering process for manufacturing metal foams | |
| Khabushan et al. | A study of fabricating and compressive properties of cellular Al–Si (355.0) foam using TiH2 | |
| Tripathi et al. | A focused review on aluminum metallic foam: Processing, properties, and applications | |
| Salehi et al. | Microstructural and mechanical properties of Al–SiO2 nanocomposite foams produced by an ultrasonic technique | |
| Hosseini et al. | Influence of nano-SiCp on the foamability and microstructure of Al/TiH2 foam sheet manufactured by continual annealing and roll-bonding process | |
| Rubino et al. | An innovative method to produce metal foam using cold gas dynamic spray process assisted by fluidized bed mixing of precursors | |
| US20110111250A1 (en) | Process for producing a foamed metal article | |
| PL233835B1 (pl) | Sposob wytwarzania pian z cieklego aluminium | |
| Murakami et al. | Development of porous iron based material by slag foaming and its reduction | |
| Qu et al. | High porosity glass foams from waste glass and compound blowing agent | |
| CN107321981A (zh) | 一种粉末冶金法制备闭孔泡沫铜基材料的方法 | |
| WO2010106883A1 (ja) | 発泡金属前駆体の製造方法及び発泡金属の製造方法 | |
| NO128282B (pl) | ||
| Yoshikawa et al. | Fabrication of low temperature foaming glass materials using hydrothermal treatment | |
| CN106399740A (zh) | 一种泡沫铝材料及其制备方法 | |
| CN1738919A (zh) | 金属泡沫体的制造方法 | |
| Ozan et al. | Effect of fabrication parameters on the pore concentration of the aluminum metal foam, manufactured by powder metallurgy process | |
| PL193011B1 (pl) | Sposób wytwarzania elementów konstrukcyjnych ze spienionych stopów metali na bazie cynku oraz zastosowanie stopów metali na bazie cynku do wytwarzania elementów konstrukcyjnych ze spienionych stopów metali | |
| Wang et al. | Foaming behavior and pore structure evolution of foamed aluminum under the extrusion constraint | |
| PL211439B1 (pl) | Sposób wytwarzania elementów konstrukcyjnych ze spienionych metali | |
| CN109834247A (zh) | 一种负泊松比开孔泡沫铝材料及其渗流铸造制备方法 | |
| Zhao | Porous metallic materials produced by P/M methods | |
| Surace¹ et al. | Investigation and comparison of aluminium foams manufactured by different techniques |