1. Mi a fémhab és az alumíniumhab
A történelem során a fémhab felfedezése fontos mérföldkő az anyaggyártás egész területének forradalmában. A fémhab egy fémszerkezetből álló anyag, amely nagyszámú pórust tartalmaz, és a szerkezet mentén gázzal van megtöltve [2]. Ezeknek a fémhaboknak a pórusai összekapcsolhatók vagy lezárhatók, és ezeket nyílt cellás habnak, illetve zártcellás habnak nevezik, amint az a 2(a)(b) ábrán látható [3]. Közülük az alumínium habosított anyag jelenleg a legígéretesebb habanyag, nagy porozitása, kis sűrűsége, könnyű súlya, nagy szilárdsága, jó összenyomhatósága, erős ütéselnyelése, jó hangelnyelő képessége és jó elektromágneses árnyékolási teljesítménye miatt. Kiváló teljesítmény, ezért a „fémcsillag” [4] néven ismert, és széles körben alkalmazzák más feldolgozási eljárásokban a repülőgépgyártás, a gyártás és a fizikai tudományok területén.
2. ábra: A habosított alumínium szerkezeti jellemzői: (a) Nyitott cellás alumíniumhab; (B) Zártcellás alumíniumhab [3]
2. A habosított alumínium felfedezése
A történelem során az olyan anyagokat, mint a csont, a fa és a habkő, régóta széles körben használták. Sok kutató azt jósolja, hogy ezeknek az anyagoknak a hasznossága elősegítette az ember által készített anyagok, például a fémhab előállítását. Bár a jelenleg használatos habosítási technológiák többségét az 1950-es évek óta javasolták, a tanulmányok kimutatták, hogy a habosított alumínium felfedezése 1926-ig vezethető vissza, amikor Ma De Meller először említette a fémhabosítást egy francia szabadalomban. Meller egyszer azt javasolta, hogy a fémhabosítási folyamat megvalósítható úgy, hogy inert gázt vezetnek be az olvadt fémbe, vagy habosítószert, például karbonátot használnak az olvadt fémben. Bár ez csak az ötletre épülő szabadalom, de megalapozza az alumíniumhab fejlesztésének következő lépéseit. John C. Elliott 20 évvel később továbbfejlesztette ezt az ötletet, megtervezve a Meller szabadalom frissített változatát, és bemutatva az első elérhető alumíniumhabot, ami viszont hozzájárult az anyag kereskedelmi forgalomba hozatalához Japánban az 1990-es években. A kiadás lerakta az alapot [5].
3. Alumínium habosított teljesítménye és alkalmazása
A habosított alumínium nagy porozitású és porózus szerkezetű fém, amelyben a lezárt pórusok a fémanyag teljes térfogatának körülbelül háromnegyedét teszik ki, így az anyag nagyon könnyű [7]. A fenti jellemzők mellett a habosított alumínium lenyűgöző energiaelnyelési jellemzőkkel és nagy összenyomhatósággal is rendelkezik [7]. A sűrűséget illetően a kutatók azt találták, hogy a legtöbb alumíniumhabosított minta sűrűsége körülbelül 0,4-1,2 g·cm-3 [6]. Ezenkívül a habosított alumínium hangelnyelő képességgel, újrahasznosíthatósággal és alacsony hővezető képességgel is rendelkezik [7].
Alkalmazását tekintve az alumíniumhab elektromágneses árnyékolása, könnyű súlya és abszorpciós tulajdonságai ideális jelöltté teszik az ellenőrzött magfúziós eszközökben, az autókban, a repülőgépiparban és az építőiparban használt alkatrészek számára, mivel ellenáll az extrém fizikai környezeteknek. A szabályozható magfúziós berendezésben a zártcellás alumíniumhab kiváló elektromágneses árnyékoló anyag. Az alumíniumhab váz összekapcsolásának köszönhetően hatalmas fajlagos felülettel rendelkezik, és jó az elektromágneses hullámok elnyelő és visszaverő képessége. Különféle veszteségek lépnek fel, mint például abszorpciós veszteség, visszaverődési veszteség stb., így a habosított alumínium kiváló elektromágneses árnyékolási teljesítményt nyújt. Ezenkívül azt is megállapították, hogy a habosított alumínium elektromágneses árnyékolási hatékonysága először csökkenő, majd az elektromágneses hullámfrekvencia növekedésével nőtt [3]. A repülőgépiparban a habosított alumíniumot térkúpok vagy turbinaalkatrészek készítésére használják. A habosított alumínium alacsony minősége miatt különösen hasznos a repülőgép-alkatrészek össztömegének csökkentésére [7]. Kiváló energiaelnyelő anyagként pedig a habosított alumíniumból készülnek az űrrepülőgépek ütközői, rezgéselnyelői és az űrhajó visszatérő kabinjának alja, hogy az űrhajó biztonságos leszállást érhessen el, és megóvja az űrhajósok és az űrberendezések biztonságát. A habosított alumínium hatékony energiaelnyelés és ütéselnyelés révén biztosíthatja az űrhajósok biztonságát az űrhajó leszállásának hatása alatt, amint az a 3. ábrán látható [8].
3. ábra: Az ütésálló fenékvíz javított részszerkezete[8]
1-felső bőr; 2-hab alumínium húrok; 3-alsó bőr
Az autóiparban a habosított alumínium segít csökkenteni a keretben felhasznált alkatrészek teljes számát, hatékonyabbá teszi az összeszerelési folyamatot, és végső soron segít a költségek csökkentésében és a teljesítmény javításában [7]. A 4. ábrán [9-10] látható módon jelenleg a habosított alumíniumot használják az ütközésgátló rudakban, a gerendákban és az ajtógerendákban az autókarosszéria-szerkezetekben.
4. ábra (a) a karosszéria részleges energiaelnyelő részeinek diagramja;
(B) Hab alumínium ütközésgátló rúd sematikus diagramja
Az építőiparban a habosított alumínium fő felhasználási területe védő, tűzálló gát, amely megakadályozza az erős zajt. A zártcellás alumíniumhab tipikus alkalmazása az építészetben a Shanghai SOHO Fuxing Plaza. A tervező nagy mennyiségű alumíniumhabot használ a hangelnyelésre és -szigetelésre, amint az a 6. ábrán látható [11].
A habosított alumínium felfedezése figyelemre méltó eredménynek számít. A habosított alumínium anyag ötvözi a kiváló elektromágneses árnyékolási teljesítményt, a könnyű súlyt, az alacsony sűrűséget, az ütés- és az energiaelnyelő teljesítményt, így ma nagyon jó teljesítményt nyújt a különböző iparágakban. Széles körű alkalmazhatóság. Érdekes módon a habosított alumínium is egy környezetbarát termék, amely újrahasznosítható, ami azt jelenti, hogy fenntartható anyag, és várhatóan nagy mennyiségben használják majd fel a jövőbeni ipari alkalmazásokban.
Feladás időpontja: 2021.11.30
