気孔率に複製技術とエフェクトでオープンセルアルミフォームの製造のためのプロトコルのキャスト
Summary
Replication is one of the processing techniques used for the production of porous metal sponges. In this paper one implementation of the method for the production of open celled porous aluminum is shown in detail.
Abstract
金属フォームは、ビューの基本的な理解と実践的なアプリケーションポイントの両方から興味深い材料である。用途が提案され、多くの場合、身体にインプラントとして、高表面積の熱交換器または電極として、軽量または構造衝突エネルギー吸収のために、実験的に検証され、および多くされている。大きな進歩は、それらの構造 – 特性の関係を理解してなされたものであるが、異なる処理技術の大多数は、異なる特性および構造をそれぞれ生成する材料は、構造のすべての側面の個々の効果の理解が完全でないことを意味する。溶融金属は、取り外し可能なプリフォーム材の粒子間に浸透さ複製プロセスは、制御著しく高度を可能にし、これらの関係の一部を解明するために良い効果に使用されてきた。それにもかかわらず、プロセスは、個々の「ノウハウ」に依存している多くのステップがあり、そしてこの論文は、研究環境で設定することが比較的容易であろう材料及び装置を用いて、この処理方法の一実施形態のすべての段階の詳細な説明を提供することを目的とする。このプロトコルおよびその変異体の目的は、プロセス内の特定のステップを変更することにより、サンプルの結果を調整する可能性を与え、効果的かつ簡単な方法で、金属発泡体を製造することである。これに従うことによって、1〜2.36ミリメートルの直径と77％の気孔率の61％の細孔径を有する気泡アルミニウム発泡体を得ることができる。
Introduction
広いなどBanhart 1とレビュー記事を至るまでに引用された作品の大きな体で示したように、金属発泡体は、近年関心と研究努力を大量に集めて、コンデら 2以上最近グドールとモーテンセン3。材料の製造に用いる方法のうち、複製プロセスは、その実験的単純さと提供することができる最終的な発泡体構造の制御の程度によって区別される。それは彼らが、彼らがより適切に、多孔質金属またはマイクロセルラー金属と呼ばれる液体内のガスの気泡によって生産されていないとして文献にそのような材料は、多くの場合、発泡体として記述（とここにいる）しているがあることに留意されたい。
複製プロセスの最初の報告書は、1960年代初頭4にあった、それはエコールポリテックでモーテンセンの研究グループによる顕著な進歩と、それ以来、様々な段階でさらに開発されましたスイスhniqueルガノローザンヌ。
プロセスは、プリフォームは、酸化を起こす溶媒浸出又は熱分解によって除去することができる冷却した後、最終的な材料2,5に多孔性の形状を規定する粒子のプリフォームの周りの金属の鋳造に依存している。この技術の一般的な使用は、アルミニウム5-10またはアルミニウム合金発泡体11-14を産生するためのスペースホルダーとしてNaClを用いる。 NaClのような、非毒性の、容易にアクセス可能で、水に溶解することによって発泡体から除去することができるなど、いくつかの利点を有する。 801℃の融点を有することによって、アルミニウム、最も一般的に、この値よりも低い融点を有する金属を用いることができるが、実施例はまた、ミックスを加湿することにより、そのようなバルク金属ガラスのような材料との使用に存在する液体パラジウム系バルク金属ガラス合金及びNaClが15の顆粒。高融点材料と、NaClの置換はまた、ページを許可高融点金属16から発泡体のroduction。これは、他の水溶性材料、または砂の異なるタイプを含む不溶性のものを挙げることができる。この形態では、プロセスはより砂、高圧水ジェット17、18、または異なる洗浄液19の形態又は20が必要とされる攪拌を除去するように、従来の砂型鋳造のようになる。
本質的なプロセスのNaCl粒子を取り、金型内に配置することによって21に進み、4、22、23。基本的な方法は、発泡挙動調査広範囲のアルミニウム及びアルミニウム合金発泡体24-26を作るために使用されてきた。追加のステップは、さらに密度を制御するために、孔の相互接続性を高めるために導入されている。これらは、プリフォームの緻密化を含む。プリフォームを緻密化するために、焼結が27採用されている、28の焼結挙動と、13が異なる実験で使用されているNaClがグドールらによって記載さ温度、顆粒のサイズおよび密度に基づく。29。この目的のために使用される別の方法は、冷間静水圧プレス（CIP）5、30である。これは、同程度の密度の大きいスペクトルを達成することができます速い手法である。手順は、金属粉末およびNaCl粒子と固体状態で行うことができ、その後、時には焼及び溶解プロセス31と呼ばれている。
日付および他の技術との比較の複製技術の使用の完全な調査はグドールとモーテンセン3に示されている。
本研究では、詳細な機器および複製法により、金属発泡体の処理のために使用されている実験プロトコルに報告し、研究室設定で実施するのが比較的容易である。別の機能が他の研究グラムに存在するとそれは、機器の他のバージョンを認識することが重要ですroups、そしてここで提示装置は、材料を処理するのに適している、それが唯一のバージョンまたは動作させることが可能なプロトコルではないこと。いずれの場合においても、任意の特定の方法の完全な理解は、実験の成功に不可欠である。
使用される正確なプロトコルは、以下に詳述する。プロトコルのバリエーション（A、B、CおよびD）は、主に製造されたフォームの密度を変化させることを意図し、それらの間に小さな変化を有する。気孔率は、バルク試料の重量、その体積及びアルミニウム（2.7グラム/ cm 3）での密度の測定値から計算された。複製によってアルミニウムフォームの製造について記載した方法を開発する試みは、方法は、可能な限り実現するのに簡単であるように、最小の可能な限り高度な機器の量を低減する試みがなされている。異なる段階で使用することができる他の変形例は後述される。
Protocol
Representative Results
Discussion
ここで説明する基本的な方法は、他の研究者によって様々な形態で使用されてきた。異なるタイプの発泡体を作成することを可能にする重要な変異体のいくつかは、議論されている。これらの発泡体の特性を、我々はこのような細孔サイズ、比表面積や厚さは、発泡体の特性の完全な理解を得るために必要とされるかもしれない支柱のような他の構造特性を迅速かつ簡単にできるように、評?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
対応する著者は、奨学金の提供のために科学技術CONACYTのメキシコ政府の国家評議会を承認したいと思います。
Materials
| Name of Reagent/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Salt | Hydrosoft | Granular Salt 25 kg 855754 | http://www.travisperkins.co.uk/p/hydrosoft-granular-salt-25kg/855754/3893446 |
| Aluminum | William Rowland | Aluminum Ingots 99.87% pure 25 kg drum | http://www.william-rowland.com/products/high-purity-metals#product-id-1 |
| Crucible | Morgan Advance Materials | Syncarb Crucible | http://www.morganmms.com/crucibles-foundry-products/crucibles/syncarb/ |
| Furnace | Elite Thermal Systems | TLCF10/27-3216CP & 2116 O/T | http://www.elitefurnaces.com/eng/products/furnaces/1200%20Top%20Loading%20Furnaces.php |
| Bar Mold | The University of Sheffield | Custom Made | Stainless Steel 304, 15 cm height, 5 cm inner diameter, 6 cm outer diameter |
| Band Saw | Clarke | CBS45MD (6" x 4 1/2") 370W 060710025 | http://www.machinemart.co.uk/shop/product/details/cbs45md-41-2in-x-6in-metal-cutting-ban |
| Sandpaper | Wickes | Specialist wet & dry sandpaper 501885 | http://www.wickes.co.uk/Specialist-Wet+Dry-Sandpaper-PK4/p/501885 |
| Sieves | Fisher Scientific | Fisherbrand test sieves 200 mm diamater | http://www.fisher.co.uk/product/brand_listing.php/F/Fisherbrand/Sieve |
| Balance | Precisa | XB 6200C | http://www.precisa.co.uk/precision_balances.php |
| Boron Nitride | Kennametal | 500 ml spray can | http://www.kennametal.com/content/dam/kennametal/kennametal/common/Resources/Catalogs-Literature/Advanced%20Materials%20and%20Wear%20Components/B-13-03401_ceramic_powders _brochure_EN.pdf |
| Infiltration Mold, Base and Lid | The University of Sheffield | Custom Made | Stainless Steel 304, 15 cm height, 5.1 cm inner diameter, 6 cm outer diameter |
| Cylindrical Mold | The University of Sheffield | Custom Made | Low carbon steel 1020, 15 cm height, 5 cm inner diameter, 6 cm outer diameter |
| Graphite Gasket | Gee Graphite | Geegraf Stainless Steel Reinforced Graphite 1 mm thick | http://www.geegraphite.com/steel_reinforced.html |
| Mallet | Thor Hammer Co. Ltd. | Round Solid Super Plastic Mallet | http://www.thorhammer.com/Mallets/Round/ |
| Wrench | Kennedy Professional | 13 mm Ratchet Combination Wrench KEN5822166K | https://www.cromwell.co.uk/KEN5822166K |
| Nuts | Matlock | M8 Steel hex full nut galvanized | https://www.cromwell.co.uk/CTL6400068J |
| Washers | Matlock | M8 Form-A steel washer bzp | https://www.cromwell.co.uk/CTL6451208H |
| SS Nuts | Matlock | M8 A2 st/st hex full nut | https://www.cromwell.co.uk/CTL6423008F |
| SS Washers | Matlock | M8 A2 st/st Form-A washer | https://www.cromwell.co.uk/CTL6464008H |
| Stainless Steel Studding | Cromwell | M8 x 1 Mtr A2 Stainless Steel Studding QFT6397080K | https://www.cromwell.co.uk/QFT6397080K |
| Valves | Edwards | C33205000 SP16K, Nitrile Diaphragm | https://www.edwardsvacuum.com/Products/View.aspx?sku=C33205000 |
| Fitting Cross | Edwards | C10512412 NW16 Cross Piece Aluminum | https://www.edwardsvacuum.com/Products/C10512412/View.aspx |
| Fitting T | Edwards | C10512411 NW16 T-Piece Aluminum | https://www.edwardsvacuum.com/Products/C10512411/View.aspx |
| Vacuum Pump | Edwards | A36310940 E2M18 200-230/380-415V,3-ph, 50Hz | http://www.edwardsvacuum.com/Products/View.aspx?sku=A36310940 |
| Dial Gauge | Edwards | D35610000 CG16K, 0-1040mbar | http://www.edwardsvacuum.com/Products/View.aspx?sku=D35610000 |
| Argon Gas | BOC | Pureshield Argon Gas | http://www.boconline.co.uk/en/products-and-supply/industrial-gases/inert-gases/pureshield-argon/pureshield-argon.html |
| Stainless Steel Hose | BOC | Stainless Steel Hose | http://www.boconline.co.uk/en/products-and-supply/speciality-equipment/hoses-and-pigtails/index.html |
| Regulator | BOC | HP 1500 Series Regulator | http://www.boconline.co.uk/en/products-and-supply/speciality-equipment/regulators/single-stage-regulators/hp1500-series/hp1500-series.html |
| Copper Block | William Rowland | Copper Ingot 25 kg | http://www.william-rowland.com/products/high-purity-metals#product-id-18 |
| Vise | Record | T84-34 H/Duty Eng Vice 4 1/2" Jaws REC5658326K | https://www.cromwell.co.uk/REC5658326K |
| Beaker | Fisher Scientific | 11567402 – Beaker, squat form, with graduations and spout 800mL | https://webshop.fishersci.com/insight2_uk/getProduct.do;jsessionid=16D5812 D71B8CB37B475E94281E2BEA 5.ukhigjavappp11?productCode=11567402&resultSet Position=0 |
| Stirring Hot Plate | Corning | Corning stirring hot plate Model 6798-420d | http://www.corning.com/lifesciences/us_canada/en/technical_resources/product_guid/shp/shp.aspx |
| Stir Bar | Fisher Scientific | 11848862 – PTFE Stir bar + Ring 25×6 mm | https://webshop.fishersci.com/insight2_uk/getProduct.do;jsessionid=16D5812 D71B8CB37B475E94281E2BEA 5.ukhigjavappp11?productCode=11848862&resultSet Position=0 |
| Air dryer | V05 | V05 Max Air Turbo Dryer DR-120-GB | http://reviews.boots.com/2111-en_gb/1120627/v05-v05-max-air-turbo-hair-dryer-dr-120-gb-reviews/reviews.htm |
| Ceramic Sheet | Morgan Advance Materials | Kaowool Blanket 2 mm thick | http://www.morganthermalceramics.com/downloads/datasheets?f[0]=field_type%3A84 |
| Vibrating Table | Pevco | Pevco Vibrating Table 1.25m x 0.625m x 0.6m | http://www.peverilmachinery.co.uk/equipment/vibrating-tables |
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