فوم فلزی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

فوم های فلزی:

مقدمه[ویرایش]

مواد فومی خانواده از مواد نو به شمار می روند و بر اساس دسته بندی های اخیر مواد توسط مهندسین مواد گروهی جدید به شمار می‌رود.

حال سوال اینجاست که چرا این مواد به به این حد اهمیت یافتند که به عنوان خانواده جدید شناخته می شود؟

دانشمندان در سال های اخیر در تلاش برای ایجاد تخلخل در فلزات بودند که این تلاش ها منجر به تولید فوم های فلزی شد.

تاریخچه[ویرایش]

اولین تلاش برای رسیدن به فوم های فلزی سال ۱۹۸۴ انجام شد. (توسط بنجامین سوسنیک )روشی که این فرد به کار برد این بود که یک آلیاژ فلزی چند فازی را گرما داده تا یکی از اجزا بخار شده و بقیه اجزا فقط ذوب شدند و با برقراری فشار، گاز به وجود آمده از مایع خارج نمی شود و باسرد کردن ناگهانی ،فومی جامد پر از منافذ به دست می آید. که در نهایت این فرآیند به علت گران تمام شدن به طور وسیعی مورد استفاده قرار نگرفت.

در سال ۱۹۵۰ اولین سلول فوم فلزی باز تولید شد که شامل پراکندن آلومینیوم مذاب دردانه های توده نمکی فشرده شده می باشد که بعد از آن با روش های مختلفی نمک را حل کرده تا منفذهایی باقی بماند. این متد از متد قبلی قابل اطمینان تر بوده اما همانند متد قبلی استفاده گسترده از آن امکان‌پذیر نبود.

استفاده از عامل فومی به سال ۱۹۵۹ برمی گردد. در آن زمان گروهی تصمیم گرفتند برای تولید فوم فلزی، فلز پودری را با پودر فلز فومی مخلوط کنند. بر این اساس که در دمای ذوب عامل فومی تجزیه شده و به صورت گازدرآمده و باعث ایجاد فوم فلزی می شود. فلز هیدروژن دار(مخصوصاً هیدرات تیتانیوم)که در دمای پایین به سهولت به فلز و گاز هیدروژن تجزیه می‌شود در این روش بسیار کاربرد دارد. چهار سال بعد تحقیقاتی نسبتاً وسیعی انجام شد که روشی بود که در آن عامل فوم ساز را مستقیماً به فلز نیم گداخته اضافه می کردند.سود این روش تولید بسیار ارزانتربود.

فوم فلزی سلول باز
شبیه‌سازی انتقال گرما سیال گرم عبوری با فوم فلزی سلول باز

روش تولید[ویرایش]

روش ساختن فلزات فوم شده به چهار دسته مهم تقسیم میشود :

دسته اول : مربوط به فوم هاییست که در حقیقت تنها ترکیباتی از موادی میباشند که برای تولید فضاهای خاص استفاده میشوند . به عنوان مثال : پودرهای فلزی یا فیبرهای متراکم . فومهایی که با این روش ساخته میشوند از کیفیت پایینی برخوردارند نوع قابل اعتماد تر تولید نفوذی می باشد که در آن اشکال متخلخل ساخته می شوند و فلز های آب شده به داخل آن اشکال در قالب ها ریخته میشود و سپس قالب ها را جدا میکنند چون میتوان هر چه قدر خواست زمان صرف ساختن یک قالب عالی و بی نقص نمود . این روش برای ساختارهای کیفیت بالای فومهای سلول باز استفاده میشود و نکته منفی این روش گران تمام شدن آن و پیچیده بودنش است و تنها برای ساختن اندازه های کوچک فوم مناسب هستند .

دسته دوم :روش دیگر بر اساس پودر میباشد . فلز های پودر شده و عوامل فوم ساز ( مواد شیمیایی که در هنگام واکنش گاز آزاد میکنند ) با هم مخلوط شده و فشرده میگردند با حرارت دادن مخلوط بالا در دمای ذوب فلز ، فوم تولید میشود .

دسته سوم :یک نوع سلول بسته در حدود ۳ میلیمتر فوم سلول هسته با حفره های حدود ۸۰ درصد تا بحال ارزانترین نوع تولید فوم روش آب کردن میباشد در این روش نوعی گاز به فلز آب شده چسبناک تزریق شده و تولید حفره میکند و فلز به تدریج خنک میشود و فوم میسازد گرچه این روش ارزان است اما کیفیت بسیار خوبی ندارد زیرا نمیتوان فاصله بین سلول ها را کنترل کرد .

دسته چهارم :روشهای دیگری نیز هستند گرچه فومهایی با حفره های کمتر یا کیفیت پایین تری تولید میکنند . از جمله این روشها سرد کردن سریع فلز اشباع شده توسط هیدروژن میباشد بدین صورت که وقتی فلز اشباع میشود هیدروژن آزاد شده و تولید حفره میکند چون سرد شدن در یک جهت ویژه اتفاق می افتد حفره ها معمولا طولانی و موازی در جهت سرد شدن می باشند که البته این یک نقطه ضعف است زیرا این مواد بیش از آنکه فوم مانند باشند کندو مانند هستند

ویژگی ها و خصوصیات فوم های فلزی[ویرایش]

خاصیت ویژه‌ای و استثنایی درمورد فوم های فلزی این میباشد که این مواد تعداد ویژگی های متعددی را با هم دارند که نکته بسیار مهم برای مواد شمار می آید از جمله قدرت بالا، سختی، چگالی بسیار پایین، توانایی جذب مقادیر بالای انرژی با تحمل فشار در هرجهت و...

کاربرد[ویرایش]

اين مواد به دليل استحکام بالا و وزن کم در صنعت حمل و نقل بسيار مورد توجه هستند و به دليل قابليت جذب انرژِی بالا به عنوان عايق صوت مورد استفاده قرار می گيرند. فوم های فلزي به دليل جاذب انرژی بودن در ساخت سپر اتومبيل مورد استفاده قرار می گيرند که علاوه بر کاربردهای اشاره شده، در صنايع هوافضا و ساير صنايع مورد استفاده قرار می گيرند. فوم های آلومینیمی ساختار متخلخلی دارند. از این رو، ترکیب هایی بسیار مناسب در جذب صدا، ضربه و نوسان به شمار می روند. طبیعت فلزی این مواد سبب می شود که به عنوان پوشش های الکترومغناطیسی که در دماهای بالا پایدارند، مورد استفاده قرار گیرند. افزون بر خواص مناسب مکانیکی، گرمایی، فیزیکی و صوتی این مواد، غیر آلاینده بودن بازیافت آن ها را نیز می توان بر برتری های دیگر این ترکیب ها افزود. همه ی این ویژگی ها سبب شده است که این ماده برای استفاده در بخش های گوناگون صنعتی بسیار مناسب باشد.

فوم آلومنیوم[ویرایش]

آلومینیوم شاید اولین و اصلی‌ترین ماده‌ای باشد که فوم آن ساخته شده است. فوم آلومینیومی امروزه کابرد بسیاری در صنایع مختلف از جمله اتومبیل، هوا فضا و ... دارد.

فوم کردن فلزات دیگر[ویرایش]

تا امروز تقریبا تمام تحقیقات متمرکز در فومهای آلومینیومی بوده است ( به خاطر چگالی پایین و مقاومت در برابر خوردگی و نقطه ذوب پایین که کار با آن را آسان میکند ) این فوم ها عمدتاً از آلومینیوم تولید می شوند و به تدریج فوم های دیگر فلزات مانند فولاد، مس، نیکل،سرب،روی،منیزیوم،تیتانیوم و... ساخته شد.در هر حال فومهای آهن ، نیکل ، سرب نیز تولید شده اند. فومهای نیکل را به عنوان فیلترهای شیمیایی به کار میگیرند . دیگر فومها کیفیت مشکوکی دارند و در حال حاضر موضوع تحقیقات دانشمندان میباشد .

نگارخانه[ویرایش]

منابع[ویرایش]

Handbook of Cellular metals

فوم های فلزی(دیواندری مهدی-وحیدگلپایگانی علیرضا-شاهوردی حمیدرضا-تهران-دانشگاه علم وصنعت ایران-1385) روش های تولید فوم های فلزی(سعیدی حیدری مینا-بهاروندی حمیدرضا-دانشگاه صنعتی مالک اشتر) مجله فنی مهندسی ساخت وتولید Www.irmpm.com