Композитная металлическая пена (CMF) представляет собой пену, образованную полыми металлическими шариками из таких материалов, как нержавеющая сталь или титан, встроенными в металлическую матрицу из стали, титана, алюминия или других металлических сплавов. Этот материал легкий и прочный и может использоваться в таких областях, как крылья самолетов, броня транспортных средств и бронежилеты человека. Кроме того, CMF обладает лучшими теплоизоляционными свойствами по сравнению с традиционными металлами и сплавами, такими как сталь. Сочетание веса, прочности и теплоизоляционных свойств означает, что CMF также будет использоваться для хранения и транспортировки ядерных материалов, опасных материалов, взрывчатых веществ и других термочувствительных материалов. Но для реализации этих приложений производителям необходимо сваривать вместе несколько деталей CMF. Традиционная технология сварки расплавляет пузырьки, делая CMF более идеальным.

Исследователи теперь продемонстрировали, что метод индукционной сварки, основанный на электромагнитных полях, позволяет сваривать CMF, не повреждая пузырьки воздуха в пенопласте. На этой иллюстрации показано, как это работает. Обратите внимание, что CMF достаточно холодный, чтобы его можно было трогать рукой, всего в нескольких дюймах от точки пайки. Источник: Афсане Рабии, Университет штата Северная Каролина.

Исследователи из Университета штата Северная Каролина открыли новый метод сварки композитного металлического пенопласта (CMF), который сохраняет его легкие, прочные и теплоизоляционные свойства, которые имеют решающее значение для многих применений.

Исследователи из Университета штата Северная Каролина теперь нашли метод сварки, который можно использовать для соединения деталей из композитного металлического пенопласта (CMF) без ущерба для свойств, которые делают CMF идеальным материалом. CMF легкий, прочный и эффективно изолирует высокие температуры, поэтому ожидается, что он будет широко использоваться в различных областях.

CMF представляет собой пену, состоящую из полых металлических сфер из таких материалов, как нержавеющая сталь или титан, встроенных в металлическую матрицу из стали, титана, алюминия или других металлических сплавов. Этот материал легкий и прочный и может использоваться в таких областях, как крылья самолетов, броня транспортных средств и бронежилеты человека.

Кроме того, CMF обладает лучшими теплоизоляционными свойствами по сравнению с традиционными металлами и сплавами, такими как сталь. Сочетание веса, прочности и теплоизоляционных свойств означает, что CMF также будет использоваться для хранения и транспортировки ядерных материалов, опасных материалов, взрывчатых веществ и других термочувствительных материалов.

Однако для достижения этих целей производителям необходимо сваривать вместе несколько деталей CMF. Это порождает проблему. «Традиционная сварка плавлением использует наполнитель для соединения двух частей металла», — сказал Афсане Рабии, автор новой исследовательской работы и профессор кафедры машиностроения и аэрокосмической техники Университета штата Северная Каролина. «Это проблематично, потому что металл, который соединяет две части CMF, твердый, поэтому из-за отсутствия идеальных свойств CMF с обеих сторон любой метод сварки, использующий прямой нагрев расплавленного металла, приведет к заполнению некоторых пор в CMF, что влияет на его характеристики. Короче говоря, это означает, что большинство форм традиционной сварки не будут хорошо работать с металлической пеной».

Однако теперь исследователи нашли метод сварки, который работает чрезвычайно хорошо. Известная как индукционная сварка, она использует индукционную катушку для создания электромагнитного поля, которое нагревает металл для его сварки.

«Поскольку CMF состоит всего на 30–35% из металла, электромагнитное поле способно проникать глубоко в материал, обеспечивая хороший сварной шов», — сказал Рабии. «Воздушные карманы, составляющие оставшиеся 65–70% CMF, служат для изоляции материала от тепла. Таким образом, индукционная сварка нагревает целевую область, где соединяются две части CMF, но предотвращает распространение тепла наружу от соединения. Это помогает сохранить свойства CMF».

«Это важный шаг вперед, поскольку свойства CMF делают его привлекательным для широкого спектра применений, но должен быть способ сваривать детали CMF без ущерба для свойств, которые делают его привлекательным».

Статья под названием «Исследование сварки пористых металлов и металлических пен» была недавно опубликована в журнале Advanced Engineering Materials.

Источник составления: ScitechDaily.