Kerámia gömbhéjak infiltrálhatóságának vizsgálata
Kerámia gömbhéjak infiltrálhatóságának vizsgálata
Budai Lajos BSc IV. évf., Iványicki Tamás BSc IV. évf., Tóth Levente Ferenc Bsc. IV. évf.
e-mail: ivanyicki.t@gmail.com
Konzulens: Dr. Orbulov Imre Norbert, Anyagtudomány és Technológia Tanszék
e-mail: orbulov@eik.bme.hu
A szintaktikus fémhabok előállításának több módszere ismert. Ezek közül az egyik általunk vizsgált módszer a nyomásos infiltrálás, melynek során üreges mikrogömbhéjak közé fémolvadékot juttatunk külső nyomás segítségével. Az így létrejött porózus szerkezeti anyagot nevezzük szintaktikus fémhabnak, melynek tulajdonságai közül a kis sűrűségét és ezáltal a jó fajlagos tulajdonságait, valamint a nagy energiaelnyelő képességét használják ki alkalmazása során.
Ezen fémmátrixú kompozit anyag nyomásos infiltrációval való létrehozásának technológiája még kutatás alatt áll. A jelen TDK munka arra tesz kísérletet, hogy a már létező infiltrálási modelleket a valósággal összehasonlítsa. A munka távlati célja az, hogy megteremtse a szintaktikus fémhabok nyomásos öntéssel történő gazdaságos gyártásának lehetőségét.
A kísérletsorozatot az eutektikushoz közeli összetételű alumínium –szilícium ötvözettel (AlSi12, szilumin), valamint két féle gömbhéjjal végeztük. Az egyik az Envirosphere Ltd. Cég által gyártott SLG , míg a másik a Hollomet GmbH cég által gyártott Globocer kerámia gömbhéj volt. A tanszéken végzett mérések alapján az SLG gömbéjak átlagos átmérője 119 µm, míg a Globocer gömbhéjaké 1,45 mm.
A vizsgálat arra irányult, hogy az infiltrálási időt és nyomást változtatva milyen mélyen tud az olvadt alumínium behatolni a gömbhéjak közé, azaz, hogy mekkora infiltrálási hosszt tudunk elérni.
A tanszéken található infiltráló berendezés segítségével végeztük a kísérleteket, melyet Tóth Levente és társa az előző évben fejlesztett ki és ismertette TDK munkájában. Az AlSi12 mátrixanyagot indukciós kemencében szakaszos hevítéssel, a gömbhéjakat tartalmazó acélcsövet pedig egy kantál szalag spirállal fűtöttük fel. A kísérleti infiltráló berendezés két termoelemet tartalmazott. Az egyik a mátrixanyag, a másik a gömbhéjak hőmérsékletét mérte, mely egy számítógépes adatgyűjtőbe volt bekötve, így a hőmérsékletet monitoron online tudtuk követni. A infiltrációt akkor kezdtük el, amikor mind a két hőmérséklet 625±2°C-ot ért el. (olvadáspont + 50 C°)
A kísérletsorozat befejeztével az acélcsöveket szétbontottuk és megmértük az infiltrált hosszakat, melyeket ábrázoltunk egy grafikonon az idő és a nyomás függvényében.
A Bárczy és Kaptay [1] modell részben beigazoltnak tűnt, mert azonos nyomások mellett az infiltrálási időt változtatva a létrejött szintaktikus fémhab hossza gyökösen változott. Azonban az új eredményt hozott, hogy azonos infiltrálási idők mellett pedig a nyomást változtatva az infiltrált hossz közel lineárisan változott.
További célunk, hogy több mátrix alapanyag és gömbhéj kombinációra meghatározzuk az infiltrálási grafikonokat, valamint a berendezés továbbfejlesztése olyan irányban, hogy a méréseket gyorsabban és pontosabban tudjuk végezni.
Irodalom:
1. T. Bárczy és G. Kaptay: Modeling the infiltration of liquid metals into porous ceramics, Material Science Forum, 473-474 (2005), 297-302
