Alumínium mátrixú, kerámia gömbhéjjal töltött bimodális fémhabok gyártása és vizsgálata
A fémhabok előállítási technológiája jelenleg kevéssé ismert, ipari alkalmazása is csak szűk körben elterjedt. A természetben számos cellás (azaz legalább kétfázisú) anyaggal találkozhatunk, amelyek egy homogén tömbi szerkezethez képest sűrűség csökkentését és fajlagos energiaelnyelő képesség növelését valósítják meg. Ilyen megfontolásból célszerű mesterséges módon is levegővel vagy egyéb töltőanyaggal ellátott cellás szerkezeteket előállítani. A múlt század vége óta folynak kutatások ilyen (zárt vagy nyitott) cellás anyagok létrehozására, amelyek alkalmazása elsősorban a repüléstechnikában, űrtechnikában, tengerészetben, illetve a magas előállítási költségek miatt a luxusautóiparban szükséges.
A szintaktikus fémhabok olyan cellás szerkezetű anyagok, amelyeknek mátrixanyaga valamilyen fém, második fázisa pedig a kontinuum anyagnál kisebb sűrűségű töltőanyag, általában porózus vagy üreges (minden esetben levegőt tartalmazó) kerámia. Ezáltal a teljes szerkezet sűrűsége és tömege csökken.
Jelen kutatásomban Al99,5 és AlSi12 alumínium mátrixú szintaktikus fémhabok vizsgálatával foglalkozom, amelyekben második fázisként nagytisztaságú alumínium-oxid (Al2O3) kerámia gömbhéjakat használok, közel szabályos elrendezésben. A kísérletek során bimodális fémhabot gyártottam két különböző névleges átmérőjű (Ød1=7 mm és Ød2=2,4 mm) gömbhéjakkal. Ezeket a gömbhéjakat 1:1; 2:1 és 4:1 térfogatarányban egyenletes eloszlással kevertem össze. Az így létrehozott fémhab befoglaló térfogatának elméleti számítások alapján ~69-73%-át töltik ki gömbhéjak, amelyek közé kis nyomással alumíniumot infiltráltam.
Mivel a fémhabok mechanikai tulajdonságai nagy mértékben függnek az alumínium és a kerámia közötti kapcsolattól, ezért a gyártási paraméterek pontos beállítása nagy figyelmet igényel. Különböző előmelegítési hőmérséklettel, olvadékhőmérséklettel és infiltráló nyomásokkal kísérleteztem a megfelelő nedvesítés és kitöltés elérése érdekében. A gyártás után kocka alakú próbatesteket vágtam le, majd a mintákat makroképek és mikroszkópos felvételek alapján, illetve kvázi-statikus terhelés alatt vizsgáltam.
szerző
-
Leveles Borbála
Gépészmérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Kemény Alexandra
adjunktus, Anyagtudomány és Technológia Tanszék
