Különböző térkitöltéssel gyártott szintaktikus fémhabok
A mai modern világunk innovatív mérnöki találmányainak célja nem feltétlenül egy új probléma megoldása, hanem egy már létező megoldás energia- illetve költséghatékonyabb kivitelezése, optimalizálása. A mérnöki gyakorlatban felhasznált anyagok szempontjából ez történhet a teherviselő képesség növelése, valamint a tömeg csökkentése által is. A két megoldást egyszerre alkalmazva állíthatunk elő úgynevezett szintaktikus fémhabokat. Ezek egyfajta „mesterségesen rendezett” részecske erősítésű kompozitok, amelyek két komponensből állnak. Az egyik, valamilyen fémes mátrix anyag, a másik pedig a töltőanyag, például mátrixba ágyazott gömbhéjak, amelyek elrendezése optimális esetben egymáshoz képest egyenletes és szabályos. A szintaktikus fémhabok kis sűrűséggel, és ebből adódóan kiemelkedő fajlagos tulajdonságokkal bírnak. Kiváló energiaelnyelő képességük miatt elsősorban nyomó igénybevételnek vannak kitéve.A szintaktikus fémhabok mechanikai tulajdonságai nagyban függnek a töltőanyag térkitöltésétől. Éppen ezért a kutatásunk során különböző térkitöltéssel rendelkező és egy fémhabon belül változó gömbhéj sűrűségeloszlású fémhabokat gyártunk.
A szintaktikus fémhabok effektív rugalmassági moduluszát (amely a szintaktikus fémhabot helyettesítő, képzeletbeli, homogén és izotróp test rugalmassági modulusza) meghatározhatjuk modális analízis segítségével. A szerkezeti merevség meghatározása után új felhasználási területen megjelenhetnek a fémhabok szerkezeti anyagként is. A mérés során hasáb próbatestet vizsgálunk, amelyet egy hosszú gumikötélre lógatunk fel, annak érdekében, hogy a mért jelből a gumikötél sajátfrekvenciája könnyedén leválasztható legyen. A gerjesztést egy modális kalapáccsal adjuk, majd a válaszjelet mikrofonnal felvesszük. Ezután egy szoftverrel kiértékelhetőek a kapott adatok, amelyből megkapható az első illetve a második sajátfrekvencia. A sajátfrekvenciákból a Timoshenko-féle rúdelmélet segítségével visszaszámolható a rugalmassági modulusz értékére.
A fémhabban található gömbhéjak és a mátrixanyag érintkezése befolyásolja a fémhabnál elérhető csillapítást, amelyet a kontaktfelületek mikroelcsúszásai növelhetnek. Arra a kérdésre keressük a választ, hogy ha egy próbatestben a gömbök sűrűsége pont ott nagyobb, ahol a lengésképben nagyobb deformáció található, akkor lesz-e csillapításbeli különbség egy olyan próbatesthez képest, amelyben a gömbhéjak a kisebb deformációnál helyezkednek el sűrűbben. Ehhez szükségünk volt olyan próbatestek legyártására, amelyekben különböző a gömbhéjak térkitöltése, valamint a hossz mentén változik a gömbhéjak sűrűségeloszlása. Kutatásunk során Al mátrixanyagú kerámia gömbhéjakkal töltött szintaktikus nyomásos infiltrálással gyártott fémhabokat vizsgáltunk.
szerzők
-
Angyal Levente Olivér
Gépészmérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc) -
Kincses Domonkos
Gépészmérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc) -
Szemán Ákos
Gépészmérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
konzulensek
-
-
Dr. Szlancsik Attila
Adjunktus, Anyagtudomány és Technológia Tanszék
