A töltőanyag méretének és térfogatarányának hatása a bimodális kompozit fémhabok mechanikai tulajdonságaira
A modern fémhabok ipari felhasználását megalapozva széles körben elterjedt, és egyre népszerűbb a könnyűfém habokat célzó kutatás. Előnyös tulajdonságai az ilyen cellás anyagoknak a kisebb sűrűség és az arra kiszámított megnövekedett fajlagos energiaelnyelő képesség. Felépítésüket tekintve minden esetben valamilyen gáz halmazállapotú anyag van jelen a homogén fém belsejében, szabályos vagy szabálytalan eloszlásban. Legelterjedtebb típusai a nyílt-, és zártcellás valamint utóbbi egy speciális típusa a szintaktikus fémhabok. Felhasználásukat tekintve jellemzően járművekben ütközőelemekként alkalmazhatók a fémhabok a jármű tömegének csökkentése céljából.
Kutatásomban szintaktikus fémhabokat gyártottam, amelyek kétfázisú cellás anyagok, ahol a mátrix valamilyen fém, a második fázis pedig egy porózus töltőanyag bevitelével hozható létre. A szintaktikus fémhab egyik továbbfejlesztett típusa az úgynevezett bimodális kompozit fémhab, amely két különböző átmérőjű töltőanyagot tartalmaz, amellyel nagyobb térkitöltést eredményez, tehát kisebb sűrűségű anyagot.
A kutatáshoz felhasznált anyagok közül mátrixanyagnak Al99,5 és AlSi12 alumíniumot használtam, amelyet olvadék formában kisnyomású infiltrálással juttattam a második fázis közé. Töltőanyagként pedig Ød1=7 mm és Ød2=2,4 mm átmérőjű vékonyfalú, üreges Al2O3 gömbhéjakat használtam. A különböző méretű gömbhéjakat eltérő arányban kevertem össze a nagyobb és kisebb sorrendjében 1:1, 2:1 és 4:1 térfogatarányban, és ezek tulajdonságait vizsgáltam. A minél egyenlőbb eloszlás elérése érdekében egy saját tervezésű egyedi keverőlapáttal kevertem a gömbhéjakat infiltrálás előtt. Az így elkészített, különböző mintákat számos vizsgálatnak vetettem alá a szerkezeti tulajdonságok megállapítása céljából.
Elsősorban roncsolásmentes anyagvizsgálattal állapítottam meg a gyártott próbatestek sikerességét. A minták csiszolása és polírozása után pásztázó elektronmikroszkópos felvételekkel értékeltem a mátrix és gömbhéj integritását, vonalmenti energiadiszperzív röntgen spektroszkópiai vizsgálattal pedig a köztük lévő határréteg vastagságát állapítottam meg, amiből egyenesen lehet következtetni a kerámia és fém kapcsolatára. Térfogati töltőanyag-eloszlást komputertomográfiai vizsgálatok adatai alapján számoltam, szabványos zömítővizsgálattal pedig a kompozit fémhabok mechanikai tulajdonságait tudtam megállapítani és kiértékelni, amelyből az energiaelnyelő képességre vonatkozó adatok nyerhetők ki.
A fent felsorolt mérések alapján összefüggéseket fogalmazok meg a töltőanyag méretének és térfogatarányának hatásairól az előállított fémhabok tulajdonságaira, ezzel átfogó módon elemezve a vizsgált anyagokat.
szerző
-
Leveles Borbála
Gépészmérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Kemény Alexandra
adjunktus, Anyagtudomány és Technológia Tanszék
