Исследование процессов формирования пористых цветных металлов

Пенометаллы являются перспективными материалами, обладающими уникальным сочетанием механических и эксплуатационных свойств: малым удельным весом, низким коэффициентом теплопроводности, способностью поглощать акустические и электромагнитные колебания, возможностью деформироваться при постоянной нагрузке. В настоящее время наиболее применяемыми способами получения пеноалюминия и пеномагния являются способы, основанные на замешивании в алюминиевый расплав газа или порофора и формировании пористой структуры в процессе затвердевания расплава. Альтернативой данной технологии является формирование пористой структуры за счет использования растворимых гранул, которыми предварительно заполняют форму, а затем после пропитки гранул металлическим расплавом и затвердевания отливки их выщелачивают. Целью работы является определение влияния режимов литья и размера гранул на глубину пропитки гранульной засыпки металлическим расплавом при формировании пористых отливок из цветных металлов. Предложена методика для расчета глубины пропитки гранульной засыпки при производстве отливок из пористых цветных металлов, основанная на расчете охлаждения расплава при движении по тонкостенному каналу. Проведенные расчеты позволили определить глубину пропитки и установить допустимую толщину стенки отливки из пористого алюминия в зависимости от размера применяемых гранул, скорости движения расплава в форме, температуры формы и температуры алюминиевого расплава. Установлено, что для увеличения глубины пропитки и получения более толстостенных пористых алюминиевых отливок целесообразно увеличивать диаметр солевых гранул, а не температурные и гидродинамические режимы литья. Проведены расчеты, и установлено влияние режимов литья и диаметра гранул на глубину пропитки формы для получения пористых отливок из перспективных магниевых сплавов.

1. Андреев Д.А. Пеноалюминий: настоящее и будущее // Технология легких сплавов. 2006. № 4. С. 192–195.

2. Хохлов М.А., Ищенко Д.А. Конструкционные сверхлегкие пористые металлы (обзор) // Автоматическая сварка. 2015. № 3-4. C. 60–65.

3. Bauer B., Kralj S., Buši M. Production and application of metal foams in casting technology // Technical Gazette. 2012. Vol. 19. P. 1095–1102.

4. Shiomi M., Imagama S., Osakada K., Matsumoto R. Fabrication of aluminum foams from powder by hot extrusion and foaming // Journal of Materials Processing Technology. 2010. Vol. 210. № 9. P. 1203–1208.

5. Бутарович Д.О., Рябов Д.М., Смирнов А.А. Повышение противоминной защищенности бронированной колесной техники при помощи защитных экранов из пористых энергопоглощающих металлов // Вопросы оборонной техники. Серия 16: Технические средства противодействия терроризму. 2011. № 1-2. С. 52–57.

6. Воронин С.В., Лобода П.С. Способы получения пористых материалов на основе алюминия // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2016. Т. 18. № 4-6. С. 1068–1074.

7. Аксенов А.А., Иванов Д.О., Мансуров Ю.Н., Кадырова Д.С. Пеноалюминий для малого бизнеса Дальнего Востока // Цветные металлы. 2017. № 4. С. 81–85.

8. Banhart J. Metal foams: production and stability // Advanced Engineering Materials. 2006. Vol. 8. № 9. P. 781–794.

9. Lefebvre L.-P., Banhart J., Dunand D.C. Porous metals and metallic foams: current status and recent developments // Advanced Engineering Materials. 2008. Vol. 10. № 9. P. 775–787.

10. Banhart J. Manufacture, characterization and application of cellular and metal foams // Progress in Materials Science. 2001. Vol. 46. № 6. P. 559–632.

11. Самуйлов С.Д., Троицкий О.А. Пористые электропроводящие материалы, получаемые при использовании электроимпульсной технологии компактирования // Металловедение и современные разработки в области технологий литья, деформации и антикоррозионной защиты легких сплавов : материалы Всероссийской научно-технической конференции. М.: ВИАМ, 2019. С.193–208.

12. Самуйлов С.Д. Диспергирование и компактирование металлов с использованием электрического тока большой плотности. Часть 1 // Технология металлов. 2018. № 1. С. 6–10.

13. Ковтунов А.И., Хохлов Ю.Ю., Мямин С.В., Семистенова Т.В. Исследование тепловых условий формирования пористого алюминия // Технология металлов. 2020. № 3. С. 34–40.

14. Kovtunov A.I., Khokhlov Y.Y., Myamin S.V., Semistenov D.A. Mechanical and operational characteristics of layered titanium-aluminum foam composite materials // Inorganic Materials: Applied Research. 2020. Vol. 11. № 1. С. 238–242.

15. Фурман Е.Л., Финкельштейн А.Б., Черный М.Л. Перспективы технологий получения и применения пористых отливок // Литейщик России. 2012. № 9. С. 27–29.

16. Бучилин Н.В., Басаргин О.В., Варрик Н.М., Луговой А.А. Особенности спекания высокопористых керамических материалов на основе системы Al2O3-MgO // Неорганические материалы. 2020. Т. 56. № 4. С. 438–445.

17. Kido T., Masuda T. Manufacturing method of a ceramics body having through holes: Pat. US4664858; app. № 06/765340; fil. date 13.08.1985; publ. date 12.05.1987. 5 p.

18. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление. М.: Энергоиздат, 1990. 365 с.

19. Галдин Н.М., Чистяков В.В., Шатульский А.А. Литниковые системы и прибыли для фасонных отливок. М.: Машиностроение, 1992. 256 с.

20. Чернышов Е.А., Евстигнеев А.И. Теоретические основы литейного производства. Теория формирования отливки. М.: Машиностроение, 2015. 480 с.