पारंपारिक ॲल्युमिनियम फोम सँडविच पॅनेलच्या तुलनेत कॉपर-डिपॉझिट कार्बन फायबर ॲल्युमिनियम फोम सँडविच पॅनेलची कार्यक्षमता वैशिष्ट्ये

ॲल्युमिनियम फोम सँडविच(AFS) पॅनेलमध्ये कमी घनता, उच्च विशिष्ट शक्ती, अनुकूल ऊर्जा शोषण, ओलसर क्षमता आणि इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक शील्डिंग यांसारख्या संरचनात्मक आणि कार्यात्मक वैशिष्ट्यांचे संयोजन असते. या उत्कृष्ट गुणधर्मांमुळे एएफएसमध्ये एरोस्पेस, वाहतूक आणि सागरी क्षेत्रात मोठी क्षमता आहे. केवळ धातूच्या फोमच्या तुलनेत, AFS च्या बाह्य धातूच्या प्लेट्स फोमला प्रभावीपणे सील करू शकतात आणि त्याचे व्यापक यांत्रिक गुणधर्म सुधारू शकतात, जसे की तन्य आणि झुकण्याची ताकद. सामान्यतः, AFS चिकट बाँडिंग पद्धतीद्वारे तयार केले गेले होते, ज्यामध्ये इपॉक्सी रेझिन ॲडहेसिव्ह वापरून ॲल्युमिनियम फोमला घन धातूच्या पॅनल्समध्ये जोडणे आवश्यक आहे.

जरी चिकट बाँडिंग पद्धत प्रभावीपणे स्ट्रक्चरल डॅम्पिंग वाढवते, तरीही ती मर्यादांसह आहे, ज्यामध्ये रिसायकलिंगमधील आव्हाने आणि उच्च-तापमान किंवा संक्षारक परिस्थितीत डिलेमिनेशन अयशस्वी होण्याची संवेदनशीलता समाविष्ट आहे. या मर्यादांचे निराकरण करण्यासाठी, पॅनेल आणि कोअर लेयर यांच्यातील मेटलर्जिकल बाँडिंग साध्य करण्यासाठी व्यापक संशोधन प्रयत्न समर्पित केले गेले आहेत.

सध्या, मेटलर्जिकल बाँडिंग साध्य करण्याच्या उद्देशाने AFS साठी मुख्य तयारी पद्धतींचे सामान्यत: तीन श्रेणींमध्ये वर्गीकरण केले जाते: वेल्डिंग, मेल्ट फोमिंग आणि पॅकिंग रोलिंग पावडर मेटलर्जी पद्धत. या पद्धतींपैकी, पॅकिंग रोलिंग पावडर मेटलर्जी पद्धत छिद्र संरचना नियंत्रित करण्यासाठी आणि कमी-तापमान फोमिंग साध्य करण्यासाठी श्रेष्ठ मानली जाते. आमच्या मागील कार्याने हे तंत्रज्ञान मोठ्या आकाराचे AFS तयार करण्यासाठी वापरले होते ज्यात चांगल्या विस्तार गुणधर्म आणि औद्योगिक अनुप्रयोगांसाठी सेल्युलर रचना होती.

तथापि, फोम कोरच्या तुलनेने कमी संकुचित यांत्रिक गुणधर्मांमुळे, AFS च्या यांत्रिक सामर्थ्यात सुधारणा मर्यादित आहे, म्हणून फोम कोरच्या सामर्थ्यात आणखी सुधारणा करणे AFS साठी महत्त्वपूर्ण आहे.

आजपर्यंत, च्या संकुचित यांत्रिक गुणधर्मांमध्ये सुधारणा करण्यासाठी नोंदवलेल्या सामान्य पद्धतीॲल्युमिनियम फोमखालीलप्रमाणे आहेत: पृष्ठभाग उपचार, उष्णता उपचार, आणि कण, तंतू, मिश्रधातू घटक इत्यादी जोडून मजबुतीकरण. त्यांपैकी, कमी घनता, उच्च लवचिक मॉड्यूलस आणि मोठ्या आकाराचे गुणोत्तर असलेले लहान कार्बन तंतू आशादायक मजबुतीकरण सामग्री म्हणून व्यापक लक्ष वेधून घेतात. शिवाय, इलेक्ट्रोप्लेटिंग किंवा कॉपर प्लेटिंग किंवा निकेल प्लेटिंग सारख्या रासायनिक प्लेटिंगद्वारे कार्बन तंतूंचे पृष्ठभाग मेटलायझेशन, ॲल्युमिनियम वितळण्यातील कार्बन तंतूंची ओलेपणा सुधारते आणि कार्बन तंतू आणि ॲल्युमिनियम वितळण्याच्या दरम्यान हानिकारक इंटरफेसियल प्रतिक्रिया टाळते. लघु कार्बन फायबर आता मोठ्या प्रमाणावर ॲल्युमिनियम मॅट्रिक्स कंपोझिट मजबूत करण्यासाठी वापरले जाते.

भाव सिंगेतल. तांबे-लेपित कार्बन तंतूंनी नीट ढवळून काढण्याच्या पद्धतीद्वारे प्रबलित ॲल्युमिनियम मॅट्रिक्स कंपोझिट तयार केले. म्युएटल. फॅब्रिकेटेड ॲल्युमिनियम मॅट्रिक्स कंपोझिट दोन-रोल कास्टिंग पद्धतीचा वापर करून निकेल-कोटेड कार्बन फायबरसह मजबूत केले जातात. परिणामांनी कार्बन तंतूंच्या जोडणीसह कंपोझिटच्या तन्य शक्तीमध्ये लक्षणीय वाढ दर्शविली. तथापि, यावर मर्यादित संशोधन केले गेले आहेॲल्युमिनियम फोम प्रबलिततांबे-लेपित कार्बन तंतू सह. Caoetal. प्रथम तयार केलेले तांबे-लेपित कार्बन तंतूंनी वितळलेल्या फोमिंग पद्धतीने ॲल्युमिनियम फोमला प्रबलित केले. परिणाम दाखवतात की 0.35 vol% Cf द्रव फिल्म फुटणे रोखून ॲल्युमिनियम फोम स्थिर करू शकते आणि फोममध्ये जितके जास्त तंतू जोडले जातील तितके अधिक स्थिर होते. म्युएटल. मेल्ट फोमिंग पद्धतीने तयार केलेल्या ॲल्युमिनियम फोमचे ओलसर गुणधर्म Cf च्या जोडणीने लक्षणीयरीत्या सुधारले होते.

त्यानुसार, असा निष्कर्ष काढला जाऊ शकतो की Cf जोडणे हे एकाच वेळी फोमिंग स्थिरता आणि यांत्रिक गुणधर्म सुधारण्यासाठी एक प्रभावी धोरण असू शकते.ॲल्युमिनियम फोम्स. शिवाय, पावडर मेटलर्जी पद्धतीद्वारे तयार केलेल्या तांबे-प्लेटेड कार्बन फायबर प्रबलित ॲल्युमिनियम फोम सँडविच पॅनल्सवर कोणतेही अहवाल नाहीत, जे संशोधकांना या क्षेत्रात अधिक सखोल अभ्यास करण्यास प्रवृत्त करतात.

च्या न्यूक्लिएशन यंत्रणा आणि स्थिरतेवर असंख्य अभ्यास केले गेले आहेतॲल्युमिनियम फोम्समजबुतीकरण टप्प्यांच्या व्यतिरिक्त. छिद्र संख्या आणि छिद्र आकारशास्त्रातील फरक,

जसे की आकार, वितरण आणि आकार, सामान्यत: न्यूक्लिएशन यंत्रणा आणि स्थिरतेचे श्रेय दिले जाते. पाउडर मेटलर्जी सिस्टीममधील विषम न्यूक्लिएशन इफेक्ट्स आणि ऑक्साईड नेटवर्क स्टॅबिलायझेशन मेकॅनिझमची संपूर्ण तपासणी केली गेली आहे. या पेपरमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या Al–Si–Mg–Cu चा समावेश असलेल्या क्वाटरनरी मिश्रधातूच्या पावडरमध्ये 507 ◦C च्या घन तापमान आणि 596 ◦C च्या द्रव तापमानासह, अपवादात्मक विस्तार दर आणि कमी फोमिंग तापमान प्रदर्शित केले आहे. तरीसुद्धा, या विशिष्ट मिश्रधातूची रचना असलेल्या पावडर कॉम्पॅक्टच्या न्यूक्लिएशन यंत्रणा, स्थिरता आणि संकुचित यांत्रिक गुणधर्मांबाबत संशोधनाचा अभाव आहे, विशेषत: Cf समाविष्ट करताना. मागील कामांमध्ये, न्यूक्लिएशन आणि स्थिरीकरण यंत्रणेची तपासणी प्रामुख्याने नॉन-इन सिटू पद्धतींद्वारे केली गेली होती, ज्यामध्ये फोमिंग व्यत्ययानंतर वेगाने थंड झालेल्या नमुन्यांच्या टोमोग्राफिक विश्लेषणाचा समावेश होता. दुर्दैवाने, सबमायक्रॉन बबल न्यूक्लिएशन प्रामुख्याने प्रिकर्सर हीटिंग दरम्यान उद्भवते आणि 100 ms ते 1 s पर्यंतच्या कालांतराने वेगाने विस्तारते, अनेकदा रिअल-टाइम निरीक्षणासाठी आव्हाने सादर करतात. आधुनिक सिंक्रोट्रॉन रेडिएशन एक्स-रे इमेजिंग तंत्रामध्ये उच्च ऊर्जा आणि स्पॅटिओटेम्पोरल रिझोल्यूशन आहे, ज्यामुळे उच्च तापमानात ॲल्युमिनियम फोम्सच्या न्यूक्लिएशन आणि वाढ प्रक्रियेचे प्रत्यक्ष निरीक्षण केले जाऊ शकते. सध्या, केवळ मर्यादित संशोधकांनी सिंक्रोट्रॉन रेडिएशनद्वारे Al-Si-Mg मिश्र धातु पावडरच्या फोमिंग गतीशास्त्राचा शोध लावला आहे. उदाहरणार्थ, गार्सिया-मोरेनोएटल. लिक्विड ॲल्युमिनियम फोममध्ये न्यूक्लिएशन आणि वाढ, बबल पुनर्रचना, द्रव मागे घेणे, एकत्रीकरण आणि फिल्म फुटणे यासह महत्त्वपूर्ण गतिशील घटना नोंदवली गेली. काम आणि इतर. सिंक्रोट्रॉन रेडिएशनद्वारे AlSi8Mg4 ॲल्युमिनियम फोमच्या न्यूक्लिएशन आणि वाढ प्रक्रियेचा अभ्यास केला. त्यांच्या निष्कर्षांवरून असे दिसून आले आहे की धातूच्या पावडरच्या पृष्ठभागावरील ऍडसॉर्बेट्सच्या विघटनाने निर्माण होणारा हायड्रोजन आणखी एक महत्त्वपूर्ण न्यूक्लिएशन यंत्रणा दर्शवते. तरीही, पूर्ववर्ती घटकांमधील परस्परसंवाद क्लिष्ट आहे आणि फोमिंगची गतिशीलता त्यांच्या रचनेमुळे प्रभावित होऊ शकते. Al-Si-Cu-Mg पावडर प्रणाली आणि जोडलेल्या Cf सह Al-Si-Cu-Mg पावडर प्रणाली दोन्हीसाठी, गुणधर्म सुधारण्यासाठी फोमच्या पुढील संरचनात्मक विकासासाठी धातूच्या फोमची सुरुवात आणि वाढ समजून घेणे आणि शोधणे महत्त्वाचे आहे. अनुप्रयोगांसाठी.

या कामात, पॅकिंग रोलिंग पावडर मेटलर्जी पद्धतीने मेटलर्जिकल इंटरफेसियल बाँडिंगसह Cf/AFS आणि AFS तयार केले गेले. Cf/AFS आणि AFS ची बबल उत्क्रांती सिंक्रोट्रॉन रेडिएशनद्वारे बबल न्यूक्लिएशन, वाढ आणि विलीनीकरण आणि स्थिरता यावर Cf ची यंत्रणा प्रकट करण्यासाठी स्थितीत दिसून आली. याव्यतिरिक्त, Cf/AFS आणि AFS चेंबर फर्नेसमध्ये 15 मिनिटांसाठी 620 ◦C वर फोम केले गेले. त्यानंतर, छिद्र आकार वितरण, छिद्र मायक्रोस्ट्रक्चर आणि फोम केलेल्या नमुन्यांचे संकुचित यांत्रिक गुणधर्म वैशिष्ट्यीकृत आणि तपासले गेले. उपरोक्त अभ्यासाच्या आधारे, Cf/AFS आणि AFS ची रचना आणि संकुचित शक्तीचे पद्धतशीरपणे मूल्यांकन केले गेले.

2. साहित्य आणि पद्धती

२.१. कच्चा माल

AFS आणि Cf/AFS तयार करण्यासाठी सहा कच्चा माल वापरला गेला: अल पावडर (सरासरी आकार: 45 μm, शुद्धता > 99.70%), Si पावडर (सरासरी आकार: 38 μm, शुद्धता > 99.50%), Cu पावडर (सरासरी आकार: 38 μm, शुद्धता >99.90%), Mg पावडर (सरासरी आकार: 75 μm, शुद्धता >99.70%), TiH2 पावडर (सरासरी आकार: 45 μm, शुद्धता > 99.70%), आणि तांबे-लेपित कार्बन फायबर (सरासरी आकार: 1～2 मिमी, तांबे-लेपित जाडी: 1.4 μm).

२.२. Cf/AFS चे फॅब्रिकेशन

पॅकिंग रोलिंग पावडर मेटलर्जी पद्धतीची योजना यामध्ये स्पष्ट केली आहेअंजीर 1. मिक्सिंग स्टेज दरम्यान, चतुर्थांश मिश्रधातू AlSi6Mg4Cu4 पावडर तयार केली गेली, ज्यामध्ये Al, Si, Cu, आणि Mg चे पावडर अनुक्रमे 86 wt%, 6 wt%, 4 wt%, आणि 4 wt% होते. 1 wt% ऑक्सिडाइज्ड TiH2 पावडर (हवेत 1.5 तासांसाठी 470 ◦C वर उष्णता उपचार) ब्लोइंग एजंट म्हणून जोडले गेले जे वितळण्याच्या तापमानात H2 वेगाने सोडते आणि वितळते. याव्यतिरिक्त, 0.5 wt% कार्बन तंतू हे मजबुतीकरण टप्पे म्हणून समाविष्ट केले गेले. विशेष म्हणजे, ओलेपणा वाढवण्यासाठी आणि फोमिंग दरम्यान फायबर-ॲल्युमिनियम मेल्ट इंटरफेसवर Al4C3 सारख्या हानिकारक प्रतिक्रिया टाळण्यासाठी, कार्बन फायबर इलेक्ट्रोप्लेटिंगद्वारे तांबे-लेपित होते. इलेक्ट्रोप्लेटिंग प्रक्रियेचे वर्णन Refs मध्ये केले आहे.अंजीर 2इलेक्ट्रोलेस प्लेटिंग प्रक्रियेद्वारे प्राप्त केलेले तांबे-लेपित कार्बन तंतू दर्शविते. कोटिंगमध्ये फायबर पृष्ठभागाचे एकसमान आणि सतत कव्हरेज असते(चित्र 2(a)-(b)). त्यानंतर, या अभ्यासात वापरल्या गेलेल्या वेगवेगळ्या मिश्रधातूंच्या रचना 3 तासांसाठी त्रिमितीय मिक्सरमध्ये Cf सह आणि त्याशिवाय वरील पावडर पूर्णपणे मिसळून तयार केल्या गेल्या. एकसमान मिश्रित पावडर सीलबंद पोकळीत गुंडाळली जाते, त्यानंतर थंड आणि गरम रोलिंग प्रक्रिया केली जाते.

कोल्ड रोलिंग स्टेज पोकळी आणि कणांमधील अंतरालीय जागांमधून हवा प्रभावीपणे अनेक पास आणि लहान उदासीनतेच्या मालिकेद्वारे बाहेर काढते. हॉट रोलिंग स्टेज हे सुनिश्चित करते की अग्रदूत पॅनेल आणि पावडरच्या सह-विकृतीकरणाद्वारे 98% पेक्षा जास्त सापेक्ष घनता प्राप्त करतो, जे त्यानंतरच्या फोमिंग प्रक्रियेस सुलभ करते. तपशीलवार रोलिंग प्रक्रिया पॅरामीटर्सचे वर्णन Refs मध्ये केले आहे. AFS आणि Cf/AFS फोम करण्यायोग्य पूर्ववर्ती वर नमूद केलेल्या प्रक्रियेद्वारे प्राप्त केले जातात. शेवटी, Cf/AFS आणि AFS नमुने तयार करण्यासाठी दोन्ही फोम करण्यायोग्य पूर्ववर्ती 620 ◦C वर 15 मिनिटांसाठी गरम केले गेले, जे छिद्र आकार विश्लेषण, मायक्रोस्ट्रक्चरल वैशिष्ट्यीकरण आणि संकुचित यांत्रिक गुणधर्म चाचण्यांसाठी वापरले गेले.

२.३. वैशिष्ट्यीकरण आणि चाचणी पद्धती

२.३.१. मायक्रोस्ट्रक्चरल वैशिष्ट्य

Cf/AFS आणि AFS च्या मायक्रोस्ट्रक्चर मॉर्फोलॉजीची फील्ड एमिशन स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी (SEM, Zeiss Ultra Plus) द्वारे तपासणी केली गेली. एनर्जी डिस्पर्सिव्ह स्पेक्ट्रोस्कोपी (EDS) चा वापर फोम केलेल्या नमुन्यांच्या सेल भिंतींमधील विविध टप्प्यांची रचना ओळखण्यासाठी केला गेला. इलेक्ट्रो-डिस्चार्जिंग मशीन (EDM, DK7745) वापरून फोम केलेले नमुने कापून नमुन्यांचे अनुदैर्ध्य भाग प्राप्त केले गेले. यानंतर, नमुन्यांचे रेखांशाचे भाग पेंटने लेपित केले गेले आणि नंतर अनुक्रमे 800-ग्रिट आणि 1500-ग्रिट सँडपेपर वापरून सँड आणि पॉलिश केले गेले. शेवटी, पॉलिश केलेल्या नमुन्याच्या क्रॉस-सेक्शनचे समतुल्य सेल व्यास (Dmean) इमेज विश्लेषण सॉफ्टवेअर, इमेज प्रो प्लस 6.0 वापरून निर्धारित केले गेले.

अंजीर 1.पॅकिंग रोलिंग पावडर मेटलर्जी पद्धतीची योजनाबद्ध.

अंजीर 2.(a) तांबे-लेपित कार्बन तंतूंच्या SEM प्रतिमा, आणि (b) (a) मध्ये लाल चौकोनाने चिन्हांकित केलेल्या प्रदेशाचे मोठे दृश्य दाखवते. प्रतिमा (c) आणि (d) हे (b) मधील A बिंदूचे EDS परिणाम आहेत.

अंजीर 3.सिंक्रोट्रॉन रेडिएशन प्रयोग सेटअपचे योजनाबद्ध आकृती.

२.३.२. सिंक्रोट्रॉन रेडिएशनद्वारे इन-सीटू फोमिंग निरीक्षणे

सिंक्रोट्रॉन रेडिएशन प्रयोग सेटअपचे योजनाबद्ध आकृती रेखाटले आहेअंजीर 3. बीजिंग सिंक्रोट्रॉन रेडिएशन फॅसिलिटी (बीएसआरएफ, बीजिंग इन्स्टिट्यूट ऑफ हाय एनर्जी फिजिक्स, चायनीज अकादमी ऑफ सायन्सेस, चीन) च्या बीमलाइन 4W1A येथे प्रयोग केले गेले. पारंपारिक शोषण-कॉन्ट्रास्ट इमेजिंगच्या विपरीत, हा पेपर सिंक्रोट्रॉन रेडिएशन लाइट स्त्रोतासह फेज-कॉन्ट्रास्ट इमेजिंगचा वापर करतो. हा दृष्टीकोन पारंपारिक शोषण इमेजिंगच्या मर्यादांना संबोधित करतो, जो दुर्बलपणे शोषून घेणारे पदार्थ दृश्यमान करण्यासाठी अप्रभावी आहे. नमुन्यांची फोमिंग प्रक्रिया कस्टम डिझाईन केलेल्या फोमिंग फर्नेसमध्ये केली गेली, ज्यामध्ये एक्स-रे बीमच्या दिशेने लंब असलेल्या 15 मिमी बाय 15 मिमी चौरस खिडकीचे वैशिष्ट्य आहे. आकृती 3 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे नमुना आकार 15 मिमी × 15 मिमी × 2 मिमी आहे. नमुना एका फोमिंग मोल्डमध्ये ठेवला जातो ज्यामध्ये सिरेमिक शीट्सची विशिष्ट संख्या असते. फोमिंग प्रक्रियेदरम्यान, क्ष-किरण नमुन्यातून जाऊ शकतात आणि चार्ज-कपल्ड डिव्हाइस (CCD) कॅमेराद्वारे कॅप्चर केले जातात. निवडलेला क्ष-किरण स्त्रोत 20 Kev च्या तीव्रतेवर चालवला गेला आणि संपूर्ण फोमिंग प्रक्रियेचे सर्वसमावेशक निरीक्षण सक्षम करण्यासाठी 7.4 मिमी × 7.4 मिमीचा कमाल दृश्य आकार वापरण्यात आला.

हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की निरीक्षण केलेले नमुने रोलिंग दिशा आणि स्पर्शिक दिशेला लंब अशा प्रकारे स्थित होते. 0.5 wt% Cf असलेल्या आणि 0.5 wt% Cf नसलेल्या दोन्ही पूर्ववर्तींनी EDM वापरून नमुन्यांच्या दोन्ही बाजूंमधून साइड पॅनेल काढले होते. ॲल्युमिनियम फोमच्या फोमिंग वैशिष्ट्यांवर Cf चा प्रभाव तपासण्यात आला. शिवाय, 620 ◦C च्या पूर्वनिर्धारित तापमानात एकाच गरम भट्टीत वेगवेगळ्या रचना असलेले पूर्ववर्ती फोम केले गेले.

२.३.३. कॉम्प्रेशन यांत्रिक गुणधर्म चाचणी

कंप्रेशन नमुने 23 मिमी उंची आणि 20 मिमी व्यासासह दंडगोलाकार नमुन्यांमध्ये EDM द्वारे कापले गेले आणि आकाराचा प्रभाव टाळण्यासाठी प्रत्येक दिशेने किमान 10 पूर्ण छिद्र समाविष्ट करण्याची खात्री केली गेली. 100 KN कमाल लोड क्षमता असलेल्या AG-XPLUS इलेक्ट्रॉन युनिव्हर्सल मटेरियल टेस्टिंग मशीनचा वापर करून, ISO13314–2011 आणि GB/T31930–2015 या मानकांनुसार अर्ध-स्थिर संक्षेप चाचण्या घेण्यात आल्या. प्रत्येक गटासाठी तीन नमुने तपासले गेले आणि या पेपरमधील संकुचित ताण-ताण वक्र तीन चाचणी केलेल्या नमुन्यांमधून मिळालेल्या सरासरी परिणामांचे प्रतिनिधित्व करतात. खोलीच्या तपमानावर 2 मिमी/मिनिट (10− 3 s− 1 च्या प्रारंभिक स्ट्रेन रेटशी संबंधित) ची स्थिर क्रॉस-हेड गती राखून, सर्व चाचण्या विस्थापन नियंत्रणाखाली केल्या गेल्या.

अंजीर 4.Cf/AFS फोमिंग प्रक्रियेची वेळ-विकसित सिंक्रोट्रॉन रेडिएशन प्रतिमा: (a) 380 ◦C च्या t0 क्षणी unfoamed precursor; (b)–(c) पूर्ववर्ती वितळताना मूलभूत तांबे आणि प्रकार II न्यूक्लिएशनचे विघटन; (d)-(g) विषम न्यूक्लिएशन आणि फुगे वाढण्याची प्रक्रिया; आणि (h)-(i) बुडबुडे विलीन होतात आणि फुटतात.

3. परिणाम आणि चर्चा

३.१. सिंक्रोट्रॉन रेडिएशन अंतर्गत सिटू फोमिंग वर्तन

3.1.1. Cf/AFS चे फोम उत्क्रांती

अंजीर 4Cf/AFS च्या फोमिंग प्रक्रियेचे चित्रण करणारी सिंक्रोट्रॉन रेडिएशन प्रतिमांची मालिका प्रदर्शित करते. Cf/AFS च्या मूळ प्रतिमा(चित्र 4 (अ))मॅट्रिक्स 380 ◦C वर घन अवस्थेत असताना कॅप्चर केले गेले आणि ही वेळ t0 म्हणून सेट केली गेली. पूर्ववर्तीमधील इतर घटकांच्या तुलनेत, Cf प्रामुख्याने राखाडी ॲल्युमिनियम-युक्त मॅट्रिक्समध्ये काळा दिसतो. फायबरच्या पृष्ठभागावरील उच्च तांबे सामग्रीचे श्रेय दिले जाऊ शकते, जसे मध्ये दर्शविल्याप्रमाणेअंजीर 2(c)-(d), ज्यामध्ये पूर्ववर्तीच्या इतर घटकांच्या तुलनेत सर्वात मोठे सापेक्ष अणू वस्तुमान आहे. शिवाय, बहुसंख्य Cf विखुरलेले आणि वेगळे असल्याचे आढळून आले आहे, एकत्र न ठेवता, मध्ये प्रदर्शित केले आहे.अंजीर 4(a). याचा अर्थ असा होतो की Cf च्या 0.5 wt% जोडणीसह, 3 तास ढवळण्याची प्रक्रिया प्रभावीपणे विखुरण्याची इच्छित स्थिती प्राप्त करू शकते.

t0+194s वर (यामध्ये पाहिल्याप्रमाणेअंजीर 4(b)), राखाडी ॲल्युमिनियम मॅट्रिक्स (लाल बाणाने चिन्हांकित) मध्ये 90 μm ते 180 μm व्यासासह मोठ्या संख्येने पांढरे, जवळजवळ गोलाकार बुडबुडे पाहिले जाऊ शकतात. 46 सेकंदात बुडबुड्यांची संख्या वाढत गेली, जसे मध्ये दाखवले आहेअंजीर 4(c). याशिवाय, मॅट्रिक्समध्ये होणारा आणखी एक उल्लेखनीय बदल म्हणजे काही लहान बुडबुडे Cf च्या पृष्ठभागावर Cu विघटन (लाल ठिपके असलेल्या बॉक्ससह चिन्हांकित) च्या आरंभाने तयार होतात. ही घटना तांबे-युक्त पावडर कॉम्पॅक्टमध्ये होणाऱ्या प्रकार II न्यूक्लिएशनला कारणीभूत आहे. हे सर्वमान्यपणे मान्य केले जाते की Cu ची जोडणी मिश्रधातूंचे वितळण्याचे तापमान लक्षणीयरीत्या कमी करते. यामुळे गरम प्रक्रियेदरम्यान तांबे पावडर असलेल्या पावडरच्या पूर्ववर्तीमधील वैयक्तिक पावडर कणांभोवती स्थानिकीकृत वितळले जाते, ज्यामुळे कमी तापमानात मोठ्या प्रमाणात Al–Si–Mg–Cu क्वाटरनरी युटेक्टिक वितळते. क्वाटरनरी युटेक्टिक मेल्ट पूल हा मिश्रधातूमध्ये कमकुवत प्रदेश असतो आणि न्यूक्लिएशनसाठी अधिक प्रवण असतो. परिणामी, फुगे फायबरच्या पृष्ठभागावर तांबे-लेपित जवळ न्यूक्लिट होण्याची आणि वाढण्याची अधिक शक्यता असते. शिवाय, या क्षणी मॅट्रिक्समधील कमी द्रव अंशामुळे TiH2 च्या विघटनातून वायू सहजपणे ॲल्युमिनियम मॅट्रिक्समध्ये जमा होतात. टाईप II न्यूक्लिएशन कमी द्रव अपूर्णांक मॅट्रिक्सला जबरदस्तीने विभक्त करणारा आणि द्रवाद्वारे क्रॅक पसरवणारा संचयित वायू प्रभावीपणे टाळू शकतो, परिणामी हायड्रोजनचे प्रमाण कमी होते.

अंजीर 4(d)मॅट्रिक्स संपूर्णपणे वितळल्यामुळे बुडबुडे सुरुवातीला न्यूक्लिट होतात आणि Cf च्या प्रदेशावर वाढतात आणि बबल स्थाने गायब झालेल्या तांबे-लेपित थराशी संबंधित असतात (लाल ठिपके असलेल्या बॉक्ससह चिन्हांकित). दुय्यम टप्पे जोडल्याने विषम न्यूक्लिएशन साइट्सची संख्या वाढते, ज्यामुळे मिश्रधातूच्या वितळण्याच्या आत नवीन बुडबुडे तयार होण्यासाठी ऊर्जा अडथळा कमी होतो. दरम्यान, न्यूक्लिएशन दर प्रति युनिट व्हॉल्यूम एकूण विषम न्यूक्लिएशन क्षेत्राशी संबंधित आहे. परिणामी, हे लक्षात येते की फुगे सुरुवातीला कार्बन फायबर असलेल्या ठिकाणी केंद्रक करतात आणि कार्बन फायबरच्या लांबीसह विस्तारतात. वितळलेल्या अंशामध्ये आणखी वाढ झाल्याने, त्यातून असंख्य नवीन बुडबुडे बाहेर पडत राहतातअंजीर 4(e)-4(g). तथापि, स्थानिकीकृत विलीनीकरण आणि बुडबुडे फुटण्याचा दर मंद आहे, हे दर्शविते की बुडबुडे उच्च स्थिरता आहेत. t0+426s वर, बुडबुड्यांची संख्या लक्षणीय वाढते आणि

पूर्ववर्ती खंड मोठ्या विस्ताराचे प्रदर्शन करते(चित्र 4(h)). शिवाय, काही बुडबुडे विलीन होणे (लाल बाणाने चिन्हांकित), जेथे ऑस्टवाल्ड परिपक्वतामुळे लहान बुडबुडे मोठ्या बुडबुडे शोषून घेतात, ही धातूच्या फेसांच्या उत्क्रांती दरम्यान एक अपरिहार्य प्रक्रिया आहे [४०]. या परिपक्वताच्या घटनेमुळे लहान संख्येने मोठे आणि अनियमित बुडबुडे देखील दिसतात (लाल बाणाने चिन्हांकितअंजीर 4(i)).

अंजीर 5.वेगवेगळ्या टप्प्यांवर AFS च्या फोमिंग प्रक्रियेची वेळ-उत्क्रांत प्रतिमा: (a) 380 ◦C च्या t0 क्षणी unmelted precursor; (b) पूर्ववर्ती वितळताना मूलभूत तांबे आणि प्रकार II न्यूक्लिएशनचे विघटन; (c) बुडबुड्यांचे न्यूक्लिएशन आणि वाढ प्रक्रिया; आणि (d)-(f) बुडबुडे विलीन होतात आणि फुटतात.

३.१.२. एएफएसची फोम उत्क्रांती

अंजीर. 5 AFS च्या फोमिंग प्रक्रियेचे वर्णन करणारी सिंक्रोट्रॉन रेडिएशन प्रतिमांची मालिका दर्शवते. Cf/AFS प्रमाणेच, AFS 380 ◦C वर घन अवस्थेत असताना सिंक्रोट्रॉन रेडिएशन अनुक्रमासाठी प्रारंभिक प्रतिमा कॅप्चर करण्यात आली होती (पहाअंजीर 5(a)). जेव्हा मॅट्रिक्स सॉलिडस तापमानापेक्षा जास्त गरम केले जाते तेव्हा लहान पांढरे बुडबुडे दिसतातअंजीर 5(b) आणि (c), TiH2 च्या विघटनामुळे आणि Cu- समृद्ध प्रदेशात प्रकार II न्यूक्लिएशनच्या घटनेमुळे. तथापि, व्युत्पन्न झालेल्या बुडबुड्यांची संख्या आणि त्यांची वितरण घनताअंजीर 5(c)च्या तुलनेत लक्षणीयरीत्या कमी आहेअंजीर 4(c). हे सूचित करते की सीएफ/एएफएस न्यूक्लिएशन दरम्यान लवकर गॅस सोडण्यासाठी अधिक चॅनेल प्रदान करते, कमी द्रव अंश असलेल्या ॲल्युमिनियम मॅट्रिक्समध्ये क्रॅकचे जास्त प्रमाणात निर्माण होण्यापासून प्रतिबंधित करते.

सीएफ/एएफएसच्या तुलनेत एएफएस न्यूक्लिएशन साइट्सची कमी संख्या आणि असामान्य बबल वाढीची उच्च संभाव्यता यापासून पाहिली जाऊ शकते.अंजीर 5(d)-(f). AFS फुग्यांची उत्क्रांती अनियमित आहे आणि मायक्रोमीटर आकाराचे बुडबुडे आणि असामान्यपणे मिलिमीटर आकाराचे मोठे फुगे (लाल बाणाने चिन्हांकित) या दोन्हींच्या सहअस्तित्वामुळे त्यांच्या आकारांमध्ये विस्तृत चढउतार दिसून येतात. शिवाय, प्रारंभिक न्यूक्लिएशन प्रक्रियेदरम्यान ही अस्थिरता आणि एकरूपता यामुळे अंतिम छिद्र रचना आणि AFS आणि Cf/AFS मधील यांत्रिक गुणधर्मांमध्ये लक्षणीय फरक होऊ शकतो.

३.२. मॅक्रोस्ट्रक्चर विश्लेषण

मॅक्रोस्कोपिक पोर मॉर्फोलॉजी आणि AFS आणि Cf/AFS मधील छिद्र व्यासातील फरक तपासण्यासाठी, दोन सँडविच रचना प्रयोगशाळेच्या परिस्थितीत 15 मिनिटांसाठी 620 ◦C च्या फोमिंग तापमानात तयार केल्या गेल्या. AFS आणि Cf/AFS चे मॅक्रोस्ट्रक्चर्स आणि सेल आकाराचे वितरण यामध्ये दर्शविले आहेअंजीर 6. दोन सँडविच स्ट्रक्चर्सच्या नमुन्यांमधील उभ्या भागांची तुलना केल्यावर असे दिसून येते की Cf/AFS फोममध्ये सूक्ष्म पेशी असतात आणि पेशी फुटणे किंवा विलीन होणे यासारखे दोष कमी असतात (पहाअंजीर 6 (ब)). त्याउलट, मध्ये दाखवल्याप्रमाणेअंजीर 6(a), AFS काही असामान्यपणे मोठ्या छिद्रांच्या उपस्थितीसह खराब छिद्र एकजिनसीपणा प्रदर्शित करते. दरम्यान, AFS आणि Cf/AFS साठी समतुल्य छिद्र व्यास अनुक्रमे 2.9 ± 0.2 mm आणि 1.9 ± 0.1 mm होते, हे सूचित करते की छिद्र व्यास Cf च्या जोडणीने अधिक परिष्कृत होते (पहाअंजीर 6(c) आणि (d)).

छिद्र संरचनेच्या उत्क्रांतीवर दोन स्पर्धात्मक यंत्रणांचा प्रभाव पडतो: TiH2 चे विघटन आणि फोमचे विलीनीकरण आणि फाटणे. TiH2 चे विघटन न्यूक्लिएशन, सच्छिद्रता आणि विस्तार दराच्या संख्येत वाढ होण्यास हातभार लावते, तर बुडबुडे विलीन होणे आणि फुटणे यामुळे छिद्रांची संख्या कमी होते आणि छिद्रांचा व्यास वाढतो. बबल विलीन होणे आणि फुटणे इव्हेंट्स कमी करणे चांगले सेल्युलर संरचना प्राप्त करण्यासाठी योगदान देते. म्हणून, फोमिंग प्रक्रियेदरम्यान छिद्रांच्या संरचनेची एकसंधता राखण्यासाठी फोमची उच्च स्थिरता आवश्यक आहे. Cf/AFS साठी, Cf ची जोडणी ॲल्युमिनियम वितळलेल्या तंतूंच्या ओलेपणात मोठ्या प्रमाणात सुधारणा करते. मेल्ट फोमिंग पद्धतीने तयार केलेल्या नोंदवलेल्या Cf प्रबलित ॲल्युमिनियम फोम [४४] प्रमाणेच, Cf ची जोडणी सेल भिंत फुटणे रोखून ॲल्युमिनियम फोम स्थिर करते आणि एकत्रीकरण कमी करते. दरम्यान, Cf सेलच्या भिंतीमध्ये जाळ्यासारखी रचना तयार करू शकते, ज्यामुळे पृथक्करण शक्ती निर्माण होते आणि बुडबुडे फुटण्यास प्रतिबंध होतो, अशा प्रकारे, सेल संरचना, फोम स्थिरता आणि छिद्र वितरणाची एकसमानता सुधारते.

३.३. मायक्रोस्ट्रक्चरल वैशिष्ट्य

अंजीर 7(a)AFS सह फोमिंग केल्यानंतर सेल भिंतीची मायक्रोस्ट्रक्चर दर्शवते. AlSi6Cu4Mg4 मिश्रधातूच्या फोम्ससाठी नोंदवल्याप्रमाणे, युटेक्टिक Al–Si, Mg2Si, Al2Cu आणि Al5Cu2Mg8Si6, मिश्रधातूमध्ये उपस्थित आहेत, जे मधील EDS विश्लेषणातून मिळालेल्या निष्कर्षांशी सहमत आहेत.अंजीर 7(b). हे ठिसूळ टप्पे छिद्र भिंत कमकुवत करून किंवा विकृतीच्या वेळी क्रॅकचा स्रोत म्हणून काम करून ॲल्युमिनियम फोमचे यांत्रिक गुणधर्म कमी करतात. म्हणून, मजबुतीकरण टप्प्यांच्या जोडणीद्वारे छिद्र भिंतीचे यांत्रिक गुणधर्म वाढवणे हे एक व्यवहार्य आणि प्रभावी धोरण आहे.

Cf/AFS साठी, ते येथून पाहिले जाऊ शकतेअंजीर 7(c) आणि (d)Cf सेलच्या भिंतीच्या आत किंवा सेल भिंतीच्या काठावर वितरीत केले जाते, Cf ची ॲल्युमिनियम वितळण्याबरोबर उत्कृष्ट ओलेपणा असल्याचे दर्शवते. शिवाय, हे लक्षात घेण्यासारखे आहे (संदर्भ कराअंजीर 7(d)) तंतू आणि ॲल्युमिनियम वितळण्याच्या दरम्यानच्या इंटरफेसमध्ये अवक्षेपित टप्प्यातील अल्प प्रमाणात Al2Cu तयार होतो. ही घटना तंतू आणि मॅट्रिक्स यांच्यातील मजबूत बंधन साध्य करण्यासाठी योगदान देते. या प्रसार प्रतिक्रियेची प्रगती अंतर्ज्ञानाने पाहिली जाऊ शकतेअंजीर 4(a)-(c). लक्षात घ्या की, अवक्षेपित टप्पा कार्बन तंतूंना पूर्णपणे वेढत नाही आणि या वितरणाची स्थिती आणि प्रमाण Cf/AFS साठी फायदेशीर आहे. Lv et al च्या अभ्यासावर आधारित, Cf प्रबलित ॲल्युमिनियम मॅट्रिक्स संमिश्र सामग्रीवर, हे सिद्ध झाले की प्रक्षेपित अवस्थेची योग्य मात्रा इंटरफेसियल बॉण्ड शक्तीवर प्रभाव आणि नियमन करू शकते.

अंजीर 6.प्रतिनिधी नमुन्याचे अनुलंब विभाग (a) AFS आणि (b) Cf/AFS. (a) आणि (b) शी संबंधित समतुल्य व्यास विरुद्ध क्षेत्रफळ अपूर्णांक अनुक्रमे (c) आणि (d) मध्ये चित्रित केले आहेत. (c) आणि (d) मधील घन निरंतर रेषा लॉग-नॉर्मल फिट दर्शवते. रीग्रेशन (R2 ) तंदुरुस्ततेचे प्रतिनिधित्व करते.

अंजीर 7.SEM प्रतिमा (a) आणि (b) त्यांच्याशी संबंधित मायक्रोस्ट्रक्चर दर्शवतातअंजीर 6(a) AFS आणिअंजीर 6(b) Cf/AFS, अनुक्रमे, शिवाय,अंजीर 7(b) आणि (d) चे स्थानिकीकृत मोठेपणा दाखवतातअंजीर 7(a) आणि (c), अनुक्रमे.

३.४. Al–Si–Mg–Cu फोम स्थिर करणाऱ्या सीएफची यंत्रणा

वर नमूद केलेल्या विश्लेषणावर आधारित, Cf/AFS आणि AFS साठी फोमिंग यंत्रणेचे योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व यात सारांशित केले आहे.अंजीर 8. Cf/AFS आणि AFS मधील न्यूक्लिएशन स्टेज, बबल ग्रोथ, आणि विलीनीकरण स्टेज, आणि हळूहळू सॉलिडिफिकेशन स्टेजमधील लक्षणीय फरक, जसे की मध्ये स्पष्ट केले आहे.अंजीर 8(a) आणि (b).

अंजीर 8.Cf/AFS आणि AFS फोमिंग वर्तनाचे योजनाबद्ध आकृती: (a) Cf/AFS; आणि (b) AFS.

AlSi6Cu4Mg4 मिश्रधातूच्या फोम्सच्या न्यूक्लिएशन अवस्थेत, फुगे TiH2 कणांच्या स्थानावर न्युक्लीएट न होता तांब्याच्या कणांच्या सभोवतालच्या द्रव चतुर्थांश युटेक्टिकमध्ये केंद्रक बनतात. पूर्ववर्तीच्या सर्वात कमकुवत प्रदेशात (प्रकार II न्यूक्लिएशन) या प्रकारचे न्यूक्लिएशन TiH2 विघटनाने सोडलेल्या वायूंसाठी अधिक सुटका मार्ग प्रदान करते, वायूंचा संचय टाळतात आणि ॲल्युमिनियम वितळताना क्रॅक पसरतात. तांबे-लेपित कार्बन तंतू जोडल्याने वरवर पाहता H2 सोडण्यासाठी आणखी चॅनेल तयार होतात. तथापि, या टप्प्यावर ॲल्युमिनियम वितळण्यात पुरेसे द्रव अंश नसल्यामुळे, अशा लहान बुडबुड्यांना H2 चा पुरेसा स्रोत वाढणे कठीण आहे. परिणामी, तापमान वाढल्याने हे छोटे फुगे वितळण्याच्या आतच फुटतात. जेव्हा पूर्ववर्ती पूर्णपणे वितळले जाते, तेव्हा TiH2 च्या हिंसक डिहायड्रोजनेशन प्रतिक्रियेतून मुक्त होणारे H2 न्यूक्लीएशन बिंदूच्या आधारावर न्यूक्लिट होईल आणि वेगाने वाढेल. Cf बुडबुड्यांच्या निर्मितीसाठी असंख्य विषम न्यूक्लिएशन साइट्स प्रदान करते, ज्यामुळे न्यूक्लिएशन दर मोठ्या प्रमाणात वाढतात. त्याच बरोबर, Cf ची उपस्थिती प्राथमिक बुडबुड्यांचा संपर्क आणि विलीनीकरण प्रभावीपणे प्रतिबंधित करते आणि विसंगतपणे मोठ्या फुगे तयार होण्यापासून टाळते.

बुडबुड्यांच्या वाढीच्या आणि विलीनीकरणाच्या अवस्थेत, Cf जोडल्याने फोमची स्थिरता लक्षणीयरीत्या सुधारते. याचे कारण असे आहे की Cf आणि ॲल्युमिनियम वितळण्याची क्षमता चांगली आहे आणि तंतू दोन गॅस-लिक्विड इंटरफेसमध्ये सहजपणे अडकून नेटवर्क संरचना तयार करू शकतात (जसे मध्ये दाखवले आहे.अंजीर 7(c)). लिक्विड फिल्म पातळ केल्यामुळे, तंतू पठाराच्या सीमेपासून सक्शनला विरोध करण्यासाठी विभक्त दाब निर्माण करू शकतात, त्यामुळे द्रव फिल्म फुटण्यापासून प्रतिबंधित करते. म्हणून Cf/AFS ला AFS च्या तुलनेत जास्त फोमिंग वेळ लागतो, उच्च स्थिरतेसह जे फोमच्या उत्क्रांती दरम्यान छिद्र संरचनाची एकसमानता राखू शकते.

धीमे घनीकरण अवस्थेत, Cf/AFS मधील बुडबुडे यापुढे वाढू शकत नाहीत आणि तंतू सेल भिंतीमध्ये (लाल ठिपके असलेल्या बॉक्ससह चिन्हांकित) एम्बेड केलेले असतात. ओस्टवाल्ड मॅच्युरेशनमध्ये दिसल्याप्रमाणे, तंतूंची ही धारणा मोठ्या बुडबुड्यांद्वारे लहान बुडबुडे शोषून घेण्यास प्रतिबंध करते आणि घनता विस्तारामुळे सेल भिंत फुटणे प्रतिबंधित करते. परिणामी, AFS च्या तुलनेत Cf/AFS अधिक एकसंध छिद्र रचना आणि कमी छिद्र दोष प्रदर्शित करते.

३.५. यांत्रिक गुणधर्म

जवळजवळ समान सच्छिद्रता (अनुक्रमे 83.2% आणि 81.4%) असलेल्या Cf/AFS आणि AFS साठी संकुचित ताण-तणाव वक्र सादर केले आहेत.अंजीर 9(a). संकुचित ताण-तणाव वक्र एक वेगळे त्रिस्तरीय वैशिष्ट्य प्रदर्शित करते, ज्यामध्ये रेखीय लवचिक प्रदेश, पठारी प्रदेश आणि घनता क्षेत्र यांचा समावेश होतो. AFS आणि Cf/AFS चे संकुचित उत्पन्न सामर्थ्य अनुक्रमे 8.44 MPa आणि 11.87 MPa होते. AFS च्या तुलनेत Cf/AFS ची संकुचित उत्पन्न शक्ती 40.6% ने वाढली आहे. दरम्यान, Cf/AFS ची उर्जा शोषण क्षमता त्याच स्ट्रेनमध्ये AFS पेक्षा चांगली आहे, जसे मध्ये दाखवले आहे.अंजीर 9(b). AFS आणि Cf/AFS ची ऊर्जा शोषण क्षमता अनुक्रमे 3.3 MJ/m3 आणि 6.1 MJ/m3 आहे. Cf/AFS ची ऊर्जा शोषण क्षमता AFS च्या तुलनेत 84.8% ने सुधारली आहे.

अंजीर 9.Cf/AFS आणि AFS चे संकुचित ताण-ट्रेन वक्र आणि ऊर्जा शोषण क्षमता वक्र: (अ) संकुचित ताण-ट्रेन वक्र; (b) ऊर्जा शोषण क्षमता वक्र.

Cf च्या समावेशाने फोम कोरच्या यांत्रिक गुणधर्मांमध्ये लक्षणीय वाढ केली. चे यांत्रिक गुणधर्म हे सर्वज्ञात आहेॲल्युमिनियम फोमछिद्र संरचना आणि स्ट्रट यांत्रिक गुणधर्मांशी जवळून संबंधित आहेत. मॅक्रोस्ट्रक्चरल विश्लेषणाने सूचित केले की Cf जोडल्याने छिद्र आकार सुधारला, छिद्र वितरण सुधारले आणि छिद्र दोष कमी झाले. ससीकुमार वगैरेंच्या निष्कर्षांप्रमाणेच. आणि यंगेटल. संकुचित शक्ती आणि ऊर्जा शोषण कार्यक्षमता वाढविण्यासाठी लहान छिद्र व्यास आणि अरुंद छिद्र वितरण अधिक फायदेशीर आहे. शिवाय, फोमच्या यांत्रिक गुणधर्मांवर मायक्रोस्ट्रक्चरचा प्रभाव मुख्यतः फोमच्या छिद्र भिंतींमध्ये एम्बेड केलेल्या सीएफमुळे होतो. ॲल्युमिनियम मॅट्रिक्समधील कार्बन तंतूंच्या तांबे-कोटेडचा प्रसार आणि विरघळल्याने तंतू आणि ॲल्युमिनियम मॅट्रिक्स यांच्यातील एक मजबूत इंटरफेसियल बॉन्ड प्राप्त होऊ शकतो, जे लोड ट्रान्सफरमध्ये योगदान देते. छिद्राच्या भिंतीमध्ये उच्च मॉड्यूलस कार्बन फायबर स्टेपल केल्याने छिद्र भिंतीचे कॉम्प्रेशन लोड अंतर्गत विकृतीकरण मर्यादित करू शकते आणि भार सहन करण्याची क्षमता सुधारू शकते. हे सर्व घटक AFS च्या तुलनेत उच्च उत्पादन शक्ती आणि ऊर्जा शोषण क्षमता प्राप्त करण्यासाठी Cf/AFS ला अनुकूल करतात.

4. निष्कर्ष

या कामात Cf/AFS आणि AFS पॅकिंग रोलिंग पावडर मेटलर्जी पद्धतीने तयार केले गेले. Cf/AFS आणि AFS चे फोमिंग वर्तन डायनॅमिकपणे सिंक्रोट्रॉन रेडिएशनद्वारे पाहिले गेले.

बबल न्यूक्लिएशन आणि वाढीवर Cf चा प्रभाव तपासा. याव्यतिरिक्त, छिद्र आकारविज्ञान, छिद्र वितरण आणि ॲल्युमिनियम फोम्सच्या कॉम्प्रेशन गुणधर्मांवरील Cf चे कसून विश्लेषण केले गेले. मुख्य निष्कर्ष खालीलप्रमाणे आहेत:

(१) सिटू निरीक्षणातील सिंक्रोट्रॉन रेडिएशन हे स्पष्ट करते की दोन्ही Cf/ AFS आणि AFS फोमिंग प्रक्रिया तीन भिन्न टप्पे प्रदर्शित करतात: बबल न्यूक्लिएशन, बबल वाढ आणि विलीनीकरण आणि घनता.

AFS च्या तुलनेत, Cf/AFS ची फोमिंग प्रक्रिया उच्च स्थिरता आणि बबल एकरूपता दर्शवते. छिद्र उत्क्रांती प्रक्रियेदरम्यान AFS असामान्यपणे मोठे आणि खडबडीत छिद्र तयार करण्यास प्रवण आहे. याव्यतिरिक्त, असमानतेचे श्रेय Cf च्या विषम न्यूक्लिएशन इफेक्टला दिले जाते, जे बुडबुड्याची भिंत फुटणे प्रतिबंधित करते आणि न्यूक्लिएशन रेट वाढवताना एकत्रीकरण कमी करते.

(2) 0.5 wt.% Cf ची जोडणी समतुल्य छिद्र व्यास 2.9 ± 0.2 मिमी ते 1.9 ± 0.1 मिमी पर्यंत शुद्ध करते, खरखरीत छिद्र दोष लक्षणीयरीत्या कमी करते. त्याच बरोबर, मायक्रोस्ट्रक्चर Cf ची चांगली ओलेपणा प्रकट करते, जे छिद्र भिंती आणि गॅस-सॉलिड इंटरफेससह वितरित केले जाते, ज्यामुळे फोम स्थिरता वाढते.

(3) AFS च्या तुलनेत, Cf/AFS ची संकुचित उत्पन्न शक्ती आणि ऊर्जा शोषण क्षमता अनुक्रमे 40.6% आणि 84.8% ने वाढली. या अभ्यासाचे निष्कर्ष मेटलर्जिकल बाँडिंग इंटरफेससह ॲल्युमिनियम फोम सँडविच पॅनेलच्या मजबुतीकरणासाठी कल्पना प्रदान करू शकतात ज्यात ऑटोमोटिव्ह आणि एरोस्पेस उद्योगांच्या क्षेत्रात अभियांत्रिकी अनुप्रयोगांची क्षमता आहे.

जर्नल ऑफ मटेरियल रिसर्च अँड टेक्नॉलॉजी मधील लेख