تاثير عمليات پايدار سازي عامل حباب زا در توليد فومهاي آلومينيمي

Effect of stabilizing the blowing agent in the production of aluminium foams

فوم هاي آلومينيمي فوق سبك در سال هاي اخير جايگاه ويژه اي در صنايع نيازمند مواد با استحكام بالا در مقابل وزن پايين پيدا كرده است. روش هاي متفاوتي براي توليد اين فوم ها به كار گرفته مي شود، اما كاربردي ترين و با استحكام ترين اين مواد با روش متالورژي پودر توليد مي شوند. جهت انجام فرآيند فوم زايي در اين روش از مخلوط كردن پودرهاي فلزي با پودر حباب زاي هيدريد تيتانيم استفاده مي شود. سپس اين مخلوط پودري با پرس هاي متوالي سرد و گرم به شكل قرص درآمده و با قراردادن اين پيش سازه ي فومي شونده درون كوره در دماي مناسب فوم آلومينيمي توليد مي شود. اما با توجه به دماي پايين خروج گاز پودر حباب زاي هيدريد تيتانيم (400 درجه سانتي گراد) نسبت به نقطه ذوب آلياژهاي آلومينيم، اين پودر نيازمند انجام عمليات پايدار سازي قبل از استفاده در مخلوط پودري است. در اين تحقيق پودر حباب زاي هيدريد تيتانيم در دماها و زمان هاي متفاوت در محيط هوا و آرگون تحت عمليات حرارتي پايدار سازي قرار گرفته و پس از آن آزمايش طيف سنجي جرمي گاز هيدروژن بر روي نمونه ها انجام شده است. نتايج بدست آمده حاكي از آن بود كه با انجام عمليات حرارتي مناسب در محيط هوا دماي خروج گاز در اين پودر را مي توان تا 520 درجه سانتي-گراد افزايش داد، اين در حالي است كه ذخيره ي هيدروژن آن فقط 38% افت مي كند. با توجه به نتايج به دست آمده بهترين شرايط عمليات حرارتي انتخاب و پودرهاي آلومينيم، سيليسيم، منيزيم و هيدريد تيتانيم بهينه سازي شده جهت توليد آلياژ AlSiMgمخلوط شدند. سپس اين مخلوط فلزي توسط پرس گرم فشرده شده و در دماي ذوب آلياژ به مدت 20 دقيقه درون كوره الكتريكي- مقاومتي مورد عمليات فوم زايي قرار گرفت و ساختار دروني آن بررسي شد.

Aluminium foams have achieved large interests over the past few yearsbecause of their light weight and high strength. There are several ways to produce aluminium foams but the most practical and the strongest ones are produced by powder metallurgyprocess. In thistechnique, TiH2 as the foaming agent is mixed with the other metal powders. Then the mixture is formed to tablet-shape samples via successive cold and hot compactions. The tablet-shape sample is a precursor of the final foam product which can be foamed at the appropriate temperature. Due to low temperature of TiH2 decomposition andhydrogen release (400°C) compared to the melting point ofaluminium alloys, TiH2 powderneeds to be stabilized before mixing it with the other metal powders. In the present study, the effects of time, temperature, and atmosphere (air and Ar) has been investigated on the stabilizing of TiH2 powder.Hydrogen mass spectrometry test was performed on all samples to achieve the optimum condition. Results indicate that TiH2 heat treatment in air shifts the gas release temperature to 520°C while only 38% of hydrogen content is reduced in the process. Considering the optimum condition of TiH2 heat treatment, Al, Si, Mg and TiH2 powders were mixed, hot pressed, heated for 20 minutes at the semi-solid temperatures of the alloys in a resistance furnace to produce the metallic foam. Macro and micro structures ofall samples were also investigated.