Methods of sinterability determination of titanium alloy foams

• Autorzy: Zdunek J. , Mizera J. , Kurzydłowski K.J.

Warianty tytułu

PL

Metody określania spiekalności pian tytanowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Foamed materials are becoming widespread in many branches of industry for example in transportation industry. While polymeric foams have been applied for many years - foamed metals are now beginning to move into the focus of interest [1]. Many studies have been carried out recently on metallic foams [2]. Their advantages are lightweight, high surface to volume ratio, high stiffness and cellular structure. They also combine low weight with such properties as good energy absorption and thermal resistance [3]. The aim of present study was to investigate sinterability of three different types of titanium foams obtained by powder metallurgy method. One of the methods of determine sinterability of metallic foams, is to describe contents of polymer in their structure after two stages (burnout and sintering) of heat treatment. Scanning Electron Microscopy was used to examine foams on this purpose. The burnout temperature was 350 °C and holding time at this temperature varied from 48 to 96 h. The sintering temperature was 900 °C and time of sintering was either 2.5 or 4.5 h. SEM observations have shown that short burnout time at 350 °C is insufficient to remove all polymers from the foam. The next determinant of sinterability is their density and porosity. Those parameters were also carried out. The influence of silica additions to titanium foam was also investigated. Investigations shown that it lengthens time of polymer removal and increases also porosity of a foam. Several types of foaming processes are now available, which allow to production of cellular materials. The present paper is concerned with one of them, which can be implemented relatively easily for Ti alloys. Additionally this process allows a formation of relatively homogeneous pore structure at a direct net-shape fabrication method.

PL

Materiały spienione stają się obecnie szeroko rozpowszechniane w wielu dziedzinach przemysłu (np. w transporcie, budownictwie). Podczas gdy pianki polimerowe są w użyciu już od wielu lat, to spienione metale zyskały zainteresowanie dopiero niedawno. Ich zaletami są: lekkość, duży stosunek powierzchni do objętości, wysoka sztywność i struktura komórkowa. Materiały te łączą ze sobą małą gęstość z takimi właściwościami, jak dobra absorpcyjność energii i odporność cieplna. Celem niniejszej pracy było określenie spiekalności trzech różnych pian na osnowie tytanu, otrzymanych metodą metalurgii proszków. Jedną z metod wyznaczenia spiekalności pian metalicznych lak otrzymanych jest określenie obecności polimeru w strukturze piany przeprowadzone po wypalaniu i spiekaniu. Temperatura procesu wypalania wynosiła 350 °C, a czas przetrzymywania próbek w piecu od 48 do 96 h. Spiekanie prowadzono w temperaturze 900 °C przez 2,5 lub 4,5 h. Obserwacje na mikroskopie skaningowym ujawniły, że krótki czas wypalania w temperaturze 350 °C nie jest wystarczający do usunięcia całego polimeru ze struktury piany. Następnym wyznacznikiem spiekalności pian jest określenie ich gęstości i porowatości. Ustalono również wpływ SiO2 na spiekalność i porowatość. Wyniki badań wykazały, że dodatek ten wydłuża czas potrzebny do usunięcia polimeru z piany i jednocześnie zwiększa jej porowatość. Z wielu dostępnych metod otrzymywania pian metalicznych zastosowana do produkcji pian tytanowych badanych w poniższych eksperymentach metoda metalurgii proszków pozwala na otrzymanie najbardziej homogenicznej struktury o równoosiowych porach.

Słowa kluczowe

PL

spiekalność; piana tytanowa; piany metaliczne; metalurgia proszków

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2004
• Tom: R. XXV, nr 1
• Strony: 39--43
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Zdunek J.

• Wydział Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej

autor

Mizera J.

• Wydział Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej

autor

Kurzydłowski K.J.

• Wydział Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej

Bibliografia

• [1] Lorna J. Gibson and Michael F. Ashby: „Cellular solids"; Structure and properties-2nd edition; Cambridge University Press; 1997
• [2] Z. X. Gou and C. S. Y. Jee and N. Ozguven and J. R. G. Evans: „Processing and structural characterisation of metal foams"; internal report from Department of Materials, Queen Mary and Westfield College, University of London
• [3] J. Baumeister and J. Banhart and M. Weber: „Metal foams near commercialization"; MPR, April 1997, pp. 38-41
• [4] C. S. Y. Jee: „Processing of metal foams"; Internal report from Department of Materials, Queen Mary and Westfield College, University of London
• [5] J. Baumeister and J. Banhart and M. Weber: „Aluminium foams for transport industry"; Materials & Design, vol 18, Nos. 4/6, pp. 217-220, 1997
• [6] T. G. Nieh and K. Higashi and J. Wadsworth: „Effect of celi morphology on the compressive properties of open celi aluminium foams"; Materials Science and Engineering, A283 (2000) 105-110
• [7] O. Prakash and J. D. Embury and H. Sang and C. Sinclair and P. Silvetti: „Light weight cellular structure based on aluminium"; Synthesis/Processing of Lightweight Metallic Materials II; edited by C. M. Ward-Close, F. H. Froes, D. J. Chellman and S. S. Cho; The Minerals, Metals & Materials Society, 1997
• [8] T. Wejrzanowski: „MicroMeter", Computer software. 2000, Warsaw Uniyersity of Technology, Materiał Science and Engineering Faculty
• [9] C. Uslu and K. J. Lee and T. H. Sanders Jr and J. K. Cochran Jr.: „Ti-6Al-4V hollow sphere foams"; The Minerals, Metals & Materials Society, 1997
• [10] C. S. Y. Jee, N. Ozguven, Z. X. Guo and J. R. G. Evans: „Preparation of high porosity metal foams"; Metallurgical and Materials Transaction B; vol. 31B, dec. 2000, pp. 1345-1351
• [11] C. C. Yang, H. Nakae: „Foaming characteristics control during production of aluminium alloy foam"; Journal of Alloys and Compounds 313, (2000), pp. 188-191