Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wielofunkcyjne warstwowe materiały kompozytowe na kadłuby wybranych jednostek eksploatowanych w warunkach żeglugi śródlądowej

Grabian J., Ślączka W., Przetakiewicz W.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2018

|

z. 90 [298], nr 3

297--308

PL

Artykuł przedstawia badania wstępne dotyczące wielowarstwowego materiału kompozytowego spełniającego postawione wymagania dotyczące budowy kadłubów wybranych jednostek pływających, przeznaczonych do żeglugi śródlądowej. Dokonano analizy i opisano warunki eksploatacyjne jednostek pływających śródlądowych, ze szczególnym naciskiem na bezpieczeństwo i koszty obsługi eksploatacyjnej jednostek. Zaproponowano sposób zwiększenia bezpieczeństwa użytkowania jednostki przez wprowadzenie wielowarstwowego materiału ograniczającego możliwości rozszczelnienia kadłuba w przypadku uderzenia o obiekty znajdujące się pod wodą. W celu badań porównawczych określono warunki przyjętej technologicznej próby zginania oraz wymagania dotyczące wielowarstwowych płyt próbnych. Wytworzono trój- i czterowarstwowe płyty próbne o grubości 14-30 mm, wykorzystując: kompozyty zawiesinowe na bazie żywicy epoksydowej zbrojone cząstkami ceramicznymi, kompozyty na bazie żywicy poliestrowej zbrojone uporządkowanym włóknem szklanym oraz piany metalowe na bazie aluminium oraz kompozytu aluminiowo-ceramicznego. Przedstawiono wyniki wstępnych badań dotyczących odporności płyt próbnych na zginanie w warunkach przyjętej próby technologicznej, a także odporności na ścieranie. Odniesiono się do możliwości wytwarzania tak skomponowanych materiałów warstwowych w warunkach znanej, szeroko stosowanej technologii formowania elementów kształtowych z kompozytów polimerowo-szklanych w formach negatywowych. Doprecyzowano typ śródlądowych obiektów pływających, wykazując zalety i celowość stosowania tych materiałów.

EN

The article presents the preliminary tests of a multilayer composite material that meets design requirements for hulls of some vessels intended for inland navigation. In the analysis and description of operating conditions of inland vessels a particular focus was put on the safety and operational costs of the vessels. The solution proposed to increase operational safety consists in introducing a multilayer material that limits the loss of hull integrity in the case a vessel hits an underwater object. For comparative studies, the conditions of the adopted technological bending test were defined along with requirements for multilayer test plates. Plates produced for the tests were three- and four-layered 14-30 mm thick plates made of three materials: epoxy resin-based suspension composites reinforced with ceramic particles, polyester resin-based composites reinforced with ordered fiberglass and metal foams based on aluminium and aluminium-ceramic epoxy. The preliminary research results include the resistanceof test plates to bending in the adopted technological test conditions and abrasive resistance. Particular reference was made to the manufacturing of so composed layered materials applying a known and widely used process of forming profiled elements of polymer-glass composites in negative moulds. The type of inland vessel was more precisely indicated, along with advantages and purpose of using the materials under consideration.

2

CFD simulation of heat transfer and fluid flow within metallic foam in forced convection environment

Boulahrouz S., Avenas Y., Chehhat A.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2017

|

Vol. 21, nr 3

611--635

EN

In the present study, a CFD simulation of forced convection in a rectangular block of aluminum foam is investigated. A two energy equations model with the Brinkman-Forchheimer extended Darcy model is considered in the CFD investigation. The governing equations are solved using COMSOL, a commercial multiphysics finite-element PDE solver. Three types of aluminum foam 10-, 20-, 40- pore per inch with different porosity are studied. A parametric study for the range of Reynolds number Re = 250-2000 and the imposed heat flux qw = 0:8−1:6 (W/cm2) is carried out to examine the thermal and the fluid flow behaviors of the aluminum foams. It is found that the plug flow conditions are prevalence for the aluminum foams. The 40-pore per inch aluminum foam has a better heat transfer performance with a larger pressure drop, followed by the 20-, and then by the 10- pore per inch. The validation of the simulation results is made against experimental data from the literature and showed a perfect agreement.

3

Struktury przepływu gaz-ciecz w kanałach wypełnionych pianami aluminiowymi

Dyga R., Płaczek M., Witczak S.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2015

|

Nr 6

321--322

PL

Przedstawiono wyniki badań doświadczalnych dotyczących identyfikacji struktur przepływu dwufazowego gaz-ciecz w kanałach wypełnionych pianami aluminiowymi. W trakcie badań obserwowano struktury korkową, rzutową, tłokową i rozwarstwioną. Stwierdzono, że rodzaj struktur przepływu gaz-ciecz zależy od warunków przepływu, przy czym nie odnotowano wpływu parametrów geometrycznych pian na rodzaj przepływu. Warunki występowania poszczególnych struktur przepływu mogą być w przybliżeniu określone za pomocą mapy przepływu Bakera, opracowanej dla kanałów bez wypełnienia.

EN

The paper presents results of experimental studies on flow patterns identification in gas – liquid two-phase flow through channels filled with aluminum foams. During the experiments plug, semi-slug, slug, and stratified flow patterns were observed. It was found that a type of gas – liquid flow pattern depended on flow conditions, while there was no effect of foam geometric parameters on a flow type. The occurrence and conditions of particular flow patterns can be roughly determined using the Baker flow regime map developed for horizontal tubes without filling.

4

Opór hydrauliczny przy przepływie gaz-ciecz w kanałach wypełnionych pianami aluminiowymi

Dyga R.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2015

|

Nr 6

319--320

PL

Opisano wyniki badań hydrodynamiki przepływu jedno i dwu-fazowego powietrze-woda oraz powietrze-olej przez kanały wypełnione pianami aluminiowymi o komórkach otwartych. Stwierdzono, że pory przepływu płynu przez piany metalowe, poza wpływem prędkości i właściwości płynu, zależą od porowatości pian, wielkości komórek oraz kształtu szkieletu komórkowego. W przypadku przepływu dwufazowego znaczną rolę odgrywają również struktury przepływu. Zmianom struktur przepływu często towarzyszą gwałtowne, sięgające kilkudziesięciu procent zmiany wartości oporów przepływu.

EN

The paper describes the research results of hydrodynamics of air-water and air-oil two-phase flow through channels filled with open-cell aluminum foams. It was found that flow resistance of fluid through metal foams, beyond the obvious influence of velocity and fluid properties, depends on foam porosity, size of cells and shape of cell skeleton. In the case of two-phase flow, flow patterns also play a significant role. Flow pattern changes are often accompanied by sharp, reaching several tens of percents, changes in flow resistance.

5

Evaluation of phenomenological model parameters using density dependent laws for prediction of mechanical response of cellular materials

Butt H. S. U., Xue P., Hou B.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2015

|

Vol. 63, nr 1

181–191

EN

Cellular materials have found wide-spread attention in structural applications involving impact energy absorption. The choice of the most suitable density of a cellular material, for a particular impact application, is based on its mechanical response, which may be obtained through experimental tests and/or models. A current study is focused on prediction of a mechanical response of a wide range of densities of a cellular material using available experimental data of very few densities. Best fitting-parameters of four selected phenomenological models, to fit the available experimental response of three distinct aluminum foam densities, are evaluated. The relationship between the best-fitting parameters and density of the foam is established by using two types of functions. The first function is based on a power law relationship between each parameter and foam density ρ, while the second function assumes each parameter as a linear combination of ρn and ρ, where n is any real number. The former function is found reasonable in the cases of both parameter interpolation and extrapolation while the latter is found reasonable for a parameter interpolation only. The findings of a current study emphasize for a conscious approach during selection of density dependent laws for phenomenological model parameters to avoid any erroneous or misleading design decision.

6

Convective heat transfer for fluids passing through aluminum foams

Dyga R., Troniewski L.

Archives of Thermodynamics

|

2015

|

Vol. 36, no. 1

139--156

EN

This paper analyses the experimental findings within heat transfer when heating up air, water and oil streams which are passed through a duct with internal structural packing elements in the form of metal foams. Three types of aluminum foams with different cell sizes, porosity specifications and thermal conductivities were used in the study. The test data were collected and they made it possible to establish the effect of the foam geometry, properties of fluids and flow hydrodynamic conditions on the convective heat transfer process from the heating surface to the fluid flowing by (wetting) that surface. The foam was found to be involved in heat transfer to a limited extent only. Heat is predominantly transferred directly from the duct wall to a fluid, and intensity of convective heat transfer is controlled by the wall effects. The influence of foam structural parameters, like cell size and/or porosity, becomes more clearly apparent under laminar flow conditions.

7

Experimental Study On Fracture Property Of Tapered Double Cantilever Beam Specimen With Aluminum Foam

Kim Y. C., Kim S. S., Cho J. U.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2B

1459--1462

EN

It is indispensable to evaluate fracture energy as the bonding strength of adhesive at composite material with aluminum foam. This specimen is designed with tapered double cantilever beam by British standards (BS 7991 and ISO 11343). 4 kinds of specimens due to m values of 2, 2.5, 3 and 3.5 are manufactured and compared each other with the experimental results. Adhesive fracture energy is calculated from the formulae of British standards. The value of m is the gradient which is denoted as the length and the height of specimen. As m becomes greater at static experimental result, the maximum load becomes higher and the displacement becomes lower. And the critical fracture energy becomes higher. As m becomes less at fatigue experimental result, the displacement becomes higher and the critical fracture energy becomes higher. Fracture behavior of adhesive can be analyzed by this study and these experimental results can be applied into real field effectively. The stability on TDCB structure bonded with aluminum foam composite can be predicted by use of this experimental result. Adhesive fracture energy is calculated from the formulae of British standards. Based on correlations obtained in this study, the fracture behavior of bonded material would possibly be analyzed and aluminum foam material bonded with adhesive would be applied to a composite structure in various fields, thereby analyzing the mechanical and fracture characteristic of the material.

8

Experimental Study On Fracture Property Of Double Cantilever Beam Specimen With Aluminum Foam

Kim Y. C., Choi H. K., Cho J. U.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2B

1151--1154

EN

This study aims to investigate double cantilever beam specimen with aluminum foam bonded by spray adhesive to investigate the fracture strength of the adhesive joint experimentally. The fracture energy at opening mode is calculated by the formulae of British Engineering Standard (BS 7991) and International Standard (ISO 11343). For the static experiment, four types of specimens with the heights (h) of 25 mm, 30 mm, 35 mm and 40 mm are manufactured and the experimental results are compared with each other. As the height becomes greater, the fracture energy becomes higher. After the length of crack reaches 150 mm, the fracture energy of the specimen (h=35 mm) is greater than that of the specimen (h=40 mm). Fatigue test is also performed with DCB test specimen. As the height decreases, the fracture energy becomes higher. By the result obtained from this study, aluminum foam with adhesive joint can be applied to actual composite structure and its fracture property can possibly be anticipated.

9

Technologia klejenia i właściwości złącza klejowego kompozytowych pian aluminiowych

Sajek A.

Przegląd Spawalnictwa

|

2014

|

R. 86, nr 3

47--54

PL

W artykule przedstawiono przykład rozwiązania konstrukcji złącza klejowego piany aluminiowej wykonanego przy użyciu dwuskładnikowego kleju epoksydowego. Sformułowano założenia dla złącza dotyczące rozkładu sił i naprężeń w rozciąganej próbce. Ustalono zalecenia do przygotowania powierzchni pian, procedurę klejenia uwzględniającą kontrolę porowatości piany i chropowatości klejonej powierzchni blachy. W wyniku badań wytrzymałościowych określono mechanizm niszczenia złącza. Zaproponowano optymalizację konstrukcji złącza poprawiającą jego właściwości.

EN

The paper presents an example of design solution of aluminum foam glue joint using two-component epoxy glue. The joint principles for distribution forces and stresses in the tensile sample were formulated. Recommendations for surface preparation of foam and gluing procedure aimed at control the porosity of the foam and glued surface roughness were established. As a result of strength tests defined joint destruction mechanism was proposed. It was suggested that optimized joint design improving its properties.

10

Proposal of Method of Removal of Mould Material from the Fine Structure of Metallic Foams used as Filters

Kroupová I., Bednářová V., Elbel T., Radkovský F.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 2

727--730

EN

Metallic foams are materials that are subject of an ongoing research with the broad applicability in many different areas (e.g. automotive industry, building industry, medicine, etc.). These metal materials contain in their structure artificially created pores. These pores give them specific properties, such as: large rigidity at low density, high thermal conductivity, capability to absorb energy, etc. Since the discovery of porous metallic materials numerous methods of production have been developed. The aim of the paper is to introduce effective casting methods of manufacturing of metallic foams, namely cast metal filters from the aluminum alloy. Research deals with investment casting with use of pattern made of polymeric foam, which is used for production of metallic foam with open pores. The main disadvantage of this procedure consists in removing the mould material without damaging the fine structure of the cast filter. Plaster is used as the mould material and the most important result of this paper is the presentation of the effective procedure of plaster removal from the porous structure of cast filters.

PL

Piany metalowe są przedmiotem wielu badań gdyż znajdują szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach np. produkcji samochodów. budownictwie czy w medycynie. W swojej strukturze zawierają sztucznie wytworzone pory, zapewniające uzyskanie specyficznych właściwości jak duża wytrzymałość, niewielka gęstość, wysokie przewodnictwo cieplne zdolność do absorpcji energii itp. Od czasu wynalezienia porowatych materiałów metalowych opracowano wiele metod ich wytwarzania. Celem opracowania jest wprowadzenie efektywnych metod odlewniczych produkcji pian metalowych, szczególnie ze stopów glinu. Studium zajmuje się precyzyjną metodą odlewania przy zastosowaniu modelu wykonanego z piany polimerowej stosowanej w produkcji piany z otwartymi porami. Główna niedogodność metody polega na trudności usuwania materiału formierskiego, bez naruszenia delikatnej struktury odlewanego filtra. Jako materiał formierski stosuje się gips i najważniejszym wynikiem pracy jest przedstawienie efektywnej procedury usuwania gipsu z porowatej struktury odlanego filtra.

11

Aluminium foams gluing

Sajek A.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2013

|

Vol. 39, no. 2

15--22

EN

The paper presents an example of design solution of aluminum foam glue joint using two-component epoxy glue. The joint principles for distribution forces and stresses in the tensile sample were formulated. Recommendations for surface preparation of foam and gluing procedure aimed at control the porosity of the foam and glued surface roughness were established. As a result of strength tests defined joint destruction mechanism was proposed. It was suggested that optimized joint design improving its properties.

XX

W artykule przedstawiono przykład rozwiązania konstrukcji złącza klejowego piany aluminiowej wykonanego za pomocą dwuskładnikowego kleju epoksydowego. Sformułowano założenia dla złącza dotyczące rozkładu sił i naprężeń w rozciąganej próbce. Ustalono zalecenia do przygotowania powierzchni pian, procedurę klejenia uwzględniającą kontrolę porowatości piany i chropowatości klejonej powierzchni blachy. W wyniku badań wytrzymałościowych określono mechanizm niszczenia złącza. Zaproponowano optymalizację konstrukcji złącza poprawiającą jego właściwości.

12

Przepuszczalność i współczynnik inercji pian aluminiowych o komórkach otwartych

Dyga R., Płaczek M.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2013

|

Nr 4

300--301

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań doświadczalnych dotyczących przepływu powietrza oraz wody przez piany aluminiowe o komórkach otwartych. Analiza wyników badań pozwoliła określić wpływ parametrów piany na wartość strat ciśnienia przy przepływie płynu przez przestrzeń komórkową pian. Stwierdzono, że opory przepływu płynu przez piany aluminiowe można opisać równaniem Forchheimera. Wykazano również, że przepuszczalność pian jak i współczynnik inercji są wielkościami zależnymi nie tylko od parametrów strukturalnych pian, ale również od warunków przepływu i właściwości płynu.

EN

The paper presents experimental results concerning air and water flow through open-cell aluminum foam. Analysis of the results allowed one to determine the influence of foam parameters on pressure loss values in fluid flow through the cellular space of foams. It was found that frictional pressure drop of fluid flowing through aluminum foam could be described by the Forchheimer equation. It was also demonstrated that permeability of foams as well as inertia coefficient are not only dependent on structural parameters of foam but also on flow conditions and fluid properties.

13

Global stability of an aluminum foam stand-alone energy absorber

Iluk A.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2013

|

Vol. 13, no. 2

137--143

EN

Aluminum alloy foam is the commonly used material in energy absorber design due to its excellent ability to dissipate energy in relation to density. This paper investigates the behavior of standalone absorber made of ALPORAS aluminum foam. The limiting parameters in the aforementioned application are the stability of absorber column and the risk of global buckling. Specimens with different slenderness ratio were crushed in order to find the transition point between local collapse of the cell walls and global buckling of the entire column. The ability of the aluminum foam energy absorber to work even after partial global buckling was presented.

14

Analiza numeryczna dynamicznego oddziaływania fali ciśnienia na złożoną strukturę panelu energochłonnego

Panowicz R., Kołodziejczyk D., Sybilski K., Barnat W., Niezgoda T.

Przegląd Mechaniczny

|

2012

|

nr 11

40--45

PL

W artykule przedstawiono wyniki weryfikacji oddziaływania fali ciśnienia pochodzącej z detonacji ładunku wybuchowego TNT na wielowarstwowy panel energochłonny zawierający warstwę piany aluminiowej. Na podstawie tych wyników określono obszar zmian, które powstały w panelu na skutek wymuszenia. W badaniach rozważono przypadki oddziaływania fali ciśnienia o różnej intensywności. Na początku przeprowadzono badania doświadczalne, a następnie, na ich podstawie, dokonano walidacji modelu numerycznego opisującego zjawisko oddziaływania fali. Do analiz zjawisk szybkozmiennych użyto nieliniowej metody elementów skończonych zawartej w programie LS-Dyna.

EN

The comparison between numerical and experimental results of a blast wave originating from detonation of a TNT explosive charge on the multilayered energy absorbing panel containing a layer of aluminum foam were presented in the paper. Deformation of the panel forced by the pressure wave was determined based on these results. The influence of pressure intensity on the investigation results was considered. At the beginning, experimental studies were performed, and then, on this basis, validation of the numerical model describing the phenomenon of fluid structure interaction was carried out. A nonlinear finite element method implemented in LS-Dyna software was used in dynamic phenomena analysis.

15

Badania eksperymentalne i modelowanie piany aluminiowej alporas

Klasztorny M., Małachowski J., Dziewulski P., Nycz D., Gotowicki P.

Modelowanie Inżynierskie

|

2012

|

T. 12, nr 43

97-112

PL

Przedmiotem badań eksperymentalnych i modelowania numerycznego jest piana ze stopu aluminium, o porach zamkniętych (nazwa handlowa Alporas), o gęstości 0.22 g/cm3 i kompozycji Al + 1,5 procent Ca + 1,5 procent Ti. Na podstawie danych literaturowych przyjęto, że piana jest izotropowa po homogenizacji. Przeprowadzono próby wytrzymałościowe ściskania jednokierunkowego, rozciągania jednokierunkowego oraz ścinania w płaszczyźnie prostopadłej do arkusza piany. Pianę po homogenizacji opisano modelem materiałowym MAT 026 w systemie LS-Dyna. Do walidacji eksperymentalnej modelowania numerycznego procesów quasi-statycznych w elementach z piany Alporas zaproponowano próbę ściskania jednokierunkowego statycznego pod kątem 20 ° do osi próbki sześciennej (jednoczesne ściskanie, ścinanie i zginanie). Wyznaczono wartość współczynnika proporcjonalności (wymaganego w przypadku modelu MAT 026) krzywej ścinania w funkcji odkształcenia objętościowego do krzywej ściskania również w funkcji odkształcenia objętościowego, przy której uzyskano zgodność symulacji z eksperymentem.

EN

The study presents the experimental investigations and numerical modelling of closed-cell aluminium alloy foam (trade name Alporas), with 0.22 g/cm3 density and structural composition Al + 1,5 per cent Ca + 1,5per cent Ti. The considerations are under assumption of homogenization and isotropy of the foam material. Three basic strength tests have been conducted, i.e. the unidirectional compressive test, the unidirectional tensile test, the shear test in the piane perpendicular to the foam sheet. The homogenized foam has been described with MAT 26 material model implemented in FE code LS-Dyna. In order to validate experimentally numerical modelling of quasi-static processes in elements made of Alporas foam the unidirectional compressive static test at 20 ° angle with respect to the specimen axis (simultaneous compression, shear and bending) is proposed. The coefficient expressing proportionality of the shear curve vs. volumetric strain to the compression curve vs. volumetric strain has been determined, at which the simulation and the experiment are in good conformity.

16

Behaviour of aluminum foam under fire conditions

Grabian J., Gawdzińska K., Szweycer M.

Archives of Foundry Engineering

|

2008

|

Vol. 8, iss. 2

41-44

EN

Taking into account fire-protection requirements it is advantageous for aluminum foam, after melting at a temperature considerably exceeding the melting point, to have a structure of discontinuous suspension of solid inclusions to liquid metal instead of liquid consistency. Continuity of the suspension depends on the solid phase content. The boundary value of the phase determined by J. Śleziona, above which the suspension becomes discontinuous, is provided by the formula (1). Figure 1 presents the relationship graphically. Boundary values of the v_s content resulting from the above relationship is too low, taking into account the data obtained from the technology of suspension composites [4]. Therefore, based on the structure assumed for the suspension shown in Figure 2 these authors proposed another way of determining the contents, the value of which is determined by the relationship (3) [5]. For purposes of the experimental study presented in the paper two foams have been molten: a commercially available one, made by aluminum foaming with titanium hydride, and a foam manufactured in the Marine Materials Plant of the Maritime University of Szczecin by blowing the AlSi7 +20% SiC composite with argon. Macrophotographs of foam cross-sections are shown in Figure 3. The foams have been molten in the atmosphere of air at a temperature of 750°C. The products of melting are presented in Figure 4. It appears that molten aluminum foam may have no liquid consistency, being unable to flow, which is a desired property from the point of view of fire-protection. The above feature of the molten foam results from the fact that it may be a discontinuous suspension of solid particles in a liquid metal. The suspended particles may be solid particles of the composite that served for making the foam or oxide membranes formed on extended metal surface of the bubbles included in the foam. The desired foam ability to form a discontinuous suspension after melting may be intensified by insertion of solid particles into the metal serving for foam formation.

17

Absorpcja energii przy odkształceniach ściskających pian aluminiowych

Koza E., Leonowicz M., Wojciechowski S., Pakieła Z.

Inżynieria Materiałowa

|

2003

|

R. XXIV, nr 6

322-324

PL

Piany aluminiowe wytworzono metodą metalurgii proszków ze stopu AlSi10 z dodatkiem środka spieniającego w ilości 0,9 % wag. TiH2. Otrzymane piany poddano pomiarom gęstości i jednoosiowej próbie ściskania, z różną szybkością odkształcania w zakresie 3,3x10 do potęgi -3 /s - 1,66x10 do potęgi -1 /s i 5/s - 55/s. Oceniono wpływ szybkości odkształcenia na zaabsorbowaną energię i wytrzymałość na ściskanie. Przeprowadzone badania wykazały, że zwiększanie szybkości odkształcania w badanym zakresie powoduje wzrost zaabsorbowanej przez piany energii, a także nieznaczne zmniejszenie wytrzymałości na ściskanie sigma c. Zaabsorbowaną energię obliczono przy zastosowaniu dwóch różnych metod wyznaczania odkształcenia, przy którym rozpoczyna się zagęszczanie piany (epsilon D). Zmierzona wartość epsilon D maleje ze wzrostem gęstości pian i szybkości ich odkształcania.

EN

Aluminium foams were produced by powder metallurgy method from AlSi10 alloy with addition of 0,9 wt. % of foaming agent (TiH2). The foams were subjected to density measurements and uniaxial compressive tests with different strain rates in the ranges of 3,3x10 to the -3 /s - 1,66x10 to the -1 /s and 5/s - 55/s. The influence of strain rate on the absorbed energy and compressive strength were investigated. The results showed that increase of strain rate, in the investigated range, leads to increase of the absorbed energy, as well as to slight decrease of compressive strength, sigma c. Absorbed energy was calculated using two different methods for determination of the strain values at which foam densification starts (epsilon D). The epsilon D values measured from the stress-strain curves decrease with increase of the foam density and strain rate.

18

Analiza strukturalna pian aluminiowych

Koza E., Leonowicz M., Wojciechowski S.

Kompozyty

|

2002

|

R. 2, nr 4

229-232

PL

Uzyskano piany aluminiowe ze stopu AISi12Mg1-1%TiH2 wykonane metodą metalurgii proszków. Otrzymane w różnych temperaturach piany poddano pomiarom gęstości, analizie strukturalnej i jednoosiowej próbie ściskania. Przeprowadzone badania wykazały, że wraz z malejącą gęstością (będącą wynikiem wzrostu temperatury spieniania) maleją liczba porów na jednostkę powierzchni NA i powierzchnia względna w objętości jednostkowej SV, a objętość porów VV rośnie. Nieco inną charakterystykę przedstawia piana o gęstości względnej 0,2, która ma najbardziej jednorodną strukturę pod względem wielkości i kształtu porów. Piana ta charakteryzuje się również najwyższą względną wytrzymałością na ściskanie (bc/d = 37 MPa; bc - wytrzymałość na ściskanie, d = plps - gęstość względna). Tylko piany o gęstości względnej mniejszej od 0,3 wykazują charakterystyczne dla pian tzw. plateau.

EN

The precursor material, in a form of a rectangular rod 20x5 mm, was prepared by extrusion of a mixture of powders: AISi12Mg1-1%TiH2. The samples of the precursor rod (20x20x5 mm) were foamed at temperatures in the range of 600:800°C, in times 3:30 min. The density of the foams was measured after removing their surface metallic skin, which for small samples had a substantial influence on the mechanical properties. The foam structure was studied using computer image analysis method. The foams, which were foamed at various temperatures, exhibited different structure (Fig. 1). Even without special analysis one can see that the foam, which had relative density 0.2, exhibited most regular and homogeneous pore structure. In Figure 2a the parameters such as relative number of pore sections Na, relative pore area within a unit volume Sv and relative pore volume Vv are plotted versus relative density. With decreasing density the volume parameter Vv increased and the parameters SV and na decreased. However, when the pores in the walls were neglected the parameters, na and Sv showed a maximum for the foam, which had relative density 0.2. The dependence for Vv did not change (Fig. 2b). The calculated values of average pore size and shape of pores were substantially influenced by the small pores in the walls. The best structural homogeneity, represented by the narrow distribution of equivalent diameter - d2, was found again for the foam having relative density 0.2 (fig. 4). The foams processed at temperatures lower and higher than 700°C exhibited much broader distribution of the pore size. The lowest density foams showed large pores with the equivalent diameter up to 7:8 mm. The appearance of very large pores for the foams, which had been processed at high temperature, was supposed to be caused by a fast growth of small pores and their interconnections. Another significant parameter in structural analysis of metallic foams is the pore shape. For the characterisation of the pore shape such parameters as the elongation and convexity were calculated. The most circular pore structure showed the foam with relative density 0.2. The foams were subjected to the compressive tests. The deformation was parallel to the foaming direction. The specimens having densities between 0.1 and 0.26 exhibited curves typical of foam materials with characteristic, extended plateau, ranging up to 60% strain (Fig. 5). The sample with density 0.49 did not show plateau. The highest relative compressive strength (37 MPa) attained the foam having relative density 0.2. The best mechanical properties exhibited foam, which had the maximum value of stereological parameters Sy and NA and the most regular and homogeneous pore structure. The experiments proved that the mechanical properties of aluminium foam depend not only on their density, but also on the pore structure.