1. Metal köpük və alüminium köpük nədir
Tarixin gedişində köpüklənmiş metalın kəşfi material mühəndisliyinin bütün sahəsinin inqilabında mühüm mərhələ təşkil edir. Metal köpük çoxlu sayda məsamələrə malik olan və struktur boyunca qazla doldurulmuş metal konstruksiyadan ibarət materialdır [2]. Bu metal köpüklərin məsamələri bir-birinə bağlana və ya bağlana bilər və Şəkil 2(a)(b) [3]-də göstərildiyi kimi müvafiq olaraq açıq hüceyrəli köpük və qapalı hüceyrəli köpük adlanır. Onların arasında alüminium köpüklü material yüksək məsaməliliyə, aşağı sıxlığa, yüngül çəkiyə, yüksək möhkəmliyə, yaxşı sıxılma qabiliyyətinə, güclü təsir udma qabiliyyətinə, yaxşı səs udma performansına və yaxşı elektromaqnit qoruyucu xüsusiyyətlərinə görə hazırda ən perspektivli köpük metalıdır. Buna görə də “metal ulduz” [4] kimi tanınan əla performans aerokosmik mühəndislik, istehsalat və fizika elmləri sahələrində digər emal üsullarında geniş istifadə olunur.
Şəkil 2. Köpüklənmiş alüminiumun struktur xüsusiyyətləri: (a) Açıq hüceyrəli alüminium köpük; (B) Qapalı hüceyrəli alüminium köpük [3]
2. Köpüklənmiş alüminiumun kəşfi
Tarix boyu sümük, ağac, pemza kimi materiallar uzun müddət geniş şəkildə istifadə edilmişdir. Bir çox tədqiqatçı bu materialların faydalılığının metal köpük kimi süni materialların istehsalını təşviq etdiyini proqnozlaşdırır. Hal-hazırda istifadə olunan köpüklənmə texnologiyalarının əksəriyyəti 1950-ci illərdən bəri təklif olunsa da, tədqiqatlar göstərdi ki, alüminium köpüklənmiş kəşf 1926-cı ilə, Ma De Mellerin bir Fransız patentində metal köpüklənməsini ilk dəfə qeyd etdiyi vaxta qədər izlənilə bilər. Meller bir dəfə təklif etdi ki, metalın köpüklənməsi prosesi ərimiş metala inert qazın daxil edilməsi və ya ərinmiş metalda karbonat kimi köpükləndirici maddənin istifadəsi ilə əldə edilə bilər. Bu, sadəcə ideyaya əsaslanan patent olsa da, alüminium köpüyün hazırlanmasında tələb olunan növbəti addımların əsasını qoyur. John C. Elliott 20 il sonra bu fikri daha da inkişaf etdirdi, Meller patentinin yenilənmiş versiyasını layihələndirdi və ilk mövcud alüminium köpüyü təqdim etdi, bu da öz növbəsində 1990-cı illərdə Yaponiyada materialın kommersiyalaşdırılmasına töhfə verdi. Buraxılış əsasını qoydu [5].
3. Köpüklənmiş alüminiumun yerinə yetirilməsi və tətbiqi
Köpüklənmiş alüminium yüksək məsaməli və məsaməli quruluşa malik bir metaldır, burada möhürlənmiş məsamələr metal materialın ümumi həcminin təxminən dörddə üçünü təşkil edir və materialı çox yüngül edir [7]. Yuxarıda göstərilən xüsusiyyətlərə əlavə olaraq, köpüklənmiş alüminium da təsirli enerji udma xüsusiyyətlərinə və yüksək sıxılma qabiliyyətinə malikdir [7]. Sıxlığa gəlincə, tədqiqatçılar ən çox alüminium köpüklənmiş nümunələrin sıxlığının təxminən 0,4-1,2 g·sm-3 olduğunu müəyyən etdilər [6]. Bundan əlavə, köpüklənmiş alüminium səs udma qabiliyyətinə, təkrar emal qabiliyyətinə və aşağı istilik keçiriciliyinə malikdir [7].
Tətbiq baxımından, alüminium köpüyün elektromaqnit qoruyuculuğu, yüngül çəkisi və udma xüsusiyyətləri onu ekstremal fiziki mühitlərə davamlılığına görə idarə olunan nüvə birləşmələri cihazlarında, avtomobillərdə, aerokosmik və tikinti sənayelərində istifadə olunan komponentlər üçün ideal namizəd edir. İdarə oluna bilən nüvə birləşməsində qapalı hüceyrəli alüminium köpük əla elektromaqnit qoruyucu materialdır. Alüminium köpük skeletinin qarşılıqlı əlaqəsi sayəsində o, nəhəng xüsusi səth sahəsinə və elektromaqnit dalğalarını udmaq və əks etdirmək qabiliyyətinə malikdir. Köpüklənmiş alüminium əla elektromaqnit qoruyucu performansa sahib olması üçün udma itkisi, əksetmə itkisi və s. kimi müxtəlif itkilər baş verir. Bundan əlavə, köpüklənmiş alüminiumun elektromaqnit qoruyucu effektivliyinin elektromaqnit dalğa tezliyinin artması ilə əvvəlcə azalma, sonra isə artması tendensiyası göstərdiyi müəyyən edilmişdir [3]. Aerokosmik sənayedə köpüklənmiş alüminium kosmik konusların və ya turbin hissələrinin istehsalı üçün istifadə olunur. Köpüklənmiş alüminium keyfiyyətinin aşağı olması səbəbindən təyyarə komponentlərinin ümumi çəkisini azaltmaq üçün xüsusilə faydalıdır [7]. Mükəmməl enerji udma materialı olaraq köpüklənmiş alüminium kosmik gəminin buferlərini, vibrasiya uducularını və kosmik gəminin qayıdış kabinəsinin alt hissəsini istehsal etmək üçün istifadə olunur ki, kosmik gəmi təhlükəsiz eniş əldə edə və astronavtların və kosmik avadanlıqların təhlükəsizliyini qoruya bilsin. Effektiv enerji udma və şok udma vasitəsilə köpüklənmiş alüminium Şəkil 3-də göstərildiyi kimi kosmik gəminin enişinin təsiri altında astronavtların təhlükəsizliyini təmin edə bilər [8].
Şəkil 3. Zərbəyə davamlı sintinin təkmilləşdirilmiş qismən strukturu[8]
1-yuxarı dəri; 2 köpüklü alüminium stringerlər; 3-aşağı dəri
Avtomobil sənayesində köpüklənmiş alüminium çərçivədə istifadə olunan hissələrin ümumi sayını azaltmağa kömək edir, montaj prosesini daha səmərəli edir və nəticədə xərcləri azaltmağa və performansı yaxşılaşdırmağa kömək edir [7]. Hazırda bazarda Şəkil 4 [9-10]-da göstərildiyi kimi avtomobil kuzov konstruksiyalarında toqquşmaya qarşı barmaqlıqlarda, tirlərdə və qapı tirlərində köpük alüminiumdan istifadə olunur.
Şəkil 4. (a) avtomobil gövdəsinin qismən enerji udan hissələrinin diaqramıdır;
(B) Köpük alüminium toqquşma əleyhinə çubuğun sxematik diaqramı
Tikinti sənayesində köpüklənmiş alüminiumun əsas istifadəsi şiddətli səs-küyün qarşısını almaq üçün qoruyucu, yanğına davamlı bir maneə kimi istifadə olunur. Memarlıqda qapalı hüceyrəli alüminium köpükün tipik tətbiqi Şanxay SOHO Fuxing Plazadır. Dizayner Şəkil 6 [11]-də göstərildiyi kimi səsi udmaq və izolyasiya etmək üçün böyük miqdarda köpük alüminiumundan istifadə edir.
Köpüklənmiş alüminiumun kəşfi əlamətdar nailiyyət hesab olunur. Köpüklənmiş alüminium material mükəmməl elektromaqnit qoruyucu performansı, yüngül çəki, aşağı sıxlıq, şok udma və enerji udma performansını birləşdirir, buna görə də bu gün müxtəlif sənaye sahələrində çox yaxşı performansa malikdir. Geniş tətbiq qabiliyyəti. Maraqlıdır ki, köpüklü alüminium həm də təkrar emal edilə bilən ekoloji cəhətdən təmiz bir məhsuldur, yəni davamlı materialdır və gələcək sənaye tətbiqlərində böyük miqdarda istifadə ediləcəyi gözlənilir.
Göndərmə vaxtı: 30 noyabr 2021-ci il
