Д.т.н. Карпов В.Ю.

Национальная металлургическая академия Украины, Украина

К.т.н. Высоцкий А.С.

Кировоградский национальный технический университет, Украина

Получение пористого металла.

В основе получения литого пористого материала лежит различие растворимости газов в твердом и жидком металле. Известно, что в жидком металле газов растворятся больше чем в твердом (обычно в 1,2 и более раз) [1]. При кристаллизации металла происходит газоэвтектическая реакция, в результате которой растворимость газа скачкообразно понижается (рис.1). На границе кристалл - жидкость возникает избыток растворенного газа, который выделяется в виде газовых пузырьков. Эти пузырьки образуют поры в металле. В зависимости от параметров процесса возможно получение различного вида пор (рис.2) [2].

Рис.1. Изменение растворимости водорода при кристаллизации:

1 – никеля, 2 - меди, 3 - железа.

Изготовление фрикционных материалов из газаров особенно перспективно при их использовании для тормозов автомобильных, авиационных колес и железнодорожного транспорта, Это связано с их высокой прочностью и возможностью обеспечения необходимой ориентации пор относительно плоскости трения. Изменение наполнителя в порах позволит регулировать коэффициент трения в широких пределах. Кроме того, возможно наращивание слоя пористых материалов непосредственно на поверхности монолитного металла, что делает тормозные колодки особенно прочными (рис.3).

Рис.2. Различный вид получаемых пор в материале: 1 – эллипсоидальные, 2 – конусные, 3 – цилиндрические гофрированные, 4 – сферические и эллипсоидальные, 5 – неправильной шаровидной формы, 6 – междендритные, 7,8 – цилиндрические, 9 – многогранные, 10 – тетраэдрические, 11 – сферические, 12 – разветвленные.

Изученные свойства пористого материала позволяют их применять в технике в качестве:

• легких конструкционных материалов повышенной прочности;

• регенерируемых и высокотемпературных фильтров;

• самосмазывающихся подшипников;

• фрикционных и антифрикционных материалов;

• каталитической подложки и катализатора;

• распылителей топлива;

• поглотителей излучения широкого спектра, радиаторов;

• элементов транспирационного охлаждения;

• каркасов нанофильтров;

• поглотителей агрессивных веществ;

• каркасов для композиционных материалов различного назначения;

• имплантатов;

• сепараторов и т.д.

Использование таких пористых материалов может значительно повлиять на многие аспекты современной техники.

Рис.3. Вид наплавленного пористого материала на поверхности монолита.

Литература.

1. Галактионова Н.А. Водород в металлах // М.: Металлургия, 1967, 303 с.

2. Карпов В.Ю., Шаповалов В.И., Карпов В.В. Водород – легирующий элемент эвтектических сплавов – газаров // Тезисы международной конференции ВОМ-2007, Донецк, Май 21 -25, 2007, 577-580С.