1. Металл көбік және алюминий көбік дегеніміз не
Тарих барысында көбіктелген металдың ашылуы материал жасаудың бүкіл саласының революциясында маңызды кезең болып табылады. Металл көбік - бұл металл конструкциядан тұратын, кеуектер саны көп және құрылым бойымен газбен толтырылған материал [2]. Бұл металл көбіктердің кеуектері бір-бірімен байланысқан немесе тығыздалған болуы мүмкін және 2(а)(б) [3] суретінде көрсетілгендей, сәйкесінше ашық ұяшықты пенопласт және жабық ұяшықты көбік деп аталады. Олардың ішінде алюминий көбікті материал қазіргі уақытта жоғары кеуектілігімен, төмен тығыздығымен, жеңіл салмағымен, жоғары беріктігімен, жақсы сығылғыштығымен, күшті соққы сіңіргіштігімен, дыбысты жақсы сіңіру өнімділігімен және жақсы электромагниттік экрандау өнімділігімен байланысты ең перспективалы көбік металы болып табылады. «Металл жұлдыз» [4] деп аталатын тамаша өнімділік, аэроғарыштық техника, өндіріс және физика ғылымдары салаларындағы басқа өңдеу әдістерінде кеңінен қолданылады.
2-сурет. Көбіктелген алюминийдің құрылымдық сипаттамалары: (a) ашық ұяшықты алюминий көбік; (B) Жабық жасушалы алюминий көбік [3]
2. Көбіктелген алюминийдің ашылуы
Тарихта сүйек, ағаш, пемза сияқты материалдар ұзақ уақыт бойы кеңінен қолданылған. Көптеген зерттеушілер бұл материалдардың пайдалылығы металл көбік сияқты жасанды материалдарды өндіруге ықпал етті деп болжайды. Қазіргі уақытта қолданылып жүрген көбіктендіргіш технологиялардың көпшілігі 1950 жылдардан бері ұсынылса да, зерттеулер көрсеткендей, алюминий көбікінің ашылуы 1926 жылы Ма Де Меллер француз патентінде металдың көбіктенуі туралы алғаш рет айтқан кезден басталады. Меллер бір кездері металдың көбіктену процесін балқытылған металға инертті газды енгізу арқылы немесе балқытылған металдағы карбонат сияқты көбік түзетін агентті қолдану арқылы қол жеткізуге болады деп ұсынды. Бұл тек идеяға негізделген патент болса да, алюминий көбігін әзірлеуде қажетті келесі қадамдардың негізін қалайды. Джон Си Эллиот 20 жылдан кейін бұл идеяны одан әрі дамытып, Меллер патентінің жаңартылған нұсқасын әзірледі және бірінші қол жетімді алюминий көбігін енгізді, бұл өз кезегінде 1990 жылдары Жапонияда материалдың коммерциялануына ықпал етті. Шығарылым негізін қалады [5].
3. Көбіктелген алюминийді орындау және қолдану
Көбіктелген алюминий – бұл кеуектілігі жоғары және кеуекті құрылымы бар металл, онда тығыздалған кеуектер металл материалының жалпы көлемінің шамамен төрттен үш бөлігін құрайды, бұл материалды өте жеңіл етеді [7]. Жоғарыда көрсетілген сипаттамалармен қатар, алюминий көбіктенетін энергияны сіңіру және жоғары сығымдау қасиеттері де бар [7]. Тығыздыққа қатысты зерттеушілер көбік алюминий үлгілерінің тығыздығы шамамен 0,4-1,2 г·см-3 [6] екенін анықтады. Сонымен қатар, алюминий көбікті дыбысты сіңіру, қайта өңдеу және төмен жылу өткізгіштікке ие [7].
Қолдану тұрғысынан алюминий көбіктің электромагниттік қорғанысы, жеңіл салмағы және сіңіру қасиеттері оны экстремалды физикалық орталарға төзімділігіне байланысты басқарылатын ядролық синтез құрылғыларында, автомобильдерде, аэроғарыш және құрылыс салаларында қолданылатын компоненттер үшін тамаша үміткер етеді. Басқарылатын ядролық синтез құрылғысында жабық жасушалы алюминий көбік тамаша электромагниттік қорғаныс материалы болып табылады. Алюминий көбік қаңқасының өзара байланысының арқасында оның үлкен меншікті бетінің ауданы және электромагниттік толқындарды жақсы сіңіру және көрсету қабілеті бар. Көбіктелген алюминий электромагниттік экрандаудың тамаша өнімділігіне ие болуы үшін жұтылу жоғалуы, шағылысу жоғалуы және т.б. сияқты әртүрлі шығындар орын алады. Сонымен қатар, көбіктелген алюминийдің электромагниттік экрандау тиімділігі электромагниттік толқын жиілігінің жоғарылауымен алдымен төмендеу, содан кейін жоғарылау тенденциясын көрсететіні анықталды [3]. Аэроғарыш өнеркәсібінде көбіктелген алюминий ғарыштық конустарды немесе турбиналық бөлшектерді жасау үшін қолданылады. Көбіктелген алюминийдің сапасы төмен болғандықтан, ол әсіресе ұшақ бөлшектерінің жалпы салмағын азайту үшін пайдалы [7]. Және тамаша энергияны сіңіретін материал ретінде көбіктелген алюминий ғарыш кемесінің буферлерін, діріл жұтқыштарын және ғарыш кемесінің кері кабинасының түбін жасау үшін пайдаланылады, осылайша ғарыш кемесі қауіпсіз қонуға қол жеткізе алады және ғарышкерлер мен ғарыштық техниканың қауіпсіздігін қорғай алады. Энергияны тиімді сіңіру және соққыны сіңіру арқылы көбіктелген алюминий ғарыш аппаратының қонуы әсерінен астронавттардың қауіпсіздігін қамтамасыз ете алады, 3-суретте көрсетілген [8].
Сурет 3. Соққыға төзімді өткелдің жақсартылған жартылай құрылымы[8]
1-жоғарғы тері; 2-көбік алюминий стрингерлер; 3-төменгі тері
Автокөлік өнеркәсібінде көбіктелген алюминий жақтауда қолданылатын бөлшектердің жалпы санын азайтуға көмектеседі, құрастыру процесін тиімдірек етеді және ақыр соңында шығындарды азайтуға және өнімділікті жақсартуға көмектеседі [7]. Қазіргі уақытта көбік алюминийі нарықта 4 [9-10] суретте көрсетілгендей автомобиль кузов құрылымдарында соқтығысуға қарсы жолақтарда, арқалықтарда және есік арқалықтарында қолданылады.
4-сурет. (а) автомобиль корпусының ішінара энергия сіңіретін бөліктерінің диаграммасы;
(B) Соқтығысқа қарсы көбік алюминийінің сызба сызбасы
Құрылыс индустриясында көбіктелген алюминийдің негізгі қолданылуы қатты шуды болдырмайтын қорғаныш, отқа төзімді тосқауыл болып табылады. Архитектурада жабық жасушалы алюминий көбікінің әдеттегі қолданылуы Шанхай SOHO Fuxing Plaza болып табылады. Дизайнер дыбысты жұту және оқшаулау үшін 6-суретте [11] көрсетілгендей көбік алюминийінің көп мөлшерін пайдаланады.
Көбіктелген алюминийдің ашылуы тамаша жетістік болып саналады. Көбіктелген алюминий материалы тамаша электромагниттік экрандау өнімділігін, жеңіл салмақты, төмен тығыздықты, соққыларды сіңіру және энергияны сіңіру өнімділігін біріктіреді, сондықтан бүгінгі күні әртүрлі салаларда өте жақсы өнімділікке ие. Кең қолдану мүмкіндігі. Бір қызығы, көбік алюминийі де қайта өңдеуге болатын экологиялық таза өнім болып табылады, яғни ол тұрақты материал болып табылады және болашақта өнеркәсіптік қолдануда көп мөлшерде қолданылады деп күтілуде.
Жіберу уақыты: 30 қараша 2021 ж
