Comprendere i materiali porosi metallici in un articolo(1)

I materiali porosi metallici sono composti da una moltitudine di fori direzionali o casuali dispersi in tutto il materiale. Questi fori variano nel diametro, da 2 micrometri a 3 millimetri. Il design di questi fori può assumere forme diverse, come schiuma, loto o nido d'ape. A seconda della forma dei fori, i materiali metallici porosi possono essere classificati in due categorie: tipo a foro indipendente e tipo a foro continuo.

Il tipo a foro indipendente possiede diverse caratteristiche vantaggiose, tra cui basso peso specifico, eccellente rigidità, elevata resistenza specifica, efficace assorbimento delle vibrazioni e assorbimento acustico. D'altro canto, i materiali del tipo a foro continuo non solo possiedono le caratteristiche sopra menzionate ma mostrano anche una buona permeabilità e ventilazione. Grazie alle loro proprietà strutturali e funzionali, i materiali metallici porosi trovano ampie applicazioni in vari campi, tra cui quello aerospaziale, dei trasporti, dell'ingegneria edile, dell'ingegneria meccanica, dell'ingegneria elettrochimica e dell'ingegneria della protezione ambientale.

• Esistono diverse classificazioni di materiali porosi metallici, inclusi materiali porosi sinterizzati in polvere, materiali porosi sinterizzati in fibra metallica, materiali porosi in rete metallica e materiali metallici in schiuma. Tra questi, i materiali porosi sinterizzati in polvere vengono creati utilizzando polvere di metallo o lega come materia prima. Il processo prevede la formazione della polvere in una struttura rigida e la sua sinterizzazione ad alte temperature. Ciò si traduce in un materiale poroso con un numero significativo di pori interconnessi o semiconnessi. La struttura dei pori è formata dall'impilamento di particelle di polvere regolari e irregolari, con la dimensione e la distribuzione dei pori e della porosità che dipendono dalla composizione granulometrica e dal processo di preparazione.

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  I materiali comunemente usati per i materiali porosi sinterizzati in polvere includono bronzo, acciaio inossidabile, ferro, nichel, titanio, tungsteno, molibdeno e composti metallici refrattari. I processi di preparazione tradizionali per questi materiali comprendono lo stampaggio a compressione e la sinterizzazione, la pressatura isostatica, la sinterizzazione sfusa, la laminazione delle polveri, l'estrusione di plastificazione delle polveri e la colata a scorrimento. Inoltre, nuove tecnologie di preparazione come la deposizione centrifuga, lo stampaggio a iniezione, la stampa 3D, la prototipazione rapida laser e la prototipazione rapida con fascio di elettroni offrono metodi alternativi per la creazione di materiali porosi sinterizzati in polvere.

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  La tecnologia di deposizione centrifuga utilizza un tubo metallico poroso con pori di grandi dimensioni come struttura di supporto. Il processo inizia preparando un impasto di polvere metallica, che viene poi inserito nel tubo di supporto e sottoposto a rotazione ad alta velocità. Sotto l'influenza della forza centrifuga, le particelle di polvere nell'impasto liquido vengono classificate e depositate sulla parete interna del tubo di supporto, determinando una struttura a film gradiente. La successiva essiccazione, sinterizzazione e altri trattamenti producono un tubo a membrana porosa. Questa tecnica è adatta per produrre pellicole metalliche microporose utilizzando polveri come titanio, leghe di titanio, acciaio inossidabile, nichel e leghe di nichel. Impiegando particelle di dimensioni inferiori al micron e su scala nanometrica, è possibile creare pellicole metalliche microporose con dimensioni dei pori corrispondenti.

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  Lo stampaggio a iniezione di metalli (MIM) è un altro metodo per preparare materiali porosi sinterizzati in polvere. In questo processo, la polvere viene miscelata con un legante organico e formata utilizzando una macchina per lo stampaggio a iniezione. Il legante viene quindi rimosso dal pezzo grezzo formato e il prodotto risultante viene sinterizzato per ottenere le proprietà finali desiderate. La tecnologia MIM offre alta precisione, struttura uniforme, prestazioni eccellenti ed efficienza dei costi, rendendola adatta alla produzione di materiali porosi in bronzo, acciaio inossidabile, titanio, nichel e loro leghe.

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Processi:

I processi tradizionali sono lo stampaggio a compressione e la sinterizzazione, la pressatura isostatica, la sinterizzazione sfusa, la laminazione delle polveri, l'estrusione di plastificazione delle polveri, la colata a scorrimento, ecc.

filtro in rame

filtro in acciaio inossidabile

foglio poroso di titanio

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