Chuyển động của kim loại lỏng và các hạt ổn định trong các phim hợp kim nhôm lỏng riêng lẻ

Journal of Materials Science - Tập 55 Số 29 - Trang 14125-14136 - 2020
K. Heim1, A. N. Ershov2, Alexander Rack3, John Banhart4, Francisco García‐Moreno4
1Technische Universität Berlin, Hardenbergstraße 36, 10623 Berlin, Germany
2Karlsruher Institut für Technologie, Hermann-von-Helmholtz-Platz 1, 76344 Eggenstein-Leopoldshafen, Germany
3European Synchrotron Radiation Facility, 38043 Grenoble, France
4Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie, Hahn-Meitner-Platz 1, 14109, Berlin, Germany

Tóm tắt

Tóm tắtCác phim kim loại lỏng là các yếu tố cấu thành của bọt kim loại và bị điều khiển bởi một sự tương tác phức tạp giữa chất lỏng - ở đây là hợp kim nhôm, các hạt rắn ổn định phim nằm trong melt, và pha khí. Chúng tôi sử dụng hình ảnh X-quang đồng bộ để nghiên cứu động học của các hạt và phân tích chuyển động của các hạt bằng cách áp dụng các kỹ thuật xử lý hình ảnh mới. Chúng tôi phát hiện rằng các hạt di chuyển một mình và theo các cụm. Chúng có thể di chuyển liên tục với melt hoặc có thể bị giữ lại bởi bề mặt phim và sau đó thậm chí được giải phóng lại. Mục tiêu của công trình này là quan sát sự tương tác giữa các hạt hoặc cụm hạt và bề mặt phim, và hiểu cách mà dòng chảy chất lỏng trong các phim bị giảm và sự ổn định của phim được tăng cường bởi các hạt như vậy.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Weaire D, Hutzler S (1999) The physics of foams. Oxford University Press, Oxford

Gergely V, Clyne B (2000) The FORMGRIP process: foaming of reinforced metals by gas release in precursors. Adv Eng Mater 2(4):175–178

Heim K, García-Moreno F, Banhart J (2018) Particle size and fraction required to stabilise aluminium alloy foams created by gas injection. Scripta Mater 153:54–58

Gergely V, Clyne TW (2004) Drainage in standing liquid metal foams: modelling and experimental observations. Acta Mater 52(10):3047–3058

Babcsán N, Leitlmeier D, Banhart J (2005) Metal foams—high temperature colloids: part I. Ex situ analysis of metal foams. Colloids Surf A 261(1–3):123–130

Haibel A, Rack A, Banhart J (2006) Why are metal foams stable? Appl Phys Lett 89:154102

Heim K, Vinod-Kumar GS, García-Moreno F, Rack A, Banhart J (2015) Stabilisation of aluminium foams and films by the joint action of dispersed particles and oxide films. Acta Mater 99:313–324

Heim K, Kumar GSV, Garcia-Moreno F, Banhart J (2014) Role of ambient oxygen in the stabilisation of single aluminium alloy films. Proc Mater Sci 4:263–268

Heim K, Garcia-Moreno F, Vinod Kumar GS, Rack A, Banhart J (2014) The rupture of a single liquid aluminium alloy film. Soft Matter 10(26):4711–4716

Vinod Kumar GS, Garcia-Moreno F, Babcsan N, Brothers AH, Murty BS, Banhart J (2007) Study on aluminium-based single films. Phys Chem Chem Phys 9(48):6415–6425

Heim K, Kumar GSV, Garcia-Moreno F, Manke I, Banhart J (2013) Drainage of particle-stabilised aluminium composites through single films and Plateau borders. Colloids Surf, A 438:85–92

Garcia-Moreno F, Rack A, Helfen L, Baumbach T, Zabler S, Babcsan N, Banhart J, Martin T, Ponchut C, Di Michiel M (2008) Fast processes in liquid metal foams investigated by high-speed synchrotron x-ray microradioscopy. Appl Phys Lett 92(13):3

Schneider CA, Rasband WS, Eliceiri KW (2012) NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis. Nat Methods 9:671–675

Zabler S, Ershov A, Rack A, Garcia-Moreno F, Baumbach T, Banhart J (2013) Particle and liquid motion in semi-solid aluminium alloys: A quantitative in situ microradioscopy study. Acta Mater 61(4):1244–1253

Myagotin A, Ershov A, Helfen L, Verdejo R, Belyaev A, Baumbach T (2012) Coalescence analysis for evolving foams via optical flow computation on projection image sequences. J Synchrotron Rad 19(4):483–491

Fisher LR, Mitchell EE, Hewitt D, Ralston J, Wolfe J (1991) The drainage of a thin aqueous film between a solid surface and an approaching gas bubble. Colloids Surf 52:163–174

Brady AP, Ross S (1944) The measurement of foam stability. J Am Chem Soc 66(8):1348–1356

Laimböck PR (1998) Foaming of glass melts. PhD, Technische Universiteit Eindhoven, Eindhoven

Gebhardt E, Detering K (1959) Über die Eigenschaften metallischer Schmelzen: XVI. Die innere Reibung eutektischer Aluminiumlegierungen. Z Metallkd 50(7):379–385

Flemings MC (1991) Behavior of metal-alloys in the semisolid state. Metal Trans A: Phys Metal Mater Sci 22(5):957–981

Deqing W, Ziyuan S (2003) Effect of ceramic particles on cell size and wall thickness of aluminum foam. Mater Sci Eng, A 361(1):45–49

Babcsán N, Leitlmeier D, Degischer HP (2003) Foamability of particle reinforced aluminum melt. Materialwiss Werkstofftech 34(1):22–29

Garcia-Moreno F, Tobin ST, Mukherjee M, Jimenez C, Solorzano E, Vinod Kumar GS, Hutzler S, Banhart J (2014) Analysis of liquid metal foams through X-ray radioscopy and microgravity experiments. Soft Matter 10(36):6955–6962

Babcsan N, Leitlmeier D, Degischer H, Banhart J (2004) The role of oxidation in blowing particle-stabilised aluminium foams. Adv Eng Mater 6:421–428

Dudka A, Garcia-Moreno F, Wanderka N, Banhart J (2008) Structure and distribution of oxides in aluminium foam. Acta Mater 56(15):3990–4001

Simancik F, Behulova K, Bors L (2001) Effect of ambient atmosphere on the foam expansion. In: Banhart J, Ashby MF, Fleck NA (eds) Cellular Metals and Metal Foaming Technology: Metfoam. MIT Publishing, Bremen, pp 89–92

DebRoy T, Bandopadhyay A, Roy R (1994) Oxide matrix composite by directional oxidation of a commercial aluminum-magnesium alloy. J Am Ceram Soc 77(5):1296–1300