Механическое поведение пористого и вспененного алюминия в условиях сжатия: определение ключевых механических характеристик

А. В. Бякова$^{1}$, А. А. Власов$^{1}$, Н. В. Семенов$^{1}$, А. В. Зацарная$^{2}$, С. В. Гнилоскуренко$^{3}$

$^{1}$Институт проблем материаловедения им. И. Н. Францевича НАН Украины, ул. Академика Кржижановского, 3, 03142 Киев, Украина
$^{2}$Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина
$^{3}$Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 34/1, 03680, ГСП, Киев-142, Украина

Получена: 23.07.2017. Скачать: PDF

В работе приведены современные рекомендации для механических испытаний высокопористого и вспененного алюминия, которые пригодны для анализа механического поведения этих материалов в условиях сжатия и получения надёжных и воспроизводимых результатов, необходимых для решения задач инженерной практики. С учётом особенностей деформационных кривых, присущих ячеистой структуре высокопористого и вспененного алюминия, представлены сведения относительно определения их ключевых механических характеристик. Особое внимание уделено неоднородному характеру деформации указанных материалов, что вызывает изменения в структурной жёсткости, а также форме и длине участка плато на кривой «напряжение–деформация». Применение разработанных рекомендаций было продемонстрировано с использованием нескольких видов вспененного алюминия, изготовленного по различным технологическим процедурам. Разработанные рекомендации позволили зарегистрировать существенное влияние технологических добавок на микромеханизм деформации и, как следствие, на механическое поведение вспененного алюминия в целом, что объясняется загрязнением материала стенок между ячейками побочными продуктами реакций.

Ключевые слова: пористые металлы, металлические пены, испытание на сжатие, квазистатическая нагрузка.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v39/i10/1363.html

PACS: 61.43.Gt, 62.20.D-, 81.05.Rm, 81.40.Jj, 81.40.Lm, 81.70.Bt, 83.80.Iz


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. M. F. Ashby, A. G. Evans, N. A. Fleck, L. J. Gibson, J. W. Hutchinson, and H. N. G Wadley, Metal Foams: A Design Guide (Boston: Butterworth Heinemann: 2000).
  2. J. Banhart, Prog. Mater. Sci., 46, No. 6: 559 (2001). Crossref
  3. L. J. Gibson and M. F. Ashby, Cellular Solids: Structure and Properties (Cambridge: Cambridge University Press: 1997).
  4. V. Crupi, G. Epasto, and E. Guglielmino, Metals, 1, No. 1: 98 (2011). Crossref
  5. J. Banhart, Adv. Eng. Mater., 15, No. 3: 82 (2013). Crossref
  6. T. Nakamura, S. V. Gnyloskurenko, K. Sakamoto, A. V. Byakova, and R. Ishikava, Mater. Trans., 43, No. 5: 1191 (2002). Crossref
  7. S. V. Gnyloskurenko, T. Nakamura, A. V. Byakova, Y. N. Podrezov, R. Ishikawa, and M. Maeda, Can. Metall. Q, 44, No. 1: 7 (2005). Crossref
  8. O. V. Byakova, A. A. Vlasov, S. V. Gnyloskurenko, and I. Kartuzov, Sposib Oderzhannya Spinenykh Zlyvkiv z Alyuminiyu ta Alyuminiyevykh Splaviv (Method for Making the Blocks of Foamed Aluminium/Aluminium Alloys): Patent 104367UA. MKI, C22C 1/08, 21/00 (Publ. 27. 01. 14, Bul. No. 2) (2014) (in Ukrainian).
  9. L. J. Gibson, Ann. Rev. Mater. Sci., 30: 191 (2000). Crossref
  10. D. Kritz, B. Foroughi, R. Faure, and H. P. Degisher, Mater. Sci. Technol., 16, Nos. 7–8: 792 (2000). Crossref
  11. A. E. Markaki and T. W. Clyne, Acta Mater., 49, No. 9: 1677 (2001). Crossref
  12. A. Byakova, S. Gnyloskurenko, A. Sirko, Y. Milman, and T. Nakamura, Mater. Trans., 47, No. 9: 2131 (2006). Crossref
  13. A. V. Byakova, S. V. Gnyloskurenko, and T. Nakamura, Metals, 2, No. 2: 95 (2012). Crossref
  14. A. Byakova, I. Kartuzov, S. Gnyloskurenko, and T. Nakamura, Adv. Mater. Sci. Eng., 2014: 9 (2014). Crossref
  15. U. Ramamurty and A. Paul, Acta Mater., 52, 4:869 (2004). Crossref
  16. R. Pippan, C. Motz, B. Kriszt, B. Zettl, H. Mayer, S. Stanzl-Tschegg, F. Simancik, and J. Kovacik, Handbook of Cellular Metals: Production, Processing, Applications (Eds. H.-P. Degischer and B. Kriszt) (Weinheim, Germany: Wiley VCH: 2002), p. 179.
  17. U. Martin, U. Mosler, D. Lehmhus, A. Müler, and G. Heinzel, Proc. of Porous Metals and Metal Foaming Technology MetFoam-2005 (Sept. 21–23, 2005) (Kyoto: JIM: 2006), p. 495.
  18. Y. Sugimura, J. Meyer, M. Y. He, H. Bart-Smith, J. Grenstedt, and A. G. Evans, Acta Mater., 45, No. 12: 5245 (1997). Crossref
  19. A. E. Simone and L. J. Gibsons, Acta Mater., 46, No. 11: 3929 (1998). Crossref
  20. H. Harders, K. Huper, and J. Rösler, Acta Mater., 53, No. 5: 1335 (2005). Crossref
  21. I. Jeon and T. Asahina, Acta Mater., 53, No. 12: 3415 (2005). Crossref
  22. H. Toda, N. Kuroda, T. Ohgaki, M. Kobayashi, T. Akahori, M. Niinomi, T. Kobayashi, K. Uesugi, K. Makii, and Y. Aruga, Proc. of Porous Metals and Metal Foaming Technology MetFoam-2005 (Sept. 21–23, 2005) (Kyoto: JIM: 2006), p. 409.
  23. T. Mukai, H. Kanahashi, T. Miyoshi, M. Mabuchi, T. G. Nieh, and K. Higashi, Scr. Mater., 40, No. 8: 921 (1999). Crossref
  24. A. Paul and U. Ramamurty, Mater. Sci. Eng. A, 281, Nos. 1–2: 1 (2000). Crossref
  25. K. A. Dannemann and J. Lankford Jr., Mater. Sci. Eng. A, 293, Nos. 1–2: 157 (2000). Crossref
  26. U. Krupp, J. Aegerter, A. Ohrndorf, T. Guillen, A. Danninger, T. Hipke, J. Hohlfeld, and M. Reinfried, Proc. of Porous Metals and Metallic Foams MetFoam-2007 (Sept. 5–7, 2007) (Montreal: DEStech Publications, Inc.: 2007), p. 407.