复合泡沫金属(CMF)是一种非常有用的闭孔多孔材料,可以通过在金属基体中分布金属球来生产。 由于其均匀的形状和均匀的孔隙分布,CMF提供了比传统泡沫金属更好的机械性能,传统泡沫金属重量轻且强度足以用于飞机机翼、车辆装甲和人体防弹衣等领域。 此外,与传统的金属和合金(如钢)相比,CMF具有更好的隔热性能,这意味着CMF也有望用于储存和运输核、危险品、**和其他热敏材料。
一项研究发现,感应焊接(如图)可用于连接复合泡沫金属,而不会降低其理想质量。
CMF 通常是由一种金属制成的空心球体,该金属包含在由相同或不同金属组成的固体基质中。 它们有点像航空公司的巧克力棒,如果它是由金属而不是巧克力制成的。 它们最大的卖点之一是它们比传统的固体金属更轻,同时具有相当的强度。 在过去的几年里,它们还被发现可以阻挡子弹、辐射和热量。
不幸的是,当不同的CMF通过传统方法焊接在一起时,它们在焊接接头处失去了这些理想的性能。
北卡罗来纳州立大学的研究人员现在发现了一种焊接技术,可用于将复合金属泡沫 (CMF) 部件连接在一起,而不会影响使 CMF 成为理想材料的性能。 CMF因其重量轻、坚固耐用和有效的高温保护而有望用于广泛的应用。
北卡罗来纳州立大学机械与航空航天工程教授Afsaneh Rabiei说"传统的熔焊使用填料将两块金属连接起来。 这就是问题所在,因为熔化两块 CMF 的金属是固体,因此它缺乏 CMF 两面的理想特性。 此外,任何直接加热熔融金属的焊接都会导致CMF中的一些孔隙被填充。 "
为了找到替代方案,Rabiei及其同事研究了一种较少使用的技术,即感应焊接。 简而言之,它使用射频电流使感应线圈通电,从而产生高频电磁场,将某些金属加热到熔点。
由于CMF只有30-35%的金属,电磁场能够深入材料,从而产生良好的焊接。 构成 CMF 剩余 65-70% 的气穴充当材料热量的屏障。 通过这种方式,感应焊接可以加热两个CMF连接的目标区域,但可以防止热量从接头向外扩散。 这有助于保持 CMF 的特性。
Rabiei 说:"这是向前迈出的重要一步,因为 CMF 的特性使其在广泛的应用中具有吸引力,但至关重要的是,有一种方法可以在不影响使其具有吸引力的特性的情况下焊接 CMF 组件。 "
该研究最近发表在《先进工程材料》杂志上。