Піноматеріали на основі магнію: cпособи виготовлення та властивості

Анотація

Завдяки своїм винятковим властивостям, таким як низька щільність, висока питома міцність і відмінне поглинання енергії, піни на основі магнію знайшли інноваційні застосування, зокрема як легкі конструкційні та енергопоглинаючі матеріали. У цьому огляді досліджено вплив різних матеріалів і методів виробництва на структурні, механічні та теплові властивості піноматеріалів на основі магнію. Основні спостереження показують, що питоме поглинання енергії покращується при використанні певних просторових заповнювачів (спейсерів) і методів виробництва, в той час як корозійна стійкість значно підвищується при використанні вищих фракцій матеріалу-заповнювача. Однак збільшення пористості знижує теплопровідність і пікову міцність на стиск, що підкреслює компромісність в розробці піноматеріалів. Порівняння методів лиття з перемішуванням, технологій порошкової металургії та піноутворення з розплаву виявляє помітні відмінності в щільності, механічній міцності та корозійній стійкості готового продукту. Так, лиття з перемішуванням дозволяє отримати спінений магній з густиною 1,57 г/см³ і пористістю 16,5%, що має помірну механічну міцність (пікове напруження стиснення ~208 МПа) і корозійну стійкість. Методами порошкової металургії отримують високопористі піноматеріали (до 84,5%) з меншою густиною (0,28 г/см³), але зі зниженими міцністю (~30 МПа) і корозійною стійкістю. При спінюванні розплаву матеріал балансує між пористістю (44,6%) і міцністю (56,97 МПа), що робить його придатним для поглинання енергії, хоча корозійна стійкість варіюється залежно від умов обробки. Крім того, дослідження теплопровідності показують, що магнієві піноматеріали можуть бути адаптовані для використання в галузях, що вимагають теплоізоляції. Отримані результати підкреслюють необхідність оптимізації технологій виробництва і підбору спеціальних просторових заповнювачів, щоб досягти бажаного балансу властивостей. Оптимізація може бути досягнута шляхом ретельного контролю рівня пористості, вибору відповідних матеріалів-спейсерів та точного налаштування технологічних параметрів, таких як температура спікання та умови інфільтрації, щоб збалансувати механічну міцність та теплоізоляцію. Цей огляд дає повне уявлення про сучасні досягнення в дослідженнях магнієвих пін і окреслює шляхи розробки магнієвих пін наступного покоління для різноманітних промислових і біомедичних застосувань.