專利名稱：通過振動(dòng)制造泡沫金屬的方法及由此獲得的泡沫金屬產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造泡沫金屬的方法，其中為使金屬發(fā)泡，控制在液相可發(fā)泡金屬的體積中或者表面上所形成的氣泡的尺寸，優(yōu)選地減小或增大氣泡的尺寸，尤其是通過在所述氣泡形成的同時(shí)施加振動(dòng)來將氣泡的尺寸設(shè)到給定的值。本發(fā)明還涉及通過根據(jù)本發(fā)明的方法制造的泡沫金屬產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
泡沫金屬是輕重量的閉孔或開孔結(jié)構(gòu)材料，并具有突出的物理、機(jī)械以及隔熱和隔音性能。由于它們的性能，泡沫金屬用途廣泛，從結(jié)構(gòu)材料到各種裝飾件。主要由于它們的低密度和特別的機(jī)械性能，泡沫金屬應(yīng)用領(lǐng)域的一些示例包括例如飛行器工業(yè)(機(jī)翼、 座位)、航天技術(shù)(隔熱、減振)、汽車工業(yè)(各種緩沖元件、車體部件、隔音)、國防工業(yè)(無線電領(lǐng)域內(nèi)的屏蔽設(shè)施、堅(jiān)固防具)、醫(yī)療設(shè)備(比如骨假體)以及建筑工業(yè)(框架結(jié)構(gòu)、輕重量建筑墻)以及其他領(lǐng)域。對于泡沫金屬的制造已知數(shù)種技術(shù)。在最常見的方式中，泡沫金屬通過將氣體形成添加劑(比如氫化物、碳酸鹽等)添加到還包括穩(wěn)定微粒/顆粒的熔融金屬中來制備。 根據(jù)我們現(xiàn)有的知識(shí)，由于所進(jìn)行的化學(xué)和物理反應(yīng)的不可控性，不能通過引入氣體形成添加劑制備具有單一方式孔尺寸分布的泡沫金屬。另一種用于制造泡沫金屬的技術(shù)是將氣泡引入熔融金屬中。一般來講，氣泡的供應(yīng)是通過攪動(dòng)裝置(例如見日本公開專利公報(bào) No. 2006-176874)或者合適的注射裝置(例如見美國專利申請No. 20030047036)實(shí)現(xiàn)的。德國專利申請No. DE 43 05 660 Al披露了一種用于調(diào)節(jié)液相中的氣泡介質(zhì)的氣泡尺寸的方法和裝置，其中所述調(diào)節(jié)隨后進(jìn)行，即，在形成所述氣泡之后進(jìn)行。所述方法的核心是通過例如經(jīng)由噴嘴注入氣體來使形成于介質(zhì)中的氣泡在它們脫離所述噴嘴并離開噴嘴端部之后暴露于超聲波；這些氣泡在噴嘴端部形成，其直徑由所述噴嘴端部的幾何參數(shù)與影響注入方式的其他參數(shù)(比如氣體流速和氣體注入壓力)結(jié)合地限定。所施加的超聲波的頻率和功率以這樣的方式選擇，即由于所述接觸所述氣泡發(fā)生共振，因此爆裂成具有較小尺寸的氣泡。歐洲專利申請No. 0680779 Al教導(dǎo)了一種便于氣體溶解到保持流動(dòng)的液體中的方法。在所述方法中，使起先通過經(jīng)由噴嘴注入的氣體在液體中形成的氣泡與超聲波相互作用。由此，液體內(nèi)的氣泡被激勵(lì)到超過共振頻率的頻率，然后由于從超聲波吸收的能量分裂成較小尺寸的氣泡。日本待審專利公報(bào)No. 57-165160披露了具有多孔和無定形結(jié)構(gòu)的金屬帶的制造工藝以及用于實(shí)現(xiàn)所述制造工具的裝置。根據(jù)教導(dǎo)的技術(shù)方案，將熔融的金屬置入封閉的坩鍋中，然后通過經(jīng)由入口管引入坩鍋中的氣體將壓力施加到坩鍋內(nèi)的熔融金屬上、由此經(jīng)由噴嘴注射到高速轉(zhuǎn)動(dòng)的冷卻輥上。同時(shí)，氣態(tài)氮、空氣或其他惰性氣體也經(jīng)由吹氣管吹入到熔融金屬中并到達(dá)所述噴嘴，從而在噴嘴端部附近的熔融金屬中形成氣泡。此后，通過由高頻發(fā)生器產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)分散從所述噴嘴脫離的氣泡，和/或通過由溶解到所述熔融金屬中的氣體導(dǎo)致的在所述熔融金屬中的空化效應(yīng)形成進(jìn)一步的氣泡。因此，在熔融金屬中獲得了相對細(xì)的氣泡分布。發(fā)泡的熔融金屬在轉(zhuǎn)動(dòng)輥的表面上非常迅速地固化，并且在其上形成一無定形的薄泡沫金屬帶。所述制造工藝僅適用于基本以平面展開的薄泡沫金屬帶的制備，不能用于制造液體或大塊形式的固體泡沫金屬(即具有三個(gè)可清楚辨認(rèn)的空間尺寸)。上面討論的技術(shù)方案的一個(gè)常見的缺點(diǎn)就是它們的目標(biāo)都在于通過利用超聲波碎裂氣泡來減小先前形成于液體介質(zhì)中的氣泡的尺寸。因?yàn)檫@種的技術(shù)基于通過超聲波使得已經(jīng)存在的氣泡振動(dòng)、從而導(dǎo)致其空間變形、然后將所述氣泡撕裂成等于的變形極值更小尺寸，所以此技術(shù)不適于以受控的方式執(zhí)行氣泡的碎裂一般地，通過碎裂獲得的氣泡的尺寸在寬范圍內(nèi)變化，因此通過此技術(shù)獲得的泡沫金屬的孔尺寸分布也在寬的范圍內(nèi)變化。因此，不能通過這種技術(shù)確保形成具有大約相同尺寸的氣泡。也不能確保制造具有(幾乎)單一孔尺寸分布的泡沫金屬。使用的高頻發(fā)生器以不可控的方式影響從噴嘴端部脫離的氣泡的尺寸；由所述發(fā)生器發(fā)出的超聲波將減小先前已經(jīng)形成的液相中的泡沫金屬的那些氣泡的尺寸。在歐洲專利No. 1419835B1中披露了一種用于從熔融金屬制造具有單一尺寸分布 (這里，孔尺寸大于3mm)的液體泡沫金屬的方法和毛細(xì)管系統(tǒng)。所形成的液體泡沫金屬的期望孔尺寸主要通過確定毛細(xì)管系統(tǒng)的各個(gè)噴嘴的尺寸、以及適當(dāng)?shù)剡x擇所述噴嘴的相對距離和噴嘴端部的幾何設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)的。結(jié)果，僅能通過具有給定幾何形狀的毛細(xì)管系統(tǒng)獲得具有一定孔尺寸的泡沫金屬——具有不同孔尺寸的泡沫金屬的制備需要應(yīng)用具有數(shù)種幾何形狀的毛細(xì)管系統(tǒng)。上述技術(shù)方案的又一常見缺點(diǎn)是經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)噴嘴(所述噴嘴用作形成氣泡的工具)注入氣體形成其要素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是消除上述的缺點(diǎn)。特別地，我們的目標(biāo)是提供一種從熔融的可發(fā)泡金屬制造泡沫金屬的方法，其中氣泡尺寸的設(shè)定與所述氣泡的形成同時(shí)發(fā)生并以完全受控的方式發(fā)生，因此，不需要在氣泡形成之后執(zhí)行后續(xù)的不可控的氣泡碎裂。我們的又一個(gè)目標(biāo)是制造具有單一孔尺寸分布的泡沫金屬。我們的再又一個(gè)目標(biāo)是提供一種制造泡沫金屬的方法，其中具有幾乎相同尺寸的氣泡的形成不需要應(yīng)用具有特殊幾何形狀的噴嘴/噴嘴系統(tǒng)。此外，我們的再又一個(gè)目標(biāo)是提供一種金屬發(fā)泡的氣體注入輔助方法，其中，在產(chǎn)生形成泡沫金屬氣孔的氣泡時(shí)，氣泡尺寸可以獨(dú)立于所使用的噴嘴/多個(gè)噴嘴的幾何設(shè)計(jì) (比如內(nèi)徑)地改變；換言之，也可通過利用具有給定內(nèi)徑的噴嘴來制造具有不同的平均孔尺寸的泡沫金屬。再又一個(gè)目標(biāo)是提供一種金屬發(fā)泡方法，通過該方法同樣可以容易地制造塊體形狀的塑性或固體泡沫金屬。本發(fā)明基于以下的發(fā)現(xiàn)在根據(jù)任意已知的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)的氣泡形成中，氣泡尺寸不能以期望和受控的方法調(diào)節(jié)。本發(fā)明的技術(shù)方案的要點(diǎn)在于當(dāng)液相的可發(fā)泡金屬進(jìn)行發(fā)泡時(shí)，形成于熔融金屬表面上或熔融金屬體積內(nèi)的氣泡的“生長”始終在外力——該外力不同于氣泡形成期間不論以何種方式作用在氣泡上的力(比如浮力和表面張力)——的存在和影響之下進(jìn)行。所述外力是以由縱波引發(fā)的振動(dòng)的形式提供的，所述縱波通過發(fā)生器產(chǎn)生并施加在氣泡形成區(qū)(即所謂的相互作用區(qū)域)中。因此，在實(shí)際氣泡形成期間通過所述外力將氣泡本身的尺寸控制/調(diào)節(jié)到所期望的值。當(dāng)熔融金屬由于代表所述外力的振動(dòng)通過空化效應(yīng)經(jīng)歷表面發(fā)泡時(shí)，通過氣泡形成裝置在熔融金屬表面上形成比沒有振動(dòng)形成氣泡的情形下顯著更小的氣泡。當(dāng)熔融金屬在其體積中經(jīng)歷發(fā)泡時(shí)，通過代表所述氣泡形成裝置的噴嘴將氣體注入到熔融金屬中，在氣泡形成的同時(shí)，所涉及的外力通過振動(dòng)施加到在相互作用區(qū)域中剛從噴嘴表面脫離的氣泡上。這樣，取決于所施加的縱波——優(yōu)選的是超聲波一一攜帶的能量，并基于待發(fā)泡的熔融金屬的屬性以及要通過所述熔融金屬的發(fā)泡獲得的泡沫金屬的性能進(jìn)行選擇，氣泡從噴嘴脫離、具有比在沒有振動(dòng)形成氣泡的情形下所能獲得的更小的氣泡直徑。此外，在后一情形下，受導(dǎo)引的超聲波僅將氣泡從噴嘴“推下”，但是不破壞形成的泡沫金屬。概括地說，當(dāng)通過根據(jù)本發(fā)明的方法制備泡沫金屬時(shí)，不需要以不可控的方法對氣泡進(jìn)行后續(xù)的切割/碎裂，因此可以獲得具有非常均勻的氣泡直徑和可塑稠度的泡沫金 jM ο在其一個(gè)方面中，本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1所述的制造泡沫金屬的方法。該方法的優(yōu)選實(shí)施方式由權(quán)利要求2-10限定。為了引發(fā)振動(dòng)，使用能夠產(chǎn)生并發(fā)出縱波的發(fā)生器(優(yōu)選地是聲波輻射源)以及適當(dāng)?shù)芈?lián)接到所述發(fā)生器的振動(dòng)裝置。在表面發(fā)泡的情形下，所述振動(dòng)裝置還用作氣泡形成裝置。在整體(或體積)發(fā)泡的情形下，所述振動(dòng)裝置和氣泡形成裝置還可以作為彼此空間上分開的裝置設(shè)置。振動(dòng)可以在寬頻率范圍內(nèi)實(shí)行，所述頻率范圍優(yōu)選地落入超聲波頻率范圍內(nèi)；在20kHz到IOMHz之間延伸的頻率范圍是優(yōu)選的，但是，從MkHz到2MHz的范圍是更優(yōu)選的。振動(dòng)可以通過連續(xù)或脈沖發(fā)生器引發(fā)。在又一個(gè)方面中，本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求12所述的通過執(zhí)行上述方法獲得的泡沫金屬。通過根據(jù)本發(fā)明的方法制造的泡沫金屬呈塊體的形式并具有可塑稠度。此外， 它們已經(jīng)獲得了單一的孔尺寸分布。由于它們的塑性，泡沫金屬適于成型；通過例如鑄造、 擠壓、軋制/壓延，可選地通過注模，可以將它們成型成任何期望的形狀(比如板形或任何其他空間物體的形狀)。所述泡沫金屬的成型可以在它們固化之前、與固化同時(shí)或固化之后執(zhí)行。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以獲知的，通過根據(jù)本發(fā)明的方法制造的泡沫金屬可通過任何合適的技術(shù)固化。當(dāng)處于液相時(shí)，還可以通過適當(dāng)?shù)耐繉庸に噷⒏鶕?jù)本發(fā)明的泡沫金屬涂敷到任何選定的表面上。


下面將參照附圖更詳細(xì)地討論本發(fā)明，其中-圖1示意性地圖示了作為根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)可行實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)表面發(fā)泡的裝置；-圖2示意性地示出了作為根據(jù)本發(fā)明的方法的又一個(gè)可行實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)整體發(fā)泡的裝置，其中所述發(fā)泡與氣體注入同時(shí)進(jìn)行；-圖3A和;3B分別示出于整體發(fā)泡情形中在施加振動(dòng)和沒有施加振動(dòng)時(shí)在噴嘴的氣泡形成端部上測得的動(dòng)壓隨時(shí)間變化的函數(shù)；
-圖4圖示了所獲得的氣泡尺寸隨為實(shí)現(xiàn)整體發(fā)泡而施加的振動(dòng)的強(qiáng)度變化的函數(shù)；-圖5為通過根據(jù)本發(fā)明的整體發(fā)泡方法制造的固化鋁發(fā)泡件的截面的圖片，其呈現(xiàn)出了幾乎單一的孔尺寸分布；以及-圖6為通過根據(jù)本發(fā)明的表面發(fā)泡方法由熔融的Wood金屬制造的泡沫金屬的電子顯微照片；這里，可以清楚地觀察到隨同時(shí)施加的振動(dòng)產(chǎn)生的微米級(jí)的氣泡。
具體實(shí)施例方式圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的泡沫金屬3的制造方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式 (表面發(fā)泡)。在該實(shí)施方式中，穩(wěn)定的可發(fā)泡熔融金屬1布置在合適的容器中，例如布置在適當(dāng)成型的坩鍋7中。所述坩鍋7成型為在整個(gè)發(fā)泡過程中保持所述熔融金屬1處于液相。為此，例如坩鍋7的壁設(shè)有至少一個(gè)加熱構(gòu)件，優(yōu)選地是加熱絲，其具有給定的加熱輸出功率以將熔融金屬1保持在恒定的溫度。接著，坩鍋7的壁還可設(shè)有合適的冷卻構(gòu)件以在需要時(shí)實(shí)現(xiàn)成品泡沫金屬3的固化。布置在所述坩鍋7中的熔融金屬1的自由表面直接與氣體11接觸，優(yōu)選地與空氣或惰性氣體氛圍接觸。為了制造泡沫金屬3，在給定的相互作用區(qū)域中，使振動(dòng)裝置5與坩鍋7內(nèi)的熔融金屬1接觸。在根據(jù)本發(fā)明的方法的該特殊實(shí)施方式中，所述相互作用區(qū)域基本位于熔融金屬1與氣體11的界面上，或位于其附近。振動(dòng)裝置5連接到適于產(chǎn)生并發(fā)出縱波的發(fā)生器4上。所述發(fā)生器4優(yōu)選地以能夠在寬頻率范圍內(nèi)發(fā)射的可變功率聲波輻射源的形式提供。所述發(fā)生器4的操作頻率范圍優(yōu)選地落入超聲波頻率范圍內(nèi)。20kHz到IOMHz的范圍是高度優(yōu)選的，但是，從MkHz到 2MHz的頻率范圍是更優(yōu)選的。所述發(fā)生器4可以是連續(xù)或脈沖模式的發(fā)生器。發(fā)生器4與振動(dòng)裝置5之間的聯(lián)接通過這樣的方式實(shí)現(xiàn)由所述發(fā)生器4產(chǎn)生的縱波可以通過所述聯(lián)接傳遞到振動(dòng)裝置5的可與所述熔融金屬1接觸的區(qū)域，以便于使所述區(qū)域振動(dòng)。對于根據(jù)圖1實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的方法，振動(dòng)裝置還起到了氣泡形成裝置的作用。在所述發(fā)生器4啟動(dòng)后，使振動(dòng)裝置5的所述區(qū)域進(jìn)入振動(dòng)，從而在所述相互作用區(qū)域內(nèi)—— 其位于所述振動(dòng)裝置5的與熔融金屬1的接觸部分上——形成氣泡2。振動(dòng)影響氣泡2的形成和/或由所述氣泡2從氣體11吸收的氣體量。即，氣泡2的實(shí)際尺寸是由振動(dòng)強(qiáng)度決定的。由引發(fā)于相互作用區(qū)域內(nèi)的振動(dòng)(其具有高能量，即落在空化極限之上)形成的氣泡2在所述熔融金屬1的頂部形成泡沫金屬3。因此獲得的泡沫金屬3是由以受控方式 “生長”的氣泡2構(gòu)成的；所述氣泡2的尺寸(因此也是泡沫金屬3的孔尺寸)一一根據(jù)稍后討論的示例——甚至可以減小到微米范圍。此外，因此形成的泡沫金屬3具有一可塑稠度(plastic consistency)，也可以在液相中容易地成型以及呈現(xiàn)塊體的形狀。圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的泡沫金屬3的制造方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式 (整體發(fā)泡)。在該實(shí)施方式中，穩(wěn)定的可發(fā)泡的熔融金屬1布置在由坩鍋7形成的容器中， 所述坩鍋7已經(jīng)參照圖1詳細(xì)描述過，因此不再更詳細(xì)地討論。此外，在本發(fā)明方法的此實(shí)施方式中，氣泡形成裝置在給定的相互作用區(qū)域處浸入到所述熔融金屬1中，所述氣泡形成裝置以具有氣泡形成端部的噴嘴8的形式提供。所述氣泡形成裝置可包括一個(gè)或多個(gè)噴嘴。這里，所述相互作用區(qū)域是由所述熔融金屬1的一部分體積構(gòu)成的。所述噴嘴8的內(nèi)徑和外徑是固定的。所述噴嘴8經(jīng)由適當(dāng)?shù)墓苈吠ㄟ^其與氣泡形成端部相對設(shè)置的端部連接到優(yōu)選地布置在坩鍋7外部的氣罐9。氣罐9儲(chǔ)存在執(zhí)行氣泡形成時(shí)使用的氣體11。用于整體發(fā)泡的氣體11的壓力和流速通過插入到所述管路中的控制單元10調(diào)節(jié)。在圖2的裝置內(nèi)，噴嘴8通過形成于坩鍋7底部上的適當(dāng)密封開口引入到熔融金屬1中，其氣泡形成端部面向熔融金屬1的自由表面。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員清楚的是，噴嘴8可設(shè)置在坩鍋7內(nèi)的任何位置上并可具有任意的取向。在本發(fā)明方法的該實(shí)施方式中，聯(lián)接到發(fā)生器4(已經(jīng)參照圖1詳細(xì)討論過)的振動(dòng)裝置5以不同于所述氣泡形成裝置8的獨(dú)立裝置的形式提供。振動(dòng)裝置5可布置在坩鍋 7的內(nèi)部或外部的任意位置上，其中，由發(fā)生器4發(fā)出的縱波施加到(特別是集中到)氣泡形成裝置8的接觸區(qū)中，或者更確切地是氣泡形成裝置8的氣泡形成端部和所述熔融金屬 1的接觸區(qū)中，即施加到相互作用區(qū)域中。因此，振動(dòng)也將其影響僅僅施加在此區(qū)域中。為了執(zhí)行熔融金屬1的整體發(fā)泡，氣體11以注入壓力從氣罐9通過所述管路輸送到噴嘴8，其中流速由控制單元10設(shè)定。注入的氣體11通過位于相互作用區(qū)域內(nèi)的噴嘴8 的氣泡形成端部離開，以氣泡2的形式進(jìn)入熔融金屬1。與使氣體11形成氣泡同時(shí)，根據(jù)需要通過發(fā)生器4產(chǎn)生一定功率的縱波，縱波經(jīng)由振動(dòng)裝置5發(fā)射到剛在相互作用區(qū)域內(nèi)形成的氣泡2。這樣，在熔融金屬1內(nèi)的氣泡形成位置處和/或在噴嘴8的氣泡形成端部中和/或在通過氣泡形成端部注入的氣體11內(nèi)引起振動(dòng)6(優(yōu)選地具有中等能量，即落在空化極限之下)，由此確定剛剛形成的氣泡2的尺寸。因此形成的氣泡2積聚在熔融金屬1的自由表面上并且形成泡沫金屬3。因此獲得的泡沫金屬3是由以受控方式“生長”的氣泡構(gòu)成的；所述氣泡2的尺寸(因此也是泡沫金屬3的孔尺寸)——根據(jù)下面討論的示例—— 將落入毫米或亞毫米范圍內(nèi)或甚至更小，落入微米范圍。此外，因此獲得的泡沫金屬3具有一可塑稠度，也可以在液相中容易地成型并呈塊體的形狀。本發(fā)明技術(shù)方案相比于現(xiàn)有技術(shù)中的氣泡形成技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是形成泡沫金屬的氣泡的尺寸可通過與所述氣泡的形成同時(shí)施加的振動(dòng)以相對精確的方式調(diào)節(jié)。特別地，相比于通過已知的現(xiàn)有技術(shù)獲得的泡沫金屬，通過所述表面和整體發(fā)泡工藝的任一種都可甚至以大體積的形式制造孔尺寸更小的泡沫金屬。此外，正如由稍后參照示例1解釋的表1中的數(shù)據(jù)所反映的，通過根據(jù)本發(fā)明的發(fā)泡方法制造的泡沫金屬的孔尺寸可通過改變振動(dòng)一所述振動(dòng)通過振動(dòng)裝置引發(fā)一一的功率密度來控制(其中縱波由發(fā)生器激勵(lì))，即使在僅使用單個(gè)噴嘴直徑的情況下也是如此。不需要具有復(fù)雜幾何形狀的噴嘴設(shè)計(jì)。由根據(jù)本發(fā)明的方法制造的具有可塑稠度的泡沫金屬可以容易地成型，并且/或者其可通過本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的任何適當(dāng)方式固化以轉(zhuǎn)化成具有塊體形狀的產(chǎn)品。接下來，通過一些非限制性示例來說明根據(jù)本發(fā)明的發(fā)泡方法。示例 1空氣通過以無試劑毛細(xì)管(non-reagent capillary)形式設(shè)置的噴嘴8以 1. 41kPa的注入壓力注入Wood金屬中，從而形成氣泡，Wood金屬置于根據(jù)先前討論過的圖 2的裝置的容器中、并在70°C熔融。所述噴嘴8的氣泡形成端部的內(nèi)徑和外徑分別是1. 3mm 和2. 3mm。當(dāng)將頻率f = 30kHz且超聲功率密度為160W/cm2的超聲波以平行于毛細(xì)管縱向延伸方向的方向施加到所述毛細(xì)管時(shí)，形成的氣泡的直徑從8. 5mm減小到1.8mm。同時(shí)，氣泡形成頻率(即，在單個(gè)氣泡情形下測得的氣泡形成時(shí)間的倒數(shù))的值是108Hz。在氣泡形成過程中，測量在毛細(xì)管氣泡形成端部上(即在氣泡形成處)的一般/ 主導(dǎo)動(dòng)壓隨時(shí)間的變化，然后將測量數(shù)據(jù)繪圖，氣泡完全形成所需的時(shí)間周期的長度(即氣泡形成時(shí)間)可從獲得的圖中讀取，其實(shí)際上為在測得的動(dòng)壓的兩個(gè)連續(xù)峰值之間的時(shí)間。在此，圖3A和;3B分別示出了在本發(fā)明裝置中施加超聲波之前和之后動(dòng)壓值(單位是 kPa)與所花費(fèi)的時(shí)間(單位是ms)之間的關(guān)系。這些曲線清楚地示出在這種情況下，由于在氣泡形成的同時(shí)通過施加超聲波所引起的振動(dòng)，氣泡形成時(shí)間以及氣泡尺寸顯著地減小了。此后，使用相同的裝置，在形成氣泡期間，將各種超聲功率密度依次地施加到毛細(xì)管上，并測量因此形成的氣泡的直徑。測量結(jié)果總結(jié)在表1中。圖4中圖示了氣泡尺寸和超聲功率密度的相關(guān)性。表 1在利用幾何形狀不變的噴嘴執(zhí)行整體發(fā)泡時(shí)，恒定超聲波頻率[f = 30kHz]下各種超聲功率時(shí)泡沫金屬的孔尺寸的變化。這里，所述噴嘴的氣泡形成端部的內(nèi)徑和外徑分別為0. 8mm和4. Omm,而其截面積大約為0. 126cm2。
權(quán)利要求
1.一種制造泡沫金屬的方法，包括以下步驟-將熔融的可發(fā)泡金屬布置在容器內(nèi)，以提供熔融金屬的自由表面；-使氣泡形成裝置與所述熔融金屬在熔融金屬的給定區(qū)域中發(fā)生機(jī)械的相互作用，并且通過所述氣泡形成裝置在氣泡形成裝置與熔融金屬的所述相互作用區(qū)域內(nèi)形成氣泡；-在形成氣泡時(shí)，將縱波引入所述相互作用區(qū)域中；以及-通過由所述縱波在所述相互作用區(qū)域內(nèi)引發(fā)的振動(dòng)，在所述氣泡形成的同時(shí)將所形成的氣泡的尺寸調(diào)節(jié)到給定值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述相互作用區(qū)域位于所述熔融金屬的自由表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，將縱波引入所述相互作用區(qū)域中的步驟由所述氣泡形成裝置執(zhí)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述相互作用區(qū)域由所述熔融金屬的體積部分形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述氣泡形成裝置如此地形成能夠?qū)怏w從外部氣體源注入到所述相互作用區(qū)域中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述氣泡形成裝置經(jīng)由氣體輸送連接裝置連接到外部氣體源，通過從所述外部氣體源經(jīng)由所述氣泡形成裝置使氣體形成氣泡來實(shí)現(xiàn)氣泡的形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述縱波由聲波輻射源產(chǎn)生。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，振動(dòng)的頻率范圍落入超聲波頻率范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述超聲波頻率范圍對應(yīng)于20kHZ-10MHz 的范圍，更優(yōu)選地對應(yīng)于MkHz-2MHz的范圍。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述泡沫金屬被固化。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，在固化之前、與固化同時(shí)或在固化之后對所述泡沫金屬進(jìn)行成型。
12.一種通過權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的方法制造的泡沫金屬產(chǎn)品。
13.在由液相的可發(fā)泡金屬制造發(fā)泡的泡沫金屬時(shí)于金屬的氣泡形成區(qū)域內(nèi)應(yīng)用由縱波引發(fā)的振動(dòng)，以在氣泡形成的同時(shí)調(diào)節(jié)泡沫金屬的發(fā)泡尺寸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造發(fā)泡的泡沫金屬的方法，其中通過由縱波在氣泡形成區(qū)域內(nèi)引發(fā)的振動(dòng)，氣泡尺寸的調(diào)節(jié)與氣泡的形成同時(shí)發(fā)生。由此，可以避免在氣泡形成之后以不受控的方式進(jìn)行的氣泡尺寸的減小。
文檔編號(hào)B22D25/00GK102307687SQ200980156011
公開日2012年1月4日 申請日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月4日
發(fā)明者N·鮑布恰, P·梅克, S·貝克 申請人:貝佐爾坦應(yīng)用研究基金會(huì)