1. Ni nini povu ya chuma na povu ya alumini
Katika historia, ugunduzi wa chuma kilicho na povu ni hatua muhimu katika mapinduzi ya uwanja mzima wa uhandisi wa vifaa. Povu ya chuma ni nyenzo inayojumuisha muundo wa chuma ambayo ina idadi kubwa ya pores na imejaa gesi kando ya muundo [2]. Vinyweleo vya povu hizi za chuma vinaweza kuunganishwa au kufungwa, na huitwa povu la seli-wazi na povu la seli funge, mtawalia, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 2(a)(b) [3]. Miongoni mwao, nyenzo za alumini zenye povu kwa sasa ni chuma cha povu kinachoahidi zaidi, kwa sababu ya porosity yake ya juu, msongamano wa chini, uzito mdogo, nguvu ya juu, ukandamizaji mzuri, ufyonzwaji wa athari kali, utendakazi mzuri wa kunyonya sauti, na utendaji mzuri wa ulinzi wa sumakuumeme. Utendaji bora, kwa hivyo unajulikana kama "nyota ya chuma" [4], inayotumika sana katika mbinu zingine za usindikaji katika nyanja za uhandisi wa anga, utengenezaji na sayansi ya mwili.
Kielelezo 2. Tabia za kimuundo za alumini yenye povu: (a) Povu ya alumini ya seli wazi; (B) Povu ya alumini ya seli iliyofungwa [3]
2. Ugunduzi wa alumini yenye povu
Katika historia, vifaa kama vile mfupa, mbao, na pumice vimetumiwa sana kwa muda mrefu. Watafiti wengi wanatabiri kuwa matumizi ya nyenzo hizi yamekuza utengenezaji wa vifaa vilivyotengenezwa na mwanadamu kama vile povu ya chuma. Ingawa teknolojia nyingi za kutoa povu zinazotumika sasa zimependekezwa tangu miaka ya 1950, tafiti zimeonyesha kwamba ugunduzi wa alumini yenye povu unaweza kufuatiliwa nyuma hadi 1926, wakati Ma De Meller alitaja kwa mara ya kwanza chuma kinachotoa povu katika hati miliki ya Kifaransa. Meller aliwahi kupendekeza kuwa mchakato wa kutoa povu wa chuma unaweza kufikiwa kwa kuingiza gesi ajizi kwenye chuma kilichoyeyushwa, au kwa kutumia wakala wa kutoa povu kama vile carbonate katika metali iliyoyeyuka. Ingawa hii ni hataza kulingana na wazo, inaweka msingi wa hatua zinazofuata zinazohitajika katika ukuzaji wa povu ya alumini. John C. Elliott aliendeleza wazo hili zaidi miaka 20 baadaye, akibuni toleo lililosasishwa la hataza ya Meller na kuanzisha povu ya kwanza ya alumini inayopatikana, ambayo nayo ilichangia uuzaji wa nyenzo nchini Japani katika miaka ya 1990. Kutolewa kuliweka msingi [5].
3. Utendaji na matumizi ya alumini yenye povu
Alumini iliyotiwa povu ni chuma chenye porosity ya juu na muundo wa vinyweleo, ambamo matundu yaliyofungwa yanachukua takriban robo tatu ya jumla ya ujazo wa nyenzo za chuma, na kufanya nyenzo kuwa nyepesi sana [7]. Mbali na sifa zilizo hapo juu, alumini yenye povu pia ina sifa za kuvutia za ufyonzaji wa nishati na mgandamizo wa hali ya juu [7]. Kuhusu msongamano, watafiti waligundua kuwa msongamano wa sampuli nyingi zenye povu za alumini ni takriban 0.4-1.2 g·cm-3 [6]. Kwa kuongezea, alumini yenye povu pia ina ufyonzaji wa sauti, urejeleaji na upitishaji wa chini wa mafuta [7].
Kwa upande wa matumizi, ulinzi wa sumakuumeme, uzani mwepesi na sifa za kufyonzwa za povu ya alumini huifanya kuwa mwaniaji bora wa vijenzi vinavyotumika katika vifaa vinavyodhibitiwa vya muunganisho wa nyuklia, magari, anga na tasnia ya ujenzi kwa sababu ya upinzani wake kwa mazingira ya kimwili yaliyokithiri. Katika kifaa kinachoweza kudhibitiwa cha muunganisho wa nyuklia, povu ya alumini ya seli funge ni nyenzo bora ya kukinga sumakuumeme. Kwa sababu ya muunganisho wa mifupa ya povu ya alumini, ina eneo kubwa maalum la uso na uwezo mzuri wa kunyonya na kuakisi mawimbi ya sumakuumeme. Hasara mbalimbali hutokea, kama vile upotezaji wa kunyonya, upotezaji wa kuakisi, n.k., ili alumini yenye povu iwe na utendakazi bora wa ulinzi wa sumakuumeme. Zaidi ya hayo, iligundulika pia kuwa ufanisi wa ulinzi wa sumakuumeme wa alumini iliyotiwa povu ulionyesha mwelekeo wa kwanza kupungua na kisha kuongezeka kwa kuongezeka kwa mawimbi ya sumakuumeme [3]. Katika tasnia ya anga, alumini yenye povu hutumiwa kutengeneza koni za nafasi au sehemu za turbine. Kutokana na ubora wa chini wa alumini yenye povu, ni muhimu sana kwa kupunguza uzito wa jumla wa vipengele vya ndege [7]. Na kama nyenzo bora ya kufyonza nishati, alumini yenye povu hutumiwa kutengeneza vihifadhi vya chombo cha angani, vifyonzaji vya mitetemo na sehemu ya chini ya chumba cha kurudi cha chombo hicho, ili chombo hicho kiweze kutua kwa usalama na kulinda usalama wa wanaanga na vifaa vya angani. Kupitia ufyonzwaji mzuri wa nishati na ufyonzwaji wa mshtuko, alumini yenye povu inaweza kuhakikisha usalama wa wanaanga chini ya athari ya kutua kwa chombo, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 3 [8].
Kielelezo 3. Uboreshaji wa muundo wa sehemu ya bilge sugu[8]
1-ngozi ya juu; 2-povu stringers alumini; 3 - ngozi ya chini
Katika tasnia ya magari, alumini yenye povu husaidia kupunguza jumla ya idadi ya sehemu zinazotumiwa kwenye fremu, hufanya mchakato wa kuunganisha kuwa mzuri zaidi, na hatimaye husaidia kupunguza gharama na kuboresha utendakazi [7]. Kwa sasa, alumini ya povu hutumiwa katika baa za kuzuia mgongano, mihimili na mihimili ya mlango katika miundo ya mwili wa magari kwenye soko, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 4 [9-10].
Kielelezo 4. (a) ni mchoro wa sehemu zinazofyonza nishati kwa sehemu za mwili wa gari;
(B) Mchoro wa mpangilio wa upau wa povu wa alumini ya kuzuia mgongano
Katika tasnia ya ujenzi, matumizi kuu ya alumini yenye povu ni kama kizuizi cha kinga, kisichoweza moto ili kuzuia kelele kali. Utumizi wa kawaida wa povu ya alumini ya seli funge katika usanifu ni Shanghai SOHO Fuxing Plaza. Mbuni hutumia kiasi kikubwa cha alumini ya povu kunyonya na kuhami sauti, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 6 [11].
Ugunduzi wa alumini yenye povu inachukuliwa kuwa mafanikio ya ajabu. Nyenzo ya alumini yenye povu inachanganya utendakazi bora wa ulinzi wa sumakuumeme, uzani mwepesi, msongamano mdogo, ufyonzaji wa mshtuko na utendaji wa kunyonya nishati, kwa hiyo ina utendaji mzuri sana katika tasnia mbalimbali leo. Utumiaji mpana. Jambo la kushangaza ni kwamba, alumini yenye povu pia ni bidhaa rafiki kwa mazingira ambayo inaweza kutumika tena, ambayo ina maana kwamba ni nyenzo endelevu na inatarajiwa kutumika kwa wingi katika matumizi ya baadaye ya viwanda.
Muda wa kutuma: Nov-30-2021
