Umpisoluiset metallivaahdot

Abstract

Metallivaahdot ovat huokoisia materiaaleja, jotka koostuvat huokosista ja metallisesta solurungosta. Umpisoluisella metallivaahdolla tarkoitetaan vaahtoja, joissa jokainen huokonen eli solu on oma umpinainen yksikkönsä, jolloin rakenne ei ole läpäisevä, kun taas avosoluisten metallivaahtojen tapauksessa rakenne on läpäisevä. Tämän työn pääaihe on umpisoluiset metallivaahdot, mutta myös avosoluisia vaahtoja sivutaan, jotta lukija saa aiheesta riittävän kokonaiskuvan. Tässä työssä käsitellään umpisoluisten metallivaahtojen rakennetta, tuotantoa ja ominaisuuksia ja tarkastellaan yhteyksiä metallivaahtojen rakenteen ja ominaisuuksien välillä.

Metallivaahtoja voidaan valmistaa sulasta tai kiinteästä metallista, jolloin kiinteän metallin täytyy jauhemuodossa. Yleisimmät tavat valmistaa umpisoluisia metallivaahtoja sulasta ovat kuplitus eli kaasuinjektio, kaasua vapauttavien aineiden käyttäminen ja eutektisen reaktion hyödyntäminen. Kiinteän metallin tapauksessa kaasua vapauttavia aineita voidaan niin ikään käyttää ja lisäksi kaasua voidaan sulkea metallijauheen sisään vaahtorakenteen aikaansaamiseksi. Yleisin metallivaahdoissa käytetty metalli on alumiini, mutta myös muita metalleja, kuten terästä, kuparia, sinkkiä, lyijyä ja titaania, käytetään.

Metallivaahdoissa yhdistyy mielenkiintoisia ominaisuuksia, esimerkiksi keveys ja jäykkyys. Niillä on myös kyky absorboida energiaa puristuksen aiheuttaman plastisen muodonmuutoksen aikana. Yksi tärkeimmistä parametreista, joilla voidaan kuvata metallivaahtojen ominaisuuksia, on metallivaahdon suhteellinen tiheys. Jotkin metallivaahtojen ominaisuudet, esimerkiksi lämmön- ja sähkönjohtavuus sekä kimmomoduli ja plateau-jännitys voidaan laskea tietyistä yhtälöistä, joiden yhtenä muuttujana on suhteellinen tiheys.