Пена

МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ПЕНА

Конструкторы давно мечтали о «легком металле», пла­вающем в воде. В настоящее в рюмя разработана и освое­на промышленностью технология пенометалла или, как его еще называют, «металлической пены».

В принципе процесс изготовления пенометалла прост. Жидкий металл пропускается через шнековое устройство, напоминающее мясорубку, при этом в него замешивается порошок гидрида титана. При определенной температу­ре, которая всегда выше температуры плавления метал­ла, гидрид разлагается, выделяется большое количество

Пузырьков водорода, вспенивающих жидкий металл. Вы­свободившийся при реакции титан «усваивается» алюми­нием или другим металлом, служащим основой. Вспенен­ная газированная масса быстро разливается в формы и застывает. Образуется ячеистый металл с объемной массой 0,16-0,6 г/см3. Поры в ячеистой массе в основном закрытые, поэтому вспененные металлы плавают в воде.

Разработана технология получения металлов сетчато­го строения, их структура отличается высокой открытой (сообщающейся) пористостью. Такие пенометаллы назы­ваются губчатой металлической пеной. В этом случае жидкий металл осаждается на подложку из полнуретано - вой пены.

В качестве основы пенометаллов применяются, главным образом, алюминий, магний и их сплавы и дру­гие металлы: цинк, свинец, железо, медь, никель, сталь и сплавы этих металлов с магнием, титаном.

Хотя пенометаллы в своей основе являются металли­ческими, по свойствам они значительно отличаются от исходных металлов; это новые материалы.

Пенометаллы обладают целым комплексом превос­ходных свойств: объемная масса у них ниже, чем у древе­сины, а прочность значительно выше; они отлично по­глощают энергию удара, легко обрабатываются реза­нием, в них можно вбивать крепежные детали, склеивать их с другими материалами, например со стеклом, пласти­ками, фанерой. Металлические «пены» красивые, со своеобразным трехмерным декоративным рисунком, про­являют хорошие акустические свойства. Пенометаллы хо­рошо свариваются, имеют высокие демпфирующие свой­ства (от немецкого Dampfer-гаситель', способность мате­риалов гасить механические колебания, например вибра­цию, или снижать резонансные колебания), повышенную коррозионную стойкость. Прочность изделия из металли­ческой пены значительно повышается при поверхностной обработке-прокатке, ковке, штамповке.

Металлические пены отличаются неожиданным и уди­вительным свойством-они не плавятся даже при темпе-: ратуре, соответствующей точке плавления исходного сплава. Так, технические сплавы алюминия плавятся при < 560-640°С. Пеноалюминий нагревали в электропечи при! температуре 1400°С, однако он не расплавился; его вы­держивали 100 ч при температуре 1482°С, он сильно ' окислился, но его прочность и размеры деталей остались прежними. Пенометаллы можно многократно нагревать до высоких температур и быстро охлаждать, при этом свойства их изменяются незначительно; другие пеноси - стемы не выдерживают подобных испытаний.

Предполагается, что изделия из пенометаллов найдут широкое применение, и прежде всего в строительстве:' перегородки, двери, потолочные перекрытия, облицо­вочные материалы, материалы для полов, декоративные плиты и многое другое. Уже сейчас некоторые отрасли промышленности не могут обходиться без металлической пены, например ракетостроение и космическая техника, в которых пористые металлы применяются для изгото­вления защитных экранов от радиации, стеллажей и упа­ковки для электронных машин и приборов. Пенометаллы используют также для изготовления ударопрочных дета - j лей автомобилей (передние части радиаторов, опоры для - спинок задних сидений, рулевое управление, панели для 4 передних и задних спинок и др.), некоторых деталей ] самолетов, железнодорожных вагонов (прежде всего, pe-j фрижераторов), лифтов, контейнеров и т. д. Как правило,", из пеноматериалов производят заготовки круглого и пря­моугольного сечения, фасонные полуфабрикаты.

Освоено производство гибких листов больших размен ров из металлической пены с регулируемыми значениями пористости. Для этого в пенометалле содержание возду­ха по объему доводят до 93-98%, затем полученный ма­териал прокатывают в листы.

Дальнейшее совершенствование технологии и сниже­ние стоимости пенометаллов значительно расширит области применения металлической пены.

Мы рассказали о многих областях техники, науки, здравоохранения, где хрупкий воздушный пузырек уско­ряет технологические процессы, спасает от аварий, гасит пожары, устраняет пыль, грязь и шум, защищает окру­жающую среду и лечит людей.

Можно было бы привести еще десятки подобных при­меров. Мы ограничимся тем, что в заключение просто перечислим еще несколько областей, где пена «трудится».

Разработан специальный процесс крашения тканей и пряжи в пене. В результате удалось сократить расход воды почти в 40 раз, а расход красителей - на 15%, умень­шить металлоемкость и габариты оборудования.

Искусственное вспенивание массы при гидрировании значительно ускоряет и упрощает процесс получения пи­щевых жиров и специальных технических масел.

При розливе напитков, детского питания, культу - ральных сред (микробиологическая промышленность) и других продуктов длительного хранения поточные ли­нии оборудуются дозаторами пены. Она заполняет сво­бодное пространство над уровнем жидкости непосред­ственно перед герметизацией емкостей. Так создается простая и надежная преграда для микроорганизмов и окисляющего действия воздуха.

Освоено производство кормовых дрожжей на неболь­ших животноводческих фермах в малогабаритных аппа­ратах простой конструкции с использованием пены. Она позволила отказаться от интенсивного перемешивания, что упростило обслуживание оборудования и резко уменьшило его размеры. Культивирование дрожжей про­водят в условиях обильного вспенивания по системе жид­кость-пена-жидкость. Большая площадь поверхности раздела жидкость-воздух в пене обеспечивает активный биосинтез и хороший выход дрожжей.

В нефтяной промышленности с помощью пены извле­кают нефть из водонефтяных эмульсий. Такую эмульсию методом флотации разделяют на нефть и воду, а затем, изменяя кислотность среды, гасят пену и выделяют нефть.

В