複合金属発泡体（CMF）は、ステンレス鋼やチタンなどの材料でできた中空の金属ボールを、鋼、チタン、アルミニウム、またはその他の金属合金でできた金属マトリックスに埋め込んで形成された発泡体です。この材料は軽量で強度があり、航空機の翼、車両の装甲、人体の装甲などの分野で使用されます。さらに、CMF は従来の金属や鋼などの合金と比較して優れた断熱特性を備えています。重量、強度、断熱特性の組み合わせにより、CMF は核物質、危険物、爆発物、その他の熱に弱い物質の保管と輸送にも使用されることが期待されています。しかし、これらの用途を実現するには、メーカーは複数の CMF 部品を溶接する必要があります。従来の溶接技術により気泡が溶け、CMFがより理想的なものになります。
ノースカロライナ州立大学の研究者は、多くの用途にとって重要な、軽量、強度、断熱特性を維持する複合金属発泡体 (CMF) を溶接する新しい方法を発見しました。
ノースカロライナ州立大学の研究者らは、複合金属発泡体 (CMF) を理想的な材料にする特性を損なうことなく、CMF 部品を接合するために使用できる溶接技術を発見しました。 CMFは軽量かつ強度が高く、高温断熱効果があるため、さまざまな分野での活用が期待されています。
CMF は、ステンレス鋼やチタンなどの材料で作られた中空の金属球が、鋼、チタン、アルミニウム、またはその他の合金で作られた金属マトリックスに埋め込まれた発泡体です。この材料は軽量で強度があり、航空機の翼、車両の装甲、人体の装甲などの分野で使用されます。
さらに、CMF は従来の金属や鋼などの合金と比較して優れた断熱特性を備えています。重量、強度、断熱特性の組み合わせにより、CMF は核物質、危険物、爆発物、その他の熱に弱い物質の保管と輸送にも使用されることが期待されています。
ただし、これらの用途を実現するには、メーカーは複数の CMF 部品を溶接する必要があります。これは問題を引き起こします。 「従来の溶融溶接では、2 つの金属片を接合するためにフィラーが使用されます」と、新しい研究論文の責任著者であり、ノースカロライナ州立大学機械航空宇宙工学科の教授であるアフサネ・ラビエイ氏は述べています。 「これは、2 つの CMF を融合する金属が固体であるため、両面で CMF の理想的な特性が欠けているため、これが問題となります。溶融金属を直接加熱する溶接方法では、CMF の細孔の一部が埋められ、その結果、CMF の性能に影響を及ぼします。つまり、これは、従来の溶接のほとんどの形式が発泡金属ではうまく機能しないことを意味します。」
しかし、研究者たちは現在、非常にうまく機能する溶接方法を発見しました。誘導溶接として知られる溶接では、誘導コイルを使用して電磁場を生成し、金属を加熱して溶接します。
「CMF は金属成分が 30 ～ 35% しかないため、電磁場が材料の奥深くまで浸透し、良好な溶接が可能になります」とラビエイ氏は述べています。 「CMF の残りの 65 ～ 70% を構成するエアポケットは、材料を熱から遮断する役割を果たします。このようにして、誘導溶接は 2 つの CMF が接合されるターゲット領域を加熱しますが、熱が接続部から外側に広がるのを防ぎます。これは CMF の特性を維持するのに役立ちます。」
「CMFの特性により幅広い用途で魅力的なものとなるため、これは重要な前進ですが、その魅力的な特性を損なうことなくCMF部品を溶接する方法が必要です。」
「多孔質金属と金属発泡体の溶接に関する研究」と題されたこの論文は、最近、学術誌「Advanced Engineering Materials」に掲載されました。
コンパイルされたソース: ScitechDaily