Kvantitativna karakterizacija in primerjava mikrostruktur različnih vzorcev aluminijskih pen sta zelo zahtevni ter zapleteni nalogi. Naša raziskovalna skupina se je odločila za način, kjer kvantitativna karakterizacija mikrostrukture aluminijskih pen temelji na določanju porazdelitve por po velikosti (PPV). Vzorce pen smo izdelovali s postopkom metalurgije prahov. Kot sredstvo za penjenje smo uporabili pet vrst titanhidridnih in dolomitnih prahov z različno porazdelitvijo delcev po velikosti. Povprečno velikost por in porazdelitev por po velikosti v vzorcih aluminijskih pen smo ugotavljali s slikovno analizo posnetkov njihove mikrostrukture, narejenih s svetlobno in vrstično elektronsko mikroskopijo. Enakomernost porazdelitve velikosti por v vzorcih pen smo preučevali v odvisnosti od porazdelitve velikosti sredstva za penjenje, povprečne velikosti uporabljenih prahov AlSi12, koncentracije sredstva za penjenje in temperature ter časa penjenja. Na splošno so imeli vzorci, ki smo jih penili z dolomitom, veliko bolj enakomerno oz. ožjo porazdelitev velikosti por ter manjšo povprečno velikost. Najožjo porazdelitev por po velikosti smo opazili v vzorcih pen, izdelanih iz najfinejših dolomitnih prahov, z ozko porazdelitvijo delcev po velikosti ter najnižjo masno koncentracijo (0,5 %) sredstva za penjenje. V nasprotju s tem je bila v vzorcih aluminijskih pen, izdelanih iz bolj grobih vrst dolomitnih prahov, s širšo porazdelitvijo delcev po velikosti, tudi porazdelitev por po velikosti širša z naraščajočim deležem velikih por. Poleg tega se je izkazalo, da je stopnja uniformnosti mikrostrukture pen odvisna v veliki meri od temperature in časa penjenja, pri čemer je s podaljšanjem časa in višanjem temperature penjenja porazdelitev velikosti por postajala vse širša. Eksperimentalne rezultate in teoretične ugotovitve o razvoju mikrostrukture aluminijskih pen z zaprto poroznostjo smo strnili v model, ki predpisuje pogoje nastanka homogene in uniformne strukture pen.
COBISS.SI-ID: 915626
Aluminijeve pene, narejene po postopku metalurgije prahov, imajo velik potencial v uporabi lahkih konstrukcij. Cilj raziskave je ugotoviti lastnosti in parametre za optimizacijo priprave prekurzorja po postopku hladnega stiskanja. Za pripravo prekurzorjev smo uporabili obojestransko stiskanje s tlaki od 200 MPa do 900 MPa. Stiskali smo mešanico prahov tehnično čistega aluminija 99,7 % in zlitine AlSi12, v obeh primerih z dodatkom 1 % TiH2 kot penila. Določili smo zelene gostote in porazdelitev penila v prekurzorjih. Naredili smo tudi karakterizacijo vseh treh uporabljenih prahov kot vstopnega materiala. Rezultat uspešne priprave prekurzorjev se kaže v uspešnosti penjenja materiala. Povezavo med lastnostmi prahov, lastnostmi aluminijevih zlitin in priprave prekurzorjev smo raziskovali s SEM/EDS-analizami, s preizkušanjem prahov s standardnimi metodami, uveljavljenimi v metalurgiji prahov, granulometrijo itd. Uporabljeni so bili različni parametri za pripravo in penjenje prekurzorjev. Temperature penjenja so bile med 680 °C in 770 °C, čas penjenja pa med 6 min in 13 min. Povezava med lastnostmi in uporabljenimi parametri za pripravo aluminijevih pen je bila raziskana in je podrobno opisana v tem članku.
COBISS.SI-ID: 14820630
V delu poročamo o vplivu sestave ter gostote oz. poroznosti prekurzorja za penjenje na učinkovitost penjenja ter razvoj mikrostrukture in mehanskih lastnosti aluminijevih pen. Pene smo izdelovali z uporabo prekurzorjev na osnovi Al s homogeno porazdeljenimi delci dolomita ali kalcijevega karbonata. Prekurzorje smo pripravljali po postopku prašne metalurgije (PM) in z litjem taline, kar je cenejše, zagotavlja pa manj homogeno porazdelitev sredstva za penjenje. S PM-postopkom smo prekurzorje za panjenje izdelovali iz zmesi Al prahu in 3-10 % dolomita ali kalcijevega karbonata različne povprečne velikosti (od 20 [mi]m do 120 [mi]m), ki smo jo izostatsko stisnili pri 700 MPa. Z litjem smo prekurzorje pripravljali tako, da smo delce penila uvajali v Al-talino, segreto do največ 700 [kompozitum]C, premešali in nastalo suspenzijo ulili v cilindričen, vodno hlajen jekleni model. Pene smo iz obeh vrst prekurzorjev izdelovali tako, da smo prekurzor vstavili v zaprt jeklen model za penjenje, segrevali pri 750 [kompozitum]C 10 min. ter nato ohlajali na zraku do sobne temperature. Mikrostrukturo nastalih pen smo preučevali z optično in elektronsko (SEM/EDS) mikroskopijo, in ciser tako, da smo ugotavljali morfologijo in povrečno velikost por, sestavo vsebovanih faz pa z metodo rentgenske (XRD) difrakcije. Gostoto prekurzorjev in pen smo določali na osnovi mase in izračunane prostornine strojno obdelanih vzorcev, učinkovitost penjena (relativno gostoto dobljene pene) pa na osnovi primerjave dejansko dosežene gostote pene in gostote aluminija. Primerjalno smo gostoto pen doloèali tudi z Arhimedovo metodo. Kakovost izdelanih pen smo ocenjevali na osnovi njihovih mehanskih lastnosti (krivulje napetost - deformacija pri sobni temperaturi, tlačne trdnosti in sposobnosti absorpcije energije pri 30-odstotni deformaciji). Ugotovili smo, da na učinkovitost penjena ter razvoj mikrostrukture in mehanskih lastnosti vplivata predvsem kemijska sestava in gostota prekurzorja za penjenje, pri čemer je bilo prekurzorje z odprto poroznostjo nemogoče peniti.
COBISS.SI-ID: 856490
V reciklažnih obratih, še posebej specializiranih za recikliranje aluminijevih odpadkov nižjega razreda za predelovalne aluminijeve zlitine, je pravočasno in natančno informiranje o količini organskih in drugih nečistoč v dohodnih odpadkih pomembno za doseganje ekonomske koristi in tako standardne kakovosti metalurških recikliranih kovin. Kot pogoj za uporabo odpadnega aluminija z organskimi in drugimi nečistočami za proizvodnjo aluminija in aluminijevih zlitin standardne kakovosti, je treba poznati njeno sestavo in vsebnost organskih in drugih nečistoč. To je potrebno hitro in ekonomično analizirati na reprezentativnih vzorcih, običajno z maso med 20-50 kg. Zaradi velike rasti predelave sekundarnega aluminija, je razvoj industrijskega načina določitve vsebnosti organskih in drugih nečistoč v reprezentativnih vzorcih odpadkov postala zelo pomembna. V tem raziskovalnem delu je bila industrijska termogravimetrijska/diferencialna termična (TG/DTA) analiza reprezentativnih vzorcev odpadnega aluminija razvita za učinkovito analitično metodologijo za analizo vlage in organskih nečistoč ter deleže ogljika v aluminijevih odpadkih. Izvedena je v kontinuirnem načinu, v atmosferi argona z 1 mas. % kisika. Ta metodologija omogoča redno merjenje vlage, količino organskih snovi in deleža ogljikovega na reprezentativnih vzorcih odpadkov v manj kot 15 minut, v točnosti ± 0,5%.
COBISS.SI-ID: 15446550
V reciklažnih obratih, še posebej specializiranih za recikliranje aluminijevih odpadkov nižjega razreda za predelovalne aluminijeve zlitine, je pravočasno in natančno informiranje o količini organskih in drugih nečistoč v dohodnih odpadkih pomembno za doseganje ekonomske koristi in tako standardne kakovosti metalurških recikliranih kovin. Kot pogoj za uporabo odpadnega aluminija z organskimi in drugimi nečistočami za proizvodnjo aluminija in aluminijevih zlitin standardne kakovosti, je treba poznati njeno sestavo in vsebnost organskih in drugih nečistoč. To je potrebno hitro in ekonomično analizirati na reprezentativnih vzorcih, običajno z maso med 20-50 kg. Zaradi velike rasti predelave sekundarnega aluminija, je razvoj industrijskega načina določitve vsebnosti organskih in drugih nečistoč v reprezentativnih vzorcih odpadkov postala zelo pomembna. V tem raziskovalnem delu je bila industrijska termogravimetrijska/diferencialna termična (TG/DTA) analiza reprezentativnih vzorcev odpadnega aluminija razvita za učinkovito analitično metodologijo za analizo vlage in organskih nečistoč ter deleže ogljika v aluminijevih odpadkih. Izvedena je v kontinuirnem načinu, v atmosferi argona z 1 mas. % kisika. Ta metodologija omogoča redno merjenje vlage, količino organskih snovi in deleža ogljikovega na reprezentativnih vzorcih odpadkov v manj kot 15 minut, v točnosti ± 0,5%.
COBISS.SI-ID: 16152854