复合金属泡沫吸热,走向广泛应用

时间:2020-03-25 18:40 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

复合金属泡沫吸热,走向广泛应用

北卡罗莱纳州立大学的研究人员已经证明,复合金属泡沫(CMFs)可以通过所谓的“模拟池火灾测试”,使材料更接近于用于包装和运输危险材料等应用。此外,研究人员利用这些实验数据开发了一个模型,用于预测CMF中的变化如何影响其性能。

模拟池火灾测试不是计算模拟。这是一个实验测试,材料必须通过,才能考虑用于制造轨道罐车,运输危险材料。在模拟的水池火灾测试中,一块材料面板暴露在一边至少816摄氏度的温度下100分钟。一套热传感器位于面板的另一侧。如果这些受保护的传感器在100分钟内的任何时间记录的温度为427摄氏度或更高,材料就无法通过测试。

在他们的测试中,北卡罗来纳大学的研究人员使用了钢铁CMF制成的面板。CMF是一种由空心的金属球组成的泡沫,这些金属球是由碳钢、不锈钢或钛等材料制成,嵌入由钢、铝或其他金属合金制成的金属基体中。“steel -steel”CMF表明,球体和基体都是由钢制成的。

“同样厚度的固体钢板在大约12分钟内达到427摄氏度,”北卡罗来纳大学机械和航空航天工程教授、该研究论文的第一作者Afsaneh Rabiei说。“在三轮测试中,我们的钢铁CMF暴露在825摄氏度的温度下整整100分钟,而面板背面使用受保护传感器记录的最高温度在351到379摄氏度之间。值得注意的是,钢CMF面板的重量只有实心钢板的三分之一,实心钢板在12分钟左右就通过了测试。

“换句话说,CMF以很大的优势通过了测试,”Rabiei说。基于试验和建模结果,以及本文所报道的不确定度研究,一个15.9 mm厚的钢-钢CMF在很大程度上满足模拟池火灾试验的验收标准。我们正在测试CMF作为一种新型的用于运输危险品的绝缘系统,但它也适用于从军用车辆到建筑结构的应用。”

这项新的研究建立在之前的研究基础上,之前的研究发现,与钢铁等传统金属和合金相比,CMFs在隔热方面的效果明显更好。综上所述,这些发现突出了CMF在存储和运输核材料、危险材料、爆炸物和其他热敏材料以及太空探索方面的潜力。

但是新的研究也给了研究人员大量的数据,他们可以根据预期的应用来帮助微调CMFs的理想特性。

Rabiei说:“因为我们可以控制CMF的特性,比如泡沫中空心球体的大小,所以我们想创建一个模型,可以用来预测不同类型的CMF在模拟水池火灾测试中的表现。”“这将允许我们设计未来的泡沫,以找到物理、机械和热性能的最佳平衡。”

研究人员利用模拟水池火灾试验的数据建立了这个模型。基于对模型的严格评估,他们发现模型的预测精度在10摄氏度以内。

拉比说:“我们下一步的工作包括扩展模型,使我们能够模拟所谓的火炬点火测试。”“用于运输危险材料的油罐车的材料也需要进行火焰测试,但它需要更大的样本——4英尺乘4英尺的面板。”

论文《模拟水池火灾试验中的钢-钢复合泡沫金属》发表在《国际热科学杂志》上。

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