Вплив гранулометричного складу пороутворювача на структуру та властивості пористого литого алюмінію
Porous materials made of aluminum powders are attracting attention due to the non-scarcity of raw materials, high corrosion resistance, and low density compared to similar materials based on copper and stainless steel. However, these materials still have not found wide practical applications because...
Збережено в:
| Дата: | 2025 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Physico-technological Institute of Metals and Alloys
2025
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/291 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Metal and Casting of Ukraine |
Репозитарії
Metal and Casting of Ukraine| _version_ | 1859472000754384896 |
|---|---|
| author | Биба, Є.Г. Мініцький, А.В. Коваленко, В.В. Кивгило, Б.В. Ямшинський, М.М. Лук’яненко, І.В. |
| author_facet | Биба, Є.Г. Мініцький, А.В. Коваленко, В.В. Кивгило, Б.В. Ямшинський, М.М. Лук’яненко, І.В. |
| author_sort | Биба, Є.Г. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2025-09-16T19:11:13Z |
| description | Porous materials made of aluminum powders are attracting attention due to the non-scarcity of raw materials, high corrosion resistance, and low density compared to similar materials based on copper and stainless steel. However, these materials still have not found wide practical applications because of the presence of a non-recoverable aluminum oxide film on the surface of aluminum powder particles, preventing metal contact formation between the particles. Porous cast aluminum can be the  solution to all these problems. Porous cast aluminum has better characteristics, making it a promising analog of the proposed porous permeable materials.
The paper analyzes technological parameters of producing porous cast aluminum (PCA) by vacuum impregnation method using NaCl as a foaming agent.
It was found that the particle size of the blowing agent directly affects the porosity: larger particles reduce the contact area and are less densely distributed in the material body. The geometric shape of the particles also has an impact on porosity: irregularly shaped particles have a larger contact area and are more densely packed than spherical particles. It was discoveredthat NaCl is completely extracted from the samples, the pores have a variety of geometric shapes, and with an increase in the fraction of the pore-forming agent, the pore size increases. The analysis of microstructures showed that with an increase in the fraction of a forming agent, the average pore size and apertures also increase.
The research indicated that the size of a forming agent determines the strength characteristics of the PCA; with an increase in the foaming agent fraction, and the pore size respectively, the strength grows.
It was revealed that the permeability coefficient is sensitive to the pressure drop and goes up significantly with an increase in pore size, which is determined by the particle size composition of the filler. In addition, it was established that the higher the porosity, the higher the permeability coefficient.
The results of the research showed the prospects of using PCA as filter elements operating under conditions of significant pressure drops and aggressive media. |
| first_indexed | 2026-03-12T15:51:28Z |
| format | Article |
| id | oai:oai.metalsandcasting.com:article-291 |
| institution | Metal and Casting of Ukraine |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T15:51:28Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | Physico-technological Institute of Metals and Alloys |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:oai.metalsandcasting.com:article-2912025-09-16T19:11:13Z Influence of Particle Size Composition of a Forming Agent on the Structure and Properties of Porous Cast Aluminum Вплив гранулометричного складу пороутворювача на структуру та властивості пористого литого алюмінію Биба, Є.Г. Мініцький, А.В. Коваленко, В.В. Кивгило, Б.В. Ямшинський, М.М. Лук’яненко, І.В. Filler structure aluminum alloy compressive strength pouring temperature metal mold (coil) pore size and shape permeability coefficient наповнювач структура алюмінієвий сплав межа міцності на стиск температура заливання металева форма (кокіль) розмір та форма пор коефіцієнт проникності Porous materials made of aluminum powders are attracting attention due to the non-scarcity of raw materials, high corrosion resistance, and low density compared to similar materials based on copper and stainless steel. However, these materials still have not found wide practical applications because of the presence of a non-recoverable aluminum oxide film on the surface of aluminum powder particles, preventing metal contact formation between the particles. Porous cast aluminum can be the  solution to all these problems. Porous cast aluminum has better characteristics, making it a promising analog of the proposed porous permeable materials. The paper analyzes technological parameters of producing porous cast aluminum (PCA) by vacuum impregnation method using NaCl as a foaming agent. It was found that the particle size of the blowing agent directly affects the porosity: larger particles reduce the contact area and are less densely distributed in the material body. The geometric shape of the particles also has an impact on porosity: irregularly shaped particles have a larger contact area and are more densely packed than spherical particles. It was discoveredthat NaCl is completely extracted from the samples, the pores have a variety of geometric shapes, and with an increase in the fraction of the pore-forming agent, the pore size increases. The analysis of microstructures showed that with an increase in the fraction of a forming agent, the average pore size and apertures also increase. The research indicated that the size of a forming agent determines the strength characteristics of the PCA; with an increase in the foaming agent fraction, and the pore size respectively, the strength grows. It was revealed that the permeability coefficient is sensitive to the pressure drop and goes up significantly with an increase in pore size, which is determined by the particle size composition of the filler. In addition, it was established that the higher the porosity, the higher the permeability coefficient. The results of the research showed the prospects of using PCA as filter elements operating under conditions of significant pressure drops and aggressive media. Пористі матеріали з порошків алюмінію привертають увагу завдяки недефіцитності вихідної сировини, високій корозійній стійкості та низькій густині порівняно з аналогічними матеріалами на основі міді та нержавіючої сталі.Однак ці матеріали поки не знайшли широкого практичного застосування через наявність на поверхні частинокалюмінієвого порошку невідновлюваної плівки оксиду алюмінію, яка перешкоджає утворенню металевих контактів між частинками. Всі ці проблеми можуть бути вирішені за допомогою пористого литого алюмінію. Пористий литий алюміній має кращі характеристики, що робить його перспективним аналогом запропонованих пористих проникних матеріалів. В роботі було проаналізовано технологічні параметри отримання пористого литого алюмінію (ПЛА) методом вакуумного просочування з використанням пороутворювача NaCl. Встановлено, що розмір частинок пороутворювача безпосередньо впливає на пористість: більші частинки зменшують контактну площу та менш щільно розміщуються у тілі матеріалу. Геометрична форма частинок також впливає на пористість: частинки неправильної форми мають більшу контактну площу і більш щільно упаковуються порівняно зі сферичними частинками. Виявлено, що NaCl повністю екстрагується з зразків, пори мають різноманітні геометричні форми, і зі збільшенням фракції пороутворювача розмір пор зростає. Аналіз мікроструктур показав, що зі збільшенням фракції пороутворювача середній розмір пор і апертур також збільшується. Визначено, що розмір пороутворювача визначає характеристики міцності ПЛА, зі збільшенням фракції пороутворювача, відповідно і розміру пор, відбувається підвищення міцності. Встановлено, що коефіцієнт проникності є чутливим до перепаду тиску і суттєво збільшується зі зростанням розміру пор, який визначається гранулометричним складом наповнювача. Крім того встановлено, що чим більша пористість, тим вищий коефіцієнт проникності. Результати досліджень показали перспективність застосування ПЛА в якості фільтрувальних елементів, що працюють в умовах значних перепадів тиску і агресивних середовищах. Physico-technological Institute of Metals and Alloys 2025-09-16 Article Article Рецензована Стаття application/pdf https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/291 10.15407/steelcast2025.02.050 Metal and Casting of Ukraine; Vol. 33 No. 2 (2025): Metal and Casting of Ukraine; 50-58 Метал та лиття України ; Том 33 № 2 (2025): Метал та лиття України; 50-58 2706-5529 2077-1304 uk https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/291/287 Авторське право (c) 2025 Метал та лиття України |
| spellingShingle | наповнювач структура алюмінієвий сплав межа міцності на стиск температура заливання металева форма (кокіль) розмір та форма пор коефіцієнт проникності Биба, Є.Г. Мініцький, А.В. Коваленко, В.В. Кивгило, Б.В. Ямшинський, М.М. Лук’яненко, І.В. Вплив гранулометричного складу пороутворювача на структуру та властивості пористого литого алюмінію |
| title | Вплив гранулометричного складу пороутворювача на структуру та властивості пористого литого алюмінію |
| title_alt | Influence of Particle Size Composition of a Forming Agent on the Structure and Properties of Porous Cast Aluminum |
| title_full | Вплив гранулометричного складу пороутворювача на структуру та властивості пористого литого алюмінію |
| title_fullStr | Вплив гранулометричного складу пороутворювача на структуру та властивості пористого литого алюмінію |
| title_full_unstemmed | Вплив гранулометричного складу пороутворювача на структуру та властивості пористого литого алюмінію |
| title_short | Вплив гранулометричного складу пороутворювача на структуру та властивості пористого литого алюмінію |
| title_sort | вплив гранулометричного складу пороутворювача на структуру та властивості пористого литого алюмінію |
| topic | наповнювач структура алюмінієвий сплав межа міцності на стиск температура заливання металева форма (кокіль) розмір та форма пор коефіцієнт проникності |
| topic_facet | Filler structure aluminum alloy compressive strength pouring temperature metal mold (coil) pore size and shape permeability coefficient наповнювач структура алюмінієвий сплав межа міцності на стиск температура заливання металева форма (кокіль) розмір та форма пор коефіцієнт проникності |
| url | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/291 |
| work_keys_str_mv | AT bibaêg influenceofparticlesizecompositionofaformingagentonthestructureandpropertiesofporouscastaluminum AT mínícʹkijav influenceofparticlesizecompositionofaformingagentonthestructureandpropertiesofporouscastaluminum AT kovalenkovv influenceofparticlesizecompositionofaformingagentonthestructureandpropertiesofporouscastaluminum AT kivgilobv influenceofparticlesizecompositionofaformingagentonthestructureandpropertiesofporouscastaluminum AT âmšinsʹkijmm influenceofparticlesizecompositionofaformingagentonthestructureandpropertiesofporouscastaluminum AT lukânenkoív influenceofparticlesizecompositionofaformingagentonthestructureandpropertiesofporouscastaluminum AT bibaêg vplivgranulometričnogoskladuporoutvorûvačanastrukturutavlastivostíporistogolitogoalûmíníû AT mínícʹkijav vplivgranulometričnogoskladuporoutvorûvačanastrukturutavlastivostíporistogolitogoalûmíníû AT kovalenkovv vplivgranulometričnogoskladuporoutvorûvačanastrukturutavlastivostíporistogolitogoalûmíníû AT kivgilobv vplivgranulometričnogoskladuporoutvorûvačanastrukturutavlastivostíporistogolitogoalûmíníû AT âmšinsʹkijmm vplivgranulometričnogoskladuporoutvorûvačanastrukturutavlastivostíporistogolitogoalûmíníû AT lukânenkoív vplivgranulometričnogoskladuporoutvorûvačanastrukturutavlastivostíporistogolitogoalûmíníû |