Methodology for experimental investigations of metal foams and their mechanical properties

Abstract

This paper presents a comprehensive, systematic approach on experimental investigations of structure and mechanical properties of metal foams. Based on a thorough state of the art study, the existing solutions have been synthesised with recent developments in the discussed field to become a proposition of a possibly complete methodology for observation and testing of cellular metals. Material properties acquired in the described manners can constitute reliable reference result base e.g. for identification and verification of failure criteria. This paper describes sample preparation procedures and next discusses techniques which enable one to characterise foam structure. There are also presented procedures for determining strength limits in different load cases: uniaxial tension or compression, shear and torsion as well as multiaxial states. The tests are discussed in terms of their specific application to study cellular metallic materials. Przedstawiono kompleksowe, systematyczne podejście do badań doświadczalnych struktury i właściwości mechanicznych pian metalowych. Na podstawie dogłębnej analizy stanu rzeczy rozwiązania istniejące zsyntetyzowano, uwzględniając najnowsze zmiany w omawianym zakresie tak, aby przedstawić propozycje możliwie pełnej metodologii obserwacji i badań metali komórkowych. Właściwości materiału uzyskane w czasie zaproponowanych testów mogą stanowić wiarygodną bazę odnośnych wyników, np. do identyfikacji i weryfikacji kryteriów wytężenia. Opisano procedury przygotowania próbek, a następnie omówiono techniki umożliwiające scharakteryzowanie struktury piany. Przedstawiono również procedury określania granic wytrzymałości w różnych przypadkach obciążenia: jednoosiowego rozciągania lub ściskania, ścinania i skręcania oraz wieloosiowych stanach obciążenia. Badania zostały omówione w odniesieniu do szczególnego zastosowania ich do zbadania komórkowych materiałów metalicznych.