Skip to main content
Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A 9/2016

15.06.2016

Processing, Microstructure, and Oxidation Behavior of Iron Foams

verfasst von: Hyeji Park, Yoonsook Noh, Hyelim Choi, Kicheol Hong, Kyungjung Kwon, Heeman Choe

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A | Ausgabe 9/2016

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

With its historically long popularity in major structural applications, the use of iron (Fe) has also recently begun to be explored as an advanced functional material. For this purpose, it is more advantageous to use Fe as a porous structure, simply because it can provide a greater surface area and a higher reaction rate. This study uses a freeze-casting method, which consists of simple and low-cost processing steps, to produce Fe foam with a mean pore size of 10 μm. We examine the influences of various parameters (i.e., mold bottom temperature, powder content, and sintering time) on the processing of Fe foam, along with its oxidation kinetics at 823 K (550 °C) with various heat-treatment times. We confirm that Fe2O3 and Fe3O4 oxide layers are successfully formed on the surface of Fe foam. With the Fe oxide layers as an active anode material, the Fe foam can potentially be used as a three-dimensional anode current collector for an advanced lithium-ion battery.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat B.H. Smith, S. Szyniszewski, J.F. Hajjar, B.W. Schafer, and S.R. Arwade: J. Constr. Steel Res., 2012, vol. 71, pp. 1–10.CrossRef B.H. Smith, S. Szyniszewski, J.F. Hajjar, B.W. Schafer, and S.R. Arwade: J. Constr. Steel Res., 2012, vol. 71, pp. 1–10.CrossRef
2.
Zurück zum Zitat P.A. Xu, G.M. Zeng, D.L. Huang, C.L. Feng, S. Hu, M.H. Zhao, C. Lai, Z. Wei, C. Huang, and G.X. Xie: Sci. Total Environ., 2012, vol. 424, pp. 1–10.CrossRef P.A. Xu, G.M. Zeng, D.L. Huang, C.L. Feng, S. Hu, M.H. Zhao, C. Lai, Z. Wei, C. Huang, and G.X. Xie: Sci. Total Environ., 2012, vol. 424, pp. 1–10.CrossRef
3.
Zurück zum Zitat A.B. Cundy, L. Hopkinson, and R.L.D. Whitby: Sci. Total Environ., 2008, vol. 400, pp. 42–51.CrossRef A.B. Cundy, L. Hopkinson, and R.L.D. Whitby: Sci. Total Environ., 2008, vol. 400, pp. 42–51.CrossRef
4.
Zurück zum Zitat J. Chen, L.N. Xu, W.Y. Li, and X.L. Gou: Adv. Mater., 2005, vol. 17, pp. 582–586.CrossRef J. Chen, L.N. Xu, W.Y. Li, and X.L. Gou: Adv. Mater., 2005, vol. 17, pp. 582–586.CrossRef
5.
Zurück zum Zitat S. Jin, H. Deng, D. Long,, X. Liu, L. Zhan, X. Liang, W. Qiao, and L. Ling: J. Power Sources, 2011, vol. 196, pp. 3887–3893.CrossRef S. Jin, H. Deng, D. Long,, X. Liu, L. Zhan, X. Liang, W. Qiao, and L. Ling: J. Power Sources, 2011, vol. 196, pp. 3887–3893.CrossRef
6.
Zurück zum Zitat J. Capek, and D. Vojtech: Mater. Sci. Eng., 2014, vol. 43, pp. 494–501.CrossRef J. Capek, and D. Vojtech: Mater. Sci. Eng., 2014, vol. 43, pp. 494–501.CrossRef
7.
Zurück zum Zitat M. Peustera, C. Hessea, T. Schlooa, C. Finkb, P. Beerbauma, and C.V. Schnakenburg: biomaterials, 2006, vol. 27, pp. 4955–4962.CrossRef M. Peustera, C. Hessea, T. Schlooa, C. Finkb, P. Beerbauma, and C.V. Schnakenburg: biomaterials, 2006, vol. 27, pp. 4955–4962.CrossRef
8.
Zurück zum Zitat M.F. Ashby, A.G. Evans, N.A. Fleck, L.J. Gibson, J.W. Hutchinson, and H.N.G. Wadley: Metal Foams: A Design Guide, Butterworth-Heinemann, Boston, 2000. M.F. Ashby, A.G. Evans, N.A. Fleck, L.J. Gibson, J.W. Hutchinson, and H.N.G. Wadley: Metal Foams: A Design Guide, Butterworth-Heinemann, Boston, 2000.
10.
Zurück zum Zitat L.P. Lefebvre, J. Banhart, and D.C. Dunand: Adv. Eng. Mater., 2008, vol. 10, pp. 775–787.CrossRef L.P. Lefebvre, J. Banhart, and D.C. Dunand: Adv. Eng. Mater., 2008, vol. 10, pp. 775–787.CrossRef
11.
Zurück zum Zitat C. Park, and S.R. Nutt: Mater. Sci. Eng. A, 2001, vol. 229, pp. 68–74.CrossRef C. Park, and S.R. Nutt: Mater. Sci. Eng. A, 2001, vol. 229, pp. 68–74.CrossRef
12.
Zurück zum Zitat T. Murakami, K. Ohara, T. Narushima, and C. Ouchi: Mater. Trans., 2007, vol. 48, pp. 2937–2944.CrossRef T. Murakami, K. Ohara, T. Narushima, and C. Ouchi: Mater. Trans., 2007, vol. 48, pp. 2937–2944.CrossRef
13.
Zurück zum Zitat T. Murakami, T. Akagi, and E. kasai: Proc. Mater. Sci., 2014, vol. 4, pp. 27–32. T. Murakami, T. Akagi, and E. kasai: Proc. Mater. Sci., 2014, vol. 4, pp. 27–32.
14.
Zurück zum Zitat S.T. Szyniszewski, B.H. Smith, J.F. Hajjar, B.W. Schafer, and S.R. Arwade: Mater. Des., 2014, vol. 54, pp. 1083–1094.CrossRef S.T. Szyniszewski, B.H. Smith, J.F. Hajjar, B.W. Schafer, and S.R. Arwade: Mater. Des., 2014, vol. 54, pp. 1083–1094.CrossRef
15.
Zurück zum Zitat T. Ikeda, T. Aoki, and H Nakajima: Metall. Mater. Trans. A, 2005, vol. 36A, pp. 77–86.CrossRef T. Ikeda, T. Aoki, and H Nakajima: Metall. Mater. Trans. A, 2005, vol. 36A, pp. 77–86.CrossRef
16.
Zurück zum Zitat M. Vesenjak, A. Kovacic, M. Tane, M. Borovinsek, H. Nakajima, and Z.R. Ren: Comput. Mater. Sci, 2012, vol. 65, pp. 37–43.CrossRef M. Vesenjak, A. Kovacic, M. Tane, M. Borovinsek, H. Nakajima, and Z.R. Ren: Comput. Mater. Sci, 2012, vol. 65, pp. 37–43.CrossRef
17.
18.
Zurück zum Zitat S. Deville, E. Saiz, and A.P. Tomsia: Acta Mater., 2007, vol. 55, pp. 1965–74.CrossRef S. Deville, E. Saiz, and A.P. Tomsia: Acta Mater., 2007, vol. 55, pp. 1965–74.CrossRef
19.
Zurück zum Zitat U.G.K. Wegst, M. schecter, A.E. Donius, and P.M. Hunger: Phil. Trans. R. Soc. A, 2010, vol. 368, pp. 2099–121. U.G.K. Wegst, M. schecter, A.E. Donius, and P.M. Hunger: Phil. Trans. R. Soc. A, 2010, vol. 368, pp. 2099–121.
20.
Zurück zum Zitat Y. Chino, and D.C. Dunand: Acta Mater., 2008, vol. 56, pp. 105–113.CrossRef Y. Chino, and D.C. Dunand: Acta Mater., 2008, vol. 56, pp. 105–113.CrossRef
21.
Zurück zum Zitat S. Deville, E. Saiz, and A.P. Tomsia: Biomaterials, 2006, vol. 27, pp. 5480–5489.CrossRef S. Deville, E. Saiz, and A.P. Tomsia: Biomaterials, 2006, vol. 27, pp. 5480–5489.CrossRef
22.
Zurück zum Zitat M.E. Launey, E. Munch, D.H. Alsem, H.B. Barth, E. Saiz, A.P. Tomsia, and R.O. Richie: Acta Mater., 2009, vol. 57, pp. 2919–2932.CrossRef M.E. Launey, E. Munch, D.H. Alsem, H.B. Barth, E. Saiz, A.P. Tomsia, and R.O. Richie: Acta Mater., 2009, vol. 57, pp. 2919–2932.CrossRef
23.
Zurück zum Zitat S. Deville, E. Saiz, R.K. Nalla, and A.P. Tomsia: Science, 2006, vol. 311, pp. 515–518.CrossRef S. Deville, E. Saiz, R.K. Nalla, and A.P. Tomsia: Science, 2006, vol. 311, pp. 515–518.CrossRef
24.
Zurück zum Zitat H.-Y. Lin, Y.-W. Chen, and C. Li: Thermochim. Acta, 2003, vol. 400, pp. 61–67.CrossRef H.-Y. Lin, Y.-W. Chen, and C. Li: Thermochim. Acta, 2003, vol. 400, pp. 61–67.CrossRef
25.
Zurück zum Zitat W.K. Jozwiak, E. Kaczmarek, T.P. Maniecki, W. Ignaczak, and W. Maniukiewicz: Appl. Catal., A, 2007, vol. 326, pp. 17–27.CrossRef W.K. Jozwiak, E. Kaczmarek, T.P. Maniecki, W. Ignaczak, and W. Maniukiewicz: Appl. Catal., A, 2007, vol. 326, pp. 17–27.CrossRef
26.
Zurück zum Zitat W.L. Li, K. Lu, J.Y. Walz: Int. Mater. Rev., 2012, vol. 57, pp. 37–60.CrossRef W.L. Li, K. Lu, J.Y. Walz: Int. Mater. Rev., 2012, vol. 57, pp. 37–60.CrossRef
27.
Zurück zum Zitat H. Park, M. Choi, H. Choe, and D.C. Dunand: Mater. Char., 2016, in review. H. Park, M. Choi, H. Choe, and D.C. Dunand: Mater. Char., 2016, in review.
28.
Zurück zum Zitat L.Y. Chen, J.Q. Xu, H. Choi, M. Pozuelo, X. Ma, S. Bhowmick, J.M. Yang, S. Mathaudhu, and X.C. Li: Nature, 2012, vol. 528, pp. 539–543.CrossRef L.Y. Chen, J.Q. Xu, H. Choi, M. Pozuelo, X. Ma, S. Bhowmick, J.M. Yang, S. Mathaudhu, and X.C. Li: Nature, 2012, vol. 528, pp. 539–543.CrossRef
29.
Zurück zum Zitat N.O. Shanti, K. Araki, and J.W. Halloran: J. Am. Ceram. Soc., 2006, vol. 89, pp. 2444–2447.CrossRef N.O. Shanti, K. Araki, and J.W. Halloran: J. Am. Ceram. Soc., 2006, vol. 89, pp. 2444–2447.CrossRef
30.
Zurück zum Zitat H. Jo, M. Kim, H. Choi, Y. Sung, H. Choe, and D.C. Dunand: Metall. Mater. Trans. E, 2016, vol. 3, pp. 46–54. H. Jo, M. Kim, H. Choi, Y. Sung, H. Choe, and D.C. Dunand: Metall. Mater. Trans. E, 2016, vol. 3, pp. 46–54.
31.
Zurück zum Zitat Y.M. Lin, P.R. Abel, A. Heller, and C.B. Mullins: J. Phys. Chem. Lett., 2011, vol. 2, pp. 2885–2891.CrossRef Y.M. Lin, P.R. Abel, A. Heller, and C.B. Mullins: J. Phys. Chem. Lett., 2011, vol. 2, pp. 2885–2891.CrossRef
32.
Zurück zum Zitat J.H. Um, H. Park, Y.H. Cho, M. Glazer, D.C. Dunand, H. Choe, and Y.E. Sung: RSC Adv., 2014, vol. 4, pp. 58059–58063.CrossRef J.H. Um, H. Park, Y.H. Cho, M. Glazer, D.C. Dunand, H. Choe, and Y.E. Sung: RSC Adv., 2014, vol. 4, pp. 58059–58063.CrossRef
33.
Zurück zum Zitat X. Xu, R. Cao, S. Jeong, and J. Cho: Nano Lett., 2012, vol. 12, pp. 4988–4991.CrossRef X. Xu, R. Cao, S. Jeong, and J. Cho: Nano Lett., 2012, vol. 12, pp. 4988–4991.CrossRef
34.
Zurück zum Zitat E.A. Brandes and G.B. Brook: Smithells metals reference book, 7th ed., Butterworth-Heinemann, USA, 1992. E.A. Brandes and G.B. Brook: Smithells metals reference book, 7th ed., Butterworth-Heinemann, USA, 1992.
35.
36.
Zurück zum Zitat R.Y. Chen, and W.Y.D. Yuen: Oxid. Met., 2003, vol. 59, pp. 433–468.CrossRef R.Y. Chen, and W.Y.D. Yuen: Oxid. Met., 2003, vol. 59, pp. 433–468.CrossRef
37.
Zurück zum Zitat N. Bertrandl, C. Desgranges, D. Gauvain, D. Monceau, and D. Poquillon: Mater. Sci. Forum., 2004, vol. 461–464, pp. 591–598.CrossRef N. Bertrandl, C. Desgranges, D. Gauvain, D. Monceau, and D. Poquillon: Mater. Sci. Forum., 2004, vol. 461–464, pp. 591–598.CrossRef
38.
Zurück zum Zitat G.B. Gibbs, M.R. Wootton, W.R. Price, and K.E. Hodgson: Oxid. Met., 1973, vol. 7, pp. 185–200.CrossRef G.B. Gibbs, M.R. Wootton, W.R. Price, and K.E. Hodgson: Oxid. Met., 1973, vol. 7, pp. 185–200.CrossRef
Metadaten
Titel
Processing, Microstructure, and Oxidation Behavior of Iron Foams
verfasst von
Hyeji Park
Yoonsook Noh
Hyelim Choi
Kicheol Hong
Kyungjung Kwon
Heeman Choe
Publikationsdatum
15.06.2016
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions A / Ausgabe 9/2016
Print ISSN: 1073-5623
Elektronische ISSN: 1543-1940
DOI
https://doi.org/10.1007/s11661-016-3601-9

Weitere Artikel der Ausgabe 9/2016

Metallurgical and Materials Transactions A 9/2016 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.