オープンセル型ニッケルフォームの構造と強度

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目的:オープンセル型金属多孔体は,高通気性と高比表面積により,化学反応触媒・脱臭剤・消臭剤・電池電極材などの担体として,あるいは,各種フィルターとして工業的に広く利用することができる.しかし,その力学的な特性についての情報は非常に限られている.本研究の目的はオープンセル型ニッケルフォームの圧縮変形における応力ー歪曲線の特徴を明らかにし,変形機構を検討すること,既報の引張試験結果との比較を行なうことにある.方法:供試材は,湿式メッキ法により作成された純ニッケルのオープンセルフォームで,固体ニッケルに対する密度比すなわち相対密度は0.06(気孔率は94%),セル寸法は約1mmである.厚さ10mmの原板から,辺長10mm,高さ20mmの正4角柱状試験片を切り出し,インストロン型万能試験機による大気中での定速圧縮試験(ε=1.4×10^<-4>s^<-1>)に供した.結果:(1)圧縮試験により得られた公称応力ー公称歪曲線は以下の3領域に大別できる。(図1):直線的な線形弾性領域,塑性降伏とそれに続く長いplateau領域,応力が急上昇する緻密化領域. (2)plateau領域はなめらかな曲線で,クローズドセル型のAlフォームにみられるような応力振動は現われない.これはAlフォームとは異なって本供試材の塑性崩壊が試料全域で一様に起こることを示唆する. (3)弾性率,塑性崩壊応力とも負荷方向にはよらない(図1). また両者とも,セルの圧縮変形をモデル化することにより定量的に説明することができる.