2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development and Strength Evaluation of Porous Metal Core Sandwich Structure Controlled Metal Composition and Pore Structure
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17K06842
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| Research Institution | Shibaura Institute of Technology |
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Principal Investigator |
宇都宮 登雄 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (60176708)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
半谷 禎彦 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (80361385)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 多機能材料 / 環境材料 / ポーラスメタル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和元年度は，前年度に続き研究項目(1) 複合化ポーラスアルミニウム（Al）コアサンドイッチ構造の作製法の確立，(2) 単一および複合化ポーラスAlコアサンドイッチ構造の強度評価法の構築 を実施した．
研究項目(1)では，昨年度，アルミニウム合金ダイカストADC12とアルミニウム合金A6061の二層を持つ複合化ポーラスAlをコア材，A1050を表面材とした長尺型複合化ポーラスAlコアサンドイッチ構造の作製可能性が示唆された．しかしながら，溶融温度の異なるADC12とA6061の各層の気孔形態や厚みを同程度に制御することは難しく，それらを制御する作製条件の検討を継続して試みた．その結果，発泡剤量，保持時間の調整だけでは不十分で，それらに加えてプリカーサ（発泡前駆体）厚みを適切に設定することにより各層厚み，気孔形態が均一となる複合化ポーラスAlコアサンドイッチ構造が作製でき，曲げ試験に供することが可能となった．
研究項目(2)では，表面材とコア部間に境界層を設けた単一ポーラスAlコアサンドイッチ構造の弾塑性有限要素解析を試みた．解析で得られた曲げ（引張り）応力，せん断応力を基に，曲げ試験で現れた引張りによる破損位置，せん断による破損位置が推定でき，引張りの破損限界は，ADC12ポーラスAlの引張り試験で得られた限界値とほぼ一致することを示した．この解析法を，コア部内のADC12とA6061の各層間に境界層を設ける形で，複合化ポーラスAlコアサンドイッチ構造に応用展開することができた．
これまでの試験および解析結果を基に，単一・複合化ポーラスAlコアサンドイッチ構造のいずれに対しても，引張り型破損では表面近傍の曲げ（引張り）応力，せん断型破損ではせん断応力の最大値を用いた，破損形態に対応した破損基準を導出することが可能となった．
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