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図3.1典型的なポーラス金属の圧縮応力一ひずみ線図

3 . 3結果と考察

3 ふ 1 圧縮試験片

第2章で確立した最適発泡条件で作製したポーラスZn・22Al合金から切り出した圧縮試験 片の一例を図3.2に示す。発泡体のスキン部を取り去ることにより気孔が表面に露出し、気

孔率が4-10~錯加した。超塑性を発揮させるため、圧縮試験片は溶体化処理後に人工時効

を施した。 SEMのBEIによる熱処理前と熱処理後のセル壁の写真を図3.3(a)，(b)に示す。図 3.3(a)の熱処理前、すなわち作製されたままの発泡体から切り出した圧縮試験片の結品組織 はデンドライト(樹状品)組織が存在し、結品粒が非常に粗大となっていることがわかる。こ のデンドライト組織は、溶湯をそのまま凝固させた際に典型的にみられる組織である。図 3.3(b)の熱処理後の結品組織は 10凶n以下の非常に微細な等軸結品粒を有していることがわ かる。このことから、アルミナ粒子を添加した場合でも熱処理により超塑性発揮に必要な 微細組織が得られることがわかった。

図3.2 作製したポーラスZn・22Al合金の圧縮試験片

図3.3 ポーラスZn・22Al合金のSEM、BEIによる微細組織写真 (め熱処理前 (b)熱処理後

3

2 応力一ひずみ曲線

図3.4‑3.8にひずみ速度7.4xlO‑⁴‑3.7xlO‑¹ S‑1におけるポーラスZn・22Al合金及びポーラ スZn・22Al/Al₂0₃合金の典型的な応力ひずみ曲線を示す。まず、どの曲線も典型的なポーラ ス材料の応力ひずみ曲線と同様に、初期ピークの後、ひずみ 50%までの聞は平坦なプラト ー領域を有していることがわかる。次に、ひずみ速度7.4xlO‑⁴S‑1 において、アルミナ粒子添 加の発泡体は明らかに高い変形応力を有しており、曲線も滑らかで脆性的な挙動は確認、出 来ない。ひずみ速度3.7xlO・3S‑1 においても同様に、粒子添加によって高い変形応力が得られ ていることがわかる。しかし、初期ピーク後の応力低下及び全体を通してやや脆性的な挙 動が確認出来る。ひずみ速度7.4xlO‑³s‑¹においても同様に、粒子添加によって高い変形応力 が得られている。しかし、 10%ひずみ付近における応力低下によって粒子無添加の発泡体よ

りも一時的に応力が低くなっていることがわかる。ひずみ速度3.7xlO九ーlにおいては、初期 ピークから 20%ひずみ付近に至るまで、ほとんど粒子無添加の発泡体の変形応力と変わら ない。プラトー域ではわずかに高い変形応力を有している。ひずみ速度7.4xlO‑¹S‑l において は、全体を通して粒子無添加の発泡体が高い変形応力を有していることがわかる。まず、

粒子添加により高い変形応力を得られていたのは、セル壁中に粒子が分散したことによる 分散強化によるものである。次に、粒子添加による脆性的な変形挙動について、これも粒 子分散によるものである。粒子の分散によって破壊が生じやすくなり、脆性的な挙動を示 していると考えられる。また、ひずみ速度が速くなるにつれてより脆性的な挙動を示して いるように見えるが、これは粒子無添加の発泡体においても同様のことが言える。アルミ ナ粒子が分散しているために、無添加の発泡体よりも脆性的な挙動が顕著に見られる。ま た、高ひずみ速度になるにつれて粒子添加の発泡体の変形応力が無添加の発泡体の変形応 力よりも低くなってきていることがわかる。これは、粒子添加の発泡体の変形応力が低下 しているわけではなく、粒子無添加の変形応力がひずみ速度と共に上昇していることが原 因である。

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図3.4ひずみ速度7.4xlO‑⁴S‑lにおけるポーラス Zn・22Al合金、

ポーラスZn・22Al/Ah03合金の典型的な応力ひずみ曲線

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図3.5ひずみ速度7.4xlO・3S‑1におけるポーラスZn・22Al合金、

ポーラスZn・22Al/Al₂0₃合金の典型的な応力ひずみ曲線

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