JP3432364B2 - Material strength evaluation method for metal materials - Google Patents
Material strength evaluation method for metal materialsInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、金属材料の材料強
度評価方法に係り、特に電磁気的な非破壊計測を行うこ
とにより析出強化型金属材料の材料強度を評価する析出
強化型金属材料の材料強度評価方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to the strength of metallic materials.
It relates to a degree evaluation method, especially evaluating the material strength of the precipitation-strengthened metallic material by performing electromagnetic nondestructive measurement precipitation
About the material strength evaluation method of reinforced metal material.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図１１は代表的な析出強化型金属材料で
あるＩＮ７３８ＬＣの金属材料組織を示す模式図であ
る。この金属材料は母相であるＮｉ固溶体の中に、析出
相として金属間化合物であるＮｉ3 Ａｌ相が分散した形
態となっている。このような析出強化型金属材料の材料
強度を支配する因子として最も重要なことが、析出相の
形状であり、細かい析出相が均一に分散されている材料
の方が一般的に強くなる。したがって、非破壊的に材料
強度を推定するには析出相の形状を知ることが重要であ
る。2. Description of the Related Art FIG. 11 is a schematic diagram showing a metal material structure of IN738LC which is a typical precipitation strengthening metal material. This metallic material has a form in which a Ni 3 Al phase which is an intermetallic compound is dispersed as a precipitation phase in a Ni solid solution which is a mother phase. The most important factor controlling the material strength of such precipitation-strengthened metallic materials is the shape of the precipitation phase, and a material in which fine precipitation phases are uniformly dispersed generally becomes stronger. Therefore, it is important to know the shape of the precipitation phase in order to nondestructively estimate the material strength.
【０００３】従来、図１１に示すようなミクロ組織を持
つ析出強化型金属材料の析出相の形状を知るためには、
例えば顕微鏡による観察法が広く用いられている。この
観察法は鏡面研磨した被検体の表面を、特定の腐食液を
用いて腐食させ、抽出したミクロ組織を光学顕微鏡、ま
たは電子顕微鏡を用いて拡大して観察するものである。
また、被検体が大きい場合や形状が複雑な場合などは、
ミクロ組織を樹脂で作成されたフィルムに転写してその
フィルムを観察するレプリカ法なども用いられている。Conventionally, in order to know the shape of the precipitation phase of a precipitation strengthening type metal material having a microstructure as shown in FIG.
For example, a microscope observation method is widely used. In this observation method, the surface of a mirror-polished subject is corroded using a specific corrosive solution, and the extracted microstructure is observed by enlarging it using an optical microscope or an electron microscope.
Also, if the subject is large or the shape is complicated,
A replica method in which a microstructure is transferred to a film made of resin and the film is observed is also used.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のミクロ組織観察方法は、時間と手間がかかるた
め、広い面積を一度に観察できず、被検体が広い面積を
持つ場合には、限定された一部分のミクロ組織を観察し
て全体を推定していた。この方法によれば、材料製造段
階で不可避な局所的な材質の不均一を、過大または過小
に見積るおそれがあり、場合によっては金属材料を使用
する上で多大な危険を伴うことになる。However, the above-described conventional microstructure observing method is time-consuming and labor-intensive, so that it is not possible to observe a large area at a time, and the method is limited when the object has a large area. The entire structure was estimated by observing a part of the microstructure. According to this method, local nonuniformity of the material, which is unavoidable at the stage of manufacturing the material, may be overestimated or underestimated, and in some cases enormous risk is involved in using the metal material.
【０００５】特に、高温で使用される析出強化型金属材
料の場合、析出相は製造時に呈する形状から、使用中に
熱的に安定となるような形状へと変化する。最近、ガス
タービンなどに代表されるように高温で長時間使用され
る構造部材は、熱効率の向上、あるいは地球環境保護
（ＣＯ2 の低減など）を目的とした燃焼ガス入口温度の
上昇に伴い、置かれる環境がますます過酷になってきて
いる。Particularly, in the case of a precipitation-strengthened metallic material used at high temperatures, the precipitation phase changes from the shape exhibited during production to a shape which is thermally stable during use. Recently, structural members such as gas turbines, which are used at high temperature for a long time, have been accompanied by an increase in combustion gas inlet temperature for the purpose of improving thermal efficiency or protecting the global environment (such as CO 2 reduction). The environment in which they are placed is becoming more and more severe.
【０００６】したがって、このような析出強化型金属材
料中の析出相の形状変化が、従来より短時間で進行する
ようになり、ミクロ組織の変化を非破壊的に知ることが
機器の安定運用には欠かせなくなってきている。Therefore, the shape change of the precipitation phase in the precipitation-strengthened metal material will progress in a shorter time than before, and it is necessary to know the change of the microstructure nondestructively for stable operation of the equipment. Is becoming indispensable.
【０００７】さらに、ガスタービンの羽根などのよう
に、複雑な曲面を持つ構造部材では、位置毎で材料の供
試環境が微妙に異なるため、ある限定された一部分のミ
クロ組織観察結果を羽根全体のミクロ組織として代表さ
せることは難しい。Further, in a structural member having a complicated curved surface such as a blade of a gas turbine, the test environment of the material is slightly different depending on the position. It is difficult to be represented as a microstructure of
【０００８】しかも、昨今の羽根は、その酸化・劣化に
対する寿命を長期化するために、耐酸化あるいは遮熱を
目的とするコーティングが施されている。これらのコー
ティングにより基材寿命は延びるものの、基材の組織を
コーティングを除去せずにミクロ組織法で観察すること
は全く不可能である。同様に、例えば表面粗さが厳しく
規定されている部位など、研磨及び腐食などの表面処理
が禁止されている部位には適用できない。In addition, the blades of recent years have been coated with a coating for the purpose of oxidation resistance or heat shielding in order to prolong the life of the blades against oxidation and deterioration. Although these coatings extend the life of the substrate, it is not possible at all to observe the texture of the substrate by microstructuring without removing the coating. Similarly, it cannot be applied to a site where surface treatment such as polishing and corrosion is prohibited, such as a site where the surface roughness is strictly regulated.
【０００９】また、金属材料のミクロ組織を非破壊的に
推定する手法としては、上記の他に、本出願人による特
願平７−２６７１５７号に記載された電磁気的材質評価
方法及び装置が挙げられる。これは被検体に誘起される
渦電流強度から基材中に含有される異材の体積率を評価
する手法であり、電磁気材料計測装置を用い、基材と含
有物の導電率または透磁率の違いから起きる渦電流量の
変化を計測し、異材の体積率を評価するものである。As a method of nondestructively estimating the microstructure of a metal material, in addition to the above, there is an electromagnetic material evaluation method and apparatus described in Japanese Patent Application No. 7-267157 filed by the present applicant. To be This is a method to evaluate the volume ratio of the foreign material contained in the base material from the eddy current intensity induced in the subject, and the difference in the conductivity or magnetic permeability between the base material and the contained material is measured using an electromagnetic material measuring device. The change in the amount of eddy current that occurs from is measured, and the volume ratio of the foreign material is evaluated.
【００１０】すなわち、この電磁気的材質評価方法及び
装置に示されている手法は、母相と析出相の導電率、透
磁率などの電磁気定数の違いから、母相中に含有される
析出相の体積率を非破壊的に且つ簡便に推定するもので
ある。本発明で問題にする析出強化型金属材料の場合、
析出相の体積率は、同一の成分および条件で製造すれ
ば、誤差範囲のばらつきでほぼ同一となる。That is, the method shown in this electromagnetic material evaluation method and apparatus is based on the difference in the electromagnetic constants such as electric conductivity and magnetic permeability between the mother phase and the precipitated phase. The volume ratio is nondestructively and simply estimated. In the case of a precipitation-strengthened metallic material which is a problem in the present invention,
If the volume fraction of the precipitation phase is manufactured with the same components and conditions, the volume ratio of the precipitation phase becomes almost the same due to the variation of the error range.
【００１１】また、使用中の劣化が進行したとき析出相
の形状は大きく変化するが、その体積率はさほど変化し
ない。つまり、特願平７−２６７１５７号に記載した手
法では、析出強化型金属材料の析出相の形状変化を検出
することができないため、材料強度評価が不可能であ
る。When the deterioration during use progresses, the shape of the precipitated phase changes greatly, but the volume ratio does not change so much. That is, with the method described in Japanese Patent Application No. 7-267157, it is not possible to detect the shape change of the precipitation phase of the precipitation-strengthened metal material, and therefore the material strength cannot be evaluated.
【００１２】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、その目的とするところは、金属の母相中に、
金属または非金属の析出相を析出させて強化した析出強
化型金属材料について、析出相の形状を非破壊計測し、
クリープなどの材料強度を簡便にかつ高精度に評価する
ことが可能な金属材料の材料強度評価方法を提供するこ
とにある。The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and its purpose is to provide a metal matrix in a metal matrix.
For precipitation-strengthened metal materials that are strengthened by precipitating a metal or non-metal precipitation phase, nondestructively measure the shape of the precipitation phase,
An object of the present invention is to provide a material strength evaluation method for a metal material, which can easily and highly accurately evaluate the material strength such as creep.
【００１３】また、本発明の他の目的とするところは、
金属材料の表面に被覆層が施こされている構造部材にお
いて、被覆層と金属材料の間に存在する拡散層厚さを評
価することのできる金属材料の拡散層厚さ評価方法及び
その装置を提供することにある。Another object of the present invention is to:
In a structural member in which a coating layer is applied to the surface of a metal material, a diffusion layer thickness evaluation method for a metal material and an apparatus therefor capable of evaluating the diffusion layer thickness existing between the coating layer and the metal material are provided. To provide.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】請求項１に対応する金属
材料の材料強度評価方法は、金属の母相中に、金属また
は非金属の析出相を析出させて強化した析出強化型金属
材料の導電率を計測し、予め実験的に求めてある導電率
と析出相の相境界長さとの関係に基づいて前記材料中の
析出相の相境界長さを求めて、前記材料の材料強度を評
価することを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a material strength evaluation method for a metal material, comprising: a precipitation-strengthened metal material obtained by strengthening a metal or non-metal precipitation phase in a metal matrix phase. Conductivity is measured, the phase boundary length of the precipitation phase in the material is calculated based on the relationship between the conductivity and the phase boundary length of the precipitation phase that are experimentally obtained in advance, and the material strength of the material is evaluated. It is characterized by doing.
【００１５】[0015]
【００１６】請求項２に対応する金属材料の材料強度評
価方法は、金属の母相中に、金属または非金属の析出相
を析出させて強化した析出強化型金属材料中に発生させ
た渦電流量をある一定の条件で計測し、予め基準サンプ
ルを用いて計測した透磁率から被検体の導電率を決定
し、予め実験的に求めてある導電率と析出相の相境界長
さとの関係に基づいて前記材料中の析出相の相境界長さ
を求めて、前記材料の材料強度を評価することを特徴と
する。According to a second aspect of the present invention, there is provided a material strength evaluation method for a metal material, wherein an eddy current generated in a precipitation-strengthened metal material obtained by strengthening a metal or non-metal precipitation phase by precipitating a metal or non-metal precipitation phase in a metal matrix Measure the amount under a certain condition, determine the conductivity of the object from the magnetic permeability measured in advance using a reference sample, and in the relationship between the conductivity and the phase boundary length of the precipitation phase obtained experimentally in advance. Based on the above, the phase boundary length of the precipitation phase in the material is obtained, and the material strength of the material is evaluated.
【００１７】請求項３に対応する金属材料の材料強度評
価方法は、請求項２記載の金属材料の材料強度評価方法
において、被検体の表面形状を予めまたは同時に計測し
て、形状による補正を実施することを特徴とする。A method for evaluating the strength of a metal material according to claim 3 is the method for evaluating the strength of a metal material according to claim 2 , wherein the surface shape of the object is measured in advance or at the same time, and correction is performed according to the shape. It is characterized by doing.
【００１８】請求項４に対応する金属材料の材料強度評
価方法は、金属の母相中に、金属または非金属の析出相
を析出させて強化した析出強化型金属材料中において、
第１の周波数でより深い位置まで発生させた第１の渦電
流量を計測し、次に第１の周波数より高い第２の周波数
で前記材料中の浅い位置だけに発生させた第２の渦電流
量を計測し、前記第１の渦電流量と前記第２の渦電流量
から深い位置だけの第３の渦電流量を求め、予め電磁解
析により各周波数における磁力線の浸透深さを計算した
結果から第３の渦電流量の計測深さを定量的に求め、導
電率に換算し、さらに実験的に求めてある導電率と析出
相の相境界長さとの関係から被検体の計測深さにおける
析出相の相境界長さを求めて、前記材料深部の材料強度
を評価することを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for evaluating a material strength of a metal material, comprising: a precipitation-strengthened metal material in which a metal or non-metal precipitation phase is precipitated and strengthened in a metal matrix phase,
A second eddy generated by measuring a first eddy current amount generated at a first frequency to a deeper position and then generating a second frequency higher than the first frequency only at a shallow position in the material. The current amount was measured, the third eddy current amount at a deep position was obtained from the first eddy current amount and the second eddy current amount, and the penetration depth of magnetic field lines at each frequency was calculated in advance by electromagnetic analysis. The measurement depth of the third eddy current is quantitatively obtained from the result, converted into conductivity, and further measured experimentally from the relation between the conductivity and the phase boundary length of the precipitated phase. It is characterized in that the phase boundary length of the precipitated phase in (3) is obtained to evaluate the material strength in the deep part of the material.
【００１９】請求項５に対応する金属材料の材料強度評
価方法は、請求項４記載の金属材料の材料強度評価方法
において、第１の周波数と第２の周波数とを複数回変化
させて第３の渦電流量を求め、それぞれの計測深さにお
ける材料強度を評価した結果を基に、被検体の材料強度
の深さ方向分布を評価することを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for evaluating a material strength of a metal material according to the fourth aspect , wherein the first frequency and the second frequency are changed a plurality of times. It is characterized in that the distribution of the material strength of the test object in the depth direction is evaluated based on the result of obtaining the eddy current amount of and measuring the material strength at each measurement depth.
【００２０】[0020]
【００２１】[0021]
【００２２】[0022]
【００２３】[0023]
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】［材料強度評価方法の第１実施形
態］（図１に対応）
図１は本発明に係る金属材料の材料強度評価方法の第１
実施形態を示し、被検体の導電率計測から析出相の相境
界長さを求めて材料強度評価を実現するための説明図で
ある。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION [First Embodiment of Material Strength Evaluation Method] ( corresponding to FIG. 1) FIG. 1 shows a first material strength evaluation method for metallic materials according to the present invention.
Shows an embodiment, in illustration for realizing the material strength evaluation seeking phase boundary length of precipitate phase from the conductivity measurement of the subject
There is .
【００２５】本実施形態では、金属材料として、金属の
母相中に、金属または非金属の析出相を析出させて強化
した析出強化型金属材料が使用され、その具体例とし
て、ガスタービンの動翼などに用いられるニッケル基超
合金ＩＮ７３８ＬＣを取り上げている。In this embodiment, a precipitation-strengthened metal material in which a metal or nonmetal precipitation phase is precipitated and strengthened in the mother phase of the metal is used as the metal material. The nickel-based superalloy IN738LC used for wings and the like is taken up.
【００２６】この材料は、母相であるＮｉ固溶体の中
に、析出相として金属間化合物であるＮｉ3 Ａｌ相が分
散した形態となっている。このような析出強化型金属材
料の材料強度を支配する因子として最も重要なことが、
析出相の形状であり、細かい析出相が均一に分散されて
いる材料の方が一般的に強くなる。This material has a form in which a Ni 3 Al phase which is an intermetallic compound is dispersed as a precipitation phase in a Ni solid solution which is a mother phase. The most important factor that governs the material strength of such precipitation-strengthened metallic materials is
It is the shape of the precipitation phase, and a material in which a fine precipitation phase is uniformly dispersed generally becomes stronger.
【００２７】図１中には本実施形態によるＩＮ７３８Ｌ
Ｃの析出相の相境界長さの評価結果が示されている。こ
こで、析出強化型金属材料である被検体の導電率を計測
するには、四端子法で行う。この材料は規定された製造
条件により作られ、析出相の形状が変わっても、その体
積率はほとんど変わらない。したがって、体積率による
導電率の差は無視できるほど小さい。このような材料に
おける導電率σは、被検体中の相境界長さにより変化す
る。FIG. 1 shows an IN738L according to this embodiment.
The evaluation result of the phase boundary length of the precipitation phase of C is shown. Here, the four-terminal method is used to measure the electrical conductivity of the specimen, which is a precipitation-strengthened metal material. This material is made under specified manufacturing conditions, and its volume fraction remains almost unchanged even if the shape of the precipitation phase changes. Therefore, the difference in conductivity depending on the volume ratio is so small that it can be ignored. The conductivity σ in such a material changes depending on the length of the phase boundary in the subject.
【００２８】すなわち、析出強化型金属材料であるニッ
ケル基超合金ＩＮ７３８ＬＣは、乗り越えるべき相境界
長さが長くなると、必然的に被検体の抵抗が大きくな
り、導電率は低くなる。逆に、相境界長さが短いときは
導電率が高くなる。換言すれば、析出強化型金属材料の
ミクロ組織上で、ある一つの方向に一定間隔の走査線を
引いたとき、走査線と相境界との交点数が多いほど導電
率は低くなる。That is, in the nickel-base superalloy IN738LC, which is a precipitation-strengthened metal material, when the phase boundary length to be overcome becomes long, the resistance of the specimen inevitably becomes large and the conductivity becomes low. On the contrary, when the phase boundary length is short, the conductivity is high. In other words, on the microstructure of the precipitation-strengthened metal material, when scanning lines are drawn in a certain direction at regular intervals, the larger the number of intersections between the scanning lines and the phase boundaries, the lower the conductivity.
【００２９】本実施形態によるＩＮ７３８ＬＣの析出相
の形状は、材料製造時には立方体形状を呈するが、長時
間高温に晒されると、徐々に粗大化して球面形状に近く
なる。すなわち、この析出相の形状は、相境界数と密接
な関係があり、立方体形状の細かい析出相が均一に分散
されている場合に比べ、粗大化及び球状化した場合には
相境界長さが短くなり、導電率が高くなる傾向を示す。The shape of the precipitation phase of IN738LC according to the present embodiment has a cubic shape at the time of manufacturing the material, but when exposed to high temperature for a long time, it gradually coarsens and becomes close to a spherical shape. That is, the shape of this precipitation phase has a close relationship with the number of phase boundaries, and the phase boundary length is larger in the case of coarsening and spheroidization than in the case where fine precipitation phases of cubic shape are uniformly dispersed. It tends to be shorter and the conductivity is higher.
【００３０】今、析出相の平均相粒径をｄ、単位面積当
たりの析出相の個数をρとすると、相境界長さＬは
（１）式で表される。Now, assuming that the average phase grain size of the precipitation phase is d and the number of precipitation phases per unit area is ρ, the phase boundary length L is expressed by the equation (1).
【００３１】[0031]
【数１】Ｌ＝πｄρ （１）
ここで、（１）式中の単位面積当たりの析出相の個数ρ
は、結晶粒間距離をλの関数として（２）式のように表
される。## EQU1 ## L = πdρ (1) where, the number ρ of precipitated phases per unit area in the equation (1)
Is expressed as in equation (2) with the inter-grain distance as a function of λ.
【００３２】[0032]
【数２】ρ＝１／λ2 （２）
（１）、（２）式より相境界長さＬは（３）式のように
表すことができる。## EQU2 ## ρ = 1 / λ 2 (2) From equations (1) and (2), the phase boundary length L can be expressed as in equation (3).
【００３３】[0033]
【数３】Ｌ＝πｄ／λ2 （３）
したがって、相境界長さＬは、（３）式から析出相の平
均相粒径ｄと結晶粒間距離λとで表されることがわか
る。## EQU3 ## L = πd / λ 2 (3) Therefore, it is understood from the equation (3) that the phase boundary length L is represented by the average phase grain size d of the precipitated phase and the inter-grain distance λ.
【００３４】ところで、このｄ／λ2 は、日本ガスター
ビン学会誌Vol.No.85,p63-68, （１９９４年発行）「Ｎ
ｉ基超合金ＩＮ７３８ＬＣの機械的特性に及ぼす材料劣
化の影響」により、クリープ強度との相関関係が認めら
れており、導電率の計測から析出相の相境界長さを求
め、その値をｄ／λ2 に換算すれば、クリープ強度の推
定が可能となる。By the way, this d / λ 2 is determined by the journal of the Gas Turbine Society of Japan, Vol.No.85, p63-68, (published in 1994) "N.
The effect of material deterioration on the mechanical properties of the i-based superalloy IN738LC "has been found to correlate with creep strength. The phase boundary length of the precipitated phase was determined from the measurement of electrical conductivity, and the value was calculated as d / If converted to λ 2 , the creep strength can be estimated.
【００３５】このように本実施形態によれば、析出強化
型金属材料の導電率を計測して析出相の相境界長さを求
め、予め実験的に求めておいた相境界長さとクリープ強
度との関係を表すデータベースを参考にすることで、被
検体のクリープ強度を推定することができる。As described above, according to the present embodiment, the electrical conductivity of the precipitation-strengthened metallic material is measured to obtain the phase boundary length of the precipitated phase, and the phase boundary length and the creep strength which are experimentally obtained in advance are obtained. The creep strength of the subject can be estimated by referring to the database that represents the relationship.
【００３６】［材料強度評価方法の第２実施形態］（図
２に対応）
図２（Ａ），（Ｂ）は本発明に係る金属材料の材料強度
評価方法の第２実施形態を示し、（Ａ）は析出強化型金
属材料のミクロ組織を示す模式図、（Ｂ）は計測方向と
導電率との関係を示す図である。[Second Embodiment of Material Strength Evaluation Method] ( Fig.
2 ) FIGS. 2A and 2B show a second embodiment of the material strength evaluation method for a metal material according to the present invention, and FIG. 2A is a schematic diagram showing a microstructure of a precipitation-strengthened metal material, (B) is a figure which shows the relationship between a measurement direction and electrical conductivity.
【００３７】本実施形態は、被検体の導電率計測から析
出相の形状を方位毎に求めて、材料強度の異方性評価を
実現する方法であり、析出強化型金属材料の例として、
前記第１実施形態と同様に、ガスタービンの動翼などに
用いられているニッケル基超合金ＩＮ７３８ＬＣを取り
上げている。The present embodiment is a method for realizing the anisotropic evaluation of the material strength by obtaining the shape of the precipitation phase for each azimuth from the measurement of the electrical conductivity of the subject, and as an example of the precipitation strengthening type metal material,
As in the case of the first embodiment, the nickel-base superalloy IN738LC used for the blade of a gas turbine and the like is taken up.
【００３８】ニッケル基超合金ＩＮ７３８ＬＣが高温環
境中で保持されたときに析出相であるＮｉ3 Ａｌの形状
が、製造当初の立方体から徐々に粗大化、球状化するこ
とは前記第１実施形態において説明した通りである。但
し、応力負荷がかかる状態で使用されたとき、析出相の
粗大化、球状化の変形は異方性を伴うことが知られてい
る。In the first embodiment, when the nickel-base superalloy IN738LC is held in a high temperature environment, the shape of the precipitation phase Ni 3 Al gradually becomes coarse and spherical from the cube at the beginning of production. As explained. However, it is known that the coarsening of the precipitation phase and the spheroidizing deformation are accompanied by anisotropy when used under a stress load.
【００３９】本実施形態では、第１実施形態に記載した
方法により、被検体の導電率を計測する。このとき、導
電率はある一つの方向を基準方向として、例えば１０°
刻みに０°〜１８０°までそれぞれ計測する。この場
合、析出相の形状に異方性があれば、方位毎の導電率に
差が存在する。In this embodiment, the conductivity of the subject is measured by the method described in the first embodiment. At this time, the conductivity is, for example, 10 ° with one direction as a reference direction.
Measure each from 0 ° to 180 °. In this case, if there is anisotropy in the shape of the precipitation phase, there is a difference in the conductivity depending on the orientation.
【００４０】この現象を図２（Ａ）に示すように偏平な
析出相を持つＩＮ７３８ＬＣのミクロ組織の模式図を用
いて説明すると、導電率計測方向が析出相の長手方向と
一致するとき、計測方向に引いた走査線と相境界との交
点数は少なくなる。これは導通を妨げる障壁が少なくな
ることを意味するので、長手方向の導電率は高くなる。
逆に、長手方向と垂直な方向に引いた走査線と相境界と
の交点数が多くなると、導電率は低くなる。This phenomenon will be explained with reference to the schematic diagram of the microstructure of IN738LC having a flat precipitation phase as shown in FIG. 2A. When the conductivity measurement direction coincides with the longitudinal direction of the precipitation phase, measurement is performed. The number of intersections between the scan lines drawn in the direction and the phase boundaries is reduced. This means that there are fewer barriers to conduction, so the conductivity in the longitudinal direction is higher.
On the contrary, when the number of intersections between the scanning lines drawn in the direction perpendicular to the longitudinal direction and the phase boundaries increases, the conductivity decreases.
【００４１】したがって、被検体である析出強化型金属
材料の導電率を各方位毎に計測すれば、図２（Ｂ）に示
すような計測方向と導電率との関係を示す曲線が描け
る。この各方向における導電率の計測結果を第１実施形
態に示した方法にて、それぞれ被検体の第２相の相境界
長さに換算することで、クリープ強度を推定することが
可能である。すなわち、方位毎の導電率計測データから
被検体の方位毎の材料強度を知ることができる。Therefore, if the conductivity of the precipitation-strengthened metallic material as the object is measured for each direction, a curve showing the relationship between the measurement direction and the conductivity can be drawn as shown in FIG. 2B. The creep strength can be estimated by converting the measurement result of the conductivity in each direction into the phase boundary length of the second phase of the subject by the method described in the first embodiment. That is, the material strength for each azimuth of the subject can be known from the conductivity measurement data for each azimuth.
【００４２】このように本実施形態によれば、析出強化
型金属材料の導電率を各方位毎に計測することで、被検
体の材料強度の異方性を評価することが可能となる。As described above, according to this embodiment, the anisotropy of the material strength of the object can be evaluated by measuring the electrical conductivity of the precipitation-strengthened metal material for each direction.
【００４３】［材料強度評価方法の第３実施形態］（図
３に対応）
図３は本発明に係る金属材料の材料強度評価方法の第３
実施形態を示すフローチャートである。この実施形態
は、被検体の渦電流量計測から析出相の形状を求めて材
料強度評価を実現する方法であり、この実施形態でも第
１及び第２実施形態と同様に、析出強化型金属材料の例
として、ガスタービンの動翼などに用いられているニッ
ケル基超合金ＩＮ７３８ＬＣを取り上げている。[Third Embodiment of Material Strength Evaluation Method] ( FIG.
Corresponding to 3) 3 third material strength evaluation method of a metal material according to the present invention
It is a flow chart which shows an embodiment. This embodiment is a method for realizing the material strength evaluation by obtaining the shape of the precipitation phase from the measurement of the eddy current amount of the object. In this embodiment as well, as in the first and second embodiments, the precipitation-strengthened metallic material is used. As an example of the above, the nickel-base superalloy IN738LC used in the blades of gas turbines is taken up.
【００４４】本実施形態では、被検体である析出強化型
金属材料の析出相の相境界長さを、電磁誘導現象により
被検体に流れる渦電流強度を計測することによって推定
する。この方法（以下、渦電流法という。）とは、導体
である被検体に励磁コイルを近接させ、被検体中に流れ
る渦電流量をコイルインピーダンスの変化として捉える
方法で、被検体に流れる渦電流の量は被検体の透磁率及
び導電率、導体を貫く磁束密度などにより決定される。
この励磁コイルインピーダンスを求める方法は、非破壊
検査便覧（日本非破壊検査編：日刊工業出版）第５編電
磁誘導試験に詳述されている。In this embodiment, the phase boundary length of the precipitation phase of the precipitation-strengthened metallic material which is the subject is estimated by measuring the intensity of the eddy current flowing in the subject by the electromagnetic induction phenomenon. This method (hereinafter referred to as the eddy current method) is a method in which an exciting coil is brought close to a subject, which is a conductor, and the amount of eddy current flowing in the subject is grasped as a change in coil impedance. Is determined by the magnetic permeability and conductivity of the subject, the magnetic flux density penetrating the conductor, and the like.
The method for obtaining the excitation coil impedance is described in detail in Non-Destructive Inspection Handbook (Non-Destructive Inspection by Japan: Nikkan Kogyo Publishing) Vol. 5 Electromagnetic Induction Test.
【００４５】導体に近接したコイルのインピーダンス
は、この導体の導電率及び透磁率によって変化する磁束
密度と渦電流損失を知ることによって決定することがで
きる。この磁束密度と渦電流損失は、導体の導電率及び
透磁率を用いた渦電流解析によって推定可能である。The impedance of the coil in the vicinity of the conductor can be determined by knowing the magnetic flux density and the eddy current loss which change depending on the conductivity and magnetic permeability of the conductor. The magnetic flux density and the eddy current loss can be estimated by an eddy current analysis using the electric conductivity and magnetic permeability of the conductor.
【００４６】また、渦電流法で計測されるプローブコイ
ルインピーダンスは、被検体の導電率、透磁率、形状及
びコイル形状、周波数により一意的に決定される値であ
る。そして、コイル形状、周波数、被検体形状を決定す
れば、コイルインピーダンスは被検体の導電率及び透磁
率に依存して変化することから、逆にコイル形状、周波
数、被検体形状を特定できれば、コイルインピーダンス
の値から、被検体導電率及び透磁率を評価可能である。The probe coil impedance measured by the eddy current method is a value uniquely determined by the conductivity, magnetic permeability, shape and coil shape of the subject, and frequency. Then, if the coil shape, frequency, and object shape are determined, the coil impedance changes depending on the conductivity and magnetic permeability of the object, and conversely, if the coil shape, frequency, and object shape can be specified, the coil The electrical conductivity and magnetic permeability of the subject can be evaluated from the impedance value.
【００４７】本実施形態で取り上げるΝｉ基超合金ＩＮ
７３８ＬＣは、析出相の体積率は、同一の成分あるいは
条件で製造すれば、誤差範囲のばらつきでほぼ同一とな
る。また、使用中に劣化が進行すると、析出相の形状は
大きく変化するが、その体積率はさほど変化しない。し
たがって、主に被検体の体積率に依存して形状に依存し
ない特性を有する透磁率はほとんど変化せず、本合金の
基準サンプルの計測値がいずれの被検体でも採用できる
一定の値となる。よって、本材料の場合は、渦電流法で
被検体の導電率を単独で決定できるため、励磁コイルを
被検体に接触または近接するだけで、導電率の計測が可
能となる。Νi-based superalloy IN taken up in this embodiment
In the 738LC, if the volume fraction of the precipitation phase is manufactured with the same components or conditions, the volume ratio of the precipitation phase is almost the same due to the variation of the error range. When the deterioration progresses during use, the shape of the precipitated phase changes greatly, but the volume ratio does not change so much. Therefore, the magnetic permeability, which has characteristics that do not depend on the shape mainly depending on the volume ratio of the subject, hardly changes, and the measured value of the reference sample of the present alloy becomes a constant value that can be adopted by any subject. Therefore, in the case of the present material, since the conductivity of the subject can be independently determined by the eddy current method, the conductivity can be measured only by bringing the exciting coil into contact with or close to the subject.
【００４８】以上のように、ある一定条件でΝｉ基超合
金ＩＮ７３８ＬＣ中に発生させた渦電流量を計測し、予
め基準サンプルを用いて計測した透磁率から被検体の導
電率を決定し、予め実験的に求めてある導電率と析出相
の相境界長さとの関係からＩＮ７３８ＬＣ中の析出相の
相境界長さを求めることで、被検体のクリープ強度を評
価することができる。As described above, the amount of eddy current generated in the Νi-based superalloy IN738LC was measured under a certain constant condition, and the conductivity of the subject was determined in advance from the magnetic permeability measured using the reference sample. The creep strength of the test object can be evaluated by obtaining the phase boundary length of the precipitated phase in IN738LC from the relation between the experimentally obtained conductivity and the phase boundary length of the precipitated phase.
【００４９】このように本実施形態によれば、析出強化
型金属材料の材料強度を、被検体に励磁コイルを接触ま
たは近接するだけで評価することが可能となる。As described above, according to this embodiment, the material strength of the precipitation-strengthened metal material can be evaluated only by bringing the exciting coil into contact with or close to the subject.
【００５０】［材料強度評価方法の第４実施形態］（図
４に対応）
図４は本発明に係る金属材料の材料強度評価方法の第４
実施形態を示す説明図である。この実施形態では、曲率
を有する被検体の材料強度評価を実現するための方法で
あり、この実施形態でも第１から第３実施形態と同様
に、析出強化型金属材料の例として、ガスタービンの動
翼などに用いられているニッケル基超合金ＩＮ７３８Ｌ
Ｃを取り上げている。[Fourth Embodiment of Material Strength Evaluation Method] ( FIG.
4 ) FIG. 4 shows a fourth example of the material strength evaluation method for metallic materials according to the present invention.
It is explanatory drawing which shows embodiment. This embodiment is a method for realizing material strength evaluation of an object having a curvature, and in this embodiment, as in the first to third embodiments, as an example of a precipitation-strengthened metallic material, a gas turbine Nickel-based superalloy IN738L used for moving blades
C is taken up.
【００５１】前記第３実施形態で説明したように、励磁
コイルにより析出強化型金属材料である被検体中に発生
した渦電流量を計測することによって、被検体の材料強
度を評価することが可能である。但し、被検体が、例え
ば曲率を有するような複雑形状である場合には形状の補
正を行う必要がある。その形状の補正は、例えば励磁コ
イルと近接したレーザー発振プローブにて行う。As described in the third embodiment, the material strength of the object can be evaluated by measuring the amount of eddy current generated in the object which is the precipitation-strengthened metal material by the exciting coil. Is. However, when the subject has a complicated shape having, for example, a curvature, it is necessary to correct the shape. The shape is corrected by, for example, a laser oscillation probe in the vicinity of the exciting coil.
【００５２】このレーザー発振プローブから出射された
レーザー光を、被検体の磁力線が発生する範囲に照射
し、その範囲の被検体の形状を計測する。この形状とは
曲率、被検体端部までの距離などである。Laser light emitted from this laser oscillation probe is applied to a region where magnetic lines of force of the subject are generated, and the shape of the subject in that range is measured. This shape is a curvature, a distance to the end of the subject, or the like.
【００５３】他方、被検体の渦電流量を第３実施形態に
示した方法にて計測する。この両者のデータを演算装置
に取り込み、リアルタイムで形状補正をした被検体の渦
電流量を算出する。この補正後の渦電流量の計測データ
から、磁力線が発生する範囲の平均的な析出相の相境界
長さが算出できるので、被検体が複雑形状である場合で
も材料強度の評価が可能となる。なお。この補正は電磁
解析のデータベースを参考にしている。この形状データ
ベースは、有限要素法により種々の形状を有する被検体
への磁力線の発生状況を解析し、平板の場合との比較を
行うことによって、それぞれの形状に応じた補正係数を
選択するものである。On the other hand, the amount of eddy current of the subject is measured by the method shown in the third embodiment. The data of both of these is taken into the arithmetic device, and the eddy current amount of the subject whose shape is corrected in real time is calculated. From this corrected eddy current amount measurement data, it is possible to calculate the average phase boundary length of the precipitation phase in the range where the magnetic field lines are generated, so it is possible to evaluate the material strength even when the object has a complicated shape. . Incidentally. This correction is based on the electromagnetic analysis database. This shape database selects the correction coefficient according to each shape by analyzing the generation state of magnetic field lines to the subject having various shapes by the finite element method and comparing with the case of a flat plate. is there.
【００５４】このように本実施形態によれば、複雑形状
の析出強化型金属材料から計測した渦電流量を、予めま
たは同時に計測した被検体の形状から補正し、予め求め
ておいた相境界相長さとクリープ強度との関係を表すデ
ータベースを参考にすることで、被検体のクリープ強度
を推定することができる。As described above, according to the present embodiment, the eddy current amount measured from the precipitation-strengthened metal material having a complicated shape is corrected from the shape of the object measured in advance or at the same time, and the phase boundary phase obtained in advance is corrected. The creep strength of the subject can be estimated by referring to the database showing the relationship between the length and the creep strength.
【００５５】［材料強度評価方法の第５実施形態］（図
５に対応）
図５は本発明に係る金属材料の材料強度評価方法の第５
実施形態を示す説明図である。この実施形態は、第１の
周波数による渦電流計測結果と、この第１の周波数より
高い第２の周波数による渦電流計測結果とから、被検体
深部の析出相の形状を求めて材料強度評価を実現するた
めの方法であり、この実施形態でも前記第１から第４実
施形態と同様に、析出強化型金属材料の例として、ガス
タービンの動翼などに用いられているニッケル基超合金
ＩＮ７３８ＬＣを取り上げている。[Fifth Embodiment of Material Strength Evaluation Method] ( FIG.
5 to the corresponding) 5 fifth material strength evaluation method of a metal material according to the present invention
It is explanatory drawing which shows embodiment. In this embodiment, the material strength evaluation is performed by obtaining the shape of the precipitation phase in the deep part of the subject from the eddy current measurement result at the first frequency and the eddy current measurement result at the second frequency higher than the first frequency. This embodiment is a method for realizing the same, and also in this embodiment, as in the first to fourth embodiments, a nickel-based superalloy IN738LC used for a blade of a gas turbine or the like is used as an example of a precipitation-strengthened metallic material. I am taking up.
【００５６】前述した渦電流法は、導体に励磁コイルを
近接させ、被検体中に流れる渦電流量をコイルインピー
ダンスの変化として捉える方法であり、励磁コイルに流
す周波数を変えることにより、磁力線の浸透深さを変え
ることができる。The above-mentioned eddy current method is a method in which an exciting coil is brought close to a conductor and the amount of eddy current flowing in the object is grasped as a change in coil impedance. You can change the depth.
【００５７】図５中には２種類の周波数で渦電流法を実
施したときの磁力線浸透深さの軸対象解析モデルによる
シミュレーション結果を示し、周波数が低いときには浸
透深さが深く、逆に高いときには浅くなっている。つま
り、低い周波数を選択して計測した渦電流量は、被検体
深部までの情報を含み、高い周波数では被検体の浅い位
置の情報しか含まれない。FIG. 5 shows a simulation result of an axial symmetric analysis model of the magnetic field line penetration depth when the eddy current method is carried out at two kinds of frequencies. The penetration depth is deep when the frequency is low, and conversely when the frequency is high. It is shallow. That is, the amount of eddy current measured by selecting a low frequency includes information up to the deep part of the subject, and at a high frequency, only the information of the shallow position of the subject is included.
【００５８】析出強化型金属材料である被検体に対し
て、まず第１の周波数である低い周波数（５００ｋＨ
ｚ）で第１の渦電流量を計測し、この計測結果から第１
実施形態で説明した方法にて析出相の第１の相境界長さ
を求める。この相境界長さは表層から約１０ｍｍ深さま
での平均値データである。なお、このときの計測周波数
は、１０ｍｍ深さまでの平均値を計測することを目的
に、電磁気シミュレーションにより磁力線の浸透深さを
計算して選定したものである。With respect to an object which is a precipitation-strengthened metal material, first, a low frequency (500 kHz) which is a first frequency is given.
z) measures the first amount of eddy current, and
The first phase boundary length of the precipitation phase is obtained by the method described in the embodiment. This phase boundary length is average value data from the surface layer to a depth of about 10 mm. The measurement frequency at this time was selected by calculating the penetration depth of the magnetic force line by an electromagnetic simulation for the purpose of measuring an average value up to a depth of 10 mm.
【００５９】次に、第２の周波数である高い周波数（１
ＭＨｚ）で被検体に発生する第２の渦電流量を計測し、
第１実施形態で説明した方法にて析出相の第２の相境界
長さを求める。この相境界長さは表層から約５ｍｍ深さ
までの平均値データである。なお、このときの計測周波
数も電磁気シミュレーションにより磁力線の浸透深さを
計算して選定したものである。Next, the second frequency, the high frequency (1
The second eddy current amount generated in the subject is measured at
The second phase boundary length of the precipitated phase is obtained by the method described in the first embodiment. This phase boundary length is average value data from the surface layer to a depth of about 5 mm. The measurement frequency at this time was also selected by calculating the penetration depth of the magnetic force lines by electromagnetic simulation.
【００６０】このようにして計測した深さ１０ｍｍまで
の平均である析出相の第１の相境界長さと、深さ５ｍｍ
までの平均である析出相の第２の相境界長さから、５〜
１０ｍｍまでの深さにおける析出相の第３の相境界長さ
を算出する。この計測作業を被検体全体に亘って行え
ば、全く非破壊的にある深さの析出相の相境界長さから
材料強度を評価することが可能となる。The first phase boundary length of the precipitation phase, which is the average up to a depth of 10 mm measured in this way, and a depth of 5 mm
From the second phase boundary length of the precipitation phase, which is the average of
The third phase boundary length of the precipitated phase at depths up to 10 mm is calculated. If this measurement work is performed over the entire specimen, it becomes possible to evaluate the material strength from the phase boundary length of the precipitation phase having a certain depth in a completely nondestructive manner.
【００６１】すなわち、本実施形態では、第１の周波数
で材料中のより深い位置まで発生させた第１の渦電流量
を計測し、次に第１の周波数より高い第２の周波数で材
料中の浅い位置だけに発生させた第２の渦電流量を計測
し、第１の渦電流量と第２の渦電流量から深い位置だけ
の第３の渦電流量を求め、予め電磁解析により各周波数
における磁力線の浸透深さを計算した結果から第３の渦
電流量の計測深さを定量的に求め、導電率に換算し、さ
らに実験的に求めてある導電率と析出相の相境界長さと
の関係から被検体の計測深さにおける析出相の相境界長
さを求めて、材料深部の材料強度を評価するようにして
いる。That is, in the present embodiment, the first eddy current amount generated at a deeper position in the material is measured at the first frequency, and then the material is measured at the second frequency higher than the first frequency. The second eddy current amount generated only at the shallow position of the is measured, and the third eddy current amount at only the deep position is obtained from the first eddy current amount and the second eddy current amount, and each is calculated in advance by electromagnetic analysis. From the result of calculating the penetration depth of the magnetic field lines at the frequency, the measurement depth of the third eddy current amount is quantitatively obtained, converted into the electrical conductivity, and further the experimentally obtained electrical conductivity and the phase boundary length of the precipitation phase are obtained. From this relationship, the phase boundary length of the precipitation phase at the measurement depth of the object is determined, and the material strength in the deep part of the material is evaluated.
【００６２】このように本実施形態によれば、析出強化
型金属材料の深部におけるクリープなどの材料強度を評
価することが可能となる。As described above, according to this embodiment, it becomes possible to evaluate the material strength such as creep in the deep portion of the precipitation strengthening type metal material.
【００６３】［材料強度評価方法の第６実施形態］（図
６に対応）
図６は本発明に係る金属材料の材料強度評価方法の第６
実施形態を示す説明図である。この実施形態は、第５実
施形態で説明した方法において第１の周波数と第２の周
波数とを複数回変化させて第３の渦電流量を求め、被検
体の深さ方向の材料強度評価を実現するための方法であ
り、この実施形態でも第１から第５実施形態と同様に、
析出強化型金属材料の例として、ガスタービンの動翼な
どに用いられているニッケル基超合金ＩＮ７３８ＬＣを
取り上げている。[Sixth Embodiment of Material Strength Evaluation Method] ( FIG.
Sixth material strength evaluation method of a metal material according to the corresponding) 6 present invention into 6
It is explanatory drawing which shows embodiment. In this embodiment, in the method described in the fifth embodiment, the first frequency and the second frequency are changed multiple times to obtain the third eddy current amount, and the material strength evaluation in the depth direction of the subject is performed. This is a method for realizing this, and in this embodiment as well as the first to fifth embodiments,
As an example of the precipitation-strengthened metallic material, the nickel-base superalloy IN738LC used in the blades of gas turbines is taken up.
【００６４】２種類の周波数で計測した渦電流量から被
検体の深部の材料強度評価が可能であることは、前記第
５実施形態で説明した。図６は電磁気シミュレーション
により、磁力線の浸透深さが１ｍｍピッチで１０ｍｍま
で変化するように設定し、第５実施形態による方法で推
定した被検体深部の材料強度と、電磁気シミュレーショ
ンにより解析した磁力線の浸透深さとの関係を示す。つ
まり、本実施形態では、磁力線の浸透深さを変化させた
周波数により渦電流量計測を複数回実施することで、被
検体の深さ方向の材料強度分布を評価するようにしてい
る。It has been described in the fifth embodiment that the material strength of the deep portion of the object can be evaluated from the eddy current amounts measured at two kinds of frequencies. FIG. 6 shows the material strength of the deep part of the object estimated by the method according to the fifth embodiment and the penetration of the magnetic field lines analyzed by the electromagnetic simulation by setting the penetration depth of the magnetic field lines to 1 mm pitch by the electromagnetic simulation up to 10 mm. It shows the relationship with depth. That is, in the present embodiment, the material strength distribution in the depth direction of the subject is evaluated by performing the eddy current amount measurement a plurality of times with the frequency at which the penetration depth of the magnetic force lines is changed.
【００６５】例えば、タービン翼の場合、温度、応力な
どの環境条件が翼表層部と翼内部とで大きく異なる。こ
れは運転により受ける劣化度合いが深さ方向に異なって
いることを意味し、本実施形態に示す方法にて深さ方向
の材料強度分布を評価することにより、材料の劣化度を
非破壊的に評価することができる。For example, in the case of a turbine blade, environmental conditions such as temperature and stress greatly differ between the blade surface layer and the inside of the blade. This means that the degree of deterioration caused by operation is different in the depth direction, and by evaluating the material strength distribution in the depth direction by the method shown in this embodiment, the deterioration degree of the material can be non-destructively evaluated. Can be evaluated.
【００６６】このように本実施形態によれば、第５実施
形態で説明した方法において第１の周波数と第２の周波
数とを複数回変化させて第３の渦電流量を求め、それぞ
れの計測深さにおける材料強度を評価した結果に基づい
て析出強化型金属材料の深さ方向の材料強度分布を評価
することが可能となる。As described above, according to the present embodiment, the third eddy current amount is obtained by changing the first frequency and the second frequency a plurality of times in the method described in the fifth embodiment, and the respective measurements are performed. It is possible to evaluate the material strength distribution in the depth direction of the precipitation-strengthened metal material based on the result of evaluating the material strength at the depth.
【００６７】［拡散層厚さ評価方法の一実施形態］（図
７に対応）
図７（Ａ），（Ｂ）は本発明に係る金属材料の拡散層厚
さ評価方法の一実施形態を示す工程図，表層からの距離
と導電率との関係を示す図である。本実施形態は、周波
数を変化させた励磁コイルによる被検体の渦電流計測結
果から、被検体の拡散層厚さ評価を実現するための方法
である。また、本実施形態では、析出強化型金属材料と
してのニッケル基超合金ＩＮ７３８ＬＣである基材上
に、耐酸化特性の向上を目的とする金属コーティング層
が施されている構造部材を取り上げている。[One Embodiment of Diffusion Layer Thickness Evaluation Method] ( FIG.
Corresponding to 7) Figure 7 (A), (B) a step diagram showing one embodiment of a diffusion layer thickness evaluation method of metallic material according to the present invention, a view showing the relationship between the distance and the conductivity of the surface layer is there. The present embodiment is a method for realizing the diffusion layer thickness evaluation of the object from the eddy current measurement result of the object by the exciting coil whose frequency is changed. Further, in the present embodiment, a structural member in which a metal coating layer for the purpose of improving oxidation resistance is provided on a base material which is a nickel-base superalloy IN738LC as a precipitation-strengthened metal material is taken up.
【００６８】［材料強度評価装置の第１実施形態］（図
８に対応）
図８は本発明に係る金属材料の材料強度評価装置の第１
実施形態を示すブロック構成図である。この材料強度評
価装置は、被検体である析出強化型金属材料に渦電流を
流しこれを計測するための交流角周波数ωで励磁したコ
イル１と、このコイル１のインピーダンスを読み取るた
めのインピーダンス計測部２と、コイルインピーダンス
から算出される被検体中の導電率と被検体の析出相の相
境界長さとの関係を表したデータベースを記憶するとと
もに、析出相の相境界長さと被検体の材料強度との関係
を表したデータベースを記憶する材料強度データベース
部３と、初期情報／設定信号などの入力をする入力装置
４と、インピーダンス計測部２により計測されたコイル
インピーダンスと初期情報から被検体に発生する渦電流
量を推定し、さらに被検体の析出相の相境界長さ、被検
体の材料強度を評価する演算装置５と、この演算装置５
による演算結果などを記憶する記憶装置６と、計測結果
及び評価を出力する出力装置７とから構成されている。[First Embodiment of Material Strength Evaluation Device] ( FIG.
8 ) FIG. 8 shows a first example of the material strength evaluation apparatus for metallic materials according to the present invention.
It is a block diagram showing an embodiment. This material strength evaluation device is composed of a coil 1 excited by an AC angular frequency ω for measuring an eddy current by flowing an eddy current into a precipitation-strengthened metallic material, which is a subject, and an impedance measuring section for reading the impedance of the coil 1. 2 and a database that represents the relationship between the electrical conductivity in the sample calculated from the coil impedance and the phase boundary length of the precipitated phase of the sample, and stores the phase boundary length of the precipitated phase and the material strength of the sample. Is generated in the object from the material strength database unit 3 that stores a database representing the relationship between the coil strength, the input device 4 that inputs the initial information / setting signal, and the coil impedance measured by the impedance measuring unit 2 and the initial information. An arithmetic unit 5 for estimating the eddy current amount and further evaluating the phase boundary length of the precipitation phase of the subject and the material strength of the subject, and the arithmetic unit 5
It is composed of a storage device 6 for storing the calculation result and the like and an output device 7 for outputting the measurement result and the evaluation.
【００６９】前述した渦電流法は、導体に励磁コイルを
近接させ、被検体中に流れる渦電流量をコイルインピー
ダンスの変化として捉えるものであり、励磁コイルに流
す周波数を変化させることにより、磁力線の浸透深さを
変えることができるようにした方法である。In the eddy current method described above, the exciting coil is brought close to the conductor and the amount of the eddy current flowing in the object is grasped as a change in the coil impedance. This is a method that allows the penetration depth to be changed.
【００７０】まず、周波数を変えて複数回、渦電流量を
計測する。この計測結果から導電率を算出した結果を周
波数毎の磁力線の浸透深さ解析結果とあわせ、表面から
の深さと導電率との関係にしてグラフに表す。First, the eddy current amount is measured a plurality of times by changing the frequency. The result of calculating the electrical conductivity from this measurement result is combined with the analysis result of the penetration depth of the magnetic force line for each frequency, and the relation between the depth from the surface and the electrical conductivity is shown in a graph.
【００７１】図７（Ｂ）は拡散熱処理前と拡散熱処理後
のグラフを示す。コーティング層と基材はもともと電磁
気特性が異なるので、導電率に違いが存在する。すなわ
ち、図７（Ｂ）に示すように拡散熱処理前には、表層か
らの距離がコーティング層の厚さと等しくなった時点
で、導電率が急激に変化する。一方、拡散熱処理後はこ
の変化がなだらかになる。これは、基材とコーティング
層の構成元素の相互拡散により生じる拡散層が電磁気特
性の点から見た場合、両層の中間の性質を有するためで
ある。したがって、コーティング層の導電率から基材の
渦電流量に変化する遷移領域の幅が、拡散層の厚さとな
る。FIG. 7B shows graphs before and after the diffusion heat treatment. Since the coating layer and the substrate originally have different electromagnetic characteristics, there is a difference in conductivity. That is, as shown in FIG. 7 (B), before the diffusion heat treatment, the conductivity rapidly changes when the distance from the surface layer becomes equal to the thickness of the coating layer. On the other hand, this change becomes smooth after the diffusion heat treatment. This is because the diffusion layer formed by mutual diffusion of the constituent elements of the base material and the coating layer has an intermediate property between the two layers in terms of electromagnetic characteristics. Therefore, the width of the transition region where the conductivity of the coating layer changes to the amount of eddy current of the substrate is the thickness of the diffusion layer.
【００７２】したがって、本実施形態では、基材（金属
材料）の表面に被覆層が施工されている構造部材におい
て、励磁コイルに流す周波数を段階的に変化させて複数
回被検体の渦電流量を計測し、予め電磁解析により各周
波数における磁力線の浸透深さを計算した結果より、あ
る深さだけに発生する渦電流量を求め、導電率に換算し
て深さ方向分布を算出し、その変化曲線から被覆層と基
材との間に存在する拡散層厚さを評価するようにしてい
る。Therefore, in the present embodiment, in the structural member in which the coating layer is formed on the surface of the base material (metal material), the frequency flowing in the exciting coil is changed stepwise and the eddy current amount of the subject is detected a plurality of times. From the result of calculating the penetration depth of magnetic field lines at each frequency by electromagnetic analysis in advance, calculate the eddy current amount that occurs only at a certain depth, convert it to conductivity, and calculate the depth direction distribution. The thickness of the diffusion layer existing between the coating layer and the base material is evaluated from the change curve.
【００７３】このように本実施形態によれば、基材と被
覆層との間の拡散層厚さを非破壊的に評価することが可
能となり、被覆層と基材とからなる２層構造材料だけで
はなく、多層構造材料の各界面における拡散層厚さの評
価も可能となる。As described above, according to this embodiment, it is possible to nondestructively evaluate the thickness of the diffusion layer between the base material and the coating layer, and the two-layer structure material composed of the coating layer and the base material. Not only that, it is also possible to evaluate the diffusion layer thickness at each interface of the multilayer structure material.
【００７４】［材料強度評価装置の第１実施形態］（請
求項８、図８対応）
図８は本発明に係る金属材料の材料強度評価装置の第１
実施形態を示すブロック構成図である。この材料強度評
価装置は、被検体である析出強化型金属材料に渦電流を
流しこれを計測するための交流角周波数ωで励磁したコ
イル１と、このコイル１のインピーダンスを読み取るた
めのインピーダンス計測部２と、コイルインピーダンス
から算出される被検体中の導電率と被検体の析出相の相
境界長さとの関係を表したデータベースを記憶するとと
もに、析出相の相境界長さと被検体の材料強度との関係
を表したデータベースを記憶する材料強度データベース
部３と、初期情報／設定信号などの入力をする入力装置
４と、インピーダンス計測部２により計測されたコイル
インピーダンスと初期情報から被検体に発生する渦電流
量を推定し、さらに被検体の析出相の相境界長さ、被検
体の材料強度を評価する演算装置５と、この演算装置５
による演算結果などを記憶する記憶装置６と、計測結果
及び評価を出力する出力装置７とから構成されている。[First Embodiment of Material Strength Evaluation Apparatus] (corresponding to claim 8 and FIG. 8) FIG. 8 shows a first embodiment of the material strength evaluation apparatus for metallic materials according to the present invention.
It is a block diagram showing an embodiment. This material strength evaluation device is composed of a coil 1 excited by an AC angular frequency ω for measuring an eddy current by flowing an eddy current into a precipitation-strengthened metallic material, which is a subject, and an impedance measuring section for reading the impedance of the coil 1. 2 and a database that represents the relationship between the electrical conductivity in the sample calculated from the coil impedance and the phase boundary length of the precipitated phase of the sample, and stores the phase boundary length of the precipitated phase and the material strength of the sample. Is generated in the object from the material strength database unit 3 that stores a database representing the relationship between the coil strength, the input device 4 that inputs the initial information / setting signal, and the coil impedance measured by the impedance measuring unit 2 and the initial information. An arithmetic unit 5 for estimating the eddy current amount and further evaluating the phase boundary length of the precipitation phase of the subject and the material strength of the subject, and the arithmetic unit 5
It is composed of a storage device 6 for storing the calculation result and the like and an output device 7 for outputting the measurement result and the evaluation.
【００７５】次に、本実施形態の作用を説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.
【００７６】材料強度データベース部３は、通常用いら
れるコイル形状や、周波数に関してのみコイルインピー
ダンスマトリクスとしてシミュレーション結果を記憶し
ており、その他の場合は各条件でシミュレーションしマ
トリクスを作成する。また一度作成されたマトリクスは
記憶容量などの条件により、利用者の判断で保管、廃却
を可能にする。このデータベース部３により、初期条件
より適切なコイルインピーダンスマトリクスを検索（ま
たは作成）し、このマトリクスにより被検体の導電率を
評価することができる。The material strength database section 3 stores the simulation result as a coil impedance matrix only for the coil shape and frequency that are normally used. In other cases, the simulation is performed under each condition to create a matrix. In addition, once created, the matrix can be stored and discarded at the discretion of the user, depending on the storage capacity and other conditions. With this database unit 3, it is possible to search (or create) an appropriate coil impedance matrix based on the initial conditions, and to evaluate the electrical conductivity of the subject using this matrix.
【００７７】また、渦電流量と被検体の析出相の相境界
長さの関係、及び析出相の相境界長さと被検体の材料強
度との関係は、実験的に求めた数種の析出強化型金属材
料についてそれぞれ記憶している。Further, the relationship between the eddy current amount and the phase boundary length of the precipitate phase of the sample, and the relationship between the phase boundary length of the precipitate phase and the material strength of the sample are as follows: Each type metal material is memorized.
【００７８】したがって、本実施形態では、被検体に対
しコイル１を所定距離に近接または接触させた後、コイ
ル１に交流電流を流して被検体に誘起される渦電流量を
測定し、この測定した渦電流量から励磁状態にあるコイ
ル１のインピーダンスをインピーダンス計測部２により
求める一方、被検体に発生する渦電流量と析出相の相境
界長さのデータを材料強度データベース部３に格納して
おき、演算装置５によりインピーダンス計測部２による
インピーダンス計測結果から渦電流量を評価し、材料強
度データベース部３を参照して析出相の相境界長さを計
算し、材料強度を評価するようにしている。Therefore, in this embodiment, after the coil 1 is brought close to or in contact with the subject at a predetermined distance, an alternating current is passed through the coil 1 to measure the eddy current amount induced in the subject, and this measurement is performed. The impedance of the coil 1 in the excited state is calculated from the generated eddy current amount by the impedance measuring unit 2, while the data of the eddy current amount generated in the subject and the phase boundary length of the precipitation phase are stored in the material strength database unit 3. Every time, the arithmetic unit 5 evaluates the eddy current amount from the impedance measurement result by the impedance measuring unit 2, calculates the phase boundary length of the precipitated phase with reference to the material strength database unit 3, and evaluates the material strength. There is.
【００７９】このように本実施形態による金属材料の材
料強度評価装置によれば、励磁したコイル１を被検体に
接触または近接するだけで、被検体の渦電流量の計測か
ら、被検体の析出相の相境界長さの長さを推定し、材料
強度を評価することが可能となる。また、非接触での計
測も可能であるため、自動走査により評価時間の短縮化
も図れる。As described above, according to the material strength evaluation apparatus for a metal material according to the present embodiment, it is possible to deposit an object by measuring the eddy current amount of the object only by bringing the excited coil 1 into contact with or close to the object. It is possible to estimate the phase boundary length of the phase and evaluate the material strength. Further, since the measurement can be performed without contact, the evaluation time can be shortened by the automatic scanning.
【００８０】［材料強度評価装置の第２実施形態］（図
９に対応）
図９は本発明に係る金属材料の材料強度評価装置の第２
実施形態を示すブロック構成図である。なお、前記材料
強度評価装置の第１実施形態と同一または対応する部分
には図８と同一の符号を付して説明する。[Second Embodiment of Material Strength Evaluation Device] ( FIG.
9 ) FIG. 9 shows a second example of the material strength evaluation apparatus for metallic materials according to the present invention.
It is a block diagram showing an embodiment. In addition, the same or corresponding portions as those of the first embodiment of the material strength evaluation apparatus will be described with the same reference numerals as those in FIG.
【００８１】本実施形態の材料強度評価装置は、被検体
である析出強化型金属材料に渦電流を流しこれを計測す
るための交流角周波数ωで励磁したコイル１と、このコ
イル１のインピーダンスを読み取るためのインピーダン
ス計測部２と、コイルインピーダンスから算出される被
検体中の渦電流量と被検体の析出相の相境界長さの関係
を表したデータベースを記憶し、さらに析出相の相境界
長さと被検体の材料強度との関係を表したデータベース
を記憶する材料強度データベース部３と、初期情報／設
定信号などを入力する入力装置４と、計測されたコイル
インピーダンスと初期情報から被検体に発生する渦電流
量を推定し、形状の補正を加えて、被検体の析出相の相
境界長さ、被検体の材料強度を評価する演算装置５と、
この演算装置５の演算結果などを記憶する記憶装置６
と、計測結果及び評価を出力する出力装置７と、コイル
１に近接して配置した被検体の形状計測プローブ８と、
この形状計測プローブ８のデータを読み取りる被検体の
形状を計測するための被検体形状計測部９と、被検体の
種々の形状に対して被検体内に発生する磁力線の範囲を
計算したデータベースを記憶する形状データベース部１
０とから構成されている。The material strength evaluation apparatus of the present embodiment shows the coil 1 excited by an AC angular frequency ω for measuring an eddy current by flowing an eddy current through a precipitation-strengthened metallic material, which is an object, and the impedance of the coil 1. An impedance measuring unit 2 for reading is stored, and a database showing the relationship between the amount of eddy current in the object calculated from the coil impedance and the phase boundary length of the precipitation phase of the object is stored, and the phase boundary length of the precipitation phase is further stored. Generated in the object from the material strength database unit 3 that stores a database representing the relationship between the object strength and the material strength of the object, the input device 4 that inputs the initial information / setting signal, and the measured coil impedance and the initial information. An arithmetic unit 5 for estimating the amount of eddy current to be applied, correcting the shape, and evaluating the phase boundary length of the precipitation phase of the subject and the material strength of the subject;
Storage device 6 for storing the calculation result of the calculation device 5
An output device 7 for outputting the measurement result and the evaluation, and a shape measuring probe 8 for the subject arranged near the coil 1.
An object shape measuring unit 9 for measuring the shape of the object for reading the data of the shape measuring probe 8 and a database for calculating the range of magnetic force lines generated in the object for various shapes of the object are stored. Shape database part 1 to memorize
It is composed of 0 and 0.
【００８２】次に、本実施形態の作用を説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.
【００８３】材料強度データベース部３は、通常用いら
れるコイル形状や、周波数に関してのみコイルインピー
ダンスマトリクスとしてシミュレーション結果を記憶し
ており、その他の場合は各条件でシミュレーションして
マトリクスを作成する。また、一度作成されたマトリク
スは記憶容量などの条件により、利用者の判断で保管、
廃却を可能にする。このデータベース部３により、初期
条件より適切なコイルインピーダンスマトリクスを検索
（または作成）し、このマトリクスにより被検体の導電
率を評価することができる。The material strength database section 3 stores the simulation result as a coil impedance matrix only for the coil shape and frequency that are normally used. In other cases, the simulation is performed under each condition to create a matrix. In addition, once created, the matrix is stored at the discretion of the user, depending on conditions such as storage capacity.
Allows scrapping. With this database unit 3, it is possible to search (or create) an appropriate coil impedance matrix based on the initial conditions, and to evaluate the electrical conductivity of the subject using this matrix.
【００８４】また、渦電流量と被検体の析出相の相境界
長さの関係、及び析出相の相境界長さと被検体の材料強
度との関係は、実験的に求めた数種の析出強化型金属材
料についてそれぞれ記憶している。Further, the relationship between the amount of eddy current and the phase boundary length of the precipitation phase of the sample, and the relationship between the phase boundary length of the precipitation phase and the material strength of the sample are as follows: Each type metal material is memorized.
【００８５】被検体形状計測部９は、選択したコイル１
の周波数に応じて、予め被検体内に発生する磁力線の範
囲を計算しておき、その範囲の形状を形状計測プローブ
８からの信号を基に計測する。The object shape measuring unit 9 uses the selected coil 1
The range of the magnetic force lines generated in the subject is calculated in advance according to the frequency, and the shape of the range is measured based on the signal from the shape measuring probe 8.
【００８６】形状データベース部１０は、有限要素法に
より種々の形状を有する被検体への磁力線の発生状況を
解析した結果を記憶するもので、平板の場合との比較を
行うことによって、それぞれの形状に応じた補正係数を
選択するものである。The shape database unit 10 stores the results of analysis of the generation state of magnetic field lines on the subject having various shapes by the finite element method. By comparing with the case of a flat plate, each shape is stored. The correction coefficient is selected according to
【００８７】このように本実施形態による金属材料の材
料強度評価装置によれば、励磁コイルを被検体に接触ま
たは近接するだけで、被検体の渦電流量の計測から、被
検体の析出相の相境界長さを推定することにより、材料
強度を評価することが可能である。また、非接触での計
測が可能であるため、自動走査により評価時間の短縮化
も図れるだけでなく、形状計測プローブ８、被検体形状
計測部９、形状データベース部１０を備えたことで、複
雑形状の被検体の計測が可能となり、現場適用性も高
い。As described above, according to the material strength evaluation apparatus for a metal material according to the present embodiment, it is possible to determine the precipitation phase of the test object from the measurement of the eddy current amount of the test object only by bringing the exciting coil into contact with or close to the test object. By estimating the phase boundary length, it is possible to evaluate the material strength. Further, since non-contact measurement is possible, not only the evaluation time can be shortened by the automatic scanning, but also the shape measurement probe 8, the object shape measurement unit 9, and the shape database unit 10 are provided, which makes it complicated. The shape of the object can be measured and it is highly applicable to the field.
【００８８】［拡散層厚さ評価装置の一実施形態］（図
１０に対応）
図１０は本発明に係る金属材料の拡散層厚さ評価装置の
一実施形態を示すブロック構成図である。なお、前記材
料強度評価装置の第１実施形態と同一または対応する部
分には図８と同一の符号を付して説明する。[One Embodiment of Diffusion Layer Thickness Evaluation Device] ( FIG.
(Corresponding to 10 ) FIG. 10 is a block configuration diagram showing an embodiment of a metal material diffusion layer thickness evaluation apparatus according to the present invention. In addition, the same or corresponding portions as those of the first embodiment of the material strength evaluation apparatus will be described with the same reference numerals as those in FIG.
【００８９】本実施形態の拡散層厚さ評価装置は、被検
体である金属材料に渦電流を流しこれを計測するための
交流角周波数ωで励磁したコイル１と、このコイル１の
インピーダンスを読み取るためのインピーダンス計測部
２と、周波数毎のコイルインピーダンスデータ、導電率
の変化曲線と拡散層厚さとの関係を記憶する拡散層厚さ
データベース部３ａと、初期情報／設定信号などを入力
する入力装置４と、計測されたコイルインピーダンスと
初期情報から被検体の深部に発生する渦電流量を推定す
る演算装置５と、この演算装置５の演算結果などを記憶
する記憶装置６と、計測結果及び評価を出力する出力装
置７とから構成されている。The diffusion layer thickness evaluation system of the present embodiment reads the coil 1 excited by an AC angular frequency ω for measuring an eddy current by flowing an eddy current in a metallic material which is a subject, and reads the impedance of this coil 1. Impedance measuring unit 2, a coil impedance data for each frequency, a diffusion layer thickness database unit 3a for storing the relationship between the conductivity change curve and the diffusion layer thickness, and an input device for inputting initial information / setting signals and the like. 4, a calculation device 5 that estimates the amount of eddy current generated in the deep part of the subject from the measured coil impedance and initial information, a storage device 6 that stores the calculation result of this calculation device 5, and the measurement result and evaluation. And an output device 7 for outputting
【００９０】次に、本実施形態の作用を説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.
【００９１】周波数を変えて複数回計測した渦電流量の
値は、記憶装置６に記憶され、被検体の表面からの深さ
と渦電流量との値の関係について曲線を描く。被検体の
表層近傍は被覆材のみの渦電流量で、深部は基材のみの
渦電流量であり、これら両者の中間に存在する遷移領域
の幅を計測すれば、拡散層厚さの評価が可能であり、記
憶されたデータを基に、データベース部３ａを参照しな
がら演算装置５で拡散層厚さを評価する。The value of the eddy current amount measured a plurality of times with different frequencies is stored in the storage device 6, and a curve is drawn for the relationship between the depth from the surface of the subject and the value of the eddy current amount. The vicinity of the surface layer of the subject is the amount of eddy current in the coating material only, and the deep portion is the amount of eddy current in the base material only.By measuring the width of the transition region existing between these two, the diffusion layer thickness can be evaluated. This is possible, and the arithmetic unit 5 evaluates the diffusion layer thickness based on the stored data while referring to the database unit 3a.
【００９２】したがって、本実施形態では、被検体に対
しコイル１を所定距離に近接または接触させてコイル１
に交流電流を流して被検体に誘起される渦電流量を測定
し、この測定した渦電流量から励磁状態にあるコイル１
のインピーダンスをインピーダンス計測部２により求め
る一方、各周波数における磁力線の浸透深さ解析結果お
よび被検体の拡散層厚さを拡散層厚さデータベース部３
ａに格納しておき、インピーダンス計測結果から渦電流
量を評価し、かつデータベース３ａを参照して渦電流量
の計測深さを求めて、演算装置５により周波数を変えて
複数回計測したデータから渦電流量の深さ方向分布を算
出し、その変化曲線から被検体の被覆層と基材（金属材
料）との間に存在する拡散層厚さを評価するものであ
る。Therefore, in the present embodiment, the coil 1 is placed close to or in contact with the subject at a predetermined distance.
An alternating current is applied to the coil to measure the amount of eddy current induced in the subject, and the coil 1 in the excited state is measured from the measured amount of eddy current.
The impedance measurement unit 2 obtains the impedance of the magnetic field lines, and the diffusion layer thickness database unit 3 obtains the penetration depth analysis result of the magnetic field lines at each frequency and the diffusion layer thickness of the subject.
The data is stored in a, the eddy current amount is evaluated from the impedance measurement result, the measurement depth of the eddy current amount is obtained by referring to the database 3a, and the frequency is changed a plurality of times by the arithmetic unit 5 to measure the data. The distribution of the eddy current amount in the depth direction is calculated, and the thickness of the diffusion layer existing between the coating layer of the subject and the base material (metal material) is evaluated from the change curve.
【００９３】このように本実施形態による金属材料の拡
散層厚さ評価装置によれば、周波数を変えて複数回、励
磁コイルを被検体に接触または近接するだけで、被検体
の渦電流量計測から、拡散層厚さの評価が可能で、また
非接触での計測も可能であるため、自動走査により評価
時間の短縮化も図れる。As described above, according to the diffusion layer thickness evaluation apparatus for a metal material according to the present embodiment, the eddy current amount of the object is measured simply by bringing the exciting coil into contact with or close to the object a plurality of times while changing the frequency. Therefore, since the thickness of the diffusion layer can be evaluated and the measurement can be performed without contact, the evaluation time can be shortened by the automatic scanning.
【００９４】[0094]
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１に
対応する金属材料の材料強度評価方法によれば、析出強
化型金属材料の導電率を計測して析出相の相境界長さを
求め、予め実験的に求めておいた相境界長さと材料強度
との関係を表すデータベースを参考にすることにより、
前記材料の例えばクリープなどの材料強度を簡便にかつ
高精度に評価することが可能となる。As described above, according to the material strength evaluation method for metallic materials according to claim 1 of the present invention, the electrical conductivity of the precipitation-strengthened metallic material is measured to determine the phase boundary length of the precipitation phase. By referring to the database showing the relationship between the phase boundary length and the material strength, which was obtained in advance and experimentally,
It becomes possible to easily and highly accurately evaluate the material strength of the material such as creep.
【００９５】[0095]
【００９６】請求項２に対応する金属材料の材料強度評
価方法によれば、析出強化型金属材料の渦電流量を計測
し、予め基準サンプルを用いて計測した透磁率から被検
体の導電率を決定し、予め実験的に求めてある導電率と
析出相の相境界長さとの関係から析出強化型金属材料中
の析出相の相境界長さを求めることにより、析出強化型
金属材料の材料強度を、被検体に励磁コイルを接触また
は近接するだけで評価することが可能となる。[0096] According to the material strength evaluation method of the metal material corresponding to claim 2, the eddy current amount of precipitation-strengthened metallic material is measured, the subject magnetic permeability was measured using the previously reference sample conductivity By determining the phase boundary length of the precipitation phase in the precipitation-strengthened metal material from the relationship between the conductivity and the phase boundary length of the precipitation phase that has been determined and experimentally determined in advance, the material strength of the precipitation-strengthened metal material is determined. Can be evaluated simply by bringing the exciting coil into contact with or close to the subject.
【００９７】請求項３に対応する金属材料の材料強度評
価方法によれば、複雑形状の析出強化型金属材料から計
測した渦電流量を、予めまたは同時に計測した被検体の
形状から補正し、予め求めておいた相境界相長さと材料
強度との関係を表すデータベースを参考にすることによ
り、被検体の材料強度を評価することができる。According to the material strength evaluation method for a metal material according to claim 3 , the amount of eddy current measured from the precipitation-strengthened metal material having a complicated shape is corrected in advance or from the shape of the object measured at the same time, and The material strength of the test object can be evaluated by referring to the database showing the relationship between the phase boundary phase length and the material strength that have been obtained.
【００９８】請求項４に対応する金属材料の材料強度評
価方法によれば、第１の周波数による渦電流計測結果
と、この第１の周波数より高い第２の周波数による渦電
流計測結果とから、被検体深部の析出相の形状を求める
ことにより、析出強化型金属材料の深部におけるクリー
プなどの材料強度を評価することが可能となる。[0098] From According to material strength evaluation method of a metal material corresponding to claim 4, and an eddy current measurement result of the first frequency, the eddy current measurement result by the first second frequency higher than the frequency, By obtaining the shape of the precipitation phase in the deep part of the object, it becomes possible to evaluate the material strength such as creep in the deep part of the precipitation-strengthened metal material.
【００９９】請求項５に対応する金属材料の材料強度評
価方法によれば、第５実施形態の方法において、第１の
周波数と第２の周波数とを複数回変化させて第３の渦電
流量を求め、それぞれの計測深さにおける材料強度を評
価した結果により、析出強化型金属材料の深さ方向の材
料強度分布を評価することが可能となる。[0099] According to the material strength evaluation method of the metal material corresponding to claim 5, in the method of the fifth embodiment, the third eddy current amount and a first frequency and the second frequency is changed a plurality of times Then, it is possible to evaluate the material strength distribution in the depth direction of the precipitation-strengthened metal material based on the result of evaluating the material strength at each measurement depth.
【０１００】[0100]
【０１０１】[0101]
【０１０２】[0102]
【図１】本発明に係る金属材料の材料強度評価方法の第
１実施形態を示す説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a first embodiment of a material strength evaluation method for metallic materials according to the present invention.
【図２】（Ａ），（Ｂ）は本発明に係る金属材料の材料
強度評価方法の第２実施形態を示し、（Ａ）は析出強化
型金属材料のミクロ組織を示す模式図、（Ｂ）は計測方
向と導電率との関係を示す図。2A and 2B show a second embodiment of the material strength evaluation method for a metal material according to the present invention, FIG. 2A is a schematic view showing a microstructure of a precipitation-strengthened metal material, and FIG. FIG. 8A is a diagram showing a relationship between a measurement direction and conductivity.
【図３】本発明に係る金属材料の材料強度評価方法の第
３実施形態を示すフローチャート。FIG. 3 is a flowchart showing a third embodiment of a material strength evaluation method for metallic materials according to the present invention.
【図４】本発明に係る金属材料の材料強度評価方法の第
４実施形態を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a fourth embodiment of a material strength evaluation method for metallic materials according to the present invention.
【図５】本発明に係る金属材料の材料強度評価方法の第
５実施形態を示す説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a fifth embodiment of a material strength evaluation method for metallic materials according to the present invention.
【図６】本発明に係る金属材料の材料強度評価方法の第
６実施形態を示す説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a sixth embodiment of the material strength evaluation method for metallic materials according to the present invention.
【図７】（Ａ），（Ｂ）は本発明に係る金属材料の拡散
層厚さ評価方法の一実施形態を示す工程図，表層からの
距離と導電率との関係を示す図。7A and 7B are process diagrams showing an embodiment of a method for evaluating the thickness of a diffusion layer of a metal material according to the present invention, and a diagram showing a relationship between a distance from a surface layer and conductivity.
【図８】本発明に係る金属材料の材料強度評価装置の第
１実施形態を示すブロック構成図。FIG. 8 is a block diagram showing the first embodiment of the material strength evaluation apparatus for metallic materials according to the present invention.
【図９】本発明に係る金属材料の材料強度評価装置の第
２実施形態を示すブロック構成図。FIG. 9 is a block diagram showing a second embodiment of the material strength evaluation apparatus for metallic materials according to the present invention.
【図１０】本発明に係る金属材料の拡散層厚さ評価装置
の一実施形態を示すブロック構成図。FIG. 10 is a block configuration diagram showing an embodiment of a metal material diffusion layer thickness evaluation apparatus according to the present invention.
【図１１】析出強化型合金の析出相形状を示す模式図。FIG. 11 is a schematic diagram showing the shape of a precipitation phase of a precipitation strengthened alloy.
１ コイル ２ インピーダンス計測部 ３ 材料強度データベース部 ３ａ 拡散層厚さデータベース部 ４ 入力装置 ５ 演算装置 ６ 記憶装置 ７ 出力装置 ８ 形状計測プローブ ９ 被検体形状計測部 １０ 形状データベース部 1 coil 2 Impedance measurement section 3 Material Strength Database Department 3a Diffusion layer thickness database section 4 input device 5 arithmetic unit 6 storage devices 7 Output device 8 Shape measurement probe 9 Subject shape measurement unit 10 Shape database section
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/72 - 27/90 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ) 実用ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ) 特許ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ)─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 27/72-27/90 JISST file (JOIS) Practical file (PATOLIS) Patent file (PATOLIS)
Claims (5)
出相を析出させて強化した析出強化型金属材料の導電率
を計測し、予め実験的に求めてある導電率と析出相の相
境界長さとの関係に基づいて前記材料中の析出相の相境
界長さを求めて、前記材料の材料強度を評価することを
特徴とする金属材料の材料強度評価方法。1. The conductivity of a precipitation-strengthened metal material obtained by precipitating and strengthening a metal or non-metal precipitation phase in a metal matrix phase, and measuring the conductivity and the precipitation phase of an experimentally obtained beforehand. A material strength evaluation method for a metal material, comprising: determining a phase boundary length of a precipitated phase in the material based on a relationship with the phase boundary length to evaluate the material strength of the material.
出相を析出させて強化した析出強化型金属材料中に発生
させた渦電流量をある一定の条件で計測し、予め基準サ
ンプルを用いて計測した透磁率から被検体の導電率を決
定し、予め実験的に求めてある導電率と析出相の相境界
長さとの関係に基づいて前記材料中の析出相の相境界長
さを求めて、前記材料の材料強度を評価することを特徴
とする金属材料の材料強度評価方法。2. An eddy current amount generated in a precipitation-strengthened metal material obtained by precipitating and strengthening a metal or non-metal precipitate phase in a metal matrix phase is measured under a certain condition, and a reference sample is prepared in advance. Determine the electrical conductivity of the subject from the magnetic permeability measured using the, the phase boundary length of the precipitation phase in the material based on the relationship between the conductivity and the phase boundary length of the precipitation phase that has been experimentally obtained in advance. And evaluating the material strength of the above-mentioned material.
方法において、被検体の表面形状を予めまたは同時に計
測して、形状による補正を実施することを特徴とする析
出強化型金属材料の材料強度評価方法。3. The material strength evaluation method for a metal material according to claim 2 , wherein the surface shape of the object is measured in advance or at the same time, and the correction is carried out according to the shape. Strength evaluation method.
出相を析出させて強化した析出強化型金属材料中におい
て、第１の周波数でより深い位置まで発生させた第１の
渦電流量を計測し、次に第１の周波数より高い第２の周
波数で前記材料中の浅い位置だけに発生させた第２の渦
電流量を計測し、前記第１の渦電流量と前記第２の渦電
流量から深い位置だけの第３の渦電流量を求め、予め電
磁解析により各周波数における磁力線の浸透深さを計算
した結果から第３の渦電流量の計測深さを定量的に求
め、導電率に換算し、さらに実験的に求めてある導電率
と析出相の相境界長さとの関係から被検体の計測深さに
おける析出相の相境界長さを求めて、前記材料深部の材
料強度を評価することを特徴とする金属材料の材料強度
評価方法。4. A first eddy current generated at a deeper position at a first frequency in a precipitation-strengthened metal material in which a metal or non-metal precipitation phase is precipitated and strengthened in a metal matrix phase. And then measuring a second eddy current amount generated only at a shallow position in the material at a second frequency higher than the first frequency, and measuring the first eddy current amount and the second eddy current amount. 3rd eddy current amount only at a deep position is calculated from the eddy current amount of No. 3, and the depth of measurement of the 3rd eddy current amount is quantitatively obtained from the result of previously calculating the penetration depth of the magnetic field lines at each frequency by electromagnetic analysis. , Converted to electrical conductivity, and further obtained the experimentally determined phase boundary length of the precipitation phase at the measured depth of the analyte from the relationship between the conductivity and the phase boundary length of the precipitation phase, the material of the deep material A material strength evaluation method for a metal material, which comprises evaluating strength.
方法において、第１の周波数と第２の周波数とを複数回
変化させて第３の渦電流量を求め、それぞれの計測深さ
における材料強度を評価した結果を基に、被検体の材料
強度の深さ方向分布を評価することを特徴とする金属材
料の材料強度評価方法。5. The material strength evaluation method for a metal material according to claim 4, wherein the third frequency is calculated by changing the first frequency and the second frequency a plurality of times, and the third eddy current amount is obtained. A material strength evaluation method for a metal material, characterized in that the depth direction distribution of the material strength of an object is evaluated based on the result of the material strength evaluation.
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