JPH0363706B2 - - Google Patents
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- JPH0363706B2 JPH0363706B2 JP59107481A JP10748184A JPH0363706B2 JP H0363706 B2 JPH0363706 B2 JP H0363706B2 JP 59107481 A JP59107481 A JP 59107481A JP 10748184 A JP10748184 A JP 10748184A JP H0363706 B2 JPH0363706 B2 JP H0363706B2
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- Japan
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- ceramic
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- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
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- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 5
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/93—Detection standards; Calibrating baseline adjustment, drift correction
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、セラミツクスの欠陥を光音響法によ
り非破壊的に検査する際に使用する標準セラミツ
クス試料に関する。
り非破壊的に検査する際に使用する標準セラミツ
クス試料に関する。
セラミツクス、特にセラミツクス焼結体は近
年、構造用材料への応用が図られている。しかし
ながら、セラミツクス焼結体は脆性があるため、
欠陥があると、僅かな応力下で破壊する。従つ
て、セラミツクス焼結体を構造部品として使用す
るためには、予め非破壊検査を行なつて欠陥の有
無を調べ、欠陥を含む部品は不良品として取除く
必要がある。
年、構造用材料への応用が図られている。しかし
ながら、セラミツクス焼結体は脆性があるため、
欠陥があると、僅かな応力下で破壊する。従つ
て、セラミツクス焼結体を構造部品として使用す
るためには、予め非破壊検査を行なつて欠陥の有
無を調べ、欠陥を含む部品は不良品として取除く
必要がある。
ところで、セラミツクス焼結体の強度を劣化さ
せる欠陥は、それが存在する場所により表面欠陥
と内部欠陥とに大別される。表面欠陥を検査する
方法としては、従来より光音響法による非破壊検
査方法が知られている。光音響法は密封されたセ
ル内に閉じこめられたセラミツクス焼結体（被検
査体）の表面に周期的な断続光を照射した時、該
被検査体の光吸収によつて生じる熱変動をマイク
ロフオン又はトランスデユーサで検知する方法で
ある。この場合、得られた音の信号を光音響信号
という。光音響法による非破壊検査を行なう場合
は、被検査体に光が照射される位置に対する光音
響信号の変化を検知することにより行なう。即
ち、断続光を被検査体の表面上で走査した場合、
表面上あるいは表面直下に欠陥が存在する時の光
音響信号の強度及び断続光の周期に対する光音響
信号の位相が、欠陥のない位置に比べて変化する
ことを利用して非破壊的に検査を行なうものであ
る。
せる欠陥は、それが存在する場所により表面欠陥
と内部欠陥とに大別される。表面欠陥を検査する
方法としては、従来より光音響法による非破壊検
査方法が知られている。光音響法は密封されたセ
ル内に閉じこめられたセラミツクス焼結体（被検
査体）の表面に周期的な断続光を照射した時、該
被検査体の光吸収によつて生じる熱変動をマイク
ロフオン又はトランスデユーサで検知する方法で
ある。この場合、得られた音の信号を光音響信号
という。光音響法による非破壊検査を行なう場合
は、被検査体に光が照射される位置に対する光音
響信号の変化を検知することにより行なう。即
ち、断続光を被検査体の表面上で走査した場合、
表面上あるいは表面直下に欠陥が存在する時の光
音響信号の強度及び断続光の周期に対する光音響
信号の位相が、欠陥のない位置に比べて変化する
ことを利用して非破壊的に検査を行なうものであ
る。
上述した光音響法による非破壊検査は、表面上
又は表面下の有限の深さに存在する欠陥に対して
有効である。光音響法により検出できる深さの限
界は、被検査体の熱的性質、断続光の波長、断続
光の断続周波数によつて決定される。従つて、被
検査体と同質の材料からなり、人工の欠陥を含む
標準試料を使用し、被検査体の条件設定を行なう
上でのパラメータを予め求める必要がある。
又は表面下の有限の深さに存在する欠陥に対して
有効である。光音響法により検出できる深さの限
界は、被検査体の熱的性質、断続光の波長、断続
光の断続周波数によつて決定される。従つて、被
検査体と同質の材料からなり、人工の欠陥を含む
標準試料を使用し、被検査体の条件設定を行なう
上でのパラメータを予め求める必要がある。
このようなことから、光音響法による金属材料
の非破壊検査用の標準金属試料として第１図の構
造のものが知られている。即ち、この標準金属試
料は、平行な上下面を有する板状の試料本体１
と、該試料本体１の内部に前記上下面と平行な柱
状の微細な穴２（直径１ミリ程度）を形成した構
造になつている。こうした標準金属試料をセル内
に閉込め、断続光を試料表面に照射しながら走査
した場合、試料本体１の表面下に穴２がある位置
で、穴２がない位置に比べて光音響信号の強度又
は位相が変化すれば、表面から穴２が存在する深
さｈに欠陥があることが検出される。
の非破壊検査用の標準金属試料として第１図の構
造のものが知られている。即ち、この標準金属試
料は、平行な上下面を有する板状の試料本体１
と、該試料本体１の内部に前記上下面と平行な柱
状の微細な穴２（直径１ミリ程度）を形成した構
造になつている。こうした標準金属試料をセル内
に閉込め、断続光を試料表面に照射しながら走査
した場合、試料本体１の表面下に穴２がある位置
で、穴２がない位置に比べて光音響信号の強度又
は位相が変化すれば、表面から穴２が存在する深
さｈに欠陥があることが検出される。
しかしながら、かかる標準試料は延性を有する
金属材料に対しては有効であるが、セラミツクス
材料は脆性を有するため、微小な穴を有するセラ
ミツクス材料の標準試料を作製することは困難を
伴う。また、上述した標準試料を用いた非破壊検
査では、その表面から深さｈまでの一定深さの欠
陥のみしか検査できず、複数の深さの欠陥箇所を
検査するには複数の標準試料を用意する必要があ
る。
金属材料に対しては有効であるが、セラミツクス
材料は脆性を有するため、微小な穴を有するセラ
ミツクス材料の標準試料を作製することは困難を
伴う。また、上述した標準試料を用いた非破壊検
査では、その表面から深さｈまでの一定深さの欠
陥のみしか検査できず、複数の深さの欠陥箇所を
検査するには複数の標準試料を用意する必要があ
る。
本発明は、セラミツクス材料からなる構造部品
等の欠陥を光音響法により非破壊的に検査するに
際しての指標として有効に利用できる非破壊検査
用標準セラミツクス試料を提供しようとするもの
である。
等の欠陥を光音響法により非破壊的に検査するに
際しての指標として有効に利用できる非破壊検査
用標準セラミツクス試料を提供しようとするもの
である。
本発明は、セラミツクスの欠陥を光音響法によ
り非破壊的に検査する際に使用される標準セラミ
ツクス試料において、平行な上下面を有する板状
をなし、かつ上面から内部に亙つて所望の傾きを
有する面に人工欠陥を一様に分散させたことを特
徴とするものである。こうした標準セラミツクス
試料をセル内に閉込め、断続光を該試料の表面及
びその下に人工欠陥が存在する領域を含むように
試料表面を走査しながら光音響信号を検出する
と、人工欠陥が表面に存在しない位置の光音響信
号に対して、人工欠陥が表面下に存在する位置で
の光音響信号が変化する。この場合、人工欠陥が
試料の表面から浅い箇所に位置すると、強い光音
響信号が検知され、該表面から深い箇所に存在す
ると、弱い光音響信号が検知される。従つて、か
かる標準セラミツクス試料より欠陥箇所の深さと
光音響信号の強度との関係を求めることができ、
これをパラメータとすることによつて該試料と同
質のセラミツクス材料構造部分（被検査体）を光
音響法により非破壊的に欠陥検出を行なうに際
し、被検査体の熱的性質等に応じて光音響法の断
続光の波長、断続光の断続周波数を最適な条件に
設定できる。また、光音響法により被検査体の光
音響信号を検知し、その信号を前記欠陥深さと光
音響信号の強度との関係から、該被検査体の欠陥
箇所の深さを求め、これを被検査体であるセラミ
ツクス構造部品の製造プロセスにフイードバツク
することによつて、良質のセラミツクス構造部品
を効率よく得ることができる。
り非破壊的に検査する際に使用される標準セラミ
ツクス試料において、平行な上下面を有する板状
をなし、かつ上面から内部に亙つて所望の傾きを
有する面に人工欠陥を一様に分散させたことを特
徴とするものである。こうした標準セラミツクス
試料をセル内に閉込め、断続光を該試料の表面及
びその下に人工欠陥が存在する領域を含むように
試料表面を走査しながら光音響信号を検出する
と、人工欠陥が表面に存在しない位置の光音響信
号に対して、人工欠陥が表面下に存在する位置で
の光音響信号が変化する。この場合、人工欠陥が
試料の表面から浅い箇所に位置すると、強い光音
響信号が検知され、該表面から深い箇所に存在す
ると、弱い光音響信号が検知される。従つて、か
かる標準セラミツクス試料より欠陥箇所の深さと
光音響信号の強度との関係を求めることができ、
これをパラメータとすることによつて該試料と同
質のセラミツクス材料構造部分（被検査体）を光
音響法により非破壊的に欠陥検出を行なうに際
し、被検査体の熱的性質等に応じて光音響法の断
続光の波長、断続光の断続周波数を最適な条件に
設定できる。また、光音響法により被検査体の光
音響信号を検知し、その信号を前記欠陥深さと光
音響信号の強度との関係から、該被検査体の欠陥
箇所の深さを求め、これを被検査体であるセラミ
ツクス構造部品の製造プロセスにフイードバツク
することによつて、良質のセラミツクス構造部品
を効率よく得ることができる。
上記人工欠陥が一様に分散される傾斜した面の
角度は、45°以下、好ましくは10〜30°の範囲にす
ることが望ましい。
角度は、45°以下、好ましくは10〜30°の範囲にす
ることが望ましい。
以下、本発明の実施例を第２図を参照して詳細
に説明する。
に説明する。
図中の１１は、上下面が平行なSi3N4セラミツ
クス板状体からなる試料本体である。この試料本
体１１の上面から下面に亙る領域の上面に対して
θ＝10°の傾きをなす面１２内には、人工欠陥と
してのボイドが一様に分散して設けられている。
これらボイドは、大きさが50μｍで、かつ前記面
１２に１cm2当り100個の割合で設けられている。
クス板状体からなる試料本体である。この試料本
体１１の上面から下面に亙る領域の上面に対して
θ＝10°の傾きをなす面１２内には、人工欠陥と
してのボイドが一様に分散して設けられている。
これらボイドは、大きさが50μｍで、かつ前記面
１２に１cm2当り100個の割合で設けられている。
なおボイドを有する試料は下記の様にして作成
することができる。
することができる。
Si3N4粉末と焼結助剤であるY2O3粉末との混合
体を冷間プレスした材料を２個用意し、その間に
プラスチツク粉末を均等にばらまき、両者を再度
冷間プレスした後焼結する。焼結時にプラスチツ
クは炭化してしまうが、その部分はボイドとして
残る。大きさはほぼプラスチツク粉末と同じ大き
さとなる。その後、焼結体を角度θだけ傾けて平
行に切り出すことで第２図の様な試料を得る。
体を冷間プレスした材料を２個用意し、その間に
プラスチツク粉末を均等にばらまき、両者を再度
冷間プレスした後焼結する。焼結時にプラスチツ
クは炭化してしまうが、その部分はボイドとして
残る。大きさはほぼプラスチツク粉末と同じ大き
さとなる。その後、焼結体を角度θだけ傾けて平
行に切り出すことで第２図の様な試料を得る。
次に、第２図図示の標準セラミツクス試料を用
いて欠陥を検出する方法について説明する。な
お、ボイドが試料本体１１表面に露出する線を
ｙ、これと直行する方向をｘとする。
いて欠陥を検出する方法について説明する。な
お、ボイドが試料本体１１表面に露出する線を
ｙ、これと直行する方向をｘとする。
まず、前記セラミツクス試料をセル内に閉込
め、アルゴンレーザの断続光（断続周波数30Hz）
を前記傾斜した面１２を含むようにｘ方向にゆつ
くり走査し、セル内のマイクロフオンで光音響信
号を検知した。その結果、ボイドが存在しない位
置では、第３図に示すように光音響信号の強度は
一定値を示した。ボイドが表面に露出した点Xa
では、光音響信号は急激に増大し、更にボイドが
表面下にあるｘ方向に断続光を走査するにしたが
い、光音響信号の強度は減少し、点Xbではボイ
ドが存在しない位置と同様な光音響信号の強度と
なつた。前記点XaとXbの間の距離は、５mmであ
つた。これより、本実施例の標準セラミツクス試
料によればSi3N4セラミツクス中の50μｍ程度の
ボイドを光音響法で検出できる表面からの深さの
限界は、（Xa−Xb）tanθ＝0.88mmであることが
わかる。従つて、かかる標準セラミツクス試料か
ら求めた光音響法で検出できる表面からの深さの
限界に基づいて、これと同質のセラミツクス構造
部品（被検査体）の光音響法による非破壊検査に
際しての各種のパラメータを設定することによつ
て、該被検査体の欠陥を正確に測定できる。
め、アルゴンレーザの断続光（断続周波数30Hz）
を前記傾斜した面１２を含むようにｘ方向にゆつ
くり走査し、セル内のマイクロフオンで光音響信
号を検知した。その結果、ボイドが存在しない位
置では、第３図に示すように光音響信号の強度は
一定値を示した。ボイドが表面に露出した点Xa
では、光音響信号は急激に増大し、更にボイドが
表面下にあるｘ方向に断続光を走査するにしたが
い、光音響信号の強度は減少し、点Xbではボイ
ドが存在しない位置と同様な光音響信号の強度と
なつた。前記点XaとXbの間の距離は、５mmであ
つた。これより、本実施例の標準セラミツクス試
料によればSi3N4セラミツクス中の50μｍ程度の
ボイドを光音響法で検出できる表面からの深さの
限界は、（Xa−Xb）tanθ＝0.88mmであることが
わかる。従つて、かかる標準セラミツクス試料か
ら求めた光音響法で検出できる表面からの深さの
限界に基づいて、これと同質のセラミツクス構造
部品（被検査体）の光音響法による非破壊検査に
際しての各種のパラメータを設定することによつ
て、該被検査体の欠陥を正確に測定できる。
なお、上記実施例では、標準セラミツクス試料
として、窒化シリコンを用いたが、これに限定さ
れない。例えば、窒化アルミニウム、炭化ケイ
素、アルミナ、サイアロン等にも同様に適用でき
る。
として、窒化シリコンを用いたが、これに限定さ
れない。例えば、窒化アルミニウム、炭化ケイ
素、アルミナ、サイアロン等にも同様に適用でき
る。
以上詳述した如く本発明の非破壊検査用標準セ
ラミツクス試料によれば、セラミツクス材料から
なる構造部品などの欠陥を光音響法により非破壊
的に検査するに際しての指標として利用でき、ひ
いては該構造部品などの欠陥を正確に測定できる
等顕著な効果を有する。
ラミツクス試料によれば、セラミツクス材料から
なる構造部品などの欠陥を光音響法により非破壊
的に検査するに際しての指標として利用でき、ひ
いては該構造部品などの欠陥を正確に測定できる
等顕著な効果を有する。
第１図は、従来の非破壊検査用標準金属試料を
示す斜視図、第２図は、本発明の一実施例を示す
非破壊検査用標準セラミツクス試料の斜視図、第
３図は、断続光を標準セラミツクス試料上面を走
査した時の走査位置と、その走査位置での光音響
信号の強度との関係を示す特性図である。 １１……試料本体、１２……傾斜した面。
示す斜視図、第２図は、本発明の一実施例を示す
非破壊検査用標準セラミツクス試料の斜視図、第
３図は、断続光を標準セラミツクス試料上面を走
査した時の走査位置と、その走査位置での光音響
信号の強度との関係を示す特性図である。 １１……試料本体、１２……傾斜した面。
Claims (1)
- １ セラミツクスの欠陥を光音響法に非破壊的に
検査する際に使用される標準セラミツクス試料に
おいて、平行な上下面を有する板状をなし、かつ
上面から内部に亙つて所望の傾きを有する面にボ
イドを一様に分散させたことを特徴とする非破壊
検査用標準セラミツクス試料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59107481A JPS60252241A (ja) | 1984-05-29 | 1984-05-29 | 非破壊検査用標準セラミックス試料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59107481A JPS60252241A (ja) | 1984-05-29 | 1984-05-29 | 非破壊検査用標準セラミックス試料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60252241A JPS60252241A (ja) | 1985-12-12 |
| JPH0363706B2 true JPH0363706B2 (ja) | 1991-10-02 |
Family
ID=14460308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59107481A Granted JPS60252241A (ja) | 1984-05-29 | 1984-05-29 | 非破壊検査用標準セラミックス試料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60252241A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2779199B2 (ja) * | 1989-03-01 | 1998-07-23 | 日本碍子株式会社 | 保証試験用基準サンプルおよびその製造方法 |
-
1984
- 1984-05-29 JP JP59107481A patent/JPS60252241A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60252241A (ja) | 1985-12-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |