JPS604856A - 音響解析による強磁性体材料の靭性・強度非破壊試験方法および装置 - Google Patents

音響解析による強磁性体材料の靭性・強度非破壊試験方法および装置

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JPS604856A
JPS604856A JP58112254A JP11225483A JPS604856A JP S604856 A JPS604856 A JP S604856A JP 58112254 A JP58112254 A JP 58112254A JP 11225483 A JP11225483 A JP 11225483A JP S604856 A JPS604856 A JP S604856A
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JP
Japan
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strength
toughness
magnetic field
external magnetic
mechanical properties
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Application number
JP58112254A
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English (en)
Inventor
Eiji Kobayashi
英司 小林
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Publication of JPS604856A publication Critical patent/JPS604856A/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24Probes
    • G01N29/2412Probes using the magnetostrictive properties of the material to be examined, e.g. electromagnetic acoustic transducers [EMAT]

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  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、音響解析による強磁性体材料の靭性・強度非
破壊試験方法及び装置に係り、特に、鉄を含む強磁性体
材料の靭性・強度に属する機械的性質を、材料の磁化過
程に起因する音響放出特性を検知・解析することにより
、非破壊的に試験するための方法及び装置に関する。
従来、強磁性体材料に限らず、非破壊試験による材料情
報取得には、種々の方法が提案若しくは実施されている
。これらの方法は、超音波、磁気、電気或いは放射線を
手段とし、それから得られた緒特性値と、材料固有の物
理的・金属組織的或いは機械的性質(硬さ)の各緒特性
値とを結びつけて材質の判定を行うものである。
前記各方法のうち、超音波を手段とする方法の一つに、
音響放射(以下AEと称する)を用いるものがあり、こ
のAEを手段とする非破壊試験方法としては、材料の欠
陥発生の検知或いは欠陥発生位置の標定等の目的で実用
化されていることは周知であるが、その場合、AEの発
生は、材料外部から励起させるのではなく、材料内部で
生じる欠陥の発生、進展等の現象に基づいて励起される
ものであり、AEの検知方法としては、受動的であり、
適時性に欠けるという欠点を有していた。
一方、AEを能動的に発生させる方法としては、材料に
応力を付加する方法と、材料を磁化させる方法が知られ
ている。この内、前者は、巨大な構造物に対しては不可
能であるという欠点を有する。
一方後者については、米国特許4309903に、強磁
性体材料に外部磁場を付加した時の、AE反応の周波数
、所定AE計数率を得るための信号閾値、磁場強度等を
反応パラメータとして、その絶対値、或いは、各反応値
間の比に基づいて、材料の機械的応力、組成変形(歪み
)、微細組織、化学組成(炭素含有量)等を分析する方
法及び装置が提案されている。しかしながら、この米国
特許4309903においては、本発明のように、音響
解析により強磁性体材料の靭性・強度に属する機械的性
質を試験することについては、何等検討されていない。
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、磁気機械的な音響解析によって、強磁性体材料の
靭性・強度に属する機械的性質を、非破壊的に試験する
ことができる、音響解析による強磁性体材料の靭性・強
度非破壊試験方法及び装置を提供することを目的とする
本発明は、鉄を含む強磁性体材料の機械的性質を、材料
の磁化過程に起因する音響放出特性を検知・解析するこ
とにより、非破壊的に試験するための方法において、強
磁性体材料に、該材料の種類によって決められる外部磁
場を付加し、該外部磁場による材料の不連続な磁化過程
で発生する磁気機械的な音響放出量を検出・記憶し、該
音響放出量を解析することによって、材料の靭性・強度
に属する機械的性質と相関関係を有する特性パラメータ
をめ、該特性パラメータに基づいて材料の靭性・強度に
属する機械的性質を非破壊的に試験するようにして、前
記目的を達成したものである。
本発明は、又、鉄を含む強磁性体材料の機械的性質を、
材料の磁化過程に起因する音響放出特性を検知・解析す
ることにより、非破壊的に試験するための装置において
、強磁性体材料に、該材料の種類によって決められる交
流外部磁場を付加するための外部磁場(=ll千手段、
前記交流外部磁場による材料の不連続な磁化過程で発生
する磁気機械的な音響放出量を検出するための音響検出
手段と、該音響検出手段により検出される音!放出量を
記憶するための音響放出量記憶手段と、該音響放出量記
憶手段に記憶された音響放出量の時間変化特性・磁場強
度依存特性等を解析することによって、材料の靭性・強
度に属する機械的性質と相関関係を有する特性パラメー
タをめるための音響放出量解析手段と、前記特性パラメ
ータを、強磁性体材料の靭性値の一つである延性−脆性
破面遷移温度及び強度値の一つである引張強さや降伏点
等にM換し、これに基づいて材料の靭性・強度に属する
機械的性質を判定するための判定手段と、を備えること
により同じく前記目的を達成したものである。
以下、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。
まず、本発明が適用できる材料について検討すると、材
料の性質を評価するための磁気機械的な音響放出量(以
下MAE量と称する)は、材料が磁化されることを前提
とするため、本発明の適用対象は、強磁性体材料に限定
される。従来、強磁性体の磁化過程における不連続・不
可逆な磁化過程を非破壊で検知する方法としては、バル
クハウゼン効果を用いる方法が知られているが、このバ
ルクハウゼン効果は、材料のごく表面の磁区の動きを感
知することしかできなかった。これに対して、MAEI
は、材料が磁化された体積分の領域(最大深さ10龍)
から発生したものであり、従って、このMAE量は、材
料のかなり広い範囲の磁区の動きに伴う弾性エネルギの
放出程度を代表していることになり、より材料全体の挙
動を感知できるものである。更に、交流外部磁場を用い
た場合には、消磁状態から磁気的飽和状態まで、例えば
50t−1zであれば、1秒間に50回、同じようなl
vl A E mを測定することができ、その平均値を
取ることによって、精度の高い信号を得ることができる
次に、磁化過程とMAEffiという2つの物理的な現
象を結びつけて、MAE量を用いて材料の靭性・強度に
属する機械的性質を非破壊で評価する利点について述べ
る。材料の靭性・強度水準を支配している要因は、材料
製造成いは使用後の結果としての金属組織であるという
観点くこれには化学成分、製造及び使用工程などが勿論
影響している)に立脚し、金属組織が磁化過程にあける
磁区の動き分に影響を与えているいくつかの事実を考え
合わせると、金属isが磁区の動きによる弾性エネルギ
の放出程度、即ちMAE量にも影響を及ぼしている筈で
あり、結果として、MAEmには、金属組織要因の変化
を反映した変化が観察される筈である。
事実、発明者の実験によると、金属組織の結果である材
料の靭性値の1つである延性−脆性破面遷移温度と、前
記MAEIを解析することによってめられる、第1の特
性パラメータAの間に、第1図に示す如く、良好な相関
関係、即ち直線関係が存在することが分った。ここで、
前記第1の特性パラメータ△は、例えば第2図に示した
ような前記MAE量の時間変化特性を表わすMAE波形
(外部磁場一定)の2つのピーク現象における、ピーク
値間、或いはピーク毎の積分値間の、1番目のピーク高
さに対する2番目のピーク高さの割り合いである。第2
図において、(A)は靭性値が大である場合、(B)は
靭性値が中である場合、(C)は靭性値が小である場合
を夫々示している。
又、同じ〈発明者の実験によると、材料の強度値と、前
記MAEmを前出第1の特性パラメータへの場合とは異
なる方法で解析することによってめられる第2の特性パ
ラメータBの間に、第3図に示す如く、良好な相関関係
があることが分つた。ここで前記第2の特性パラメータ
Bは、例えば第4図に示したような、外部磁場の強さに
対する、MAEのRMS電圧の雑音RMS電圧に対する
相対変化において、曲線が平坦となるところの相対RM
S電圧の零乗から415乗の範囲でめられる量である。
以上のことから、材料の磁化過程で検知されるMAE量
は、材料の靭性・強度に属する機械的性質を非破壊的に
表わしていることが明らかである。
従って、MAE量を簡単な方法で解析して前記のような
特性パラメータA、Bをめることにより、材料の靭性・
強度という異なった機械的性質を並列同時的に評価する
ことができ、しかも、音響量を対象にしているため、そ
の処理を非常に高速で行うことができる。
次に、本発明により、強磁性体材料の靭性・強度に属す
る機械的性質を、実製造工程或いは使用工程中に評価す
るための、靭性・強度非破壊評価装置の実施例を、第5
図を参照して、詳細に説明する。
第5図において、12は、ソレノイド及びU字型の形状
を有する電磁マグネットであり、種々な形状、大きさの
被測定材料10に対して、前記特性パラメータAを十分
確保できるようにするため、その外部磁界強度は、最大
20000 (!の能力を有するようにされている。こ
の電磁マグネット12の極間距離は、最小5龍とされて
おり、これによって、被測定材料10の磁化直線距離を
5 mmに絞り、材料の靭性・強度に属する機械的性質
を評価する領域を、その範囲にまで局所的に行うことが
できる。
13は、交流電源で、前記特性パラメータA1Bの合量
を種々の材料で確保できるように、外部磁場の強さとし
て例えば2000Q eまで駆動できるような容量の電
源供給を行う。
14は、音響放出量を検出するための音響検出センサで
あり、その共振周波数は10 k Hz以上とされてい
る。これは、共振周波数が10kHz未満であると、可
聴域雑音に妨害されるためである。
16は、前記音響検出センサ14出力を信号処理に適し
たレベルにまで増幅するための前置増幅器、18は、前
記前置増幅器16出力のRMS電圧をめるための実効電
圧計、20は、同じく前記前置増幅器16出力の波形を
検波するための波形検□波器である。
前記実効電圧計18通過後の信号は、外部磁界強度測定
センサ21の出力と共に、デジタル波形記憶装置22を
経て演算処理器24に入力される。
この演算処理器24には、予め前出第3図に示したよう
な特性パラメータBと強度の関係が記憶されており、前
記デジタル波形記憶装置22から入力される特性パラメ
ータBの値に応じて、被測定材料10の強度値をめ、こ
れを表示装置26に出力する。この強度値は、記録装置
28に被測定材料の識別番号とともに永久記録されると
同時に、中央大型コンピュータ30に全ての履歴が登録
される。
一方、前記波形検波器20を通過した信号は、同様にし
て前記デジタル波形記憶装置22を経て演算処理器24
に入力される。この演算処理器24には、予め前出第1
図に示したような特性パラメータAと靭性値(延性−脆
性破面遷移温度)の関係が記憶されており、前記デジタ
ル波形記憶装置22から入力される特性パラメータAの
値に応じて被測定材料10の靭性値(延性−脆性破面遷
移温度)をめ、これを前記表示装置26に出力する。こ
の靭性値は、記録装置28に被測定材料の識別番号とと
もに永久記録されると同時に、前記中央大型コンピュー
タ30に全ての履歴が登録される。
以下本実施例の作用を説明する。
まず、被測定材料10を電磁マグネット12と非接触に
置き、消磁状態から磁化飽和状態近くまで、交流電源1
3による外部磁界強度変化を与える。この時、前記音響
検出センサ14によって得られるMAE量を、夫々実効
電圧計18及びデジタル波形記憶装置22、波形検波器
20及びデジタル波形記憶装置22で処理することによ
って、外部磁界強度とMAEIどの関係をめる。前出第
4図は、このようにして得られた、様々な強度値レベル
を有する材料についての外部磁界強度とMAE量との関
係を示したものであり、第4図中の引き出し線部B1〜
B6が、前出特性パラメータBに対応する。又、前出第
2図は、種々の靭性値レベルを有する材料について、外
部磁界強度を一定にした時のMAE量の時間変化を示し
たものであるが、このMAE波形には2つのピーク値が
存在し、この2つのピーク値の割合が前出特性パラメー
タAに対応している。
このようにしてめられる特性パラメータA1Bと靭性値
、強度値との間には、既に前出第1図及び第3図に示し
たように、良好な相関関係がある。従って、前記特性パ
ラメータA、Bは、前記デジタル波形記憶装置22から
出力されるのと同時に、前記演算処理器24で処理され
、前記表示装置26に、夫々靭性値、強度値としてデジ
タル表示され、記録装置28を経て、例えば、記録紙に
プリントアウトされるものである。
本実施例においては、交流電源13を用いて電磁マグネ
ット12を励磁するようにしているので、消磁状態から
磁気的飽和状態まで、例えば50t(zであれば1秒間
に50回、同じようなMAEMを測定することができ、
その平均値を得ることによって、精度の高い信号を得る
ことができる。なお、前記交流電源13の代りに直流電
源を用いることも勿論可能である。
又、本実施例においては、外部磁界強度測定装置21が
設けられているので、外部磁界強度を精度よくめること
ができる。なお、前記交流電源13の出力から外部磁界
強度を推定するようにして、この外部磁界強度測定装置
21を省略することも可能である。
以上説明した通り、本発明によれば、磁気機械的な音響
解析によって、鉄を含む強磁性体材料の靭性・強度に属
する機械的性質を、非破壊的に試験することが可能とな
るという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の詳細な説明するための、音響放出量
を解析することによってめられる1っの特性パラメータ
Aと、強磁性体材料の靭性値の1つである延性−脆性破
面遷移温度との相関関係を示す線図、第2図(A>(B
)(C)は、同じく、靭性の異なる材料における、外部
慟場一定である時の磁気機械的な音響放出波形の例を示
す線図、第3図は、同じく、音響放出1を解析すること
によってめられる、他の特性パラメータBと、材料の強
度値との相関関係を示す線図、第4図は、同じく、強度
の異なる材料における、外部磁場の強さと磁気機械的な
音響放出量の相対RMS電圧の関係の例を示す線図、第
5図は、本発明が採用された、音響解析による強磁性体
材料の靭性・強度非破壊評価装置の実施例の構成を示す
、一部斜視図を含むブロック線図である。 10・・・被測定材料、 12・・・電磁マグネット、
13・・・交流電源、 14・・・音響検出センサ、1
6・・・前置増幅器、 18・・・実効電圧計、20・
・・波形検波器、 22・・・デジタル波形記憶装置、 24・・・演算処理器、 26・・・表示装置。 代理人 高 矢 論 (ほか1名) 第1図 第2図 第3図 第4図 夕Fg戸雇比場の伯さ (KA/ml

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)鉄を含む強磁性体材料の機械的性質を、材料の磁
    化過程に起因する音響放出特性を検知・解析することに
    より、非破壊的に試験するための方法において、 強磁性体材料に、該材料の種類によって決められる外部
    磁場を付加し、 該外部磁場による材料の不連続な磁化過程で発生する磁
    気機械的な音響放出量を検出・記憶し、該音W放出量を
    解析することによって、材料の靭性・強度に属する機械
    的性質と相関関係を有する特性パラメータをめ、 該特性パラメータに基づいて材料の靭性・強度に属する
    機械的性質を非破壊的に試験することを特徴とする音響
    解析による強磁性体材料の靭性・強度非破壊試験方法。
  2. (2)鉄を含む強磁性体材料の機械的性質を、材料の磁
    化過程に起因する音響放出特性を検知・解析することに
    より、非破壊的に試験するための装置において、 強磁性体材料に、該材料の種類によって決められる交流
    外部MJ場を付加するための外部磁場付加手段と、 前記交流外部磁場による材料の不連続な磁化過程で・発
    生する磁気機械的な音響放出量を検出するための音響検
    出手段と、 該音響検出手段により検出される音響放出量を記憶する
    ための音響放出量記憶手段と、該音響放出量記憶手段に
    記憶された音響放出量の時間変化特性・磁場強度依存特
    性等を解析することによって、材料の靭性・強度に属す
    る機械的性質と相関関係を有する特性パラメータをめる
    ための音響放出量解析手段と、 前記特性パラメータを、強磁性体材料の靭性値の一つで
    ある延性−脆性破面遷移温度及び強度値の一つである引
    張強さや降伏点等に置換し、これに基づいて材料の靭性
    ・強度に属する機械的性質を判定するための判定手段と
    、 を備えたことを特徴とする音響解析による強磁性体材料
    の靭性・強度非破壊試験装置。
JP58112254A 1983-06-22 1983-06-22 音響解析による強磁性体材料の靭性・強度非破壊試験方法および装置 Pending JPS604856A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60194354A (ja) * 1984-03-15 1985-10-02 Hata Giken:Kk 靭性値非破壊評価方法及び装置
US6143200A (en) * 1996-06-21 2000-11-07 Kasei Optonix, Ltd. Rare earth oxysulfide phosphor and X-ray detector using the same
US6340436B1 (en) 1997-07-08 2002-01-22 Hitachi Medical Corporation Phosphor, and radiation detector and X-ray CT unit each equipped therewith
US6458295B1 (en) 1997-12-24 2002-10-01 Hitachi Medical Corporation Phosphors, and radiation detectors and X-ray CT unit made by using the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60194354A (ja) * 1984-03-15 1985-10-02 Hata Giken:Kk 靭性値非破壊評価方法及び装置
US6143200A (en) * 1996-06-21 2000-11-07 Kasei Optonix, Ltd. Rare earth oxysulfide phosphor and X-ray detector using the same
US6340436B1 (en) 1997-07-08 2002-01-22 Hitachi Medical Corporation Phosphor, and radiation detector and X-ray CT unit each equipped therewith
US6458295B1 (en) 1997-12-24 2002-10-01 Hitachi Medical Corporation Phosphors, and radiation detectors and X-ray CT unit made by using the same

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