光音響映像法による擬似孔食の非破壊的観察と評価

• Project/Area Number: 09875034
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Materials/Mechanics of materials
• Research Institution: Tohoku Gakuin University
• Principal Investigator: 樋渡 洋一郎 東北学院大学, 工学部, 助教授 (30048813)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 星宮 務 東北学院大学, 工学部, 教授 (40118336) ; 遠藤 春男 東北学院大学, 工学部, 助教授 (20137582)
• Project Period (FY): 1997 – 1998
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1998)
• Budget Amount: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000); Fiscal Year 1998: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 1997: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 擬似孔食 / 光音響顕微鏡(PAM) / 光音響影像 / NDT / NDE / 腐食 / 疑似孔食 / 光音響映像

Research Abstract

本研究においては、擬似孔食を光音響法(PAS)により映像化し、深さなどの情報を光音響信号強度から推定することを試みた。また、擬似孔食の裏面から光音響顕微鏡を用いて測定した。なお、純アルミニウム板と黄銅板の表面にドリル加工により作製した擬似孔食とロックウェル硬度計で凹みをつけ、そこに腐食液を滴下して擬似孔食の成長過程などをPAMにより調べた。
そこで、第一に、ロックウエル圧痕並びに、ドリル加工により作製した穴を擬似孔食とした。第二に、ロックウエル圧痕及びドリル加工により作製した穴に塩酸などを滴下して化学的に腐食させたものを疑似孔食とした。具体的には、2mm厚のアルミニウム平板と同じく2mm厚の黄銅板の表面にロックウエル硬度計で圧痕を施した擬似孔食に12molの濃硝酸を滴下して浸食させた際に、浸食時間の経過と共に光音響振幅像の信号強度を調べた。次に、ドリル加工により作製した穴を擬似孔食としたものに、アルミニウム平板には12molの濃塩酸を滴下、黄銅板には濃硝酸を滴下して浸食させた際の、浸食時間の経過と共に光音響振幅像の信号強度、位相信号強度などを、さらに系統的に測定した。疑似孔食を走査電子顕微鏡によ〓写真撮影も行い、比較・検吋した。その結果、穴の深さと信号強度と比較して見ると、穴が深くなるにつれて逆に信号強度は弱くなっていった。このように、浸食が進行するにつれて振幅像、信号強度ともに弱く出る理由としては、穴の表面の材質がアルミニウムから、アルミナ(Al_2O_3) に変化し、光学的性質(反射率や吸収係数、および熱拡散長の値)等が変化したためであると考えられる。
さらに、アルミニウム平板のドリル穴に、濃塩酸を滴下して腐食させた際の位相像をとってみると、その信号強度は、まさに穴の断面形状と深さに対応していることが分った。このような測定結果は、国際的にも初めての例である。

Research Products

• [Publications] Yoichiro Hiwatashi et al: "Observation of Sereral Types of Simulated Pitting Corrosions by Photoacoustic Imaging" Japanese Journal of Applied Physics. 37・5B. 3136-3139 (1998)
• [Publications] Haruo Endo et al: "Observation and Nondestructive Evaluation of Grooved Planes by Photoacoustic Microscopy" Japanese Journal of Applied Physics. 37・5B. 3140-3143 (1998)
• [Publications] Y.Hiwtashi et al: "Photoacoustic Microscopic Imaging of a Simulated Pitting Corrosions for Brass and Aluminum Plate" IEEE 1998 International Ultrasonic Symposium. (Sendai). (1998)
• [Publications] Yoichiro Hiwatashi et al.: "Observation and Evaluation of Simulated Pitting Corrosion by Photoacoustic Imaging." Japanese Journal of Applied Physics. 36・5B. 3307-3311 (1997)
• [Publications] Tsutomu Hoshimiya: "Nondestructive Eraluation of Magnetic Disk Heads Using a Photoacoustic Microscope." Japanese Journal of Applied Physics. 36・5B. 3305-3306 (1997)
• [Publications] Haruo Endo et al.: "Observation of Complicated Surface Defects by Photoacoustic Microscopy and Nondestructive Evaluation." Japanese Journal of Applied Physics. 36・5B. 3312-3317 (1997)
• [Publications] 遠藤春男等: "光音響法を用いた表面複合欠陥のNDT" 日本機械学会論文集. 63・608A. 214-219 (1997)
• [Publications] 遠藤春男等: "光音響法の円弧状表面欠陥検出への応用" 日本機械学会論文集. 64・617A. 242-247 (1998)
• [Publications] 樋渡洋一郎: "光音響法による擬似孔食の映像化" 東北学院大学環境防災工学研究所紀要. 第9号. (1998)
• [Publications] Yoichiro Hiwatashi et al.: "(1)NDE of Intersecting Defect by Photoacoustic Imaging(2)Imaging of Sereral types of Simulated Pitting Corrosions by Photoacoustic Microscope(PAM)" IEEE 1997 International UHrasonics Symposium. (1997)
• [Publications] Haruo Endo et al.: "Observation of Surface and Nondestructive Evaluation Using Photoacoustic Microscope." 1997 World Congress on Ultrasonic(WCU97). 30-31 (1997)
• [Publications] Tsutomu Hoshimiya: "NDE of Surface Defects under Dry/Wet Environment by the use of Photo acoustic and Photothermal Inaging." The 9th Asia-Pacific Conference on Nondestrucctibe Testing. (1998)