磁気測定による次世代非破壊検査手法に関する総合的研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10558075
• Research Institution: Iwate University
• Principal Investigator: 高橋 正氣 岩手大学, 工学部, 教授 (50003851)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小島 史男 神戸大学, 工学部, 教授 (70234763) ; 越後谷 淳一 岩手大学, 工学部, 教授 (00005539) ; 宮 健三 東京大学, 工学部, 教授 (30011191) ; 葛西 直子 電子技術総合研究所, 主任研究官 ; 山田 興ニ 埼玉大学, 工学部, 教授 (30008875)
• Keywords: 非破壊検査 / 金属疲労 / 転位 / 磁性 / 原子力圧力容器 / SQUID / 磁化過程 / バルクハウゼン効果

Research Abstract

磁気測定による材料劣化の研究を2年間続けてきた。これまでの金属疲労の非破壊検査は亀裂発生の初期段階での微小亀裂の発見であるが、本研究の目的は亀裂発生前の劣化の状態を非破壊的に検査する方法の基礎研究である。すなわち転位の非破壊検査法法の確立である。研究の対象は原子と圧力容器材である、A533B鋼とステンレス鋼に対してである。A533B鋼に対しては劣化の原因である転位密度とその分布と密接な相関があるパラメータを発見した。保持力の数倍における磁化率X_cで、この磁化率は測定磁界Hに対して、X=c/H^3という相関が有りパラメータcは転位や結晶粒界などの格子欠陥に敏感に増加する。このパラメータは転位密度に比例して増加する事が理論的に示している。この関係が鉄単結晶、鉄多結晶、A533B鋼で成り立ち、結晶内部の格子欠陥にのみ依存する事を実験的に示した。これまで知られている磁気的物理量として保磁力があるが、今回我々が発見した磁気的物理量は保磁力の数十倍の感度をもつ事を実験的に示した。測定方法も保磁力を求めるよりずっと小さな磁界で測定ができ、測定装置の開発にも非常に有利な物理量である。
我々は上述の材料に対して、cパラメータの他に格子欠陥に敏感なパラメータを発見した。その量は保磁力に於ける磁化率X_Hで、H/X_H転位などの格子欠陥に非常に敏感な量である事を実験的に示した。感度はcパラメータより良いが、測定は保持力を測定するための磁界が必要である。われわれが今回発見した物理量は鉄鋼材料の非破壊検査に重要なものである。その他バルクハウゼン効果でも劣化状態を定性的に知る事ができるという知見を得ている。

Research Products

• [Publications] S.Takahashi, J. Echigoya, et al.: "Magnetization curves of plastically deformed Fe metals"J. Appl. Phys.. 87-2. 805-813 (2000)
• [Publications] 小島史男: "簡略化ファジィ推論を用いた原子炉細管内の・・・"機械学会論文集 C編. 65. 3614-3620 (1999)
• [Publications] F. Kojima: "Data recovering technique for superconducting・・・"Review of Progress in Quantitative NDE. 19(in press). (2000)
• [Publications] K.Yamada et al.: "Nondestructive Cross Evaluation of Iron-based・・・"J. Magn. Soc. Japan. 23. 718-720 (1999)
• [Publications] N. Kasai, et al.: "Magnetic Detection of Mechanical Degradation of・・・"Proc. EUCAS'99. (in press). (2000)
• [Publications] N. Kasai, et al.: "HTS-dc SQUID Gradiometer for NDE"IEEE Trans. Appl. Supercond. 19. 4393-4396 (1999)