研究課題
基盤研究(B)
溶湯モニタリングへの超音波バッファーロッド法の適用について理論的、実験的に検討した。得られた主な結果は以下のとおりである。(1)集束音波センサーによる溶融金属中での高分解能計測について波動伝播シミュレーションと実験により検討した。その結果、溶融アルミニウムにおいて弾性波は回折限界まで良好に集束することが実証された。また、この集束超音波による700℃の溶融アルミニウム中でのアルミナ粒子検出実験を行ない、平均粒径160ミクロンの粒子検出に成功した。この粒子による後方散乱エコーは粒子サイズのみならず凝集状態にも依存することが明らかになった。(2)マルテンサイト系ステンレス鋼をベースとした集束超音波センサーを設計・製作し、その有効性と欠点を調査した。この結果に基づいてチタン性のセンサーを開発し、その導波性能、耐食性、安定性を検証するために800℃の溶湯アルミニウム中で浸漬実験を行ない、その優れた濡れ性、耐食性を確認した。(3)超音波パルスエコーの高速リアルタイム計測・解析システムを汎用グラフィカルソフトウェアLabVIEWにより構築した。(4)開発した高温超音波センサーを用いてアルミニウム合金の一方向凝固モニタリングを試み、凝固、溶解プロセスの超音波モニタリングに成功した。また、凝固界面の成長挙動のモニタリングにも成功した。以上のように、本研究で開発されたステンレスおよびチタン性の高温超音波センサーは、それぞれ溶融マグネシウムおよび溶融アルミニウム合金のモニタリングに対して極めて有効であることが確認された。
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