JPH04186145A - 固相率と複合化率の測定方法 - Google Patents
固相率と複合化率の測定方法Info
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- JPH04186145A JPH04186145A JP2316282A JP31628290A JPH04186145A JP H04186145 A JPH04186145 A JP H04186145A JP 2316282 A JP2316282 A JP 2316282A JP 31628290 A JP31628290 A JP 31628290A JP H04186145 A JPH04186145 A JP H04186145A
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- solid
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- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
ａ、 産業上の利用分野
本発明は固液共存状態の合金材料、及び金属材料をマト
リ・ンクスとした非金属粒子分散複合材料の、固相率（
液相率）や複合化率の測定方法に関する。
リ・ンクスとした非金属粒子分散複合材料の、固相率（
液相率）や複合化率の測定方法に関する。
ｂ、 従来の技術
現在、前記合金材料などの固相率や、前記複合材料の複
合化率は次のような方法で求めている。
合化率は次のような方法で求めている。
固液共存状態にある合金材料の固相率（ｆｓとする）は
、その合金の温度（Ｔとする）を測定することによって
、次式によって求められる。
、その合金の温度（Ｔとする）を測定することによって
、次式によって求められる。
ｆｓ＝ （ＴＭ−ＴＳ）（ＴＬ−Ｔ）／（ＴＬ−ＴＳ）
（Ｔｓ−Ｔ） −−一−−−−−−−■ここで、Ｔイは
溶媒の融点、ＴＬとＴ、はそれぞれ合金の液相線温度と
固相線温度である （日本金属学会誌４４ （１９８０
） 、 １０８９による）。
（Ｔｓ−Ｔ） −−一−−−−−−−■ここで、Ｔイは
溶媒の融点、ＴＬとＴ、はそれぞれ合金の液相線温度と
固相線温度である （日本金属学会誌４４ （１９８０
） 、 １０８９による）。
また、金属材料をマトリックスとし、非金属（セラミッ
クスなどの）粒子を分散した粒子分散合金における粒子
の複合化率は、凝固後、結晶組織を２００倍以上の高倍
率で画像処理をおこなうことで、その処理した断面に限
り求めている。
クスなどの）粒子を分散した粒子分散合金における粒子
の複合化率は、凝固後、結晶組織を２００倍以上の高倍
率で画像処理をおこなうことで、その処理した断面に限
り求めている。
Ｃ０発明が解決しようとする課題
溶融状態にある合金材料の温度測定は、通常、熱電対を
用いておこなうが、この熱電対を直接溶融合金内に挿入
すると溶解してしまうため、セラミックスの保護管内に
挿入するか、溶融ルツボの壁内に挿入して間接的な方法
でおこなっている。
用いておこなうが、この熱電対を直接溶融合金内に挿入
すると溶解してしまうため、セラミックスの保護管内に
挿入するか、溶融ルツボの壁内に挿入して間接的な方法
でおこなっている。
しかしこの方法では溶融合金の温度が急変した場合、十
分にモニターができない。即ち、熱電対から得られた温
度は、リアルタイムの温度ではなくなる。したがって、
このデークーに基いて前記０式で算出する固相率は実状
に適合していないという問題点がある。
分にモニターができない。即ち、熱電対から得られた温
度は、リアルタイムの温度ではなくなる。したがって、
このデークーに基いて前記０式で算出する固相率は実状
に適合していないという問題点がある。
また、固液共存状態と、溶融状態にある複合材料の固相
率（合金の固相率と粒子の複合化率の和）は、前記０式
では求められない。また、画像処理には金属顕微鏡また
は走査型電子顕微鏡が必要であり、これら装置は高価で
あるとともに操作に熟練を必要としている。そして粒子
径が２μｍ以下となると判別が困難となる。
率（合金の固相率と粒子の複合化率の和）は、前記０式
では求められない。また、画像処理には金属顕微鏡また
は走査型電子顕微鏡が必要であり、これら装置は高価で
あるとともに操作に熟練を必要としている。そして粒子
径が２μｍ以下となると判別が困難となる。
また、蛍光Ｘ線を使用した成分比分析装置（ＥＰＭＡ即
ちＥｌｅｃｔｒｏｎ ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏ Ａｎａ
ｌｙｚｅｒ）などによっても複合材料の複合化率は求め
ることができない。
ちＥｌｅｃｔｒｏｎ ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏ Ａｎａ
ｌｙｚｅｒ）などによっても複合材料の複合化率は求め
ることができない。
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、前記問題点
を解消してなる固相率と複合化率の測定方法を提供する
ことを目的とする。
を解消してなる固相率と複合化率の測定方法を提供する
ことを目的とする。
ｄ、 課題を解決するための手段
前記目的に添い、本発明は、熔融状態にある金属材料の
固相率または分散粒子の複合化率の変化を、同溶融状態
の金属材料に与えた振動数の変化で捕捉し、この振動数
の変化を温度の変化と対応させてグラフを求めておき、
該グラフによって別途検知した前記材料の溶融状態にお
ける振動数から前記固相率または複合化率を求めること
を特徴とすることによって前記課題を解決した。
固相率または分散粒子の複合化率の変化を、同溶融状態
の金属材料に与えた振動数の変化で捕捉し、この振動数
の変化を温度の変化と対応させてグラフを求めておき、
該グラフによって別途検知した前記材料の溶融状態にお
ける振動数から前記固相率または複合化率を求めること
を特徴とすることによって前記課題を解決した。
本発明について図面を参照しながら詳細に説明する。
第１図において、１は金属溶融用のルツボ、２は超音波
発信装置を示す。
発信装置を示す。
超音波発信装置２において、２１は磁歪振動子、２２は
磁歪振動子２１に捲回したコイル、２３はこれらの周囲
に設けられた冷却ジャケットで、該冷却ジャケット２３
は冷却水の送入口２４から送水して排出口２５から排水
するようになっている。
磁歪振動子２１に捲回したコイル、２３はこれらの周囲
に設けられた冷却ジャケットで、該冷却ジャケット２３
は冷却水の送入口２４から送水して排出口２５から排水
するようになっている。
磁歪振動子２１の前面には円堆状のコーン２６を当接し
て、前記冷却ジャケット２３を貫通して突設してあり、
このコーン２６の前端にアーム２７を連設し、該アーム
２７を前記ルツボ１に係合しである。このルツボ１の他
側には、図示を省略した検出装置Ｅへ連絡するアーム２
８を設けである。
て、前記冷却ジャケット２３を貫通して突設してあり、
このコーン２６の前端にアーム２７を連設し、該アーム
２７を前記ルツボ１に係合しである。このルツボ１の他
側には、図示を省略した検出装置Ｅへ連絡するアーム２
８を設けである。
３０は前記コイル２２に接続した交流電源、３１は同じ
くバイアス回路である。
くバイアス回路である。
まず、対象となる合金材料として、たとえばＡ ｌ−２
０１１ｔ％Ｓｉを用いる。この合金材料をルツボ１内で
溶融し、温度６００°Ｃに維持して固液共存状態の溶湯
１１とする。なお、参考までにＡ ｊ！ −２（ｈｔ％
Ｓｉは温度５７０〜６９０°Ｃ，Ａｆｆ−２（ｈｔ％Ｎ
ｉは温度６５０〜８００”Ｃ、Ａ ｌ−２０ｗｔ％Ｃｕ
は温度６５０〜８００′Ｃにおいて、それぞれ固液共存
状態となる。
０１１ｔ％Ｓｉを用いる。この合金材料をルツボ１内で
溶融し、温度６００°Ｃに維持して固液共存状態の溶湯
１１とする。なお、参考までにＡ ｊ！ −２（ｈｔ％
Ｓｉは温度５７０〜６９０°Ｃ，Ａｆｆ−２（ｈｔ％Ｎ
ｉは温度６５０〜８００”Ｃ、Ａ ｌ−２０ｗｔ％Ｃｕ
は温度６５０〜８００′Ｃにおいて、それぞれ固液共存
状態となる。
次に前記超音波発信装置２における磁歪振動子２１に対
し、交流電源３０とコイル２２とにより向きの変化する
磁界を与え、振動を発生させる。この振動はコーン２６
がそれと共振することで振巾が増巾され、振動検出を容
易にし、この振動はアーム２７からルツボ１内の溶湯１
１を経て、検出装置已に伝わる。この時の振動数は振巾
が大きく設定できるので、１０〜５０ＫＨｚ程度とする
ことが望ましい。
し、交流電源３０とコイル２２とにより向きの変化する
磁界を与え、振動を発生させる。この振動はコーン２６
がそれと共振することで振巾が増巾され、振動検出を容
易にし、この振動はアーム２７からルツボ１内の溶湯１
１を経て、検出装置已に伝わる。この時の振動数は振巾
が大きく設定できるので、１０〜５０ＫＨｚ程度とする
ことが望ましい。
一方、溶湯１１は温度の下降・上昇に応じて液相中に現
われる固相が増減する。したがって検出装置Ｅでの受信
振動数もこれに対応して変化する。
われる固相が増減する。したがって検出装置Ｅでの受信
振動数もこれに対応して変化する。
この変化する受信振動数（ν）と温度（Ｔ）との関係を
プロットすれば第２図に示すような曲線をもつグラフが
得られる。図中のＴＬからＴ、が固液共存の温度域であ
る。
プロットすれば第２図に示すような曲線をもつグラフが
得られる。図中のＴＬからＴ、が固液共存の温度域であ
る。
よって、このグラフを予め作成しておくことによって、
前記Ａ ｊ２−２０ｉｉｔ％Ｓｉの溶融時における溶湯
中の固液共存の状態（即ち、固相の多い少ない）を受信
振動数によって知ることができる。すなわち受信振動数
νｍから温度Ｔｍが判り、したがって前記０式によって
その時点における固相率ｆｓを求めることができる。
前記Ａ ｊ２−２０ｉｉｔ％Ｓｉの溶融時における溶湯
中の固液共存の状態（即ち、固相の多い少ない）を受信
振動数によって知ることができる。すなわち受信振動数
νｍから温度Ｔｍが判り、したがって前記０式によって
その時点における固相率ｆｓを求めることができる。
なお、さらに前記温度から固相率ｆｓを求めて、第３図
に示すように固相率ｆｓと受信振動数νとの関係を示す
グラフを作成しておけば、受信した振動数νｍから直接
に固相率ｆｓｍを知ることができる。
に示すように固相率ｆｓと受信振動数νとの関係を示す
グラフを作成しておけば、受信した振動数νｍから直接
に固相率ｆｓｍを知ることができる。
粒子分散複合材料についても、同じ要領で前記−〇 −
超音波発信装置２によって複合化率に対応する受信振動
数を求める。この複合材料についてはマトリックス合金
が完全に溶融した状態とし、固相は分散された粒子だけ
の状態とする。これによって粒子の複合化率と受信振動
数の関係が第４図に示すように求められる。
数を求める。この複合材料についてはマトリックス合金
が完全に溶融した状態とし、固相は分散された粒子だけ
の状態とする。これによって粒子の複合化率と受信振動
数の関係が第４図に示すように求められる。
よって特定のマトリックス合金、たとえばＡｍ２０−１
％ＳｉにＳｉｃ粒子を複合化したものについてグラフを
作成しておくことによってＡ ４２−２０ｗｔ％Ｓｉに
おけるＳｉｃ粒子の複合化率Ｃｆｎが受信振動数νｎを
知ることによって求めることができる。
％ＳｉにＳｉｃ粒子を複合化したものについてグラフを
作成しておくことによってＡ ４２−２０ｗｔ％Ｓｉに
おけるＳｉｃ粒子の複合化率Ｃｆｎが受信振動数νｎを
知ることによって求めることができる。
なお、前記超音波発信装置は、磁歪振動子２１、コイル
２２に代って、第５図に示すように電歪振動子４１を設
けたものでもよい。なお、４２は電極、４３はアルミ板
を示す。
２２に代って、第５図に示すように電歪振動子４１を設
けたものでもよい。なお、４２は電極、４３はアルミ板
を示す。
ｅ、 発明の効果
以上のように本発明に係る方法によれば、合金材料及び
複合材料の溶融時における正確な固相率（液相率）及び
複合化率を、リアルタイムで知ることができる。
複合材料の溶融時における正確な固相率（液相率）及び
複合化率を、リアルタイムで知ることができる。
第１図は本発明に係る方法を実施する装置の原理的な説
明図、第２図は同装置によって得られる受信振動数と温
度との関係を示すグラフ、第３図は同じく受信振動数と
固相率との関係を示すグラフ、第４図は同じく受信振動
数と複合化率との関係を示すグラフ、第５図は第１図に
示す装置の他の実施態様を説明する図である。 １・・・ルツボ、 ２・・・超音波発信装置。
明図、第２図は同装置によって得られる受信振動数と温
度との関係を示すグラフ、第３図は同じく受信振動数と
固相率との関係を示すグラフ、第４図は同じく受信振動
数と複合化率との関係を示すグラフ、第５図は第１図に
示す装置の他の実施態様を説明する図である。 １・・・ルツボ、 ２・・・超音波発信装置。
Claims (1)
- 溶融状態にある金属材料の固相率または分散粒子の複
合化率の変化を、同溶融状態の金属材料に与えた振動数
の変化で捕捉し、この振動数の変化を温度の変化と対応
させてグラフを求めておき、該グラフによって別途検知
した前記材料の溶融状態における振動数から前記固相率
または複合化率を求めることを特徴とする固相率と複合
化率の測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2316282A JPH04186145A (ja) | 1990-11-21 | 1990-11-21 | 固相率と複合化率の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2316282A JPH04186145A (ja) | 1990-11-21 | 1990-11-21 | 固相率と複合化率の測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04186145A true JPH04186145A (ja) | 1992-07-02 |
Family
ID=18075372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2316282A Pending JPH04186145A (ja) | 1990-11-21 | 1990-11-21 | 固相率と複合化率の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04186145A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5652710A (en) * | 1993-12-10 | 1997-07-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Solid/liquid determination apparatus |
| JP2015226932A (ja) * | 2014-06-02 | 2015-12-17 | 新日鐵住金株式会社 | 固相率算出方法および検出装置 |
| CN107389798A (zh) * | 2017-08-29 | 2017-11-24 | 哈尔滨理工大学 | 利用超声波快速检测金属材料半固态固相分数的装置及方法 |
| CN107422038A (zh) * | 2017-09-11 | 2017-12-01 | 重庆交通大学 | 一种基于磁引力策动音叉共振的钢结构检测装置及方法 |
| CN109632950A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-04-16 | 哈尔滨理工大学 | 一种密度法检测半固态金属浆料固相率的装置及检测方法 |
-
1990
- 1990-11-21 JP JP2316282A patent/JPH04186145A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5652710A (en) * | 1993-12-10 | 1997-07-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Solid/liquid determination apparatus |
| JP2015226932A (ja) * | 2014-06-02 | 2015-12-17 | 新日鐵住金株式会社 | 固相率算出方法および検出装置 |
| CN107389798A (zh) * | 2017-08-29 | 2017-11-24 | 哈尔滨理工大学 | 利用超声波快速检测金属材料半固态固相分数的装置及方法 |
| CN107422038A (zh) * | 2017-09-11 | 2017-12-01 | 重庆交通大学 | 一种基于磁引力策动音叉共振的钢结构检测装置及方法 |
| CN109632950A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-04-16 | 哈尔滨理工大学 | 一种密度法检测半固态金属浆料固相率的装置及检测方法 |
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