Simultaneous measurement of the phase and group velocities of Lamb waves in a laser-generation based imaging method

This paper describes a novel approach to the simultaneous measurement of the phase and group velocities of Lamb waves based on images of their propagation. The laser-generation based imaging method was first introduced to obtain images of Lamb wave propagation. The time series of snapshot images is used to make a position-time diagram, and the velocities can be estimated based on the slopes of the position curves. Thus, the phase and group velocities can be obtained by measuring the phase advance and energy flow of the Lamb wave, respectively. Details of the principle of simultaneous measurement are presented herein. Experimental verification was also performed in the range of 0.2-3.0 MHz-mm using aluminum plates. The average errors between experiment and theory in the phase and group velocities were 3.31% and 5.68%, respectively.


Precise measurement of pipe wall thickness in noncontact manner by a circumferential Lamb wave generated and detected by a pair of air-coupled transducers

In this paper, we present a novel method of accurately estimating pipe wall thickness by detecting the minute difference in the angular wave number of a circumferential (C-) Lamb wave. A C-Lamb wave circling along a circumference of a pipe is transmitted and received by a pair of noncontact air-coupled ultrasonic transducers. For the accurate detection of the angular wave number, a large number of tone-burst cycles are used so as to superpose the C-Lamb wave on itself along its circumferential orbit. In this setting, the amplitude of the superposed region changes considerably with the angular wave number, from which the wall thickness can be estimated. This method is very useful to monitor the integrity of piping in high-temperature environments because of its noncontact nature. The principle of the method and experimental verification are shown.


An experimental investigation of mode conversions of the T(0,1) mode guided wave propagating in an elbow pipe

Mode conversions from the fundamental torsional guided wave mode, $athrm{T}(0,1)$, to the higher-order torsional modes, $athrm{T}(1,1)$, $athrm{T}(2,1)$, $athrm{T}(3,1)$, and $athrm{T}(4,1)$, at a welded elbow pipe were experimentally investigated in a wide frequency range from 30 to 80 kHz. One ring-shaped transducer system was used as the transmitter and another as the receiver. Both systems consist of eight circumferentially located piezoelectric transducer elements. A novel method for a preferential detection of the torsional modes was proposed on the basis of the circumferential wave structures of the modes, which was utilized for investigations of mode conversions. Dispersion relations of the converted modes in frequency ranges from 30 to 80 kHz were also experimentally investigated, which agreed very well with those of the theoretical calculations.


Dynamic Behavior Evaluation of Martensitic Transformation in Cu-Al-Ni Shape Memory Alloy Using Acoustic Emission Simulation by FEM


Efficient transduction of circumferential Lamb wave by a pair of line focus type noncontact air-coupled ultrasonic transducers and its application for accurate measurement of pipe wall thickness

Electric Journal of Advanced Maintenance


Long range testing of a welded elbow pipe using the T(0,1) mode ultrasonic guided wave

An experimental investigation of sensitivity in defect detection in welded elbow pipes using the $athrm{T}(0, 1)$ mode guided wave was carried out. A piezoelectric ring-shaped sensor system was cramped on one of the two straight parts in the straight-elbow-straight setting. An artificial defect was introduced into the other straight part. To evaluate the sensitivities, the depth of the artificial defect was gradually increased to 2.0 mm by 0.05 mm increments. The following are the obtained experimental results. (1) Spurious signals due to the two welds, which could be markedly changed by varying the welding conditions were found. (2) These spurious signals interfered with and masked the defect signal, but changes in signal amplitude owing to the incremental defect could be sufficiently detected. (3) Sensitivities of defect detection in welded elbow pipes were approximately 1/4 1/5 that in a straight pipe. At the end of the paper, the characteristics of the observed waveform in the welded elbow pipes are discussed for use in the guided wave inspection.


Highly Sensitive Detection of Defects in Piping Using Multireflecting Guided Wave Energy Trapping Method

A multireflecting guided wave energy trapping (MGET) method has been developed for the highly sensitive detection of defects in a pipe using a guided wave. The MGET method enhances the amplitude of a defect signal using two wave reflectors. In the MGET method, the two reflectors are set at both ends of a region of piping to be inspected, and a guided wave is generated, which propagates in the region of inspection. With this setup, multireflection can be observed between the two reflectors. If a defect exists in the region, the amplitude of the defect signal increases owing to the increase in the number of reflections at the reflectors because $n$ combinations of multiple propagation paths having the same path length exist in the defect signal after $n$ reflections. Details of the principle of the MGET method and its experimental verification are reported. The sensitivity of the MGET method is about 10 times higher than that of the conventional guided wave method. The efficiency of the method is quantitatively discussed by considering a simple mathematical model together with the experimental results.


Defect detection of a pipe using a guided wave generated by an efficient transduction with a reflector

Experimental investigations of sensitivities for defect detection in pipes by guided waves were described. An efficient method of transduction with a reflector was used and its sensitivity was evaluated in comparison to that of conventional transduction without a reflector. An efficient transduction could be realized by placing the reflector at an appropriate axial position, which was briefly described in the paper. The experiments were carried out using a 60.5-mm-outer-diameter and 4-mm-thick aluminum pipe and a piezoelectric ring-shaped sensor system. It was confirmed that the sensitivity in the case with the reflector was more than twofold that in the case without the reflector. The detection limits and sensitivities in a noisy environment were compared between the transductions with and without the reflector.


Efficient Generation and Detection of a Guided Wave in a Pipe using Guided Wave Reflectors

A simple and effective method for generation and detection of a guided wave in a pipe was proposed using an iron hose-fixing belt as a reflector of the guided wave. The reflector is located (2n+1)λ/4 (n=1,2,3,,,) apart from a guided wave sensor in axial direction for the effective generation or detection in the magneto-strictive transduction. The reflector setting is determined under the consideration to the distance between the sensor and the reflector as well as phase inversion at the reflector. In above reflector setting, large amplitude is obtained because multiple-reflection between the reflector and the sensor occurs under phase matching conditions. In this paper, the principle of the method was first described. Experiments were carried out with the non-dispersive T(0,1) mode to verify the principle in comparison to a simple theory.

Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering


EXPERIMENTAL SIMULATION AND DYNAMIC BEHAVIOR OF THE AE DUE TO MARTENSITIC TRANSFORMATION USING SHEAR WAVE TRANSMISSION SENSOR

We conducted the waveform analysis of acoustic emission (AE) signals to study the dynamic behavior of materials deformed or transformed; namely, two types of martensitic transformation in Cu-Ni-Al shape-memory-alloy (SMA) single crystals during tensile deformation that produce different martensitic structures. The AE source behavior is expected to be of shear. We simulated AE signals due to martensitic transformation using a shear-wave transducer as the artificial source. Results of AE waveform analysis in Cu-Al-Ni SMA single crystals are compared with the simulation results. The martensite with a simpler stacking structure exhibits faster transformation behavior.


Theoretical and Experimental investigations of transmission coefficients of longitudinal waves through metal plates immersed in air for uses of air coupled ultrasounds


Tone-burst generation of circumferential guided waves by a bulk shear wave sensor and their wide-range time-frequency analyses

Wide range generation of the circumferential guided waves (C-GWs) propagating along the perimeter of a pipe has been carried out using a single shear wave sensor along with several tone-burst sources. The C-GWs are classified mainly into two propagation modes, circumferential shear horizontal (C-SH) and circumferential Lamb (C-Lamb) waves. The authors previously reported that a simple and selective generation of the two modes using a single shear wave sensor could be realized by changing the polarization direction of the sensor. When the polarization direction of the sensor is parallel or vertical to the axial direction of a pipe, either the C-SH or the C-Lamb wave is selectively generated. In this paper, a newly exploited signal processing method to obtain a wide-range time frequency analysis for the C-GW is proposed using wavelet transformation along with various tone-burst signals swept in the required frequency range. Time frequency analyses of the results for the C-SH and C-Lamb waves propagating along 30-mm outer diameter and 1-mm-thick aluminum pipe are shown in comparison with the theoretical dispersion relation of the propagation modes. Quantitative evaluations of this method are discussed based on the Reciprocity theorem and Fourier transformation.


Generation of circumferential guided waves using a bulk shear wave sensor and their mode identification

A novel method of generating circumferential guided waves (C-GWs) propagating in a pipe has been proposed using a single bulk shear wave (BSW) sensor. The generated C-GWs are classified into circumferential shear horizontal (C-SH) waves and circumferential Lamb (C-Lamb) waves. The BSW sensor is dry-coupled on the outer surface of the pipe to generate the C-GWs. The selective generation of the C-SH wave or the C-Lamb wave was realized by changing the polarization direction of the BSW sensor relative to the axial direction of the pipe. The C-SH and C-Lamb waves were selectively generated using a 66-mm-outer-diameter and 0.1-mm-thick steel pipe, and a 30-mm-outer-diameter and a 1-mm-thick aluminum (Al) pipe, respectively. The obtained results were compared with both theoretical group velocities and particle displacements to identify the specific propagation mode. The group velocities of the generated C-GWs were in good agreement with the theoretical values. The generation efficiency of the C-GWs was also discussed on the basis of the theoretical particle displacements for their modes.

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1 (Regular Papers & Short Notes)


Novel method of estimating the thickness/diameter using the primary wave velocity of a guided wave in a pipe and its verification with wide-band laser ultrasound

パイプを伝搬するGuided waveの速度分散関係を利用した肉厚外径比の推定法とレーザー超音波法を用いた検証

パイプの長手方向に伝搬するGuided wave(ガイド波)の速度分散関係を用いた肉厚外径比(thikness/diameter; t/d)の推定方法を示した．本方法は,ガイド波の速度分散関係がt/dに依存して変化することを利用する．具体的には,インパルス励起した高帯域ガイド彼のうち,第1波(primary wave; P波)の群音速が,t/dに依存して変化することを利用する．P波は,肉厚パイプ(t/dが大)ほど群速度が遅く,薄肉パイプ(t/dが小)ほど速い．本論文では,ガイド彼の理論と本方法の原理を示す．また,レーザ超音波法を用いた原理確認実験の結果は,理論的予想とよく一致したので報告する．

The Journal of the Acoustical Society of Japan


Relationship between corrosion and mechanical strength of annealed titanium

チタンの耐食性と機械的性質に及ぼす熱処理の影響

Journal of Japanese Society for Dental Products


Dynamic Behavior of Two Types of Martensitic Transformations in Cu-Al-Ni Shape Memory Alloy Single Crystal by Acoustic Emission Method


Propagation phenomena of wideband guided waves in a bended pipe


Visualization of hydrogen during fatigue fracture in a Al-Mg-Si alloy

Al-Mg-Si合金の疲労破壊に伴う水素集積の可視化

本論文では，過剰Si組成のAl-Mg-Si-Cu合金を用いて塗装焼き付け(BH)処理材の疲労特性を調査するとともに，疲労変形中の水素集積挙動を水素マイクロプリント法(HMT)で可視化する試みを行った．

Journal of Japan Institute of Light Metals


Chemical surface modification of high-strength porous Ti compacts by spark plasma sintering

The biological properties of a titanium (Ti) implant depend on its surface oxide film. The aims of the present study were to increase the specific surface oxide area on Ti using a porous structure and to study the relationship between the amount of apatite coating in simulated body fluid (SBF) and the actual surface area on titanium powders. Ti powders of 110 microm average diameter were sintered by spark plasma sintering. The sintered compacts had a porosity of 28%, a compressive elastic modulus of 7.9 GPa and an ultimate strength of 112 MPa. The compressive strength of the compacts was increased to 588 MPa by subsequent annealing in a vacuum furnace at 1000 degrees C for 24 h. The sintered compacts were treated with aqueous NaOH solution and subsequently heated at 600 degrees C. The pretreated compacts showed apatite crystal precipitation in SBF. The amounts of precipitates through the compacts were compared with those of the Ti plate substrates subjected to the same chemical pretreatment. It was confirmed that the amounts of precipitates through the compacts were more than one hundred times higher than those on the Ti plates. It was concluded that the metal porous compacts developed may be used as functional materials for immobilizing functional proteins and/or drugs, because the precipitated apatite can adsorbed these substances.


Boron Effects of AE Event Rate Peaks during Tensile Deformation of Ni3Al Intermetallic Compound

Tensile testing of Ni3Al intermetallic compound single crystals with no additive, 0.25 and 0.50at.% boron has been performed using acoustic emission(AE) method in order to examine the interaction between boron atoms and mobile dislocations. Boron additives increase the yield strength of Ni3Al by 276 MPa/at.%. AE event rates have two peaks at yield point and in work-hardening region. The peak event rates and the distance between these peaks increase with an increase in boron contents. The latter results from the difficulty of the homogeneous deformation due to active cross-slip because the stacking fault energy decreases with boron. The total AE event counts near yield point increase with boron, implying that boron atoms acts as interstitials in Ni3Al and their frictional drag acts as AE source. Furthermore, the inhomogeneous dislocation motion not from the cross-slip may generate AE during the second peak.


Acoustic Emission Behavior of Martensitic Transformation in Early Stage during Deformation of Cu-Al-Ni Shape Memory Alloy Single Crystals

本論文は，AE法の原波形解析を使って，銅系の形状記憶合金単結晶の変形初期において発生する成長するマルテンサイトプレートの変態のダイナミックスを検討した．有限形状の物質を伝播するAEから原波形の立ち上がり時間は，受信波形にウェイブレット変換(WT)を施し，第一到達波のウェイブレット係数の周波数依存性から求められることを明らかにし，得られたこの立ち上がり時間から当該材料のマルテンサイト変態の核発生速度と成長速度を推定した．立ち上がり時間は，0.1∼1.6µsと広く分布しており，核発生速度は最大材料の横波速度3000 m/sに達している可能性が示唆された．


Visualization of Hydrogen Distribution in Tensile-Deformed Al-5%Mg Alloy Investigated by Means of Hydrogen Microprint Technique with EBSP Analysis

水素マイクロプリント法とEBSP解析に基づく引張変形をAl-5%Mg合金中の水素集積の可視化

本論文は，引張変形を与えたAl-5%Mg合金中の水素を水素マイクロプリント法(HMT)と電子後方散乱パターン解析法(EBSP)を組み合わせて可視化した．その結果，すべり線上で水素の存在を表す銀粒子の数は，合金の溶解雰囲気をアルゴンから大気とすることにより増加した．大気溶解材において，すべり線と粒界での銀粒子の集積は，変形量が20%を超えたときに顕著になった．また，粒界での水素の集積は，粒界近傍における粒内の変形様式と粒界方位差によって異なった．粒界の方位差による水素の集積の相違を証拠づける写真が，日本金属学会誌の当該号の表紙を飾ったことが特筆されることでであった．


EFFECT OF PINHOLE SHAPE WITH DIVERGENT EXIT ON AE CHARACTERISTICS DURING GAS LEAK

本論文は，AE法を使ってパイプ配管からのガス漏洩のモニタリングを行うための基礎研究として，直径0.2mmから0.5mmのピンポール人工欠陥を用いて，そのAE特性を詳細に調べた．ガス流出速度が音速を超える圧力をクリティカル圧力とすると，この圧力を越えると検出されたAE平均振幅が急上昇するとともに揺動も大きくなることが明らかにされた．また，ピーク周波数が現れはじめ，圧力の上昇とともに低周波数側に移行した．しかし，段付きピンホールにするとこのピーク周波数は消滅した．この現象は，ジェット噴流時に見られるスクリーチトーンに類似していることが明らかにされた．


Visualization of Hydrogen Distribution in Tensile-Deformed Al-5%Mg Alloy Investigated by Means of Hydrogen Microprint Technique with EBSP Analysis

本論文は，Al合金の大気中，低ひずみ速度において現出する脆化現象は，雰囲気中に存在する水蒸気から取り込まれた水素によるものであることを明らかにするために，水素マイクロプリント(HMT)法を用いて，粒界近傍の水素の可視化を試みた．変形の進展とともに変形帯付近および粒界上に，水素の存在箇所を意味する銀粒子が優先的に濃化していることが初めて明らかにされた．HMT法は，原理的には水素の定量化も可能であると言われており，今後，AEを用いて初期の粒界割れの発生時期を同定するとともに，HMTによる水素の定量化の可能性が示唆された．


ACOUSTIC EMISSION CAUSED BY ENVIRONMENTAL EMBRITTLEMENT OF AN Al-Mg-Si ALLOY

本論文は，Al-Mg-Si合金の引張試験を行い，大気環境中の水分によって生じる環境脆化に伴う粒界破壊の発生とAE挙動が良く相関していることを明らかにした．ひずみ速度が10-5 s-1では，破断面に占める粒界破壊の割合が2%になり，最終破断中に高振幅AEの発生が認められた．ひずみ速度が10-6 s-1と1/10になると，粒界破壊の割合が8%に増加するとともに，この高振幅AEの数が増加した．このことから，粒界破壊はAEの発生源になりうることおよび大気中であっても当該アルミニウム合金は，ひずみ速度の低下に伴って，環境脆化を引き起こすことが明らかにされた．


Characteristics of Acoustic Emission due to Gas Leak through Several Pinholes

異なる形状のピンホールからのガス漏洩によるAE特性

The effect of pinhole shapes on AE characteristics has been investigated. Screech tone was found at several 100 kHz in straightforward pinholes. In stepwise pinholes, the screech tone became difficult to generate because of a stepwise effect. Furthermore , AE mean amplitude increased at the pressure of 0.11 MPa where self-induced oscillation is believed to generate because of the stepwise effect.


AE signals caused by environmental embrittlement of an Al-Mg-Si alloy deformed at slow strain rates in laboratory air

Al-Mg-Si合金の大気中低ひずみ速度変形で生じる環境脆化に付随するAE信号

Journal of Japan Institute of Light Metals


Acoustic Emission Behavior during Tensile Deformation and Fracture of Al-Mg-Si Base Alloys

本論文は，AE法を用いて，Al-Mg-Si合金の変形·破壊の違いを明らかにした降伏点におけるAEイベントのピーク値は，シリコンの固溶強化に伴い1.5倍まで上昇し，棒状析出相による分散強化に伴い6.0倍まで上昇した．また，破断近傍では，粒内破壊の場合にはAEイベントはほとんど検出されなかったが粒界破壊の場合には，ピークを示し，RMS電圧では鋭いピークを示した．これは，イベントの数は少ないが，高い振幅のAEの発生を示唆しており，破壊形態の違いをAEにより明らかにすることができた．


ガス漏洩時のAE特性に及ぼすピンホール形状およびガス圧力の影響

ガス漏洩時のAE特性に及ぼすピンホール形状およびガス圧力の影響

本論文は，AE法を使ってパイプ配管からのガス漏洩のモニタリングを行うための基礎研究として，直径0.2mmから0.5mmのピンポール人工欠陥を用いて，そのAE特性を調べた．ガス漏洩によるAE信号の特徴は，塑性変形中に発生するAEと同様連続型の信号であり，突発型の信号から得られるイベントや振幅などの分析ができないため新たな方法が必要となった．信号波形の特徴を抽出した平均振幅およびピーク周波数を採用した．平均振幅は，圧力の上昇とともに始めは直線的に増加し，後に変動幅を増しながら急速に増加した．また，ピンホール径とその壁厚さによる違いが認められた．ピーク周波数は，クリティカル圧力を超えると現れ，圧力の上昇とともに低周波数側に連続的に移行した．同様にピンホール径とその壁厚さによる違いが認められた．AE法によるガス漏洩のモニタリングの可能性が示された．


Effects of excess silicon and aging condition on acoustic emission behavior of an Al-Mg-Si alloy during tensile test

Al-Mg-Si合金の引張試験におけるAE特性に及ぼす過剰シリコン，時効条件の影響

本論文は，自動車用材であるAl-Mg-Si合金を用いて，過剰シリコンおよび時効条件の違いによる変形·破壊形態の変化を．AE法によって明らかにした．過剰シリコン材では，降伏点におけるAEイベントのピーク値は，バランス材より固溶強化されているため1.5倍高い値を示した．粒内延性破壊を示す溶体化処理材の破断時においては，特徴的なAEは検出されなかったが，粒界破壊を示す過剰シリコンT6材では，局部変形および破断時においても振幅100dBに及ぶAEイベントが検出された．これによってAE法は，当該合金の変形·破壊形態の違いを動的に捉えることができるが明らかになった．


MONITORING OF MICRO-CRACKING DURING HEATING OF HYDROGEN DOPED GERMANIUM AND SILICON SINGLE CRYSTALS BY ACOUSTIC EMISSION METHOD

本論文は，水素注入されたゲルマニウムおよびシリコンの熱処理中における水素脆化による微視割れの発生を，AE法によって明らかにした．ますます高密度化された集積回路に用いられる半導体材料は，薄膜にして使用されるため，その方法の一つとしてスマートカッティング法が注目されている．これは，半導体材料に注入された水素の熱処理による集積と微視割れ発生を利用する方法である．加熱過程における加熱速度やその割れ発生温度の把握は，生産工程において必須となるため，導波棒を使ったAE法を用いてその場モニタリングを試みた．加熱速度5°C/minのとき，ゲルマニウムで380°C，シリコンで450°Cでこの割れ発生が認められ，加熱速度の上昇に伴って発生温度が下降することが明らかになり，割れは，表面から1µmに集積していることが解り，AE法の有効性が判明した．


Evaluation of Martensitic Transformation Dynamics of Cu-Al-Ni Shape Memory Alloy Single Crystal by Acoustic Emission Method

本論文は，Cu-Al-Ni形状記憶合金単結晶を用いて，超弾性を示すマルテンサイト変態を動的に捉えるために，検出したAEの原波形解析を行った．AE原波形解析を行うためには，5チャンネル以上のAEセンサを必要とするが，当該合金単結晶のマルテンサイトは決まった晶壁面から核発生し成長するので，近似的な2チャンネルでの原波形解析を使った．この解析法は，理論解が与えられている鉛筆芯の圧折から得られる発生源における立ち上がり時間と一致することから，妥当となることが明らかにされた．このマルテンサイト変態の立ち上がり時間は，1µs以下と小さいことおよび疲労損傷の累積に伴い短時間側に移行することが明らかにされた．


Acoustic emission and thermal expansion measurements for gypsum-bonded investment in casting flask during thermal processing

本論文は，石膏結合された埋没材および鋳型リングで拘束された同じ埋没材を用いて，加熱/冷却中のAEが計測され，AE活動度は250°Cと300°Cで高くなり，鋳型リングで拘束されれば更に活発になることが明らかになり，計算された熱応力の発生と鋳型リング拘束されたときの熱膨張率の変化とを比較した結果，AEの発生源は石膏の局部割れによるものであり，検出されたこれらの破壊は鋳型の精度を損ない歪みの原因になることを明らかにした．


Acoustic Emission and Thermal Expansion Measurements for Gypsum-bonded Investment in Casting Flask during Thermal Processing


Acoustic emission signals from gypsum-bonded dental casting molds during thermal processing

To develop a suitable heating program for the investments which affect the casting accuracy/defects of prostheses, a probable microstructural change of the gypsum-bonded investments related to the transition of refractory particles during thermal processing was inspected by the measurement of acoustic emission (AE) signals. Gypsum-bonded cristobalite and quartz investment molds were used. AE measurements were carried out for the specimens in an electric furnace that was heated/cooled at a constant rate. For the heating process of the cristobalite investment, high AE activities were detected in the temperature range where the cristobalite was transformed. However, the AE signals detected were low for the second run of the heating and cooling processes. Even in the heating process, significant AE signals were not detected for the quartz investment. For cristobalite investment molds, micro-cracks are initiated and developed in relation to the transition of cristobalite particles in the mold. This leads to deterioration of the mechanical properties of the cristobalite investment at high temperatures (melt-pouring), and may affect the fitness of cast prostheses.

本論文は，石膏結合された埋没材の熱サイクル中の微視組織変化にAE法を適用して検討した結果，クリストバライト含有埋没材では，一回目の加熱中にその相変態に伴う温度域で活発なAE挙動を示したが，この埋没材中に微視クラックが発生し，クリストバライト埋没材の機械的性質を劣化させたため，二回目以降のAEは検出されなく，これによって，鋳型補綴の適合性に影響をおよぼすことを明らかにしている．


Acoustic emission behaviors during tensile deformation of Ni3Al intermetallic compound

本論文は，TiAl金属間化合物の引張変形中のAE挙動におよぼすラメラ組織の影響を検討した結果，ラメラ組織内での転位の運動に伴うAEを検出でき，この原因はラメラ組織内では変形が容易であるとともに，AE波の縦波がラメラ組織内を伝播するとき増幅され，横波は減衰される可能性があることにも依存していることを明らかにした．


Evaluation of fatigue in Cu-Al-Ni shape memory alloy single crystals by acoustic emission method

AE法によるCu-Al-Ni形状記憶合金単結晶の疲労損傷評価

本論文は，AE波形解析を用いて，Cu-AL-Ni形状記憶合金単結晶のマルテンサイト変態の立ち上がり時間を求め，変態の違いおよびこの立ち上がり時間におよぼす疲労損傷の影響が議論され，β1'変態に比べて応力-ひずみ履歴の大きいγ1'変態において，AEイベントの数が多く，高い振幅のAEが負荷過程で検出され，後者の変態速度は前者のそれよりも速く，得られた変態速度の最大値は，1500m/sと推定され，β1'変態において，疲労損傷の増加に伴い，マルテンサイト変態の容易さのために立ち上がり時間が短くなることを明らかにした．


The effects of lamellar structure in the TiAl intermetallic compound on its acoustic emission behavior during tensile deformation


Disacontinuouse yielding and acoustic emission ine Al-LI-Cu-Mg-Zr alloy

Al-Li-Cu-Mg-Zr合金の不均一 降伏とアコースティック·エミッション

本論文は，種々の温度で時効を施されたAl-Li-Cu-Mg-Zr合金(8090合金)の引張試験中に発生するAEと内部微視組織との関係を検討した結果，降伏点付近で発生するAE平均値電圧は，準安定δ'相の平均粒径が12nmである亜時効状態で最大値を示し，このときのAEは準安定δ'相のせん断の他に，溶質原子による影響も含まれていることを明らかにした．


Prediction method of stress fracture location in tibia subjected to lateral force

横荷重を受ける脛骨の疲労骨折発生位置の一推定方法

本論文は，脛骨下端部に種々の方向から集中荷重を負荷したとき，脛骨にかかる曲げ応力を有限要素法を用いて計算した結果，いずれの方向からの横荷重に対しても，脛骨下端部から約55%の位置で曲げモーメントが最大値を示し，その位置において，荷重方向が約120°すなわち最小主軸に対して横方向から横荷重を負荷した場合に，このピーク値は最大値を示すことを明らかにした．


ねじりモーメントを受ける脛骨の疲労骨折発生位置の推定

本論文は，ねじりモーメントが脛骨下端部に負荷された場合，脛骨にかかるねじり応力を有限要素法を用いて計算した結果，ねじり応力の最大値は，男女とも脛骨下端部から約30%の位置に生じ，その横断面位置は，脛骨皮質骨断面積と図心を中心とする断面内接円半径との積が最小になる位置とほぼ一致していることを明らかにしている．


Effect of NiO content on mechanical properties of Ni-NiO composites prepared by powder metallurgy

粉末や金法により作製したNi-NiO系複合材料の機械的性質に及ぼすNiO添加量の影響

本論文は，Ni-NiO分散強化型複合材料を粉末冶金法によって作製し，この複合材料の耐力ならびに引張強さなどの機械的性質とNiO添加量との関係を検討した結果，耐力は添加量の増加とともに上昇したが，引張強さは，いったん上昇するが最大値をとった後，減少し，破断伸びは，添加量の増加とともに単調に減少することを示し，これらの性質は，試料中の気孔率を下げることにより改善されることを明らかにしたものである．

Transactions of The Japan Society of Mechanical Engineers, Series A

日本機械学会論文集(A編)


Microstructere and hardness of Ni-NiO composites prepared by powder metallurgy

PM法により作製したNi-NiO系複合材料の組織と硬度

本論文は，NiO添加量の異なるNi-NiO系分散強化型複合材料を粉末冶金法で作製し，この複合材料の組織におよぼす作製条件を調べ，併せてその硬さと組織因子との関係を検討した結果，強度を確保するためには，1573K以上の温度で焼結する必要があり，NiO粒子は焼結中にオストワルド成長則に従って粗大化すること，ならびに硬さは，ホールぺッチの関係に従って，結晶粒径の減少につれて硬化することを明らかにしている．

日本機械学会論文集(A編)


Acoustic emission measurements during order-disorder transformation and isothermal ordering process of Pd-Cu alloys

Pd-cu合金の規則一不規則変態，規則化過程のアコースティツク・エミツション


A biomechanical study of stress fractures of the tibia (Behavior under bending moment)

本論文は，有限要素法を用いて，脛骨にかかる曲げモーメントにより発生する各部位の曲げ応力を求め，集中荷重による場合は，脛骨下端から60%の位置で最大になり，偶力を受ける場合は，脛骨下端から30%の位置で最大になり，横断面内での引張および圧縮応力の最大の位置はほぼ決まったところに位置しており，疲労骨折発生位置と一致していることを明らかにしている．

Proceedings of the 37th Japan Congress on Materials Research


Elastic-plastic FEM analysis of MMC with interface phase

本論文は，繊維と母相の間に界面相を設け，これら各相の弾性係数および降伏応力を変化させたときの金属基複合材料(MMC)の強度を有限要素法を適用してシミュレーションを行った結果，界面相の降伏応力が母相のそれの2倍で界面の弾性係数が母相のそれより小さいとき，また，界面相の降伏応力が母相のそれの8倍に設定し，界面の弾性係数が母相のそれより大きいとき，複合材料の強度を上昇させることができることを明らかにしている．


Fatigue crack initiation and growth of Cu-Al-Ni shape memory alloy single crystals

本論文は，Cu-Al-Ni形状記憶合金単結晶の曲げ疲労中のクラックの発生と進展を調べており，微小クラックの発生前にマルテンサイト相の晶壁面に沿って縞模様が観察され，これは，表面の凹凸を生じており，マルテンサイト相と母相との間に生ずる界面転位の集積によるものと考えられ，この縞模様の交点が微視クラックの起点になることが示され，結晶学的には，マルテンサイト相の{100}に沿って成長し，へき開クラックを伴って最終破断に至ることを明らかにしている．


Mechanical properties and AE behavior of particle-dispersed Nickel-base alloys prepared by powder metallurgy

PM法により作製した粒子分散形ニッケル合金の機械的性質とAE特性

本論文は，粉末法で作製されたNi-NiO分散強化試料およびNi-Al2O3分散強化試料の機械的性質におよぼす作製条件の影響および変形中のAEを測定することにより微視割れの発生を調べ，NiO材では3.6ks焼結後，再プレス·再焼結したもの，Al2O3材では10.8ks焼結後，再プレス·再焼結しないものが最も良好な機械的性質を示し，加工硬化域で発生するAEは，母相と分散粒子との界面の剥離を，破断付近のAEは粒界割れを示していることを明らかにしている．

日本機械学会論文集(A編)


Structure controlling of Ni-NiO eutectic fibrous composites produced by unidirectional solidification

本論文は，試料作製時の凝固速度を変えることによりNi-NiO共晶合金のその場複合材料の組織制御を行った結果，繊維間距離は凝固速度の-0.41乗に比例して変化することならびに，NiO相の形態が凝固速度を増すと繊維状から板状に変化することを明らかにしている．

Proceedings of the 36th Japan Congress on Materials Research


Effect of transient stress on acoustic emission behaviour during firing of dental porcelain

本論文は，歯科材料であるポーセレンの熱処理中のAE計測を行い，400∼600℃で発生するAEの発生源は，ガラス転移点以上におけるポーセレンに発生するトランジェント応力の緩和によることが，シミュレーション結果と良い対応を示していることから明らかにされたことを述べている．


金属焼付陶材の加熱/冷却過程でのAE挙動

金属焼付陶材の加熱/冷却過程でのAE挙動

本論文は，陶材/合金積層板の加熱，冷却過程でのAE波の発生を測定し，加熱および冷却中に高温で発生するAEは，陶材の粘弾性変形量に依存しており，冷却中，低温で発生するAEは，合金板による陶材のせん断流れの拘束に依存していることが，シミュレーションにより明らかにされ，異種材料の接合過程で生ずる不適合応力の発生と緩和をAE法により動的に調べることができる可能性を述べている．

The Journal of the Japanese Society for Dental Materials and Devices


Deformation and fracture characteristics of unidirectionally solidified Ni-NiO eutectic alloys at room temperature

本論文は，Ni-NiO共晶合金のその場複合材料の引張試験を行い，耐力は分散強化試料より1.2倍高い値を示したが，破断伸びが改善されないことは，NiO繊維の強度がそれほど高くないことを示しており，その複合材料の破断はひずみ9%以下で生じており，また，この複合材料の残留応力は，およそ20MPaと推定されることを明らかにしている．

Proceedings of the 35th Japan Congress on Materials Research


Microstructure of unidirectionally solidified Ni-NiO eutectic alloys

本論文は，Ni-NiO共晶合金を一方向凝固することにより，その場複合材料を作製することが可能となり，NiO繊維のアスペクト比は2から50，繊維間距離は，凝固速度のー0.45乗に比例し，母相の成長方向は[001]で，繊維の成長方向は[011]となり，母相とNiO繊維の間に多くの絡まった転位が観察され，これはこの複合材料の残留応力の起因になっていることを明らかにしている．


Fracture toughness of ceramic materials in the case of application of acoustic emission method to indentation microfracture method

IM法にAE法を適応した場合のセラミックスの破壊靭性

本論文は，アルミナおよびジルコニアの破壊靭性を求めるために，微小圧子圧入破壊法を用い，同時にAEを測定し，発生する信号とラジアルクラック，メジアンクラックおよびラテラルクラックとの対応を明らかにし，メジアンクラックのき裂長さの臨界値をAE急増点より求め，表面クラックを有する無限体における応力拡大係数を求める関係式中の平均応力を圧子によるみかけの平均圧縮応力に補正する係数を求め，AE法によって破壊靭性を求める推算式を提案している．


Dislocation creep and substructure of Ni-NiO alloy

Ni-NiO合金の転位クリープと下部組織について

本論文は，Ni-NiO共晶合金のクリープ変形機構および定常クリープ変形中の転位下部組織の違いを純Ni材と対比して考察することにより，両者とも転位の上昇に律速された転位クリープ変形に支配されているが，転位密度は，Ni材より少なく，多くの細長いサブグレインが観察されたことより，NiO粒子がサブバウンダリの移動に対する障害物として作用することが判り，当該合金のクリープ破断特性の優れていることを明らかにしたものである．

Transactions of The Japan Society of Mechanical Engineers, Series A

日本機械学会論文集(A編)


Effect of NiO addition on the flow stress of Nickel at room temperature

本論文は，ニッケルならびにニッケル-酸化ニッケル共晶合金の耐力におよぼす酸化ニッケル添加の影響について調べたものである．酸化ニッケルの添加によって，結晶粒が細かくなり，ホールぺッチ則に従い耐力が上昇し，分散粒子に起因する抵抗応力(オロワン応力)の上昇も認められた．当該合金の強度上昇は，これら二つの要因によるものと考えられ，透過型電子顕微鏡を使用した転位の観察によっても証明されることを明らかにしたものである．

Proceedings of the 34th Japan Congress on Materials Research


The effect of sintering temperature on elastic modulus and mechanical properties of NiO

本論文は，高温で焼結された酸化ニッケルの密度，弾性率，硬さおよび曲げ強度の焼結温度依存性を調べたものである．焼結温度の上昇とともに，密度，弾性率，硬さおよび曲げ強度は上昇した．これは，密度上昇と粒径の増加に強く依存していることが明らかにされた．


Fatigue crack initiation and growth of Cu-Al-Ni Shape-memory alloys

Cu-Al-Ni形状記憶合金の疲労特性

本論文は，単結晶Cu-Al-Ni形状記憶合金の擬弾性領域での曲げ疲労を行い，微視き裂の発生および進展のメカニズムについて検討した結果，微視き裂の発生は，マルテンサイト兄弟晶晶壁面の交差部であり，そこでマルテンサイトへき開面に沿って進展すると実験結果を良く説明することができることを明らかにしたものである．

日本機械学会論文集(A編)


Creep rupture behavior in particle-strengthened Ni-NiO eutectic alloys

分散強化形Ni-NiO共晶合金のクリープ破断特性

本論文は，Ni-NiO合金とNiについて，クリープ破断ひずみの応力および温度依存性について調べた結果，これらの材料のクリープ破断ひずみは，定常クリープ域におけるひずみ量に比例して大きくなることから，NiO添加によりNi母相の変形能改善に関連しているを明らかにしたものである．

日本機械学会論文集(A編)


Effect of aging on the acoustic emission behaviour during tensile deformation of a Al-Li-Cu-Mg-Zr alloy

Al-Li-Cu-Mg-Zr合金の変形中のアコースティックエミッション挙動に及ぼす時効の影響

本論文は，時効を施したAl-Li系多元合金の引張変形中のAEを計測し，得られた結果を透過電子顕微鏡による観察結果と相互に関連させることにより，従来より，Al-Li2元合金にZrを添加することにより，粗大すべりを抑制するという説を否定する結果が得られ，析出物と転位の相互作用を明らかにしたものである．

日本機械学会論文集(A編)


Creep properties of Ni-NiO alloys at intermediate temperature

本論文は，ニッケルに共晶合金成分である酸化ニッケルを添加した分散強化型共晶合金材料のクリープ変形特性を調べ，クリープ寿命でNiの20倍，定常クリープ速度で約1/5と大幅に改善されることが判明し，その機構は主に転位クリープによることを示した．そして，クリープ破断が生ずるときには，Ni-NiO界面およびNiO自身に割れを停止する効果があることを，電子顕微鏡を用いた微視的な観察により明らかにしたものである．

Proceedings of the 32nd Japan Congress on Materials Research


本論文は，AE発生源で起こっている現象を物理的に解明するために，受信したAE波形を周波数領域にたたみ込み積分し，伝達経路の伝達関数，AEセンサの伝達関数および計測系の伝達関数で割り算を行い，デジタル化したことによる誤差を最小にするデジタルフィルタを作用させ，非常に高速にAE原波形を得ることを明らかにしたものである．

Transactions of The Japan Society of Mechanical Engineers, Series C

日本機械学会論文集(C編)


中程度の摩擦状態における圧下力関数と軟鋼の熱間圧延潤滑

中程度の摩擦状態における圧下力関数と軟鋼の熱間圧延潤滑

本論文は，従来から行われていた熱間圧延に潤滑を施すことにより，ロールの寿命延長および圧下力低減を狙ったもので，その理論解析に上界法を用い，摩擦の効果を理論的に導き，潤滑性能を明らかにしたものである．


Porous titanium compacts as biomaterials for hard tissue replacement

Porous Metals and Metal Foaming Technology (JIMIC=4)


Acoustic emission behavior during heating/cooling of Pd-Cu alloys

Proceedings of the 11th International Acoustic Emission Symposium


AE位置標定法の高精度化

AE位置標定法の高精度化

本論文は，AE位置標定法の高精度化を図るために，マイクロコンピュータを組み入れた位置標定システムを作成し，波形情報を考慮にいれた位置標定アルゴリズムを開発し，本手法の位置標定精度を検討した結果，従来，標定精度があまり良くないとされた大振幅のAEに対して，かなり精度の向上が得られることを明らかにしたものである．


AE原波形解析 --- その手法と有効性

AE原波形解析 --- その手法と有効性

本論文は，AEの定量化のための第一歩として原波形解析を行い，AE計測への適用性を検討した結果，ランプ波電圧を入力したときの応答から，電圧の2階時間微分に対するインパルス応答を短時間で正確に求めることができ，AE計測装置，AE変換子および媒体の周波数特性の測定が可能になり，模擬AE波を用いた実験により，AE変換子の周波数特性および取り付け位置に依存しない原波形を得ることができることを明らかにしたものである．


60 kg/mm2 級高耐候性鋼の疲労損傷に伴うAE

60 kg/mm2 級高耐候性鋼の疲労損傷に伴うAE

本論文は，60kgf/mm2級高耐候性鋼の疲労試験を行い，荷重位相別のAE発生率を測定し，ピークロードで発生するAEは，応力拡大係数幅とき裂進展速度の間にn 乗則が成立する条件で，n+2 乗則を満足することから，AEの発生はき裂先端の塑性域寸法とき裂の進展に伴い解放されるエネルギに対応していることを明らかにしたものである．


耐候性鋼の破壊過程におけるAE

耐候性鋼の破壊過程におけるAE

本論文は，耐候性鋼の破壊靭性試験におけるき裂進展とAE挙動について調べ，き裂開口変位の変化に対する応力拡大係数の増加割合とAEトータルカウントの増加割合は良い対応を示し，板厚が薄いため，平面応力状態における破壊靭性試験条件を満足していないので，破壊靭性値を求めることができないことをAEから明らかにしたものである．


AE法による溶接欠陥の評価

AE法による溶接欠陥の評価

本論文は，SUS304板材を用いて，溶接を施した平滑材および切欠き材の引張試験を行い，切欠き底の微視割れの発生とAEイベント数の関係を調べた結果，良い対応を示した．これによって，発生したAEから溶接欠陥度を求めることが可能になり，一つの材料評価法を提案することができた．


AE法による応力腐食割れの検出

AE法による応力腐食割れの検出

本論文は，溶接構造用高耐候性熱間圧延鋼を用いて，3.5%NaCl環境下における定変位応力腐食割れとAE挙動を調べることにより，応力腐食割れ時はもちろん，潜伏期においてもAEの発生が認められ，特にAE波形に注目すると，活性経路割れと対応するパケット型の波形が見られ，AE法の有用性を明らかにしたものである．


多重切り欠き傷の平滑化法による亜鉛の表面拡散の測定について

多重切り欠き傷の平滑化法による亜鉛の表面拡散の測定について

本論文は，マイクロフォトレジストを用いたフォトエッチング法により単結晶亜鉛の表面に正弦波状プロファイルを作り，この振幅の減衰を測定することにより，当該単結晶の表面拡散係数をMullinsの基本方程式をラプラス変換を用いて解いた解から求めた．振動数因子および活性化エネルギの値をTLKモデルを用いて検討し，本モデルによく適合する金属の一つであることを明らかにした．

横浜国立大学材料基礎工学研究

横浜国立大学材料基礎工学研究


粒界溝の発達法によるニッケルの表面拡散の研究

粒界溝の発達法によるニッケルの表面拡散の研究

本論文は，多結晶純ニッケル板を高温，高真空中で熱処理を行い，結晶粒界溝の発達を測定し，Mullinsの式によって表面自己拡散係数を求めた．本研究では，体積拡散の寄与がほとんどないことおよび蒸発-蒸着機構については，偏微分方程式を解くことにより，粒界溝幅を狭くするが，ほとんど寄与しないことを明らかにした．

横浜国立大学材料基礎工学研究

横浜国立大学材料基礎工学研究


Simple method of generating for circumferential shear horizontal waves in a pipe and their mode identifications