アルミニウム合金ダイカスト中のアルミナ薄板と超音波照射角度との関係

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近年アルミニウム合金ダイカストは、複雑な三次元形状製品を高精度で製造できることから、自動車部品などに多く利用されているが、万一製品の破損等を生じると人命に関わる重大な事故に至る危険性があり、高い安全性が要求される。しかし、ダイカスト製品内には、完全に除去することが出来ない欠陥が多く内在する。その欠陥の一つに破断チル層があり、外的負荷や繰り返し荷重などを受けた際に容易に母相から剥離し、破壊の原因になる可能性が高い。特に、表面及び表面近傍に内在する破断チル層は深い位置の欠陥に比べ、著しく強度を低下させる。この事から、表面及び表面近傍に存在する破断チル層を非破壊的に検出する技術が重要となってくる。そこで、本研究では表面遊傍に存在する破断チル層の検出を最終目標として研究を進めてきた。しかし、破断チル層を任意の位置に制御して製造することは困難であるため、破断チル層の酸化膜を模擬したアルミナ薄板(厚さ0.2mm程度)を表面近傍に内在させたアルミニウム合金平板を製作し、その表面に表面弾性波(SAW)を伝搬させることにより、アルミナ薄板の検出性を調査した。昨年の奨励研究ではフェイズドアレイ法を想定した欠陥の大きさを推定する2次元マッピング計測を行い、アルミナ薄板とほぼ同様のイメージが得られ、欠陥の幅を推定できるマッピングイメージを得ることに成功した。しかし、欠陥は円状や球状であるとは限らない。そこで本研究では、欠陥に対し、超音波の照射角度を変化させることによって反射波がどのように変化するか調査した。試験片には長方形のアルミナ板を導入した。測定は、超音波探触子を回転ステージに取りつけ、欠陥に水平な方向(0°)～垂直な方向(90°)まで5°間隔で測定した。その結果、回転角度が増加するに従い、反射波強さが低下し、欠陥に対する照射面積による変化を検出することに成功した。