Development of High Temperature Ultrasonic Sensors for Molten Metals Monitoring

用于熔融金属监测的高温超声波传感器的开发

基本信息

  • 批准号:
    14350397
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.86万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    2002
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2002 至 2003
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

High temperature ultrasonic sensors with acoustic wave-guides and their applications to molten metals monitoring have been studied. The main results obtained are the following:(1) A focused ultrasonic sensor with a tapered clad buffer rod is designed and its focusing ability for particles detection in molten metals such as aluminum and magnesium have evaluated by a numerical simulation method. It is found that the focused ultrasonic wave could be useful to detect a small particle with a diameter almost equal to one wavelength. The amplitude of the scattered wave from the particle strongly depends on the clustering condition of the several particles.(2) Laboratory validation of the use of focused ultrasonic sensors for alumina particles detection in molten aluminum at 800℃ has been demonstrated. Back-scattered signals from the particles of 160 μm in average diameter are clearly observed in the focal region of the acoustic lens at 10 MHz.(3) A new high temperature ultrasonic sensor with a titanium buffer rod has been applied to the in situ monitoring of the solid-liquid interface of an aluminum alloy (Al-12.6%Si) during unidirectional solidification at 700℃. A clear reflected echo from a stable solid-liquid interface of the aluminum alloy has been successfully monitored. In addition, the reflected echo from the growing interface during unidirectional solidification has also been monitored. The growth rate of the interface was determined to be 0.12 mm/s from the monitored echo.It is therefore considered that the developed ultrasonic technique is a promising candidate for on-line monitoring during molten metal processing.
本文研究了高温声波导传感器及其在金属熔体监测中的应用。主要研究结果如下:(1)设计了一种锥形包层缓冲棒聚焦超声传感器,并通过数值模拟的方法评价了该传感器对铝、镁等金属熔体中颗粒的聚焦能力。发现聚焦的超声波可以用于检测直径几乎等于一个波长的小颗粒。粒子的散射波的振幅强烈地依赖于几个粒子的聚集条件。(2)实验室验证了使用聚焦超声传感器在800℃熔融铝中检测氧化铝颗粒的方法。在10 MHz频率下,在声透镜的聚焦区可以清楚地观察到平均直径为160 μm的粒子的后向散射信号。(3)采用一种新型钛缓冲棒高温超声传感器,对Al-12.6%Si铝合金在700℃定向凝固过程中的固液界面进行了原位监测。在稳定的铝合金固液界面上成功地监测到了清晰的反射回波。此外,还对定向凝固过程中生长界面的反射回波进行了监测。由监测的回波确定界面的生长速率为0.12 mm/s,因此认为所开发的超声技术是一种有前途的候选人,用于在线监测在熔融金属加工过程中。

项目成果

期刊论文数量(60)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
IKUO IHARA, 他: "Ultrasonic In-line Sensors for Inclusion Detection in Liquid Metals"IEEE International Ultrasonic Symposium Proceedings. Munich. (2002)
IKUO IHARA 等人:“用于液态金属中夹杂物检测的超声波在线传感器”IEEE 国际超声波研讨会论文集(2002 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
IKUO IHARA, 他: "Ultrasonic In-situ Monitoring of Aluminum Alloy during Solidification and Melting"2004 ASME/JSME Pressure Vessels and Piping Conference, LA Jolla, San Diego. (To be appear). (2004)
IKUO IHARA 等人:“铝合金凝固和熔化过程中的超声波现场监测”2004 年 ASME/JSME 压力容器和管道会议,洛杉矶霍亚,圣地亚哥(2004 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
DIKKY BURHAN, IKUO IHARA, 他: "On-line Monitoring of Liquid Magnesium using a High Temperature Ultrasonic Probe"Materials Science Forum. 419-422. 665-670 (2003)
DIKKY BURHAN、IKUO IHARA 等人:“使用高温超声波探头在线监测液态镁”材料科学论坛 419-422 (2003)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
井原郁夫, 他: "集束超音波センサーによる溶融金属中における介在物検出"第10回超音波による非破壊評価シンポジウム講演論文集. 1-4 (2003)
Ikuo Ihara 等人:“使用聚焦超声波传感器检测熔融金属中的夹杂物”第 10 届超声波无损评估研讨会论文集 1-4 (2003)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
集束超音波パルスによる溶融金属中の微粒子検出
使用聚焦超声波脉冲检测熔融金属中的细颗粒
  • DOI:
  • 发表时间:
    2003
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Yousuke Sogo;井原郁夫
  • 通讯作者:
    井原郁夫
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  • 资助金额:
    $ 4.86万
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