린자이스 메스게라테 GmbH와 RECENDT GmbH(비파괴 검사 연구 센터)팽창계 시스템 기반의 실시간 입자 크기 측정 시스템인 (DIL L78/RITA) 및 적응 된 레이저 초음파 소닉(LUS) 이 개발되었습니다.
입자 크기는 다음과 같이 LUS 데이터에서 결정됩니다:
비파괴 NDT 기술인 “레이저 초음파”(LUS)는 적용된 방법에 따라 주로 입자 경계에서의 산란에 의해 발생하는 주파수 의존적 초음파 감쇠 𝛼(𝑓)의 평가를 기반으로 입자 크기를 현장에서 분석할 수 있습니다.
주파수 의존적 초음파 감쇠는 다음 전력 법칙을 사용하여 모델링합니다:
𝛼(𝑓)=𝑎+𝑏𝑓𝑛
감쇠 계수 𝛼(𝑓)는 흡수 계수 𝑎, 산란 계수 𝑏, 주파수 𝑓 및 지수 𝑛로 구성되며, 여기서 흡수 계수는 내부 마찰 손실을 설명하고 산란 계수는 흥미로운 입자 크기 매개 변수(평균 입자 크기에 비례)입니다. 지수 𝑛는 평균 입자 크기에 대한 음향 파장의 비율에서 비롯되며, 세 가지 유형의 산란, 즉 레이리(𝑛=4), 스토캐스틱(𝑛=2), 기하학적 산란[1]을 구분할 수 있습니다.
산란 계수와 관심 입자 크기 𝐷 사이의 관계는 다음과 같이 모델링됩니다:
𝛼(𝑓)=𝑎+𝐶 (𝐷-𝐷0)𝑛-1 𝑓𝑛
산란 계수 𝑏는 재료에 따른 파라미터 𝐶와 평균 입자 크기 𝐷-𝐷0(𝐷0 – 초기 상태의 입자 크기)의 상대적 변화의 곱입니다. 특정 온도 조건에서 현미경 사진의 평균 입자 크기 값을 사용하여 모델을 보정하면 파라미터 𝐶 [2]가 제공됩니다.
이 감쇠 모델을 사용한 레이저 초음파 측정 및 데이터 분석은 열 주기 동안 재료의 입자 성장에 대한 실시간 통찰력(현장)을 제공합니다. 그림 2는 이러한 LUS 실시간 결과(점)를 시간이 많이 소요되는 여러 현미경 분석(컬러 X 표시)과 인상적으로 비교한 것입니다.
인용:
[1] S. Sarkar, A. Moreau, M. Militzer, W. J. Poole, “레이저 초음파를 이용한 오스테나이트 재결정화 및 결정립 성장의 진화”, Metall. Mater. Trans. A Phys. Mater. Sci., vol. 4, 897-907, 2008, 도이: 10.1007/s11661-007-9461-6.
[2] T. Garcin, J. H. Schmitt 및 M. Militzer, “In-situ 레이저 초음파 입자 크기 측정,” J. Alloys Compd., 670, 329-336, 2016, 도이: 10.1016/j.jallcom.2016.01.222.
