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3次元X線CT画像を用いた等方性黒鉛の気孔解析

Digital image analysis of isotropic graphite porosity using 3D X-ray computed tomography

角田 淳弥 ; 柴田 大受 ; 武藤 剛範*; 三橋 雅彦*; 佐藤 昌宏*; 山下 良*; 坂場 成昭 

Sumita, Junya; Shibata, Taiju; Muto, Takenori*; Mihashi, Masahiko*; Sato, Masahiro*; Yamashita, Ryo*; Sakaba, Nariaki

一般に黒鉛は、気孔率20%程度の多孔質材であるため、黒鉛の特性は、気孔の形状及び体積分布に大きく依存する。高品位黒鉛の量産化に向けては、黒鉛特性のバラツキをより少なくする生産手法を確立することが不可欠であるが、そのためには、まず黒鉛特性を簡易的に把握する手法を確立する必要がある。従来、黒鉛の特性は気孔率で予測してきたが、黒鉛特性のバラツキをより少なくし、高精度で予測するためには、さらに小さな因子をパラメータとして黒鉛特性を予測する必要がある。そこで、より高精度に黒鉛特性を把握するため、著者らは、黒鉛に含まれる開気孔と閉気孔に着目し、2次元画像及び3次元画像を用いて気孔の形状及び体積分布を解析することにより特性を予測してきた。本研究では、3次元X線CT画像を用いた開気孔率及び閉気孔率の解析から得られた結果を水銀ポロシメータによる測定結果と比較することにより、水銀ポロシメータによる測定の有効性を確認した。その結果、3次元X線CT画像と水銀ポロシメータによる開気孔率測定結果は、開気孔は気孔率が大きくなるに連れて大きくなり、閉気孔はほぼ一定であった。しかし、水銀ポロシメータによる閉気孔率の測定結果は画像解析による結果よりも最大で5%大きくなった。今後、水銀ポロシメータで開気孔率を高精度で測定できるようにするため、画像解析結果との相関を定量的に明らかにする。

Since graphite is porous material containing 20% of porosity, the characteristics of graphite strongly depends on shape and volume distribution of pore. It is essential to establish the production method for further reducing the characteristic variation of graphite to produce high quality graphite. Therefore, it is necessary to establish the simple method for prediction of the characteristics of graphite. Although they have been characterized as a function of porosity, it is necessary to characterize them as a function of some detailed factors in order to further reduce the characteristic variation and to characterize them with high accuracy. The authors have been developing the method for predicting the characteristics of graphite by analysis of shape and volume distribution of open pore and closed pore using two and three dimensional images in order to characterize graphite with high accuracy. In the present study, quantity of open pore and closed pore analyzed by a digital image analysis was compared with that measured by a mercury porosimeter. Both results indicated that open pore increased with increasing porosity and closed pore showed almost constant value. However, the volume of closed pore by the mercury porosimeter was measured up to 5% larger than that by the digital image analysis. It is necessary to clarify the correlation between the volume of closed pore analyzed by the digital image analysis and that measured by the mercury porosimeter to measure closed pore with high accuracy by the mercury porosimeter in the next step.

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