( a ) 1 m m ( b ) 1 m m I n s i t u X - r a y R a d i o g r a p h y f o r C o m p r e s s i o n T e s t o f F o a m A l u m i n u m I n r e c e n t y e a r s , i t h a s b e c o m e i n c r e a s i n g l y i m p o r t a n t t o r e d u c e t h e w e i g h t o f a u t o m o b i l e s b e c a u s e o f e n e r g y a n d e n v i r o n m e n t a l p r o b l e m s . M o r e o v e r , t h e p o p u l a r i z a t i o n o f a l u m i n u m u s e i n a u t o m o b i l e s i s e x p e c t e d t o i m p r o v e h u m a n s a f e t y . F o a m a l u m i n u m h a s f e a t u r e s s u c h a s l i g h t n e s s , a h i g h m o d u l u s o f r i g i d i t y , a n d h i g h c r a s h w o r t h i n e s s ( s h o c k r e s i s t a n c e ) , e t c . P a r t i c u l a r l y , f o a m a l u m i n u m h a s s e v e r a l e x c e l l e n t p r o p e r t i e s f o r b o t h r e d u c i n g v e h i c l e w e i g h t a n d i m p r o v i n g h u m a n s a f e t y . H o w e v e r , n e i t h e r t h e t e c h n o l o g y f o r e v a l u a t i n g i t s m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s n o r t h e t e c h n o l o g i e s f o r i t s p r a c t i c a l u s e i n c a r p a r t s h a v e y e t b e e n e s t a b l i s h e d f o r f o a m a l u m i n u m . T h e r e f o r e , p r a c t i c a l u s e s o f f o a m a l u m i n u m h a v e s t a l l e d . I n r e c e n t y e a r s , h o w e v e r , s o m e e x a m p l e s o n f o a m a l u m i n u m c h a r a c t e r i z a t i o n u s i n g s y n c h r o t r o n r a d i a t i o n h a v e b e e n r e p o r t e d i n E u r o p e a n d t h e U . S . A [ 1 - 3 ] . T h i s r e p o r t i n c l u d e s i t s f i r s t u s e i n J a p a n i n a n X - r a y p h a s e - c o n t r a s t i m a g i n g e x p e r i m e n t s w i t h s y n c h r o t r o n r a d i a t i o n . T h e r e s u l t s w i l l b e u s e d t o d e v e l o p i n s i t u t e c h n o l o g y f o r d e t e r m i n i n g t h e h i g h - s p e e d d i s t o r t i o n o f t h e p o r o u s s t r u c t u r e i n f o a m a l u m i n u m [ 4 ] . T h i s r e s e a r c h i s e x p e c t e d t o l e a d t o t h e e s t a b l i s h m e n t o f a b a s i c s t r u c t u r a l d e s i g n o f a u t o m o t i v e m a t e r i a l w i t h f o a m a l u m i n u m a n d t h e i m p r o v e m e n t o f i t s c r u s h a b i l i t y p r o p e r t i e s . I n t h i s s t u d y , w e a i m e d t o t a k e p i c t u r e s o f t h e i n s i t u i m a g e o f t h e p o r o u s s t r u c t u r e , a n d a l s o a i m e d t o c l a r i f y h o w t h e p o r o u s s t r u c t u r e i n f l u e n c e o n t h e p r e s s u r e - d i s p l a c e m e n t c u r v e . O n c e t h e b a s i c i n f o r m a t i o n h a s b e e n o b t a i n e d , i t c a n b e f e d b a c k t o a b a s i c s t r u c t u r a l d e s i g n a n d b e i n c o r p o r a t e d i n t o s t r u c t u r a l m a t e r i a l s f o r a u t o m o b i l e s . T h e i n s i t u e x p e r i m e n t o n X - r a y p h a s e - c o n t r a s t i m a g i n g o f t h e f o a m a l u m i n u m c a u s e b y t h e r e f l e c t i o n e f f e c t w a s d o n e i n t h e t h i r d h u t c h o f b e a m l i n e B L 1 9 B 2 . A c o n t i n u o u s X - r a y f r o m t h e s y n c h r o t r o n r a d i a t i o n s o u r c e w a s m o n o c h r o m a t i z e d b y a n S i ( 3 1 1 ) d o u b l e c r y s t a l m o n o c h r o m a t o r t o 3 3 k e V . T h e X - r a y d e t e c t o r a d o p t e d w a s a 1 2 8 0 × 1 0 2 4 p i x e l C C D c a m e r a w i t h a 6 . 7 - μ m p i x e l s i z e ( C 4 7 4 2 - 9 5 , H a m a m a t s u p h o t o n i c s K . K ) . T h e d i s t a n c e b e t w e e n t h e s a m p l e a n d t h e c a m e r a w a s F i g . 1 . S t a t i c i m a g e o f t w o t y p e s o f f o a m a l u m i n u m b y X - r a y r a d i o g r a p h y . T h e f o a m s i z e i s a b o u t 5 . 0 m m i n ( a ) a n d a b o u t 1 . 7 m m i n ( b ) . T h e f o a m s i z e o f b o t h t y p e s c a n b e c l e a r l y d i s t i n g u i s h e d . 90 1 m m ( a ) ( b ) ( c ) 1 m m 1 m m T a k a s h i W a t a n a b e a , T e t s u j i M i y o s h i b a n d K o i c h i M a k i i c ( a ) K o b e l c o R e s e a r c h I n s t i t u t e , I n c . ( b ) S h i n k o W i r e C o . , L t d . ( c ) K o b e S t e e l L t d . E - m a i l : w a t a n a b e t @ k o b e l c o k a k e n . c o . j p d e t e r m i n e d t o b e a b o u t 3 m b y u s i n g t h e e q u a t i o n L = D 2 / λ , w h e r e L t h e d i s t a n c e f r o m t h e s a m p l e t o t h e d e t e c t o r , D t h e s p a c e r e s o l u t i o n o f d e t e c t i o n , a n d λ t h e X - r a y s w a v e l e n g t h . T h e X - r a y i m a g i n g d a t a w a s s t o r e d i n t h e p r o c e s s o f c o m p r e s s i n g t h e s a m p l e w i t h t h e s p e e d o f 1 m m / m i n , u s i n g t h e c o m p r e s s i o n t e s t i n g m a c h i n e ( A G S - H S h i m a d z e C o . L t d . ) o n t o a P C ( D O S / V , W i n d o w s 2 0 0 0 ) , o n e b y o n e e v e r y t w o s e c o n d s . S t a t i c i m a g e s o f t w o k i n d s o f f o a m a l u m i n u m w i t h f o a m s i z e s o f 5 . 0 a n d 1 . 7 m m a r e s h o w n i n F i g . 1 ( a ) a n d ( b ) , r e s p e c t i v e l y . T h e d i f f e r e n c e i n f o a m s i z e c o u l d b e i d e n t i f i e d b y c o m p a r i n g e a c h X - r a y i m a g e . F i g u r e 2 ( a - c ) s h o w s t h r e e i n s i t u i m a g e s f o r a c o m p r e s s i o n t e s t . T h e f o a m w i t h a s i z e o f 1 5 l × 1 5 w × 1 0 h m m 3 b e g i n s t o c o l l a p s e f r o m b o t h t o p a n d b o t t o m e d g e s o f t h e s a m p l e . T h e s a m p l e c e n t e r k e e p s i t s s h a p e f o r a w h i l e . I t i s u n d e r s t o o d t h a t t h e f o a m c o l l a p s e o n c e c a t a s t r o p h i c a l l y , a n d t h e n t h e r e m a i n i n g f o r m c o l l a p s e s a g a i n . F i g . 2 . T h r e e s c e n e s o f a n i n s i t u i m a g e m o n i t o r e d b y X - r a y r a d i o g r a p h y w h e n a c o m p r e s s i o n t e s t i s d o n e o n f o a m a l u m i n u m . ( a ) F o a m a l u m i n i u m b e g i n s t o c o l l a p s e a t t o p a n d b o t t o m . ( b ) F o a m a l u m i n i u m i s c o l l a p s i n g . T h e c e n t e r k e e p s i t s s h a p e . ( c ) A l l t h e f o a m s s e e m t o b e a l m o s t d e s t r o y e d . I n t h e s a m p l e w i t h s m a l l - s c a l e f o a m , i t i s u n d e r s t o o d t h a t t h e s t r e s s i n d u c e d u n d e r t h e t r a n s f o r m a t i o n d e c r e a s e s a n d t h e d i s p l a c e m e n t t o c o m p l e t e d e s t r u c t i o n i n c r e a s e s . I n a d d i t i o n , i t w a s o b s e r v e d t h a t t h e r e w e r e t w o t y p e s o f p r o c e s s e s o p e r a t i n g i n t h e d e s t r u c t i o n o f t h e f o a m a s s e e n i n t h e m o v i e o f t h e f o a m a l u m i n u m i m p a c t t e s t . O n e w a s b u c k l i n g d e s t r u c t i o n a n d t h e o t h e r w a s a n e x p l o s i o n . T h e c o m p r e s s i o n s p e e d o f t h e s a m p l e w a s e s t i m a t e d a t 1 m m / m i n i n t h e a c t u a l e x p e r i m e n t , t a k i n g i n t o a c c o u n t t h e X - r a y i n t e n s i t y a n d s p a c e r e s o l u t i o n . B a s e d o n t h e r e s u l t s o f t h e a c t u a l e x p e r i m e n t , w e a r e p l a n n i n g t o s p e e d u p t h e C C D c a m e r a ’ s r e a d i n g s p e e d f r o m s e c o n d s t o m i l l i s e c o n d s t o r e c o r d t h e d e s t r u c t i o n o f t h e f o a m . T h a t t y p e o f d a t a w i l l b e o f p r a c t i c a l u s e f o r d e v e l o p i n g a u t o m o t i v e m a t e r i a l s f r o m f o a m a l u m i n u m . I n t h e n e a r f u t u r e , w e p l a n t o d o f u r t h e r c o m p r e s s i o n t e s t s , b e n d i n g t e s t s , a n d m o d u l u s o f r i g i d i t y t e s t s o n f o a m a l u m i n u m , w h i c h w i l l h e l p t o i n c r e a s e t h e v a r i e t y o f a p p l i c a t i o n s f o r t h e m a t e r i a l . R e f e r e n c e s [ 1 ] J . W . E l m e r e t a l . , S c r i p t a . M a t e r . 4 3 ( 2 0 0 0 ) 7 5 1 . [ 2 ] L . H e l f e n e t a l . , H i g h l i g h t s 2 0 0 0 E S R F ( 2 0 0 1 ) 8 3 . [ 3 ] J . B a n h a r t e t a l . , A p p l . P h y s . L e t t . 7 8 ( 2 0 0 1 ) 1 1 5 2 . [ 4 ] T . W a t a n a b e , Y . A r i g a , T . M i y o s h i a n d K . M a k i i , A d v . i n X - r a y C h e m . A n a l . J p n . 3 4 ( 2 0 0 3 ) 1 8 7 . 91
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