JP2735761B2 - 熱衝撃試験方法 - Google Patents
熱衝撃試験方法Info
- Publication number
- JP2735761B2 JP2735761B2 JP34374092A JP34374092A JP2735761B2 JP 2735761 B2 JP2735761 B2 JP 2735761B2 JP 34374092 A JP34374092 A JP 34374092A JP 34374092 A JP34374092 A JP 34374092A JP 2735761 B2 JP2735761 B2 JP 2735761B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thermal shock
- glass capsule
- glass
- shock test
- capsule
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温にした耐酸化性の
低い評価サンプルを急激に冷却して熱衝撃を与える熱衝
撃試験方法に関する。
低い評価サンプルを急激に冷却して熱衝撃を与える熱衝
撃試験方法に関する。
【０００２】
【従来技術】一般的に、使用環境のもとで、熱衝撃及び
繰り返し熱衝撃を受ける材料や部品は数多く、これらに
よる疲労の結果、機能低下や破損が発生することが知ら
れている。
繰り返し熱衝撃を受ける材料や部品は数多く、これらに
よる疲労の結果、機能低下や破損が発生することが知ら
れている。
【０００３】これまでも材料の耐熱衝撃性に関する評価
方法については研究がなされており、加熱した材料を水
中で急冷するいわゆる水中投下法が広く用いられている
が、これは、例えば、大気中で２００〜３００℃程度の
温度に加熱したサンプルを水中に投下して熱衝撃を与え
るものであり、セラミック基板やヒータ材料などの評価
に限定されている。また、レーザーや電子ビームなどを
用いて、局所的に急加熱急冷を行い、発生する熱亀裂の
長さで耐熱衝撃性を評価する方法も提唱されている。
方法については研究がなされており、加熱した材料を水
中で急冷するいわゆる水中投下法が広く用いられている
が、これは、例えば、大気中で２００〜３００℃程度の
温度に加熱したサンプルを水中に投下して熱衝撃を与え
るものであり、セラミック基板やヒータ材料などの評価
に限定されている。また、レーザーや電子ビームなどを
用いて、局所的に急加熱急冷を行い、発生する熱亀裂の
長さで耐熱衝撃性を評価する方法も提唱されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、耐酸
化性の低い材料については、酸化雰囲気中における加熱
によって酸化が進行してしまうため、酸化された材料の
熱衝撃試験を行うことになり、材料本来の耐熱衝撃性が
評価できないという問題があった。一方、近年において
は、材料自体が過酷な温度状態で使用されるようにな
り、このような状態での耐熱衝撃性のデータが要求され
るようになっているが、従来の熱衝撃試験により過酷な
温度状態での耐熱衝撃性を評価しようとすると、上記し
たように材料の酸化がさらに進行し、信頼性の高いデー
タを得るのは困難であった。
化性の低い材料については、酸化雰囲気中における加熱
によって酸化が進行してしまうため、酸化された材料の
熱衝撃試験を行うことになり、材料本来の耐熱衝撃性が
評価できないという問題があった。一方、近年において
は、材料自体が過酷な温度状態で使用されるようにな
り、このような状態での耐熱衝撃性のデータが要求され
るようになっているが、従来の熱衝撃試験により過酷な
温度状態での耐熱衝撃性を評価しようとすると、上記し
たように材料の酸化がさらに進行し、信頼性の高いデー
タを得るのは困難であった。
【０００５】例えば、超硬合金, サーメットは摺動部
材，耐摩耗工具，切断工具および切削工具など広い分野
で用いられるが、いずれの分野でも、機械的衝撃ともに
熱衝撃及び繰り返し熱衝撃を受ける環境下にある。これ
らに起因する疲労は強度低下、最終的には破壊をもたら
す。このため、これらの耐熱衝撃性を知ることは重要で
あるが、これらの材料は耐酸化性が低く、５００℃を越
えるような温度領域では酸化が進行してしまうために、
熱衝撃試験の特性が得られないというのが現状であっ
た。
材，耐摩耗工具，切断工具および切削工具など広い分野
で用いられるが、いずれの分野でも、機械的衝撃ともに
熱衝撃及び繰り返し熱衝撃を受ける環境下にある。これ
らに起因する疲労は強度低下、最終的には破壊をもたら
す。このため、これらの耐熱衝撃性を知ることは重要で
あるが、これらの材料は耐酸化性が低く、５００℃を越
えるような温度領域では酸化が進行してしまうために、
熱衝撃試験の特性が得られないというのが現状であっ
た。
【０００６】
【問題点を解決するための手段】本発明者等は、上記の
問題点について種々の検討を重ねた結果、評価サンプル
をガラスカプセル内に真空封入し、ガラスカプセルごと
加熱して冷却液中につける熱衝撃試験を行うことによ
り、評価サンプルを酸化させることなく、室温〜１３５
０℃の温度範囲における熱衝撃試験が可能になることを
知見した。
問題点について種々の検討を重ねた結果、評価サンプル
をガラスカプセル内に真空封入し、ガラスカプセルごと
加熱して冷却液中につける熱衝撃試験を行うことによ
り、評価サンプルを酸化させることなく、室温〜１３５
０℃の温度範囲における熱衝撃試験が可能になることを
知見した。
【０００７】即ち、本発明の熱衝撃試験方法は、熱衝撃
試験を行う評価サンプルをガラスカプセル内に真空封入
した後、このガラスカプセルを加熱し、前記ガラスカプ
セルを冷却液中に投下すると同時に前記ガラスカプセル
を破砕して、前記評価サンプルに熱衝撃を加える方法で
ある。
試験を行う評価サンプルをガラスカプセル内に真空封入
した後、このガラスカプセルを加熱し、前記ガラスカプ
セルを冷却液中に投下すると同時に前記ガラスカプセル
を破砕して、前記評価サンプルに熱衝撃を加える方法で
ある。
【０００８】ガラスカプセルに真空封入したまま冷却液
中に投下してもガラスカプセルが破砕しないと、カプセ
ル内部は徐冷状態となり、評価サンプルに熱衝撃が加わ
らない可能性がある。そこでガラスカプセルを破壊する
必要があり、その方法として、ガラスカプセルを冷却液
中に入れると同時に機械的衝撃を加えてガラスを破砕す
る方法、水槽中に硬質のブロックを設置して、その上に
落下させてガラスを破砕する方法、熱衝撃で破砕するガ
ラスを使用する方法がある。上記のような方法を使用し
て、ガラスカプセル内のサンプルに急激な熱衝撃が加わ
るようにする。
中に投下してもガラスカプセルが破砕しないと、カプセ
ル内部は徐冷状態となり、評価サンプルに熱衝撃が加わ
らない可能性がある。そこでガラスカプセルを破壊する
必要があり、その方法として、ガラスカプセルを冷却液
中に入れると同時に機械的衝撃を加えてガラスを破砕す
る方法、水槽中に硬質のブロックを設置して、その上に
落下させてガラスを破砕する方法、熱衝撃で破砕するガ
ラスを使用する方法がある。上記のような方法を使用し
て、ガラスカプセル内のサンプルに急激な熱衝撃が加わ
るようにする。
【０００９】冷却液とては、油，溶融ハンダ，液体窒素
等がある。
等がある。
【００１０】以下、本発明を詳述する。本発明によれ
ば、先ず、熱衝撃試験を行う評価サンプルをガラスカプ
セルに真空封入する。評価サンプルを、一端を溶封した
内径８〜１２ｍｍのガラス管に入れ、解放している側を
真空ポンプに接続し、真空度が１ｔｏｒｒ以下になった
時点で溶封してカプセルに封入する。ガラスカプセル
は、例えば、硼珪酸ガラス，パイレックスガラス，バイ
コールガラス，石英ガラス等で形成される。評価サンプ
ルを真空封入したガラスカプセルは、熱衝撃試験を行う
前に、水槽につけて密閉性を確認する。
ば、先ず、熱衝撃試験を行う評価サンプルをガラスカプ
セルに真空封入する。評価サンプルを、一端を溶封した
内径８〜１２ｍｍのガラス管に入れ、解放している側を
真空ポンプに接続し、真空度が１ｔｏｒｒ以下になった
時点で溶封してカプセルに封入する。ガラスカプセル
は、例えば、硼珪酸ガラス，パイレックスガラス，バイ
コールガラス，石英ガラス等で形成される。評価サンプ
ルを真空封入したガラスカプセルは、熱衝撃試験を行う
前に、水槽につけて密閉性を確認する。
【００１１】次に、ガラスカプセルを所定温度に加熱す
る。ガラスカプセルの加熱装置は、室温〜１３５０℃ま
での任意の温度を保持したままカプセルの出し入れがで
きるように改良してある。任意の温度に設定した加熱装
置内に、ガラスカプセルを入れ、内部の評価サンプルが
均一な温度分布になるまで一定時間保持する。その後、
加熱温度よりも低い温度に設定された冷却水槽内に加熱
したガラスカプセルを落下させる。この際、ガラスカプ
セルを冷却液中に入れると同時にガラスカプセルを破砕
して、カプセル内の試験片に急激な熱衝撃が加わるよう
にする。
る。ガラスカプセルの加熱装置は、室温〜１３５０℃ま
での任意の温度を保持したままカプセルの出し入れがで
きるように改良してある。任意の温度に設定した加熱装
置内に、ガラスカプセルを入れ、内部の評価サンプルが
均一な温度分布になるまで一定時間保持する。その後、
加熱温度よりも低い温度に設定された冷却水槽内に加熱
したガラスカプセルを落下させる。この際、ガラスカプ
セルを冷却液中に入れると同時にガラスカプセルを破砕
して、カプセル内の試験片に急激な熱衝撃が加わるよう
にする。
【００１２】任意の温度からの熱衝撃試験を行い、抗折
強度，抗折時の破壊源，強度が急激に低下する温度，表
面組織の変化，クラック形態，クラック長などについて
測定、観察を行い、熱衝撃前後の特性変化について調査
して、材料の耐熱衝撃特性の判断基準とする。
強度，抗折時の破壊源，強度が急激に低下する温度，表
面組織の変化，クラック形態，クラック長などについて
測定、観察を行い、熱衝撃前後の特性変化について調査
して、材料の耐熱衝撃特性の判断基準とする。
【００１３】
【作用】本発明によれば、評価サンプルを所定の温度に
加熱する際、酸化性雰囲気に接触することがないために
評価サンプルの酸化が生じることなく、熱衝撃試験が可
能となる。よって、耐酸化性の低い材料系、例えば、超
硬合金, サーメット等についても、ガラスカプセル内に
真空封入してから加熱し冷却液中に投下することで、評
価サンプルに酸化被膜が形成されることなく熱衝撃試験
を行うことができ、酸化被膜などの影響のない材料本来
の耐熱衝撃性の評価が行える。
加熱する際、酸化性雰囲気に接触することがないために
評価サンプルの酸化が生じることなく、熱衝撃試験が可
能となる。よって、耐酸化性の低い材料系、例えば、超
硬合金, サーメット等についても、ガラスカプセル内に
真空封入してから加熱し冷却液中に投下することで、評
価サンプルに酸化被膜が形成されることなく熱衝撃試験
を行うことができ、酸化被膜などの影響のない材料本来
の耐熱衝撃性の評価が行える。
【００１４】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明す
る。
る。
【００１５】Ｍ種超硬合金からなる評価サンプルを作成
し、この評価サンプルをＪＩＳ抗折試験片形状に加工
し、ガラスカプセル１３に真空封入するため、図１に示
すように、評価サンプル１１を一端を溶封した内径８ｍ
ｍのガラス管に入れ、解放している側を真空ポンプ１５
に接続し、真空度が１ｔｏｒｒ以下になった時点で溶封
してカプセル状にした。評価サンプル１１を真空封入し
たガラスカプセル１３は、熱衝撃試験を行う前に、水槽
につけて密閉性を確認した。
し、この評価サンプルをＪＩＳ抗折試験片形状に加工
し、ガラスカプセル１３に真空封入するため、図１に示
すように、評価サンプル１１を一端を溶封した内径８ｍ
ｍのガラス管に入れ、解放している側を真空ポンプ１５
に接続し、真空度が１ｔｏｒｒ以下になった時点で溶封
してカプセル状にした。評価サンプル１１を真空封入し
たガラスカプセル１３は、熱衝撃試験を行う前に、水槽
につけて密閉性を確認した。
【００１６】そして、図２に示すように、６００、８０
０、８５０、９００、１０００℃の各温度に保持した加
熱装置１７にガラスカプセル１３を入れて３０分間保持
した。
０、８５０、９００、１０００℃の各温度に保持した加
熱装置１７にガラスカプセル１３を入れて３０分間保持
した。
【００１７】その後、図３に示すように、０℃の水槽１
９内に投下した。この際、機械的衝撃を加えてガラスカ
プセル１３を破砕して、水槽に入ると同時に評価サンプ
ル１１と水とを接触させ、急激な熱衝撃を加えた。
９内に投下した。この際、機械的衝撃を加えてガラスカ
プセル１３を破砕して、水槽に入ると同時に評価サンプ
ル１１と水とを接触させ、急激な熱衝撃を加えた。
【００１８】熱衝撃試験後、３点曲げ法で抗折強度を測
定し、熱衝撃試験前後の強度変化、抗折時の破壊源、強
度が急激に低下する温度、表面組織の変化、クラック形
態、クラック長などについて測定、観察した。
定し、熱衝撃試験前後の強度変化、抗折時の破壊源、強
度が急激に低下する温度、表面組織の変化、クラック形
態、クラック長などについて測定、観察した。
【００１９】その結果、材料、組成及び試験温度に応じ
て特有の強度変化を示し、本発明が材料本来の耐熱衝撃
性の評価方法として適用可能であることが実証できた。
図４は、本発明の熱衝撃試験方法により評価した温度と
強度との関係を示すグラフであるが、この図より、急激
に強度低下する温度が明確となる。これは、過酷な条件
下で使用される材料の使用限界を推測するうえで重要で
ある。
て特有の強度変化を示し、本発明が材料本来の耐熱衝撃
性の評価方法として適用可能であることが実証できた。
図４は、本発明の熱衝撃試験方法により評価した温度と
強度との関係を示すグラフであるが、この図より、急激
に強度低下する温度が明確となる。これは、過酷な条件
下で使用される材料の使用限界を推測するうえで重要で
ある。
【００２０】また、比較例として、上記と同様の評価サ
ンプル１１を用い、従来の方法、即ち、ガラスカプセル
１３内に真空封入しないで、大気中で直接加熱した後、
水槽に投下して熱衝撃試験を行った場合の特性を測定、
観測した。加熱後の評価サンプル１１には表面に酸化被
膜が形成されていることが目視で確認された。
ンプル１１を用い、従来の方法、即ち、ガラスカプセル
１３内に真空封入しないで、大気中で直接加熱した後、
水槽に投下して熱衝撃試験を行った場合の特性を測定、
観測した。加熱後の評価サンプル１１には表面に酸化被
膜が形成されていることが目視で確認された。
【００２１】
【発明の効果】以上記述したように、本発明によれば、
耐酸化性の低い材料系、例えば、超硬合金, サーメット
等についても、ガラスカプセル内に真空封入してから加
熱し冷却液中に投下することで、超硬合金, サーメット
等の評価サンプルに酸化被膜が形成されることなく熱衝
撃試験を行うことができ、酸化被膜などの影響のない材
料本来の耐熱衝撃性の評価を行なうことができる。
耐酸化性の低い材料系、例えば、超硬合金, サーメット
等についても、ガラスカプセル内に真空封入してから加
熱し冷却液中に投下することで、超硬合金, サーメット
等の評価サンプルに酸化被膜が形成されることなく熱衝
撃試験を行うことができ、酸化被膜などの影響のない材
料本来の耐熱衝撃性の評価を行なうことができる。
【図１】評価サンプルをガラスカプセル内に真空封入す
る状態を示す説明図である。
る状態を示す説明図である。
【図２】ガラスカプセルを加熱する状態を示す説明図で
ある。
ある。
【図３】加熱したガラスカプセルを水槽につけるととも
にガラスカプセルを破壊する状態を示す説明図である。
にガラスカプセルを破壊する状態を示す説明図である。
【図４】本発明の熱衝撃試験方法により評価した温度と
強度との関係を示すグラフである。
強度との関係を示すグラフである。
１１ 評価サンプル １３ ガラスカプセル
Claims (1)
- 【請求項１】熱衝撃試験を行う評価サンプルをガラスカ
プセル内に真空封入した後、このガラスカプセルを加熱
し、前記ガラスカプセルを冷却液中に投下すると同時に
前記ガラスカプセルを破砕して、前記評価サンプルに熱
衝撃を加えることを特徴とする熱衝撃試験方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34374092A JP2735761B2 (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 熱衝撃試験方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34374092A JP2735761B2 (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 熱衝撃試験方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06194289A JPH06194289A (ja) | 1994-07-15 |
| JP2735761B2 true JP2735761B2 (ja) | 1998-04-02 |
Family
ID=18363885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34374092A Expired - Lifetime JP2735761B2 (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 熱衝撃試験方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2735761B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110646284A (zh) * | 2019-09-29 | 2020-01-03 | 东北大学 | 一种多轴加载与饱水耦合式岩石三点弯实验装置及方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106033042A (zh) * | 2015-03-16 | 2016-10-19 | 深圳振华富电子有限公司 | 一种NiZn铁氧体材料耐热冲击性能评价方法 |
-
1992
- 1992-12-24 JP JP34374092A patent/JP2735761B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110646284A (zh) * | 2019-09-29 | 2020-01-03 | 东北大学 | 一种多轴加载与饱水耦合式岩石三点弯实验装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06194289A (ja) | 1994-07-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Petrovic et al. | Controlled surface flaws in hot‐pressed SiC | |
| Clarke | High‐Temperature Microstructure of a Hot‐Pressed Silicon Nitride | |
| Austin | A vacuum apparatus for measuring thermal expansion at elevated temperatures, with measurements on platinum, gold, magnesium and zinc | |
| JP2735761B2 (ja) | 熱衝撃試験方法 | |
| Michels et al. | The physical properties of titanium. i. emissivity and resistivity of the commercial metal | |
| Franken et al. | Examination of Grain Boundaries of Mn‐Zn Ferrites by AES and TEM | |
| Whitney | The Thermionic Emission of Platinum | |
| Frutschy et al. | High-temperature pressure-shear plate impact experiments using pure tungsten carbide impactors | |
| Whitney | The temperature scales of columbium, thorium, rhodium and molybdenum at 0.667 μ | |
| US4716767A (en) | Rupture testing apparatus for boiler tubes | |
| Le Roy | Cadmium telluride infrared transmitting material | |
| Radcliffe | The surface energy of solid niobium | |
| JP3015599B2 (ja) | フェライト系耐熱鋼のクリープ損傷評価方法 | |
| US20160107293A1 (en) | High temperature high heating rate treatment of pdc cutters | |
| Kaschnitz et al. | Thermal diffusivity of the aluminum alloy Al–17Si–4Cu (A390) in the solid and liquid states | |
| Krah et al. | Resistance and superconductivity of small lead particles | |
| Masuda et al. | An improved transient calorimetric technique for measuring the total hemispherical emittance of nonconducting materials (emittance evaluation of glass sheets) | |
| Burns et al. | Some studies on the behavior of W-Re thermocouple materials at high temperatures | |
| JPS6243489B2 (ja) | ||
| Morrell | Mechanical properties of engineering ceramics: Test bars versus components | |
| SU1142784A1 (ru) | Способ изготовлени контрольного образца дл дефектоскопии | |
| JPH1038777A (ja) | 部材の強度検査方法 | |
| Redston et al. | The Effect of Various Treatments on the Stresses in Glass-to-Metal Seals | |
| Gillott | A simple specimen airlock for field-ion microscopes | |
| SU1409904A1 (ru) | Способ контрол качества покрыти на длинномерных издели х |