(57)【要約】【課題】より適切に表面改質部材の残留応力を評価するための手段とすることが可能な表面改質部材の固有歪測定方法および表面改質部材の固有歪測定装置である。【解決手段】表面改質部材の固有歪測定方法は、一方の面に皮膜７が形成された表面改質部材４の変形量ｕを測定するステップと、表面改質部材４の変形量ｕに基づいて皮膜４に生じた固有歪を算出するステップとを有する。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に皮膜が形成された表面改質部材の変形量を測定するステップと、前記表面改質部材の変形量に基づいて前記皮膜に生じた固有歪を算出するステップとを有することを特徴とする表面改質部材の固有歪測定方法。
【請求項２】
前記表面改質部材の変形量を、前記表面改質部材の端部における変形量としたことを特徴とする請求項１記載の表面改質部材の固有歪測定方法。
【請求項３】
前記表面改質部材を長さ２Ｌで幅２Ｗの矩形板とし、かつＷ／Ｌ＝０．２以下としたことを特徴とする請求項１記載の表面改質部材の固有歪測定方法。
【請求項４】
前記表面改質部材を長さ２Ｌで幅２Ｗの矩形板とし、Ｗ／Ｌ＝０．５以上として、前記表面改質部材の２方向の変形量を測定するとともに、２方向の固有歪を算出することを特徴とする請求項１記載の表面改質部材の固有歪測定方法。
【請求項５】
一方の面に皮膜が形成された表面改質部材の応力を測定するステップと、前記表面改質部材の応力に基づいて前記皮膜に生じた固有歪を算出するステップとを有することを特徴とする表面改質部材の固有歪測定方法。
【請求項６】
前記表面改質部材を長さ２Ｌで幅２Ｗの矩形板とし、かつＷ／Ｌ＝０．２以下として、前記表面改質部材のうち前記皮膜が形成されない側の応力を測定することを特徴とする請求項５記載の表面改質部材の固有歪測定方法。
【請求項７】
前記表面改質部材を長さ２Ｌで幅２Ｗの矩形板とし、かつＷ／Ｌ＝０．２以下として、前記皮膜の応力を測定することを特徴とする請求項５記載の表面改質部材の固有歪測定方法。
【請求項８】
前記表面改質部材を長さ２Ｌで幅２Ｗの矩形板とし、Ｗ／Ｌ＝０．５以上として、前記表面改質部材のうち前記皮膜が形成されない側の２方向の応力を測定するとともに、２方向の固有歪を算出することを特徴とする請求項５記載の表面改質部材の固有歪測定方法。
【請求項９】
前記表面改質部材を長さ２Ｌで幅２Ｗの矩形板とし、Ｗ／Ｌ＝０．５以上として、前記皮膜の２方向の応力を測定するとともに、２方向の固有歪を算出することを特徴とする請求項５記載の表面改質部材の固有歪測定方法。
【請求項１０】
歪ゲージ法あるいはＸ線回析法で前記表面改質部材の応力を測定することを特徴とする請求項５記載の表面改質部材の固有歪測定方法。
【請求項１１】
一方の面に皮膜が形成された表面改質部材の変形量を測定する変形量計測手段と、前記表面改質部材の変形量に基づいて前記皮膜に生じた固有歪を算出する固有歪算出手段とを有することを特徴とする表面改質部材の固有歪測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材を皮膜でコーティングして得られる表面改質部材の残留応力を評価するための表面改質部材の固有歪測定方法および表面改質部材の固有歪測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発電用ガスタービンを始めとするエネルギ機器においては、作動温度の高温化が発電効率の向上に直接繋がることから、高温化を目的とする研究が継続的に進められる。エネルギ機器等の高温環境下に置かれる高温機器の多くは、耐酸化性、耐食性を有する耐熱材料によりコーティングされる。このため、コーティングにより、より高温であっても耐環境性を得ることができるような表面改質技術の研究が重要である。
【０００３】
高温機器の材料としては、基材を皮膜でコーティングして得られる表面改質部材が用いられる。この表面改質部材は、一般に、基材に溶融した粉末粒子を溶射した後、冷却工程を経て製造される。
【０００４】
しかし、一般に基材の温度よりも皮膜の温度のほうが高く、冷却過程において、基材と皮膜との温度差や熱膨張率の差による圧縮歪、すなわち固有歪が皮膜に生じる。この皮膜の固有歪が原因となって、表面改質部材には残留応力が生じる。
【０００５】
そこで、表面改質部材に皮膜が形成される前後における変形量を求めることにより、表面改質部材の残留応力を評価する方法や、曲げ試験により皮膜の密着性を評価する方法により表面改質部材の品質が検査される。
【０００６】
また、金属材料の表面の数十μｍ程度の深さまでＸ線が侵入することを利用した方法が開示されている。例えば、ショットピーニングや溶射などの表面硬化処理や切削などの表面に機械加工を施した材料の極く表面層の残留応力を測定する方法として、これらの表面に予めＸ線の回折角度が分かっている金属膜を付着させることにより、Ｘ線の侵入深さよりも浅い位置における残留応力を測定する方法や（例えば特許文献１参照）、多チャンネルのＸ線を照射し、このデータを計算機内に予め記憶されたＸ線の回折角度と残留応力のテーブルと比較して被照射材の残留応力を算出する方法などが開示されている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−３１５１７１号公報
【特許文献２】特開平０３−１５４８３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の表面改質部材の品質評価方法は、表面改質部材に生じた残留応力の直接の要因となる皮膜の固有歪を測定するものではなく、表面改質部材の変形量を測定する方法や、曲げ試験による評価方法であり、間接的に表面改質部材の残留応力を評価する方法である。
【０００８】
また、皮膜の基材へのコーティングプロセス自体が複雑であるとともに、皮膜の成膜プロセスの種類は多数存在する。このため、ガスタービン等の高温機器では、表面改質部材の品質評価が十分ではなく、基材についての熱に対する設計手法に比べて、皮膜の耐熱設計手法は必ずしも十分に確立されていないのが現状である。
【０００９】
つまり、基材と皮膜とに生じる熱応力がより小さくなるような基材と皮膜との組合せ、すなわち基材と皮膜とのマッチング設計が適切となるように、皮膜の割れや剥離を十分に評価することができていない。
【００１０】
そこで、表面改質部材に生じた残留応力を適切に評価するために、皮膜の固有歪を測定することが重要となる。
【００１１】
本発明はかかる従来の事情に対処するためになされたものであり、より適切に表面改質部材の残留応力を評価するための手段とすることが可能な表面改質部材の固有歪測定方法および表面改質部材の固有歪測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る表面改質部材の固有歪測定方法は、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、一方の面に皮膜が形成された表面改質部材の変形量を測定するステップと、前記表面改質部材の変形量に基づいて前記皮膜に生じた固有歪を算出するステップとを有することを特徴とする方法である。
【００１３】
また、本発明に係る表面改質部材の固有歪測定方法は、上述の目的を達成するために、請求項５に記載したように、一方の面に皮膜が形成された表面改質部材の応力を測定するステップと、前記表面改質部材の応力に基づいて前記皮膜に生じた固有歪を算出するステップとを有することを特徴とする方法である。
【００１４】
また、本発明に係る表面改質部材の固有歪測定装置は、上述の目的を達成するために、請求項１１に記載したように、一方の面に皮膜が形成された表面改質部材の変形量を測定する変形量計測手段と、前記表面改質部材の変形量に基づいて前記皮膜に生じた固有歪を算出する固有歪算出手段とを有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る表面改質部材の固有歪測定方法および表面改質部材の固有歪測定装置においては、より適切に表面改質部材の残留応力を評価するための手段とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係る表面改質部材の固有歪測定方法および表面改質部材の固有歪測定装置の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は本発明に係る表面改質部材の固有歪測定装置の第１の実施形態を示す構成図、図２は図１に示す固有歪測定装置１により固有歪を測定する対象となる表面改質部材の製造方法の一例を説明する断面図、図３は、図１に示す固有歪測定装置１により固有歪を測定する対象となる表面改質部材の形状を示す断面図である。
【００１８】
表面改質部材の固有歪測定装置１は、変形量計測手段２と固有歪算出手段３とを有する。固有歪測定装置１は、コーティングにより表面改質施工を施した表面改質部材の皮膜に生じた固有歪を測定する機能を備える。
【００１９】
この固有歪測定装置１により固有歪を測定する対象となる表面改質部材４は、例えば図２に示すように溶射によりコーティングされて製造される。すなわち、板状の基材５の表面に溶融した粉末粒子６を高速で衝突させる。基材５の表面に衝突した粉末粒子６は、基材５の表面で膜状に広がる。さらに、基材５の表面で膜状に広がった粉末粒子６を急冷凝固することにより基材５の表面に皮膜７が積層されて表面改質部材４が形成される。
【００２０】
従って、一般に基材５の温度よりも皮膜７の温度のほうが高く、冷却過程において、基材５と皮膜７との温度差や熱膨張率の差による圧縮歪、すなわち固有歪が皮膜７に生じる。さらに、皮膜７の固有歪が原因となって、表面改質部材４には残留応力が生じる。このため、表面改質部材４の弾性解析モデルを作成し、皮膜７の固有歪をパラメータとして表面改質部材４の弾性解析を行うことにより表面改質部材４の残留応力を評価することができる。
【００２１】
ここで、基材５に皮膜７を溶射した際、すなわちコーティング施工時の表面改質部材４の残留応力を評価するためには、コーティング施工時における皮膜７の固有歪を得ることが必要となる。皮膜７の固有歪は圧縮歪であるため、板状の基材５の片面のみに皮膜７を溶射して表面改質施工を施した場合、皮膜７と基材５との熱膨張差により収縮量に差が生じて図３に示すように皮膜７側が凹状となるように表面改質部材４に変形が生じる。
【００２２】
そこで、表面改質部材４の変形量を測定することにより皮膜７に生じた固有歪を求めることが可能となる。このため、変形量計測手段２には、表面改質部材４の変形量を測定する機能と、測定して得られた表面改質部材４の変形量を固有歪算出手段３に与える機能とが備えられ、固有歪算出手段３には、変形量計測手段２から表面改質部材４の変形量を受けて、表面改質部材４の変形量に基づいて皮膜７に生じた固有歪を算出する機能が備えられる。
【００２３】
つまり、固有歪測定装置１は、変形量計測手段２により表面改質部材４の変形量を測定し、測定して得られた表面改質部材４の変形量に基づいて固有歪算出手段３により表面改質部材４の皮膜７に生じた固有歪を算出するように構成される。
【００２４】
次に、固有歪算出手段３による固有歪の算出方法について説明する。
【００２５】
図４は、図１に示す固有歪算出手段３により表面改質部材４の変形量に基づいて皮膜７に生じた固有歪を算出する際の固有歪算出モデルの一例を示す正面図であり、図５は図４に示す固有歪算出モデルの上面図である。
【００２６】
表面改質部材４を一方の面に表面改質施工が施され、長さ２Ｌ、幅２Ｗ、厚さＴ０の矩形板状に形成されたものとする。さらに、皮膜７の厚さをｔ、基材５の厚さをＴとする。
【００２７】
ここで、表面改質部材４に図３に示すように変形が生じた場合、両端部における変形が対称であると近似して、図４および図５に示すように長さＬ方向および幅Ｗ方向で表面改質部材４をそれぞれ２分割し、長さＬ、幅Ｗ、厚さＴ０の表面改質部材４の部分を考える。
【００２８】
次に、表面改質部材４を長さＬ方向と垂直な分割面を仮想的に固定端と過程して、表面改質部材４の厚さ方向をｙ軸、幅方向をｘ軸として設定する。このときｘ座標の原点Ｏｘは、表面改質部材４の幅Ｗ方向に垂直な表面改質部材４の一側面上の点とする一方、ｙ座標の原点Ｏｙは、表面改質部材４に変形が生じていないと仮定したときの表面改質部材４の皮膜７が形成されていない側の面上の点とする。
【００２９】
図６は、図４に示す固有歪算出モデルにおいて、表面改質部材４に変形が生じたときの変形量を示す図である。
【００３０】
表面改質部材４の皮膜７に長さＬ方向の固有歪が発生すると、表面改質部材４の長さＬ方向に垂直な端面にはｙ方向に変形が生じる。
【００３１】
ここで、表面改質部材４の長さＬ方向に垂直な端面におけるｙ方向の変位量をｕ、皮膜７の固有歪をεＩ、皮膜７のヤング率をＥＣ、基材５のヤング率をＥＳとすると、材料力学によれば式（１）に示すように、表面改質部材４の変位量ｕを表面改質部材４の形状パラメータＴ、Ｌで無次元化した値と皮膜７の固有歪εＩの逆数との積は、皮膜７と基材５のヤング率比ＥＣ／ＥＳ並びに皮膜７と基材５の厚さ比ｔ／Ｔの関数でとして表わされる。
【００３２】
［数１］
ｕＴ／（Ｌ２・εＩ）＝ｆ（ＥＣ／ＥＳ、ｔ／Ｔ）    …（１）
従って、皮膜７と基材５のそれぞれの材料定数、すなわちヤング率ＥＣ、ＥＳと、厚さｔ、Ｔが既知であれば、式（１）により表面改質部材４の端部のｙ方向変位量ｕ、すなわち表面改質部材４の端部の反り変形量である変位量ｕを測定することで、皮膜７に生じた固有歪εＩの算出が可能となる。
【００３３】
尚、皮膜７に生じた固有歪を算出するにあたり基材５の機械的性質、すなわち物性値をデータベース化することができる。矩形板状の基材５に表面改質施工を施した場合の変位量ｕと基材５の機械的性質を示す物性値とは関数表示できるため、基材５ごとに機械的性質をデータベース化することによって固有歪εＩの算出に必要な試験を実行することなく、データベース化された物性値を用いて、固有歪εＩを簡便に求めることが可能となる。
【００３４】
ここで、表面改質部材４の幅Ｗの大きさが表面改質部材４の端部におけるｙ方向の変位量ｕに与える影響について考察する。
【００３５】
図７は、図２に示す表面改質部材４の皮膜７に圧縮固有歪εＩを与えることにより、表面改質部材４の長さＬ方向に垂直な端部にｙ方向の変位量ｕを発生させたときの、ｘ方向の変位量ｕの分布データを示す図である。
【００３６】
図７において、縦軸は、表面改質部材４の長さＬ方向に垂直な端部におけるｙ方向の変位量ｕを示し、横軸は、ｘ座標を表面改質部材４の幅Ｗで無次元化した値を示す。
【００３７】
また、図７において、丸印は、表面改質部材４の幅Ｗと長さＬとの比Ｗ／Ｌが０．２のときのｘ軸方向の変位量ｕの分布データを示し、三角印は、表面改質部材４の幅Ｗと長さＬとの比Ｗ／Ｌが０．５のときのｘ軸方向の変位量ｕの分布データを示す。
【００３８】
図７によれば、表面改質部材４の幅Ｗと長さＬとの比Ｗ／Ｌが０．２のときのｘ軸方向の変位量ｕの分布データは、いずれも変位量ｕが０．３から０．３５の間であり、同程度であることが分かる。
【００３９】
すなわち、表面改質部材４の幅Ｗが長さＬに対して比較的短い場合には、ｘ軸方向の各変位量ｕの差は、十分に小さいことがわかる。このため、表面改質部材４の幅Ｗと長さＬとの比Ｗ／Ｌが０．２以下であれば、表面改質部材４の長さＬ方向に垂直な端部におけるｙ方向変位量ｕは、ｘ座標位置、すなわち幅Ｗ方向の位置によらずほぼ一定であることが分かる。
【００４０】
従って、表面改質部材４の幅Ｗと長さＬとの比Ｗ／Ｌが０．２以下であれば、端部の反りによる変形量ｕの測定誤差が小さく、より精度よく固有歪を算出できることが分かる。
【００４１】
一方、図７によれば、表面改質部材４の幅Ｗと長さＬとの比Ｗ／Ｌが０．５のときのｘ軸方向の変位量ｕの分布データは、ｘ座標が０からＷに増加するにつれて変位量ｕが０．３付近から０．６付近へと変化していることが分かる。
【００４２】
図８は、図４に示す固有歪算出モデルにおいて、表面改質部材４の幅Ｗと長さＬとの比Ｗ／Ｌが０．５以上の場合における表面改質部材４の形状の一例を示す上面概念図であり、図９は、図８に示す表面改質部材４のＡ方向からの矢視図である。
【００４３】
すなわち、表面改質部材４の幅Ｗが長さＬに対して比較的長い場合には、ｘ軸方向の各変位量ｕの差は、無視できない程大きい。従って、表面改質部材４の幅Ｗと長さＬとの比Ｗ／Ｌが０．５以上の場合には、表面改質部材４の長さＬ方向のみならず、幅Ｗ方向にも変形、すなわち反りが生じていることがわかる。
【００４４】
これは、表面改質部材４の皮膜７には、表面改質部材４の幅Ｗ方向にも固有歪が生じていることを意味する。そこで、表面改質部材４の幅Ｗと長さＬとの比Ｗ／Ｌが０．５以上の場合には、表面改質部材４のｘ座標が０およびＷにおけるそれぞれのｙ方向変位量ｕ、すなわち幅Ｗ方向の位置による変位量ｕの差を用いて、表面改質部材４の長さＬ方向に加えてｘ軸方向の２方向に生じた皮膜７の固有歪をも算出することが可能となる。
【００４５】
以上に示すように、表面改質部材の固有歪測定装置１は、表面改質部材４に生じた変形量ｕを測定し、変形量ｕと固有歪とを関連付けた関数により変換して固有歪を算出するものである。このため、固有歪測定装置１によれば、表面改質施工時における皮膜７の固有歪をより簡易かつ精度良く求めることができる。
【００４６】
尚、表面改質部材４を矩形板としたが、形状は任意であり板状であればよい。さらに、固有歪算出モデルと異なる座標系を設定してもよく、変形量ｕを測定する部位は、関数として固有歪と関連付けられていれば表面改質部材４の端部でなくてもよい。
【００４７】
図１０は本発明に係る表面改質部材の固有歪測定装置の第２の実施形態を示す構成図である。
【００４８】
図１０に示された、表面改質部材の固有歪測定装置１Ａは、変形量計測手段２を応力測定手段１０に置換した点が図１に示す固有歪測定装置１と相違する。
【００４９】
表面改質部材の固有歪測定装置１Ａは、応力測定手段１０と固有歪算出手段３とを有する。固有歪測定装置１Ａは、図２に示す方法で製造された表面改質部材４の皮膜７に生じた固有歪を測定する機能を備える。
【００５０】
すなわち、応力測定手段１０は、表面改質部材４に生じた応力を測定する機能と、測定して得られた表面改質部材４の応力を固有歪算出手段３に与える機能とを有する。応力測定手段１０の例としては、例えば、歪ゲージやＸ線回析による歪測定方法が挙げられる。また、固有歪算出手段３は、応力測定手段１０から表面改質部材４の応力を受けて、表面改質部材４の応力に基づいて皮膜７に生じた固有歪を算出する機能を有する。
【００５１】
そして、固有歪測定装置１では、応力測定手段１０により表面改質部材４の応力が測定され、測定して得られた表面改質部材４の応力に基づいて固有歪算出手段３により表面改質部材４の皮膜７に生じた固有歪が算出するように構成される。
【００５２】
次に、応力測定手段１０による応力測定箇所並びに固有歪算出手段３による固有歪の算出方法について説明する。
【００５３】
表面改質部材４を一方の面に表面改質施工が施され、長さ２Ｌ、幅２Ｗ、厚さＴ０の矩形板状に形成されたものとする。さらに、皮膜７の厚さをｔ、基材５の厚さをＴとする。
【００５４】
ここで、表面改質部材４の皮膜７に表面改質部材４の表面方向に固有歪εＩが生じたとすると、表面改質部材４の皮膜７および基材５には内部応力σｘが生じる。この内部応力σｘは、皮膜７のヤング率をＥＣ、基材５のヤング率をＥＳとすると、材料力学によれば式（２）で表すことができる。  
［数２］
σｘ（１−ｖｓ）／（ＥＳ・εＩ）＝ｆ（ＥＣ／ＥＳ，ｔ／Ｔ）…（２）
すなわち、表面改質部材４の内部応力σｘは、皮膜７と基材５のヤング率比ＥＣ／ＥＳ並びに皮膜７と基材５の厚さ比ｔ／Ｔの関数でとして表される。
【００５５】
図１１は、表面改質部材４の内部応力σｘと表面改質部材４の皮膜７と基材５との界面から表面改質部材４の厚さＴ０方向の距離ｙ１との関係を示す図である。
【００５６】
図１１において縦軸は、矩形板状の表面改質部材４の皮膜７と基材５との界面から表面改質部材４の厚さＴ０方向の距離ｙ１を示し、横軸は表面改質部材４の内部、すなわち皮膜７と基材５の内部にそれぞれ生じた応力σｘを示す。
【００５７】
尚、図１１の縦軸は、皮膜７側を正方向、基材５側を負方向とした。従って、図１１の第１象限および第４象限は皮膜７内の応力を示し、第２象限および第３象限は基材５内の応力を示す。
【００５８】
また、図１１において、実線、点線、一点鎖線および二点鎖線は、皮膜７に収縮方向の固有歪εＩが生じると仮定し、表面改質部材４の２次元有限要素モデルによる解析によりそれぞれ皮膜７と基材５のヤング率比ＥＣ／ＥＳを変化させることにより得られた内部応力σｘと皮膜７と基材５との界面から表面改質部材４の厚さＴ０方向の距離ｙ１との関係を示すデータの一例である。
【００５９】
図１１に示す実線、点線、一点鎖線および二点鎖線によれば、皮膜７に収縮方向の固有歪εＩが生じると、表面改質部材４の皮膜７には引張残留応力が生じることが分かる。さらに、皮膜７に生じた引張残留応力は、皮膜７表面すなわち、表面改質部材４の表面から皮膜７と基材５との界面に向かって連続的に次第に増加することが分かる。
【００６０】
また、表面改質部材４に生じた応力の分布は、皮膜７と基材５との界面において不連続となり、界面のうち表面改質部材４の基材５側には、圧縮応力が生じることが分かる。さらに、基材５に生じた圧縮残留応力は、皮膜７と基材５との界面から表面改質部材４の皮膜７が形成されない側に向かって連続的に次第に減少し、基材５に内部において引張残留応力に変遷した後、表面改質部材４の皮膜７が形成されない側において引張応力を示すことが分かる。
【００６１】
すなわち、表面改質部材４の内部に生じた応力は、皮膜７と基材５との界面において不連続である一方、皮膜７内部および基材５内部においては連続的に変化し、皮膜７表面の引張残留応力、基材５の界面近傍の圧縮残留応力および皮膜７が形成されない側の基材５表面の引張残留応力が互いに釣り合っていることが分かる。
【００６２】
このため、表面改質部材４の皮膜７に生じた固有歪εＩと皮膜７あるいは基材５に生じた応力とが図１１に示すように関連付けられ、皮膜７あるいは基材５の応力が分かれば固有歪εＩを算出できることが分かる。
【００６３】
そこで、応力測定手段１０は、例えば、表面改質部材４の皮膜７が形成されない側の基材５表面の中央付近の長さＬ方向における応力あるいは皮膜７表面の中央付近の長さＬ方向における応力値を測定するように構成される一方、固有歪算出手段３は、応力測定手段１０から皮膜７あるいは基材５の応力を受けて、皮膜７あるいは基材５の応力と固有歪との関係に基づいて固有歪を算出するように構成される。すなわち、固有歪測定装置１Ａは、表面改質部材４に生じた残留応力に基づいて、皮膜７の固有歪εＩを算出するものである。
【００６４】
尚、皮膜７に生じた固有歪を算出するにあたり基材５の機械的性質すなわち物性値をデータベース化することができる。矩形板状の基材５に表面改質施工を施した場合の応力と基材５の機械的性質を示す物性値とは関数表示できるため、基材５ごとに機械的性質をデータベース化することによって固有歪の算出に必要な試験を実行することなく、データベース化された物性値を用いて、固有歪を簡便に求めることが可能となる。
【００６５】
また、固有歪測定装置１Ａの固有歪算出手段３においても、図７に示す変形量ｕの分布と同様に、表面改質部材４の幅Ｗと長さＬとの比Ｗ／Ｌが０．２以下であれば、表面改質部材４の長さＬ方向の応力の幅Ｗ方向に対する分布、すなわち測定誤差は小さく、より精度よく固有歪を算出できる。
【００６６】
一方、表面改質部材４の幅Ｗと長さＬとの比Ｗ／Ｌが０．５以上の場合には、表面改質部材４の長さＬ方向のみならず、幅Ｗ方向にも無視できない程度の応力が生じている。このため、表面改質部材４の長さＬ方向に加えて幅Ｗ方向の２方向の応力を測定して、表面改質部材４の長さＬ方向と幅Ｗ方向の２方向に生じた皮膜７の固有歪をも算出することができる。
【００６７】
ただし、応力の測定方向並びに固有歪の算出方向は、長さＬ方向と幅Ｗ方向の２方向に限らず、任意に設定した座標系の２方向としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係る表面改質部材の固有歪測定装置の第１の実施形態を示す構成図。
【図２】図１に示す固有歪測定装置により固有歪を測定する対象となる表面改質部材の製造方法の一例を説明する断面図。
【図３】図１に示す固有歪測定装置により固有歪を測定する対象となる表面改質部材の形状を示す断面図。
【図４】図１に示す固有歪算出手段により表面改質部材の変形量に基づいて皮膜に生じた固有歪を算出する際の固有歪算出モデルの一例を示す正面図。
【図５】図４に示す固有歪算出モデルの上面図。
【図６】図４に示す固有歪算出モデルにおいて、表面改質部材に変形が生じたときの変形量を示す図。
【図７】図２に示す表面改質部材の皮膜に圧縮固有歪を与えることにより、表面改質部材の長さＬ方向に垂直な端部にｙ方向の変位量ｕを発生させたときの、ｘ軸方向の変位量ｕの分布データを示す図。
【図８】図４に示す固有歪算出モデルにおいて、表面改質部材の幅Ｗと長さＬとの比Ｗ／Ｌが０．５以上の場合における表面改質部材の形状の一例を示す上面概念図。
【図９】図８に示す表面改質部材のＡ方向からの矢視図。
【図１０】本発明に係る表面改質部材の固有歪測定装置の第２の実施形態を示す構成図。
【図１１】表面改質部材の内部応力と表面改質部材の皮膜と基材との界面から表面改質部材の厚さＴ０方向の距離ｙ１との関係を示す図。
【符号の説明】
【００６９】
１、１Ａ  表面改質部材の固有歪測定装置
２  変形量計測手段
３  固有歪算出手段
４  表面改質部材
５  基材
６  粉末粒子
７  皮膜
１０  応力測定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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