(57)【要約】【課題】  材料における急加熱、急冷却中の相変態を検出する。【解決手段】  物質の相変態の取得装置において、前記物質を加熱する温度制御装置と、各々異なる波長に対応する複数個の画像センサを有する画像撮影装置と、前記画像撮影装置により得られた画像を温度に換算する温度換算装置と、前記画像撮影装置により得られた画像の形状変化を検出する検出装置と、前記温度換算装置により得られた温度と前記検出装置により得られた形状変化から相変態温度を求める演算装置とを備える。物質の相変態の取得方法において、前記物質を加熱する工程と、加熱された前記物質の画像を撮影する工程と、前記画像から各々異なる波長に対応する複数の像に分離する工程と、前記複数の像から前記物質の温度変化を求める工程と、前記複数の像から前記物質の形状変化を求める工程と、前記温度変化と前記形状変化から前記物質の相変態温度を求める工程とを備える。【選択図】  図１
2017122579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物質の相変態の取得装置において、前記物質を加熱する温度制御装置と、各々異なる波長に対応する複数個の画像センサを有する画像撮影装置と、前記画像撮影装置により得られた画像を温度に換算する温度換算装置と、前記画像撮影装置により得られた画像の形状変化を検出する検出装置と、前記温度換算装置により得られた温度と前記検出装置により得られた形状変化から相変態温度を求める演算装置とを備えることを特徴とする相変態の取得装置。
【請求項２】
請求項１において、取得する前記相変態が溶解と凝固の変態、または固相の変態であることを特徴とする相変態の取得装置。
【請求項３】
請求項１において、前記物質の温度を赤外線輻射により計測する温度計測装置を備えることを特徴とする相変態の取得装置。
【請求項４】
請求項１において、前記物質と接触する基板と、前記基板を冷却する冷却機構とを備えることを特徴とする相変態の取得装置。
【請求項５】
請求項１において、上面に凹凸を有する基板を備え、前記基板の凹部に前記物質が配されることを特徴とする相変態の取得装置。
【請求項６】
物質の相変態の取得方法において、前記物質を加熱する工程と、加熱された前記物質の画像を撮影する工程と、前記画像から各々異なる波長に対応する複数の像に分離する工程と、前記複数の像から前記物質の温度変化を求める工程と、前記複数の像から前記物質の形状変化を求める工程と、前記温度変化と前記形状変化から前記物質の相変態温度を求める工程とを備えることを特徴とする相変態の取得方法。
【請求項７】
請求項６において、取得する前記相変態が溶解と凝固の変態、または固相の変態であることを特徴とする相変態の取得方法。
【請求項８】
請求項６において、加熱された前記物質の温度を赤外線輻射により計測する工程を備え、前記物質の温度変化は、前記複数の像と計測された前記物質の温度とから求められることを特徴とする相変態の取得方法。
【請求項９】
請求項６において、加熱された前記物質を冷却する工程を備えることを特徴とする相変態の取得方法。
【請求項１０】
請求項６において、前記物質が複数個であることを特徴とする相変態の取得方法。
【請求項１１】
物質を加熱することで構造物を形成する製造装置において、前記物質を加熱する温度制御装置と、各々異なる波長に対応する複数個の画像センサを有する画像撮影装置と、前記画像撮影装置により得られた画像を温度に換算する温度換算装置と、前記画像撮影装置により得られた画像の形状変化を検出する検出装置と、前記温度換算装置により得られた温度と前記検出装置により得られた形状変化から相変態温度を求める演算装置とを備えることを特徴とする製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物質の相変態の取得装置、取得方法、相変態情報を用いる製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶融、凝固、固相変態、非晶質-結晶質変態に代表される相変態特性はその物質を取扱う際の基本的な情報であり、特に加熱冷却を伴う材料プロセスの設計に欠かせない。相変態特性は金属材料、無機材料、有機材料を問わず取得される。バルク材料に対する一般的な例としては、示差熱分析（ＤＴＡ）、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）などによって潜熱や比熱の変化として相変態は高精度に測定される。これらの手法は平衡状態と見なせる低速における材料変化については有効であるが、例えば溶接、熱処理(焼入れ)、肉盛溶接、アモルファスを得る為の超急冷プロセスのように、急加熱、急冷却（動的な変化）の検出は装置構成上困難である。
【０００３】
材料の動的な変化、例えば連続冷却変態曲線（ＣＣＴ）を得る為の手法として特許文献１に開示の熱膨張による検出方法がある。試験片全体を加熱、冷却する際の線膨張率の変化を試験片温度に対して取得することで、相変態の開始点と終了点を検出することができる。
【０００４】
また、非接触で材料の融点を検出する方法として特許文献２にＸ線回折による手法が開示されている。試験片を均一加熱して非接触で温度を制御し、凝固時に現れる結晶回折ピークを検出することで融点を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−３６９４６９号公報
【特許文献２】特開平６−１３００１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の手法では熱膨張の検出にはｃｍオーダ程度のある程度の大きさの試験片が一般には必要であり、その試験片の熱容量のために溶接、熱処理(焼入れ)に求められる加熱・冷却速度を試験片全体に均一に再現することが困難であった。また、特許文献２の手法においてもＸ線回折では現実的には検出感度の問題から直径１ｃｍ程度の試験片が必要であり、また、回折Ｘ線を検出するためには最低でも秒単位の検出時間が必要であり、急加熱、冷却中の測定が困難であった。
【０００７】
本発明の目的は、材料における急加熱、急冷却中の相変態を検出することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、材料における急加熱、急冷却中の相変態を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】物質の相変態の取得装置の構成図の例である。
【図２】本発明における物質の相変態の取得法を示すフローチャート図である。
【図３】本発明の第一の実施例において取得した測定対象の温度である。
【図４】本発明の第一の実施例における演算にて取得したデータである。
【図５】本発明の第二の実施例における相変態の取得装置を示す模式図である。
【図６】本発明の第二の実施例において取得した測定対象の温度である。
【図７】本発明の第二の実施例において取得した測定対象の温度の詳細である。
【図８】本発明の第二の実施例において取得した測定対象の形状変化である。
【図９】本発明の第三の実施例における相変態の取得装置を組み込んだ積層造形装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながらより詳細に説明する。なお、本発明はここで取り上げた実施形態に限定されることはなく、要旨を変更しない範囲で適宜組み合わせや改良が可能である。
【００１２】
本実施形態の物質の相変態の取得装置は、測定対象を加熱する加熱制御装置、２波長以上の可視光に対応する複数種類の画像センサを有する画像撮影装置、該画像撮影装置により得た画像を温度に換算する温度換算装置、同一の画像撮影装置により得た形状変化の検出装置を有する。
【００１３】
相変態の取得装置１００の構成例を図１に示す。測定対象１０１を測定基板１０２上に配し、測定対象１０１を加熱する加熱制御装置１０３と、測定対象１０１を撮影する画像撮影装置１０４を有する。画像撮影装置１０４は３波長に対応する複数個の画像センサを備え、それぞれの画像センサの画素に対応する第一の輻射強度像１０５、第二の輻射強度像１０６、第三の輻射強度像１０７として得る。このうち第一の輻射強度像１０５、第二の輻射強度像１０６から二光子法に基づき温度換算装置１０８にて測定対象１０１の温度変化を測定時間に対して求める。
【００１４】
また、第一の輻射強度像１０５、第二の輻射強度像１０６、第三の輻射強度像１０７を用いて、画像から直接測定対象１０１の形状変化を検出する検出装置１０９を有する。これによりいつ形状が変化したか、即ちいつ相変態したかを画像から求めることができる。そして、温度換算装置１０８により得られた温度変化の情報と、検出装置１０９により得られた画像変化の情報とを併せて、演算装置１１０により相変態に伴う潜熱あるいは比熱変化（相変態温度）を検出する。
【００１５】
相変態の検出方法を図２に示す。測定対象１０１を測定基板１０２上に配し、加熱制御装置１０３にて加熱し、その後に加熱制御装置１０３の停止あるいは強度低下によって冷却する際の測定対象１０１の画像を画像撮影装置１０４で取得し（１）、測定対象１０１からの熱放射を画素ごとに分離する（２）。画素分離された第一の輻射強度像１０５、第二の輻射強度像１０６から二光子法に基づき温度換算装置１０８にて測定対象１０１の温度情報を取得し（３−１）、温度変化を測定時間に対して記録する（４−１）。
【００１６】
また、第一の輻射強度像１０５、第二の輻射強度像１０６、第三の輻射強度像１０７を用いて測定対象１０１の形状変化を取得し（３−２）、形状変化の検出装置１０９にて相変態の生じた時間を検出する（４−２）。そして、演算装置１１０にて、温度換算装置１０８により得られた温度変化から潜熱、比熱変化に伴う相変態温度を求め、形状変化の検出装置１０９により得られる相変態と合わせて記録する（５，６）。このように温度変化と画像変化の両方を用いることで、急加熱、急冷却する場合でも材料の相変態を検出することができる。
【００１７】
測定対象１０１の材質は測定中に少なくともその過半が気化しない材質であれば特段に限定されない。特に急加熱、急冷却中の相変態の特性が重要である物質を対象とすることが好適である。このような物質の例としては、溶接、熱処理、溶射などの加工プロセスに供する金属材料、無機材料、また、ホットメルトなどに供する樹脂材料等としても良い。また、さらに急速な冷却を要する非晶質材料の結晶化特性を取得することにも好適である。
【００１８】
測定基板１０２は測定対象１０１に対して反応性が低く、かつ高温まで安定な物質が好ましい。例えば石英、アルミナ、ジルコニアなどが好適である。また、融点が十分に高く測定対象１０１との反応性に問題が無ければ金属材料を用いることもできる。ここで、材質に加えて材料の多孔度、測定基板１０２の厚さ、あるいは空冷、水冷などによる測定基板１０２の強制冷却によって測定対象１０１の測定時における冷却速度は調整することができ、例えば連続冷却変態曲線（ＣＣＴ）の取得時に必要な異なる冷却速度での相変態特性を取得することができる。
【００１９】
また、測定基板１０２は測定対象を２つ以上配する事も可能である。さらに、２つ以上の測定対象に対して測定基板１０２による冷却速度、若しくは後に示す加熱制御装置１０２の入熱量を変化させることで、異なる加熱速度あるいは冷却速度における相変態特性を取得する事ができる。また、測定基板１０２と測定対象１０１を同一物質、もしくは測定基板１０２の表面を加熱する事で測定対象１０１の表面の相変態特性を取得することも可能である。
【００２０】
加熱制御装置１０３は急加熱が可能であるレーザ加熱、集光加熱、電子ビーム加熱、高周波加熱、マイクロ波加熱などが適用できる。画像撮影装置１０４の検出波長に相当する光源を加熱源としない電子ビーム加熱や高周波加熱、マイクロ波加熱によれば、加熱中も加熱光源による擾乱を防ぐことができるため、冷却時に加えて加熱時の相変態も取得することができる。これらの熱源は短時間の加熱で測定対象１０１近傍を限定的に加熱することができるため周囲の温度上昇は抑制することができ、加熱終了後に測定基板１０２を冷却することで急冷却が可能となる。
【００２１】
画像撮影装置１０４は少なくとも第一の輻射強度像１０５、第二の輻射強度像１０６が得られるようそれぞれ異なる波長感度特性を有する２種類以上の画像センサを有している必要がある。また、測定対象１０１の空間分布や形態変化、また、２個以上の測定対象１０１を同時に測定するためには、異なる波長感度特性を有する画素の組を、例えば格子状に多数配列させる必要がある。このような画像撮影装置１０４の例としては、通常の３種の画素を有するカラー画像対応の高速度カメラを適用することができる。また、画像撮影装置１０４に赤外線放射を検出できる画素を加える、若しくは赤外線サーモグラフィを構成に加えることで、可視光域の熱放射の強度が低下する低温域での温度測定も容易となるのでより好適である。本実施形態では２波長に基づき温度を検出し、３波長に基づき形状変化を検出しているが、これらの波長数に限られず、複数種類の波長に基づき温度や形状変化を検出すればよい。
【００２２】
温度換算装置１０８は２波長法に基づき、図１の構成では第一の輻射強度像１０５、第二の輻射強度像１０６から強度像内の各画素の位置に対応する温度を算出する装置である。温度換算装置１０８は、予め類似の放射率を有する基準体にて温度校正を行うことで、測定対象１０１の各所に対応する温度を測定することができる。そして、各画像を取得した時刻に対して各所の温度を記録することで、測定対象１０１の温度変化を得ることができる。また、先述のように画像撮影装置１０４に赤外線放射を検出できる画素を加える、若しくは赤外線サーモグラフィを構成に加えることで得られる温度変化を温度換算装置１０８に加えることで、２波長法が特に有効である高温域に加え、熱放射の強度が低下する低温域(例えば８００℃以下など)での温度変化をより精度良く取得することが可能となる。
【００２３】
形状変化の検出装置１０９は第一の輻射強度像１０５、第二の輻射強度像１０６、第三の輻射強度像１０７を用いて測定対象１０１の形態変化を取得する手段である。各輻射強度像単独、若しくは複数の輻射強度像の合成像から温度変化に伴う輻射強度変化を除いた強度の変化により形状変化を検出する。このような形状変化は例えば、ある時間の前後の輻射強度の差分を求め、その差分の強度が単調増加ないし減少から変化することで検出することができる。このように検出される形状変化の例としては、液相における流動や、固相における輻射強度の異なる相への変態、析出物の発生あるいは溶解が挙げられる。形状変化の検出装置１０９は測定対象１０１に生じるこれらの相変態を自動または手動にて判定し、変化の生じた時間に対して記録する。
【００２４】
演算装置１１０ではまず、温度換算装置１０８にて取得した測定対象１０１の温度変化から潜熱、比熱変化に伴う相変態温度を求める。この際に温度変化の時間変化(微分値)を演算し、その微分値から潜熱が発生している温度と時間、あるいはアモルファスの結晶化等に対応する比熱の変化する温度と時間を求めることができる。このようにして得た測定対象１０１の変態温度、時間に、形状変化の検出装置１０９により得た変態温度、時間を加えることで、測定対象１０１の相変態を検出することができる。温度換算装置１０８により求めた変態温度、時間と、形状変化の検出装置１０９により得た変態温度、時間は基本的には一致するが、内部から発生する相変態のように最初に温度換算装置１０８によって検出される変態や、微量の析出物発生のように形状変化の検出装置１０９にのみ検出されることがある。また、同一の変態について類似ではあるが値が異なる場合は何れかを優先して選択すれば良い。例えば、先に生じた変態を優先する、より信号強度に明確に表れた変態を優先するなどの規則にて一意に選択することが好適である。
【００２５】
本実施形態の物質の相変態の取得装置１００は図１に示す構成のみで機能し、特に測定基板１０２と加熱制御装置１０３の両者の調整により測定対象１０１への入熱量と冷却速度を制御し、特に測定対象１０１における急加熱、急冷却中の相変態を検出する事ができる。また、本装置構成は溶接装置、熱処理装置、積層造形装置、製鋼設備など加熱冷却を伴う製造装置に組み込んで適用する事も可能である。その際は測定対象１０１を製造対象に、また、測定基板１０２、加熱制御装置１０３、画像撮影装置１０４の少なくとも一部を製造装置に予め組み込まれている機構に代替する事も可能である。例えば、溶接時の溶融部または溶融部近辺の画像撮影装置１０４を用いた本実施形態の手法に基づく材料表面における相変態特性のインライン取得、ワークの一部にレーザ局所加熱を施して画像撮影装置１０４を用いて本実施形態の手法に基づく相変態特性取得することで熱処理工程を自動設定する熱処理装置、粉体を原料として用いる電子線若しくはレーザ積層造形装置における溶融部を対象とする画像撮影装置１０４を用いた本実施形態の手法に基づく原料粉体のin-situ相変態取得と造形条件自動設定、製鋼設備における連続鋳造材において表面加熱、冷却時の液相線、固相線、固相変態温度検出による濃度、プロセスの品質管理などの活用が可能である。それぞれの製造設備へのインライン適用により、抜き取りではなく製造プロセス上での検出による測定誤差の軽減、温度検査による製造タクトタイム増加の抑制等の効果が得られる。
【００２６】
以下、図面を用いて実施例を説明する。
【実施例１】
【００２７】
本実施例では、測定対象１０１を鉄鋼材料試験片とした実施例について説明する。本実施例における相変態の取得装置１００の構成図は図１のとおりである。本実施例では測定対象１０１には重量０．２ｇの圧延鋼材切出し材（ＳＳ４００、新日鉄住金）を用いた。用いる測定基板１０２は厚さ５ｍｍのアルミナ基板とした。加熱制御装置１０３はレーザ熱源であり、測定対象１０１の位置に焦点が合うように位置をセッティングした。画像撮影装置１０４は高速度カメラ（ノビテック社、Ｐｈａｎｔｏｍ  Ｍ１１０）であり、２色比法に基づく温度換算装置１０８（ノビテック社、Ｔｈｅｒｍｅｒａ）、形状変化の検出装置１０９（ＭａｔｈＷｏｒｋｓ社、ＭＡＴＬＡＢ）、並びに演算装置１１０（ＯｒｉｇｉｎＬａｂ社、Ｏｒｉｇｉｎ）から成る。
【００２８】
図１の構成にて不活性ガス雰囲気下で加熱制御装置１０３によって測定対象１０１を同時に約１００Ｋ／秒の速度で加熱し、融点直上の１６５０℃にて５秒保持した。その後、加熱制御装置１０３のレーザを停止して１分間保持した。加熱開始から冷却終了までの測定対象１０１の画像を画像撮影装置１０４にて取得し、温度換算装置１０８、形状変化の検出装置１０９、演算装置１１０にて相変態温度を測定した。
【００２９】
図３に温度換算装置１０８にて得られた測定対象１０１の温度変化を示す。測定対象１０１は１６５０℃まで加熱して溶解され、測定基板１０２によって冷却された。また、相変態の検出のために演算装置１１０にて演算した冷却速度と、各時間における形状を図４に模式的に示す。冷却速度が優位な減少を示し、同時に輻射強度の高い溶融部と低い凝固部が共存した４０ｍｓｅｃから１００ｍｓｅｃの間に測定対象１０１の凝固が生じたと判定し、図３、４中に黒三角印にて示した時間に凝固開始（液相線）、凝固終了（固相線）を検出できる事が確認された。測定対象１０１の液相線温度は１５５０℃、固相線温度は１５３０℃であった。本実施例では平均冷却速度が最大で４０００Ｋ／秒に達する高速条件での測定が可能であることが確認された。また、温度変化の検出による相変態の検出が、形態変化の検出による相変態の検出と一致することが確認された。この事は両者を併用することで相変態判定の高精度化が可能であることを示している。
【実施例２】
【００３０】
本実施例では、測定対象１０１を複数の鉄鋼材料試験片とした実施例について説明する。本実施例における相変態の取得装置１００の構成図は図５のとおりである。本実施例では測定対象１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄには各々重量１ｇの円盤状(直径約４．５ｍｍ、厚さ約２．０ｍｍ)のクロムモリブデン鋼試片（ＳＣＭ４２０Ｈ、大同特殊鋼）を用いた。測定基板１０２は厚さ５ｍｍで表面に深さ２．０ｍｍ、直径５ｍｍの凹部を複数個設けたアルミナ基板とした。測定基板１０２の下部には部分的に水冷できる冷却機構１１３を備えた。加熱制御装置１０３は高周波電源に接続した誘導コイルであり、本実施例では２個の測定対象（１０１ａ、１０１ｂ）が同時に加熱されるようにセッティングした。測定基板１０２の凹部に測定対象を入れると、測定基板１０２の凸部が壁となり、測定対象１０１ｃ、１０１ｄには加熱制御装置１０３からの輻射熱が伝わりにくい。そのため、一度に加熱試料と非加熱試料の両方を測定することができる。
【００３１】
図５においては、画像取得装置１０４の情報を用いる相変態の検出部を「相変態検出部１１１」として簡略化して図示している。画像撮影装置１０４は高速度カメラ（Ｐｈａｎｔｏｍ  Ｍ１１０）であり、相変態検出部１１１は、２色比法に基づく温度換算装置１０８（Ｔｈｅｒｍｅｒａ）、形状変化の検出装置１０９（ＭＡＴＬＡＢ）、並びに演算装置１１０（Ｏｒｉｇｉｎ）から成る。また、本実施例では画像撮影装置１０４による観察領域を同時に赤外線サーモグラフィ１１２（フリアーシステムズ  ＳＣ６５５）にて計測し、可視光領域の輻射強度が減少する６５０℃以下の情報については赤外線サーモグラフィ１１２による温度情報を用いた。本実施例で示される相変態検出部１１１における温度情報は、６５０℃以上は高速度カメラ１０４に基づく温度情報、６５０℃未満は赤外線サーモグラフィ１１２に基づく温度情報である。
【００３２】
図５の構成にて不活性ガス雰囲気下で加熱制御装置１０３によって測定対象１０１ａ、１０１ｂを同時に約１００Ｋ／秒の速度で加熱し、測定対象の融点より少し高温の１６００℃にて５秒保持した。その後、加熱制御装置１０３の電流を停止すると同時に測定対象１０１ａのみに冷却機構１１３による冷却を加え、１分間保持した。加熱開始から冷却終了までの測定対象１０１ａ、１０１ｂ並びに加熱を施さない１０１ｃの画像を画像撮影装置１０４にて取得し、相変態検出部１１１にて相変態温度を検出した。
【００３３】
図６に得られた測定対象１０１ａ、１０１ｂ並びに１０１ｃの、相変態検出部１１１にて取得した温度変化を示す。測定対象１０１ａ、１０１ｂは１６００℃まで加熱して溶解された。１０１ａは冷却機構１１３により強制的に冷却され、１０１ｂは接触する測定基板１０２に熱が逃げることのみで冷却され、各々異なる冷却速度で冷却された。本実施例では水冷式の冷却機構を用いたが、測定基板１０２に冷却フィンを固定したり、ガスを噴霧して冷却するものでもよい。
【００３４】
また、測定対象１０１ｃは最大温度は５０℃以下となり、材料に変化を及ぼす加熱は施されなかったことが判る。さらに、凝固に伴う潜熱部を拡大した温度変化を図７に示す。それぞれ定常的な単調冷却から冷却速度が低下するプラトーが観察され、図７中に黒三角印にて示した時間に凝固開始（液相線）、凝固終了（固相線）を検出できる事が確認された。
【００３５】
また、低温部において生じた固相変態（マルテンサイト変態）は本実施例では相変態検出部１１１中の形状変化の検出装置１０９にて検出した。図８に測定対象１０１ａの冷却中に観測された表面形状変化を示す。試料の冷却に伴って３７．９秒の時点でマルテンサイト変態に伴う線状のコントラストが発生し、さらに冷却を続けると３９．４秒の時点で試料表面全体に広がった。この事からマルテンサイト変態開始温度を４５０℃と確定した。
【００３６】
以上の測定と温度検出、画像解析によって、測定対象１０１ａの液相線温度は１５１５℃、固相線温度は１４８６℃、マルテンサイト変態開始温度を４５０℃と測定した。また、同様に測定対象１０１ｂについては、液相線温度は１５１９℃、固相線温度は１４９０℃、マルテンサイト変態開始温度は４４１℃と判定された。特に１０１aについては平均冷却速度１００Ｋ／秒と言う高速条件での測定が可能であることが確認された。また、同一測定によって複数個の測定対象１０１を対象とする測定が可能であること、また、測定対象上の一部の測定対象１０１に限定する測定が可能であることが確認された。
【実施例３】
【００３７】
本実施例では、レーザ積層造形装置１１４に本実施例の物質の相変態の取得装置１００を適用した例について説明する。本実施例で対象とする測定対象１０１は実施例２と同一材料のＳＣＭ４２０Ｈを元に製造した粉末（平均粒径：約８０μｍ）とした。図９に示す積層造形装置１１４は加熱源となるレーザ熱源１１７と試料台１１６を有し、原料粉末を試料台１１６上に面状に供給し、その一部を不活性ガスから成るシールドガス中でレーザ熱源１１７で走査加熱することで溶融して周囲と融合する操作を複数回繰り返すことで積層造形体１１５を作成することができる。積層造形装置１１４は図示した構成の他に粉末供給手段、レーザ制御部など他の部分を含むが、図９では簡略化のために省略している。また、本実施例では相変態の取得装置１００における測定基板は試料台１１６並びに積層造形体１１５と、加熱制御装置１０３は積層造形装置１１４のレーザ熱源１１７と兼ねる事で製造プロセスと同じ加熱・冷却条件における相変態特性を取得できる構成としている。つまり、画像撮影装置１０４としての高速度カメラ（Ｐｈａｎｔｏｍ  Ｍ１１０）と、相変態検出部１１１としての２色比法に基づく温度換算装置１０８（Ｔｈｅｒｍｅｒａ）、形状変化の検出装置１０９（ＭＡＴＬＡＢ）、並びに演算装置１１０（Ｏｒｉｇｉｎ）から成る相変態の取得装置１００がレーザ積層造形装置１１４と一体化させる装置構成とした。
【００３８】
図９の構成にて不活性ガス雰囲気下でレーザ熱源１１７によって測定対象１０１を加熱して溶解した。その後、レーザ熱源１１７を停止して１分間保持した。加熱開始から冷却終了までの測定対象１０１の画像を画像撮影装置１０４にて取得した。先に示した実施例１における手法を用いて、温度換算装置１０８における温度情報と形状変化の検出装置１０９により検出する測定対象１０１(粉末)形状の変化から、本実施例で用いる原料粉末の液相線温度は１５２３℃、固相線温度は１４９５℃、マルテンサイト変態開始温度を４８５℃と求められた。求められた相変態温度を用いて、積層造形装置１１４におけるプロセス条件について、レーザ出力の調整によって最低加熱温度を１５５０℃と定め、じん性を有する内部造形時は積層造形体１１５の温度をマルテンサイト変態温度以上の５００℃以上に設定する。造形最終段階の表面造形時は硬度を確保するために積層造形体１１５の温度をマルテンサイト変態温度領域を高速で冷却できる２００℃以下となるように調整した。このような調整には原料となる粉体毎の調整が必要であり、本実施例の構成により材料特性に沿った製造条件調整が装置内部での演算により可能であることを示すことが出来た。
【００３９】
物質を加熱することで構造物を形成する製造装置としては、本実施例の積層造形装置だけでなく、溶接装置、熱処理装置、製鋼設備などでもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１００  相変態の取得装置
１０１  測定対象
１０２  測定基板（基板）
１０３  加熱制御装置
１０４  画像撮影装置
１０５  第一の輻射強度像
１０６  第二の輻射強度像
１０７  第三の輻射強度像
１０８  温度換算装置
１０９  検出装置
１１０  演算装置
１１１  相変態検出部
１１２  赤外線サーモグラフィ（温度計測装置）
１１３  冷却機構
１１４  積層造形装置
１１５  積層造形体
１１６  試料台
１１７  レーザ熱源
【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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