(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を押圧する圧子と、この圧子に負荷を与える負荷ロッドと、前記試料の表面を観察する顕微鏡と、試料を加熱する加熱手段とを備え、高温雰囲気に置かれた試料の硬さ試験を行う高温硬度計において、前記負荷ロッド、及び前記顕微鏡を、前記加熱手段から上昇する熱対流にさらされないよう、前記加熱手段の下方に配置したことを特徴とする高温硬度計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料表面の強度等を、高温雰囲気で試験するための硬度計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
試料に圧子を介して微小荷重を負荷し、その負荷による試料の変形量を測定する硬度計において、圧子によって形成されたくぼみの表面を観察する光学式顕微鏡や、くぼみの大きさを光学的に測長する測長装置も、硬度計に組み込まれている。そして、特に高温雰囲気での試験用として、加熱ヒータ等を組み込んだものが提供されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、既存する硬度計に加熱ヒータを組み込むため、硬度計の構造上、試料より上方に位置した顕微鏡は、加熱ヒータから上昇する高温の熱対流にさらされることになり、熱的影響を受けて負荷ロッドが熱膨張したり、光学顕微鏡は観測誤差を発生する。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決することのできる高温硬度計を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、試料を押圧する圧子と、この圧子に負荷を与える負荷ロッドと、前記試料の表面を観察する顕微鏡と、試料を加熱する加熱手段とを備え、高温雰囲気に置かれた試料の硬さ試験を行う高温硬度計において、前記負荷ロッド、及び前記顕微鏡を、前記加熱手段から上昇する熱対流にさらされないよう、前記加熱手段の下方に配置したことを特徴とする。高温雰囲気に置かれた試料の硬さ試験を行う際、加熱手段や試料付近から発生する熱対流は上昇するので、加熱手段の下方に配置された負荷ロッド、及び顕微鏡は熱対流による影響にさらされない。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施例における高温硬度計の概略構成を示す図である。１１は試料Ｓを押圧する圧子であり、負荷ロッド１２に取り付けられている。負荷ロッド１２は、一方に負荷装置１３が設けられた天秤機構１４の他方に設けられている。負荷装置１３は、天秤機構１４において負荷ロッド１２側とは他方に設けられたソレノイド１５と、このソレノイド１５と協働して電磁力を発生する鉄心１６からなる。なお、負荷装置１３としては、このような電磁力方式によるもののほかに、天秤機構１４の片方に、分銅を載せてバランスをくずして圧子による負荷を加える分銅方式のものも使用可能である。また、負荷ロッド１２には、圧子１１の下方に差動トランス方式の変位検出器１７が設けられている。
【０００７】
試料Ｓを保持する試料ステージ１８には、Ｘ−Ｙ方向、回転方向で移動可能なように移動機構１９が設けられており、試料ステージ１８に設けられた凹部２０に試料Ｓを載せた後、この凹部２０に嵌め込まれる試料押さえ具２１により、圧子１１による圧力が加えられても、試料Ｓが移動しないよう固定される。試料ステージ１８には、試験片Ｓを高温に加熱する加熱ヒータ２２が備えられている。
【０００８】
また、負荷装置１３は、ソレノイド１５へ供給される電流の増減により電磁力を増減させ、圧子１１を介して試料ステージ１８に保持された試料Ｓへ荷重を増加・減少させる。ソレノイド１５へ供給される直流電流はコントローラ２３によって制御されるので、負荷装置１３で発生する荷重はリアルタイムで知ることができる。
【０００９】
さらに、圧子１１に荷重をかけている間の試料表面での圧子１１の変位は、変位検出器１７によって検出される。変位検出器１７からの出力信号は、コントローラ２３へ送られ、荷重と変位がリアルタイムで計測される。これら荷重、変位データを用いて、所定の演算処理により試料Ｓの硬度が求められる。
【００１０】
さらにまた、試料Ｓを光学的に測寸する測長装置２４と、圧子によって付けられた試料表面のくぼみの形状を観察する倒立顕微鏡２５とが備えられている。
【００１１】
次に、図１の高温硬度計の動作について説明する。試料Ｓを試料ステージ１８に試料押さえ具２１を用いて保持した後、試料Ｓが所定温度、例えば７００度に達するようコントローラ２３へ指令する。この指令を受けたコントローラ２３は、加熱ヒータ２２を作動させて、試料Ｓを加熱する。
【００１２】
そして、加熱ヒータ２２による加熱により、試料Ｓを所定の高温雰囲気に維持しながら、圧子１１によって試料Ｓに所定の負荷を与える。圧子１１によって所定の荷重が加えられるようコントローラ２３へ指令することによって負荷装置１３を作動させ、試料Ｓに負荷をかける。このとき、負荷ロッド１２に設けられた変位検出器１７から、負荷ロッド１２の変位、すなわち、圧子１１の試料Ｓへの押し込み量が検出される。
【００１３】
この際、加熱ヒータ２２の作動により、試料Ｓを含む試料ステージ１８の付近は７００度近い高温に達しているため、高温の熱対流が上昇する。しかしながら、負荷ロッド１２は試料Ｓや加熱ヒータ２２よりも下方にあるので熱対流による熱膨張が起こらない。また、測長装置２４や倒立顕微鏡２５や変位検出器１７も加熱ヒータ２２よりも下方にあるので熱対流による影響を受けることなく、測定誤差が少ない。
【００１４】
なお、次のような形態も本発明に含まれる。
【００１５】
（１）  試料を押圧する圧子と、この圧子に負荷を与える負荷ロッドと、前記試料の表面を観察する顕微鏡と、前記圧子により形成されたくぼみを測長する測長手段と、試料を加熱する加熱手段とを備え、高温雰囲気に置かれた試料の硬さ試験を行う高温硬度計において、前記負荷ロッド、前記顕微鏡、及び前記測長手段を、前記加熱手段から上昇する熱対流にさらされないよう、前記加熱手段の下方に配置したことを特徴とする高温硬度計。これにより、特に熱的影響を受けやすい測長手段からその影響を排除することができる。
【００１６】
（２）  試料を押圧する圧子と、この圧子に負荷を与える負荷ロッドと、前記試料の表面を観察する顕微鏡と、前記圧子の変位を検出する変位検出手段と、試料を加熱する加熱手段とを備え、高温雰囲気に置かれた試料の硬さ試験を行う高温硬度計において、前記負荷ロッド、前記顕微鏡、及び前記変位検出手段を、前記加熱手段から上昇する熱対流にさらされないよう、前記加熱手段の下方に配置したことを特徴とする高温硬度計。これにより、特に熱的影響を受けやすい変位検出手段からその影響を排除することができる。
【００１７】
（３）  試料を押圧する圧子と、この圧子に負荷を与える負荷ロッドと、前記試料の表面を観察する顕微鏡と、前記圧子の変位を検出する変位検出手段と、前記圧子により形成されたくぼみを測長する測長手段と、試料を加熱する加熱手段とを備え、高温雰囲気に置かれた試料の硬さ試験を行う高温硬度計において、前記負荷ロッド、前記顕微鏡、前記変位検出手段、及び前記測長手段を、前記加熱手段から上昇する熱対流にさらされないよう、前記加熱手段の下方に配置したことを特徴とする高温硬度計。これにより、特に熱的影響を受けやすい測長手段、及び変位検出手段からその影響を排除することができる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によると、高温硬度計において、負荷ロッド、及び顕微鏡を試料や加熱ヒータから下方に配置したので、上昇する熱対流による影響を受けることがなくなり、負荷ロッドが熱膨張したり、光学顕微鏡における観測誤差が低減する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である高温硬度計の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
Ｓ  試料
１１    圧子
１２    負荷ロッド１７  変位検出器
１８  試料ステージ
２２    加熱ヒータ２４  測長装置
２５  倒立顕微鏡
【図１】
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