JP6827352B2 - 試験片の物性値測定方法及び遮熱コーティング層のヤング率測定方法 - Google Patents

Description

この発明は、試験片の物性値測定方法及び遮熱コーティング層のヤング率測定方法に関する。

高温のガスに晒されるタービン部材等の表面には、遮熱コーティング（Thermal Barrier Coating：ＴＢＣ）が施されている。この遮熱コーティングは、母材上に溶射される金属接着層と、金属接着層上に溶射されるセラミック層からなる。この遮熱コーティングを形成することでタービン部材等の遮熱性および耐久性を向上させている。

このような遮熱コーティングのヤング率等の物性値は、耐久性や余寿命に影響する。そのため、遮熱コーティングのヤング率の計測は、例えば、４点曲げ法（ＪＩＳ Ｈ ８４５４）により規格化されている。
特許文献１には、遮熱コーティング層の耐久性や余寿命を推定するために、セラミック層の耐久性や余寿命に影響する物性値を推定する方法が記載されている。この特許文献１では、セラミック層の加熱時間と加熱温度とからラーソンミラーパラメータを算出し、ラーソンミラーパラメータと気孔率との相関図、及び気孔率とセラミックの物性値との相関図から、セラミック層の物性値を求めている。

特開２００９−２３６６３０号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術は、加熱時間と加熱温度とからセラミック層の室温下の物性値を推定する方法であるため、高温環境下の物性値を推定できないという課題がある。
また、４点曲げ法で物性値を取得する場合、遮熱コーティング層を有する試験片に対してひずみゲージを取り付ける必要が有るが、高温環境下ではひずみゲージが使用できないため、高温環境下の測定が行えないという課題がある。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高温環境下であっても物性値を精度よく測定可能な試験片の物性値測定方法及び遮熱コーティング層のヤング率測定方法を提供するものである。

上記の課題を解決するために以下の構成を採用する。
この発明の第一態様によれば、試験片の物性値測定方法は、遮熱コーティング層と基材層とを備える試験片に対して４点曲げ法を行いストローク量とひずみとの関係を取得するストローク−ひずみ関係取得工程と、前記試験片を昇温した状態で４点曲げ法を行いストローク量と荷重との関係を取得するストローク−荷重関係取得工程と、前記ストローク−ひずみ関係取得工程で取得したストローク量とひずみとの関係と、前記ストローク−荷重関係取得工程で取得したストローク量と荷重との関係と、に基づいて前記試験片のひずみと荷重との関係を取得するひずみ−荷重関係取得工程と、を含む。
ここで、弾性域におけるストローク量とひずみとの関係は、高温環境下でも変化しないため、例えば、室温で測定することができる。ストローク量および荷重は、試験片から離れた場所で測定できるため、試験片が高温環境下にあっても測定することができる。そして、ストローク量とひずみとの関係と、ストローク量と荷重との関係とから、ひずみと荷重との関係を求めることができる。そのため、高温環境下でひずみの測定を行わずに、試験片のひずみと荷重との関係を取得することができる。
その結果、高温環境下であっても試験片の物性値を精度よく測定可能できる。

この発明の第二態様によれば、第一態様に係る試験片の物性値測定方法において、第一の方向に間隔をあけて配置された２つの支持ロールを備え、前記支持ロールにより前記第一の方向と直交する第二の方向から前記試験片を支持する支持台と、前記２つの支持ロールの内側に配置されて前記第一の方向に間隔をあけて配置された２つの荷重ロールを備え、前記第二の方向で前記試験片を挟んで前記支持台とは反対側から前記荷重ロールにより前記試験片に荷重を加える荷重台と、前記第二の方向で前記支持台と前記荷重台とを近づける方向に前記支持台と前記荷重台との少なくとも一方を押し込む押し込み機構と、前記支持台又は前記荷重台に加わる荷重を検出する荷重検出器と、前記押し込み機構による前記第二の方向への前記支持台に対する前記荷重台の相対的な変位量を検出するストローク検出器と、前記試験片のひずみを検出するひずみ検出器と、前記支持台及び前記荷重台を収容して内部空間を昇温可能な昇温炉と、を備える４点曲げ試験装置を用いて、前記試験片の前記荷重、前記ストローク量、及び前記ひずみを取得するようにしてもよい。
このように構成することで、４点曲げ試験装置を用いた４点曲げ法により、例えば、室温で試験片に対するストローク量とひずみとの関係を求めることができる。さらに、昇温炉により昇温された試験片に対して４点曲げ法によりストローク量と荷重との関係を求めることができる。

この発明の第三態様によれば、第二態様に係る試験片の物性値測定方法において、前記支持台と前記荷重台との少なくとも一方は、セラミックにより形成されていてもよい。
このように構成することで、支持台や荷重台の温度特性により物性値の測定結果に影響を及ぼすことを抑制できる。

この発明の第四態様によれば、第二又は第三態様に係る試験片の物性値測定方法において、前記ストローク検出器は、レーザー変位計であってもよい。
このように構成することで、ストローク量をより正確に検出することができる。

この発明の第五態様によれば、第一から第四態様の何れか一つの態様に係る試験片の物性値測定方法において、前記ひずみ−荷重関係取得工程により取得したひずみと荷重との関係に基づいて前記試験片のヤング率を算出するヤング率算出工程を含んでもよい。
このように構成することで、高温環境下における試験片のひずみを測定せずに試験片のヤング率を算出することができる。

この発明の第六態様によれば、第五態様に係る試験片の物性値測定方法を含む遮熱コーティング層のヤング率測定方法であって、前記ひずみ−荷重関係取得工程によりひずみと荷重との関係を取得した前記試験片から前記遮熱コーティング層のみを除去して除去後試験片を得る除去工程と、前記除去後試験片に対して４点曲げ法を行いストローク量とひずみとの関係を取得する除去後ストローク−ひずみ関係取得工程と、前記除去後試験片を昇温した状態で４点曲げ法を行いストローク量と荷重との関係を取得する除去後ストローク−荷重関係取得工程と、前記除去後ストローク−ひずみ関係取得工程で取得したストローク量とひずみとの関係と、前記除去後ストローク−荷重関係取得工程で取得したストローク量と荷重との関係と、に基づいて前記除去後試験片のひずみと荷重との関係を取得する除去後ひずみ−荷重関係取得工程と、前記ひずみ−荷重関係取得工程により取得したひずみと荷重との関係に基づいて前記除去後試験片のヤング率を算出する除去後ヤング率算出工程と、前記ヤング率算出工程により算出された前記試験片のヤング率と、前記除去後ヤング率算出工程により算出された前記除去後試験片のヤング率と、に基づいて、前記遮熱コーティング層のヤング率を求める遮熱コーティングヤング率算出工程と、を含んでもよい。
このように構成することで、遮熱コーティング層を有する試験片のヤング率と、遮熱コーティング層を有していない試験片のヤング率とに基づいて、試験片の遮熱コーティング層のみのヤング率を求めることができる。つまり、高温環境下におけるひずみの測定を行わずに試験片の遮熱コーティング層のヤング率を精度よく求めることができる。

上記試験片の物性値測定方法によれば、高温環境下であっても物性値を精度よく測定できる。

この発明の実施形態における第一試験片の部分断面斜視図である。 この発明の実施形態における４点曲げ試験装置の概略構成を示す図である。 この発明の実施形態におけるトップコート層のヤング率測定方法のフローチャートである。 縦軸をひずみ（ε）、横軸をストローク量（ｍｍ）としたグラフである。 縦軸を荷重（ｋｇｆ）、横軸をストローク量（ｍｍ）としたグラフである。 縦軸を荷重（ｋｇｆ）、横軸をひずみ（ε）としたグラフである。 この発明の実施形態の変形例における図２に相当する図である。

次に、この発明の実施形態における試験片の物性値測定方法及び遮熱コーティング層のヤング率測定方法を図面に基づき説明する。なお、この実施形態における試験片は、第一試験片１Ａと第二試験片１Ｂとの２種類の試験片がある。以下の説明において、第一試験片１Ａと第二試験片１Ｂとを区別する必要のない場合、単に「試験片１」と称する場合がある。

図１は、この発明の実施形態における第一試験片の部分断面斜視図である。
図１に示すように、第一試験片１Ａは、ガスタービンのタービン翼等の表面を模擬して形成されている。この第一試験片１Ａは、基材層１０と、コート層１１とを備えている。

基材層１０は、ニッケル（Ｎｉ）基合金等の耐熱合金を用いることができる。基材層１０としては、後述する試験中に塑性変形を生じない十分な剛性を有するものであればよい。
コート層１１は、基材層１０の片方の面（図１中、下面）に形成されている。このコート層１１は、ボンドコート層１２と、トップコート層１３とを備えている。

ボンドコート層１２は、基材層１０からトップコート層１３が剥離することを抑制する。このボンドコート層１２は、耐食性および耐酸化性に優れた金属結合層である。ボンドコート層１２は、例えば、溶射材としてＭＣｒＡｌＹ合金の金属溶射粉を基材層１０の表面に対して溶射することで形成することができる。ここで、ボンドコート層１２を構成するＭＣｒＡｌＹ合金の「Ｍ」は、金属元素を示している。この金属元素「Ｍ」は、例えば，Ｎｉ、Ｃｏ等の単独の金属元素、又は、これらのうち２種以上の組み合わせからなる。

トップコート層１３は、ボンドコート層１２の表面に積層されている。このトップコート層１３は、セラミックを含む溶射材をボンドコート層１２の表面に溶射することで形成することができる。トップコート層１３を形成する際に用いられる溶射材としては、ジルコニア系セラミックを用いることができる。ジルコニア系セラミックとしては、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、および、酸化イッテルビウム（Ｙｂ_２Ｏ_３）で部分安定化させたジルコニア（ＺｒＯ_２）であるイッテルビア安定化ジルコニア（ＹｂＳＺ）等が挙げられる。

この実施形態で例示する第一試験片１Ａは、その裏面（図１中、下面）にコート層１１が配置され、その表面（図１中、上面）に基材層１０が配置されている。つまり、第一試験片１Ａの表面側には、基材層１０を形成する金属が露出した状態となっている。この実施形態における基材層１０の厚さは、例えば、実機であるガスタービンのタービン翼の基材等と同等の厚さに形成してもよい。

第二試験片１Ｂは、上述した第一試験片１Ａからトップコート層１３を除去したものである。つまり、第二試験片１Ｂは、トップコート層１３が除去されている点を除き、第一試験片１Ａと同じ構成となっている。そのため、第二試験片１Ｂの詳細説明は省略する。
この実施形態で例示する試験片１は、矩形の板状に形成されている。

図２は、この発明の実施形態における４点曲げ試験装置の概略構成を示す図である。
図２に示すように、４点曲げ試験装置２０は、４点曲げ治具部２１と、押し込み機構２２と、荷重検出器２３と、ストローク検出器２４と、ひずみ検出器２５と、昇温炉２６と、をそれぞれ備えている。
この４点曲げ試験装置２０は、上述した第一試験片１Ａ及び、第二試験片１Ｂについて、高温環境下のひずみと荷重との関係を、４点曲げ法（例えば、ＪＩＳ Ｈ ８４５４）により求める各種測定が可能となっている。この実施形態では、４点曲げ試験装置２０の試験結果により求められた高温環境下のひずみと荷重との関係から、高温環境下における第一試験片１Ａのヤング率と、高温環境下における第二試験片１Ｂのヤング率と、をそれぞれ求めている。

４点曲げ治具部２１は、試験片１を挟み込んで支持可能となっている。この４点曲げ治具部２１は、支持台３０と、荷重台３１と、第一ロッドＲ１と、第二ロッドＲ２と、を備えている。４点曲げ治具部２１は、例えば、トップコート層１３と同様に、セラミック等、昇温時の影響が少ない材料で形成しても良い。この実施形態における４点曲げ治具部２１は、試験片１を、その表裏面が水平方向に広がる姿勢で支持する。また、この実施形態においては、支持台３０が下方に配置され、荷重台３１が上方に配置される場合を例示しているが、この配置に限られない。

この実施形態における支持台３０は、試験片１を下方から支持する。支持台３０は、支持台本体３２と、２つの支持ロール３３と、を備えている。
支持台本体３２は、図２に示す正面視において、上方に向かって開口するＵ字状に形成されている。言い換えれば、支持台本体３２は、上方に向かって突出し、水平方向Ｄｈのうちの第一の方向Ｄ１に離間した２つの支持腕部３２ａを備えている。これら支持腕部３２ａの上端面３２ｂは、鉛直方向Ｄｖにおいて同一の位置に配置されている。

支持ロール３３は、２つの支持腕部３２ａの上端面３２ｂにそれぞれ一つずつ形成され、第一の方向Ｄ１で所定距離Ｌ１だけ間隔をあけて配置されている。これら支持ロール３３は、後述する荷重ロール３５とともに試験片１を、第一の方向Ｄ１と直交する第二の方向Ｄ２から支持する。この実施形態における第二の方向Ｄ２は、鉛直方向Ｄｖと一致している。

これら支持ロール３３は、上端面３２ｂから第二の方向Ｄ２に突出し、水平方向Ｄｈのうち第一の方向Ｄ１に直交する第三の方向Ｄ３（図２の紙面表裏方向）に延びている。支持ロール３３は、図２に示す正面視において、その上端部３３ａが上方に向かって凸となる半円状になっている。この実施形態で例示する支持ロール３３は、２本の支持腕部３２ａの上端面３２ｂのうち最も内側に配置されているが、この配置に限られるものではない。

荷重台３１は、試験片１を挟んで支持台３０とは第二の方向Ｄ２で反対側となる上方から試験片１に荷重を加えることが可能となっている。この荷重台３１は、荷重台本体３４と、２つの荷重ロール３５と、を備えている。
荷重台本体３４は、図２に示す正面視において、下方に向かって開口するＵ字状に形成されている。言い換えれば、荷重台本体３４は、下方に向かって突出し、第一の方向Ｄ１に離間した２つの荷重腕部３４ａを備えている。これら荷重腕部３４ａの下端面３４ｂは、鉛直方向Ｄｖにおいて同一の位置に配置されている。

荷重ロール３５は、２つの荷重腕部３４ａの下端面３４ｂにそれぞれ一つずつ形成されている。これら荷重ロール３５は、第一の方向Ｄ１で所定距離Ｌ１よりも小さい所定距離Ｌ２（例えば、所定距離Ｌ１の１／３程度）だけ離間して配置されている。第一の方向Ｄ１における２つの荷重ロール３５の中心線Ｏ２は、第一の方向Ｄ１における２つの支持ロール３３の中心線Ｏ１に対して、第一の方向Ｄ１で同一の位置に配置されている。

これら荷重ロール３５は、下端面３４ｂから第二の方向Ｄ２に突出し、水平方向Ｄｈのうち第一の方向Ｄ１に直交する第三の方向Ｄ３に延びている。荷重ロール３５は、図２に示す正面視において、その下端部３５ａが下方に向かって凸となる半円状になっている。荷重ロール３５の半円と、上述した支持ロールの半円とは、それぞれ同一半径（２．０ｍｍから３．０ｍｍ程度）で形成されている。この実施形態で例示する支持ロール３３は、２つの荷重腕部３４ａの下端面３４ｂのうち最も内側に配置されているが、この配置に限られるものではない。

押し込み機構２２は、第二の方向Ｄ２で支持台３０と荷重台３１とを近づける方向に支持台３０と荷重台３１との少なくとも一方を押し込むことが可能となっている。この実施形態における押し込み機構２２は、荷重台３１の位置を保持したまま、支持台３０を荷重台３１に近付く方向すなわち上方に向かって押圧する。この実施形態における押し込み機構２２は、支持台３０から下方に向かって延びる第一ロッドＲ１と、荷重台３１から上方に向かって延びる第二ロッドＲ２とにそれぞれ接続されている。この押し込み機構２２によって、支持台３０と荷重台３１とが第二の方向Ｄ２で接近する方向に押し込まれて、試験片１に対して、第二の方向Ｄ２に荷重をかけることができる。この押し込み機構２２による押し込み動作は、例えば、ストローク量を制御（例えば、１／２００ｍｍピッチ）することで行われる。

荷重検出器２３は、支持台３０又は荷重台３１に加わる荷重を検出する。より具体的は、荷重検出器２３は、支持台３０又は荷重台３１に加わる第二の方向Ｄ２の荷重を検出する。この実施形態で例示する荷重検出器２３は、荷重台３１を支持する第一ロッドＲ１に取り付けられている。荷重検出器２３としては、ロードセルを用いることができる。荷重検出器２３による荷重の検出結果は、例えば、荷重検出器２３に接続されたディスプレイ（図示せず）に表示させたり、印刷機で印字させたりしても良い。また、荷重検出器２３による荷重の検出結果は、記録媒体に記録するようにしても良い（以下、ストローク検出器２４も同様）。

ストローク検出器２４は、押し込み機構２２の押し込み動作によるストローク量を検出する。ストローク検出器２４としては、例えば、差動トランス式伸び計（ＤＴＦ）を用いることができる。この実施形態で例示するストローク検出器２４は、押し込み機構２２に取り付けられて、押し込み機構２２の押し込み動作によるストローク量を検出している。このストローク量は、第二の方向Ｄ２における、荷重台３１と支持台３０との相対的な変位量ということもできる。

ひずみ検出器２５は、試験片１のひずみを検出する。ひずみ検出器２５は、ひずみゲージ２５ａと、動ひずみ計（図示せず）と、を備えている。ひずみゲージ２５ａは、第一試験片１Ａのトップコート層１３の表面に貼り付けられている。このひずみゲージ２５ａは、トップコート層１３の表面の中央付近に貼り付けるのが好ましい。このひずみゲージ２５ａは、ゲージ用配線（図示せず）を介して動ひずみ計（図示せず）に接続されている。動ひずみ計（図示せず）は、ひずみゲージ２５ａの出力を増幅して、試験片１のひずみ（言い換えれば、動ひずみ）を求め、データ表示やデータ記録等を行う。

昇温炉２６は、支持台３０及び前記荷重台３１を内部空間３６に収容する。昇温炉２６は、その内部空間３６を昇温することで支持台３０及び荷重台３１に挟まれた試験片１を昇温可能となっている（例えば、１０００℃以上）。昇温炉２６としては、電気炉等を用いることができる。昇温炉２６は、上下に第一ロッドＲ１及び第二ロッドＲ２が貫通可能な貫通部２６ａを有している。これにより、試験片１を昇温炉２６の内部空間３６で昇温しつつ、押し込み機構２２によって支持台３０及び荷重台３１を第二の方向Ｄ２で近づくように変位させることができる。
上述した荷重検出器２３と、ストローク検出器２４とは、この昇温炉２６の外部に設置されている。なお、上述した４点曲げ試験装置は、昇温炉２６の内部の温度、すなわち試験片１の温度を監視するために、荷重台３１に熱電対３７が取り付けられている場合を例示している。しかし、試験片１の温度の検出は、熱電対３７に限られない。例えば、レーザー温度計やサーモビュア等を用いても良い。

この実施形態における４点曲げ試験装置２０は、上述した構成を備えている。次に、この４点曲げ試験装置２０を用いた試験片の物性値測定方法及び遮熱コーティング層のヤング率測定方法について図面を参照しながら説明する。
図３は、この発明の実施形態におけるトップコート層のヤング率測定方法のフローチャートである。
まず図示しない準備工程として、ひずみゲージ２５ａを第一試験片１Ａに取り付けて、支持台３０及び荷重台３１により第一試験片１Ａを挟み込む。この際、例えば、低圧力用のプレスケール等を用いて、第一試験片１Ａと支持台３０、及び第一試験片１Ａと荷重台３１のそれぞれの接触状態を確認するようにしても良い。

次に、図３に示すように、第一試験片１Ａに対して４点曲げ法を行い、ストローク量とひずみとの関係を取得するストローク−ひずみ関係取得工程を行う（ステップＳ０１）。このストローク−ひずみ関係取得工程においては、例えば、室温等、ひずみゲージを使用できる温度環境にて行う。このストローク−ひずみ関係取得工程においては、押し込み機構２２による押し込み動作を行いつつ、ストローク検出器２４によって検出されたストローク量と、ひずみ検出器２５によって検出されたひずみとの関係を取得する。

図４は、縦軸をひずみ（ε）、横軸をストローク量（ｍｍ）としたグラフである。
図４に示すように、ストローク−ひずみ関係取得工程で取得したひずみとストローク量との関係は、ストローク量が大きくなるにつれてひずみが大きくなるリニア（線形）な関係となっている。

次に、昇温炉２６によって第一試験片１Ａを昇温した状態（例えば、１０００℃以上）で、再度、４点曲げ法を行い、ストローク量と荷重との関係を取得するストローク−荷重関係取得工程を行う（ステップＳ０２）。このストローク−荷重関係取得工程においては、押し込み機構２２による押し込み動作を行いつつ、ストローク検出器２４によって検出されたストローク量と、荷重検出器２３とによって検出された荷重との関係を取得する。なお、昇温炉２６により第一試験片１Ａの昇温を行う前に、ひずみゲージ２５ａからゲージ用配線を取り外して、ストローク−荷重関係取得工程を行う。

図５は、縦軸を荷重（ｋｇｆ）、横軸をストローク量（ｍｍ）としたグラフである。
図５に示すように、ストローク−荷重関係取得工程で取得したストローク量と荷重との関係は、ストローク量が大きくなるにつれて荷重の値が小さくなる関係となっている。そして、ストローク−荷重関係取得工程で取得したストローク量と荷重との関係は、リニア（線形）な関係になっている。
ここで、この実施形態における荷重検出器２３は、圧縮方向に作用する荷重がマイナスの値として検出される。つまり、ストローク−荷重関係取得工程で取得したストローク量と荷重との関係は、実際には、荷重が大きいほど荷重検出器２３に作用する荷重も大きくなっている。

次に、ストローク−ひずみ関係取得工程で取得したストローク量とひずみとの関係と、ストローク−荷重関係取得工程で取得したストローク量と荷重との関係と、に基づいて第一試験片１Ａのひずみと荷重との関係を取得するひずみ−荷重関係取得工程を行う（ステップＳ０３）。このひずみ−荷重関係取得工程においては、例えば、高温中で取得したストローク量と荷重との関係に、室温等で取得したストローク量とひずみとの関係を適用して、荷重とひずみとの関係を取得する。言い換えれば、ストローク量と荷重との関係、及びストローク量とひずみとの関係を用いて、例えば、互いのストローク量を荷重又はひずみに置き換えて荷重とひずみとの関係を取得している。ここで、上述したストローク量とひずみとの関係は、弾性域においては温度に応じて変化しない。そのため、仮に高温環境下においてストローク量とひずみとの関係を取得したとしても、室温等で取得したストローク量とひずみとの関係と同じ結果になる。

図６は、縦軸を荷重（ｋｇｆ）、横軸をひずみ（ε）としたグラフである。
図６に示す荷重とひずみとのグラフは、図４に示すグラフと図５に示すグラフとから求めることができる。ここで、図６においても図５と同様に、試験片１を圧縮する方向の荷重がマイナスの値で検出されている。そのため、図６においても、ひずみが大きくなるほど荷重の値が小さくなっている。つまり、実際には、荷重の値が小さいほど荷重検出器２３に作用する荷重は大きくなっている。図６に示すように、これら荷重とひずみとの関係は、リニア（線形）な関係になっている。

次に、ひずみ−荷重関係取得工程により取得したひずみと荷重との関係に基づいて第一試験片１Ａのヤング率を算出するヤング率算出工程を行う（ステップＳ０４）。より具体的には、ひずみ−荷重関係取得工程によって取得したひずみと荷重との関係から、梁理論により第一試験片１Ａのヤング率を算出する（例えば、ＪＩＳ Ｈ８４５４参照）。

さらに、昇温炉２６による昇温を停止して第一試験片１Ａの温度を低下させた後、第一試験片１Ａを４点曲げ試験装置から取り出して、第一試験片１Ａのトップコート層１３のみを除去する除去工程を行う（ステップＳ０５）。この除去工程においては、例えば、ブラスト処理によってトップコート層１３を除去して、第二試験片１Ｂを得る。その後、第二試験片１Ｂに対しても、上述した第一試験片１Ａと同様の工程を経てヤング率を算出する。

すなわち、まず、ひずみゲージ２５ａを第二試験片１Ｂに取り付けて、支持台３０及び荷重台３１により第二試験片１Ｂを挟み込む。この際、ひずみゲージ２５ａは、トップコート層１３ではなく、ボンドコート層１２又は基材層１０に取り付ける。
次いで、第二試験片１Ｂに対して４点曲げ法を行い、ストローク量とひずみとの関係を取得する除去後ストローク−ひずみ関係取得工程を行う（ステップＳ０６）。この除去後ストローク−ひずみ関係取得工程においては、例えば、室温等、ひずみゲージを使用できる温度環境において行う。この除去後ストローク−ひずみ関係取得工程においては、押し込み機構２２による押し込み動作を行いつつ、ストローク検出器２４によって検出されたストローク量と、ひずみ検出器２５によって検出されたひずみとの関係を取得する。

次に、昇温炉２６によって第二試験片１Ｂを昇温した状態（例えば、１０００℃以上）で、再度、４点曲げ法を行い、ストローク量と荷重との関係を取得する除去後ストローク−荷重関係取得工程を行う（ステップＳ０７）。この除去後ストローク−荷重関係取得工程においては、押し込み機構２２による押し込み動作を行いつつ、ストローク検出器２４によって検出されたストローク量と、荷重検出器２３とによって検出された荷重との関係を取得する。

次に、除去後ストローク−ひずみ関係取得工程で取得したストローク量とひずみとの関係と、除去後ストローク−荷重関係取得工程で取得したストローク量と荷重との関係と、に基づいて第二試験片１Ｂのひずみと荷重との関係を取得する除去後ひずみ−荷重関係取得工程を行う（ステップＳ０８）。

さらに、除去後ひずみ−荷重関係取得工程により取得したひずみと荷重との関係に基づいて第二試験片１Ｂのヤング率を算出する除去後ヤング率算出工程を行う（ステップＳ０９）。より具体的には、除去後ひずみ−荷重関係取得工程によって取得したひずみと荷重との関係から、梁理論により第二試験片１Ｂのヤング率を算出する（例えば、ＪＩＳ Ｈ８４５４参照）。

その後、ヤング率算出工程（ステップＳ０４）により算出された第一試験片１Ａのヤング率と、除去後ヤング率算出工程（ステップＳ０９）により算出されたトップコート層１３のみを除去した第二試験片１Ｂのヤング率とに基づいて、トップコート層１３のヤング率を求める遮熱コーティングヤング率算出工程（ステップＳ１０）を行う。このトップコート層１３のヤング率は、ＪＩＳ Ｈ８４５４の（２）式により求めることができる。この場合、トップコート層１３を有さない第二試験片１Ｂを「基材」とし、トップコート層１３を含む第一試験片１Ａを「ＢＣ」とする。

したがって、上述した実施形態によれば、室温で測定できるストローク量とひずみとの関係と、高温環境下にある試験片１から離れた場所で測定できるストローク量および荷重との関係から、ひずみと荷重との関係を求めることができる。そのため、高温環境下で試験片１のひずみの測定を行わずに、試験片１のひずみと荷重との関係を取得することができる。その結果、高温環境下であっても試験片１の物性値を精度よく測定可能できる。

また、取得したひずみと荷重との関係に基づいて試験片１のヤング率を算出することができるため、高温環境下における試験片１のひずみを測定せずに試験片１のヤング率を精度よく算出することができる。

さらに、４点曲げ試験装置を用いた４点曲げ法により、例えば、室温で試験片１に対するストローク量とひずみとの関係を容易に求めることができる。さらに、４点曲げ試験装置を用いた４点曲げ法により、昇温炉２６により昇温された試験片１に対するストローク量と荷重との関係を求めることができる。

さらに、４点曲げ治具部２１をセラミックにより形成した場合には、支持台３０や荷重台３１の温度特性により物性値の測定結果に影響を及ぼすことを抑制できる。

また、トップコート層１３を有する第一試験片１Ａのヤング率と、トップコート層１３を有していない第二試験片１Ｂのヤング率とに基づいて、トップコート層１３のみのヤング率を求めることができる。つまり、高温環境下におけるひずみの測定を行わずに第一試験片１Ａのトップコート層１３のみのヤング率を精度よく求めることができる。

（実施形態の変形例）
図７は、この発明の実施形態の変形例における図２に相当する図である。
例えば、上述した実施形態においては、ストローク検出器２４として差動トランス式伸び計（ＤＴＦ）を用いる場合について説明した。
しかし、図７に示すように、例えば、ストローク検出器２４Ｂとしてレーザー変位計を用いても良い。このストローク検出器２４Ｂは、例えば、昇温炉２６の外面に配置されたターゲット４０に対してレーザー光を照射してその反射光を検出することで、押し込み機構２２のストローク量を検出する。
このようにストローク検出器２４Ｂとしてレーザー変位計を用いることで、より正確にストローク量を検出することができる。その結果、トップコート層１３のヤング率をより正確に測定することができる。

この発明は上述した実施形態の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。

１ 試験片
１０ 基材層
１１ コート層
１２ ボンドコート層
１３ トップコート層（遮熱コーティング層）
２０ ４点曲げ試験装置
２１ ４点曲げ治具部
２２ 押し込み機構
２３ 荷重検出器
２４，２４Ｂ ストローク検出器
２５ ひずみ検出器
２５ａ ひずみゲージ
２６ 昇温炉
２６ａ 貫通部
３０ 支持台
３１ 荷重台
３２ 支持台本体
３２ａ 支持腕部
３２ｂ 上端面
３３ 支持ロール
３３ａ 上端部
３４ 荷重台本体
３４ａ 荷重腕部
３４ｂ 下端面
３５ 荷重ロール
３５ａ 下端部
３６ 内部空間
４０ ターゲット
Ｒ１ 第一ロッド
Ｒ２ 第二ロッド

Claims (6)

1. 遮熱コーティング層と基材層とを備える試験片に対して４点曲げ法を行いストローク量とひずみとの関係を取得するストローク−ひずみ関係取得工程と、
   前記試験片を昇温した状態で４点曲げ法を行いストローク量と荷重との関係を取得するストローク−荷重関係取得工程と、
   前記ストローク−ひずみ関係取得工程で取得したストローク量とひずみとの関係と、前記ストローク−荷重関係取得工程で取得したストローク量と荷重との関係と、に基づいて前記試験片のひずみと荷重との関係を取得するひずみ−荷重関係取得工程と、
   を含む試験片の物性値測定方法。
2. 第一の方向に間隔をあけて配置された２つの支持ロールを備え、前記支持ロールにより前記第一の方向と直交する第二の方向から前記試験片を支持する支持台と、
   前記２つの支持ロールの内側に配置されて前記第一の方向に間隔をあけて配置された２つの荷重ロールを備え、前記第二の方向で前記試験片を挟んで前記支持台とは反対側から前記荷重ロールにより前記試験片に荷重を加える荷重台と、
   前記第二の方向で前記支持台と前記荷重台とを近づける方向に前記支持台と前記荷重台との少なくとも一方を押し込む押し込み機構と、
   前記支持台又は前記荷重台に加わる荷重を検出する荷重検出器と、
   前記押し込み機構による前記第二の方向への前記支持台に対する前記荷重台の相対的な変位量を検出するストローク検出器と、
   前記試験片のひずみを検出するひずみ検出器と、
   前記支持台及び前記荷重台を収容して内部空間を昇温可能な昇温炉と、
   を備える４点曲げ試験装置を用いて、前記試験片の前記荷重、前記ストローク量、及び前記ひずみを取得する請求項１に記載の試験片の物性値測定方法。
3. 前記支持台と前記荷重台との少なくとも一方は、セラミックにより形成されている請求項２に記載の試験片の物性値測定方法。
4. 前記ストローク検出器は、レーザー変位計である請求項２又は３に記載の試験片の物性値測定方法。
5. 前記ひずみ−荷重関係取得工程により取得したひずみと荷重との関係に基づいて前記試験片のヤング率を算出するヤング率算出工程を含む請求項１から４の何れか一項に記載の試験片の物性値測定方法。
6. 請求項５に記載の試験片の物性値測定方法を含む遮熱コーティング層のヤング率測定方法であって、
   前記ひずみ−荷重関係取得工程によりひずみと荷重との関係を取得した前記試験片から前記遮熱コーティング層のみを除去した試験片を得る除去工程と、
   前記遮熱コーティング層のみを除去した試験片に対して４点曲げ法を行いストローク量とひずみとの関係を取得する除去後ストローク−ひずみ関係取得工程と、
   前記遮熱コーティング層のみを除去した試験片を昇温した状態で４点曲げ法を行いストローク量と荷重との関係を取得する除去後ストローク−荷重関係取得工程と、
   前記除去後ストローク−ひずみ関係取得工程で取得したストローク量とひずみとの関係と、前記除去後ストローク−荷重関係取得工程で取得したストローク量と荷重との関係と、に基づいて前記遮熱コーティング層のみを除去した試験片のひずみと荷重との関係を取得する除去後ひずみ−荷重関係取得工程と、
   前記ひずみ−荷重関係取得工程により取得したひずみと荷重との関係に基づいて前記遮熱コーティング層のみを除去した試験片のヤング率を算出する除去後ヤング率算出工程と、
   前記ヤング率算出工程により算出された前記試験片のヤング率と、前記除去後ヤング率算出工程により算出された前記遮熱コーティング層のみを除去した試験片のヤング率と、に基づいて、前記遮熱コーティング層のヤング率を求める遮熱コーティングヤング率算出工程と、
   を含む遮熱コーティング層のヤング率測定方法。

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