專利名稱：試樣片采取方法、葉片的溫度推定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從在表面上設(shè)有層的部件中采取試樣片的試樣片采取方 法，本發(fā)明特別涉及從用于燃?xì)鉁u輪的葉片的表面采取試樣片的試樣片采 取方法和葉片的溫度推定方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，為了提高部件的耐熱性，在基材的表面上實施隔熱涂層， 比如，在燃?xì)鉁u輪中，在構(gòu)成渦輪的活動葉片、固定葉片的表面上實施隔
熱涂層(Thermal Barrier Coating )。
通過隔熱涂層，形成于部件表面上的部件(以下稱為"隔熱涂層)一 般由稱為頂面涂層的最外層，與將稱為粘合涂層的與頂面涂層及基材接合 的層的2個層構(gòu)成。在燃?xì)鉁u輪用的隔熱涂層的情況下，在頂面涂層采用 低導(dǎo)熱性的陶瓷，在粘合涂層采用耐氧化性優(yōu)良的合金。
如果這樣的隔熱涂層還長期處于高溫狀態(tài)，則在粘合涂層中的與頂面 涂層接觸的一側(cè)，產(chǎn)生接受來自頂面涂層的熱量而氧化的氧化物 (Thermally Grown Oxide，以下稱為氧化皮層)。氧化皮層產(chǎn)生于與頂面 涂層接觸的部分，伴隨熱負(fù)荷的增加，其體積膨脹。如果氧化皮層膨脹， 使厚度增加，則產(chǎn)生氧化皮層將頂面涂層上推，在頂面涂層中產(chǎn)生開裂等 情況，根據(jù)情況不同，存在頂面涂層與基材和粘合涂層剝離的問題。
為了事先察覺到在這樣的隔熱涂層中產(chǎn)生的剝離，要求評價隔熱涂層 的損傷的程度，即性能變差狀態(tài)的方法，在下述的專利文獻(xiàn)1中記載的技 術(shù)中，通過使球體碰撞等的，對隔熱涂層施加沖擊力的方式，將隔熱涂層 破壞，根據(jù)剝離等的破壞的狀況，把握隔熱涂層的性能變差狀態(tài)。
專利文獻(xiàn)1:日本特開2002-277383號文獻(xiàn)
但是，對于專利文獻(xiàn)1中記載的技術(shù)，由于對隔熱涂層施加較強(qiáng)的沖 擊力，將隔熱涂層的組織破壞，故不適合于以光學(xué)方式觀察隔熱涂層，把
4握性能變差狀態(tài)的場合。
另外，氧化皮層為即使厚，仍是極薄的，而為20pm值的層，由于不 為單純的組分的氧化物，故也難以通過非破壞的方式，準(zhǔn)確地把握隔熱涂 層的氧化皮層的狀態(tài)。
特別是，在評價設(shè)置于燃?xì)鉁u輪用的葉片上的葉片的隔熱涂層的變差 性能狀態(tài)的情況下，實施切斷葉片等的處理，將隔熱涂層和部件一起破壞。 由此，每當(dāng)進(jìn)行隔熱涂層的評價時，必須代替已破壞的部件，而設(shè)置新的 部件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對上述情況而提出的，本發(fā)明的目的在于提供一種盡可能 地不損傷部件而可從部件的表面采取試樣片的試樣片采取方法以及一種 不將葉片破壞而可推定燃?xì)鉁u輪用的葉片的溫度的葉片的溫度推定方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的試樣片采取方法為從在表面上設(shè)有層的
部件中采取試樣片的試樣片采取方法，其特征在于，包括切口形成步驟， 從表面沿厚度方向輸送具有筒狀刀刃的筒狀刀具并進(jìn)行切削，從而形成筒 狀的切口；試樣片切取步驟，從筒狀的切口朝向內(nèi)側(cè)進(jìn)行切削，從而切取
構(gòu)成在切口的內(nèi)側(cè)的試樣片。
在本發(fā)明的試樣片采取方法中，可包括在形成筒狀的切口之后，以向 外側(cè)擴(kuò)大切口的方式切削部件的切口擴(kuò)大步驟，試樣片切取步驟可將具有 圓盤狀刀刃的旋轉(zhuǎn)刀具插入筒狀的切口內(nèi)并進(jìn)行切削。
在本發(fā)明的試樣片采取方法中，部件可為燃?xì)鉁u輪用的葉片，葉片為 在基材上設(shè)有隔熱涂層的層地構(gòu)成表面，在切口形成步驟中，筒狀刀具被 輸送直至其與基材接觸，在試樣片切取步驟中，旋轉(zhuǎn)刀具可切削基材。
在本發(fā)明的試樣片采取方法中，在切口形成步驟中，可局部重復(fù)形成 多個筒狀的切口。
本發(fā)明的葉片的溫度推定方法也可是采用通過上述試樣片采取方法 獲得的試樣片，推定在基材上依次形成有粘合涂層和頂面涂層的葉片的溫 度的方法，其中，根據(jù)與葉片相同組份的供試體，計算葉片的氧化皮層的 厚度與溫度、時間的關(guān)系，然后利用該關(guān)系，根據(jù)由實際設(shè)備獲得的試樣片的氧化皮層的厚度推定葉片的金屬溫度。
另外，本發(fā)明的葉片的溫度推定方法也可是采用通過上述試樣片采取 方法獲得的試樣片，推定在基材上形成有作為陶瓷層的頂面涂層的葉片的 溫度的方法，其中，根據(jù)所獲得的試樣片，通過X射線衍射法測定在頂面 涂層生成的單斜晶的量，并根據(jù)該單斜晶的量推定頂面涂層的表面溫度。
按照本發(fā)明的試樣片采取方法，由于包括通過具有筒狀刀刃的筒狀刀 具形成筒狀的切口的切口形成步驟和通過從筒狀的切口朝向內(nèi)側(cè)切削而 切取試樣片的試樣片切取步驟，故在采取試樣片時，盡可能地不對部件施 加沖擊力，可從部件的表面獲得試樣片?？蛇M(jìn)行部件的準(zhǔn)確的光學(xué)觀測。
在本發(fā)明的試樣片釆取方法中，包括在形成筒狀的切口之后，將切口 向外側(cè)擴(kuò)大地切削部件的切口擴(kuò)大步驟，因此，即使筒狀刀具的內(nèi)徑和外 徑的差小，切口的內(nèi)緣和外緣之間的距離小，仍可盡可能地與部件表面成 銳角地插入旋轉(zhuǎn)刀具。其結(jié)果是，可盡可能地使所切取的試樣片較薄，可 使切取試樣片之后在部件上形成的凹部盡可能地淺。
在本發(fā)明的試樣片采取方法中，部件為燃?xì)鉁u輪用的葉片，葉片為在 表面上設(shè)有隔熱涂層的層地構(gòu)成表面，在切口形成步驟中，筒狀刀具被輸 送直至其與基材接觸，在試樣片切取步驟中，旋轉(zhuǎn)刀具切削基材，由此， 可按照損失小的方式，采取燃?xì)鉁u輪的葉片的隔熱涂層的試樣片。由此， 不破壞地更換燃?xì)鉁u輪的葉片，可進(jìn)行氧化皮層的評價，評價葉片的性能 變差狀態(tài)。
在本發(fā)明的試樣片采取方法，局部重復(fù)形成多個筒狀的切口，由此， 可使從多個切口向外側(cè)擴(kuò)大的區(qū)域的面積相對所獲得的試樣片的面積的 面積比例小于形成一個切口的情況。由此，可一邊使向外側(cè)將切口擴(kuò)大的 麻煩的步驟抑制在最小限度， 一邊獲得多個試樣片。
本發(fā)明的葉片的溫度推定方法根據(jù)與葉片相同組分的供試體，計算葉 片的氧化皮層的厚度與溫度、時間的關(guān)系，然后利用該關(guān)系，根據(jù)由實際 設(shè)備獲得的試樣片的氧化皮的厚度推定葉片的溫度，由此，在盡可能地不 損傷葉片的情況下，可推定葉片的溫度。由于獲得試樣，無需更換葉片， 故可以低成本評價葉片的性能變差狀態(tài)。
此外，本發(fā)明的葉片的溫度推定方法根據(jù)從上述試樣片采取方法獲得
6的試樣片，通過X射線衍射法測定在頂面涂層中產(chǎn)生的單斜晶的量，并根 據(jù)該單斜晶的量推定頂面涂層的表面溫度，由此，在盡可能地不損傷葉片 的情況下可推定葉片的溫度。由于獲得試樣，無需更換葉片，故可以低成 本評價葉片的性能變差狀態(tài)。


圖1為表示實施例1的燃?xì)鉁u輪的整體結(jié)構(gòu)的縱向剖視圖； 圖2為實施例1的葉片的剖視圖3-1為表示實施例1的設(shè)置在葉片上的隔熱涂層的一個實例的圖3-2為表示實施例1的隔熱涂層內(nèi)而形成氧化皮部的狀態(tài)的圖4為表示實施例1的超聲波刀具的圓筒狀刀刃的立體圖5-1為說明采取實施例1的試樣片的各步驟的加工內(nèi)容的圖，表示 加工前的狀態(tài)的圖5-2為說明采取實施例1的試樣片的各步驟的加工內(nèi)容的圖，表示 圓筒狀的切口進(jìn)入隔熱涂層的狀態(tài)的圖5-3為說明采取實施例1的試樣片的各步驟的加工內(nèi)容的圖，表示 通過研磨機(jī)切削圓筒狀的切口的周圍的狀態(tài)的圖5-4為說明采取實施例1的試樣片的各步驟的加工內(nèi)容的圖，表示 通過具有圓盤狀刀刃的旋轉(zhuǎn)刀具切削位于試樣片之下的基材的狀態(tài)的圖5-5為說明采取實施例1的試樣片的各步驟的加工內(nèi)容的圖，從基 材切離試樣片的狀態(tài)的圖6為實施例1的試樣采取中的隔熱涂層的俯視圖7為表示通過超聲波刀具形成于葉片上的切口的另一方式的圖8-1為實施例2的電火花線切割裝置的主視圖8-2為實施例2的電火花線切割裝置的側(cè)視圖9-1為說明實施例2的電火花線切割裝置的動作的圖，其表示電極 進(jìn)入形成于隔熱涂層上的切口中的狀態(tài)的圖9-2為說明實施例2的電火花線切割裝置的動作的圖，其為表示電 極在進(jìn)行切削的同時沿基材表面而移動的狀態(tài)的圖9-3為說明實施例2的電火花線切割裝置的動作的圖，在結(jié)束切削
7后，電極從切口拔出的狀態(tài)的圖。 附圖標(biāo)號說明
1燃?xì)鉁u輪；
3壓縮機(jī)；
5渦輪；
10固定葉片(葉片)； 11活動葉片(葉片)； 20試樣片；
20c、 20e、 20f i式樣片;
100基材；
100a基材的表面；
110隔熱涂層；
112粘合涂層；
112s氧化皮層；
114頂面涂層；
114a表面(葉片的表面);
120內(nèi)緣；
121切口；
122外緣；
200超聲波刀具(筒狀刀具)
202刀刃(筒狀刀刃)
220旋轉(zhuǎn)刀具；
222刀刃(圓盤狀刀刃)；
300電火花線切割裝置(放電取樣裝置);
310電極；
315電極保持架；
320滑動機(jī)構(gòu)；
330旋轉(zhuǎn)軸
340滾輪；
具體實施例方式
下面參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)行具體說明。另外，本發(fā)明并不受到該實 施方式的限定。另外，下述實施方式的組成部件包括本領(lǐng)域技術(shù)人員容易 想到的類型或?qū)嵸|(zhì)上相同的類型。
實施例1
通過圖1 圖3-2對適合采用本實施例的隔熱涂層試樣片的采取方法 的燃?xì)鉁u輪與設(shè)置于該燃?xì)鉁u輪的葉片上的隔熱涂層進(jìn)行說明。圖1為表 示燃?xì)鉁u輪的整體結(jié)構(gòu)的縱向剖視圖。圖2為葉片的剖視圖。圖3-l為表 示設(shè)置于葉片上的隔熱涂層的一個實例的圖，圖3-2在隔熱涂層內(nèi)形成氧 化皮層的狀態(tài)的圖。另外，圖l和圖2僅以示意方式表示涉及本發(fā)明的主 要部分。另外，圖3為由圖2的兩點劃線B圍繞的部位的放大圖。
如圖l所示的那樣，本實施例的燃?xì)鉁u輪l為產(chǎn)業(yè)之用，從空氣的流 動的上游側(cè)朝向下游側(cè)設(shè)置空氣接收口2、壓縮機(jī)3、燃燒器4和渦輪5。 從空氣接收口2接收的空氣通過壓縮機(jī)3而壓縮，形成高溫、高壓的壓縮 空氣，供給燃燒器4。燃燒器4向壓縮空氣供給天然氣等氣體燃料或輕油 或重油等液體燃料，并使燃料燃燒，形成高溫、高壓的燃燒廢氣。在燃燒 器4中產(chǎn)生的高溫、高壓的燃燒廢氣供給渦輪5。
在渦輪5中，固定葉片10和活動葉片11交替地排列。渦輪5通過固 定葉片10和活動葉片11，將從燃燒器4供給的燃燒廢氣的能量變換為轉(zhuǎn) 矩。渦輪5從燃燒廢氣接收到的機(jī)械動力中的一部分用于壓縮機(jī)3的驅(qū)動， 剩余的用于發(fā)電等。另外，"葉片"指活動葉片或固定葉片。
如圖2所示的那樣，本實施例的葉片10(11)在其截面的全周范圍內(nèi)， 在基材100的表面100a上設(shè)置隔熱涂層110的層。隔熱涂層110通過相 對基材100的表面100a，進(jìn)行蒸鍍、噴鍍的方式設(shè)置。通過在葉片10(11) 上設(shè)置隔熱涂層110，可使基材100的溫度(金屬溫度)低于與葉片10(11) 接觸的燃燒廢氣的溫度(例如，150(TC)。
如圖3-1所示的那樣，本實施例的隔熱涂層110包括作為構(gòu)成葉片10 (11)的外表面的最外層的頂面涂層114;作為將頂面涂層114和基材100 結(jié)合的金屬結(jié)合層的粘合涂層112。粘合涂層112的材質(zhì)采用耐氧化性優(yōu) 良的MCrAY (M: Ni， Co， Fe等)的合金。通過低壓等離子噴鍍等的方式在基材100上施工該合金，由此形成粘合涂層112。另一方面，頂面涂 層114的材質(zhì)采用氧化鋯系的陶瓷。通過借助大氣壓等離子噴鍍或電子束 物理蒸鍍法，在粘合涂層112上施工該陶瓷，從而形成頂面涂層114。
頂面涂層114在內(nèi)部具有多個氣孔等，從而具有隔熱性。頂面涂層114 使基材100的溫度小于與接觸該表面114a的燃燒廢氣的溫度。粘合涂層 112將頂面涂層114和基材100結(jié)合，并且防止因進(jìn)入頂面涂層114內(nèi)的 燃燒廢氣或其熱量使基材100發(fā)生氧化的情況。另外，頂面涂層114的表 面114a構(gòu)成葉片10 (11)的表面。
如果如上述那樣構(gòu)成的燃?xì)鉁u輪1長時間地運轉(zhuǎn)，則在活動葉片11 和固定葉片10的隔熱涂層110中，與粘合涂層112和頂面涂層114的邊 界鄰接，并在粘合涂層112上，如圖3-2所示的那樣，產(chǎn)生作為氧化物的 氧化皮層112s。氧化皮層112s的區(qū)域伴隨承受熱負(fù)荷而變大(成長)。由 此，將頂面涂層114上推到與基材100離開的一側(cè)，在粘合涂層114中產(chǎn) 生裂紋，由于這樣的情況，存在頂面涂層114剝離的問題。
為了把握這樣的隔熱涂層110中的氧化皮層112s的生成狀態(tài)，在本實 施例中，采用具有圓筒狀刀刃(切削部)的超聲波刀具，從燃?xì)鉁u輪機(jī)的 葉片的表面采取隔熱涂層的試樣片，下面通過圖4 7，對隔熱涂層的試樣 片的采取方法進(jìn)行說明。圖4為表示超聲波刀具的圓筒狀刀刃的立體圖。 圖5-l 圖5-5為對采取試樣片的各步驟的加工內(nèi)容進(jìn)行說明的圖。圖6 為試樣采取中的隔熱涂層的俯視圖。圖7為表示通過超聲波刀具形成于葉 片的表面上的切口的另一形式的圖。
另外，圖5-1表示加工前的狀態(tài)，圖5-2表示圓筒狀的切口進(jìn)入隔熱 涂層110中的狀態(tài)，圖5-3表示通過研磨器切削圓筒狀的切口的周圍的狀 態(tài)，圖5-4為表示通過具有圓盤狀刀刃的旋轉(zhuǎn)刀具切削位于試樣片之下的 基材100的狀態(tài)，圖5-5表示試樣片從基材100切開的狀態(tài)。
如圖4所示的那樣，本實施例采用的超聲波刀具200通過刀刃202細(xì) 微振動的方式，對加工對象部件進(jìn)行切削。超聲波刀具200的刀刃202呈 圓筒狀，其直徑D在3 5mm的范圍內(nèi)。該超聲波刀具200通過將刀刃 202按壓于隔熱涂層IIO上，可在隔熱涂層110上形成圓筒狀的切口。另 外，超聲波刀具200按照可把握刀刃202的輸送，即在從刀刃202的頂面
10涂層114朝向基材100的方向上的移動(由圖中的箭頭A表示)的距離的 方式構(gòu)成。
如圖5-l所示的那樣，首先，從隔熱涂層IIO上垂直地使圓筒狀刀刃 202突立使其振動，開始頂面涂層114的切削。接著，在切削頂面涂層114 和粘合涂層112的同時，如圖中的箭頭A所示的那樣，朝向基材IOO，按 照隔熱涂層110的厚度的量輸送刀刃202。
此外，超聲波刀具200的刀刃202的振動頻率采用在lkHz 50kHz 的范圍內(nèi)的頻率。伴隨振動頻率的增加，切削速度，即刀刃的輸送速度也 可增加，但是在50kHz以上的場合，切削速度過大，對頂面涂層114造成 損傷。另一方面，在lkHz以下的場合，頂面涂層114的切削速度在后述 的標(biāo)準(zhǔn)條件的百分之一以下，顯著降低。在本實施例的標(biāo)準(zhǔn)條件下，刀刃 的振動頻率設(shè)定在25kHz，并且刀刃的輸送速度設(shè)定在0.5mm/min。
還有，超聲波刀具200的磨粒采用金剛砂(SiC)，該粒度采用粒度 #240 #1000，即磨粒的直徑約在16nm 60|xm的范圍內(nèi)。在本實施例的 標(biāo)準(zhǔn)條件下，粒度設(shè)定在糾OO，即磨粒的直徑設(shè)定在約30,。另外，如 果磨粒的粒度小于#240，即磨粒的粒徑增大，則切削速度增加，但切斷面 易產(chǎn)生損失，如果大于#1000，即磨粒的粒徑變小，則切削速度顯著降低。
接著，如圖5-2所示的那樣，超聲波刀具200的刀刃202進(jìn)行切削， 直至與作為基材100和隔熱涂層110的邊界的基材表面100a接觸(切口 形成步驟)。由此，如圖6所示的那樣，可在隔熱涂層IIO上形成圓筒狀 的切口 121。隔熱涂層110中的，由該圓筒狀的切口 121圍繞的部位構(gòu)成 后述的試樣片20。即，切口 121的內(nèi)緣120構(gòu)成試樣片20的緣。
然后，如圖5-3所示的那樣，在之后的步驟中，以可插入具有圓盤狀 的刀刃222 (切削部)的旋轉(zhuǎn)刀具220的方式通過研磨機(jī)等去除位于切口 121的外側(cè)的隔熱涂層110。具體來說，如圖6所示的那樣，對與切口 121 的外緣122鄰接的隔熱涂層110進(jìn)行切削，從外緣122向沿著基材100的 表面100a的方向切削至離開規(guī)定的距離的緣130處，由此，將切口 121 擴(kuò)大(切口擴(kuò)大步驟)。緣130與切削前的頂面涂層114的表面114a連續(xù)。 即，從切口 121的外緣122到以規(guī)定的距離間隔開的緣130，按照伴隨從 外緣122朝向緣130的離開，從基材100的表面100a朝向頂面涂層114的表面114a的方式呈盤狀切削。這樣，切削與切口 121的外緣122鄰接 的區(qū)域133的隔熱涂層110，從而向外側(cè)呈盤狀將切口 121擴(kuò)大。
另外，如圖5-4所示的那樣，在之后構(gòu)成試樣片20的部分20a中靠粘 合涂層112的基材100的一側(cè)通過具有極薄的圓盤狀的刀刃222(切削部) 的旋轉(zhuǎn)刀具220進(jìn)行切削。
在旋轉(zhuǎn)刀具220中，金剛石的磨粒通過電解沉積于圓盤上，構(gòu)成圓盤 狀的刀刃222。在旋轉(zhuǎn)刀具220中，圓盤狀的刀刃222旋轉(zhuǎn)，由此可切削 加工對象部件中的與刀刃222接觸的部位。旋轉(zhuǎn)刀具220的刀刃222采用 厚度在0.05 0.4mm的范圍內(nèi)的刀刃。在本實施例中，旋轉(zhuǎn)刀具220的刀 刃的厚度T采用0.2mm的厚度。另外，如果采用刀刃的厚度小于0.05mm 的旋轉(zhuǎn)刀具，則在切削中刀刃222撓曲。另一方面，如果采用刀刃222的 厚度超過0.4mm的旋轉(zhuǎn)刀具，則"切削量"大，大大地切削基材IOO，由 此，最好不采用該方式。另外，旋轉(zhuǎn)刀具220的圓盤狀的刀刃222的外徑 采用充分地大于超聲波刀具200的圓筒狀刀刃202的內(nèi)徑D2的外徑。
在旋轉(zhuǎn)刀具220中，按照不切削構(gòu)成試樣片20的部分20a中的粘合 涂層112的方式插入刀尖223。此外，按照圓盤的表面222a和基材100的 表面100a盡量構(gòu)成較小的角度，以便盡可能地不切削位于粘合涂層112 之下的基材100的方式插入旋轉(zhuǎn)刀具220。
另外，通過旋轉(zhuǎn)刀具220，在從圓筒狀的切口 121的內(nèi)緣120到全周 的范圍內(nèi)，從構(gòu)成試樣片20的部分20a朝向內(nèi)側(cè)切削基材100，由此，如 圖5-5所示的那樣，從葉片10 (11)切取試樣片20 (試樣片切取步驟)。 這樣，在本實施例中，可采取對應(yīng)于超聲波刀具200的筒狀刀刃202的內(nèi) 徑的試樣片20。所獲得的試樣片20用于隔熱涂層110的性能變差狀態(tài)的 評價。另外，所謂"內(nèi)側(cè)"，是指從切口 121朝向構(gòu)成試樣片的部分20a 的中心的方向，即圓筒狀的切口 121的徑向朝內(nèi)。
在采取試樣片20時，將基材100的一部分110c與試樣片20的頂面 涂層114和粘合涂層112 —起進(jìn)行切取，從而在基材100上形成作為痕跡 的凹部100e。但是，如果該凹部100e相對基材表面100a的深度B為0.5mm 左右，則再次在凹部100e上形成隔熱涂層110，由此，可將具有凹部100e 的葉片10 (11)照原樣用作燃?xì)鉁u輪1的渦輪5的葉片10 (11)。在以上說明的本實施例中，具有通過具有筒狀刀刃202的超聲波刀具200從隔熱涂層110的表面114a到基材100的表面，形成圓筒狀的切口121的步驟；通過具有圓盤狀的刀刃222的旋轉(zhuǎn)刀具220，從圓盤狀的切口 121朝向內(nèi)側(cè)進(jìn)行切削，切取試樣片20的步驟。由此，在采取時，盡可能地不對隔熱涂層IIO產(chǎn)生沖擊力，可從葉片10 (11)獲得具有隔熱涂層110的試樣片20。由此，可進(jìn)行設(shè)置葉片10 (11)的隔熱涂層110的粘合涂層112中產(chǎn)生的氧化皮層112s的厚度的測定等的，氧化皮層112s的準(zhǔn)確的光學(xué)觀察。其結(jié)果是，在燃?xì)鉁u輪1中，不更換渦輪5的葉片10(11)，而進(jìn)行隔熱涂層IIO的性能變差狀態(tài)的評價。
另外，在本實施例中，在通過超聲波刀具200形成切口 121之后，在全周的范圍內(nèi)，對位于切口 121的外側(cè)的隔熱涂層IIO進(jìn)行切削，并擴(kuò)大切口 12之后1，通過旋轉(zhuǎn)刀具220從切口 121朝向內(nèi)側(cè)進(jìn)行切削。由于在將切口 121向外側(cè)擴(kuò)大之后，將旋轉(zhuǎn)刀具220插入到切口 121，超聲波刀具200的內(nèi)徑D2和外徑Dl的差變小，切口 121的內(nèi)緣120和外緣122之間的距離變小，即使在該情況下，仍可將旋轉(zhuǎn)刀具220盡可能地以銳角方式插入基材100的表面。其結(jié)果是，可針對試樣片20，使與隔熱涂層110—起切取的基材100盡可能地薄，可在切取試樣片20之后，使形成于基材100上的凹部100e盡可能地淺。
此外，在本實施例中，對于超聲波刀具200的筒狀的切口 121，形成l個圓形的切口，但是，切口 121的形態(tài)并不限于此。比如，如圖7所示的那樣，也優(yōu)選局部重復(fù)地形成多個切口 121c、 121f。這樣，可使從切口121c、 121f向外側(cè)擴(kuò)大的區(qū)域135的面積與通過將切口 121c、 121f重合而獲得的試樣片(20c、 20e、 20f)的面積的比例小于形成一個切口 121的情況。由此，與向外側(cè)擴(kuò)大切口 121的其他步驟相比較，使麻煩的步驟為最小限度，同時可獲得多個試樣片20c、 20e、 20f。
實施例2
針對本實施例的隔熱涂層的試樣片的采取方法，采用圖5-2，圖5-3，和圖8-1和圖9-3進(jìn)行說明。圖8-1為電火花線切割裝置的主視圖。圖8-2為電火花線切割裝置的側(cè)視圖。圖9-1和圖9-3為說明電火花線切割裝置的動作的圖，圖9-l為表示電極進(jìn)入形成于隔熱涂層上的切口的狀態(tài)的圖。
13圖9-2為表示電極在通過放電進(jìn)行切削的同時，沿基材表面移動的狀態(tài)的
圖。圖9-3為表示電極結(jié)束切削，從切口抽出的狀態(tài)的圖。本實施例在代替旋轉(zhuǎn)刀具，而采用電火花線切割裝置，切取隔熱涂層的試樣片的方面，與實施例l不同，下面進(jìn)行具體說明。另外，對于燃?xì)鉁u輪、葉片和隔熱涂層，為與實施例l共同的結(jié)構(gòu)，采用同一標(biāo)號而省略對其的說明。
如圖8-l所示的那樣，電火花線切割裝置300包括由^字形的金屬絲構(gòu)成并通過放電可切削金屬的電極310;保持該電極310的電極保持架315。從未圖示的電源向電極310供電，電極310按照通過在作為加工對象部件的金屬部件的葉片10(11)之間產(chǎn)生放電，從而可切削葉片10(11)。
另外，電火花線切割裝置300包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電極保持架315的旋轉(zhuǎn)軸330;經(jīng)由撐桿325與旋轉(zhuǎn)軸330結(jié)合的滑動機(jī)構(gòu)320;使將滾輪340的運動傳遞給電極保持架315的旋轉(zhuǎn)軸330的旋轉(zhuǎn)傳遞給電極保持架315的撐桿325。旋轉(zhuǎn)軸330與未圖示的電動機(jī)結(jié)合，以旋轉(zhuǎn)軸330的軸心C為中心旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。旋轉(zhuǎn)軸330的轉(zhuǎn)矩從撐桿325經(jīng)由后述的滑動機(jī)構(gòu)320傳遞給電極保持架315。由此，可沿旋轉(zhuǎn)軸330的周向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電極310。
此外，電火花線切割裝置300還具有滑動機(jī)構(gòu)320，其可沿電極310和電極保持架315的旋轉(zhuǎn)軸330的徑向滑動；仿形模350，其形成在電極310的徑向上限定移動的輪廓面(外形面351、 352、 353);滾輪340,其沿著仿形模350的輪廓面351、 352、 353移動；桿，其將滾輪340的旋轉(zhuǎn)軸330的徑向的移動傳遞給電極保持架315和電極310。
滾輪340以可旋轉(zhuǎn)的方式支承于桿335上，沿仿形模350的輪廓面(351、 352、 353)移動。桿335通過未圖示的彈簧在旋轉(zhuǎn)軸330的徑向上向朝向仿形模350的輪廓面(351、 352、 353)的方向?qū)L輪340施力。由此，滾輪340可沿仿形模350的輪廓面(351、 352、 353)移動，桿335對應(yīng)于仿形模350的輪廓沿旋轉(zhuǎn)軸330的徑向驅(qū)動。在桿335上結(jié)合電極保持架315，并且經(jīng)由滑動機(jī)構(gòu)320結(jié)合在旋轉(zhuǎn)軸330上。由此，將旋轉(zhuǎn)軸330的旋轉(zhuǎn)和由仿形模350的輪廓面(351、 352、 353)限定的桿335的、向旋轉(zhuǎn)軸330的徑向的滑動移動合并傳遞給電極保持架315和電極310。
在這樣構(gòu)成的電火花線切割裝置300中，如圖8-2所示，電極310沿旋轉(zhuǎn)軸330的徑向滑動了使仿形模350的輪廓面(351、 352、 353)的截面形狀從以旋轉(zhuǎn)軸330的軸心C為中心的圓周形變化的量。g口，電火花線切割裝置300通過設(shè)定仿形模350的輪廓面(351、 352、 353)的截面形狀，可按照從旋轉(zhuǎn)軸330的軸心C到電極310的距離E為對應(yīng)于電極310的旋轉(zhuǎn)角位置的所需的值的方式調(diào)整。
在本實施例的隔熱涂層的試樣片采取方法中，與實施例1相同，首先，如圖5-2所示的那樣，通過具有圓筒狀刀刃202的超聲波刀具200，在從隔熱涂層IIO到基材IOO的范圍內(nèi)，形成圓筒狀的切口121 (切口形成步驟)。然后，如圖5-3所示的那樣，切削位于切口 121的外緣的外側(cè)的隔熱涂層110，從而將切口 121向外側(cè)擴(kuò)大(切口擴(kuò)大步驟)。
接著，將形成有切口 121的葉片10 (11)如圖9-1所示的那樣，放置于電火花線切割裝置300上，控制未圖示的電動機(jī)，使旋轉(zhuǎn)軸330旋轉(zhuǎn)，并且對電極310施加電壓并進(jìn)行放電。沿仿形模350的輪廓面(351、 352、353)中的第一面351移動滾輪340，由此，電極310沿旋轉(zhuǎn)軸330的周向旋轉(zhuǎn)移動，進(jìn)入切口 121的內(nèi)部。
然后，滾輪340如圖9-2所示的那樣，沿輪廓面(351、 352、 353)中的位于中間的第二面352移動。第二面352按照與第一面351相比較，沿旋轉(zhuǎn)軸330的徑向在仿形模350側(cè)使電極310滑動移動的方式形成凹部100e。該第二面352的形狀按照下述方式設(shè)定，沿該第二面352移動滾輪340，從而以旋轉(zhuǎn)軸330為中心，設(shè)置于滾輪340的相反側(cè)的電極310沿基材100和隔熱涂層110的基材表面100a平行地移動。通過這樣設(shè)定，電極310沿基材表面100a平行移動，并且在隔熱涂層110和基材100之間產(chǎn)生放電，從而沿著基材表面100a進(jìn)行切削(試樣片切取步驟)。
然后，滾輪340從第二面352沿第三面353移動，由此從葉片10(11)，切取試樣片20，電極310從切口 121中抽出。這樣，電火花線切割裝置300可從葉片10 (11)的表面切取隔熱涂層110的試樣片20。
如上面說明的那樣，在本實施例的隔熱涂層110的試樣片采取方法中，通過可將從旋轉(zhuǎn)軸330到電極310的距離E調(diào)整到與電極310的旋轉(zhuǎn)角位置相對應(yīng)的所希望的值的電火花線切割裝置300，進(jìn)行從筒狀的切口 121朝向內(nèi)側(cè)進(jìn)行切削從而切取試樣片20的步驟，由此，可使所采取的隔熱涂層110的試樣片20為盡可能地不包含基材100的試樣片。
另外，在本實施例中，電火花線切割裝置300包括仿形模350、沿仿形模350的輪廓面(351、 352、 353)移動的滾輪340、具有以可旋轉(zhuǎn)的方式指示滾輪340并且與電極保持架315結(jié)合的滾輪340，但是，電火花線切割裝置300的形態(tài)并不限于此?？蓪男D(zhuǎn)軸330到電極310的距離E調(diào)整到與電極310的旋轉(zhuǎn)角位置相對應(yīng)的所需的值。比如，相對本實施例的電火花線切割裝置300，可廢除仿形模350、滾輪340、桿335，代替保持電極保持架315的滑動機(jī)構(gòu)320而由可通過控制器進(jìn)行伸縮控制的促動器構(gòu)成。
實施例3
本實施例為根據(jù)通過實施例1或2的試樣片的采取方法獲得的隔熱涂層的試樣片推定作為基材的溫度的"金屬溫度"的方法，在下面進(jìn)行具體說明。另外，對于與燃?xì)鉁u輪、葉片和隔熱涂層共同的結(jié)構(gòu)，為與實施例l共同的結(jié)構(gòu)，采用同一標(biāo)號而省略對其的說明。
本實施例的金屬溫度推定方法為推定依次在基材100上形成粘合涂層112和頂面涂層114的葉片10 (11)的金屬溫度的方法，其中，根據(jù)與葉片10 (11)相同組成的供試體，計算與葉片10 (11)的氧化皮層112s的厚度與溫度、時間的關(guān)系，然后采用該關(guān)系，根據(jù)從實際設(shè)備獲得的試樣片20的氧化皮層112s的厚度推定葉片10 (11)的金屬溫度。由此，在盡可能地不損傷葉片10 (11)的基材100的情況下，可預(yù)測頂面涂層114的剝離等的葉片10 (11)的性能變差時期，可評價葉片10 (11)的殘留壽命。由于不必更換葉片，故可低成本地評價葉片的性能變差狀態(tài)。
另外，本實施例的金屬溫度推定方法為推定在基材IOO上依次形成粘合涂層112和頂面涂層114的葉片10 (11)的金屬溫度的方法，在根據(jù)與葉片10 (11)相同組成的供試體，求出與形成于葉片10 (11)的表面?zhèn)壬系奈龀鑫锵疃扰c溫度、時間的關(guān)系后，可采用該關(guān)系，根據(jù)形成于由實際設(shè)備獲得的試樣片20上的析出物消失深度，推定葉片IO (11)的金屬溫度。同樣通過該方法，可預(yù)測頂面涂層114的剝離等的葉片10(11)的性能變差時期，可評價葉片IO (11)的殘存壽命。
此外，本實施例的金屬溫度推定方法為推定在基材IOO上形成粘合涂層112的葉片10 (11)的金屬溫度的方法，可根據(jù)與葉片10 (11)相同 組份的供試體，求出與形成于葉片10 (11)的基材100表面的擴(kuò)散層的厚 度與溫度、時間的關(guān)系，然后可采用該關(guān)系，根據(jù)形成于由實際設(shè)備獲得 的試樣片20的擴(kuò)散層的厚度推定高溫部件的金屬溫度。同樣通過該方法， 可預(yù)測頂面涂層114的剝離等的葉片10 (11)的性能變差時期，可評價葉 片10 (11)的殘存壽命。
還有，本實施例的金屬溫度推定方法為推定在基材IOO上形成粘合涂 層112的葉片10 (11)的金屬溫度的方法，可根據(jù)與葉片10 (11)相同 組份的供試體，求出與形成于葉片10 (11)的基材IOO側(cè)的析出物消失深 度與溫度、時間的關(guān)系，然后可采用該關(guān)系，根據(jù)形成于由實際設(shè)備獲得 的試樣片20的析出物消失深度推定高溫部件的金屬溫度。同樣通過該方 法，可預(yù)測頂面涂層H4的剝離等的葉片10 (11)的性能變差時期，可評 價葉片10 (11)的殘存壽命。
另外，本實施例的金屬溫度推定方法的具體內(nèi)容在本申請人的日本特 許3794939號公報的第0001 0028段中記載，本實施例還包括對應(yīng)于這 些段落而說明的圖。
實施例4
本實施例的葉片10 (11)的溫度推定方法為根據(jù)通過實施例1或2的 試樣片20的采取方法獲得的隔熱涂層110的試樣片20，推定葉片10(11) 的頂面涂層114的溫度的方法，下面對其進(jìn)行說明。另外，對于燃?xì)鉁u輪， 葉片10 (11)和隔熱涂層110的結(jié)構(gòu)，為與實施例1共同的結(jié)構(gòu)，采用同 一標(biāo)號而省略對其的說明。
本實施例的葉片10 (11)的溫度推定方法為推定在基材100上形成作 為陶瓷層的頂面涂層114的葉片10 (11)的溫度的方法，根據(jù)所獲得的試 樣片20，通過X射線衍射法測定在頂面涂層114中產(chǎn)生的單斜晶的量， 并根據(jù)該單斜晶的量推定頂面涂層114的表面溫度。由此，非破壞性地推 定頂面涂層114的表面溫度，可預(yù)測頂面涂層114的剝離等的葉片10(11) 的性能變差時期，可評價葉片IO (11)的殘存壽命。由于不必更換葉片， 故可低成本地評價頂面涂層114的狀態(tài)。
在推定在基材IOO上形成頂面涂層114的葉片10 (11)的溫度的方法
17中，根據(jù)所獲得的試樣片20，對沿頂面涂層114的深度方向的截面的微小
組織進(jìn)行圖像處理，求出膜狀缺陷的面積率，由此，根據(jù)面積率推定頂面
涂層114的表面溫度。同樣通過該方法，可預(yù)測頂面涂層114的剝離等的 葉片IO (11)的性能變差時期，可評價葉片IO (11)的殘存壽命。
在推定在基材IOO上形成頂面涂層114的葉片10 (11)的溫度的方法 中，求出沿頂面涂層114的深度方向的剖面的硬度，根據(jù)該硬度推定頂面 涂層114的表面溫度。同樣通過該方法，可預(yù)測頂面涂層114的剝離等的 葉片IO (11)的性能變差時期，可評價葉片IO (11)的殘存壽命。
另外，本實施例的金屬溫度推定方法的具體內(nèi)容在本申請人的日本特 許3519703號公報的第0001 0038段中記載，本實施例還包括對應(yīng)于這 些段落而說明的圖。
此外，在上述各實施例中，作為在基材100上依次設(shè)置作為隔熱涂層 110、作為耐氧化層的粘合涂層112、作為陶瓷層的頂面涂層114的結(jié)構(gòu)， 試樣片20主要由粘合涂層112和頂面涂層114構(gòu)成，但是，隔熱涂層110 和試樣片20的結(jié)構(gòu)并不限于此。比如，也可為在設(shè)置于基材上的粘合涂 層與構(gòu)成葉片的表面的頂面涂層之間單獨設(shè)置耐氧化層的結(jié)構(gòu)。
工業(yè)方面可利用性
向上述那樣，本實施例的試樣片的采取方法用于設(shè)置在渦輪用的葉片 上的隔熱涂層的性能變差狀態(tài)的評價，特別是用于工業(yè)用的渦輪用的葉片 的性能變差狀態(tài)的評價。
權(quán)利要求
1、一種試樣片采取方法，該方法是從在表面上設(shè)有層的部件中采取試樣片的試樣片采取方法，其特征在于，包括切口形成步驟，從表面沿厚度方向輸送具有筒狀刀刃的筒狀刀具并進(jìn)行切削，從而形成筒狀的切口；試樣片切取步驟，從筒狀的切口朝向內(nèi)側(cè)進(jìn)行切削，從而切取構(gòu)成在切口的內(nèi)側(cè)的試樣片。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的試樣片采取方法，其特征在于， 包括切口擴(kuò)大步驟，在形成筒狀的切口之后，以向外側(cè)擴(kuò)大切口的方式切削部件，在試樣片切取步驟中，將具有圓盤狀刀刃的旋轉(zhuǎn)刀具插入筒狀的切口 內(nèi)并進(jìn)行切削。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的試樣片采取方法，其特征在于， 部件為燃?xì)鉁u輪用的葉片， 葉片為在基材上設(shè)有隔熱涂層的層地構(gòu)成表面， 在切口形成步驟中，筒狀刀具被輸送直至其與基材相接， 在試樣片切取步驟中，旋轉(zhuǎn)刀具對基材進(jìn)行切削。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的試樣片采取方法，其特征在于， 在切口形成步驟中，局部重復(fù)形成多個筒狀的切口。
5、 一種葉片的溫度推定方法，該方法是采用由權(quán)利要求4所述的試 樣片采取方法獲得的試樣片，推定在基材上依次形成有粘合涂層和頂面涂 層的葉片的溫度的方法，其特征在于，根據(jù)與葉片相同組份的供試體，計算葉片的氧化皮層的厚度與溫度、 時間的關(guān)系，然后利用該關(guān)系，根據(jù)由實際設(shè)備獲得的試樣片的氧化皮層 的厚度推定葉片的金屬溫度。
6、 一種葉片的溫度推定方法，該方法是采用由權(quán)利要求4所述的試 樣片采取方法獲得的試樣片，推定在基材上形成有作為陶瓷層的頂面涂層 的葉片的溫度的方法，其特征在于，根據(jù)所獲得的試樣片，通過X射線衍射法測定在頂面涂層中生成的單斜晶的量，并根據(jù)該單斜晶的量推定頂面涂層的表面溫度'
全文摘要
本發(fā)明提供一種試樣片采取方法，該方法為從葉片的表面(114a)采取試樣片的方法，其中，將具有圓筒狀刀刃的超聲波刀具從葉片的表面(114a)輸送至基材(100)的表面(100a)并進(jìn)行切削，從而形成圓筒狀的切口。在將切口向外側(cè)擴(kuò)大地進(jìn)行切削之后，通過具有圓盤狀刀刃(222)的旋轉(zhuǎn)刀具(220)從圓筒狀的切口朝向內(nèi)側(cè)進(jìn)行切削，從而切取位于切口的內(nèi)側(cè)的部分(20a)，將其作為試樣片。
文檔編號G01N1/04GK101669021SQ200880004349
公開日2010年3月10日 申請日期2008年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月16日
發(fā)明者佐近淑郎, 內(nèi)藤猛, 岡田郁生, 塚越敬三, 小熊英隆, 山田政博, 霞總司, 高橋孝二, 鳥越泰治 申請人:三菱重工業(yè)株式會社