LVDT（Linear Variable Differential Transformer）は、直線変位の測定に使用される堅牢な電気変圧器の一種である。電力タービン、油圧、オートメーション、航空機、人工衛星、原子炉など、さまざまな産業用途で広く使われている。
この研究では、LVDT と NANOVEA の高温モジュールのアドオンを取り上げます。 トライボメータ これにより、高温での摩耗プロセス中に、試験サンプルの摩耗トラック深さの変化を測定できるようになります。これにより、ユーザーは摩耗プロセスのさまざまな段階を COF の進化と関連付けることができます。これは、高温用途における材料の摩耗メカニズムとトライボロジー特性の基本的な理解を向上させる上で重要です。
測定目的
本研究では、高温下における材料の摩耗過程の変化をその場で観察できるNANOVEA T50トライボメーターの能力を紹介したいと思います。
アルミナシリケートセラミックスの異なる温度での摩耗過程を、制御・監視しながらシミュレートしています。
ナノビア
T50
NANOVEAトライボメータを用いて、アルミナシリケートセラミック板の摩擦係数（COF）および耐摩耗性などのトライボロジー挙動を評価した。アルミナシリケートセラミック板を室温（RT）から高温（400℃および800℃）まで炉で加熱し、その温度で摩耗試験を行った。
比較のため，800℃から400℃まで冷却し，さらに室温まで冷却した状態で摩耗試験を実施した。AI2O3ボールチップ(直径6mm，グレード100)を試験片にあてがった。COF，摩耗深さ，温度はその場でモニターした。
摩耗率Kは，Vを摩耗体積，Fを法線荷重，sを摺動距離，Aを摩耗痕の断面積，nを回転数とし，K=V/(Fxs)=A/(Fxn)の式で評価された．表面粗さと摩耗痕のプロファイルはNANOVEA光学式プロファイラで評価し，摩耗痕の形態は光学顕微鏡で観察した。
その場で記録された COF と摩耗痕深さをそれぞれ図 1 と図 2 に示す。図1において、"-I "は、温度が常温から高温まで上昇したときに行われた試験を表す。"-D "は、800℃の高温から温度を下げた場合を示す。
図 1 に示すように、異なる温度で試験したサンプルは、測定中、同等の COF ～ 0.6 を示しました。このような高いCOFは、相当量の破片を発生させる摩耗プロセスの加速につながります。摩耗痕の深さは、図2に示すように、摩耗試験中にLVDTによってモニターされました。室温での試料加熱前と試料冷却後の試験から、アルミナシリケートセラミックプレートは常温で進行性の摩耗プロセスを示し、摩耗痕深さは摩耗試験を通じて徐々に増加し、それぞれ～170μmと～150μmになりました。
これに対して，高温（400°C と 800°C）での摩耗試験 では，摩耗痕深さが摩耗プロセスの初期に急速に増加し， 試験を継続するにつれて遅くなるという，異なる摩耗挙動を示 した．400℃-I，800℃，400℃-Dで行った試験の摩耗痕深さは，それぞれ〜140μm，〜350μm，〜210μmであった。
を用いて、アルミナシリケートセラミック板の各温度における平均摩耗量と摩耗痕深さを測定した。 ナノビア にまとめたオプティカルプロファイラー。 図3.摩耗痕の深さは、LVDTを用いて記録したものと一致している。アルミナシリケートセラミックプレートは、400℃以下の温度では0.2mm3/N以下の摩耗率であるのに対し、800℃では〜0.5mm3/Nと大幅に増加した。アルミナシリケートセラミックプレートは、短時間の加熱処理では機械的/トライボロジー的特性が著しく向上せず、熱処理前と後で同等の摩耗率を有していることがわかった。
アルミナシリケートセラミックは、溶岩や不思議石とも呼ばれ、加熱処理前は軟らかく、機械加工が可能です。1093℃までの高温で長時間焼成することで、硬度と強度が大幅に向上し、その後、ダイヤモンド加工が必要となります。このようなユニークな特性を持つアルミナシリケートセラミックは、彫刻に最適な素材といえます。
本研究では、焼成に必要な温度よりも低い温度で短時間の熱処理（800℃ vs 1093℃）を行っても、アルミナシリケートセラミックスの機械的およびトライボロジー特性が向上しないことを示し、この材料にとって、実際の用途に使用する前の適切な焼成が不可欠なプロセスであることを示した。
本研究の総合的なトライボロジー解析に基づき、アルミナシリケートセラミックプレートは、室温から800℃までの異なる温度で同等の摩擦係数を示すことを示しました。しかし、800℃では0.5mm3/Nmと大幅に摩耗量が増加しており、このセラミックの適切な熱処理が重要であることを示しています。
ナノベーストライボメータは、1000℃までの高温で使用される材料のトライボロジー特性を評価することが可能です。COFと摩耗痕の深さをその場で測定する機能により、ユーザーは摩耗プロセスの異なる段階とCOFの変化を関連付けることができます。これは、高温で使用される材料の摩耗メカニズムとトライボロジー特性の基本的理解を深める上で非常に重要なことです。
ナノベーストライボメータは、ISO および ASTM に準拠した回転モードとリニアモードによる精密で再現性の高い摩耗・摩擦試験を提供し、オプションで高温摩耗、潤滑、トライボコロージョンを 1 つの統合済みシステムで利用することができます。ナノベアの比類なき製品群は、薄手または厚手、軟質または硬質のコーティング、フィルム、基材のあらゆるトライボロジー特性を測定するための理想的なソリューションです。
オプションの3D非接触プロファイラを使用すると、粗さなどの他の表面測定に加えて、摩耗痕の高解像度3Dイメージングが可能です。
3D光学プロファイラによる魚鱗表面解析
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NANOVEAを用いて魚鱗の形態や模様などを研究 3D非接触オプティカルプロファイラー。この生体サンプルの繊細な性質と、その非常に小さく角度の高い溝も、プロファイラーの非接触技術の重要性を強調しています。鱗の溝は環状と呼ばれ、これを研究することで魚の年齢を推定したり、木の年輪と同様に成長速度の異なる時期を区別したりすることもできます。これは乱獲を防ぐために野生の魚の個体数を管理する上で非常に重要な情報です。
タッチプローブや干渉計などの他の技術とは異なり、軸色法を用いた3D非接触光学式プロファイラでは、ほぼすべての表面を測定することができます。サンプルサイズは、オープンステージのため大きく変化し、サンプルの前処理は必要ありません。ナノからマクロレンジの表面形状を、試料の反射や吸収の影響を受けずに測定することができます。この装置では、ソフトウェアで結果を操作することなく、高い表面角度を測定できる高度な機能を備えています。透明、不透明、鏡面、拡散、研磨、粗面など、どのような材料でも簡単に測定することができます。この技術は、2Dおよび3D機能を組み合わせた利点とともに、表面研究を最大限に活用するための理想的で幅広い、使いやすい機能を提供します。
測定目的
このアプリケーションでは、高速センサーを搭載し、スケールの表面を総合的に解析する3D非接触プロファイラー、NANOVEA ST400を紹介します。
この装置では、中央部の高解像度スキャンとともに、サンプル全体をスキャンしています。比較のため、スケールの外側と内側の表面粗さも測定されました。
ナノビア
ST400
外側スケールの3Dビューとフォールスカラービューでは、指紋や木の年輪のような複雑な構造を見ることができます。これにより、ユーザーはスケールの表面特性を様々な角度から直接観察することができる分かりやすいツールを得ることができます。また、外側と内側を比較しながら、外側スケールの様々な測定値を表示します。
このアプリケーションでは、NANOVEA 3D非接触光学式プロファイラが、魚の鱗をさまざまな方法で特性評価できることを示しました。
鱗の外側と内側は、表面粗さだけで簡単に区別でき、粗さの値はそれぞれ15.92μmと1.56μmである。さらに、鱗の外表面にある溝（サーキュレーション）を分析することで、魚の鱗について正確な情報を得ることができます。中心点から帯状のサークルの距離を測定したところ、サークルの高さは平均で約58μmであることもわかりました。
ここに掲載したデータは、解析ソフトで利用できる計算の一部に過ぎません。
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