短繊維と粒子によるハイブリッド強化アルミニウム基複合材料のトライボロジー特性

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07650170
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Research Institution: University of Fukui
• Principal Investigator: 岩井 善郎 福井大学, 工学部, 教授 (40115291)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 本田 知己 福井大学, 工学部, 助手 (80251982)
• Keywords: 金属基複合材料 / MMC / トライボロジー / 耐摩耗性 / 短繊維強化複合材料 / ハイブリッド強化複合材料 / 摩耗形態

Research Abstract

ダイカスト用Al合金(ADC12)に,アルミナ短繊維を短繊維体積含有率V_f=3〜26%含有させた短繊維強化MMC,短繊維にさらに種々の粒子径d(0.6〜20μm)のアルミナ粒子を粒子体積含有率V_p=20%含有させたハイブリッド強化MMC,比較のため母材(ADC12)のディスク試験片とSUS440Bステンレス鋼窒化材のピン試験片(HV=1200)を組合せて,大気中でピン・ディスク摩耗試験を行った.
1.母材およびV_f=5%以下の短繊維材は,シビヤ摩耗を生じ,その後マイルド摩耗に遷移する.MMCの強化材の総体含有率が9%以上になるとシビヤ摩耗を生ぜず,アルミナ短繊維・粒子による強化はシビヤ摩耗の低減・防止に著しく効果がある。
2.マイルド摩耗率は,母材>短繊維材>ハイブリッド材となり,強化材による強化,とくにハイブリッド強化は単一強化よりもMMCの耐摩耗性向上に著しく効果がある.しかし,その摩耗形態は短繊維体積含有率V_f,粒子径dにより3タイプに変化する.母材およびV_f=5%以下の短繊維材は凝着摩耗型,V_f=5%以上の短繊維材およびd=6μm以下のハイブリッド材は3元アブレシブ摩耗型,d=6μm以上のハイブリッド材は2元アブレシブ摩耗型である.また摩耗形態により摩擦係数・相手材への攻撃性も変化する.
3.短繊維,粒子径の小さい粒子は,摩擦面に分散した強化材自身の硬さおよびマトリックス部の変形を拘束することより,MMCの表面層および表面下層の強度を上昇させる.また,粒子径の大きい粒子は接触荷重を支持する.そのためMMC摩擦面の真実接触部の強度が上昇し,MMCの耐摩耗性が向上する。
ことが明らかになった.

Research Products

• [Publications] Y.Iwai,H.Yoneda,T.Honda: "Sliding wear behavior of SiC whisker-reinforced aluminum composite" Wear. 181-183. 594-602 (1995)
• [Publications] Y.Iwai,W.Houeda,T.Honoda H.Yoneda: "Wear behavior of high tensile strength aluminum under dry and labricated condition" Wear. (in press). (1996)
• [Publications] Y.Iwai,T.Honda,H.Tatsuta: "Effects of environment on wear resistarce of SiC whisker reinforced alminum composite" Proc.of Int.Tribology Conferece,Yokohama '95. (in press). (1996)