2016 Fiscal Year Annual Research Report

Inhibition of fatigue fractures using graphene oxide as innovative lubricant additive

Research Project

Project/Area Number	15K13858
Research Institution	Okayama University
Principal Investigator	木之下博岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (50362760)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	大宮祐也岡山大学, 自然科学研究科, 助教 (40717203) 藤井正浩岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (80209014)
Project Period (FY)	2015-04-01 – 2017-03-31
Keywords	酸化グラフェン / 疲労破壊 / ピッチング / 摩擦 / 摩耗
Outline of Annual Research Achievements	昨年度に、様々な酸化グラフェンを分散した潤滑油で実験を行うために、潤滑油量が少なくて済み、疲労破壊に達する繰り返し回数を測定するための転動試験機を４台試作した。これによって実験をスムーズに進む体制を整えた。さらに酸化グラフェンのPAOへの分散も適切な分散剤を用いることで沈殿することなく分散状態を長時間にわたり保つことが可能となった。当初、ピッチングなどが生じる疲労破壊を、繰り返し回数を少なくして生じさせるために、焼き入れをしていないSUJ2基板を用いて実験を行ったが、疲労破壊よりも、摩耗の方が大きくなってしまった。そこで焼き入れし硬度の高いSUJ2基板を用いることで、繰り返し回数は大きくなったが摩耗が生じず疲労破壊を生じることができた。このような実験条件で無添加のPAOと酸化グラフェンを添加したPAOを用いて疲労破壊が生じる繰り返し回数を測定した。疲労破壊が生じる回数のワイブル分布を測定すると、明らかに酸化グラフェン分散PAOの方が、無添加のPAOよりも疲労破壊が生じる繰り返し回数が増加、すなわち疲労寿命が向上した。また転動痕を観察すると、無添加のPAOを用いた場合、疲労破壊と思われる多数の亀裂が生じていたが、酸化グラフェン分散PAOの場合はそのような亀裂がかなり少なくなっていた。このような亀裂は結果的に疲労破壊を誘発する。すなわち、酸化グラフェン分散PAOの場合は、亀裂が少なくなることで疲労寿命が向上したと思われる。