2008 Fiscal Year Annual Research Report
摩擦を利用したナノ結晶微細構造表面膜の創製とそのトライボロジー特性評価
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19560153
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| Research Institution | Fukui National College of Technology |
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Principal Investigator |
加藤 寛敬 Fukui National College of Technology, 機械工学科, 教授 (30311020)
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| Keywords | 摩擦 / トライボロジー / 表面膜 / ナノ結晶化 / 超強加工 / 材料移着 / ナノ粒子 / 耐摩耗性 |
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| Research Abstract |
摩擦により生じた材料表面膜は、塑性ひずみの導入や材料移着によるナノ結晶化、相手材との合金化により微細構造を持ち、高硬度で耐摩耗性、耐凝着性に優れた高機能な膜であると考えられる。2年目の平成20年度では、摩擦を利用した材料表面膜の物性に加えて、その表面膜のトライボロジー特性の評価に重点を置いた。
その成果として、(1)ピンオンディスク摩擦試験を行ったS45C、純Fe、純Cuの全ての材質において、ナノ結晶化(S45Cで30-50nm、純Cuで100-150nm)した移着層や微細組織層が塑性流動組織の上に厚さ10〜50μm生成し、移着層と摩擦表面層の微細組織には大きな違いはない。(2)微細組織層・移着層は、全ての摩擦条件で硬さが母材より大幅に上昇したが、その硬度上昇度合いはホールペッチの法則より小さい。(3)摩擦表面膜厚さは,大気中よりも真空中で生成した方が厚く硬い。また、真空中で生成した微細表面膜は、耐摩耗性に優れるが、相手材アタック性もある。(4)純Fe、純Cuにおいても生成した微細組織の硬さが母材より上昇したことから,この微細組織(ナノ結晶)は,熱的要因よりも高ひずみ(SPD:Severe Plastic Deformation)により引き起こされたと考えられる。(5)純Cuピン、純Alピンと摩擦させてディスク表面に生成した移着膜は、ある摩擦距離までマイルド摩耗が続き、特に真空中で生成した移着膜のマイルド摩耗摩擦距離は長い。さらに、純Cuピンを摩擦させた後、純Agピンを摩擦させて生成した複合移着膜は、摩耗を大幅に低減する。(6)真空中でBiの微粒子を摩擦面に供給して生成した表面膜は、優れた摩擦摩耗特性を示す。
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