2013 Fiscal Year Research-status Report
金属の摩耗に対する温度・湿度・非摩擦時間効果の解明
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25420096
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Chiba Institute of Technology |
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Principal Investigator |
平塚 健一 千葉工業大学, 工学部, 教授 (30181168)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | トライボロジー / 摩耗 / 湿度 / 非摩擦時間 |
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| Research Abstract |
これまでの研究で我々は鉄の摩耗に対して摩擦していない時間（「非摩擦時間」）が影響を持つことを明らかにした．それによれば空気中鉄同士の摩擦において非摩擦時間を長くするとシビア-マイルド摩耗遷移が抑制され摩耗が増加する．しかしながらこの非摩擦時間効果が空気中の酸素によるのか水蒸気によるのか，また他の金属においても生じるかどうかについては調べられていなかった．そこで今年度は鉄の摩耗に対して酸素と水蒸気の影響を分離する実験，ならびにアルミニウムの摩耗に対しては非摩擦時間と湿度の効果について調べた．
得られた結果は以下の通りである．鉄の摩耗については，非摩擦時間中に作用するのは水蒸気のみであり酸素単独では作用を持たないことが示された．また水蒸気のある雰囲気では，アルゴンをキャリアガスとした場合には非摩擦時間の増加と湿度の増加は同じ作用をもたらすこと，酸素をキャリアガスとした場合は非摩擦時間の増加は酸素の摩耗抑制効果を阻害することがわかった．アルミニウムの摩耗については相対湿度40％を除くすべての湿度で非摩擦時間の対数に摩耗量が従った．また非摩擦時間が最短の0.1秒以外では相対湿度が高くなるに従って摩耗が増大することが示された．さらに相対湿度が高くなるほど，また，非摩擦時間が長くなるほど移着粒子の大きさが小さくなることが確認された．
雰囲気湿度やその曝露時間が効果を持つことは，水蒸気が表面に対して化学吸着のみならず物理吸着で作用していることを意味する．凝着摩耗機構は，これまで雰囲気酸素の化学吸着を用いて説明されてきた．しかしながら，本研究の結果は，水の物理吸着も摩耗機構に取り入れるべきことを示している．水中での摩耗は腐食摩耗として研究されている．湿潤気体中の摩耗は凝着摩耗と腐食摩耗の中間の形態に分類され，凝着摩耗機構，腐食摩耗機構の両面からのアプローチが必要となることが理解された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は温度と湿度を独立にコントロールできる雰囲気温度湿度制御装置を導入し，申請書記載の通り，空気中での金属の摩耗に対して湿度効果，非摩擦時間効果を調べた．得られた結果は摩耗のメカニズムに関する仮説を形成するために充分であり，次年度以降の研究においてそれを証明することが期待される．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は雰囲気温度湿度制御装置の性能を最大限に引き出すために，雰囲気温度を60度まで上げ，摩擦材として銅，ニッケルなどの金属に対して同様の実験を行う．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
予算の遂行は概ね予定通りであり予算額の99％を執行した．が，１円の桁まで一致する消耗品がなかったため次年度繰越とした．
薬品，試料などの消耗品費として使用予定である．
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Research Products
(2 results)
