| 研究課題/領域番号 |
16560598
|
|---|
| 研究機関 | 独立行政法人海上技術安全研究所 |
|---|
研究代表者 |
千田 哲也 独立行政法人海上技術安全研究所, 企画部, 研究統括主幹 (80344240)
|
|---|
| 研究分担者 |
村上 健児 独立行政法人海上技術安全研究所, 輸送高度化研究額域・新材料利用研究グループ, グループ長 (60112067)
川越 陽一 独立行政法人海上技術安全研究所, 輸送高度化研究額域・新材料利用研究グループ, 主任研究員
足立 幸志 東北大学, 大学院・工学研究科・機械電子工学専攻, 助教授 (10222621)
|
|---|
| キーワード | アルミナ / トライボロジー / 塑性変形 / 電子顕微鏡 / 摩耗メカニズム / 微細構造 |
|---|
| 研究概要 |
高い耐摩耗性が期待されるアルミナセラミックスについて、摩擦面での塑性挙動に着目し、塑性変形と亀裂発生の微視的メカニズムの解明を試みた。アルミナセラミックスのボールオンディスク式摺動摩耗では、摩擦条件によって、比摩耗量が10^<-6>mm^3/Nm以下の摩耗がきわめて低く表面粗さが小さく保たれる状態(マイルド摩耗)と、10^<-3>〜10^<-5>mm^3/Nmの摩耗粉を多量に発生させて粗面化する摩耗(シビア摩耗)が起きる。これらの摩擦面の微細構造の違いを明らかにし、マイルド摩耗からシビア摩耗への遷移メカニズムを解明することを目的として、焼結アルミナ(純度99.9%及び99.5%)のディスクとボールを用いて、荷重、温度等を変化させた摩耗試験を実施し、マイルド状態の発現領域を調べた。
室温においては荷重が40N以下ではマイルド摩耗で、この状態は摩擦距離を最大6,000mまで摺動させても保持されたが、50Nでは粒界破壊によるシビア摩耗となった。試料を加熱すると100℃以上で5Nの軽荷重でも比摩耗量が増大するシビア摩耗となり、マイルド摩耗状態は得られなかった。
典型的なマイルド摩耗状態の摩擦面とシビア摩耗状態の摩擦面について、断面を含む試料を作製して透過電子顕微鏡(TEM)観察を行った。シビア摩耗の摩擦面は、表面に微細粒で非常に大きなひずみを有する層があり、その下には転位とマイクロき裂を含む塑性変形層がみられた。一方、マイルド摩耗状態の摩擦面の表面近傍も層状構造となっており、1結晶粒程度の厚さの塑性変形層がみられたが、シビア摩耗の表面とは異なり、最表層にはアモルファス状の物質が観察され、この層が何らかの潤滑機能を示すことが示唆された。
|
