| 研究課題/領域番号 |
20510081
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| 研究機関 | 仙台高等専門学校 |
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研究代表者 |
柴田 公博 仙台高等専門学校, 専攻科, 特任教授 (80413722)
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| 研究分担者 |
熊谷 進 仙台高等専門学校, マテリアル環境工学科, 准教授 (30390389)
鈴木 勝彦 仙台高等専門学校, 専攻科, 教授 (80187715)
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| キーワード | Q-スイッチNd:YAGレーザ / エンジン主要金属材料 / ディンプル形状 / 電子顕微鏡 / レーザ顕微鏡 / 衝撃波 / 摩擦摩耗特性 / 潤滑物質 |
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| 研究概要 |
本研究はナノセコンドパルスのレーザを用いて、摺動部表面に微細な溝を形成すると同時に、材料表面に発生する衝撃波を利用し、潤滑性能や耐摩耗性能の優れる物質を材料表面に打ち込むことにより、摺動性能に優れる新しい特性の表面を形成する技術を開発することである。昨年度までの研究結果より、レーザを照射により発生するプラズマにより、Al合金表面に微細なディンプルを形成することができ、ディンプルにはMoS2が埋め込まれていることが確認された。本年度に実施した項目と得られた結果をまとめる。
1)加工条件の最適化およびプラズマ反力と残留応力の測定:
a)種々の条件下でレーザを照射することにより生ずる表面改質層をSEM、EPMAおよびレーザ顕微鏡により観察し、潤滑物質の表面打ち込みのための適正な加工条件を明らかにした。
b)潤滑物質の飛散防止用のSUS304フィルムを用いた場合でも最大1GPaのプラズマ反力が発生し、Al合金の表面にMoS2を埋め込むことができた。
c)レーザ照射したAl合金には表面より深さ400μm以上にわたり残留圧縮応力が存在した。その最大値は140～160MPaで、深さ180μmで得られた。
2)摩擦摩耗試験によるフリクション係数の測定および耐摩耗特性の評価:
摩擦摩耗特性の評価装置を試作し、鋳鉄を相手材として用いた時のAl合金の摩擦摩耗特性を評価した結果、フリクション係数および耐摩耗特性のいずれも、レーザ照射を行うことにより、大幅に改善されることが明らかとなった。しかし、レーザ照射した試料において、MoS2の有無は特性値に大きな差を与えなかった。この原因としては、実施した摩擦摩耗特性の評価実験が、埋め込まれたMoS2が摩擦摩耗特性に直接関与できる条件下で行えなかったことによると考えられる。
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