| 研究課題/領域番号 |
25289003
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| 研究機関 | 横浜国立大学 |
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研究代表者 |
高橋 宏治 横浜国立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90334630)
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| 研究分担者 |
北條 恵司 小山工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (10455115) [辞退]
長田 俊郎 国立研究開発法人物質・材料研究機構, その他部局等, 研究員 (50596343)
古池 仁暢 横浜国立大学, 学内共同利用施設等, 助教 (40603329)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | セラミックス / ショットピーニング / 摩耗 / 圧縮残留応力 / 窒化ケイ素 / ジルコニア |
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| 研究実績の概要 |
近年，軸受け等の摺動部材として，セラミックスが注目されている．セラミックスは，金属材料と比較して耐熱性に優れ，低摩擦であるため，摺動部材に適用した場合に高温環境にも耐えることができる．しかしながら，セラミックスは，金属に比べ破壊靱性が低い．そのため，表面欠陥が発生した場合には，その欠陥を起点に突発的破壊に至る可能性があり，信頼性が低い．このため，セラミックスの摺動部材への適用範囲は限られている．このような問題に対し，セラミックスにショットピーニング(以下，SP)を施工し，圧縮残留応力を導入させることで転動疲労強度や曲げ強度を向上できることを明らかにしてきた．しかしながら，SPによるセラミックスの摩耗特性の向上の研究はほとんど行われていない．そこで，本研究では窒化ケイ素(Si3N4)および部分安定化ジルコニア(PSZ)の摩耗特性に及ぼすSPの効果の調査を行うことを目的とした．
供試材として市販のSi3N4およびPSZを用いた．直圧式SP装置により，ZrO2ビーズを投射してSP処理を施した試験片を「SP材」と呼ぶ．SP材の表面に圧縮残留応力が導入されている．SP材およびNon-SP材について，ボールオンディスク摩擦摩耗試験機を用いて摩擦摩耗試験を行った．摩耗の途中経過を明らかにするため，試験を中断し，摩耗面の観察・計測を行った．
実験及び観察の結果，以下の点が明らかとなった．(1)セラミックスにSPを施工することで摩耗を抑制することができた．(2)摩耗面観察，粗さ測定結果からNon-SP材とSP材で摩耗状態が大きく異なっていた．(3)表面状態が変化し摩耗が抑制されたのはSPにより導入された圧縮残留応力が粒界破壊を抑制したためと考えられる．これらのことから，SPはセラミックスの摩耗特性向上に有効であると明らかになった．
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| 現在までの達成度 (段落) |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 次年度使用額の使用計画 |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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