ボールミル粉砕に固有な黒鉛の潤滑機構の解明-鉄粒子への変形集合組織形成に向けて-

阐明石墨球磨特有的润滑机制 - 致力于铁颗粒中变形织构的形成 -

基本信息

批准号：
17K14845
负责人：
本塚智
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Gifu National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-01 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

鉄粒子と黒鉛を酸素雰囲気下でボールミル粉砕すると、鉄粒子に磁気特性に優れた{100}<0vw>変形集合組織が形成される。本組織の形成には、黒鉛による鉄粒子表面の潤滑が重要であり、集合組織の配向性は潤滑度に比例して高まる。この黒鉛の潤滑性は、元の鉄粒子表面ではなく、粉砕によって現れる鉄粒子表面の新生面と雰囲気酸素の反応で生成する酸化膜の表面の方が高くなることが推測された。これは種々の塑性加工法の中でも、ボールミル粉砕のみが持つ特徴であり、被加工物の新生面形成量が極めて大きいことに起因する未知の現象である。本研究では、この酸化膜による黒鉛の潤滑性の発現機構の解明を目的とした。走査型摩擦力顕微鏡で、鉄粒子表面の摩擦係数を測定した結果、含酸素雰囲気下で黒鉛と共に粉砕された鉄粒子表面の摩擦係数が、低酸素分圧下で粉砕された場合と比較して低いことが確認された。さらに、XANES(X線吸収端近傍構造)による分析によって、この違いは鉄粒子表面の黒鉛結晶の配向性の違いに起因することを明らかにした。さらに、TEMによる直接観察により、含酸素雰囲気下で黒鉛と共に粉砕された鉄粒子表面の黒鉛は、そのベーサル面を鉄粒子表面と平行に配向させ、一方、低酸素分圧下で粉砕された場合は、ベーサル面がランダム配向していることを明らかにした。以上の結果から、酸化膜による黒鉛の潤滑性の発現機構は次のように考えられる。すなわち、ボールミルで粉砕された鉄粒子は多くの新生表面を持つ。この新生表面は反応性が高いため、粉砕雰囲気に応じた生成物を生じる。この生成物が黒鉛と相互作用し、黒鉛の配向を変化させる。その結果、黒鉛の潤滑性が、被潤滑面が形成される際の粉砕雰囲気に応じて変化し、特に酸化鉄は黒鉛を配向させる働きが強かったものと推測される。

当铁颗粒和石墨在氧气气氛中球磨时，在铁颗粒中形成具有优异磁性的{100}<0vw>变形织构。石墨对铁颗粒表面的润滑对于这种织构的形成很重要，并且织构的取向与润滑程度成比例地增加。据推测，石墨的润滑性不是在原来的铁颗粒表面上较高，而是在粉碎过程中出现的铁颗粒表面新表面与大气中的氧反应形成的氧化膜表面。这是各种塑性加工方法中只有球铣具有的特征，是由于工件上形成极大量的新表面而引起的未知现象。本研究的目的是阐明石墨由于该氧化膜而表现出润滑性的机制。使用扫描摩擦力显微镜测量铁颗粒表面的摩擦系数，结果发现，在含氧气氛中与石墨一起粉碎的铁颗粒表面的摩擦系数低于铁颗粒的摩擦系数。证实了在低氧分压下表面被压碎。此外，使用XANES（X射线吸收近边缘结构）分析表明，这种差异是由于铁颗粒表面石墨晶体的取向不同造成的。此外，通过TEM直接观察表明，在含氧气氛中与石墨一起粉碎的铁颗粒表面上的石墨，其基面平行于铁颗粒表面取向，而在低氧分压下粉碎时，在铁颗粒表面上的石墨的基面平行于铁颗粒表面。铁颗粒表面的取向与铁颗粒表面平行，表明基面是随机取向的。根据以上的结果，认为氧化膜带来的石墨的润滑性的机理如下。也就是说，在球磨机中研磨的铁颗粒具有许多新的表面。由于这种新表面具有高反应性，因此它生产的产品取决于研磨气氛。该产品与石墨相互作用并改变其方向。其结果，推测石墨的润滑性根据形成被润滑面时的粉碎气氛而变化，特别是氧化铁具有较强的使石墨取向的效果。

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

潤滑粉砕で鉄粉に形成された集合組織の再結晶過程に対する潤滑剤の効果

润滑剂对润滑磨削铁粉织构再结晶过程的影响

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
本塚智;佐藤　尚;岡崎　靖雄
通讯作者：
岡崎　靖雄

粉砕による鉄基軟磁性合金粉末における集合組織の発達と添加元素の影響

铁基软磁合金粉末破碎织构的形成及添加元素的影响

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
本塚智;中野　拓真
通讯作者：
中野　拓真

扁平状鉄粒子及びその製造方法

扁铁颗粒及其制造方法

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Visible light-induced antibacterial effects of the luminescent complex of hydroxyapatite and 8-hydroxyquinoline with gray titania coating

DOI：
10.1016/j.apsusc.2018.04.106
发表时间：
2018-08
期刊：
Applied Surface Science
影响因子：
6.7
作者：
Takehiko Matsuya;S. Morakul;Y. Otsuka;K. Ohnuma;M. Tagaya;S. Motozuka;Y. Miyashita;Y. Mutoh
通讯作者：
Takehiko Matsuya;S. Morakul;Y. Otsuka;K. Ohnuma;M. Tagaya;S. Motozuka;Y. Miyashita;Y. Mutoh

Formation process of the {001} fiber texture on iron particles using simple ball milling