複合表面改質処理によるフレッティング疲労特性の改善と破壊機構の解明

通过复合材料表面改性处理改善微动疲劳性能并阐明断裂机制

• 批准号: 13750074
• 负责人: 岡根 正樹
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: University of Toyama
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750074/
• 关键词: フレッティング疲労; WC-Co(炭化タングステン); HVOF(高速フレーム溶射); 疲労強度; フレッティング疲労寿命; フレッティング摩耗; 凝着; NiCrMo鋼(SNCM439); WC-Co; HVOF; 溶射処理; 疲労寿命; NiCrMo鋼

フレッティング疲労は,各種の機械構造物の接触部で発生するわずかな表面損傷を起点とする疲労破壊過程であり,機器の疲労寿命を著しく低下させることから,設計上あるいは安全性確保の観点より重要な検討項目となっている.本研究では,有効な耐フレッティング疲労対策法を検討する研究の一環として,新しい溶射法である高速フレーム溶射(HVOF)を用いてWC-Coを溶射したNiCrMo鋼(SNCM439)のフレッティング疲労特性を検討した.得られた主な結果をまとめると,下記の通りである.(1)WC-Coを溶射した試験片の通常疲労強度は,未処理材のそれらに比べ低下した.これは,溶射の前処理として皮膜の密着性を高めるために行うブラスト処理時に生じる基材と皮膜界面の凹凸,および残留したブラスト粒子が疲労き裂の発生起点となったためである.(2)WC-Co溶射材のフレッティング疲労強度は,未処理材のそれらに比べて全般的に向上した.これは,溶射膜のもつ優れた耐摩耗性により寿命初期の段階での接線力(摩擦力)が軽減された結果である.(3)試験片および接触相手材の双方にWC-Coを溶射を施したところ,試験片のみにWC-Coを溶射した場合に比べフレッティング疲労強度は全般的にさらに向上した.その割合は,未処理材に対して1.4倍〜2.5倍であり,代表的な耐フレッティング疲労対策であるショット・ピーニングによるフレッティング疲労強度向上割合よりも高い値であり,耐フレッティング疲労対策としてWC-Co溶射がきわめて有効であることが明らかとなった.(4)試験片のみにWC-Coを溶射した場合,試験中に生じる接触相手材の摩耗粉(Fe系)が接触面間に凝着してしまい,寿命の中期以降は比較的高い接線力を示したのに対して,双方にWC-Coを溶射した場合には,そのような凝着が顕著に起こらず,より長期間にわたって低い接線力を維持した.

疲劳疲劳是一个疲劳故障过程，始于在各种机械结构的接触处发生轻微的表面损伤，并大大降低了设备的疲劳寿命，这使其在设计和安全方面是重要的考虑因素。在这项研究中，作为研究有效的有效疲劳对策的研究的一部分，使用新的热喷涂方法喷涂了由WC-CO喷涂的Nicrmo钢制成的Fretty（SNCM439），高速火焰喷涂（HVOF）的主要结果如下：（1）较低的材料的正常疲劳材料相比，该材料的正常疲劳量低于这些材料的强度。这是因为底物和涂料界面的不平衡是在爆炸处理过程中产生的，以改善涂层作为热喷涂的预处理，其余的爆炸颗粒成为疲劳裂纹的起源。 （2）通常将WC-CO喷涂材料的疲劳强度与未经处理的材料进行比较。这是热喷雾膜出色耐磨性的结果，可在生命的早期阶段降低切向力（摩擦力）。 （3）当在样品和接触伙伴材料上喷洒WC-CO时，与仅在样品上喷涂WC-CO相比，通常会进一步提高弯曲疲劳强度。该比例是未经处理的材料的1.4至2.5倍，通过Shot Peening实现了疲劳，这是防止疲劳的典型措施。该值高于G-fatigue强度的提高速率，并且已经表明WC-CO热喷涂非常有效，作为防止疲劳的措施。 （4）仅在样品上喷洒WC-CO时，在接触表面之间粘附的测试过程中产生的接触材料的磨损粉末（基于Fe的粉末（Fe），显示出中期中期的切向力相对较高，而当WC-CO在两侧喷涂WC-CO时，双方都没有显着出现效率，并且较低的切入力是在较长的切入力中维持了更长的时间。

项目成果

渡邉泰亮, 岡根正樹, 塩澤和章, 鈴木一隆: "WC-Co溶射SNCM439鋼のフレッティング疲労特性"日本機械学会 北陸信越支部 第40期総会・講演会 講演論文集. No.037-1. 331-332 (2003)

Yasuaki Watanabe、Masaki Okane、Kazuaki Shiozawa、Kazutaka Suzuki：“WC-Co喷涂SNCM439钢的微动疲劳性能”日本机械工程学会北陆信越分会第40次大会记录和演讲No.037-。 1. 331-332 (2003)

M.Okane, K.Shiozawa, M.Hiki, K.Suzuki: "Fretting Fatigue Properties of WC-Co Thermal Sprayed NiCrMo Steel"ASTM STP 1425 Fretting Fatigue : Experimental and Analytical Results. STP1425(印刷中). (2003)

M.Okane、K.Shiozawa、M.Hiki、K.Suzuki：“WC-Co 热喷涂 NiCrMo 钢的微动疲劳特性”ASTM STP 1425 微动疲劳：实验和分析结果 STP1425（印刷中）。