ナノ気孔を有するセル構造体の動的接触機構に関する研究

细胞结构与纳米孔动态接触机理研究

基本信息

批准号：
15760087
负责人：
山口健
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760087/
关键词：
気孔セル構造体接触機構摩擦摩耗

项目摘要

本研究の目的は,ナノ気孔を有するセル構造体の静的接触特性及び摩擦・摩耗に及ぼす気孔率・気孔径の影響を明らかにすることにより,ナノ気孔を有するセル構造体の動的接触気孔を解明することである.平成16年度では,緻密鋳鉄(FC250),成長黒鉛鋳鉄(気孔率:6.72%),成長黒鉛鋳鉄の切削粉を原料として焼結によって作製された気孔率がほぼ等しく(気孔率はそれぞれ19,1%,17.7%),気孔径分布の異なる2種類の多孔質鋳鉄,の計4種類を用いて,含油(緻密鋳鉄については,潤滑油を塗布)条件下における摩擦・摩耗特性に及ぼす気孔率,気孔径の影響を明らかにした.なお,摩擦試験及び摩耗試験は,ボールオンディスク型摩擦・摩耗試験装置により,すべり速度0.001m/s〜4m/s,ヘルツ最大接触圧力100MPa〜700MPaの広範囲な条件下で行った.相手材には高炭素クロム軸受鋼SUJ2を用いた.本研究でこれまでに得られた主な結果は,以下のとおりである.1.緻密鋳鉄(FC250)は,400MPa以上の高接触圧力条件下では,すべり速度によらず油膜破断により焼き付きを生じるのに対して,気孔を有する成長黒鉛鋳鉄(気孔:6.72%),多孔質鋳鉄材料(気孔率:19.1%,17.7%)はともに400MPa以上の高接触圧力条件下においても0.2以下の低摩擦を示すことが判った.このことから,多孔質化することによる含油の効果が確認された.2.成長黒鉛鋳鉄(気孔:6.72%)は,低すべり速度・高接触圧力条件下及び高すべり速度条件下において油膜破断により,0.2以上の高い摩擦係数及び1×10^<-8>mm^2/N以上の高い比摩耗量を示すのに対して,多孔質鋳鉄材料(気孔率:19.1%,17,7%)は今回の試験条件の範囲では,明確な油膜破断を興さず,すべての条件において0.2以下の低い摩擦係数及び1×10^<-8>mm^2/N以下の低い比摩耗量を示すことが判った.このことから,気孔率の増加に伴う,含油条件下でのトライボロジー特性の向上が確認された.3.気孔径分布の異なる2種類(気孔率:19.1%,17.7%)の多孔質鋳鉄において,気孔径が小さく,かつ気孔径にばらつきの少ない多孔質鋳鉄は,低接触圧力,低すべり速度条件において0.1以下の低い摩擦係数及び1×10^<10>mm^2/N以下の極めて低い比摩耗量を示すことが判った.このことから,気孔率だけでなく,気孔径の制御によりトライボロジー特性の向上を得られることが判った.

本研究的目的是阐明孔隙率和孔径对具有纳米孔的泡孔结构的静态接触特性和摩擦磨损的影响，并研究动态接触对具有纳米孔的泡孔结构的影响。2004年，致密铸铁。 (FC250)，生长石墨铸铁（气孔率：6.72%）以生长石墨铸铁切削粉为原料，通过烧结生产了两种孔隙率大致相等（孔隙率分别为19%、1%和17.7%）且孔径分布不同的多孔铸铁。油浸条件下孔隙率对摩擦磨损特性的影响（致密铸铁涂润滑油）澄清了孔径的影响。使用球盘式摩擦磨损试验机，在滑动速度0.001m/s～4m/s、赫兹最大接触等多种条件下进行了摩擦磨损试验。下面以高碳铬轴承钢SUJ2作为对应材料进行研究。迄今为止获得的主要结果如下： 1.在400MPa或更高的高接触压力条件下，无论滑动速度如何，致密铸铁（FC250）都不会因油膜破裂而卡住。有气孔的石墨铸铁（气孔率：6.72%）、多孔铸铁材料（气孔率：19.1%、 17.7%）即使在400MPa以上的高接触压力条件下也表现出小于0.2的低摩擦力，这证实了通过使其多孔2.生长石墨铸铁（孔隙率：6.72%）的条件下的油浸渍效果。低滑移速度、高接触压力和高滑移速度。多孔铸铁材料（孔隙率：19.1%、17、7%）在试验条件范围内没有引起明显的油膜破裂，并且在所有条件下都具有低于0.2和1×1的低摩擦系数。结果发现，它表现出低于0^<-8>mm^2/N的低比磨损量。这证实了随着孔隙率的增加，含油条件下的摩擦学性能得到改善。3.在两种类型的多孔材料中不同孔径分布的铸铁（孔隙率：19.1%和17.7%），孔径较小且孔径大小不一。研究发现，摆动较小的多孔铸铁在低接触压力和低滑动条件下表现出小于0.1的低摩擦系数和小于1×10^<10>mm^2/N的极低比磨损量这表明不仅可以通过控制孔隙率而且可以通过控制孔径来改善摩擦学性能。