新規固体潤滑材の高温トライボロジー特性に関する研究

新型固体润滑剂高温摩擦学性能研究

基本信息

批准号：
11F01055
负责人：
佐々木信也
金额：
$ 0.38万
依托单位：
Tokyo University of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

室温から900℃までの高温環境下において,摩擦係数0.3以下,比摩耗量10-7mm2/Nを可能とする,新規高温固体潤滑材料の開発を目指す.摺動相手材料には,高温構造用セラミックスとして汎用性のあるアルミナ焼結体を用いた.摺動条件は,平均面圧100MPa,平均摺動速度は100mm/secを基準とした.新規開発材料の具体的な組成は,ジルコニアセラミックスをマトリックスとして,これに高温固体潤滑剤であるアルカリ土類硫化物(BaSO4,SrSO4)粒子を分散した複合材料をベースとするものである.これに,室温および中温域で固体潤滑作用を発揮する固体潤滑剤を添加して,それぞれの添加材料の機能発現および相互作用,さらに広い温度域における性能および耐久性について調べた.アルカリ土類硫化物であるBaSO4とSrSO4について,化学沈殿法を用いて様々な結晶形状と結晶粒径を保つ一次粒子の合成を行い,それぞれタイプの異なる粒子素材を作製した.これらの粒子を,ジルコニアをマトリックスとした複合材料粉末に添加し,SPS法により焼結した.この際,焼結条件と添加粒子の形状および構造変化を分析し,最適な焼結条件を見い出した.素材と焼結後における添加粒子の形状および構造との関係をもとに,高温摩擦・摩耗特性への添加粒子の影響を明らかにするための基礎データを収集した.高温摩擦・摩耗試験は,高速往復動式SRV試験機を用いた.作製したサンプルの微細組織や組成分布については,SEM-EDX,XPS,XRD装置を用いて解析した.同様に,摩擦試験後の表面をSEM観察することにより,摩擦・摩耗メカニズム解明のための知見を得た.以上の研究より,900℃までの高温環境下において十分な耐久性と摩擦・摩耗特性を有する新規固体潤滑材料の開発に成功した.アルミナとの摩擦係数は最大でも0.28となし,比摩耗量も4×10-8mm^2/Nであった.最も優れた特性を示した材料の組成は,ジルコニアをマトリックスとして,BaSO4とSrSO4の直径約500nmの球状粒子をそれぞれ20wt%ずつ混入した粉末を,SPS装置を用いてアルゴン中で1700度×10分間焼結したものであった.

我们的目标是开发一种新型高温固体润滑材料，在室温至900°C的高温环境下，可以实现0.3以下的摩擦系数和10-7mm2/N的比磨损率。滑动配合材料包括用于高温结构的陶瓷。使用多功能氧化铝烧结体作为滑动条件。该标准基于100 MPa的平均表面压力和100毫米/秒的平均滑动速度。新开发材料的具体成分由氧化锆陶瓷基体和碱土金属硫化物（高温固体润滑剂）组成BaSO4,SrSO4) 颗粒分散它以复合材料为基础。其中添加了在室温和中温下表现出固体润滑效果的固体润滑剂，以改善每种添加剂材料的功能和相互作用，以及在较宽温度范围内的性能和性能。我们研究了 B（一种碱土金属硫化物）的耐久性。对于aSO4和SrSO4，我们使用化学沉淀法合成了保持各种晶体形状和晶粒尺寸的初级颗粒，并为每种颗粒创建了不同类型的颗粒材料。这些颗粒被用作以氧化锆为基质的复合材料。粉末并采用SPS方法烧结此时，我们分析了烧结条件以及添加剂颗粒形状和结构的变化，根据烧结后材料与添加剂颗粒形状和结构的关系，找到了最佳的烧结条件。收集这些数据是为了阐明添加颗粒对摩擦和磨损特性的影响。使用高速往复SRV试验机进行高温摩擦磨损试验。使用SEM-EDX、XPS和XRD设备对制备的样品的显微组织和成分分布进行分析。同样，在摩擦试验后，通过SEM表面观察通过以上研究，我们成功开发出一种新型固体润滑材料，在高达900℃的高温环境下具有足够的耐久性和摩擦磨损特性。与氧化铝的摩擦系数最高，但为0.28。具体磨损量为4×10-8 mm^2/N。显示出最佳性能的材料成分是在氧化锆基质中含有各 20 wt% BaSO4 和 SrSO4 球形颗粒（直径约为 500 nm）的粉末，使用 SPS 在氩气中将其在 1700 度下加热 10 分钟它被烧结。

项目成果

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专利数量（0）

High-temperature Tribological Propertiesof Spark-Plasma-Sintered ZrO2(Y2O3)-Al2O3-Ba0.75Sr0.25SO4 Self-LubricatingNanocomposites

火花等离子体烧结ZrO2(Y2O3)-Al2O3-Ba0.75Sr0.25SO4自润滑纳米复合材料的高温摩擦学性能

DOI：
发表时间：
2011
期刊：
影响因子：
0
作者：
Y.F.Li;S.Sasaki
通讯作者：
S.Sasaki

Tribological Properties of aluminium-12% silicon alloy surface-treated with dispersed hard particles during sliding against different steels

摩擦学%20性能%20%20铝-12%%20硅%20合金%20表面处理%20含%20分散%20硬%20颗粒%20期间%20滑动%20对抗%20不同%20钢

DOI：
发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
0
作者：
Y.F.Li;S.Sasaki;Munisamy Subramanian;社本英二;s. sasaki
通讯作者：
s. sasaki

トライボロジー特性改善のための表面テクスチャリング

表面纹理化以提高摩擦学性能

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
油空圧技術
影响因子：
0
作者：
C.S.Wei;M.Subramanian;ほか;Munisamy Subramanian;Munisamy Subramanian;Munisamy Subramanian;Munisamy Subramanian;Munisamy Subramanian;佐々木信也
通讯作者：
佐々木信也

はじめてのトライボロジー

第一次摩擦学