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Elucidation of mechanisms of boundary lubricant film formation and breakdown based on analysis of surface multilayer crystal structures

基于表面多层晶体结构分析阐明边界润滑膜形成和破坏的机制

基本信息

批准号：
22H00188
负责人：
八木和行
金额：
$ 27.37万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

九州大学八木准教授の研究グループでは放射光XRD分析方法により境界膜の検出が可能かどうか検証を行った。実験装置にはピンオンリング型の摩擦試験機を用いた。実験装置の上部には可視光カメラと近赤外光カメラを設置して実験中の摩擦面のようすを観察できるようにした。X線は実験装置側面より入射させ、反対側にX線検出素子を二次元配列させた検出器を設置して摩擦面から検出されるX線回折光を取得した。使用した潤滑油は硫黄系極圧添加剤である。実験を行った結果、硫黄系極圧添加剤由来の反応膜である硫化鉄が生成されるようすを取得できることが明らかになった。また、酸化膜であるFe3O4も同時に検出されており、鋼、酸化膜、境界潤滑膜がそれぞれ本研究課題で提案した観察システムにより検出可能であることがわかった。京都大学平山教授の研究グループでは、表面上にある酸化膜が添加剤の吸着におよぼす影響を調べるために既存の原子間力顕微鏡に環境制御チャンバーを取り付け、しゅう動中の雰囲気制御を可能にした。その結果、例えば、脂肪酸系油性剤は金属酸化膜表面に吸着して摩擦係数を下げるが、無酸素環境下で金属表面を摩耗させて金属素地面を露出させた後に同じ油性剤を滴下したところ、摩擦係数は低下しなかった。これより、金属素地面に脂肪酸系添加剤は吸着しにくいことが示唆された。兵庫県立大学鷲津教授および鹿児島高専杉村准教授のグループでは、添加剤の金属および金属酸化物表面における吸着特性を調べるため、反応分子動力学計算プログラムを用いた添加剤および基油との相互作用に関する解析手法を提案した。その結果、従来から実験的に知られていたチェーンマッチングを定量化できることを示した。また、SPH法を用いて表面多層の状態と運動を再現するために確率論的な手法を用いた多層間ポテンシャルの粗視化、応力スキームの精査を進めた。

Research conducted by Professor Yagi of Kyushu University on the possibility of detecting boundary films by means of X-ray diffraction The friction tester is used in the test equipment. The upper part of the device is equipped with a visible light source and a near-infrared light source. The X-ray detector on the bottom of the X-ray detector is arranged in two dimensions, and the X-ray detector on the opposite side is arranged in two dimensions. Use of sulfur based extreme pressure additives As a result of this, sulfur is added to the electrode and the iron sulfide is produced. The research topic of this paper is to investigate the possibility of detecting Fe3O4 film, acidified film and boundary lubricating film simultaneously. Professor Hirayama of Kyoto University studies the possibility of adjusting the adsorption effect of additive on the surface of acidified films and the environmental control effect of existing atomic force micromirrors. For example, the fatty acid system oil surface adsorption friction coefficient is low, the metal surface friction coefficient is low in the acid-free environment, and the metal surface friction coefficient is low in the oil-free environment. The metal element is added to the fatty acid system. Professor Washizu, Hyogo Prefectural University, and Associate Professor Takashi Sugimura, Kagoshima, proposed analytical methods for adjusting adsorption characteristics of metal and metal acid surfaces with additives and for analyzing interactions between additives and base oils. The results of the study are shown in the table below. The SPH method is used to determine the state and motion of the surface layer. The SPH method is used to determine the state and motion of the surface layer.