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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11F01055/
• 关键词: トライボロジー; 表面・界面物性; 構造・機能材料; 省エネルギー; 設計工学

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.

At room temperature from 900℃ to high temperature environment, friction coefficient below 0.3, specific friction loss 10-7 mm2/N may be required, the new regulation high temperature solid lubricating material development guidance. For example, a high temperature structure can be used as a sintered body. The average surface pressure is 100MPa, and the average deflection speed is 100mm/sec. The specific composition of the new development material is that of high temperature solid lubricants with dispersed particles of earth sulfide (BaSO4, SrSO4). The addition of solid lubricants in the room temperature and intermediate temperature range results in the functional development and interaction of the additive materials, and the performance and durability of the additive in the temperature range. BaSO4 and SrSO4 are used in the synthesis of primary particles by chemical precipitation method. The SPS method is used to sinter composite powders. In this case, sintering conditions and the shape and structure of additive particles are analyzed, and the optimum sintering conditions are found out. The relationship between the shape and structure of the additive particles after sintering is discussed. For high temperature friction and wear testing, a high-speed reciprocating SRV test machine is used. The microstructure and composition distribution of the micro-structure were analyzed by SEM-EDX,XPS and XRD. In the same way, SEM observation of the surface after friction test is carried out, and the knowledge of friction and friction loss is obtained. In the above research, the new solid lubricating materials have been successfully developed under the condition of high temperature at 900 ℃, such as high durability, friction and friction characteristics. The friction coefficient is maximum 0.28 and the specific friction loss is 4×10-8mm^2/N. The best properties are shown in the composition of the material, which is composed of spherical particles of BaSO4 and SrSO4 with a diameter of about 500nm, mixed with powder by 20 wt %, and sintered at 1700 degrees ×10 minutes in SPS devices.

项目成果

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

• 发表时间: 2011
• 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

• 发表时间: 2012
• 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

• 发表时间: 2013
• 期刊: 油空圧技術
• 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

• 发表时间: 2013
• 作者: Burak Sencer;Tatuya Mori;Eiji Shamoto;佐々木信也
• 通讯作者: 佐々木信也