フレッティング疲労に及ぼす水素の影響とその機構の解明および定量的評価法の確立

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水素中に微量の酸素を添加することで水素中フレッティング疲労強度が顕著に低下すること，酸素添加によって促進されたフレッティング摩耗がフレッティング疲労強度低下の一因であることをこれまでに明らかにしている．当該年度は水素中への微量酸素添加による水素中フレッティング疲労強度低下の詳細なメカニズムの解明を目的とし，微量酸素添加によるフレッティング摩耗促進の機構解明を行った．X線光電子分光法によるフレッティング面の成分分析を行い，高純度水素中では材料表面にもともと存在していた酸化膜がフレッティングによって除去され，さらに，フレッティング疲労試験中に酸化物の生成がないこと，微量酸素を添加した水素中ではフレッティング疲労試験中に酸化摩耗粉が生成されていることを明らかにした．酸化摩耗粉の生成はフレッティング摩耗を促進するため，酸素添加による酸化摩耗粉生成がフレッティング摩耗促進の一因であると考えられる．昨年度開発したMEMS技術を応用した水素中フレッティング疲労における相対すべり量測定方法を用いて種々の環境中でフレッティング疲労における相対すべり量を測定した．その結果，高純度水素中の相対すべり量は大気中に比べ顕著に低下した．高純度水素中では酸化膜が除去され材料の新生面同士が接触したため，接触面間で局所的な凝着が生じ，相対すべり運動を妨げたためである．一方，水素中に5 vol. ppmの酸素を添加した環境中では，相対すべり量は高純度水素中に比べ上昇した．酸素の添加によって生成された酸化摩耗粉が新生面同士の接触を妨げ，接触面間の凝着を抑制したことが原因である．相対すべり量の増加はフレッティング摩耗を促進するため，酸素添加による相対すべり量の増加もフレッティング摩耗促進の一因であると考えられる．