巨大ひずみ誘起ナノグラデーション微細組織高機能表層の創成とトライボ特性の向上

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摩擦加工を受けた表面は、ひずみ勾配をもつ巨大塑性ひずみによりナノ組織が形成され、バルクSPDでは達成できない超微細化が可能である。すなわち、バルクSPDで作製したバルクナノメタルに、摩擦加工（滑りバニシング、SB加工）を行えば、母材から表面にかけて組織が変化したナノグラデーション微細組織が形成され、表面に近くなるほど硬度が上昇し耐摩耗性が飛躍的に向上すると予想される。しかしながら、この硬度分布が材料の摩耗特性に及ぼす影響については明らかにされていない。そこで本年度では、SB加工により生成した微細傾斜組織表層の摩耗の進行について検討した。SB加工では、回転するS45Cディスク表面にSi3N4ボールをばね力で押し付けながら送りを与えて無潤滑下で加工を行った。摩耗試験は、SB加工した試験片を用いてボールオンディスク方式で行った。その結果、SB加工の押し付け荷重が高いディスクほど表面硬さは高く、摩耗量は少なくなる傾向にあり、摩耗量は表面硬さの逆数と直線関係にあった。ボールオンディスク摩耗中断試験の未加工材と押し付け荷重100 Nのディスクでは、摩耗の進行が極めて大きい初期摩耗とその後摩耗の進行が緩やかになる定常摩耗がみられた。これは、接触面圧が摩耗の進行とともに低下したためと考えられる。一方、押し付け荷重500 Nのディスクでは、硬くて深い微細組織表層が生成されたため初期摩耗はみられなかった。しかし、試験時間10分で微細組織表層(HV400以上深さ27 μm)が摩耗して消滅してしまうと摩耗量が急増することが判明した。