高圧ジェットミル処理された粉体を用いたTi-V炭化物SPS焼結体の機械的特性とスス油潤滑摩耗

摘要

環境問題からエンジン車の燃費の向上が強く要望されている．その次世代の省エネルギーエンジンの主流は希薄燃焼による燃費向上であるが，この方式は原理的に潤滑油中にススが多くたまり，エンジン部品の摩耗寿命劣化が大きな問題となっている．ススは燃料の熱分解，酸化に引き続き，多環芳香族炭化水素PAHなどの前駆物質から核形成が起こり，凝集，気相化学種との表面反応の過程を経てスス粒子が成長する．そして，そのスス粒子は互いに凝集し，鎖状の構造を有するようになる．そのようなススが油中に混入した油潤滑において，HVが2000近くあるVCやCrC膜においても条痕が発生し、その部分で剥離が起き，急激に摩耗が進行することが分かってきた．そこで本研究では，境界潤滑に近い過酷なスス混入での油潤滑に耐えることができる材料開発するために，硬いTiCと高い靱性をもつVCに着目し，それらの焼結体を作製し，その機械的特性と摩耗を調べた．ここで，2種類の粉体からなる焼結体を作製するためには，均一な混合と高密度化が不可欠である．そこで，粒径が1ミクロンのTiCとVC粉体を原料とし，高圧ジェットミル処理を行ったものとそうでない粉体を放電プラズマ焼結(SPS：Spark Plasma Sintering)した材料を作製し，それらの硬さなどの機械的特性と相手材を鉄鋼とした場合のスス油潤滑条件での摩耗試験を行い，高圧ジェットミル処理の効果を調べた．