成果報告書詳細
管理番号20120000000507
タイトル平成20年度~平成23年度成果報告書 ナノテク・先端部材実用化研究開発/新幹線用ハイブリッドセラミックスディスクブレーキ部材開発(1)
公開日2012/6/1
報告書年度2008 - 2011
委託先名コバレントマテリアル株式会社
プロジェクト番号P05023
部署名電子・材料・ナノテクノロジー部
和文要約1.1.高速ネットシェープディスク成形技術                 本委託研究において、セラミックスディスクブレーキ部材のプロセス技術開発を行った。プロセスの基本技術は、NIMSにて実習を行い技術導入した。また、この部材にはCuを含有させる必要がある。繊維強化セラミックス複合材の焼成体にSiとCuを含浸し緻密化する手法を考え、Cu-Si系合金について東京大学 生産技術研究所の助言を得ながら含浸挙動の調査を実施し、Cuを含有させることに成功した。部材開発は目標値を達成すべく、原料種類、配合比、熱処理条件について検討した結果、破壊強度、損傷許容性および耐熱衝撃性の指標となる特性値を達成した。また、ブレーキ部材プロセスに不可欠であるニアネット成形技術、ハイブリッド技術および大型化技術についても鋭意検討した。その結果、SiC組成が多い表面構造を持ったφ240の大型形状(冷却用フィン、ベンチレート形状)の作製が可能になった。一方、開発部材のブレーキ特性の評価をオブザーバとして参加した(株)曙ブレーキ中央技術研究所にて実施し、摩擦抵抗値が目標範囲内であることを確認すると共に実用化への課題を抽出できた。以上の様に参画機関との連携を図りながらデータを共有し開発を進めることでプロジェクト目標値を全て達成した。         1.2.ハイブリットセラミックスの材料特性測定評価            ハイブリッドセラミックスの新幹線用ディスクブレーキとしての適用可能性を判定する特性評価項目を検討するため、現行の鍛鋼製ブレーキディスク部材の評価項目、手法などの規格を調査し評価項目の洗い出しを行った。一方、開発課題の一つとして、制動時にブレーキ部材の摩擦による表面温度上昇に伴う熱応力発生とその低減策の検討が必要であることも分かり、それらの評価手法を調査し明らかにした。また、本開発材料の機械特性の評価方法は規格化されていないため客観的な評価が困難であった。各種調査を実施した結果、測定のバラツキが少なく、且つ信頼性の高い評価手法を新たに提案できた。
英文要約1.1.The high-speed net shape forming technique for ceramic disk brakes
In this contract research project, the fabrication techniques for ceramic disk brakes have been developed. The basic technologies of fabrication process were introduced from National Institute of Materials Science (NIMS). Because the ceramic disk brake must be contained metal Cu phase, impregnation behavior of Si-Cu alloy was investigated by consulted Institute of Industrial Science, University of Tokyo, and Cu impregnation into the ceramic disk was succeeded.As the result of raw materials, mixing ratio and heat-treatment condition of the ceramic disk brake material fabrication, desired characteristic values of fracture strength, damage tolerance and thermal shock resistance were successfully achieved.In addition, near-net shaping, hybridization and upsizing technologies which are crucial to the break-component fabrication process were investigated. As the result of this investigation, large component with the diameter of φ240mm (cooling fins, ventilate geometry) with SiC-rich surface could be fabricated.Moreover, the characteristics of fabricated brake component were evaluated at Akebono Research and Development Center participated in this contrast research project as an observer. From this evaluation, frictional resistance value was determined to be within the target range, and various issues needed to be solved to the practical use were identified.In cooperation with other organizations participated in this contract-research project, all the target values of this project were successfully achieved.
1.2.The characteristic evaluation of the hybrid ceramics
In order to examine the characteristic evaluation parameters of the hybrid ceramic disk brake for determine its suitability for use in Shinkansen (Japanese bullet train), the investigation and extraction of characteristic evaluation parameters of the existing standard for forged steel brake disk were carried out.
Further, reduction of thermal stress generated by the surface temperature increasing due to the friction between brake components while braking was realized, therefore, the method for evaluation of the thermal stress was investigated and clarified.Because the method for evaluation of the mechanical characteristics of the developed material is not standardized, conducting objective evaluation was difficult. By carrying out various investigations, new evaluation method with small variation and high reliability was proposed.
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