JP3413031B2 - 鉄道車両ブレーキディスク用複合材料 - Google Patents
鉄道車両ブレーキディスク用複合材料Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鉄道車両に用いられる
摩擦によって機械的に制動力を得るディスクブレーキの
ディスク用材料に関する。
摩擦によって機械的に制動力を得るディスクブレーキの
ディスク用材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】鉄道車両や自動車および自動二輪車など
の機械的制動方式には、ブロックブレーキ、ドラムブレ
ーキおよびディスクブレーキなどがあり、近年は車両の
高速化や大荷重化に伴い、ディスクブレーキが多用され
るようになってきた。
の機械的制動方式には、ブロックブレーキ、ドラムブレ
ーキおよびディスクブレーキなどがあり、近年は車両の
高速化や大荷重化に伴い、ディスクブレーキが多用され
るようになってきた。
【０００３】ディスクブレーキは、ブレーキディスクと
ブレーキパッド（摩擦材）との摩擦によって制動力を得
る装置で、鉄道車両のディスクブレーキでは、車輪に取
りつけたドーナツ形の円盤状のディスクの摺動面にブレ
ーキパッドを押し付けることにより制動力を得る。この
摺動面を有する円盤形状の部品をブレーキディスクと称
する。
ブレーキパッド（摩擦材）との摩擦によって制動力を得
る装置で、鉄道車両のディスクブレーキでは、車輪に取
りつけたドーナツ形の円盤状のディスクの摺動面にブレ
ーキパッドを押し付けることにより制動力を得る。この
摺動面を有する円盤形状の部品をブレーキディスクと称
する。
【０００４】ブレーキディスクに用いられる材料は、制
動時の摩擦による摩耗と、急激な温度上昇があるため、
耐摩耗性、耐熱性、耐熱亀裂性等の多様な特性を持つこ
とが要求される。
動時の摩擦による摩耗と、急激な温度上昇があるため、
耐摩耗性、耐熱性、耐熱亀裂性等の多様な特性を持つこ
とが要求される。
【０００５】従来、このブレーキディスクには鋳鉄、鍛
鋼、ステンレス鋼など、鉄系材料の一体ものが使用され
てきた。しかしながら、車両の高速化、省エネルギー対
策としての軽量化、バネ下重量低減による乗り心地の改
善、等の要求からブレーキディスクにもアルミニウム合
金を使う試みがなされている。
鋼、ステンレス鋼など、鉄系材料の一体ものが使用され
てきた。しかしながら、車両の高速化、省エネルギー対
策としての軽量化、バネ下重量低減による乗り心地の改
善、等の要求からブレーキディスクにもアルミニウム合
金を使う試みがなされている。
【０００６】アルミニウム合金は、鋳鉄や鍛鋼に比し
て、耐摩耗性、耐熱性、耐熱亀裂性のいずれをとっても
著しく劣るが、熱伝導度が大きく、発生した摩擦熱が速
やかに放散されるので、摺動面の温度上昇を鋼製のブレ
ーキディスクよりはるかに低く抑えることが可能であ
る。このため、耐熱性や耐熱亀裂性は、材料強度から推
測されるほどには低下しない。しかし、強度が低いので
耐摩耗性は大幅に劣り、純アルミニウムや既存のアルミ
ニウム合金そのものをブレーキディスクに適用すること
は困難である。
て、耐摩耗性、耐熱性、耐熱亀裂性のいずれをとっても
著しく劣るが、熱伝導度が大きく、発生した摩擦熱が速
やかに放散されるので、摺動面の温度上昇を鋼製のブレ
ーキディスクよりはるかに低く抑えることが可能であ
る。このため、耐熱性や耐熱亀裂性は、材料強度から推
測されるほどには低下しない。しかし、強度が低いので
耐摩耗性は大幅に劣り、純アルミニウムや既存のアルミ
ニウム合金そのものをブレーキディスクに適用すること
は困難である。
【０００７】上記のようにアルミニウムが良好な熱伝導
を有し、かつ軽量であることを活かしたブレーキディス
クとして、アルミニウム合金のディスクまたはドラムの
摺動面を耐摩耗性にすぐれた鉄合金を被覆したブレーキ
部材の発明が特開昭60-89558号公報に示されている。し
かし、この場合、被覆した鉄合金層と基部のアルミニウ
ム合金との弾性率や熱膨張係数の違いから、繰り返し使
用によりその境界面で剥離を生じてくるという問題があ
る。
を有し、かつ軽量であることを活かしたブレーキディス
クとして、アルミニウム合金のディスクまたはドラムの
摺動面を耐摩耗性にすぐれた鉄合金を被覆したブレーキ
部材の発明が特開昭60-89558号公報に示されている。し
かし、この場合、被覆した鉄合金層と基部のアルミニウ
ム合金との弾性率や熱膨張係数の違いから、繰り返し使
用によりその境界面で剥離を生じてくるという問題があ
る。
【０００８】他方、アルミニウムそのものの耐摩耗性を
向上させる方法として、特開昭59−173234号公報にはAl
−過共晶Si合金中に Al2O3、SiC 、Si3N4 等のセラミッ
クスを分散させたブレーキロータの発明が提示されてい
る。しかし、これは自動車や二輪車用への使用を意図し
たものであり、そのままでは鉄道車両用ブレーキディス
クには使用できない。
向上させる方法として、特開昭59−173234号公報にはAl
−過共晶Si合金中に Al2O3、SiC 、Si3N4 等のセラミッ
クスを分散させたブレーキロータの発明が提示されてい
る。しかし、これは自動車や二輪車用への使用を意図し
たものであり、そのままでは鉄道車両用ブレーキディス
クには使用できない。
【０００９】上記の軽量化用ブレーキディスクは、主と
して自動車を対象に開発されたものであるが、鉄道車両
においても高速化、軽量化、あるいはバネ下重量低減に
よる乗り心地改善等は同じように要求される。ただし、
自動車に比較して鉄道車両の方がより大きな負荷が加わ
る。
して自動車を対象に開発されたものであるが、鉄道車両
においても高速化、軽量化、あるいはバネ下重量低減に
よる乗り心地改善等は同じように要求される。ただし、
自動車に比較して鉄道車両の方がより大きな負荷が加わ
る。
【００１０】鉄道車両用ブレーキディスク材を軽量化す
るためのアルミニウム基複合材料の発明も、特開平2-25
538 号公報、特開平3-47945 号公報、特開平4-173936号
公報および特開平8-176712号公報などで提案されてい
る。しかし、これらに開示される複合材料は、強度が不
十分であるため、必要強度を得るために大型化しなけれ
ばならず、結果的に大きな軽量化効果は得られない。
るためのアルミニウム基複合材料の発明も、特開平2-25
538 号公報、特開平3-47945 号公報、特開平4-173936号
公報および特開平8-176712号公報などで提案されてい
る。しかし、これらに開示される複合材料は、強度が不
十分であるため、必要強度を得るために大型化しなけれ
ばならず、結果的に大きな軽量化効果は得られない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、鉄道車両の
ブレーキデイスク材を鋳鉄等の鉄系材料からアルミニウ
ム合金にかえることにより軽量化することを課題として
なされたものであり、その目的は、これまでに提案され
たアルミニウム系複合材料よりも強度が高く、かつ耐摩
耗性にも優れた新しいアルミニウム合金系の複合材料を
提供することにある。
ブレーキデイスク材を鋳鉄等の鉄系材料からアルミニウ
ム合金にかえることにより軽量化することを課題として
なされたものであり、その目的は、これまでに提案され
たアルミニウム系複合材料よりも強度が高く、かつ耐摩
耗性にも優れた新しいアルミニウム合金系の複合材料を
提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、下記のアルミ
ニウム合金基複合材料を要旨とする。
ニウム合金基複合材料を要旨とする。
【００１３】急冷凝固粉末を用いて粉末法により製造さ
れ、Mg : 2 〜5 wt％、 Mn : 0.1〜1wt％および Cr :
0.05〜0.35wt％を含み、残部が Alおよび不可避的不純
物からなるアルミニウム合金のマトリックスにセラミッ
クス粒子が分散した複合材料であって、セラミックス粒
子の平均粒径が１〜20μｍであり、複合材料中のセラミ
ックス粒子の含有量が５〜30wt％であること、および更
にマトリックスに平均粒径１μｍ未満のAl２O３分散相
質が0.01〜1wt％含有されていることを特徴とする高強
度の鉄道車両ブレーキディスク用複合材料。
れ、Mg : 2 〜5 wt％、 Mn : 0.1〜1wt％および Cr :
0.05〜0.35wt％を含み、残部が Alおよび不可避的不純
物からなるアルミニウム合金のマトリックスにセラミッ
クス粒子が分散した複合材料であって、セラミックス粒
子の平均粒径が１〜20μｍであり、複合材料中のセラミ
ックス粒子の含有量が５〜30wt％であること、および更
にマトリックスに平均粒径１μｍ未満のAl２O３分散相
質が0.01〜1wt％含有されていることを特徴とする高強
度の鉄道車両ブレーキディスク用複合材料。
【００１４】セラミックス粒子としてはビッカース硬さ
が 500以上である硬質セラミックスの粒子が望ましい。
その代表的なものは SiC、Al2O3 、AlN 、およびSi3N4
であり、これらのセラミクス粒子を１種または２種以上
の合計で５〜30wt％添加し、マトリックスに分散させる
のが望ましい。
が 500以上である硬質セラミックスの粒子が望ましい。
その代表的なものは SiC、Al2O3 、AlN 、およびSi3N4
であり、これらのセラミクス粒子を１種または２種以上
の合計で５〜30wt％添加し、マトリックスに分散させる
のが望ましい。
【００１５】上記の Al2O3分散質は、原料として用いる
アルミニウム合金粉末表面の酸化皮膜を、後述のホット
スプレス等による緻密化の過程で材料中に分散させるこ
とによって得られる。
アルミニウム合金粉末表面の酸化皮膜を、後述のホット
スプレス等による緻密化の過程で材料中に分散させるこ
とによって得られる。
【００１６】マトリックスになるアルミニウム合金は、
鉄道車両用ブレーキディスクに必要とされる基本的な機
械的性質を満たすことができるものであればよく、Mg :
2〜5 wt％、Mn : 0.1〜1 wt％、Cr : 0.05 〜0.35wt
％、残部：Alおよび不可避的不純物、のような組成の合
金、あるいはSiやFeを適当量含有するアルミニウム合金
が使用できる。
鉄道車両用ブレーキディスクに必要とされる基本的な機
械的性質を満たすことができるものであればよく、Mg :
2〜5 wt％、Mn : 0.1〜1 wt％、Cr : 0.05 〜0.35wt
％、残部：Alおよび不可避的不純物、のような組成の合
金、あるいはSiやFeを適当量含有するアルミニウム合金
が使用できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の複合材料は、アルミニウ
ム合金のマトリックスに SiC、Al2O3 、AlN、Si3N4 、
その他の硬質セラミックス粒子が分散したものである。
これらの粒子が分散していることによって、ブレーキパ
ッドと摩擦したときの耐摩耗性、摩擦係数および耐焼き
付き性が高められる。
ム合金のマトリックスに SiC、Al2O3 、AlN、Si3N4 、
その他の硬質セラミックス粒子が分散したものである。
これらの粒子が分散していることによって、ブレーキパ
ッドと摩擦したときの耐摩耗性、摩擦係数および耐焼き
付き性が高められる。
【００１８】上記のセラミックス粒子は、その平均粒径
が１μｍ未満であれば凝集を起こしやすく、そのような
粒子が均一に分散した材料を製造するのは困難である。
一方、平均粒径が20μｍを超えると、高い摩擦係数が得
られず、また、摩擦の相手となるブレーキパッドを損傷
する。更に、材料の切削性が著しく低下するため機械加
工が困難になる。
が１μｍ未満であれば凝集を起こしやすく、そのような
粒子が均一に分散した材料を製造するのは困難である。
一方、平均粒径が20μｍを超えると、高い摩擦係数が得
られず、また、摩擦の相手となるブレーキパッドを損傷
する。更に、材料の切削性が著しく低下するため機械加
工が困難になる。
【００１９】セラミックス粒子の含有量は、５wt％未満
では十分な耐摩耗性と耐焼き付き性が得られず、30wt％
を超えると鍛造加工性および切削加工性が損なわれる。
では十分な耐摩耗性と耐焼き付き性が得られず、30wt％
を超えると鍛造加工性および切削加工性が損なわれる。
【００２０】本発明の複合材料は、さらに１μｍ未満の
微細な Al2O3分散質を含む。これは複合材料の常温から
高温までの強度を高める。ブレーキを使用して繰り返し
高温に曝された時にも強度低下を防ぐ。これらの効果を
得るには、少なくとも0.01wt％の含有量が必要である。
ただし、１wt％を超える Al2O3分散質が存在すると鍛造
加工性が低下する。
微細な Al2O3分散質を含む。これは複合材料の常温から
高温までの強度を高める。ブレーキを使用して繰り返し
高温に曝された時にも強度低下を防ぐ。これらの効果を
得るには、少なくとも0.01wt％の含有量が必要である。
ただし、１wt％を超える Al2O3分散質が存在すると鍛造
加工性が低下する。
【００２１】マトリックスとなるアルミニウム合金とし
て望ましい合金は、前記の Mg : 2〜5 wt％、 Mn : 0.1
〜1 wt％および Cr : 0.05〜0.35wt％を含む合金であ
る。
て望ましい合金は、前記の Mg : 2〜5 wt％、 Mn : 0.1
〜1 wt％および Cr : 0.05〜0.35wt％を含む合金であ
る。
【００２２】この合金中のMg、Mnおよび Cr はマトリッ
クスの強度を高める。それぞれ、下限値未満では強度が
十分でなく、上限値を超える過剰な添加は鍛造性および
耐食性を劣化させる。
クスの強度を高める。それぞれ、下限値未満では強度が
十分でなく、上限値を超える過剰な添加は鍛造性および
耐食性を劣化させる。
【００２３】本発明の複合材料は、例えば次のようにし
て製造することができる。即ち、アトマイズ法によって
製造された急冷凝固アルミニウム合金粉末と、SiC 粒子
等のセラミックス粒子を混合した後、ホットプレスある
いはホットプレスと鍛造等との組合せにより緻密化す
る。この急冷凝固合金粉末を使用する方法により微細組
織で高強度の材料が得られるという利点がある。以下
に、この製造方法を詳しく説明する。
て製造することができる。即ち、アトマイズ法によって
製造された急冷凝固アルミニウム合金粉末と、SiC 粒子
等のセラミックス粒子を混合した後、ホットプレスある
いはホットプレスと鍛造等との組合せにより緻密化す
る。この急冷凝固合金粉末を使用する方法により微細組
織で高強度の材料が得られるという利点がある。以下
に、この製造方法を詳しく説明する。
【００２４】まず、所定の組成を有するアルミニウム合
金の溶湯を空気または窒素等のガスアトマイズ法などで
急冷凝固させ、アルミニウム合金粉末を作製する。この
粉末粒度は高強度と高靱性を得るためにも硬質粒子を均
一に分散させるためにもできるだけ微細であることが望
ましい。
金の溶湯を空気または窒素等のガスアトマイズ法などで
急冷凝固させ、アルミニウム合金粉末を作製する。この
粉末粒度は高強度と高靱性を得るためにも硬質粒子を均
一に分散させるためにもできるだけ微細であることが望
ましい。
【００２５】次に、上記アルミニウム合金粉末と所定の
セラミックス粒子を各種の攪拌式混合機あるいはボール
ミル等の粉砕機によって混合する。その後、アルミニウ
ム合金粉末の表面に吸着している水分やガスを除去する
ために脱ガス処理をする。これは、混合粉末を缶に充填
し 400〜500 ℃で真空引きするか、混合紛を冷間圧縮し
た予備成形体を不活性雰囲気または真空中で 400〜500
℃に加熱することによって行われる。この際、同時に、
アルミニウム合金粉末表面に生成されている酸化皮膜が
非晶質から結晶質に変態し脆化する。
セラミックス粒子を各種の攪拌式混合機あるいはボール
ミル等の粉砕機によって混合する。その後、アルミニウ
ム合金粉末の表面に吸着している水分やガスを除去する
ために脱ガス処理をする。これは、混合粉末を缶に充填
し 400〜500 ℃で真空引きするか、混合紛を冷間圧縮し
た予備成形体を不活性雰囲気または真空中で 400〜500
℃に加熱することによって行われる。この際、同時に、
アルミニウム合金粉末表面に生成されている酸化皮膜が
非晶質から結晶質に変態し脆化する。
【００２６】脱ガス後、300 〜500 ℃でホットプレスし
て混合紛を相対密度がほぼ 100％になるまで緻密化させ
る。このとき、脆化した酸化皮膜（Al2O3)は微細に破砕
されて材料中に分散する。更に、必要に応じて鍛造加工
を行えば、製品に近い形に成形し、同時に強度を向上さ
せることができる。最後に切削加工を行い最終製品とす
る。
て混合紛を相対密度がほぼ 100％になるまで緻密化させ
る。このとき、脆化した酸化皮膜（Al2O3)は微細に破砕
されて材料中に分散する。更に、必要に応じて鍛造加工
を行えば、製品に近い形に成形し、同時に強度を向上さ
せることができる。最後に切削加工を行い最終製品とす
る。
【００２７】
【実施例】表１にマトリックスとなるアルミニウム合金
の化学組成を示す。表２は表１のマトリックス合金とセ
ラミックス粒子とを組み合わせた複合材料の例を示すも
のである。
の化学組成を示す。表２は表１のマトリックス合金とセ
ラミックス粒子とを組み合わせた複合材料の例を示すも
のである。
【００２８】表２のNo.1〜16および No.19とNo.20 は、
粉末法により作製した複合材料である。即ち、エアアト
マイズ法によってそれぞれのマトリックス合金組成のア
ルミニウム合金粉末を製造し、これを 150μｍに分級し
た。これと表２に示す SiC粒子等のセラミックス粒子を
強制攪拌羽根付きクロスロータリーミキサーにより15分
間混合し、混合紛を外径φ90mm、高さ200mm の容器に充
填した後、480 ℃にて１時間の真空脱ガス処理をして封
缶し、これを内径φ94mmの閉塞金型に装填し400℃、500
tonでホットプレスした。更に、400 ℃にて一軸の自由
鍛造で高さが1/2になるまで、即ち、鍛錬比２で鍛錬加
工した。
粉末法により作製した複合材料である。即ち、エアアト
マイズ法によってそれぞれのマトリックス合金組成のア
ルミニウム合金粉末を製造し、これを 150μｍに分級し
た。これと表２に示す SiC粒子等のセラミックス粒子を
強制攪拌羽根付きクロスロータリーミキサーにより15分
間混合し、混合紛を外径φ90mm、高さ200mm の容器に充
填した後、480 ℃にて１時間の真空脱ガス処理をして封
缶し、これを内径φ94mmの閉塞金型に装填し400℃、500
tonでホットプレスした。更に、400 ℃にて一軸の自由
鍛造で高さが1/2になるまで、即ち、鍛錬比２で鍛錬加
工した。
【００２９】表２に示すNo.17 とNo. 21の複合材料はコ
ンポキャスティング法により製造した。即ち、それぞれ
のマトリックス合金が固液共存状態となるように約 615
℃に保ち、強撹伴しながらSiC 粒子を添加・混合し、内
径φ150mm 、深さ50mmの厚円板型の金型に鋳造した。鋳
造材を 400℃にて高さが 40mm になるまで、即ち、鍛錬
成形比1.25で鍛錬加工した。
ンポキャスティング法により製造した。即ち、それぞれ
のマトリックス合金が固液共存状態となるように約 615
℃に保ち、強撹伴しながらSiC 粒子を添加・混合し、内
径φ150mm 、深さ50mmの厚円板型の金型に鋳造した。鋳
造材を 400℃にて高さが 40mm になるまで、即ち、鍛錬
成形比1.25で鍛錬加工した。
【００３０】No.18 の複合材料は、水アトマイズ法によ
りマトリックス合金の粉末を製造し、それ以降はNo.1〜
16およびNo.19 、20と同じ条件の粉末法で作製した。
りマトリックス合金の粉末を製造し、それ以降はNo.1〜
16およびNo.19 、20と同じ条件の粉末法で作製した。
【００３１】上記の各複合材料中の Al2O3分散質の含有
量を不活性ガス気流中赤外線吸光法により定量した。ま
た、Al2O3 分散質の形状を観察し、ＴＥＭ (透過型電子
顕微鏡) により観察したところ、No.1〜16およびNo.19
と20の材料のAl2O3 分散質は、0.01〜0.2 μｍのフィラ
メント状に微細分散していた。Al2O3 分散質の量は、エ
アアトマイズ粉末を用いた材料では0.2wt%、コンポキャ
スティング法による材料 (No.17 、21) では 0.005wt
％、水アトマイズ粉末を用いた材料 (No.18)では2.0％
であった。これらの結果も表２に示す。
量を不活性ガス気流中赤外線吸光法により定量した。ま
た、Al2O3 分散質の形状を観察し、ＴＥＭ (透過型電子
顕微鏡) により観察したところ、No.1〜16およびNo.19
と20の材料のAl2O3 分散質は、0.01〜0.2 μｍのフィラ
メント状に微細分散していた。Al2O3 分散質の量は、エ
アアトマイズ粉末を用いた材料では0.2wt%、コンポキャ
スティング法による材料 (No.17 、21) では 0.005wt
％、水アトマイズ粉末を用いた材料 (No.18)では2.0％
であった。これらの結果も表２に示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】
【表２】
【００３４】上記のようにして作製した試験材を用い
て、次の試験を行った。なお、No.16、18および19は鍛
錬加工時に割れが発生したが、割れのない箇所から試験
片を切り出した。
て、次の試験を行った。なお、No.16、18および19は鍛
錬加工時に割れが発生したが、割れのない箇所から試験
片を切り出した。
【００３５】１．強度試験
強度は常温および 300℃での引張強さにより評価した。
【００３６】２．耐摩耗性試験
耐摩耗はピン−ディスク式摩耗試験においてディスクを
試験材料とし、ディスクの摩耗深さで表した。試験条件
は下記のとおりである。
試験材料とし、ディスクの摩耗深さで表した。試験条件
は下記のとおりである。
【００３７】
面圧: １MPa 、 摩擦速度: 5m/s、 潤滑: なし、
相手ピン材: 銅系ブレーキパッド材、 摩擦時間:10 分
試験結果を表３に示す。
【００３８】
【表３】
【００３９】表３から、次のような結論が得られる。
【００４０】 No.1〜12の複合材料は、常温および 3
00℃における引張強さが高く、摩耗試験におけるディス
クの摩耗量が小さい。これに対して、No.13 はSiC 粒子
の平均粒径が 0.5μｍと微細すぎて SiC粒子が凝集して
均一分散ができなかったため、強度、伸びとも低く、若
干、ディスクの摩耗も発生した。即ち、この材料はブレ
ーキディスク材として適当でない。
00℃における引張強さが高く、摩耗試験におけるディス
クの摩耗量が小さい。これに対して、No.13 はSiC 粒子
の平均粒径が 0.5μｍと微細すぎて SiC粒子が凝集して
均一分散ができなかったため、強度、伸びとも低く、若
干、ディスクの摩耗も発生した。即ち、この材料はブレ
ーキディスク材として適当でない。
【００４１】 No.14 は SiCの平均粒径が大きいた
め、摩耗試験においてディスクの摩耗量は少なかった
が、相手材であるブレーキパッド材を著しく損傷した。
また、切削加工性も著しく悪く、ブレーキディスク材と
しては適当でない。
め、摩耗試験においてディスクの摩耗量は少なかった
が、相手材であるブレーキパッド材を著しく損傷した。
また、切削加工性も著しく悪く、ブレーキディスク材と
しては適当でない。
【００４２】 No.15は SiC量が少ないため、耐摩耗性
が悪い。更に、試験開始後約７分で焼き付きが発生し
た。一方、No.16 は SiC量が過剰であるため鍛造工程で
割れが発生した。引張試験の伸びも小さく、いずれもブ
レーキディスク材として適当でない。
が悪い。更に、試験開始後約７分で焼き付きが発生し
た。一方、No.16 は SiC量が過剰であるため鍛造工程で
割れが発生した。引張試験の伸びも小さく、いずれもブ
レーキディスク材として適当でない。
【００４３】 No.17は、実質的に Al2O3分散質を含ま
ないため、常温および 300℃における引張強さが低い。
他方、No.18 は Al2O3分散質が過剰で鍛造工程で割れが
発生した。引張試験の伸びも小さく、これもブレーキデ
ィスク材として適当でない。
ないため、常温および 300℃における引張強さが低い。
他方、No.18 は Al2O3分散質が過剰で鍛造工程で割れが
発生した。引張試験の伸びも小さく、これもブレーキデ
ィスク材として適当でない。
【００４４】 No.19も鍛造で割れが発生している。こ
れは、マトリックスのアルミニウム合金が過剰なMgを含
む不適当なものであったためである。また、No.20 はMg
の含有量が少ないマトリックス合金を使用した例である
が、これは常温および 300℃における引張強さが低い。
れは、マトリックスのアルミニウム合金が過剰なMgを含
む不適当なものであったためである。また、No.20 はMg
の含有量が少ないマトリックス合金を使用した例である
が、これは常温および 300℃における引張強さが低い。
【００４５】 No.21は、Al2O3 分散質を実質的に含ま
ないこと、およびコンポキャスト法では Al-Fe系金属間
化合物のような析出物が微細にならないこと、等が原因
で強度が低く、加熱時の軟化も大きい。
ないこと、およびコンポキャスト法では Al-Fe系金属間
化合物のような析出物が微細にならないこと、等が原因
で強度が低く、加熱時の軟化も大きい。
【００４６】
【発明の効果】本発明の複合材料は、アルミニウム合金
をマトリックスとするので鉄系材料に比較してはるかに
軽量で、熱伝導性にも優れる。しかも、実施例に示した
ように、高い強度を有し、耐摩耗性も優れている。この
複合材料は、鉄道車両のブレーキデイスク用としてきわ
めて好適なものである。
をマトリックスとするので鉄系材料に比較してはるかに
軽量で、熱伝導性にも優れる。しかも、実施例に示した
ように、高い強度を有し、耐摩耗性も優れている。この
複合材料は、鉄道車両のブレーキデイスク用としてきわ
めて好適なものである。
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(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｆ１６Ｄ 65/12 Ｆ１６Ｄ 65/12 Ｅ
(72)発明者 古谷 精市
大阪府大阪市此花区島屋５丁目１番109
号住友金属工業株式会社関西製造所製鋼
品事業所内
(72)発明者 坂口 篤司
大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号
住友金属工業株式会社内
(72)発明者 牧野 泰三
大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号
住友金属工業株式会社内
(72)発明者 渋江 和久
東京都港区新橋五丁目11番３号住友軽金
属工業株式会社内
(72)発明者 大久保 喜正
東京都港区新橋五丁目11番３号住友軽金
属工業株式会社内
(72)発明者 江崎 宏樹
東京都港区新橋五丁目11番３号住友軽金
属工業株式会社内
(72)発明者 大福根 康夫
東京都港区新橋五丁目11番３号住友軽金
属工業株式会社内
(56)参考文献 特開 平２−25538（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−173741（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−196071（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−140274（ＪＰ，Ａ)
実開 平７−26204（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C22C 1/10,21/00 - 21/18
F16D 65/12
Claims (2)
- 【請求項１】急冷凝固粉末を用いて粉末法により製造さ
れ、 Mg : 2 〜5 wt％、 Mn : 0.1〜1wt％および Cr :
0.05〜0.35wt％を含み、残部が Alおよび不可避的不純
物からなるアルミニウム合金のマトリックスにセラミッ
クス粒子が分散した複合材料であって、セラミックス粒
子の平均粒径が１〜20μｍであり、複合材料中のセラミ
ックス粒子の含有量が５〜30wt％であること、および更
にマトリックスに平均粒径１μｍ未満のAl２O３分散相
質が0.01〜1wt％含有されていることを特徴とする高強
度の鉄道車両ブレーキディスク用複合材料。 - 【請求項２】セラミックス粒子が、SiC、Al２O３、AlN
およびSi３N４の中から選ばれた１種以上の粒子である
請求項１の鉄道車両ブレーキディスク用複合材料。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP29529396A JP3413031B2 (ja) | 1996-11-07 | 1996-11-07 | 鉄道車両ブレーキディスク用複合材料 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29529396A JP3413031B2 (ja) | 1996-11-07 | 1996-11-07 | 鉄道車両ブレーキディスク用複合材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10140273A JPH10140273A (ja) | 1998-05-26 |
| JP3413031B2 true JP3413031B2 (ja) | 2003-06-03 |
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ID=17818737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29529396A Expired - Fee Related JP3413031B2 (ja) | 1996-11-07 | 1996-11-07 | 鉄道車両ブレーキディスク用複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP3413031B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111250698B (zh) * | 2020-02-19 | 2021-01-29 | 湖南金天铝业高科技股份有限公司 | 一种轻质耐磨铝基粉末冶金复合材料轨道交通制动盘及其制备方法 |
| CN115786779A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-03-14 | 湖南博翔新材料有限公司 | 一种陶瓷增强铝基复合材料及复合材料螺母和复合材料螺母的制备方法 |
-
1996
- 1996-11-07 JP JP29529396A patent/JP3413031B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JPH10140273A (ja) | 1998-05-26 |
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