平成＝年度 研究報告 大分県産業科学技術センター

P添加合金鋳鉄／セラミックス複合制輪子の組織と摩擦・摩耗特性
一鋳ぐるみ法によるセラミックス分散合金鋳鉄制輪子の製造と特性評価の研究（第4報）一高橋芳朗・園田正樹・江藤博明＊・清水一道＊＊・大城桂作＊＊＊・片岸庄史＊＊＊＊
材料開発部・＊企画・デザイン部・＊＊大分工業高等専門学校・＊＊＊九州大学・＊＊＊＊㈱八幡ハイキヤスト

Micro8truCture8 and FrictionalWear Characteri8tic8 0f Ceramjc Filter／Fe・
乱3C岨1．8Si匂1．5如かⅩP鱒0．37C雷躯0．20V Al且oy Adde痘0ぎp El℡me汲もC￠mpO8呈も◎
Brake Sもoes−A Man11factu出払g Metも．od oぎCeramic Filter膵e−C−Si−Mn−P−CトⅤ（−B〉Alloy Compo或七e
Brake Shoesin Cast・In王nsertions and Evaluat，ions of FrictionalWear Characもeristics
ofでbem（4tb．Repo雨）−
Yoshiro TAXAHASHI，MasakiSONODA，HiroakiETO＊，KazumichiSHIMIZU＊＊，
Ⅹeisaku OGI＊＊＊andSyojiKATAGISHI＊＊＊＊
MaterialDevelopmentDivision，＊planning＆DesignDivision，＊＊oitaNationalCollegeofTechnology，＊＊＊KyushuUniversity and＊＊＊＊Yahata High・Casting Co Ltdl

要旨

我々は平成9年度より，九州大学を中心としたNEDO地域コンソーシアム研究開発事業「メゾスコピック複相組織制御耐熱・耐摩粗性金属基複合材料の研究開発」の分担課題である「溶浸複合材料の研究開発」の中で，鉄道制輪子用金属基複合材料の開発と製品化を目標に研究を推進している．本研究ではこれまでの結果1）〜3）をもとに，鋳鉄系制輪子の摩擦・摩耗特性を飛躍的に向上させるため，合金鋳鉄制輪子の中で優れた摩擦・摩耗特性を示したP添加合金鋳鉄制輪子と普通鋳鉄／セラミックス複合制輪子の中で優れた摩擦・摩耗特性を示したA28S／FC250

およびSiC／FC250制輪子に含有するA1203系およびSiC系セラミックスに注目し，P添加合金鋳鉄／セラミックス複合制輪子の組織と摩擦・摩耗特性に及ぼすP添加と網目状セラミックス構造体との複合効果について調査した．また，用途に応じた鉄道制輪子の材料設計最適化に取り組んだ．その結果，P添加合金鋳鉄のP添加量を1．Omass％前後とし，SiC系セラミックスと複合化した材料が基地組織の強度および摩擦・摩耗特性などに優れ，かつ製造コストおよびメンテナンス性などの経済面からも優れているとの結論を得た．
1．はじめに件下にある一部の地域のみである．しかし，成形性，価格走行している鉄道車両を安全に停止させ，また減速さ性，リサイク／レ性などに優れていることから，これらの長せることは重要なことである．現在の鉄道ブレーキは，動所を生かしつつも高速での摩擦・摩耗特性を改善した材力ブレーキと摩擦ブレーキを組み合わせた機構が採用料開発がさらに求められている．また，九州管内の第3セされており，摩擦ブレーキを構成する鉄道制輪子には，耐クター路線では鋳鉄系制輪子を多く採用しているが，高摩耗性，安定した制動性，車輪への低攻撃性，耐熱亀裂性，低差やカーブの多い山間部を走行することから鉄道制軽量化，低コスト化などが求められている．

輪子の寿命も短く、耐摩耗性向上によるメンテナンス性

鉄道制輪子の機構には踏面方式とディスク方式があ改善が特に求められている．

り，一部の高速車両を除いた在来線には路面方式が採用

このような背景の中，大分県では地場企業のニーズにされている．また，鉄道制輪子の材質には鋳鉄系、レジンより時間，費用のかかる実機ブレーキ試験の予備試験用系，焼結金属系があり，高速車両にはレジン系および焼結として小型ブレー金属系が主に使われている．我々の開発目標とする鋳鉄学校清水研究室と共同で行い，地場企業で納入実績のあキ試験機の開発を大分工業高等専門

系制輪子は，（財）鉄道総合技術研究所が中心に研究開発る九州管内の第3セクター路線で使用されている鋳鉄系を行っている4〉が，高速での摩擦d摩耗特性が他の材質に制輪子の摩擦■摩耗特性評価を行ってきた5）〜7）

そこで，これらの結果5）〜7）をもとに，本研究プロジュク比べて劣ることから，高速車両への適用は過酷な湿潤条−103−平成＝年度 研究報告 大分県産業科学技術センター

トでは，鋳鉄系制輪子の摩耗の要因となる車輪との摩擦構造体の選定を行った1））2）

面付近の組織の歪みを抑制し，かつ黒鉛の晶出抑制・微細

また，実用制輪子として九州管内の第3セクター路線で化と硬質炭化物の晶出促進による摩擦・摩耗特性向上を使用されている合金鋳鉄（Fe・3．3mass％C・1．8mass％Si・1．

目的とした基地組織制御を行うため，網目状セラミック

5mass％Mn・0．35mass％P・0．37皿aSS％Cr・0．20mass％Ⅴス構造体（ポリウレタン発泡体にセラミックスの泥衆を合金）をベースとして，P添加量を0．35〜3．Omass％と変化コーティングして一定の厚みを確定後，乾燥・焼成してセさせたP添加合金鋳鉄制輪子（以下，0．35％P，0．56％P，0．97

ラミックスを網目状に成形したもの）を溶融鋳鉄で鋳ぐ％P，1．8％P，3．0％P制輪子とする）を実物大の簡易形状でるむ溶浸複合技術と各種合金元素を添加することで基試作した3）．そして，これらの供試体から切出した試験片地組織平に硬質炭化物を晶出させるin・Situ複合技術をを後述する小型ブレーキ試験機で評価し，鋳鉄系制輪子組み合わせた凝固制御を行うことで，従来の鋳鉄系制輪の組織および摩擦■摩耗特性に及ぼすP添加の影響から子に比べて基地組織が微細制御された鉄道制輪子用金用途に応じた最適合金設計を検討した3）．

属基複合材料の開発と製品化を行うことを目標としてそして，これらの結果1）〜3）をもとに，鋳鉄系制輪子の摩いる。本研究ではこれまでの結果1）〜3）をもとに，鋳鉄系制擦・摩耗特性を飛躍的に向上させるため，P添加合金鋳鉄輪子の摩擦・摩耗特性を飛躍的に向上させるためj合金鋳と網目状セラミックス構造体との複合化によりP添加合鉄制輪子の中で優れた摩擦・摩耗特性を示したP添加合

金鋳鉄／セラミックス複合制輪子（以下，A28S／0．35％P，A2

金鋳鉄制輪子と普通鋳鉄／セラミックス複合制輪子の中

8S／0．56％P，A28S／0．97％P，A28S／1．8％P，A28S／3．0％P，Siで優れた摩擦・摩耗特性を示したA28S／FC250およびSi

C／0．35％P，SiC／0．56％P，SiC／0．97％P，SiC／1．8％P，SiC／3，0C／FC250制輪子に含有するA120B系およびSiC系セラミ％P制輪子とする）を実物大の簡易形状で試作し，組織観ックスに注目し，P添加合金鋳鉄／セラミックス複合制輪

察，硬度測定，後述する′J、型ブレーキ試験機による予備評

子の組織と摩擦・摩耗特性に及ぼすP添加と網目状セラ価などから製品化および実機ブレーキ試験機による実ミックス構造体との複合効果について調査した．また，用証試験に向けた材料の選定を行った．

途に応じた鉄道制輪子の材料設計最適化に取り組んだ一2．実験方法g．呈 試験剥鴇子の作製
Fig．1に研究概念図を示す，本研究プロジェクトでは，網目状セラミックス構造体の材質をA1203・28mass％SiO

2，ZrO2・33，40，50mass％SiO2，SiCとして，JIS規格FC250に相当する普通鋳鉄（Fe・3．3mass％C・1．8mass％Si・0．45
ⅢaSS9る曳すn合金；以下耳C250制鈴子とする）で複合化した普通鋳鉄ノセラミックス複合制輪子（以下，A28S膵C250，Z

33S／FC250，Z40S／FC250，Z50S／FC250，SiC！FC250制輪子とする）を実物大の簡易形状で試作した1〉．また，網目状セラミックス構造体と溶融鋳鉄との滞れ性改葬および基地紐繚強化による摩擦一摩耗帝性向上を目的として，網目状セラミックス構造体に無電解Niメッキを施して普通鋳鉄と複合化した普通鋳鉄ノセラミックス複合制輪子（

以下∫Å28SNげC250，Z33SN／FC250，Z40SN／FC250，Z50
SN／FC250，SiCN／FC250制輪子とする）を実物大の簡易

Fig．1研究概念図

形状で試作した2）．そして．これらの供試体から切出した試験片を後述する小型ブレーキ試験機で評価し，鋳鉄系

2．2 小型ブレーキ試験紺こよるブレーキ試験

制輪子の組織および摩擦・摩耗特性に及ぼすセラミック

Fig．2に小型ブレーキ試験機を示すがノJ、型ブレーキ試

スとの複合化による影響，セラミックスの材質による影験機用試験片の形状は30Ⅹ30Ⅹ27皿mとし，車輪との接触響，セラミックス面積率による影響などから鉄道制輪子面は車輪と同じ曲率R＝140mmに機械加工した．本試験用金属基複合材料の開発に適した網目状セラミックス

機の制動機構は，てこの原理により，錘を用いて￠280m

一104−

平成11年度 研究報告 大分県産業科学技術センター

皿の車輸（J‡S E5402SSW・QIS）に試験制葡子を押し付けるものである．制動荷重iも49．ON刻みに49．0〜980．ONの範囲で調整が可能である．また，本試験機の動力部は恩7kW3相交流モータによりプーリ，Ⅴベルトを介した3段階の回転（514，1037，1720rp皿）が調整可能でありブレー
キ初速度を27．1，64．7，劉）．詑皿仇で一定に保つものである．
今回のブレーキ試験では九州管内の第3セクター路擦における使用最高速度を想定し，車輸を一定速度90．7k皿撒で60秒間回転させ，モータのスイッチ停止と同じに試験片に980Nの荷重を負荷した．この試験を1つの条件にぎ主g，2 小型ブレーキ試験機つき繰り返し20回行い，試験片の摩耗量を1回毎に算出した．さらに，制動時閤も1回毎に計測した．また，20回の試珊

験における平均値を平均摩耗量，平均制動時間として算長＼應琴鱒扉露慶註

スの比塵，網目状セラミックス構造体の気孔率ヾ鋳鉄およ雲琵妙駒ぴセラミックスの体積比，磨耗量より摩耗体積を算出し瓢出すると同時に，セラミックス分散状況の異なる各種鋳鉄系刹鎗子との比較を行うため，鋳鉄およぴセラミック

擢た．またチ制動時問およぴブレーキ初速度9￠七7km撒より

ii

制動距離を算出した。ただし，摩耗体積および制動拒離ほ
次式より算出している，
り−￣ホ：．・‥：！‥∴∴t・lご†…・．！・√‥：・事：・；こⅤ≡摩耗体積（mmき）ァW：摩耗畳（g）￠ 昏 呈￠ 息6 敷き 訪 3￠ 3各 凝）塩島 馳 防 壁沿

p互：鋳鉄の比重（釘皿皿3）

革均摩隆終轢Ⅴ／迅血急

β慧：セラミックスの比重（gfmm3）

ぎ豆g．3 普通鋳鉄綾ラミックス複合制綾子の平均摩耗体

民Ⅴ：網目状セラミックス構造体の体積比（％きL＝も×（90．7×且￠00／3600）

積Ⅴと平均制動経歴むとの関係（2〉複合制翰子に比べて鮎が約㍍％と高いことプセラミック

L：制動距障（斑ラ，も：制動時間（s）

スそのものの摺動性が優れていること郎による．しかし，耐摩耗性に関しては不安定な傾向を示し，Hvが約温i．且（ユ3．実験結果及び考察

3一畳 普為蹄鉄／セラミックス複歯髄綾子の摩藤一隆廉

Paと高いものの，鮎も高いために制動時の衝撃によるセ特性1），望〉ラミックスの欠落による影響が大きく現れた結果を示している．よって，これらの欠点を克服するためには網牒ざig。3に普通鋳鉄／セラミックス複合制磯子の平均摩耗
体積Ⅴと平均制動距離むとの関係を示す−この結果より，状セラミックス構造体のサーメット化などと同時に，合網目状セラミックス帯造捧を溶融鋳鉄で鋳ぐるむこと金元素を溶融鋳鉄申に添加して成分調整することで基で，鋳鉄系別線子の摩擦・摩耗特性は全体的に向上するこ

地組織そのものを強化する必要性が考えられる。とが分かった．また，多少のばらつきはあるものの，Å雲8S

また−網目状セラミックス構造体へ無電解Ⅳ皇メッキを（紺）／FC250制輪子は分散するセラミックスの硬度昆Ⅴが施すことで，溶融鋳鉄との濡れ性が改善され，摩擦・摩耗

約旦2．のく；Paと高いため㌢他の普通鋳鉄／セラミックス複合特性が向上することが期待された．しかし，軋メッキ急が制輪子に比べてセラミックス面積率況eが約ユ5％と比較溶融鋳鉄に対して数十ppm程度であること，Niメッキ層的低いにも関わらず優れた耐摩耗性を示し，良いものでが溶融拡散してしまうこと摩擦。摩耗特性へのセラミッ

訳語紺蘭相子の約＝牒偶の性能を示している．しかし牒日

クスの影響が大きいことなどから，濡れ性改善には効果

動特性に解しては，鼠eが低いために不安定な傾向を示しがあるものの，摩擦。摩耗特性向上には効果が現れなかっている．それに対し，S呈C（N）膵親潮欄磯子は比較的安定た。また，耐摩耗性に優れたÅ28S（閤〉／FC25〔橋び輪子の鼠eした制動性を示し，良いものでFC260制尚子の約1．4倍のを変化させた試料を作製し，同様に評価したところタ約15性能を示している．これは，他の普通鋳鉄プセラミックス〜23％の範囲では耐摩耗性にほとんど差がなく，Rcの増ー105−平成11年度 研究報告 大分県産業科学技術センター

加に従って安定した制動性を示し，かつ車輪への攻撃性

ト的に採算が取れない場合もある．よって，これらのことも少ない結果が得られた．しかし，約48％のものでは車輪を考慮すると，後述する合金鋳鉄制輪子の摩擦・摩耗特性を削るという結果が得られた．と引張強度，プリネル硬度，対象車両，製造コストなどとのバランスが重要であるといえる．

餌

3．2 合金鋳鉄制端子の組織と摩擦・摩耗特性に及ぼす
P添加の影曹3）場

これまでにP添加量の増加に従って，基地組織に比べいることが観察されている．これらの硬質相はノ．合金鋳鉄

離ステダイトの他に粗い炭化物がγ＋Fe3Cとして晶出して盟

輪子はPの他にMn，Cr，Ⅴなどを含有していることから，却していることが碗察されている．また，P添加合金鋳鉄制

謂イト（Fe（α）＋Fe5C十Fe3Pの三元共晶組織）削が多量に晶出亜声＼ひの建材誓値粛コー咤堅紋箇て高硬度（Hv約0．8GPa）かつ低融点（約1223K）のステダ

15の凝乱過程で最終凝固部に硬質相形成元素が濃縮され10て晶出するため，ステダイトはP添加量の増加に従ってセル界面を網目状に広がった形で晶出している．

5Fig．4にP添加合金鋳鉄制輪子のP添加量とステダイ：」

L：」辞辞辞く∋⊂〉く⊃L＝＿

求求害

Fig．4 P添加合金鋳鉄制輪子のP添加量とステダイトおよびステダイトを含む硬質相の晶出量（面積率）Rscとの関係

0トおよびステダイトを含む硬質相の品出量（面積率）Rscとの関係を示す．ただし，ステダイトの理論値は以下に示
すScheilの式から算出している．
CL＝Co（1−Fs）KO・1（3）

Tab呈e旦 P添加合金鋳鉄制輪・子の硬質紹の晶出量と引張CL：凝乱過程における液相中のP濃度

強度およびプリネル硬度との関係

Co：合金鋳鉄中のP成分

制輪子名称 ．硬質棉晶出量／％ ，引張強度／N／Ⅲm2 7■】．才ネル硬度

Fs：固棉分率
Ⅹ0：平衡分配係数

0．35％P

14．0262

2200．56％PH 15．0212

2260．97％p18二7190

223っているのはJ硬質相形成元素であるMnノCr，Ⅴなどが含1．8％P

24．0165239

まれていることから粗い炭化物がγ＋Fe3Cとして晶出し3．0ラムP

40．6

i40248

この結果から，ステダイトの理論値と実測値は多少のばらつきはあるものの，ほぼ等しい値を示すことが分かった．また，硬質相全体の晶出量がステダイト晶出量を上回たことによるものと考えられる。しかし，p添加量が約2．O

mass％近くなるとMn，Cr，Ⅴなどの影響が少なくなり，400

晶出する硬質相はほぼ全てがステダイトとなることが350

理論値と実測値より推測できる．
300

引張強度およびブリネル硬度との関係を示す．この結果

O15010

硬度は上昇することが分かった．実用面から考えると，ブ2より，硬質相の晶出とともに引張強度は低下し，プリネル

2500己＼︑−擬音漏電百誕

Tabjelに，P添加合金鋳鉄制頼子の線質相の晶出量とリネル硬度の上昇は合金鋳鉄制輪子の耐摩耗性向上を爪U示唆することから好ましいが，引渡應度の低下は安全性の低下を示唆することからあまり好ましくない．通常、合金鋳鉄制輪子を使用する場合ノヾックメタルと呼ばれる0鉄板を同時に鋳ぐるむことで熱衝撃割れによる事故を防いでいるが，高合金化は対象車両によっては製造コス

10

望Q
3Q4（）
平均摩耗体渚V／mm35Q

60Fig．5 P添加合金鋳鉄制輪子の平均摩耗体積Ⅴと平均制動臣巨離Lとの関係−106→平成11年度 研究報告 大分県産業科学技術センタ∬

ぎig．5にP添加合金鋳鉄制輪子の平均摩耗体積Ⅴと平均制動距離Lとの関係を示す．この結果より，耐摩耗性はP添加量が約2．Omass％まではあまり変化が見られないものの，3．0％P制輪子はペースとなる￠．35％P制稲子に比べて約3．1倍の性能向上を示した．また，制動性はP添加量の増加に従って向上し，約1。Omass％以上のP添加で飛躍的に向上することが分かった．これはp添加により，ステダイトが多量に晶出したことによるものと考えられる，
また，1．8％P制玲子はベースとなる0．35％P制玲子に比べて約1．6倍の最も優れた制動性を示した，しかし息0％官制輪子では制動性が若干低下する傾向を示している．これ
は，P添加によって晶出したステダイトが基地組織に比べて融点が約1223監と低く，本実験で発生する瞬間最高摩擦熱Tが約1023壬；と高いために軟化して車輪へ大量に凝着したことによるものと考えられる。よって，試験開始
時は制輪子と車輪との摩擦・摩耗の関係が成り立っものの、繰り返し試験を行うことで車輪へ凝着したステダイ
トと制鈴子との摩擦。摩耗の関係となる．これに起因して，ステゲイトの車輪への凝着と剥離が繰り返され，また逆Fi．g．6 A28S／1．8％P制輸子のEPhlA條に制報子への再凝着を起こすと考えられる．また摩擦熱による軟化および硬度低下を受けない制輪子内部札高硬度の硬質裾が多く分散していると考えられる．よって，㈱

制綺子の摩耗は比較的に押さえられるものの，制動性がこれらの結果より，使用最高速度90km／bである九州管摩耗特性、引張強度，製造コストなどとのバランスを考慮「狼瓢

内の第3セクター路線を対象とした場倉制輪子の摩擦・u瓢Fて﹂纏鎧癖革質静低下するものと考えられる．

して、約1，仇na錆％前後のP添加が適当であると考えられ

湖

る．しかし，上記のP添加では制動性は向上するものの，耐㊥

●

漆 招デ皿

●0．36％P▲0．97％p

塵0，駆％p

＃8．0％P㊥A加敗壬持％P◆1．g％P㍍A邪鳳8る％p ．妻もA公娼鳳97％P㊨A公烙／18％P 禁竃A28S侶0％P
OS主C伶．3る％ア ロ凱αD．6る％ア

摩耗性の改善がなされないため，基地組織の強度を維持ÅSi偶．97％P ⑳SiC／1．さ％p＋駄C／乱0％P

しつつも摩擦・摩耗特性をさらに向上させるために，網目星状セラミックス構造体との複合効果が期待される．

・202468 10 12平均＃耗儲増V／ml乱さ3．3 壬）添加合金鋳鉄／セラミックス複合制鴇子の地織

Fig．7 P添加合金鋳鉄／セラミックス複合制輪子の平均摩と摩擦・摩耗特性

耗体積Ⅴと平均制動距離Lとの関係

これまでの成果1）〜8）をもとに，鋳鉄系制庵子の摩擦・摩耗特性を飛躍的に向上させるため†合金鋳鉄制輪子のざig．6にA28S／1．8％P制翰子のEPMA反射電子巌像お中で優れた摩擦・摩耗特性を示したP添加合金鋳鉄制輪

よび特性Ⅹ境線を示す．この結果より，常圧鋳造法により子と普通鋳鉄／セラミックス複合制輪子の中で優れた摩網目状セラミックス構造体を溶融鋳鉄で鋳ぐるんだ本擦・摩耗特性を示したA28Sげ（つ250およぴSi（】／FC250制制翰子は，引け巣，湯回り不良などの鋳造欠陥がないこと

頼子に含有するAl20＄系およぴSiC系セラミックスに注が確認された．また】本制輪子はセラミックスがマクロ的目し，P添加合金鋳鉄／セラミックス複合制鴇子の組織と均一に分散していることから，溶融蹄鉄がセラミックス摩擦・摩耗特性に及ぼすP添加と網目状セラミックス構とセラミックスとの隙間で凝固制御され．鋳鉄系制尚子造体との複合効果について調査した．また，用途に応じたの摩耗の要因となる黒鉛の晶出抑制中微細化および摩擦鉄道制輪子の材料設計最適化に取り組んだ．

・摩耗特性向上に効果があるとされているステダイトをー107−平成11年度 研究報告 大分県産業科学技術センター

微細晶出することが確認された．ただし，網目状セラミッ

4．まとめクス構造体による溶融鋳鉄の凝固制御により，ステダイ今回の実験より，以下の結果が得られた．

トおよびステダイトを含む硬質相は微細晶出したもの（1）常圧鋳造法により，引け巣，湯回り不良などの鋳造欠の，その晶出量Rscは前述したP添加合金鋳鉄制輪子とほ陥がない鉄道制輪子用金属基複合材料を作製するこぼ同じである．とに成功した．

Fig．7にP添加合金鋳鉄／セラミックス複合制輪子の平（2）網目状セラミックス構造体を溶融鋳鉄で鋳ぐるむ

均摩耗体積Ⅴと平均制動距離Lとの関係を示す．この結果ことにより，溶融鋳鉄がセラミックスとセラミックスより，網目状セラミックス構造体をP添加合金鋳鉄と複との隙間で凝固制御され，鋳鉄系制輪子の摩耗の要因合化することで，全体的に摩擦・摩耗特性が向上することとなる黒鉛の晶出抑制・微細化および摩擦・摩耗特性が分かった．また，Å1203系セラミックスを分散させたP添向上に効果があるとされているステダイトを微細晶

加合金鋳鉄／セラミックス複合制輪子に比べ，SiC系セラ出することに成功した．

ミックスを分散させたP添加合金鋳鉄／セラミックス複（3）P添加合金鋳鉄のP添加量を1．Omass％前後とし，SiC合制輪子の方が摩擦。摩耗特性に優れており，SiC系セラ系セラミックスと複合化した材料が基地組織の強度ミックスの影響が大きく現れているために，本試験速度および摩擦・摩耗特性などに優れ，かつ製造コストお域ではP添加量の差がセラミックスを含まないP添加合よびメンテナンス性などの経済面からも優れている

金鋳鉄制輪子と比べて明確に現れなかった．それでも，Siことが分かった．

C／0．97％P制輪子は実用制輪子として九州管内の第3セクター路線で使用されている0．35％P制輪子に比べて，約謝辞

3．8倍の耐摩耗性と約1．8倍の制動性を示している．また，本研究の遂行にあたり，貴重なご助言を頂きました九

SiC／1．8％P制輪子は同様に，約6．8倍の耐摩耗性と約1．8

州工業技術研究所・北原晃部長ならびにメゾスコピック倍の制動性を示している．普通鋳鉄／セラミックス複合制複合材料WGの皆様に心より感謝の意を表します．また，輪子に関して前述したように，A1203系セラミックスは耐事業全体の取りまとめにご尽力頂きました㈱北九州テ

摩耗性向上に効果があるものの，制動性にばらつきを生クノセンターの突田芳宏氏，松田弘道氏に深く感謝の意じていた．この原因として，他の普通鋳鉄／セラミックスを表します．また，実験にご協力頂きました九州大学工学

複合制輪子に比べてセラミックス面積率Rcが低いこと

部物質科学工学科大城研究室の皆様，大分工業高等専門が考えられる．また，同様にSiC系セラミックスは制動性

学校制御情報工学科清水研究室の皆様，藤原夏義民，山本向上に効果があるものの，耐摩耗性にばらつきを生じて親志氏，河村拓哉氏に心より感謝の意を表します．

いた．この原因として，Hvが約11。1GPaと高いものの，Rcも高いために制動時の衝撃によるセラミックスの欠落

参考文献
1）高橋芳朗他：平成9年慶大分県産業科学技術センタ

による影響が大きく現れたものと考えられる．よって，合ー研究報告P．35〜P．40

金元素添加により，鋳鉄成分を調整することで基地組織

2）高橋芳朗他：平成10年度大分県産業科学技術センそのものを強化することが必要となる．このような結果

ター研究報告P．129〜P．134

からも推測できるように，P添加合金鋳鉄／セラミックス

3）高橋芳朗他：平成10年度大分県産業科学技術セン

複合制輪子の摩擦・摩耗特性において，A1203系セラミッター研究報告P．135〜P．139

クスを分散させたものは耐摩耗性，制動性ともに僅かながらばらつきを生じている．それに対しJSiC系セラミッ

4）辻村太郎：金属Vol、70（2000）No．2，P．33〜p．41

クスを分散させたものは，本試験速度域ではSiC系セラ

5）高橋芳朗他：平成7年度大分県産業科学技術センタ
ー研究報告P．96〜P．101

ミックスの影響が大きいこと，合金元素添加により基地

6）高橋芳朗他：平成8年度大分県産業科学技術センタ

組織が強化されていることなどから耐摩耗性のばらつー研究報告P．44〜P．49

きが改善され摩擦・摩耗特性が向上している．

7）高橋芳朗他二平成9年慶大分県産業科学技術センタ

以上の結果より，製品化および実機ブレーキ試験によー研究報告P．71〜P．76

る実証試験に向けた材料を検討し，P添加合金鋳鉄のP添

8）ファインセラミックスその機能と応札日本規格協加量を約1．Omass％前後かつSiC系セラミックスと複合会P．23

化した材料を選定した．

9）鋳物のすべり摩粗（財）総合鋳物センターP．111

ー108−