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Creation of Ceramic Brake Materials Having Self-Healing Function by Sliding Heat

利用滑动热创造具有自修复功能的陶瓷制动材料

基本信息

批准号：
22K12440
负责人：
丸岡大佑
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究課題は自動車用新規セラミックブレーキ材料を開発することを目指している。現行材料からセラミックスに代替することで自動車の軽量化を達成し、燃費向上が期待できる。セラミックスは強度信頼性が低いため、自己治癒機能を有するセラミックス複合材料の適用を目的としている。本研究課題における自己治癒機能は、分散材の酸化により生成した酸化物により材料表面のき裂や欠陥を充填し、機械的強度を回復させる機能を指す。ブレーキ摺動熱による自己治癒機能の発現を想定しているため、１００－４００℃で極短時間の自己治癒を実現するセラミックス基複合材料の開発を目指している。２０２２年度は種々の低融点化合物を分散材としたアルミナ基複合材料を加圧焼結によって作製し、400℃、５分で大気中酸化処理を実施した。緻密な試料を作製するため、低融点金属粒子を分散する際は、ガラスセラミックスを焼結助剤として混合し、融点以下での固相焼結を実現した。材料系の探索として金属アルミニウムやアルミニウムとケイ素の合金、炭化チタンなどを実施したが、いずれも緻密な焼結体の作製が困難であるか、導入したき裂を想定温度域で消滅させるだけの酸化物生成が見られなかった。最終的には、選定した金属粒子を分散材としたアルミナ基複合材料を作製し、400℃、5分の大気中酸化により、き裂の消滅を確認できた。今後は、より低温度におけるき裂消滅を達成するための検証や材料設計、ならびに強度回復挙動を調査する予定である。

This research topic is aimed at the development of new automotive materials. The current material is replaced by the automatic vehicle, and the fuel cost is expected to increase. The strength and reliability of the composite material are low, and the self-healing function of the composite material is low. This research topic aims at self-healing function, such as acidification of dispersion materials, generation of acidizing substances, filling of cracks on the surface of materials, and recovery of mechanical strength. The development of self-healing function under the condition of heat transfer and self-healing at 100-400℃ in a very short time is indicated in the development of self-healing matrix composites. In 2022, the low melting point compound dispersion material was prepared by pressure sintering at 400℃ for 5 minutes. Dense sample preparation, low melting point metal particles dispersion, sintering aids, mixing, solid phase sintering below melting point The exploration of the material system makes it difficult to manufacture dense sintered bodies in the desired temperature range. Finally, the selected metal particles were dispersed and the matrix composites were manufactured at 400℃ for 5 minutes. In the future, low temperature crack elimination, material design, strength recovery, and investigation will be conducted.