硼素・炭素・窒素複合六方晶系超硬質砥粒の爆発合成と切削加工への応用

硼碳氮复合六方超硬磨粒的爆炸合成及其在切削加工中的应用

• 批准号: 20K05162
• 负责人: 神谷 修
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Akita University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K05162/
• 关键词: ダイヤモンド基板加工; 固定砥粒型ソーワイヤ; ダイヤモンド砥粒; 窒化ケイ素; 多結晶ダイヤモンド砥粒; ダイヤモンド摩耗機構; ダイヤモンド除去率; 爆発合成; ダイヤモンド基板切削加工; 窒化ボロン砥粒; ダイヤモンド窒化ボロン複合砥粒; ダイヤモンド単結晶の加工; 形状制御加工; 長寿命ソーワイヤ; 切削速度上昇; ダイヤモンドの切削加工; 硬質砥粒; 硼素炭素窒素; ろう接; 固定砥粒

本年度は、新しい固定砥粒型ソーワイヤを製作して、ダイヤモンド基板の機械加工を試み、任意の曲線に沿って切幅0.1mmで全長2mmまで精密切断できることを実証した。最近、市場において大口径のダイヤモンド半導体基板が直接合成されたことにより、ダイヤモンドソーワイヤの役割は、単結晶のウェハリングではなく、基板を任意曲線状に精密切断する役割にシフトした。本研究で、高温(900℃)高真空(10の-3乗Pa)の雰囲気中にする自作の装置を用いて、直径30μmのダイヤモンド砥粒を直径80μmのタングステンワイヤに青銅ろう(Cu-Sn15%)接合することにより、長寿命ソーワイヤを得た。長さ８mのワイヤを往復走行させ、総走行距離6000kmにおいても砥粒は残存して、切断速度は減少せずに一定であった。残存砥粒をSEM観察すると砥粒先端は摩耗して平坦になっている。このことから、切断機構は先端による切削ではなく、ダイヤモンド同士の摩耗機構であることを見出した。切断速度は、単位走行距離当たりのダイヤモンド除去加工体積Vとして示した。これらの成果は、オープンジャーナル誌Materialsに論文掲載した。爆発合成したウルツ鉱(六方晶窒化ケイ素）は、ダイヤモンド砥粒に混合することにより加工効率を10％増加する事が可能であったが、ウルツ鉱単独ではダイヤモンド基板を加工することが出来なかった。このことから、ダイヤモンドを機械加工するには、ダイヤモンド砥粒を主体とする複合材料を使用することとした。

今年，我们试图通过制造新的固定磨料锯线来机加工钻石底物，表明它们可以沿着任何曲线精确切割，切割宽度为0.1 mm至总长度为2 mm。最近，由于市场上大直径钻石半导体底物的直接合成，钻石锯线的作用已转移到精确切割底物为任意曲线而不是单个晶体晶片环的作用。在这项研究中，通过使用高温（900°C）高真空（10 -C PA）气氛的自制装置将直径为80μm（15％）的钨丝（900°C）粘结到直径为80μm（15％）的钨丝，从而获得了一条长锯线。一条长度为8m的电线来回行驶，即使在总里程为6000公里的情况下，磨料颗粒也保持不变，切割速度是恒定的，而不会降低。当通过SEM观察到剩余的磨粒时，磨料颗粒的尖端被磨损且平坦。这表明切割机制不是用尖端切割，而是钻石之间的磨损机制。切割速度表示为每单位里程V的钻石去除量V。这些结果发表在《公开期刊》材料中。通过将其与钻石磨料混合来，爆炸性合成的Wurtzite（六角硅氮化物）可以将其加工效率提高10％，但单独使用Wurtzite无法处理钻石底物。因此，为了使钻石机器，使用了主要由钻石磨料制成的复合材料。

项目成果

Elastic Wave Property of Concrete Decomposed by Steam Pressure Cracking Agent

• DOI: 10.32732/jma.2022.11.2.37
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Materials and Applications
• 作者: O. Kamiya;Etsushi Okuyama;Mamoru Takahashi;Y. Miyano;S. Ito;Kenji Murata;Junpei Nanao;Arata Maisawa;M. Kawano;Takashi Kazumi;M. Nakatsu;H. Mizuma;Y. Iwama

Controlled Cracking of Large Size Concrete Structures by a Steam Pressure Cracking Agent

• DOI: 10.32732/jma.2021.10.1.43
• 发表时间: 2021-01-01
• 期刊: J. Mater. Appl
• 作者: Kamiya, O.;Suzuki, K.;Kazumi, T.
• 通讯作者: Kazumi, T.

Demolition of Reinforced Concrete by Steam Pressure Cracking System

• DOI: 10.32732/jma.2022.11.1.1
• 发表时间: 2022-01-01
• 期刊: J. Mater. Appl
• 作者: Kamiya, O.;Takahashi, M.;Nakatsu, M.
• 通讯作者: Nakatsu, M.

Controlled Cracking for Industrial Concrete Waste by Steam Pressure Cracking Agen

蒸汽压力裂解剂对工业混凝土废料的控制裂解

• 发表时间: 2020
• 期刊: International Journal of the Society of Materials Engineering for Resources
• 作者: Osamu KAMIYA;Kaito SUZUKI;Etsushi OKUYAMA;Naoya KOJIMA;Shinichi ITO;Mamoru TAKAHASHI;Kenji MURATA;Takashi KAZUMI;Arata MAISAWA; Masanobu NAKATSU;Hiroyuki MIZUMA;Hiroshi SODEYAMA;Yuichi IWAMA;Nobuyasu FURUUCHI;Keizo SHINYA
• 通讯作者: Keizo SHINYA

Influence of substrate surface roughness on synthesized diamond films by flame combustion on Ti substrate for dental implant

牙科种植用钛基体火焰燃烧合成金刚石薄膜基体表面粗糙度的影响

• DOI: 10.32732/jma.2022.11.1.17
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Materials and Applications
• 作者: Mamoru TAKAHASHI;Tatsuya FUJITA;Takahito YANAGI;Riki SUZUKI;Osamu KAMIYA
• 通讯作者: Osamu KAMIYA