超高圧力衝撃波における岩盤掘削用多結晶体ダイヤモンドビットの試作

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07505018
• Research Institution: Materials and Structures Laboratory, Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 澤岡 昭 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (40029468)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 明石 保 住友石炭鉱業(株), 北海道技術研究所, 主任研究員 ; 田村 英樹 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助教授 (30188437)
• Keywords: ダイヤモンド / 掘削ドット / 衝撃固化 / ダイナミックコンパクション / 超硬合金

Research Abstract

本研究は超高圧衝撃波を利用して、表面に厚さ数ミリメートルのダイヤモンド層をもつ超硬合金(炭化タングステン)製の岩盤掘削用ドット製造の可能性を探るための研究であり、本年度は3年間の研究計画の最終年度である。ダイヤモンド層は表面に3〜7%のシリコンをコーティングしたダイヤモンド粒子の圧粉体に衝撃波を通過させて形成させた。粒間のシリコンはダイヤモンドと反応して炭化ケイ素に変化して、ダイヤモンド粒間の結合材としての役割を果たすことを期待して研究を進めてきた。本年度において得られた研究成果を箇条書きに述べる。
(1)衝撃処理したダイヤモンド固化体の粒界の高分解能電子顕微鏡観察による結果、ダイヤモンド粒同士は生成した炭化ケイ素によって結合されるのでなく、ダイヤモンドから転換した高密度ガラス状炭素によって結合しており、その中に微細な炭化ケイ素が分散していることが明らかになった。
(2)上記の炭化ケイ素分散層はナノコンポジット構造であり、粒界の粒子分散強化が期待できる。
(3)ダイヤモンド焼結体中に相当に大きな炭化ケイ素や黒鉛がみられ、これが得られた焼結体の機械的特性を著しく低下させる原因であり、このことを抑制することが、本技術の実用化への鍵であることが認識された。
(4)本研究において開発されたダイヤモンド粒子にたいするシリコンのプラズマコーティング方法は画期的なものであったが、本技術を実用化するためにはまだ不十分であり、ダイヤモンドにシリコンを極めて均一にコーティングする方法の開発が不可欠であることが分かった。このことによって、本技術の産業化は十分に可能となるであろう。

Research Products

• [Publications] Kenjiro Yamada: "An in-situ Observation of Amorphization of Carbyne Particle under Electron-beam Irradiation" Carbon. 34. 1601-1602 (1996)
• [Publications] Hideki Tamura: "Zirconium Boride and Tantalum Carbide Coatings Sprayed by Electrothermal Explosion of Powders" J.Themal Spray Technology. 6. 463-468 (1997)
• [Publications] Masahiro,Ohkoshi: "Effect of Silicon Addition on Shock Consolidation of Diamond Powder and Microstructures in the Grain Boundaries" High Pressure Science and Technology. (印刷中). (1998)