Explosive synthesis of composite hexagonal ultrahard abrasive grains composed of boron, carbon, and nitrogen and its application to cutting

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05162
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26050:Material processing and microstructure control-related
• Research Institution: Akita University
• Principal Investigator: Kamiya Osamu 秋田大学, 名誉教授, 名誉教授 (60113891)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 六方晶型窒化ホウ素 / ウルツ鉱 / 多結晶ダイヤモンド / 燃焼炎合成法ダイヤモンド / 固定砥粒型工具 / 爆発合成法

Outline of Final Research Achievements

Industrial waste generated by the earthquake is difficult to dispose of due to the effects of high temperatures and radiation. In order to process this, we synthesized a substance with a hardness equal to or greater than that of diamond from the three elements of boron B, carbon C, and nitrogen N, and developed a strong tool. Here, we conducted experiments using a single diamond crystal as a workpiece material and obtained results. First, the saw wire tool fixed the diamond abrasive grains made it possible to process the diamond along a free curve at a moderate speed. Next, hexagonal boron nitride (w-BN) was obtained, and the processing speed could be increased by 10%. Furthermore, it was confirmed that diamond can be cut brittlely using polycrystalline diamond abrasive grains obtained by the combustion flame synthesis method.

Free Research Field

素材の加工

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ダイヤモンドの硬さを超える物質を合成して、固定砥粒型の工具を作成することにより、単結晶ダイヤモンドを加工することができた。留意すべき点は、ダイヤモンドの硬さを超える砥粒があったとしても、そのサイズが小さすぎる場合は、マクロな工具を作ることはできないことを示した。フラーレンの原子間結合は、ダイヤモンドよりも強いのであるか、機械加工に応用する事は出来なかった。一方で、爆発合成した六方晶型の窒化ホウ素と燃焼炎合成法による多結晶ダイヤでは、単結晶ダイヤモンドを加工することが出来た。このような工具は、震災で発生した産業廃棄物の早期解体処理に応用することが可能である。