| 研究課題/領域番号 |
20K05162
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26050:材料加工および組織制御関連
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| 研究機関 | 秋田大学 |
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研究代表者 |
神谷 修 秋田大学, 名誉教授, 名誉教授 (60113891)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 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 / 超硬質材 / 合成ダイヤモンド / ソーワイヤ / コンクリート掘削 / 切削機構 / 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 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ダイヤモンドの硬度を超える物質として、これまでのwBNの爆発合成の成果を基にして、BCN系複合砥粒の合成をおこなう。研究スケジュールとしては、2020年度は主に合成出発素材の探査と爆発合成物から超高硬度砥粒の抽出分析を行う。2021年度は、引き続き出発物質の探査合成を続けるとともに、それまでに合成された超高硬度砥粒を用いて固定砥粒型のソーワイヤを製作して加工特性を評価する。2022年度は、切削加工特性に優れた超硬質砥粒を用いて、ドリルチップなどの工具を製作して現場における溶融デブリスなどの硬質セラミックス系廃棄物の切削に供与する。
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| 研究成果の概要 |
震災により発生した産業廃棄物は、高温と放射線の影響で廃棄処理を難しくしている。これを処理するため、ホウ素B、炭素C、窒素Nの３元素から、ダイヤモンドと同等以上の硬度を持つ物質を合成して、強い工具を開発した。ここではダイヤモンド単結晶を被削材として実験を行い、成果を得た。初めにダイヤモンド砥粒を固定したソーワイヤ工具では、緩やかな速度でダイヤモンドを自由曲線に沿って加工することが出来た。次に、六方晶系の窒化ホウ素（ウルツ鉱、w-BN)を得て、１０％加工速度を上昇させることが出来た。さらに、燃焼炎合成法により得た多結晶ダイヤモンド砥粒により、ダイヤモンドを脆性的に切削できることを確認した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
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。
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