| 研究概要 |
一端を封接した白金カプセル内ジルコニアあるいはジルコニウムを反応防止融離層として上下にダイヤモンド型BPと三酸化クロム, または過塩素酸カリウム粉末を配置したサンドイッチ構成に一端封接白金筒をかぶせた密封系セルを黒鉛ヒーター内に入れ, これを塩化ナトリウム圧力媒体で構成される高圧セル内に挿入し, ベルト型高圧装置を用いて, 6GPa, 1200°Cで20時間高圧酸化反応を行い, ダイヤモンド型酸化ほう素を合成した. 結晶は約100μmの大きさでダイヤモンド構造特有の6-8面体あるいは4面体の形態であった. 電子線回析とX線回析の結果, 空間群P_3で三方晶系に属し, 格子定数はa=0.2879nm, Cを0.7052nmで密度は2.48g/cm^3であり, 単位格子に含まれる数はZ=2であるダイヤモンド型構造であることが判明した. 立法晶構造から三方晶構造に歪む原因は, ダイヤモンド構造の6員環をほう素と酸素原子が統計的に分布するためと考えられる. 構成元素の平均原子間距離は0.1763nmで, 出発原料BPのB-P結合間距離である0.197nmより短く, 強い共有結合性物質であると思われる. 得られたダイヤモンド型酸化ほう素をアルミナ乳鉢で粉砕して粉末試料とし, 白金カプセルに封入して, 6GPa, 1000°Cで10時間焼結反応を行ない, 相対密度92%の焼結体を作成した. 焼結体の破団面の走査型電子顕微鏡観察の結果, 数10μmの粒子径より構成される微細構造を持つ焼結体で, ビッカス硬度は約4000kg/mm^2と立方晶窒化ほう素焼結体とほぼ同程度の硬度を示し, 空気中は1200°Cまで酸化反応をしない結果から考えて, ダイヤモンド型酸化ほう素は超硬材料として優れた性質を有するものと考えられた. 高圧酸化トポタクチック反応を利用して大型単結晶育成を試みたが, 粒径100μm程度までの成長しか達成できなかった. ダイヤモンド型酸化ほう素単結晶育成に関しては, 今後の研究課題であり, 理論密度焼結体作成条件の検討も必要である.
|
