| 研究課題/領域番号 |
01460103
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| 研究種目 |
一般研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
機械工作
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
井川 直哉 大阪大学, 工学部, 教授 (60028983)
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| 研究分担者 |
大森 義市 大阪大学, 工学部, 講師 (80029040)
島田 尚一 大阪大学, 工学部, 助教授 (20029317)
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| 研究期間 (年度) |
1989 – 1990
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| キーワード | 超精密切削 / ダイヤモンド工具 / 損耗 / 熱化学的損耗 / 熱力学 / 量子化学 / 損耗機構 |
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| 研究概要 |
超精密切削加工技術の加工精度および信頼性向上のためには、残された最大の問題である、ダイヤモンド切削工具の損耗特性、損耗機構の解明が不可欠である。本研究は、ダイヤモンドが本質的に高温下で損耗し、鉄などの接触物質があるとそれが促進されることから、本質的には熱化学的過程にもとづくと考えられるダイヤモンドの微小損耗機構を明らかにし、あわせてその制御を試みるものである。
各種被削材金属との接触加熱実験および熱力学および量子化学的な手法にもとづく損耗機構の解析を行った結果、金属と接触するダイヤモンド表面の熱化学的損耗の過程は次のように考えられることを示した。ダイヤモンド表面には通常酸素が吸着しており、吸着酸素はダイヤモンド表面の炭素原子を不安定にする。接触金属酸化物の解離圧以上の酸素分圧のもとで金属の酸化が生じる温度以上になると、金属とダイヤモンド表面の吸着酸素との相互作用のためダイヤモンド表面の炭素原子はさらに不安定になる。この状態での炭素原子は吸着酸素と反応するか、金属表面の酸化のために活性化された表面近傍の酸素原子と反応して脱離し、その結果ダイヤモンドは損耗する。酸素分圧が高くなると金属表面はその条件での平衡濃度を持つ酸化物で覆われるようになり、ダイヤモンドの損耗速度は小さくなる。以上のことから、切削工具としてのダイヤモンドの損耗を防ぐには酸素分圧および温度を低く保てば良いと考えられるが、実用上容易に実現できる酸素分圧では損耗を完全に押えることは困難である。むしろ損耗量が大きくなる金属と雰囲気を選べばダイヤモンドの加工に応用できる可能性がある。
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