| 研究概要 |
ダイヤモンドおよび立方晶窒化ホウ素(cBN)からなる複合焼結体は精密加工工具やヒ-トシンク基板への応用が期待される.本研究ではhBN粉末にダイヤモンド種子結晶を添加し,hBNからcBNへの誘発転移反応を利用する反応焼法により,cBNマトリックス中にダイヤモンドが均一に分散した複合焼結体を作製することを目的としている.本年度は,主として反応焼結によるcBN単相焼結体およびcBNーダイヤモンド複合焼結体の作製条件を検討し,次の成果を得た.
1)反応焼結によるcBN単相焼結体の作成条件: hBN粉末にcBN種子粉末を30wt%添加し,N_2+H_2気流中で1000℃,60minの雰囲気処理をおこない,この前処理試料にさらに1wt%のNH_4NO_3を触媒として添加して,ガ-ドル型超高圧装置により高圧高温処理し,cBN単相焼結体を作製した.焼結体の組織を観察しcBN粒子間の直接結合を確認した.
2)cBNーダイヤモンド複合焼結体の作製条件: hBN粉末にダイヤモンド種子粉末を0ー90wt%配合し,さらに揮発性触媒としてNH_4NO_3を1ー5wt%添加し,ガ-ドル型超高圧装置を用いて,6ー7.5GPa,1300ー1700℃,0ー30minの条件で高圧高温処理した.cBNの最適合成条件である7GPa,1700℃の処理において,cBNからダイヤモンドへの転換率は,ダイヤモンド種子の粒径の減少および添加量の増加に伴い向上した.また,焼結体組織は種子粒径の減少とともに微細化した.焼結体の硬度はダイヤモンド添加量の増加とともに増加するが,cBNーダイヤモンド粒間結合が比較的弱いので焼結体の靭性が低下した.30wt%ダイヤモンド添加(平均粒径:1.5μm)の場合,hBNからcBNへの転換率が99%,相対密度99%,微小硬度5100kg/mm^2以上のcBNーダイヤモンド系複合焼結体が得られた.
以上の結果に基づき,次年度は種々の揮発性触媒を用い,焼結条件の軽減化を図る予定である.
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