多重アンビル型変形実験装置の開発と上部マントルのレオロジー

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13554013
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 桂 智男 岡山大学, 固体地球研究センター, 助教授 (40260666)
• 研究分担者: 西川 治 岡山大学, 固体地球研究センター, 研究機関研究員 ; 米田 明 岡山大学, 固体地球研究センター, 助教授 (10262841) ; 伊藤 英司 岡山大学, 固体地球研究センター, 教授 (00033259)
• キーワード: 6方圧しプレス / 立型マシニングセンター / 自動工作

研究概要

本年は、まず、昨年に引き続き立型マシニングセンターによるパーツ作製に取り組んだ。もっとも基本的な製作物は、MgO, ZrO_2などのセラミックの円筒である。円筒の周囲の加工は4φの焼結ダイヤモンド刃のエンドミルを用いる。粗加工では、逃げ角5°の粗粒焼結ダイヤの刃を、仕上げ加工では逃げ角0°の細粒焼結ダイヤの刃を用いる。回転数は12000rpmである。中心穴は超硬のマイクロドリル(0.2〜5.0φ)を用いる。送り速度(mm/s)は工具形(mm)×20程度にすると、工具は破損しない。工具回転数は高ければ高いほど良いので、実用最高回転数12000rpmで行った。材料の固定は、24時間硬化のアラルダイトを用いている。円筒作製の最大の問題は、外周と内周の偏心である。これはXYステージの熱変形によって起こると考えられるので、使用前にステージを予備動作させ、また、外周の加工と穴あけは1個づつ交互に行うことによって解決された。
次に、装置の加圧空間のアライメントを検定した。装置は基本的に立方体加圧式であるが、荷重変化と共に垂直方向の長さに対して水平方向の長さが相対的に伸びてゆく。この変形の度合いは、銅のサイコロブロックを加圧し、押し上げたブロックのサイズを測定することにより検定していた。しかし、銅は非常に軟からいことと、はみ出したひれがアンビルを変形させるために、加圧空間の変形を過小評価していることが分かった。そこで、今回はブロック材としてはステンレスを採用し、また、ひれが出ないようにサイコロの稜を大きく落とした。その結果、変形の割合は1000トンの荷重変化に対して40ミクロン程度であり、これは6方圧しプレスとしては最高水準であることが明らかになった。

研究成果

• [文献書誌] Tomioka, N.: "Microstructures and structural phase transition in (Mg,Fe)SiO_3 majorite"Eur. J. Mineral.. 14. 7-14 (2002)
• [文献書誌] Walter, M.J.: "Spinel-garnet lherzolite transition in the system CMAS revised : an in situ X-ray study"Geochim. Cosmochim. Acta. 66. 2109-2121 (2002)
• [文献書誌] Katsura, T.: "Post-spinel transition in Mg_2SiO_4 determined by in situ X-ray diffractometry"Phys. Earth Planet. Int.. (in press). (2003)
• [文献書誌] Kubo, A.: "In situ X-ray observation of iron using Kawai-type apparatus equipped with Sintered diamond : absence of beta phase up to 44 Gpa and 2100 K"Geophys. Res. Lett.. (in press). (2003)
• [文献書誌] Yoshiasa, A.: "Detailed structures of hexagonal diamond (lonsdaleite) and wurtzite type BN"Jpn. J. Appl. Phy.. (in press). (2003)
• [文献書誌] Yoshino, T.: "Core formation triggered by grain boundary percolation"Nature. (in press). (2003)