微小領域の弾性変形を考慮した高硬度材(サファイア)のナノメートルオーダー加工

考虑微小区域弹性变形的高硬度材料（蓝宝石）的纳米级加工

• 批准号: 16H00333
• 负责人: 春日 博
• 金额: $ 0.35万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16H00333/
• 关键词: サファイア; 微細溝加工; 切削抵抗

人工的に結晶成長させたサファイア(Al_2O_3)は、押し込み硬さがきわめて硬く、切削や研削が困難な材料の1つである。これまでに得られた結果では、ダイヤモンド工具を用いて切り込み深さを0.5μm未満にした場合、表面が非常に滑らかな延性モードで材料を除去できる加工条件があることが確認された。しかし、工具刃先の先端半径は20～40nmであり、どのようにnmオーダーの平滑な表面が形づくられたのか、新たな疑問が生じた。本研究では、微小領域の材料特性に手がかりがあると考えた。サファイアのような硬い材料も、深さ100nm未満の領域では、荷重によって表面がゴムのように弾性変形する。従来は加工する材料を変形しない剛体として扱っていたが、微小領域では材料表面が変形することを考慮し、刃先先端が数十nmの工具を用いても、nmオーダー深さの加工が可能であるかを検証した。実験では、刃先の先端半径が30nmの工具を用いて、切り込み深さを徐々に増加させる溝加工を行った。ただし、加工中の切り込み深さをnmオーダーで検知することは困難なため、切削抵抗と加工後の溝深を測定し、両者の関連を求めた。実験の結果、切削抵抗(背分力)が1N以下の領域では、刃先の先端半径よりも浅い溝が形成されており、背分力0.5N以下の領域では、深さ10nm以下の極めて浅い溝が形成されていることがわかった(工具送り速度 : 10mm/min)。これは、刃先先端が数十nmの工具を用いても、一桁下のnmオーダー領域での溝加工が可能であることを示している。言い換えれば、刃先先端がnmオーダーの鋭さを持っていない場合でも、深さ10nm以下の溝加工は可能であることを示している。この結果、微細な溝を組み合わせてnmオーダーの幾何学模様(ナノテクスチャ)を作製することが可能になった。

Artificial growth of mechanical properties (Al_2O_3), mechanical properties, mechanical properties, cutting and lapping of difficult materials. The results show that the machine tool is used to cut the depth of 0.5 μ m, the surface is very slippery, the ductility of the material is very slippery, and the processing conditions are removed. The tool blade has a radius of 20 ~ 40 nm, the edge of the tool blade has a radius of 20 ~ 40 nm, the shape of the surface In this study, the properties of materials in micro-fields are studied. The material is hard, the 100nm is not in the field, the load is not in the surface, the shape is in shape. To process the material, the shape of the material, the shape of the material, the surface of the material, the shape, the shape, Cutting edge radius 30nm tool, cutting tool. Cutting, cutting, nm, cutting, cutting, The results show that the cutting resistance (back force) is less than 1N, the radius of the cutting edge is less than 1N, the radius of the edge is less than 0.5N, the field is less than 0.5N, and the depth of the 10nm is less than 0.5N. The speed of tool delivery is 10mm/min. The tool of "dozens of nm" at the front end of the blade may be used in the field of processing. It is possible to use the tool "dozens of nm" at the beginning of the blade. In the words, the front end of the blade, the front end of the nm, the front end of the blade, the front end of the blade, The results and micro-structure of the system will help you to learn how to nm. You may have a problem.

项目成果

サファイアの延性モード切削におけるダイヤモンド切れ刃有効部位 --微小切込み領域の切削抵抗と溝深さの相関--

蓝宝石延性模态切削中金刚石切削刃的有效面积--微切削区域切削力与槽深的相关性--

• 发表时间: 2016
• 作者: 春日博;根本昭彦;伊藤伸英;水谷正義;大森整
• 通讯作者: 大森整