単結晶刀具の為のSiC結晶成長の研究

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本年度は1:単結晶材料の非劈開性の史なる向上、2:曲面形状刃先のCMP手法の確立、3:高反応性材料(主にチタン(Ti))との低接触抵抗加工の実現を目的とした。1:及び2:非劈開性と曲面形状研磨研究を進めていく間に、刃先のチッピングとCMP研磨仕上がり状態とに強い相関関係があることを見出した。単結晶材の被加工性をダイヤモンド砥石による加工抵抗により観察した結果、ドーピングによって加工抵抗が2倍以上高くなる事を見出した。しかし、チッピング特性は向上しなかった。新規に開発した曲面CMP手法によってすくい面のみではなく逃げ面のCMP加工が可能となった。その結果、チッピング耐性が劇的に向上し、3:に示すTi材の薄線加工が可能となった。3:Ti材の低接触抵抗加工の実現上記研究成果により、純Ti並びにβTiを切削速度80m/min、切り込み量0.3mmで切り屑排出量382cc/minを実現出来た。刃先の鋭利化のみではなく、刃先まで単結晶性状となっていることが最も重要であった。Ti用として市販されている超硬チップとの比較では、刃先が欠けるまでの比較において、平均で1.5倍以上の耐力を得ている。本研究期間内においては化学反応性を評価する手法の開発までには至らなかったが、切り込み深さ3μm、切削速度20m/minにおいて全く切断しない切り屑を排出することが出来た。被切削材表面は、加工直後の体感によれば室温を維持しており、薄片状の切り子が加工硬化を生じていないことから、切削抵抗を極めて小さい状態にすることが出来ていると考える。今後は更に研究を進め、切削加工における刀具と材料との化学反応状態を定量評価したい。