ベルト型高圧装置によるバインダーレスcBNの超高圧SPS焼結

使用带式高压设备进行无粘结剂立方氮化硼超高压 SPS 烧结

• 批准号: 22K18892
• 负责人: 谷口 尚
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18892/
• 关键词: 超高圧焼結; スパークプラズマ焼結; 立方晶窒化ホウ素; ダイヤモンド; SPS焼結; バインダーレス焼結体; 超硬質材料

近年、各種金型やCFRPの接合部材(Ti-Al合金)等の構造材料、難削材の更なる高強度化に応じた加工工具として、超硬質材料である立方晶窒化ホウ素(cBN)びダイヤモンドの焼結体の高品位化が急務である。本研究ではパルス通電による電磁エネルギー、原料粒子間に生じる放電プラズマエネルギーを焼結の駆動力として活用するSPS焼結法をベルト型高圧発生 装置と組み合わせ、5～8万気圧力領域において展開する。2022年度は5-6万気圧領域において、各種粒径のcBN粒子のSPS直接焼結を行った。はじめに高圧下での放電プラズマ焼結においてもブローアウト等を伴わずに1800℃領域での安定な焼結条件を確立した。高圧SPS焼結により焼結助剤を一切含まずに自立したcBN焼結体が得られ、投入電力に応じた硬度（ビッカース硬度）の相関が得られている。最適と見込まれる条件で得たcBN焼結体の硬度は45GPa程度であり、8万気圧、2000℃で得られる高品位焼結体の硬度の2割程度低い値となった。原料cBN粒子は電気的に絶縁体であるため、粒子界面で所望のスパークプラズマが放電焼結時に生じていない可能性がある。Beドープによる導電性を付与したcBN粒子（p型半導体）を5万気圧領域で合成し、相当量の精製に着手した。ホウ素ドープダイヤモンド粒子も合わせて調整し、SPS焼結原料としての準備も進めた。

In recent years, various type gold や CFRP の joints material (Ti, Al alloy) の structure, difficult to cut materials such as の more な る high strength に 応 じ た machining tools と し て, super hard material で あ る cubic smothering the ホ ウ element (cBN) び ダ イ ヤ モ ン ド の 焼 nexus of contracts の high grade mineralization が because で あ る. This study で は パ ル ス electricity に よ る electromagnetic エ ネ ル ギ ー, raw material particles に raw じ る discharge プ ラ ズ マ エ ネ ル ギ ー を 焼 knot の 駆 power と し て use す る SPS 焼 knot method を ベ ル ト type high 圧 発 raw device と group み close わ せ, 5 ~ 80000 気 pressure field に お い て expand す る. In 2022, the <s:1> pressure field of 50,000 to 60,000 tons, にお にお て て, and various particle sizes of <s:1> cBN particles <s:1> SPS are directly 焼 connected を rows った. は じ め に high 圧 で の discharge プ ラ ズ マ 焼 knot に お い て も ブ ロ ー ア ウ ト and other を わ ず に 1800 ℃ field で の settle な 焼 を "conditions established し た. High 圧 SPS 焼 knot に よ り 焼 knot contains all help tonic を ま ず に self-reliance し た cBN 焼 nexus of contracts が have ら れ, input power に 応 じ た hardness (ビ ッ カ ー ス hardness) の phase masato が must ら れ て い る. Optimum と see 込 ま れ で る conditions have た cBN 焼 nexus of contracts の hardness 45 degree of gpa で は あ り, 80000 気 圧, 2000 ℃ で have ら れ る high-grade 焼 nexus of contracts の low degree of hardness is の 2 cut い numerical と な っ た. Raw material cBN particles は electric 気 に never try body で あ る た め, particle interface で hoped の ス パ ー ク プ ラ ズ マ が discharge 焼 Rachel に when じ て い な い possibility が あ る. Be ド ー プ に よ る conductivity を give し た cBN particles (p-type semiconductor) を 50000 気 圧 し で synthesis, equivalent の refined に to し た. ホ ウ element ド ー プ ダ イ ヤ モ ン ド particle も close わ せ て adjusting し, SPS 焼 knot materials と し て の prepare も into め た.