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, there has been an urgent need to improve the strength of structural materials such as various gold-type CFRP bonding materials (Ti-Al alloy), machining tools for hard-to-cut materials, and sintered bodies for ultrahard materials such as cubic BN. In this study, the power generation and sintering process of SPS sintering method were studied. The power generation process of SPS sintering method was developed in the field of 50 ~ 80,000 gas pressure. In 2022, the SPS direct sintering of cBN particles with various particle sizes will be carried out in the field of 50 - 60,000 pressure. The stable sintering conditions in the 1800℃ field were established. High pressure SPS sintering aids all contain self-supporting cBN sintered body, input power, hardness and related factors The optimum conditions were obtained for hardness of cBN sintered compact from 45GPa to 80,000 ℃ and hardness of high grade sintered compact from 2000℃ to 2000℃. The material cBN particles are electrically insulated, and the particle interface is expected to be formed during sintering. The conductivity of Be and BN particles (p-type semiconductor) was increased by 50,000 tons. The preparation of raw materials for SPS sintering