The Toughness of free-standing CVD diamond

CVDダイアモンドのじん性

Davies, A. R.*; Field, J. E.*; 高橋 幸司; 羽田 一彦

Davies, A. R.*; Field, J. E.*; Takahashi, Koji; Hada, Kazuhiko

人工ダイヤモンドは工作機器や半導体等、さまざまな分野に応用される。核融合分野では高周波加熱装置の真空窓材として、化学気相成長(CVD)法で合成する人工ダイヤモンド使用する。その真空窓は、高周波パワーを通すだけでなく、真空容器に内包されるトリチウムや放射性物質を閉じ込める境界の役割を担うことから、安全性及び構造健全性を示す必要がある。そのための強度評価を行う必要があるが、その一環として、メカニカルグレードと光学グレードのCVDダイヤモンドの4点曲げ強度試験を行い、破壊じん性を調べた。その結果、それぞれの破壊靭性値(K)は8.51.0及び8.30.4MPa ()であることを明かにした。これは、以前に得られた天然ダイヤのK, 3.40.5MPa()より高い。

A four-point bend test was used to determine the fracture toughness of mechanical grade and di-electric (optical) grade chemical vapour deposited (CVD) diamond. The validity of the test was first confirmed by measuring the toughness of alumina and confirming the results with literature values. The toughnesses of both types of CVD were similar; 8.51.0 and 8.30.4 MPa () respectively. This is higher than the value of 3.40.5 MPa () measured for diamond by Field and Freeman, 1981 using an indentation technique. It is suggested that this is primarily due to differences in surface roughness. There were enough samples to make a preliminary study of the effect of temperature and these data are reported.