イットリウムアルミニウムガーネット（YAG）結晶は固体レーザーの製造に重要な材料であり、超精密研削はYAG結晶など硬脆性材料部品の加工に重要な方法です。硬脆性材料加工表面の微視的変形および脆性-塑性転移機構の研究は、超精密研削加工に重要な指導的役割を果たします。YAG結晶の低損傷研削加工と高品質な表面の獲得を目的として、弾塑性接触理論および圧痕破壊力学に基づき、単一研削粒の擦過作用下における材料表面の変形過程を解析し、材料の弾性回復および微視的な力学的性質のサイズ効果を考慮して、脆性-塑性転移の臨界深さ予測モデルを構築しました。その結果、YAG結晶の脆性-塑性転移の臨界深さを66.7 nmと算出しました。これを基に異なる粒度の砥石による超精密研削試験で予測モデルを検証し、それぞれの加工条件下での研削粒子の切込み深さを計算しました。結果は、切込み深さが臨界深さを超える場合、YAG結晶の研削表面材料は脆性除去され、表面損傷が深刻になること、切込み深さが臨界深さ以下の場合は塑性除去され、高品質な研削面が得られ、加工面粗さは1 nmに達することを示しています。構築した臨界深さ予測モデルは、YAG結晶の低損傷超精密研削加工に理論的指針を提供します。

超精密研削;YAG結晶;ナノ圧子;ナノ擦り傷;脆性-塑性転移