超硬刀具材料发展论文

摘要：在硬脆材料的加工中，对刀具材料的要求越来越高，硬度高、性能好的刀具已成为加工过程中理想的刀具。近年研制成功的超硬刀具，由于性能好，耐用度高、综合成本低等特点，应用越来越广泛。文章主要针对超硬刀具在硬脆材料中的应用进行分析，使超硬刀具在今后能够得到更好的发展以及更广泛的应用。下面小编整理了一些《超硬刀具材料发展论文(精选3篇)》的相关内容，希望能给你带来帮助!

超硬刀具材料发展论文 篇1：

浅谈超硬刀具材料的应用与前景

摘 要：本文全面介绍了超硬刀具材料（PCD，CBN和PCBN方面）的应用与前景，阐述了3种材料的性能特点以及它们在不同领域及加工材料方面的切削应用。同时对超硬刀具材料的广阔前景做出了客观的设想。

关键词：超硬材料；刀具；应用；前景

一、引言

近年来，由于汽车和飞机制造业的大发展，大量应用轻型材料（A1—Si，A1—Mg合金）、复合材料等。目前这些材料常用硬质合金刀具来铣削，而当切削速度升高以后会导致硬质合金刀具的磨损加剧，为了保证刀具的耐用度，零件的铣削加工往往是在较低切速（粗加工30m/min，精加工100m/min）下进行的，加工效率低（材料去除率3～13cm3/min）。因此，在轻型材料零件的制造过程中切削加工性很差，具体表现为：

（1）加工效率低；

（2）刀具磨损严重；

（3）加工精度和表面质量不稳定。

图1给出了刀具材料的发展史与切削加工高速化的关系，毋庸置疑，寻求一种高速，高效、低成本的加工方法已成为目前关注的研究热点。

随着超硬材料（聚晶金刚石和聚晶立方氮化硼）刀具进入到机械加工领域，逐渐显现出其优越的加工性能，其超长的使用寿命、极高的加工质量以及所带来的极高的生产效率是其它任何材料的刀具所无法比拟的。过去主要用于精加工，近几年来由于改进了人造超硬刀具材料的生产工艺，控制了原料纯度和晶粒尺寸，采用了复合材料和热压工艺等，应用范围不断扩大，除适于一般的精加工和半精加工外，还可用于粗加工，被国际上公认为是当代提高生产率最有希望的刀具材料之一。

二、超硬刀具材料的性能特点

1981年国际硬物质科学会议认为，硬度大于1000HV的物质均可称为硬物质，能加工诸如硬质合金（硬度1600—1800HV）、刚玉（2000HV）、碳化硅（2200HV）等这一类物质的材料称为超硬材料。通常所说的超硬材料是指与天然金刚石的硬度、性能相近的人造金刚石和CBN（立方氮化硼）2种材料，由于天然金刚石市场价格十分高，所以，目前我国生产超硬刀具时大多采用聚晶立方氮化硼（PCBN）、人造聚晶金刚石（PCD）以及它们之间的复合材料。超硬刀具材料具有以下性能特点：

（1）高的硬度。刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度。表1给出了各种刀具的硬度值，PCD的硬度可达8000HV，为硬质合金的8～12倍；CBN晶体结构与金刚石类似，因此具有与金刚石相近的硬度和强度；CBN微粉的显微硬度为8000～9000HV，其烧结体PCBN的硬度一般为3000～5000HV。

（2）高的耐磨性。刀具材料应有好的抵抗磨损的能力，它取决于材料的力学性能，化学成分和组织结构刀具耐磨性是刀具抵抗磨损能力。一般刀具硬度越高，耐磨性越好。刀具金相组织中硬质点（如碳化物、氮化物等）越多，颗粒越小，分布越均匀，则刀具耐磨性越好。刀具材料耐热性是衡量刀具切削性能的主要标志，通常用高温下保持高硬度的性能来衡量，也称热硬性。刀具材料高温硬度越高，则耐热性越好，在高温抗塑性变形能力、抗磨损能力越强。（表2给出了不同刀具材料的耐磨性比较）。

（3）足够的强度和韧性。刀具材料必须具有足够的强度和韧性以抵抗冲击与振动。如车削45钢，在背吃刀量ap=4㎜，进给量f=0.5㎜/r的条件下，刀片所承受的切削力达到4000N，可见，刀具材料必须具有较高的强度和较强的韧性。一般刀具材料的韧性用冲击韧度aK表示，反映刀具材料抗脆性和崩刃能力。

（4）高的耐热性。在高温下保持较高的硬度、耐磨性、强度和韧性的能力（表3给出了各种刀具材料的高温硬度比较）。

（5）良好的導热性和工艺性。热导率越大，越有利于提高刀具的使用寿命；线膨胀系数小，则可减小热变形；为了便于制造，须有较好的锻造性能、热处理性能、焊接性能、加工性能等，而且要追求高的性能价格比（表4给出了各种刀具材料的力学性能比较）。

（6）具有较低的摩擦系数。低的摩擦系数可以导致切削时切削力小，切削温度降低，加工表面质量提高（表5给出了各材料刀具加工工具加工质量比较）。

表5 各材料刀具加工工件质量精度

三、超硬刀具材料的应用

（一）金刚石刀具

金刚石作为一种超硬刀具材料应用于切削加工已有数百年历史。二十世纪七十年代，人们利用高压合成技术合成了聚晶金刚石（PCD），解决了天然金刚石数量稀少、价格昂贵的问题，使得人造金刚石发展加快，除用高温高压以石墨作原料烧结金刚石外，现在也有不少人开发常温常压用纯甲烷制造金刚石的新工艺（图2人造金刚石及PCD的制备）。

这种高硬的材料会在金属切削领域的应用主要体现在以下两方面：

（1）难加工有色金属材料的加工：用普通刀具加工难加工有色金属材料时，往往产生刀具易磨损、加工效率低等缺陷，而PCD刀具则可表现出良好的加工性能。如用PCD刀具可有效加工新型发动机活塞材料——过共晶硅铝合金（对该材料加工机理的研究已取得突破）。（图3PCD刀具应用领域）。

（2）难加工非金属材料的加工：PCD刀具非常适合对石材、硬质碳、碳纤维增强塑料（CFRP）、人造板材等难加工非金属材料的加工。如华中理工大学1990年实现了用PCD刀具加工玻璃；目前强化复合地板及其它木基板材（如MDF）的应用日趋广泛，用PCD刀具加工这些材料可有效避免刀具易磨损等缺陷。（图4PCD木工刀具主要加工对象分布）如现代汽车变速箱因减轻重量和多功能化的要求，越来越多地采用压铸铝合金来制造，其上设置有许多阶梯状的成型孔，这些孔对表面粗糙度、圆度、圆柱度、同心度、无毛刺等质量要求非常严格。为满足高效、高精度加工成型孔的需要，日本公司开发了一种PCD成型阶梯铰刀。选用优质PCD刀片材料，用高精度成形磨削技术来保证切削刃形状，获得优良一致的尺寸精度和表面粗糙度，使所有切削刃在不同加工负荷下具有优良的切削性能。

但众所周知，金刚石在高温下和W、Ta、Ti、Zr、Fe、Ni、Co、Mn、Cr、Pt等会发生反应，与黑色金属（铁碳合金）在加工中会发生化学磨损，金刚石不用于加工黑色金属。

（二）立方氮化硼（CBN）

立方氮化硼是继人造金刚石之后出现的又一种超硬材料。它的特点是：硬度仅次于人造金刚石（可达8000HV～9000HV），耐磨性好、热稳定性高，可耐1300℃～1500℃的高温。此外，具有良好的导热性和较小的摩擦系数。（表6给出了立方氮化硼与人造金刚石的物理机械比较）目前CBN单晶的制备一般采用高温高压法（图5给出了CBN的制备方法）。

立方氮化硼刀具能以加工普通钢和铸铁的切削速度切削淬硬钢、冷硬铸铁、高温合金等，从而大大提高生产率。当精车淬硬零件时，其加工精度与表面质量足以代替磨削。据美国有关文章报导，以车代磨使工件光洁度始终保持16um。在正常条件下，光洁度能达到6～8um。目前，以车代磨这种新工艺正在许多工业部门采用，如汽车制造厂用这种方法对传动轴、各类轴传动链、发动机、制动盘和制动转子进行半精加工和精加工；飞机制造厂用这种方法制造副翼齿轮和起落架，从油田到钢厂到处可以看到以车代磨方法的应用。机床、工具、重型卡车、农业机具、医用设备、罐头模具、汽车零件都把以车代磨作为其生产过程的一个组成部份。

（三）聚晶立方氮化硼（PCBN）

目前，市场上聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具按成分和制造方法可分为3种：整体聚晶立方氮化硼刀具、聚晶立方氮化硼复合片以及电镀立方氮化硼刀具。它的硬度高，耐磨性好，耐热性强，导热性好，化学惰性大，摩擦因数低，常用于淬硬钢车削和面铣时作刀具材料。

目前PCBN的制备也通常采用高温高压法（图6给出了PCBN的制备方法）。

目前50%的PCBN刀具用于汽车制造业，包括用于加工汽车发动机箱体、刹车盘、传动轴、气缸孔、发动机进出气阀座等，另外，约20%用于重型设备（如轧辊）的加工（图7PCBN在各业的应用）。近年来，随着计算机加工技术的迅猛发展以及数控机床普遍使用，可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的PCBN刀具的应用也日益普及，同时还引入了许多先进的切削加工概念，如高速切削、硬态加工、以车代磨、干式切削等。PCBN刀具材料已成为现代切削加工中不可缺少的重要的刀具材料。

四、结语

超硬刀具材料是一种先进的刀具材料，在生产中有着广阔的应用前景。

（一）木制品与塑料制品加工

木材加工及家具业已大量使用自动化机床替代传统手工作业方式，此外利用木材加工产生废弃材料，经粉碎加工再加入塑料类粘结剂，再经一系列处理，制成“再生材料”，这种材料加工难度比原木更难。因此就产生了两大需求：第一，用于木工、塑料工业金刚石或CBN复合聚晶工具也已提上了日程，特别木质地板条加工用PCD刃具，国内已有相当用量，因此开发PCD工具用于林产品加工也是当务之急。第二，自动化加工木材及塑料制品需要采用诸多类型硬质合金或高速钢刃具。

（二）修整工具开发

修整工具在行业上基本属于缺门产品，几乎所有超硬材料制品企业都生产金刚石修整工具。以winter公司为例，该公司生产多点式单点式两大类修整工具，其多点式有Fliese、Igel、pro-dress、Rondist四个品种计17种型号。单点式有Single-point、one- way、profile三个品种计23种型号。以适用于各種用途、各种磨削方式，包括砂轮机上磨具整形修整之用。制作修整工具选用金刚石时，根据用途不同，可以用天然金刚石、合成单晶或聚晶金刚石，甚至复合聚晶金刚石，因此行业内完全有条件使用。

（三）汽车行业（动力机械）

主要开发：轿车窗玻璃、汽车后视镜等玻璃加工用各种金刚石砂轮、套钻；加工活塞环用CBN磨盘；各种铸铁零部件加工用PCBN刀具磨具、珩磨工具；各种液压件加工用小孔磨头；高精度高耐磨轴承加工用CBN砂轮（包括树脂陶瓷结合剂）。

参考文献：

[1]赵秋荣.不同刀具材料的基本性能与评价[J].中国知网，1995，16，1.

[2]栗正新.加工钛合金用PCBN刀具材料的性能分析[J].中国知网，2012，24，2.

[3]罗中平.改进人造金刚石提纯技术减少环境污染的方法探讨[J].珠宝科技，2003，15（1）：27-30.

[4]王光祖.国外人造金刚石晶体生长机制的研究[J].超硬材料与工程，1999，11（2）：1-6.

[5]陈启武，邓福铭.国产大型六面顶超高压设备人工合成高品质金刚石理论与实践（鉴定资料）[D].北京：中国矿业大学，2004.

[6]J.Konstanty.Powder Metallurgy Diamond Tools.Elsevier，2005.

[7]中川哲男.CBN工具的性能和加工的实例[J].机械技术（日），1988，35（11）7，35（l1）：30-36.

[8]http：//blog.china.alibaba.com/article/i25589284.html.

[9]杨利民.超硬刀其的应用[J].工具技术，1997，31（3）：30-32.

[10]寇自力.超硬材料刀具的发展与应用[J].工具材料，2000，8.

[11]赵明生.机械工程师手册[M].北京：机械工业出版社，1996.

作者：孙加林　李俊韬

超硬刀具材料发展论文 篇2：

硬脆材料加工中超硬刀具的应用

摘要：在硬脆材料的加工中，对刀具材料的要求越来越高，硬度高、性能好的刀具已成为加工过程中理想的刀具。近年研制成功的超硬刀具，由于性能好，耐用度高、综合成本低等特点，应用越来越广泛。文章主要针对超硬刀具在硬脆材料中的应用进行分析，使超硬刀具在今后能够得到更好的发展以及更广泛的应用。

关键词：硬脆材料；超硬刀具；应用分析

随着科学技术的发展，对机械产品的制造精度、加工质量、生产效率都提出了更高的要求，高速切削、超精密加工、绿色制造均要求刀具具有高的硬度、耐磨性和红硬性。然而，传统的刀具材料由于各种原因已不能满足硬脆材料的加工要求。因而超硬刀具在现代制造加工中逐渐被开发应用。例如：用硬质合金刀具加工花岗岩时，在几秒钟内刀刃就被坚硬的花岗岩摧毁；再用聚晶金刚石刀具加工时，刀刃就可以保持完好。用硬质合金车刀加工冷硬铸铁时，即使采用很低的切削速度，刀具仍然磨损很快，也很容易崩刃；采用复合氮化硅陶瓷刀具切削时，不但可以使用较高的切削速度，而且大大地延长了刀具的使用寿命。退火工具钢一般需要经过磨削加工，因而生产效率很低，而采用立方氮化硼刀具就可实现高效率的车削或铣削。实践证明，超硬刀具在硬脆材料的高速切削加工中，不但能够保证加工质量、提高生产效率，还能够提高刀具的耐用度。因此应根据超硬刀具材料的性能、特点，以及在硬脆材料中的应用进行具体的分析，使超硬刀具在以后的发展中能够得到更好的应用，以促进经济的发展。

1超硬刀具材料的发展

超硬刀具材料主要是指金刚石、人造金刚石以及立方氮化硼，其中最常用的是人造金刚石、聚晶立方氮化硼以及二者的复合材料。

人造金刚石和立方氮化硼最早在20世纪50年代由美国人在材料中加入结合剂，利用高温、高压的作用烧结成聚晶块作为刀具材料。20世纪70年代，我国开始对超硬刀具材料进行应用和研究，并于20世纪90年代从国外引进成套的超硬材料合成设备及生产技术。从此，超硬材料在我国得到很好的应用，我国也因此成为超硬材料的生产大国。

2超硬刀具的性能和特点

天然金刚石是超硬刀具的主要材料，具有良好的性能和特点，它具有很高的硬度和耐磨性，是刀具材料中最硬的材料。金刚石的摩擦系数小、热导率高，在进行切削时表面不容易积屑瘤，使加工的表面质量好，适用于加工硬度较高的硬质合金、陶瓷、玻璃等材料。然而，由于金刚石与钢铁材料具有化学亲和作用，在高温下铁会使碳原子转化成石墨结构，从而使性能变得不稳定，硬度大大下降，只适用于加工各种有色金属和非金属材料。此外，用金刚石切削镍基合金时，同样也会出现迅速磨损的情况。

人造金刚石是在高温高压下，通过结合剂将金刚石单晶粉制成多晶体的材料。人造金刚石的硬度小于天然金刚石，与天然金刚石比较，在不同的晶面上的强度、硬度以及耐磨性都有很大的区别。人造金刚石在切削时抗磨损能力较强，寿命要比一般的刀具长。另外，由于价格比天然金刚石低很多，又具有摩擦系数和膨胀系数较低的特点，因此，人造金刚石刀具已成为传统的高性能硬质合金刀具的替代品。

聚晶立方氮化硼刀具一共分为三种，整体聚晶立方氮化硼刀具、聚晶立方氮化硼复合片以及电镀立方氮化硼刀具。聚晶立方氮化硼刀具具有很高的硬度和耐磨性，同时还具有良好的耐热性、化学稳定性和导热性。与天然金刚石和人造金刚石两种刀具材料一样，聚晶立方氮化硼的摩擦系数较小，耐磨性与人造聚晶金刚石相比虽然差一些，但具有良好的抗化学腐蚀性，在高温下也具有良好的热稳定性。

3超硬刀具在硬脆材料加工中的应用

3.1金刚石在硬脆材料切割技术加工中的应用

硬脆性材料加工切割技术一共分为三种，即圆片锯、带锯以和线锯。金刚石在硬脆材料加工切割技术中，通常被用作金刚石带锯，而金刚石带锯常常被应用在生产花岗岩和大理石板材机械设备中，特别是在生产大尺寸板材中应用非常广泛。但是，由于金刚石框架锯工作时锯条需要进行往复运动，而金刚石烧结刀头上的金刚石不能形成良好的支撑，保持力较小，容易在胎体上脱落。因此不能切割过硬的花岗岩石材。

在硬脆材料加工技术中，金刚石线锯也有很好的应用，带来了许多的好处。金刚石线锯适用于单晶硅、多晶硅等各种半导体材料以及磁性材料、磁带、光盘、集成电路等的精密切割。也可以用于切割宝石、玉器等硬脆材料，优点是切割缝隙小、原材料的利用率高。用金刚石线锯切割硬质合金，能使硬质合金的边缘部分不破损，和砂轮切割相比，对脆性晶体切片效果好，而且当线锯碰到工件时，会马上停止工作。由于金刚石线锯切割时温度较低，用来切割容易炸裂的材料时也不会引起崩碎。

金刚石串珠锯是近十几年发展起来的一种切割工具，以其准备时间短、切割灵活、噪声低、粉尘少、低污染和节能等特点，在大型建筑的构件拆迁工程中得到成功应用。这种切割工具主要应用在建筑物、桥梁和混凝土结构中的拆除和改造，同时也可以用在切割玻璃材料。金刚石串珠锯的使用寿命取决于它的物理和机械特性，和传统的磨料相比，金刚石串珠锯具有很多优良特性，在切割硬脆材料时，不仅能切割直面，还能切割曲面，在切割板料时，可以利用多道串珠锯进行切割，因此切割的效率非常高。但是由于受串珠直径的限制，切割时的切缝较宽，加工细微结构和贵重材料不适宜使用这种技术。

3.2超硬刀具在硬脆材料切削加工技术中的应用

硬脆材料的切削加工技术主要有干式切削、湿式切削、低温冷风切削、高速切削加工技术等。其中干式切削加工中立方氮化硼刀具的切削效果较好，而且使用寿命最长，而湿式切削加工中烧结金刚石刀具的切削性能非常好，除加工效率高以外，烧结后再磨削的成本也很低。

3.3超硬刀具在金属材料加工中的应用

超硬刀具在金属材料加工中，可以进行一次性粗、精磨削，特别适用于硬质合金制品以及难磨材料的加工。利用超硬材料代替传统的碳化硅和刚玉磨料，可以避免加工过程中对金属材料的表面造成烧伤或出现微裂纹，同时还可以解决工件边缘缺口和变质层过深的问题，达到节约磨削成本和提高质量的目的。

用复合式渐开线跳齿内孔超硬材料拉刀加工工件孔，有两大优点：

①由于能够可靠保证工件内孔各形面间的同轴度，因而可以后续加工工序中统一用小径圆面作为定位基准，大大方便了后序定位心轴和检验心轴的制作，并可靠保证所有加工表面的位置精度。

②由于采用了合理的跳齿排布方式和花键刃开侧隙的刀齿结构，保证了拉刀的制造质量，且制造方便，成本几乎和普通复合式渐开线拉刀相同。

超硬刀具在金属材料磨削加工中起着很重要的作用，各种加工目的可以通过超硬材料来实现。

4实例分析

采用金刚石复合刀片以及立方氮化硼复合刀片，车削淬硬工具钢，刀具参数如下：

γ01=-20 ̊；γ0=0 ̊；Kr=45 ̊；bγ=0.2 mm；rE=0.5 mm（CBN），4 mm（PCD）。

切削用量如下：

f=0.05 mm；ap=0.1 mm；V=84 m/min。刀具磨损曲线如图1所示。

采用Si3N4基复合陶瓷刀片以及硬质合金YM053刀片切削T10A，刀具参数如下：γ01=-20 ̊；γ0=-8 ̊；Kr=45 ̊；bγ=0.2 mm；rE=0.5 mm（CBN），4 mm（PCD）。

切削用量如下：f=0.05 mm；ap=0.1 mm；V=44 m/min。刀具磨损曲线如图2所示。

由图1、图2可见，用立方氮化硼（CBN）复合刀片加工淬硬钢效果很好，相比之下，用金刚石复合刀片（PCD）切削淬硬钢效果甚差。硬质合金和陶瓷刀片在较低的切削速度（V=44 m/min）下切削T10A，刀具耐用度显著低于CBN刀具。

5结语

超硬刀具在硬脆性材料加工中起着很重要的作用，因此，多了解超硬刀具的性能特点以及在硬脆性材料加工中的应用，对超硬刀具在以后的发展中的有着重要作用，应对超硬刀具应用范围和技术进行进一步的推广。

在超硬刀具的材料当中，人造金刚石和聚晶立方氮化硼这两种材料越来越受到重视，应进行深入的研究。发挥超硬刀具材料在制造刀具方面的潜力，促进超硬刀具在以后的加工中得到更好的应用和发展。

参考文献：

[1] 王继明.浅谈超硬材料刀具在机械加工中的应用[J].黑龙江科技信息,2011,(18).

[2] 张宝国.超硬刀具在铝合金活塞加工中的应用与发展[J].制造技术与机床,2011,(9).

[3] 鹿昌剑.电解电火花复合加工在微细加工中的应用研究[D].南京:南京航空航天大学,2012.

作者：陈泉

超硬刀具材料发展论文 篇3：

金刚石刀具的发展方向浅析

摘 要 随着材料工业及精密机械工业的发展，精密切削、超精密切削和难切削材料使用的增多，超硬刀具材料的应用日益广泛。本文通过分析超硬刀具材料的发展状况，对主要品种的应用进行探讨。

关键词 硬质刀具 金刚石 复合刀片

1 金刚石刀具材料发展概况

我国超硬刀具材料的研究与应用开始于上个世纪70年代，并于1970年在贵阳建造了我国第一座超硬材料及制品的专业生产厂第六砂轮厂，从1970-l990年整整20年中，超硬材料年产量从仅46万克拉增至3500万克拉。上个世纪90年代前后，不少超硬材料生产专业厂从国外引进成套的超硬材料合成设备及技术，使产量得以迅速提高，至1997年，我国人造金刚石年产量就已达到5亿克拉左右，CBN年产量达800万克拉，跃居世界超硬材料生产大国之首。

金刚石具有极高的硬度和耐磨性，其显微硬度可达10000HV，是刀具材料中最硬的材料。同时它的摩擦系数小，与非铁金属无亲和力，切屑易流出，热导率高，切削时不易产生积屑瘤，加工表面质量好，能有效地加工非铁金属材料和非金属材料，如铜、铝等有色金属及其合金、陶瓷、末烧结的硬质合金、各种纤维和颗粒加强的复合材料、塑料、橡胶、石墨、玻璃和各种耐磨的木材（尤其是实心木和胶合板等复合材料）。

金刚石的缺点是韧性差，热稳定性低。700—800℃时容易碳化，故不适于加工钢铁材料。因为在高温下铁原子容易与碳原子作用而使其转化为石墨结构。此外，用它切削镍基合金时，同样也会迅速磨损。

2 金刚石刀具的主要品种及应用

目前，在世界上已经应用或正在试验中的超硬刀具材料的主要品种有以下几种。

2.1 天然和人工合成大单晶金刚石

单晶金刚石有天然金刚石ND和人工合成金刚石两种。单晶金刚石用于制作切削刀具必须是大颗粒的（质量大于0.1g，最小径长不得小于3ram）。ND是目前已知矿物中最硬的物质，其显微硬度可达10000HV，耐磨性好，而且切削刃非常锋利，刃部粗糙度值小，摩擦因数低，抗黏结性好，热导率高，切削时不易黏刀及产生积屑瘤，加工表面质量好。天然金刚石的硬度、抗磨损与抗腐蚀性和化学稳定性保证了刀具的超长寿命，能保证持续长久的正常切削，并减少由于刀具磨损对被加工零件的影响；其较高的导热系数又可降低切削温度和零件的热变形。天然大单晶金刚石的优良特性可满足精密及超精密切削对刀具材料的大多数要求，虽然其价格昂贵却仍被公认为是理想的精密及超精密切削工具材料。可广泛地应用于加工原子核反应堆及其它高技术领域的各种反射镜、导弹和火箭中的地航陀螺、计算机硬盘基片，加速器电子枪的超精密加工以及传统手表零件、首饰、制笔、有色金属装饰件的精密加工等。此外，还可以用于制造医用刀具。ND的缺点主要是与铁族元素接触时有化学反应， 在700～800℃时将碳化（即石墨化），一般不适于加工钢铁材料。

2.2 聚晶金刚石和聚晶金刚石复合刀片

PCD 又称金刚石烧结体，它是在高温、高压下，通过钴等金属结合剂将许多金刚石单晶粉聚晶成的多晶体材料。虽其硬度稍低于天然单晶金刚石，但它是随机取向的金刚石晶粒的聚合，属各向同性，无解理面。因而它不像大单晶金刚石那样在不同晶面上的强度、硬度及耐磨性有很大的差别， 以及因解理面的存在而呈脆性。在切削时，切削刃对意外损坏不太敏感，抗磨损能力也较强，可长时间保持锋利的切削刃，加工时可采用很高的切削速度和较大的背吃刀量，使用寿命一般高于WC基硬质合金刀具l0～50倍，而且PCD原料来源丰富，其价格只有ND的几十分之一至十几分之一，PCD 刀具具有极高的硬度及寿命、很低的摩擦系数、锋利的刀刃、优异的导热性和低膨胀系数等特点，现已成为传统WC基硬质合金刀具的高性能替代品。聚晶金刚石复合片（PDC）fJ具材料是在PCD研究的基础上发展起来的。硬质合金作为PCD的基体材料既有好的韧性和一定的硬度，同时又具有可焊性以及与PCD的某种兼容性。所以它既具有金刚石的硬度和耐磨性，又具有硬质合金的韧性和可焊性之优点。

2.3 CVD金刚石

CVD 金刚石是在低压下制备的，它不同于大单晶金刚石，而PCD、PDC是在高温高压下合成的。CVD金刚石包括三类：第一种是在适当基体上沉积的CVD 金刚石涂层包括类金刚石DLC涂层1；第二种是沉积厚度达lmm的无支撑的CVD金刚石厚膜；第三种是在金刚石晶种上外延生长的CVD金刚石单晶膜或准单晶膜。CVD金刚石由于是不含任何金属催化剂的纯金刚石，因此它的热稳定性接近天然金刚石。同高温高压人工合成聚晶金刚石一样，CVD 聚晶金刚石晶粒也呈无序排列，无脆性解理面而呈各向同性。CVD涂层刀具与PCD、PDC刀具相比，具有刀具形状复杂、成本低、一片多刀刃等优点。然而，也存在金刚石涂层与基体之间结合强度低以及对有CVD金刚石涂层的刃口进行研磨处理时容易分层剥落的缺陷。

作者：朱晓刚 高俊峰 张昕 张广城