金刚石

出处：按学科分类—工业技术 轻工业出版社《工模具材料应用手册》第92页（3386字）

金刚石——碳的四面体点阵结构——是目前所知道的最硬和抗划痕能力最高的材料。它的莫氏划痕硬度为10级。它可以刻痕任何其他材料，而不被任何其他材料所刻痕。穿透硬度为5000～12000HK，比其他最硬的材料足高出一倍。

上述特性引起了人们将金刚石用于工具的极大兴趣。然而，工业生产的单晶金刚石，即使是很小的尺寸，也是非常贵的。另外，金刚石是很脆的，很容易沿着一定的结晶平面断裂。金刚石在650℃就开始很快地氧化，并且在大气压下到1500℃就会转变为石墨结构。

由于上述这些特性并加上碳在高温下易于溶解到铁中，使金刚石不宜用作铁基合金的切削加工。

然而，金刚石却有效地用于切削高硅铸造铝合金、铜及其合金、碳化钨硬质合金、含有石英玻璃的橡胶、玻璃纤维增强塑料、碳素纤维增强塑料以及高铝陶瓷。

金刚石广泛用于树脂粘结或金属粘结的磨轮。此外，金刚石还用于细丝的拔丝模。其他一般性的工业用途，如修砂轮工具、金刚石切断锯及研磨盘(当散布于金属基体中时)，极细粒度的金刚石用作抛光粉。

1965年，采用在10GPa高压下的高温烧结金刚石粉末的方法，制成了多晶金刚石。这种方法部分地采纳了较早时为生产小的单晶(颗粒状)金刚石所发展的工艺技术。该法将金刚石粉末熔合成为具有混乱结晶位向、但紧密结合在一起的固体。该法不仅使得有可能以允许的成本生产大尺寸的金刚石工具，而且由于位向的混乱，使耐磨在各方面上均匀一致了，还消除了单晶金刚石切削工具经常发生的早期解理破断现象。

1973年，一种大大改善了的、由多晶金刚石和硬质合金基体粘结而成的片层结构工具材料被介绍了出来。这种片层结构刀具坯料(刀片)，是高压、高温技术的产物，它将多晶金刚石的硬度和抗解理断裂性与硬质合金的韧性和可粘结性结合起来，产生一种极耐磨和具有冲击抗力的复合结构。片层结构刀具的压坯一般由0．5～1．5毫米厚的多晶金刚石层粘在硬质合金基体上。烧结的坏件以各种形状和尺寸供货，可以用铜焊及精磨制成切削刀具和拉丝工具的成形部分。

片层结构的金刚石、天然金刚石及94WC－6Co硬质合金刀片的相对抗磨耗性及努氏硬度值如下：

注：·相对抗磨耗性：试样与被转动的含硅硬橡胶滚子(通常在造纸业中用的那种包橡胶的钢滚)磨擦，当试样磨耗面达到一特定尺寸时所须的时间，分。

关于金刚石工具材料的更详细资料见参考文献11、12及13。

参考文献

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