/超硬刀具材料討論的進展天然和合成單晶金剛石天然和人工合成的單晶金剛石一般是依照應用領域進行產品分類，它們都能用作切削刀具、修磨機和拉絲模具。它們都被設計成為用于對表面干凈度、幾何形狀和尺寸有較高要求的精密加工應用領域。單晶金剛石刀具切削的工件表面呈連續狀，而聚晶金剛石刀具切削的工件表面呈現出微米量級的不連續狀態，工件表面的情形或多或少與金剛石刀具材料的晶粒尺寸有關，盡管對工件和加工刀具的精密特性需進行認真考慮，但有一個總的原則，那就是要求金屬表面干凈度優于0.025m的情形需用單晶金剛石刀具和具有高剛性和高質量支架的機加工工具。天然金剛石早已被證明可成功應用于這些領域。然而，當前高溫高壓技術的進展使得制備出具有肯定尺寸的人工合成單晶金剛石成為可能，目前最大尺寸可達8mm。采納高壓技術制備金剛石的典型例子是DeBeersMONODITE系列。人工合成單晶金剛石刀具的粗坯是沿著平行于1b型合成金剛石的（100）面或沿一個厚2mm邊緣長度達8mm的薄片所供給的平面鋸開所制得。這種工程材料的優點在于其尺寸、形狀和性能都具有良好的一致性，這在天然產品中是不可能實現的。另外各種尺寸尤其是大尺寸天然金剛石的缺乏、不同金剛石品質的區分以及對金剛石的選擇、取向和刀具尖端的預處理等專業技巧的要求都對天然金剛石的價格因素產生緊要影響，從而大大限制了它在更廣泛領域的應用。當前人工合成單晶金剛石刀具材料的應用得到了快速的進展。聚晶金剛石（PCD）金剛石刀具的應用已快速擴展到很多制造工業領域，尤其是在汽車和木材加工工業，成為傳統的WC刀具的高性能替代產品。作為一種公認價格低廉且可用刃口長度達70mm的產品，PCD的應用進展速度很快。PCD的性能重要倚靠于它的應用場合所涉及的加工過程，但選擇適當的牌號或晶粒尺寸也會對其性能產生影響。標準牌號包括002，010和025三種，它們初始晶粒平均尺寸分別為2、10、25m?？偟膩碚f，牌號越大，其耐磨性越好；在相接近的刃口加工量下，牌號越小，其刃口質量越好。金剛石刀具在層狀木材地板加工中的應用近年來，人工合成單晶金剛石的一個新應用領域是木材加工業，這重要是它具有高度耐磨性。PCD刀具在木材加工中早已應用于MDF和粗紙板的機械加工，當前對表面有氧化鋁涂層的高度耐磨層狀木地板的需求量越來越大，但是在研磨這種木板邊緣時對包括PCD在內的刀具提了特別的要求，由于木板耐磨層會引起刃口的鈍化，導致氧化鋁耐磨層的碎裂。所以刀具必需常常修整，直至重新研磨或更換，這勢必導致很長的停工時間。據報道，在該領域應用時，人工合成單晶金剛石的性能優于PCD?；瘜W氣相沉積金剛石PCD、PCBN和人工合成單晶金剛石均是在高不冷不熱高壓下合成的，而CVD金剛石是在低壓下制備的。碳基氣體和氫氣的混合物在高不冷不熱低于大氣壓的壓力下分解形成金剛石沉積在基體上。沉積出的是交互生長極好的聚晶金剛石，它呈柱狀結構且特別致密。隨著生長條件的不同，CVD金剛石也呈現出不同的晶粒尺寸和結構。CVD金剛石不需金屬催化劑，因此它的熱穩定性接近天然金剛石。可以依據需要對晶粒尺寸和沉積技術進行選擇。例如在非刀具的應用場合，如熱掌控和光學視窗，對CVD金剛石的性能要求明顯不同于切削刀具。依據不同的應用需要選擇不同的CVD沉積工藝可以合成出晶粒尺寸和表面形貌差別很大的聚晶金剛石。由于對刀具的性能要求是多種多樣的，所以可能要多種不同晶粒尺寸的CVD金剛石才能充足各種應用的需要。實際上，CVD金剛石刀具有兩種形式：第一種是在適當基體上沉積厚度小于30m的薄層（薄膜），例如ISO刀片和麻花鉆頭的刃口是兩種典型的薄涂層。第二種是沉積厚度達1mm的無襯底的金剛石層（厚膜），假如需要的話，它可以釬焊在基體上。CVD金剛石薄膜假如要達到對CVD薄膜的沉積和結合強度充足的程度，則基體材料的性質和制備顯得特別緊要。直至目前，該項技術仍限制著CVD涂層的設備，因此目前在CVD制備薄膜領域的大工作都致力于對它的討論。好的基體材料是WC，由于它的機械性能同金剛石較匹配，而且刀具制造商對WC基的刀具材料很諳習，很樂意用它作為基體材料。對加有涂層的刀具材料的第二個限制是基體上的涂層必定在刃口上形成倒圓，這將限制涂層的厚度，因而有必要對加有涂層的刃口進行處理（如研磨）。至目前為止，薄膜金剛石產品的市場還不是很大。CVD金剛石厚膜與此相反，CVD金剛石厚膜可以通過特別的、簡便易行的技術釬焊在所要求的基體上。然而這種釬焊點的強度決不等同于PCD強度，在用于間斷切削這種高要求的機械加工過程時，這種連接就顯得很脆弱。不然的話，CVD金剛石厚膜將能在整個機械加工應用領域同PCD競爭。它同PCD相比，其重要優點是它的熱穩定性更好，其缺點是較高的脆性和不導電性。缺乏導電性攔阻了它用于放電腐蝕（EDM）切削和加工技術，該項技術在金剛石刀具加工業，尤其是在木材加工用刀具的生產和修整上得到了廣泛應用。但是能用EDM切削的厚CVD刀具材料已經制造出來，目前正在對它進行評估。它潛在的應用領域還有對高耐磨工件的機械加工，在這種場合重要利用了CVD金剛石厚膜中金剛石的高純度以及由此帶來的耐磨性和熱穩定性的提高。目前CVD金剛石厚膜的成本較高，隨著技術的進展，其制造成本會漸漸降低，并最后會進入超硬工具工業領域。CVDCBNCVDCBN與金剛石不同，金剛石由單一元素構成，而它是化合物，包括化學計量在內的浩繁問題都使它的生長工藝更為多而雜。盡管經過多年討論，實際上全部的CVDCBN涂層都是多相微晶材料。同高質量的CVD金剛石相比，CVDCBN更象“類金剛石碳”（DLC）。進展涂有DLC涂層刀具的應用是很有可能的，盡管到目前為止，這種應用前景還未明顯顯現。結論綜上所述，各種不同形式的金剛石切削刀具能很好地相互補充。然而也存在一些相互交叉的應用領域，在這些領域需對刀具產品進行合理選擇。最有可能顯現交叉應用的有以下兩類產品：①天然和人工合成的單晶金剛石；②PCD和CVD金剛石厚膜。人工合成的單晶金剛石已經進展到一個較為先進的水平，已有國際標準對產品質量進行鑒定。在天然金剛石中，大尺寸金剛石較為少見，而人工合成大尺寸金剛石的成功為開墾新的應用領域（如木材加工業）供給了可能?？杉庸ぜ壍腃VD金剛石厚膜具有很高的機械強度和良好的熱學性能，它的快速進展表明CVD金剛石將在刀具工業中發揮積極作用。用合成金剛石替代天然金剛石、用CVD金剛石替代PCD的進展程度都取決于技術和經濟