超硬材料刀具在机械制造中的应用

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超硬材料行业分析

超硬材料行业分析
超硬材料是指硬度大于10GPa的材料，具有优良的耐磨、耐高温、耐腐蚀等性能。

在各种行业中具有重要的应用价值。

超硬材料行业是一个高技术门槛的行业，具有广阔的市场前景。

首先，超硬材料在工具制造行业具有广泛应用。

硬质合金是超硬材料的主要应用产品之一，可以用于制造各种刀具、钻头、铣刀等工具，具有耐磨、耐高温的特点，能够提高工具的使用寿命和加工效率。

此外，超硬陶瓷、金刚石薄膜等也可用于工具制造，进一步扩大了超硬材料在工具制造行业的应用范围。

其次，超硬材料在矿山、油田等行业的开采和勘探中有重要作用。

超硬材料的耐磨性能和高温稳定性使其成为矿山和油田等行业中切割、打磨工具的首选材料。

此外，超硬材料还可用于地热能开发、钻井等领域，提高勘探和开采效率。

再次，超硬材料在航空航天领域有着广泛的应用。

超硬材料的高温耐磨性能，使其成为航空航天发动机等关键部件的重要材料。

采用超硬材料制造的零件，能够提高发动机的工作效率和可靠性，同时减轻发动机的重量。

此外，超硬材料还广泛应用于汽车制造、电子、医疗器械等行业。

在汽车制造中，超硬材料被用于发动机、底盘等部件的制造，提高汽车的性能和耐用性。

在电子领域，超硬材料被用于制造集成电路、半导体等关键零件。

在医疗器械制造中，超硬材料被用于制造手术刀具、牙科工具等，提高医疗器械的精度和耐用性。

综上所述，超硬材料行业具有广阔的市场前景和应用价值。

虽然行业门槛较高，但随着技术的不断进步和市场需求的增加，超硬材料行业有望取得更大的发展。

超高速磨削技术在机械制造中的分析

超高速磨削技术在机械制造中的分析【摘要】随着科学技术不断发展与进步，为了提高机械制造的质量与效率，我国已经逐渐引进了超高速磨削技术。

随着这些年的应用逐渐增加，超高速磨削技术在机械制造中的应用经验越来越丰富。

本文首先概述了超高速磨削技术，对其原理及优势等进行了分析，然后就其在机械制造中的应用进行了详细分析。

【关键词】超高速；磨削技术；机械制造1.超高速磨削技术概述1.1技术分析超高速磨削技术属于超高速加工技术中主要的一种，而超高速加工技术指的是利用超硬材料的刃具，通过提高其切削速度与进给速度来实现材料加工精度、切除率及加工质量提高的一种技术。

就目前来看，超高速加工切削速度往往随着不同的材料及切削方式而不同。

超高速加工技术包括了很多方面，比如说超高速进给单元制造技术、超高速加工用刀具制造技术、超高速切削与磨削机理研究等，其在我国制造业中的应用越来越深入。

其中，最为先进的一种技术为超高速磨削技术。

1.2磨削技术原理在高速或超高速磨削加工中，其余参数保证不便的情况下，砂轮速度大幅度提高，单位时间中磨削区产生的磨粒数就会增加，而磨粒切下之后的磨屑厚度则会相应减小，这样就会使得每颗磨粒被切削后厚度也会变薄。

加之在超高速磨削过程中，磨速极高，每颗磨粒形成时间十分短，在上述情况下，每颗磨粒承受的磨削力则会大大减小，使得总磨削力大大降低。

这样，短暂的时间内所形成的高应变率往往与普通磨削之间有着天壤之别，主要表现在磨削工件表面时，弹性变形层会逐渐变浅，而磨削沟痕的两侧因为塑性流动而产生的隆起高度会降低。

当然，由于上述机理作用，也会使得磨屑形成中的滑擦距离变小，工件表面层的残余及硬化应力倾向也会逐渐减小。

1.3超高速磨削技术优势就目前我国使用超高速磨削技术相关经验效率来看，其主要有以下几个方面的优势：1.3.1磨削效率得到了大大的提升。

1.3.2磨削力得到了明显的降低，同时零件加工的精度也得到了一定的提高。

1.3.3砂轮的耐用度得到了提高，从而延长了机械的使用寿命。

硬质材料刀具在机械加工中的应用

硬质材料刀具在机械加工中的应用摘要：当前，我国的机械加工业迅速发展，一些切割难度比较大的材料在材料工业和精密机械工业中得到了广泛的应用。

而要想满足现代机械加工业的发展需求，还需要科学使用一些强度高、韧性好的工具。

因此，硬质材料刀具便逐渐应用到机械加工业中。

本篇文章针对硬质材料刀具的发展历程，着重探讨了硬质材料刀具在机械加工中的应用，以供同行业朋友相互参考借鉴。

关键词：硬质材料刀具；机械加工；应用中图分类号：s756文献标识码： a 文章编号：现代制造技术随着激烈的市场竞争迅速发展，机械制造业对机械设备零件的要求也日益提高，尤其是对于机械零件结构性能的要求不断提升。

因此，社会上便逐渐出现了具备各种性能的新材料，这些新材料不仅对传统的机械加工刀具提出了严峻的挑战，而且加工难度相当大。

这时，先进的切削刀具便成为机械加工业发展的关键，而硬质材料刀具无可厚非地应用到了现代机械加工中。

一、硬质材料刀具的发展历程上世纪五十年代，美国科学家将人造金刚石、结合剂，以及碳化硼微粉作为原材料，在高温高压的条件下进行反应，将烧结出的聚晶块作为刀具的主要材料。

发展到上世纪七十年代之后，人们逐渐研究出复合片材料，这样的材料是对金刚石与硬质合金结合生产的，或者是氮化硼与硬质合金结合生产的。

这样的技术将硬质合金视为基体，使用压制或者烧结等方法在基体的表面形成一层金刚石而得到的，金刚石大约厚0.5到1毫米。

这样的材料不仅能够提升材料的抗弯性，而且将传统材料不易焊接的问题有效解决。

这便促进了硬质材料刀具进入应用阶段。

二、硬质材料刀具在机械加工中的应用（一）单晶金刚石刀具的应用单晶金刚石通常又被分为人工合成金刚石与天然金刚石。

通常情况下，如果使用单晶金刚石制作刀具，那么就需要选择那些颗粒较大、质量大于0.1克，直径长度大于3毫米的金刚石。

天然金刚石是目前矿物中坚硬程度最高的材料，其不仅耐磨性好，而且使用其制作的刀具非常锋利，同时抗粘结性高，导热率低，加工出的刀具既光滑，质量又好。

超硬材料刀具的研究和应用

ＡｂｔａｔＴｅｐｐｒｄｓｕｓｓｔｅｓｕｙａｄｔｅｗｉｅａｐｉａｉｎｏｕｅｈｒｕｔｇｔｏｎｏｒｃｕｔ．Ｔｅａｐｉａｉｎｏｓｒｃｈａｅｉｃｓｅｈｔｄｎｈｄｐｌｔｆｓｐｒａｄｃｔｎｏｌｉｕｏｎｒｃｏｉｙｈｐｌｔｆｃｏ
ｓｐｒａｄｃｔｎｏｌｃｎｅｏｏｚｏｒｃｏｓｍｅａａｍａｅａ，Ａｄｉｉｐｎｉ９ｉｓａｅｎｅａｂｄｕｔｇｕｅｈｕｔｇｔｏａｃｎｍｉｅｓｍｅｐｅｉｕｔｌｒｗｔｒｌｎｔｌｅｓａ０ｔｒｉｉｓｆｓｍｅｓｃｍｅｔｄｃｒｉｅｃｔｎｉ
ｍａｅａｓｉｕｏｎｒ．Ｉａｓｔｔｓｔｅｍａｕａｔｒｇ，ｕｅｅｅｏｍｅｔｄｓｃｓｅｔａｔｅｇｈｎｎｈｔｄ．ｔｒｌｎｏｒｃｕｔｉｙｔｌｏｓａｅｈｎｆｃｕｎｉｓ，ｄｖｌｐｎｕｈａｐｃｓｓｓｒｎｔｅｉｇｔｅｓｕｙｎａＫｅｗｏｄｓｐｒａｄｍａｅａ；ｓｐｒａｄｃｔｎｏｌｉｍｏｄ；ｈｇｐｅｕｔｇｙｒｓｕｅｈｒｔｒｌｕｅｈｒｕｔｇｔｏ；ｄａｎｉｉｉｈｓｅｄｃｔｎ；ｍａｕａｔｒｇｐｌｃｔｎｉｎｆｃｕｎ；ａｐｉａｉｉｏ
Ｏቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ引言
近年来，超硬材料在品种、质量方面向高品级单晶方向发展。

浅析超硬材料刀具在机械加工中的应用

是目前世界上刀具材料中最硬的～种。此外，它摩擦系数小，与缸盖的ＰＤ面铣刀切削速度己达到了４０１ｒｍ，进给速Ｃ２ａ其ｍ／非铁金属基本没有亲和力，具有切屑易流出的优良特性，而且度为５６０ｍｍｉ，７ｍ／ｎ这种效率是我国２Ｏ世纪９Ｏ年代初期引进热导率高，ｎ－３ｑ表面质量好，能有效地加工非金属材料和非铁外国设备的２倍。精加工灰铸铁缸体的ＣＮ面铣刀铣削速度Ｂ金属材料，陶瓷／／等有色金属及其合金、料、烧结的也达到了２００ｍ／ｎ其效率是硬质合金面铣刀的１之如铝铜塑未０ｍｉ，０倍硬质合金、石墨、各种纤维和颗粒加强的复合材料、玻璃、胶多。在玻璃深加工中，削玻璃的ＰＤ螺旋内排液面铣刀应用橡铣Ｃ和各种耐磨的木材。其缺点是热稳定性低与韧性差，到７００最为广泛。
应比如对于７ＨＣ硬度的０Ｒ大的聚晶块，为加工硬质刀具的材料。到了２作０世纪７０年代，硬度工件的切削，该取较低的速度，切０Ｏｍ／ｎ科学家又制造出了硬质合金与金刚石或ＣＮ的复合片，这种工件，削速度最好选择６～８ｍｉ。Ｂ
我国在这方面的研究最早开始于２０世纪７０年代，不过，
初期阶段我国的技术与设备都处于十分落后的状态。直到２的应用十分常见。一般对于含硅量低于１％的铝合金，００选用硬０则世纪９代，我国很多超硬材料的生产商从国外引进了一批质合金制成的刀具即可。如果含硅量高于１％的话，需要选０年

2023年超硬材料行业市场调查报告

2023年超硬材料行业市场调查报告超硬材料是一类具有极高硬度的材料，常见的有金刚石和立方氮化硼。

由于其特殊的物理和化学性质，超硬材料在工业生产和科学研究中有着广泛的应用。

本文将对超硬材料行业进行市场调查，分析其发展趋势和市场潜力。

一、行业概况超硬材料行业是一种新兴的高技术产业，目前市场规模较小，但发展潜力巨大。

超硬材料广泛应用于切削、磨削、钻孔、抛光等工艺，是制造业的重要基础材料。

随着工业升级和科技进步，超硬材料市场需求不断增加。

二、市场需求分析1.汽车制造业随着汽车产业的发展，对汽车零部件的要求越来越高，超硬材料在汽车制造中具有重要的应用价值。

例如，刀具、钻头等使用超硬材料可以提高切削精度和效率。

预计未来几年汽车制造业对超硬材料的需求将持续增长。

2.机械制造业超硬材料在机械制造业中应用广泛，例如，在模具制造、加工精密零部件等领域。

机械制造业的发展需要超硬材料提供高质量的切削和磨削工具，对超硬材料的市场需求也将不断增长。

3.航空航天工业航空航天工业是超硬材料行业的重要应用领域之一。

超硬材料在航空航天领域的应用包括切削工具、机械零部件等。

随着航空航天工业的发展，对超硬材料的需求也将不断增加。

4.电子工业随着电子工业的迅速发展，对高硬度和高热稳定性材料的需求也在不断增加。

超硬材料可用于制作电子元器件，并可提供高精度、高效率的加工工具，对电子工业的发展具有重要意义。

三、发展趋势分析1.技术升级超硬材料行业将继续进行技术创新和升级，提高材料的质量和性能，以满足市场的需求。

例如，开发新型的金刚石合成方法，提高合成效率和纯度，降低成本。

2.市场规模扩大随着各个行业对超硬材料需求的增加，超硬材料行业的市场规模将不断扩大。

据市场分析，未来几年超硬材料行业的年均复合增长率将达到10%以上。

3.行业竞争加剧随着市场需求的增加，超硬材料行业的竞争也将越来越激烈。

新进入市场的企业将与现有企业展开竞争，技术和质量成为企业竞争的重要因素。

超硬材料的制备与应用

超硬材料的制备与应用超硬材料是指硬度大于或等于莫氏硬度9的材料，它具有极高的硬度、耐磨性、高温稳定性、化学惰性等优良性能，被广泛用于机械、电子、化工等领域。

本文将介绍超硬材料的制备方法以及在各个领域的应用。

一、超硬材料的制备方法1.高压高温合成法高压高温合成法是目前制备超硬材料的主要方法之一，它利用高温高压下，金属或半金属材料与炭化剂反应形成超硬材料。

这种方法可以制备出一种坚硬的材料——金刚石。

2.化学气相沉积法化学气相沉积法是另一种常用的制备超硬材料的方法，它是利用气体中的有机化合物或金属有机化合物，在高温下经过化学反应，使材料在基底上生长而成的一种材料。

这种方法可以制备出纤维状结构的碳化硅材料。

3.快速凝固法快速凝固法是另一种制备超硬材料的方法，它的特点是在凝固过程中产生高浓度的固溶体，这些固溶体的原子排列非常紧密，从而形成超硬材料。

这种方法产生的超硬材料包括氮化硼和碳化硼等。

二、超硬材料的应用1.机械加工领域超硬材料可以用于机械加工领域中的刀具、切割头等工具的制作。

由于超硬材料的硬度极高，可以在很高的速度下切削，大大提高生产效率。

2.电子领域超硬材料可以用于电子领域中的半导体加工、显示器制造等。

由于超硬材料具有高温稳定性、化学惰性等特点，能够更好地满足电子行业的需求。

3.化工领域超硬材料可以用于化工领域中的催化剂、炉膛制造等。

由于超硬材料的热稳定性和耐腐蚀性很高，可以在极端的高温、高压、腐蚀等恶劣环境下工作。

4.医疗领域超硬材料可以用于医疗领域中的牙科、骨科等。

由于超硬材料的硬度高、耐用性高，可以用于制造各种医疗器械，更好地保护患者的健康。

五、结语超硬材料是一种非常重要的材料，它的制备方法和应用领域非常广泛。

随着科技的不断发展，超硬材料将会在更多的领域得到应用，为人类的生产和生活带来更多的便利和效益。

机械制造的新工艺和新方法

机械制造与自动化的新工艺和新方法随着机械工业的发展和科学技术的进步，机械制造工艺的内涵和外延不断发生变化常规工艺不断优化并普及,原来十分严格的工艺界限和分工，如下料和加工、毛坯制造和零件加工，粗加工和精加工、冷加工和热加工等在界限上逐步趋于淡化，在功能上趋于交叉，各种先进加工方法不断出现和发展。

以下为一些机械制造的新工艺和新方法：1、超高速加工技术超高速加工技术是指采用超硬材料刀具磨具和高速运动的自动化制造设备，以极大的切削速度来达到提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代加工技术.超高速加工能使被加工金属材料在切除过程中的剪切滑移速度达到或超过某个极限值，使切削加工过程所消耗的能量、切削力、加工表面温度、刀具磨具磨损、加工表面质量、加工效率等明显优于常规切削速度下的指标，它是提高切削和磨削效果、提高加工质量、加工精度和降低加工成本的重要手段。

与常规切削加工相比，超高速加工有以下优点:(1）随着进给速度的提高，单位时间内材料的切除率可以增加3-6倍,可以大幅度缩短零件加工的切削工时，显著提高生产率。

(2）切削力可以降低30％以上。

（3）切削过程极其迅速，95％以上的切削热被切屑带走，来不及传给工件,故特别适合加工容易热变形的零件。

（4）机床作高速运转，振动频率特别高,工作平稳振动小，因而能加工非常精密、非常光洁的零件。

2、超精密加工技术超精密加工是指加工精度和表面质量达到极高程度的精密加工工艺.目前超精密加工的主要手段有：金刚石刀具超精切削，金刚石砂轮和CBN砂轮超精密磨削、超精密研磨和抛光、精密特种加工和复合加工。

金刚石砂轮超精密磨削是当前超精密加工的重要研究方向之一,其主要加工方式有外圆磨、无心磨、、沟槽磨和切割等,被加工材料有陶瓷、半导体等难加工材料，其关键技术包括金刚石砂轮的修整、微粉金刚石砂轮超精密磨削等。

金刚石砂轮的修整包括整形和修锐两部分,对于密实型无气孔的金刚石砂轮，如金属结合剂金刚石砂轮,一般在整形后还需要修锐；有气孔型陶瓷结合剂金刚石砂轮在整形后即可使用。

PCD刀具

涂层材料
涂层材料须具有硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、不与工件材料发生化学反应、耐热耐氧化、摩擦因数低，以及与基体附着牢固等要求。显然，单一的涂层材料很难满足上述各项要求。所以硬质涂层材料已由最初只能涂单一的TiC、TiN、Al2O3，进入到开发厚膜、复合和多元涂层的新阶段。新开发的TiCN、TiAlN、TiAlN多元、超薄、超多层涂层与TiC、TiN、Al2O3等涂层的复合，加上新型的抗塑性变形基体，在改善涂层的韧性、涂层与基体的结合强度、提高涂层耐磨性方面有了重大进展。目前，又突破了在硬质合金基体上涂覆金刚石薄膜技术，全面提高了刀具的性能。
TiAlN、CrN、TiAlCrN是近几年来开发的硬质涂层新材料。TiAlN涂层刀片已商品化。它的化学稳定性和抗氧化磨损性能好，用其加工高合金钢、不锈钢、钛合金和镍合金时的刀具寿命可比TiN涂层高3~4倍。此外，TiAlN涂层中如果有合适的铝浓度，切削时在刀具前刀面和切屑的界面上还会产生一层硬质的惰性保护膜，该膜有较好的隔热性，可更有效地用于高速切削。例如，美国Kennametal公司推出的H7刀片，系TiAlN涂层，是专为高速铣削合金钢、高合金钢和不锈钢等高性能材料而设计的。CrN是一种无钛涂层，适于切削钛和钛合金、铜、铝以及其它软材料，化学稳定性好，不产生粘屑。TiAlCrN是一种梯度结构涂层，不仅具有高的韧性和硬度，而且摩擦因数也较小，适用于铣刀、滚刀、丝锥等多种刀具，切削性能明显优于TiN。
AlTiN复合黑 3400 1-4 0.5 900 高速、高硬度加工
TiAlCrN 亚黑 3500 1-4 0.6 1000 特殊加工领域
TiCN渐层灰黑 3000 1-4 0.4 400 高韧性通用涂层
CrN渐层银亮 2000 3-15 0.5 700 适用加工铜、钛、模具

机械制造的新工艺和新方法

机械制造与自动化的新工艺和新方法随着机械工业的发展和科学技术的进步，机械制造工艺的内涵和外延不断发生变化常规工艺不断优化并普及，原来十分严格的工艺界限和分工，如下料和加工、毛坯制造和零件加工，粗加工和精加工、冷加工和热加工等在界限上逐步趋于淡化，在功能上趋于交叉，各种先进加工方法不断出现和发展。

以下为一些机械制造的新工艺和新方法：1、超高速加工技术超高速加工技术是指采用超硬材料刀具磨具和高速运动的自动化制造设备，以极大的切削速度来达到提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代加工技术。

超高速加工能使被加工金属材料在切除过程中的剪切滑移速度达到或超过某个极限值，使切削加工过程所消耗的能量、切削力、加工表面温度、刀具磨具磨损、加工表面质量、加工效率等明显优于常规切削速度下的指标，它是提高切削和磨削效果、提高加工质量、加工精度和降低加工成本的重要手段。

与常规切削加工相比，超高速加工有以下优点：（1）随着进给速度的提高，单位时间内材料的切除率可以增加 3—6 倍，可以大幅度缩短零件加工的切削工时，显著提高生产率。

（ 2）切削力可以降低 30%以上。

（ 3）切削过程极其迅速， 95%以上的切削热被切屑带走，来不及传给工件，故特别适合加工容易热变形的零件。

（4）机床作高速运转，振动频率特别高，工作平稳振动小，因而能加工非常精密、非常光洁的零件。

2、超精密加工技术超精密加工是指加工精度和表面质量达到极高程度的精密加工工艺。

目前超精密加工的主要手段有：金刚石刀具超精切削，金刚石砂轮和 CBN 砂轮超精密磨削、超精密研磨和抛光、精密特种加工和复合加工。

金刚石砂轮超精密磨削是当前超精密加工的重要研究方向之一，其主要加工方式有外圆磨、无心磨、、沟槽磨和切割等，被加工材料有陶瓷、半导体等难加工材料，其关键技术包括金刚石砂轮的修整、微粉金刚石砂轮超精密磨削等。

金刚石砂轮的修整包括整形和修锐两部分，对于密实型无气孔的金刚石砂轮，如金属结合剂金刚石砂轮，一般在整形后还需要修锐；有气孔型陶瓷结合剂金刚石砂轮在整形后即可使用。

超硬刀具金刚石刀具介绍

超硬刀具金刚石刀具介绍PCD聚晶金刚石刀具;CVD金刚石膜刀具(物理涂层)PVD物理涂层金刚石刀具PCBN聚晶立方氮化硼刀具;一、概述超硬刀具材料是指比陶瓷材料更硬的刀具材料。

包括：单晶金刚石、聚晶金刚石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)和CVD金刚石等。

超硬刀具主要是以金刚石和立方氮化硼为材料制作的刀具，其中以人造金刚石复合片(PCD)刀具及立方氮化硼复合片(PCBN)刀具占主导地位。

许多切削加工概念，如绿色加工、以车代磨、以铣代磨、硬态加工、高速切削、干式切削等都因超硬刀具的应用而起，故超硬刀具已成为切削加工中不可缺少的重要手段。

随着科技的进步，制造业的高速发展，CNC 加工技术的迅猛发展以及数控机床的普遍使用，超硬刀具的生产及应用也越来越广泛。

PCD和PCBN刀具已广泛应用于机械加工的各个行业，如汽车零部件的切削加工，强化木地板的加工等，极大地促进了切削加工及先进制造技术的飞速发展。

二、切削材料及超硬材料发展史3、金刚石、超硬材料的特性与作用众所周知，金刚石材料的成分是碳，金刚石与铁系有亲和力，切削过程中，金刚石的导热性优越，散热快，但是要注意切削热不宜高于700度，否则会发生石墨化现象，工具会很快磨损。

因为金刚石在高温下和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，所以，金刚石不能用于加工黑色金属只能用在有色金属和非金属材料上，而CBN即使在1000oC的高温下，切削黑色金属也完全能胜任。

已成为未来难加工材料的主要切削工具材料。

一般超硬材料指的是人造金刚石、人造CBN。

这两种材料的同时存在，起到了互补的作用、可以覆盖当前与今后发展的各种新型材料的加工，对整个切削加工领域极为有利。

1．PCD金刚石烧结体（PCD）的出现，在许多方面代替了天然单晶金刚石。

PCD与天然金刚石比较，价格便宜，且刃磨远比天然金刚石方便，所以其应用、推广特别迅速。

超硬材料制造刀具的方法及应用

18%;锌: 19%锡:18%。配合 BAG一1 银焊料，用熔剂成分为氟硼酸
钾 :40% ;硼酸:50 % ;氟化钾: 10 %0 钎焊工艺:
(7 一 X,103Mpa立方氮化硼聚晶体 9)
3.2 应用效果
加或不加粘合剂然后，将所获大颗粒聚晶体制成刀具。立方氮化硼同聚晶金刚石相比，除硬度稍低一点外，热稳定性和对铁族元素的化学惰性都比金刚
采用热压工艺或强化陶瓷晶粒所形成的陶瓷刀具
一根连杆， 4 每加工 1一2 根对刀一次，表面粗糙度
很难达到要求，废品率达 20 %。采用 M16B 陶瓷
材料，其硬度可达 HRA90 以上，抗弯强度可达 0.9
一1 Gpa 。
刀具，每刃磨一次加工 30 - 40 根，精度达到要求，
表面粗糙度 Ra= 0.8pm，废品率减少，刀具耐用度
摘要超刀材制的具有高硬和越耐性耐性" a'定和 a 结能耐度 :用硬具料造刀具很的度优的磨、热、性抗性。用比
中图分类号:TG711 文献标志码:C 文章编号:1008 一 0155(2006)06 一 0107 一 02
1 陶瓷刀具
出版社， 2000 .
切削深度:ap二 0.2mm;
精车 : 转速: n 二 1200r/ min 进给量 : f 二
. 015mm/ min
[3] 赵明生. 机械工程师手册〔 . 北京机械 M]
工业出版社， 1996 .
切削深度量:ap = 0 . l mm
实验结果: 用聚晶金刚石车刀加工时，刀尖未
方法获得的第二种无机超硬材料。
理化学性能及使用情况，采取熔点为 610℃ 一

超硬材料具有高硬度

超硬材料具有高硬度、高强度、高熔点和耐腐蚀等优良的力学性能，因而在工程机械、切削加工、矿物开采、耐磨涂层和航天材料等各种工业中被广泛应用，甚至直接决定着刀刃具行业发展水平的高低。

周所周知，金刚石和立方氮化硼分别是世界上现有的第一、第二硬的材料[1]，然而，在高温下金刚石易于同二价金属(如铁)发生化学反应，不能作为各类钢材切削工具，大大限制了它在切削刀具中的使用。

立方氮化硼虽具有很强热与化学的稳定性，非常适合于硬、韧和难于常规切削的金属材料的加工，但它的合成需要高温和高压的极端条件，使成本变得非常昂贵。

目前，使用最多的两种刀具材料是高速钢和硬质合金，分别约占刀具总量的30%～40%和50%～60%。

与金刚石相比，它们的硬度偏低，因而这些刀具寿命短，造成机械加工成本高。

而且，当前切削技术的快速发展，已经进入了现代切削技术新阶段，刀具材料成为制造业开发新产品和新工艺，应用新材料的基础工艺和建立创新体系的关键因素之一。

随着科学技术迅速发展，各种难于加工材料不断涌现，现有的超硬材料难以满足制造业的需要，迫切需要寻找新的稳定热性质和化学性质的超硬材料。

因此，理论上设计和实验中合成超硬材料成为国际研究的前沿热点[2]。

为了能设计和合成新的超硬材料，一方面可以利用硼、碳、氮和氧等小原子元素，仿照金刚石的结构，形成三维立体强共价键化合物，设计和合成超硬材料。

另一方面，最近Science、JACS报道[3-5],过渡金属元素的硼、碳、氮、氧等化合物可能提供了一条新的设计与合成超硬材料途径。

过渡金属元素都具有d电子，因而具有高的价电子浓度，致使它们具有极大的体变模量，极强的抵抗弹性变形能力，超低的不可压缩性能。

可是，从化学成键角度来说，这些价电子大都形成的是金属键，不能有效地阻止晶格位错地产生和运动，致使纯过渡金属往往呈现很低的硬度。

要使它们从超低压缩性材料变成超硬材料，需要把各个方向均匀的金属键变成有方向性的共价键，因此，把硼、碳、氮、氧等小的原子掺入到过渡金属的晶格中，使其引入共价键，再设计理想的晶格结构，就能增强了它们抵抗塑性变形的能力，大大提高它们的硬度，例如RuO2[6]、WC[7]、和Co6W6C[8]等都是这类硬性材料。

PDC、PCBN超硬材料系列刀具的应用技术研究

１前言
金刚石复合片）具主要用于除黑色金属外的工
多种有色金属合金材料、瓷材料、制品、陶木玻
ＰＣ、ＣＮ等超硬材料用于制作机械切割ＤＰＢ工具始于上世纪八十年代，由于ＰＣ、ＣＮ不ＤＰＢ但具有金刚石、立方氮化硼的超硬性能，同时还
作刀具有如下特点… ：
兼备了硬质合金材料特有的韧性特点，因此作
为物理性能极其优异的超硬复合材料，ＤＰＣ和ＰＢＣＮ两类超硬材料优势互补，中ＰＣ（晶其Ｄ聚
８
・
超硬材料制品技术及应用・
摘要本文对ＰＣＰＢＤ、ＣＮ等金刚石超硬材料的性能特点进行了分析，根据ＰＣＰＢＤ、ＣＮ的
合成机理、物理特性，针对加工材料的不同性能，研究了系列刀具的制作工艺、应用领域及使用注意事项，并指出ＰＣ聚晶金刚石复合片）ＰＢ（晶立方氮化硼复合片）硬Ｄ（及ＣＮ聚超刀具在多种材料加工领域，特别是硅铝合金、铜合金、镁合金、硬质合金、玻璃、陶瓷、石墨、
璃复合材料等材料的加工。ＰＢ（ＣＮ聚晶立方氮化硼复合片）工具除具有很高的硬度外还具有非常优异的高温稳定性，别适合加工硬脆铁特族元素材料，ＣＮ刀具材料具有其它刀具材料ＰＢ无法替代的优势。ＰＣＰＢＤ、ＣＮ超硬复合材料制
木材及木制品等材料加工中必将起到越来越广泛的重要作用。

超硬材料的性能和应用

超硬功能材料与工具读书笔记——超硬材料的性能和应用学院：材料科学与工程专业：高分子班级：材料1114班姓名：程鹏学号：20111401726超硬材料的性能和应用摘要超硬材料通常是指人造金刚石和立方氮化硼两种硬度极高的材料。

我国超硬材料产业经过50多年的发展，无论是产量还是质量，无论是品质还是应用，都有了长足的发展。

本文较详细阐述了金刚石和立方氮化硼的基本性能，并介绍超硬材料的主要用途。

同时，由于超硬材料作为一种极端材料，具有相对不可替代性，本文还将就超硬材料不断拓展的应用领域以及十分光明的发展前景做相应介绍。

关键词：超硬材料；金刚石；立方氮化硼；性能应用；发展Properties & application of superhard abrasivesAbstractSuperhard abrasives,which was always referred to the materials with high rigidity such as diamond and cBN(Cubic Boron Nitride).With the 50 years’ development ,China superhard materials industry has changed to great power in the world at aspects of quantity,quality,variety and applications. This article has reviewed the basic properties and practical application of diamond and cBN.Besides,we will also talk about the great progress in the application and the bright development in the future because superhard materials is really hard to replace due to its extreme property.Keywords:Superhard abrasives,diamond,CBN,properties and application, future development一、前言超硬材料通常是指体状的人造金刚石和立方氮化硼两种硬度极高的材料，它以无与伦比的耐磨等优异性能，广泛地应用在机械加工、石材加工、建材、航空航天、新材料加工、汽车等领域。

超硬材料的性能及其在工业中的应用

超硬材料的性能及其在工业中的应用超硬材料是指硬度高于金刚石的材料，主要由碳化物和氮化物组成。

由于其优异的物理性能和化学性能，超硬材料已经广泛应用于工业领域中，如机械加工、矿山工具、石油钻头、航空航天等。

本文将介绍超硬材料的性能特点和工业中的应用。

一、性能特点超硬材料的主要特点是硬度高、耐磨损、化学惰性等。

其中，硬度高是超硬材料的最突出的性能特点。

超硬块状材料的硬度可以达到87－93 GPa，而且具有极高的磨损和抗腐蚀性能。

其次，超硬材料的化学惰性也是它广泛应用于各种工业领域的原因之一。

这种性质使得超硬材料在极端环境下具有极高的稳定性和耐腐蚀性，比如在油井、矿井、核电站和航空航天等领域中应用广泛。

二、超硬材料在机械加工中的应用超硬材料在金属切削、石材切割、非金属材料的切削等方面均有广泛的应用，主要体现在以下几个方面：1、车刀与铣刀：超硬材料刀具具有极高的硬度和耐磨性，可以用于高速、高切削量和复杂曲面加工，能够提高加工效率和降低成本。

2、铣削板：超硬材料铣削刀片用于高效铣削，可以减少切削力并延长刀具使用寿命。

3、砂轮：超硬材料制成的砂轮可以用于石材的切割和钢铁的磨削。

三、超硬材料在矿山工具中的应用超硬材料在采矿过程中也广泛应用。

主要体现在以下几个方面：1、地质钻探：超硬材料制成的油钻头可以用于非常规油气资源的勘探，具有高渗透和高穿透性的特点。

2、矿山工具：超硬材料制成的矿机采插齿具有高耐磨性和高强度，可以减少矿工的劳动强度和提高采矿效率。

四、超硬材料在其他工业领域中的应用除了上述应用领域外，超硬材料还在其他工业领域中得到广泛应用，特别是在航空航天、新能源和医疗方面。

1、航空航天：超硬材料可以用于制造高温合金和复合材料的切削和磨削工具，以及飞机发动机的零部件和燃烧室等。

2、新能源：超硬材料可以用于制造光伏材料和微电子器件等，提高新能源的效率和可靠性。

3、医疗：超硬材料可以用于制造手术刀片和牙科工具等，具有良好的生物相容性和高精度加工的特点。

pcd是什么材料

pcd是什么材料PCD是多晶金刚石（Polycrystalline Diamond）的缩写，是一种由金刚石微粉和金属结合剂通过高温高压烧结而成的超硬材料。

PCD具有极高的硬度、耐磨性和热导性，因而被广泛应用于刀具、磨具、车削刀具、铣刀、钻头等领域。

PCD材料是由金刚石微粉和金属结合剂混合而成的，经过高温高压烧结而成的一种超硬材料。

金刚石微粉作为主要成分，赋予了PCD极高的硬度和耐磨性，而金属结合剂则起到了固化和连接金刚石微粉的作用。

PCD的硬度仅次于天然金刚石，但相对于单晶金刚石而言，PCD更具有韧性和耐磨性，因此在实际应用中更加耐用和稳定。

PCD材料的硬度主要来源于其中的金刚石微粉，金刚石是自然界中最坚硬的物质之一，其摩氏硬度高达10级，是其他材料无法比拟的。

而PCD材料中的金刚石微粉经过高温高压烧结后，其硬度更是得到了进一步的提升，使得PCD具有了出色的耐磨性和切削性能。

因此，PCD被广泛应用于刀具、磨具等领域，用于加工各类硬质材料。

除了硬度和耐磨性之外，PCD材料还具有优异的热导性能。

金刚石是一种优良的热导体，因此PCD材料具有良好的散热性能，可以有效减少加工过程中的热量积聚，提高刀具的使用寿命和加工质量。

这使得PCD材料在高速切削和高效加工领域有着广泛的应用前景。

在实际应用中，PCD材料已经成为了现代制造业中不可或缺的材料之一。

其在航空航天、汽车制造、机械加工等领域都有着重要的应用价值。

例如，PCD刀具可以用于加工铝合金、铜合金、纤维增强复合材料等难加工材料，具有较高的切削效率和表面质量。

此外，PCD磨具也被广泛应用于精密磨削、超精密加工等领域，为工件加工提供了高效、精确的加工解决方案。

总的来说，PCD是一种具有极高硬度、耐磨性和热导性的超硬材料，其在现代制造业中有着广泛的应用前景。

随着制造技术的不断进步和创新，PCD材料在未来将会有更加广阔的发展空间，为工业制造领域带来更多的创新和突破。