顧名思義，超硬材料是硬度極高的材料。通常來(lái)說(shuō)，金剛石的硬度居首高，莫氏硬度為10，cBN的硬度稍次于金剛石，所以超硬材料通常是指金剛石和cBN，或由這兩種材料為主要成分分別制成的復(fù)合材料。


1、超硬材料制品的主要品種：



超硬材料及其制品工具在工業(yè)中已經(jīng)獲得普遍的應(yīng)用，不只解決了用傳統(tǒng)工具無(wú)法加工或難以加工的難題，還明顯提高了傳統(tǒng)加工效率，明顯降低消耗及廢物排放。


幾種超硬材料制品及工具（a.刀片；b.砂輪；c.鋸片；d.鉆頭）

超硬材料制品及工具主要品種有鋸切工具、 磨具（包括固結(jié)磨具、涂附磨具和松散磨具）、切削刀 具、鉆探工具、修整工具、拉絲模具、其他工具及不同 的功能元器件。


2、天然鉆石和人造鉆石

（1）天然鉆石

采用天然金剛石得到的鉆石稱(chēng)天然鉆石。天然鉆石璀璨、華麗、稀有、珍貴，被人們 視為珍愛(ài)之物。有一句廣告語(yǔ)“鉆石恒久遠(yuǎn)，一顆永流傳”在我國(guó)婦孺皆知。

天然金剛石除用作為飾品以外，更多的是工業(yè)應(yīng)用。金剛石的工業(yè)用途長(zhǎng)期以來(lái)是利用其特別高的硬度，切割玻璃的金剛石刀使我們聯(lián)想到：采用金剛石來(lái)制備鉆頭用于地質(zhì)勘探和石油、煤炭開(kāi)采。金剛石在高溫下會(huì)與氧發(fā)生不同程度的氧化反應(yīng)，特別 是與鐵親和性好，不適合用于黑色金屬加工。



（2）人造鉆石

人造鉆石，行業(yè)內(nèi)又常稱(chēng)為實(shí)驗(yàn)室合成鉆石，或培育鉆石。大顆粒或大單晶的人造金剛石已經(jīng)用于加工合成鉆石飾品。

人造鉆石也是貨真價(jià)實(shí)的鉆石，成分、結(jié)構(gòu)與天然鉆石完全相同。兩者只能通過(guò)非常特殊的方式區(qū)分，比如在陰極發(fā)光儀下，前者的生長(zhǎng)紋理呈幾何狀，而后者呈環(huán)帶狀。從2006 年開(kāi)始，GIA 等珠寶機(jī)構(gòu)開(kāi)始提供鑒定服務(wù)并發(fā)放證書(shū)，主要為了防止商家用價(jià)格較低的合成鉆石冒充天然鉆石銷(xiāo)售。

過(guò)去，鉆石行業(yè)的研究人員一直在尋找高效合成人造鉆石的方法，但一直未有突破性進(jìn)展，其兩大主要障礙來(lái)自于成本和生產(chǎn)兩方面的因素。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的研究，現(xiàn)在靜態(tài)觸媒條件下超高壓高溫法合成金剛石大單晶技術(shù)已經(jīng)成熟。

我國(guó)在超高壓高溫法合成的人造鉆石大單晶，以及采用微波等離子體CVD法合成人造鉆石的技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用方面都取得了快速的發(fā)展，已經(jīng)有合成鉆石飾品在市場(chǎng)上銷(xiāo)售，并初具市場(chǎng)規(guī)模。



3、CBN 的主要應(yīng)用



CBN與金剛石相比有獨(dú)有的優(yōu)點(diǎn)，如高熱穩(wěn)定性，與鐵族系元素化學(xué)惰性。



cBN 的用途目前主要有兩個(gè)方面，一是制造磨具，二是制成聚晶立方氮化硼用作刀具材料。因此，cBN 加工黑色金屬材料有獨(dú)到之處，為硬而韌的難加工鐵基材料提供了新的加工工具。



cBN 的主要應(yīng)用如下：



（１）用作磨具材料。既能用于鐵基材料的加工，也能用于非鐵金屬材料的加 工。



（２）用作刀具材料。用于刀具的一般是聚晶立方氮化硼， PcBN 是由 cBN 單晶制備的微粉，通過(guò)添加碳化鈦、 鈷等粘接劑，再用六面頂壓機(jī)經(jīng)高壓高溫?zé)Y(jié)制得 的。對(duì)鐵族金屬及其合金的加工特別有效，特別適合于高速切削和干式切削，并實(shí)現(xiàn)了以車(chē)代磨， 以銑代磨，大幅度提高了生產(chǎn)效率。






（３）用作功能材料。高導(dǎo)熱性 cBN 可以應(yīng)用在光電功能器件上。



超硬材料是眾多不同材料中的一個(gè)小品種，但它卻是一種不可替代材料，并將可能逐步部分代替其他一些材料。