二、用途
高温高压法生产的金刚石和立方氯 化硼仅有很少部分是以粉末状原料作为 磨料使用的。通常都要做成块状(聚晶) 或片状(复合片)再制成产品或待金刚石 粉用某种材料固结起来制成产品。 低压气相沉积金刚石薄膜可直接沉 积在刀具或工具、模具等表面制成耐磨 涂层，也可沉积成片状或粉状再制成制 品。
(1)磨具. 金刚石磨具主要用于下列材料的研磨、抛光 或切割：硬质合金、陶瓷及耐火材料、玻璃、石 墨、宝石、有色金属材料及非金属材料等。 CBN磨具主要用作各种高速钢、轴承钢、铸 铁、不锈钢、耐磨涂层、高温合金等难磨材料的 磨加工和抛光。 (2)刀具(包括薄膜涂层刀具). 金刚石刀具主要用于各种非金属材料及有色 金属材料的车、铣、镗、钻等工序，如玻璃钢、 硬塑料、橡胶、建筑材料、碳纤维、陶瓷、耐火 材料、铜、铝基复合材料及合金等。 CBN刀具主要用于淬火钢、冷硬铸铁、不锈 钢、高温合金、耐磨涂层等材料的加工。
天然金刚石原生矿属于角砾云母橄榄岩(金 伯利岩)，当位于地下深处的金伯利岩中的碳元 素达到一定浓度后，在高温、高压条件下，碳 元素结晶成为金刚石晶体而形成金刚石矿床。
C 金刚石
高温高压
1954年，美国通用电气公司的邦迪 (F．P．Bundy)等人首次在高温高压条件 下以石墨为原料，以镍为触媒成功地合成 出金刚石，开始了人造金刚石工业生产。 我国1963年在实验室里生产出第一颗 人造金刚石； 1965年投入工业生产。
鉴别法
• 中国主要金刚石成矿区有：①辽东—吉南 成矿区，有中生代和中古生代两期金伯利 岩。②鲁西、苏北、皖北成矿区，下古生 代可能有多期金伯利岩。③晋、豫、冀成 矿区，已在太行山、嵩山、五台山等地发 现金伯利岩。④湘、黔、鄂、川成矿区， 已在湖南沅水流域发现了4个具工业价值的 金刚石砂矿。
金刚石及金刚石钻头
立方氮化硼(Cubic BoronNitrideCBN)也是采用高温高压技术人工合成 的一种超硬材料。 到现在在自然界中没有发现CBN， 它是1957年由美国通用电气公司温托 福(R．H．wentorf)首次在触媒存在的 条件下合成出来的，之后也很快进入 工业生产.
低压气相沉积金刚石的研究工作早在 20世纪初就己开始。1911年，博尔顿 (V．Bolton)发表了低压气相合成金刚石 的实验工作。 • 在100℃有汞(Hg)蒸汽存在的情况下， 在分解乙炔(C2H2)气体获得金刚石晶种生 长。50年代末60年代初，人们开始把含 碳气体的热分解应用到合成金刚石方面进 行系统研究。
Hycalog的复合片
• 上图是各种异型结 合面的复合片 • 下图为尖角形复合 片。
爪形和环爪形复合片
江钻的G系列带槽PDC片
适用于切割各种花岗岩、大理石、陶瓷、混 凝土等脆硬材料，特点是速度快、效力高、 出屑块。
适用于切割全瓷瓷砖、陶瓷、玻璃、高档大理石、 高档花岗石等对精度要求高的脆硬性材料，特点是 切割平稳，光洁度高、无崩边
超硬材料与工具
超硬材料与工具
一、 概 念 超硬工具材料是指以金刚石或立方氮化硼单晶 等为原料制取的磨料、聚晶及与其它材料结合而成 的复合材料及制品。 包括：1、单晶 2、聚晶 3、复合体
• 金刚石，俗称“金刚钻”。习惯上人们常 将加工过的称为钻石，而未加工过的称为 金刚石，通常成品钻是采矿量的十亿分之 一，因而价格十分昂贵。 • 世界上最重的钻石是1905年产于南非的 “库里南”，重3106克拉，已被分磨成9粒 小钻，其中被称为“非洲之星”
• 二.钻探用金刚石的粒度和品级：
①国际上金刚石的重量计量单位：克拉，1克拉=0.2克； ②国际上金刚石的粒度计量单位: “目”，筛网每英寸内的网格数 ③天然金刚石品级：TT、TY、TB、TD、TX和TS ④人造金刚石的品级：RT、RY、RB、 ⑤人造聚晶品级：RJT、RJY、RJB
薄壁钻头
取心钻头
适用于石材及各种脆硬性材料的打磨加工， 特点是磨削快、寿命长。
大锯片，规格自180至600,甚至更大
大陆机
• 有颜色的钻石中有一定含量的金属离子， 象蓝宝石中，就有二价的铜离子。 • 要是红宝石，那里面就是三价的铁离子。 • 绿宝石含二价的铁离子，
• 1、钻石的单折光性 钻石的单折光性，是由于钻石的本质特性决定的。而其它天 然宝石或人造宝石大都是双折光性的。冒充的钻石在10倍放大镜 观察下，从正面稍斜的角度看，很容易看出棱角线出现重叠影像， 并同时呈现出两个底光。双折射率差别小的如锆石等，也可看出 底光重叠的影像。 • 2、钻石的吸附性 钻石对油脂及污垢有一定的亲和力，即油污很容易被钻石吸 附。因此，用手指抚摸钻石会感到胶粘性，手指似乎有粘糊的感 觉。这是任何宝石所没有的。这种方法需要加以训练方能掌握其 中微妙的区别。 • 3、一线直落的特征 钻石表面抛光很光滑。用一支钢笔蘸上墨水在钻石上划过， 若是真钻石，表面留下的是一条光滑连续的线条，特征是一线直 落。仿冒品留下的是一个个小圆点组成的线条。用此法观察应借 助放大镜。 • 4、特有的金刚光泽 大致在100度的白炽灯光下，切磨很好的钻石与仿冒品相互比 较，很容易看出哪个具有金刚光泽。此方法不宜在过暗或过强的 灯光下是进行。
• 一.与钻探有关的金刚石物理力学性质
a.硬度：莫式硬度10，研磨硬度是刚玉的150倍，是石英的1000 倍； b.强度：天然金刚石抗压强度为8600MP，约为刚玉3.5倍,硬合 金 1.5倍,钢的9倍； c.耐磨性:是刚玉的90倍,硬质合金的40~200倍,钢的2000~5000倍； d.热稳定性;金刚石的导热性好,但随温度升高线膨胀增长较大,易 引起热损伤。
表 镶 金 刚 石 钻 头
立方氮化硼
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一、发展史
公元前800年印度已经发现金刚石； 近代18世纪在巴西、澳大利亚和南非等国相继 发现金刚石； 1965年我国才开始发现原生的宝石级金刚石。 按产地分代表金刚石有：包尔兹、刚果、卡邦 纳多、巴拉斯、牙库特 18世纪末，人们对金刚石进行了研究。 法国 化学家拉瓦锡等人发现金刚石是可燃物质，燃烧 后变为气体。 1797年，英国化学家腾南特通过实验方法研 究证实，金刚石是碳的一种同素异构体。
石油用金刚石钻头
矿山用金刚石钻头
1、非平面界面技术的应用
爪型复合片
常规复合片
GeoDiamond 的复合片
● 上边一个名字叫TecMax，它有2 层金刚石，加大了金刚石含量 而无损其可靠性；经过减残余 应力处理，以提高抗冲击能力。 中间一个叫Quick。硬质合金 部分有一个凹槽，可以释放应 力，在同样切削深度下减少钻 压和扭矩，有利于提高钻速。 下边2个叫Arrow。突破了传 统的圆形，有一个尖角形刀刃。

1975年原苏联的德亚金 (Deryagin)等报导了在非金刚石基底上 沉积出了晶粒微米大小的金刚石晶体， 标志着气相沉积金刚石的新时代的开 始。 随后人们也开始研究低压气相 沉积立方氮化硼及碳氮薄膜。现在低 压气相沉积金刚石薄膜已进入工业化 生产。 我国也已经研制出低压气相沉 积金刚石刀具材料并已小批量生产。
超硬工具材料的用处
超硬工具材料的原材料为金刚石及立方氯化硼 CBN)。它们的突出特点是硬度高，金刚石是自然 界目前已知最硬的物质，CBN是硬度仅次于金刚 石的材料，但CBN的化学稳定性及耐热性要优于 金刚石。尤其是对于铁族金属，金刚石易于与之作 用转变为石墨，而CBN对铁族金属的热稳定性及 化学稳定性都很好。所以在许多加工铁族金属的场 合要用CBN而不用金刚石制品。
END
(3)钻具. 用于地质、石油、煤田、工程施工等的勘探和采掘。 (4)锯切工具. 主要用于石材、建筑材料、陶瓷、耐火材料、电碳制 品、半导体、宝石、木材等的切割；也用于马路、机场 跑道、建筑构件的切槽和切断。 (5)拉拔工具。 用于拉拔下列金属材料的丝材及线材，钨、钼、铜、 铝、不锈钢、镀锌钢、钢以及合金等。 (6)修整工具。 用于普通磨具的成型修整、整形、修锐等 (7)其它工具。 用于硬质合金模具、量具刃具加工的手工工具，还有 玻璃刀、医用工具、压砧及压头等。