金刚石的研究论文
金属结合剂金刚石工具研究进展
金属结合剂金刚石工具研究进展摘要：金刚石的硬度极高，被广泛用作磨料来加工硬质材料，如混凝土、硬质合金或天然石材等。
随着新型陶瓷混凝土等加工对象的不断出现和变化，要求金刚石工具要持续改进，以提高其切削效率、减少自身磨损、同时降低其制造和使用成本。
本文综述了人造金刚石颗粒的性能、不同类型金属结合剂的成分组成和基本性能、金刚石与金属结合剂的界面结合强度的措施，并对金属结合剂金刚石工具的发展作了进一步探讨。
关键词：金属结合剂；金刚石；界面结合强度引言本文将分类对前人的研究结果进行综述，归纳人造金刚石颗粒的特性，对比不同金属结合剂的成分组成和材料性能，总结金刚石／结合剂的界面行为，展望金属结合金刚石工具的发展方向。
1金刚石磨粒的特性金刚石磨粒承担去除材料的作用，不仅要能经受住高速下的冲击力，而且要具有自锐性，即当磨粒磨损钝化后，能破裂生成新的切削刃。
金刚石的品级、粒度、含量等基本性能，以及其同结合剂的匹配均影响工具的切削效果。
国际上具有代表性的金刚石制造商有元素六和ge公司，其制造的用于切割和钻探的高品级金刚石晶形规则、棱角饱满、对称度高、抗冲击强度和热稳定好。
我国的金刚石生产企业有中南钻石、黄河旋风、郑州华晶等，它们生产的金刚石品种齐全，虽然某些产品性能上与国外产品有差异，但价格上有优势。
我国已占据世界金刚石合成量的90%以上，是名副其实的生产大国，现正向质量强国迈进。
2金属结合剂特点种类金刚石磨具用结合剂主要有树脂、金属、陶瓷等3类。
金属结合剂按主要成分可以分为：钴基、铜基（常为青铜、黄铜）、铁基、钨基、镍基、铝基结合剂等。
金属结合剂通常由黏结金属、骨架材料和添加剂组成。
黏结金属应具有较低的熔融温度，使其具有液相烧结的特性，填充于骨架金属之间及骨架金属与金刚石之间，牢固地黏结骨架金属和金刚石，使工具具有较高的强度和抗冲击性。
黏结金属通常是几种金属的合金，如Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ等金属及其合金。
骨架金属以碳化物为主，如ＷＣ、Ｗ２Ｃ、ＴｉＣ等，也可用难熔金属Ｗ、Ｍｏ代替ＷＣ等使用，其作用是在高温烧结时保持固相状态，固定金刚石，同时提高基体韧性和耐磨性。
金刚石热稳定性研究现状分析
2 单晶金刚石的热稳定性研究
在国外， 热稳定性被作为确定金刚石应用领域最重要的依据。 国际上研究单晶金刚石热 稳定性的经典方法是在马弗炉中，取两个温度点 900℃、1100℃加热，分别保温 30min，然 ［ ］ 后考察加热前后样品重量、强度的变化 3 。目前国内对于单晶金刚石热稳定性的检测还没 有统一的测试标准，一般是进行差热分析和热重分析，测出样品失重与加热温度的关系； 也有在对样品加热后，测试试件机械性能的下降程度，并以此来表征金刚石的热稳定性；或
金刚石热稳定性研究现状分析
116024 大连理工大学 摘要 王适 张弘 通过对国内外研究现状分析，充分讨论了诸因素对人造单晶金刚石和聚晶金刚石热稳定性的影响。 针对人造金刚石热稳定性的研究方法和概念存在的问题和不足，建议以“抗可逆转变”温度，即相变点， 作为热稳定性的度量和标识，且采用能够体现出影响热稳定性因素之间关联度、并同时注重微观结构分析 与性能改变测试相结合的方法。
1 前言
天然金刚石是自然界中最硬的物质， 并具有许多卓越的性能。 这些其他材料很难比拟的 优秀品质，对切削加工来说是至关重要的。然而，天然金刚石的价格非常昂贵，多用于特殊 场合。自从 1954 年人工合成金刚石以来，在世界范围内，人造金刚石已经经历了三个发展 ［ ］ 阶段 1 ：(1)50 年代人造金刚石的合成，使金刚石生产工业化成为现实；(2)70 年代聚晶金刚 石(PCD)的出现， 使人造金刚石进入全面代替天然金刚石而制作工具的新时期； (3)80 年代成 熟的低压气相生长金刚石薄膜(CVD)的成功开始了金刚石作为功能性新材料应用的新时代。 人造金刚石工具的用途很多，可用作刀具、磨具、锯切工具、钻具、拉拔工具、修整工具和 其他工具。金刚石工具的使用，对切削加工业产生了革命性的影响，提高了加工速度和生产 率，延长了刀具使用寿命，并且可获得满意的加工效果。随着对加工质量要求的不断提高， 以及一些难加工材料的特殊加工要求， 人们对金刚石工具的质量与使用性能提出了更高的要 求与期望。 作为金刚石工具重要性能指标之一，热稳定性(Thermal Stability)的研究越来越受到各国 金刚石工具生产制造者和使用者的重视。 英国 De Beers 和美国 GE 公司近年来加大了对其金 ［ 1］ 刚石产品热稳定性能的测试 ，进行了诸多方面的研究来改进金刚石工具的热稳定性，并 ［ ］ 不断推出热稳定性更好的产品 2 。 从生产到实际应用， 金刚石工具要经历两次受热过程： (1) 将其制作成刀具时，所经历的切割及焊接加热过程，如果金刚石产品的热稳定性低，较高的 焊接加热温度将会引起金刚石层损伤， 对其组织结构产生不利影响， 从而影响刀具的使用性 能；(2)在切削加工过程中，切削刃受热，此时，如果金刚石产品的热稳定性低，刀具就会 很快磨损，从而影响加工质量，降低刀具的使用寿命，使生产效率下降、增加生产成本等。 由此可见，金刚石工具的热稳定性直接关系到其本身的应用的发展前途。渐渐地，对金刚石 工具产品性能的评估，不再局限于强度、硬度、耐磨性等，而是加入热稳定性指标的综合评 价。
金刚石研究文献综述
合成金刚石文献综述1 前言金刚石，俗称钻石，在工业和宝石领域都起着重要的作用，在工业领域主要是作为超硬材料在采掘机械的钻头、切割机的刀具、磨具等，宝石用途主要是作为主镶宝石和陪镶宝石。
随着天然金刚石的日渐稀少，人工合成金刚石成为世界各国晶体学研究的重要对象。
在目前的资料中，金刚石具有最大的原子密度（176atoms/nm3），最大可能的单位原子共价键数目，极强的原子键能（7.6eV），这些为金刚石的特殊性质提供了基础。
金刚石是等轴晶系，立方晶胞，它的晶胞特点使得金刚石成为一种极限功能材料：最高硬度（10400kg/mm2），最高热导率（常温下20W/cm.K），最高传声速度（18.2km/s），最宽透光波段，抗强酸强碱腐蚀，抗辐射，击穿电压高，介电常数小，载流子迁移率大，绝大部分金刚石既是电的绝缘体，又是热的良导体，而掺杂后又可成为卓越的P型或N 型半导体。
金刚石在常温下抗所有酸、碱的腐蚀，即便是在高温下也抗所有酸的腐蚀。
在现代社会中，金刚石被广泛的应用到工业、科技、国防、医疗卫生等很多领域当中[1]。
2 正文2.1金刚石的合成理论金刚石的化学组分为碳，它和石墨同为碳的同质异象体，因此，合成金刚石的原理就是借助于金刚石组分为纯碳的特点，设法将石墨在一定条件下转化为金刚石。
目前人工合成金刚石的主要理论有三种，分别为：溶剂论、催溶论和固相转化论[3]。
其中，溶剂论认为，在金刚石热力学稳定的高温高压条件下，在有触媒（比如金属）存在时，非金刚石型碳（比如石墨）溶解于熔融的金属中而形成一般意义上的化学溶液。
当相对于金刚石的溶解度达到过饱和时，金刚石就会从溶液中成核晶出。
无触媒存在时，则认为是在更高的压力和温度下，石墨熔化解体，温度降低时熔体冷凝而得到金刚石。
总之，无论什么条件下。
金刚石形成的前提是石墨的解体。
有触媒存在时金刚石形成的历程可表示为金刚石是在这中胶体溶液过饱和的情况下析出结晶而成；催化论的核心观点认为，高温高压下，熔融的金属仅仅能溶解碳还不够，还必须具有如下作用：或者是金属的原子有吸引石墨原子的电子，从而使其具有形成碳的正离子的能力，或者是金属的晶格可作为金刚石晶体的结晶基底，从而大大降低金刚石的晶出能量。
金刚石材料的功能特性研究与应用
陶瓷专题金刚石材料的功能特性研究与应用高 凯,李志宏(天津大学材料科学与工程学院,天津 300072)Study and Application on Functional Properties of Diamond MaterialsGAO Kai,LI Zhi hong(S chool of M ater ial S cience and Engineer ing,T ianj in Univer sity,T ianj in300072,China)Abstract:Functional properties of diamo nd mater ials and its study and application recent years on w ide bandg ap semiconducto rs,ultraviolet detectors,sing le pho to n source for quantum computer,so nic surface diffusion and electronic encapsulatio n w ere reviewed in this paper,and other po tential application on func tional proper ties of the diamond materials w ere expected.Key words:Diamo nd,Functional proper ty,Study,Application摘要:本文综述了金刚石的功能特性及其近年来在宽禁带半导体、紫外探测器、量子计算机用单光子源、声波材料和电子封装等方面的研究与应用进展,并对金刚石材料在其它功能特性方面的开发与应用前景提出了展望。
关键词:金刚石;功能特性;研究;应用中图分类号:TB33 文献标识码:A 文章编号:1002-8935(2010)04-0009-05金刚石是目前工业化生产的最硬材料,其前通常利用其硬度特性广泛地作为加工、研磨材料。
新型金刚石材料的研究进展和应用
新型金刚石材料的研究进展和应用随着科技的发展，研究人员们一直在探索更优秀的材料。
金刚石作为工业上的一种重要材料，因其硬度高、耐磨性强而被广泛应用。
然而，传统金刚石材料的晶格结构不完美，导致其强度不高，易于碎裂。
随着科技的发展，新型金刚石材料的研究逐渐成为了热点问题。
本文将着重介绍新型金刚石材料的研究进展和应用。
1. 新型金刚石材料的研究进展1.1 超硬金刚石材料超硬金刚石材料是一种由金刚石晶体和其他材料共同构成的新型材料，具有强度高、硬度高等特点。
由于超硬金刚石的强度高，故而大大提高了其的应用范围。
目前，该材料已被广泛应用在航空、航天、工业加工等领域。
1.2 氮化金刚石材料氮化金刚石材料是一种新型的金刚石材料，是以金刚石和氮化硼组成的化合物，具有更高的硬度、抗裂能力和导热性。
据研究，氮化金刚石的硬度比传统金刚石提高了10倍之多。
该材料在高温、高压、强酸、强碱、高放射性等复杂环境下具有稳定性，可广泛应用于半导体照射器具、高温高压实验装置、电力行业等领域。
1.3 氢化金刚石材料氢化金刚石材料是一种以金刚石和氢共同构成的新型金刚石材料，在其晶格结构中，氢原子充当了“粘合剂”的作用，从而让这种金刚石材料的硬度更高。
研究人员近年来已成功制备了单晶氢化钻石，其硬度比传统金刚石提高了10倍之多。
这种材料的应用前景非常广阔，可广泛应用于机械制造、工业加工、武器装备、半导体等领域。
2. 新型金刚石材料的应用2.1 工业加工领域新型金刚石材料的应用使得工业加工领域的工作效率大大提高。
随着超硬金刚石材料的应用，精密、高效的成型刀具已经大量应用于工业生产实践之中。
使用超硬金刚石磨具，可以大大提高机械零部件的加工精度，使得零部件加工的质量更加稳定，赢得了广泛的市场信赖。
2.2 航空航天领域新型金刚石材料的应用对于提高航空、航天领域的安全性和可靠性有着积极的意义。
由于氮化金刚石材料的硬度高、抗裂能力好，因此可以广泛应用于发动机、航空涡轮发动机以及人造卫星等复杂器材上，提高其的寿命和可靠性。
金刚石_铜复合材料的制备及其性能研究
太原理工大学硕士研究生学位论文金刚石/铜复合材料的制备及其性能研究摘要随着电子元器件电路集成规模日益提高，电路工作产生的热量也相应升高，对与集成电路芯片膨胀系数相匹配的封装材料的热导率提出了更高的要求。
本论文以制备高热导率封装材料为目的，以金刚石颗粒、Cu粉、CuTi合金粉末和W靶材作为原材料，分别利用放电等离子体烧结工艺、无压渗透工艺以及金刚石表面镀W后放电等离子体烧结制备Cu/金刚石复合材料，利用X射线衍射分析仪(XRD)研究材料成分、采用扫描电子显微镜(SEM)观察复合材料的组织特征，并且采用激光闪射热导率测试仪测试了复合材料的热导率，着重研究了材料成分对Cu/金刚石复合材料热导率的影响。
本文首先采用无压渗透法制备Cu-Ti/金刚石复合材料。
首先将酚醛树脂和金刚石颗粒混合压制并置于真空烧结炉内800℃碳化处理得到孔隙度为50%的金刚石压坯。
然后将Cu粉和一定质量分数的Ti粉进行均匀混合后对碳化后的金刚石预制体进行包埋熔渗，冷却后得到Cu-Ti/金刚石复合材料。
实验结果表明，当Ti含量低于10wt%时，Cu合金液不能自发渗入多孔金刚石预制体中。
当Ti含量大于10wt%时，Cu-Ti/金刚石复合材料中存在界面层。
随着Ti含量的增加，Cu-Ti/金刚石复合材料致密度从83.2%逐渐增大至89.4%，金刚石颗粒与Cu基体之间的界面层厚度从0.8µm逐渐增大至4µm。
随着基体中Ti含量的增加，复合材料的热导率先增大后减小。
当Ti的质量太原理工大学硕士研究生学位论文分数为15%时，Cu/金刚石复合材料的热导率达到最大值为298W/ (m·K)。
采用扩散不匹配模型对复合材料的理论卡皮查热阻进行理论估算，将所得结果带入Hasselman-Johnson模型对不同Ti含量下制备的Cu-Ti/金刚石复合材料的理论热导率进行计算可知，当Ti含量为15wt%时，复合材料的实际热导率可以达到理论热导率的82%。
金刚石的研究论文
金刚石刀具性能及其应用研究作者：韩波峰摘要：描述了金刚石的物理特性，对金刚石刀具的分类及其性能行了介绍，包括天然金刚石、聚晶金刚石、聚晶金刚石复合片、化学气相沉积金刚石涂层刀具。
分析和对比了不同类型金刚石刀具的应用场合，为企业在加工难加工材料时选用超硬金刚石材料刀具时提供参考。
1 引言金刚石是精密和超精密加工的超硬刀具材料之一，金刚石刀具具有极高的硬度和耐磨性、低摩擦系数、高弹性模量、高热导、低热膨胀系数，以及与非铁金属亲和力小等优点。
可以用于非金属硬脆材料如石墨、高耐磨材料、复合材料、高硅铝合金及其它韧性有色金属材料的精密加工。
金刚石刀具类型繁多，性能差异显著，不同类型金刚石刀具的结构、制备方法和应用领域有较大区别。
2 金刚石材料特性金刚石为单—碳原子的结晶体，其晶体结构属等轴面心立方晶系(晶系原子密度最高)。
金刚石中碳原子间连接键为sp3杂化共价键，具有很强的结合力、稳定性和方向性。
人工合成金刚石性能取决于sp3价键与非晶无定形碳sp2杂化共价键相对比率。
如果sp3含量过低得到二者混合物体为类金刚石(Diamond－Like Carbon，简称DLC)。
晶体结构使金刚石具有最高的硬度、刚性、导热系数以及优良的抗磨损、抗腐蚀性和化学稳定性等均高于硬质合金。
如表1所示，可见单晶金刚石硬度最高，热导率最大，热膨胀系数最小，故其综合物理性能最佳。
3 金刚石刀具类型及其性能目前，工业用金刚石刀具根据成分和结构不同可分为五种：1.天然金刚石Natural Diamond(ND)；2.人造聚晶金刚石Artificial Polvcrystalline Diamond(PCD)；3.人造聚晶金刚石复合片Polycrystalline Diamond Compact(PDC)；化学气相沉积涂层金刚石刀具Chemical Vapor Deposition DiamondCoated Tools(CVD)。
4.沉积厚度达100µm的无衬底纯金刚石厚膜Thick Diamond Film(CD)；5.在刀具基体表面直接上沉积厚度小于30µm的金刚石薄膜涂层Coated Thin Diamond Film(CD)。
金刚石调研报告
引言：金刚石（Diamond）是一种自然界中最坚硬的物质，因其在工业和科学领域的广泛应用而备受关注。
本文将通过对金刚石的深入调研，介绍其产地、特性、制备方法以及应用领域，并探讨其未来发展的前景。
概述：金刚石是由碳元素组成的晶体，其具有非常高的硬度、热导性和化学稳定性。
它通常以六方晶系存在，晶体结构稳定且不易受外界作用而改变。
由于其独特的性质，金刚石被广泛应用于工业和科学领域。
正文内容：1.金刚石的产地1.1.自然金刚石的产地1.2.合成金刚石的产地1.3.其他形式的金刚石的产地2.金刚石的特性2.1.坚硬性2.2.热导性2.3.化学稳定性2.4.光学特性2.5.电子特性3.金刚石的制备方法3.1.自然金刚石的提取和加工3.2.合成金刚石的制备方法3.3.其他形式的金刚石的制备方法4.金刚石的应用领域4.1.工业领域4.1.1.切割和磨削工具4.1.2.金刚石膜4.1.3.其他工业用途4.2.科学研究领域4.2.1.实验室仪器4.2.2.高压高温实验4.2.3.光学器件4.3.珠宝领域4.3.1.黄金刚钻石4.3.2.彩钻4.3.3.人造钻石4.4.医疗领域4.4.1.金刚石刀片4.4.2.医用注射器4.4.3.其他医疗设备4.5.能源领域4.5.1.太阳能电池4.5.2.电池隔膜4.5.3.能源传输总结：金刚石作为一种重要的工业材料，具有独特的特性和广泛的应用领域。
它的产地包括自然产地和合成产地，制备方法多种多样。
金刚石被广泛应用于工业、科学、珠宝、医疗和能源等领域，并在新能源技术、医疗设备和材料科学等领域展示了巨大的发展潜力。
随着技术的不断进步和创新，金刚石的应用前景将进一步扩大。
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金刚石刀具性能及其应用研究作者：韩波峰摘要：描述了金刚石的物理特性，对金刚石刀具的分类及其性能行了介绍，包括天然金刚石、聚晶金刚石、聚晶金刚石复合片、化学气相沉积金刚石涂层刀具。
分析和对比了不同类型金刚石刀具的应用场合，为企业在加工难加工材料时选用超硬金刚石材料刀具时提供参考。
1 引言金刚石是精密和超精密加工的超硬刀具材料之一，金刚石刀具具有极高的硬度和耐磨性、低摩擦系数、高弹性模量、高热导、低热膨胀系数，以及与非铁金属亲和力小等优点。
可以用于非金属硬脆材料如石墨、高耐磨材料、复合材料、高硅铝合金及其它韧性有色金属材料的精密加工。
金刚石刀具类型繁多，性能差异显著，不同类型金刚石刀具的结构、制备方法和应用领域有较大区别。
2 金刚石材料特性金刚石为单—碳原子的结晶体，其晶体结构属等轴面心立方晶系(晶系原子密度最高)。
金刚石中碳原子间连接键为sp3杂化共价键，具有很强的结合力、稳定性和方向性。
人工合成金刚石性能取决于sp3价键与非晶无定形碳sp2杂化共价键相对比率。
如果sp3含量过低得到二者混合物体为类金刚石(Diamond－Like Carbon，简称DLC)。
晶体结构使金刚石具有最高的硬度、刚性、导热系数以及优良的抗磨损、抗腐蚀性和化学稳定性等均高于硬质合金。
如表1所示，可见单晶金刚石硬度最高，热导率最大，热膨胀系数最小，故其综合物理性能最佳。
3 金刚石刀具类型及其性能目前，工业用金刚石刀具根据成分和结构不同可分为五种：1.天然金刚石Natural Diamond(ND)；2.人造聚晶金刚石Artificial Polvcrystalline Diamond(PCD)；3.人造聚晶金刚石复合片Polycrystalline Diamond Compact(PDC)；化学气相沉积涂层金刚石刀具Chemical Vapor Deposition DiamondCoated Tools(CVD)。
4.沉积厚度达100µm的无衬底纯金刚石厚膜Thick Diamond Film(CD)；5.在刀具基体表面直接上沉积厚度小于30µm的金刚石薄膜涂层Coated Thin Diamond Film(CD)。
根据CVD金刚石涂层刀具中金刚石微粒尺寸分为：微晶金刚石涂层Microcrystalline Diamond(MCD)和纳米金刚石Nano CrystallineDiamond(NCD)两种。
传统的金刚石涂层是由平面形晶体组成，其尺寸为1.5µm。
纳米晶体的金刚石涂层晶体结构为特殊结构，晶体尺寸仅为(0.01～0.2)nm。
由于金刚石刀具类型繁多，刀具结构和性能差异明显，适合的不同的场合。
3.1天然金刚石(ND)刀具天然金刚石拉蔓峰谱，具有以下特征：(1)1332尖锋处显示存在金刚石。
(2)波型幅度(FWHM)为4.1cm-1显示为纯金刚石。
ND是目前已知矿物中最硬的物质，主要用于制备刀具车刀。
天然金刚石刀具精细研磨后刃口半径可达0.01～0.002µm。
其中天然单晶金刚石(Single Crystalline Diamond，SCD)刀具切削刃部位经高倍放大1500倍仍然观察到刀刃光滑。
SCD车削铝制活塞时Ra可达到4µm，而在同样切削条件下用PCD刀具加工时的表面粗糙时的Ra为15～50µm。
故采用SCD刀具配合精密车床进行精密和超精密加工，可获得镜面表面。
3.2 聚晶金刚石(PCD)刀具PCD是高温超高压条件下通过钴等金属结合剂将金刚石微粉聚集烧结合成的多晶体材料，又称烧结金刚石。
聚晶金刚石刀具整体烧结成铣刀，用于铣削加工，PCD晶粒呈无序排列状态，属各向同性，硬度均匀，石墨化温度为550℃。
刀具具有高硬度、高导热性、低热胀系数、高弹性模量和低摩擦系数。
刀刃非常锋利等特点。
3.3 人造聚晶金刚石复合片(PDC)刀具为提高PCD刀片的韧性和可焊性，常将PCD与硬质合金刀体做成人造聚晶金刚石复合刀片(PDc)。
即在硬质合金基底其表面压制一层0.5～1mm厚的PCD烧结而成。
复合刀片的抗弯强度与硬质合金基本一致，硬度接近PCD，故可以替代PCD使用。
PCD及人造聚晶金刚石复合片(PDC)刀具的刃口锋利性和加工的工件表面质量低于ND。
同时其可加工性很差，磨削比小，难以根据刀头的几何形状任意成形。
目前利用人造聚晶金刚石复合片只能制备车刀，至今还不能制造带断屑槽的可转位刀片和复杂三维曲面几何形状的铣刀。
3.4 CVD金刚石厚膜(TDF)焊接刀具金刚石厚膜焊接刀具是把激光切割好CVD金刚石厚膜一次焊接至基体(通常为K类硬质合金)上，形成复合片，然后抛光复合片，二次焊接至刀体上，刃磨成需要的形状和刃口。
CVD金刚石厚膜(金刚石膜厚度达30µm)，具有硬度高、耐磨损、摩擦系数小等特点，是制造切削有色金属和非金属材料刀具的理想材料。
由于金刚石焊接过程工艺复杂，CVD金刚石厚膜(TDF)焊接刀具尚未大批量应用。
3.5金刚石涂层刀具金刚石涂层刀具是用CVD法直接在硬质合金(K类硬质合金)或陶瓷等基体上沉积一层1～25µm金刚石薄膜，4 各类金刚石刀具的应用天然金刚石刀具目前主要用于紫铜及铜合金和金、银、铑等贵重有色金属，以及特殊零件的超精密镜面加工，如录相机磁盘、光学平面镜、多面镜和二次曲面镜等。
但其结晶各向异性，刀具价格昂贵。
PCD的性能取决于金刚石晶粒及钴的含量，刀具寿命为硬质合金(WC基体)刀具的10～500倍。
主要用于车削加工各种有色金属如铝、铜、镁及其合金、硬质合金和耐磨性极强的纤维增塑材料、金属基复合材料、木材等非金属材料。
切削加工时切削速度、进给速度和切削深度加工条件取决于工件材料以及硬度。
人造聚晶金刚石复合片(PDC)性能和应用接近PCD刀具，主要用在有色金属、硬质合金、陶瓷、非金属材料(塑料、硬质橡胶、碳棒、木材、水泥制品等)、复合材料等切削加工，逐渐替代硬质合金刀具。
由于金刚石颗粒问有部分残余粘结金属和石墨，其中粘结金属以聚结态或呈叶脉状分布会减低刀具耐磨性和寿命。
此外存在溶媒金属残留量，溶媒金属与金刚石表面直接接触。
降低(PDC)的抗氧化能力和刀具耐热温度，故刀具切削性能不够稳定。
金刚石厚膜刀具制备过程复杂，因金刚石与低熔点金属及其合金之间具有很高的界面能。
金刚石很难被一般的低熔点焊料合金所浸润。
可焊性极差，难以制作复杂几何形状刀具，故TDF焊接刀具不能应用在高速铣削中。
金刚石涂层刀具可以应用于高速加工，原因是除了金刚石涂层刀具具有优良的机械性能外，金刚石涂层工艺能够制备任意复杂形状铣刀，用于高速加工如铝钛合金航空材料和难加工非金属材料如石墨电极等。
但是粘结力较弱是金刚石涂层刀具最突出的问题。
粘结力较弱的原因有两个：(1)化学气相沉积(CVD)过程中产生的热应力；(2)基体材料存在着许多降低接触界面强度的因素。
如表2所示，为各种金刚石刀具性能比较。
5 金刚石涂层刀具制备和展望国内金刚石涂层刀具的制造技术尚未成熟，目前处于实验研究阶段，未见自主制备成熟的金刚石涂层刀具产品。
理论上，金刚石和石墨在一定的条件下(温度，压力和催化媒)可以实现相互转化。
5.1 金刚石涂层刀具制备原理和技术在以下几个方面开展金刚石刀具制备：在相对比较低压力和温度条件下，采用在基底上外延准稳态法(Metastable CVD Diamond)和碳的等离子体沉积法可获得人造金刚石膜；在5～11GPa压力，1200～2300K温度范围内，借助Catalytic(催化媒)的催化效果，熔媒法(Catalytic HPHT synthesis)可将石墨转化为金刚石；继续升高温度和压力，石墨可直接转化为金刚石结构，即直接法人造金刚石(HPHT synthesis)。
此外，在相对高压低温区利用爆炸冲击合成法(Shock wave synthesis)可得到纳米结构金刚石。
可以根据以上理论，开展金刚石刀具制备。
国外金刚石涂层刀具制备方面如美国sp3专业金刚石涂层公司已经推出产品，德国Oerlikon Balzers推出纳米金刚石Balinit Diamond涂层刀具。
Zecha刚采用多层涂层技术来克服金刚石涂层刀具结合力弱和表面粗糙问题，如图6所示。
瑞士爱恩邦德推出金刚石涂层刀具产品，日本黛杰DIJIE在硬质合金铣刀刃口预先开设一空槽，填入金刚石微粉，再统—烧结形成石墨专用金刚石PCD整体铣刀。
OSG制备了超微粒结晶金刚石涂刀具(晶粒仅为1µm)。
5.2 金刚石涂层刀具发展方向金刚石涂层设备昂贵，工艺复杂，金刚石膜和硬质合金基体结合力差是影响刀具制备和应用的主要问题，需要在涂层前对基体进行清洗和除钴工艺预处理措施。
金刚石涂层刀具未来可以在以下几个方向开展研究：(1)为克服涂层中不同界面结合力弱，可以采用多层涂层技术。
(2)硬质合金基体和金刚石接触处强度过低，涂层容易脱落仍是金刚石涂层刀具主要问题，因此，需要解决刀具结合力弱问题。
(3)目前金刚石涂层设备采用均一恒定的涂层工艺参数，造成刀具表面金刚石颗粒粗大，影响到刀具的切削性能，因此有必要开展刀具涂层后刀具表面切削刃局部位置精细抛光和研磨，同时采取措施细化表面晶粒等方法。
(4)解决金刚石和基体热膨胀系数不一致而造成热应力问题，在使用金刚石涂层刀具过程中，会产生热应力。
此外切削热造成基体热膨胀变形量远大于金剐石刀具，热变形造成金刚石涂层刀具破损主要原因，可采取中间过渡涂层法来解决。
参考文献:《机械设计与制造》2009年第6期2010-05-11。