超硬材料是以金刚石为代表具有硬度很高的物质的总称！

超硬材料工具则是由超硬材料制作的，是人类生产工具中的一种先进工具，特别是现代制造业，超硬材料工具以其超凡的锋利和性能为制造业创造了很高的生产率！

超硬材料刀具的种类繁多，主要有单晶金刚石刀具（主要用于加工有色金属和合金）、聚晶金刚石刀具（PCD刀具）、聚晶立方氮化硼（PCBN）、CVD金刚石刀具等。

超硬材料工具应用也非常广泛，已广泛应用于机械加工、汽车制造、航空航天、医疗器具、电子信息等各个领域。

1、单晶金刚石刀具

单晶金刚石刀具是目前超精密加工有色金属的主要切削刀具，可实现镜面加工，可以加工出极高的工件精度和极低的表面粗糙度。切削出来的效果是非常光亮的，是公认的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。

单晶金刚石刀具的特点：

a硬度高、耐磨性好

b使用寿命是硬质合金刀具的倍，甚至几百倍

c摩擦系数低：金刚石刀具与有色金属之间的摩擦系数比其他刀具都低，摩擦系数低，加工时变形小，可减小切削力。

d切削刃非常锋利：金刚石刀具的切削刃可以磨得非常锋利，能进行超薄切削和超精密加工。

单晶金刚石刀具的应用：

金刚石刀具官方应用于在高速下有色金属（如金银铂）及非金属材料进行精细切削，激光反射镜、天文望远镜、光学仪器等零件加工

2、聚晶金刚石（PCD）

PCD刀具是采用超硬材料PCD（聚晶金刚石）与刀具基体通过特殊工艺制成的刀具。主要用于加工耐磨的有色金属及其合金和非金属材料。

PCD刀具特点：

a硬度高、抗压强度高、耐磨性好！

b与硬质合金刀具相比，能在很长的切削过程中保持锋利和切削效率，使用寿命远远高于硬质合金刀具！

PCD刀具的应用：

PCD铣刀、镗刀等数控刀具正大量应用于高强度、高硬度硅铝合金零部件自动生产线上，如用于汽车和摩托车发动机铝合金活塞的裙部、气缸体、变压器等，因为这些零件材料含硅量较高，硬质合金刀具难以胜任，而PCD刀具寿命远远高于硬质合金刀具，是硬质合金刀具寿命的几十倍甚至几百倍，并且可大大提高切削速度、加工效率和工件的加工质量。

目前聚晶金刚石（PCD）刀具已经广泛应用于有色金属加工、汽车、摩托车、航空航天、木材、碳纤维及合金零部件的加工。

（碳方程新材料MPCVD-4设备）

、CVD金刚石刀具

CVD金刚石是指用化学气相沉积法(CVD)在异质基体(如硬质合金、陶瓷等)上合成金刚石膜，CVD金刚石刀具有与天然金刚石完全相同的结构和特性。

CVD金刚石刀具特点：

CVD金刚石的性能与天然金刚石相比十分接近，兼有天然单晶金刚石和聚晶金刚石(PCD)的优点，又在一定程度上又克服了它们的不足。

CVD金刚石刀具应用：

CVD金刚石刀具可以切削有色金属、硅铝合金、硬铝合金、复合材料等，可实现超精密加工，CVD金刚石刀具被认为是非铁类材料加工的理想刀具！

4、立方氮化硼（CBN）

立方氮化硼是利用高温高压技术获得的超硬刀具材料！

立方氮化硼特点：

a具有与金刚石接近的硬度和强度

b性能稳定性强，立方氮化硼具有抵抗高温的作用，可用来高速切削硬钢、高温合金、高镍高钴合金

c优良的化学稳定性，与铁系材料在高温加工时也不起化学作用，不会像金刚石那样遇铁就急剧磨损

d具有较好的热导性，CBN的热导性虽然赶不上金刚石，但是在各类刀具材料中PCBN的热导性仅次于金刚石，大大高于高速钢和硬质合金。

立方氮化硼刀具应用：

立方氮化硼适于用来精加工各种淬火钢、硬铸铁、高温合金、硬质合金、表面喷涂材料等难切削材料。

新的超硬材料刀具将会在未来切削领域发挥更大的作用。

金刚石材料刀具具有极高的硬度和耐磨性，能有效地加工铜、铝等有色金属及其合金、陶瓷、末烧结的硬质合金、各种纤维和颗粒加强的复合材料等。金刚石俗称“金刚钻儿”，也就是我们常说的钻石。天然金刚石矿藏都是史前就已经形成的，且无生长规律可循。“人造金刚石主要应用于军工业和航空航天业。因为它耐高温、高压，宇航员的头盔膜、航空飞船的隔热板、高铁的轨枕等都需要它。

人造金刚石还广泛应用于先进制造业和现代加工业，从牙科的修牙镶牙刀、医院的磨骨刀，到汽车的轴承、电子元件都用得到它。而人造金刚石镶嵌的大型波纹片，可用来切割巨大的石料和公路水泥，在地质勘探和石油开采中也发挥了重要的作用。

立方氮化硼与聚晶金刚石一样，也是在高温高压下人工合成的，其多晶结构和性能也与金刚石类似，具有很高的硬度，很好的导热性，很小的热膨胀，较小的密度，较低的断裂韧性。此外，立方氮化硼还具有卓越的化学和热稳定性，同铁族元素几乎不发生反应，这一点要优于金刚石。立方氮化硼与金刚石相比，热稳定性更高，对铁族元素化学惰性大，抗粘结能力强，更适于加工各种淬硬钢、热喷涂材料、冷硬铸铁和HRC5以上的钴基和镍基等难切削材料。

在工业发达国家，立方氮化硼刀具已广泛应用于汽车、重型机械等机械加工行业。立方氮化硼刀具适合于高速干切削，可以用m/min以上的速度高速加工灰铸铁。立方氮化硼刀具在高速硬切削方面的应用也比较广泛，尤其是精加工汽车发动机上的合金钢零件，如HRC60~65之间的齿轮、轴、轴承，而这些零部件过去是靠磨削来保证尺寸精度和表面质量的。”众所周知，硬质合金刀片主要成分为碳化钨，而钨是一种稀缺资源，尽管我国是富钨的国家，但照目前这种开发和使用程度，碳化钨资源会迅速减少，有专家预测，未来几十年后，也许将会枯竭。

碳方程新材料（山西）有限公司专业从事MPCVD技术研究开发和相关设备、产品的生产，CVD大单晶金刚石的工艺的研发，致力于碳基材料应用技术的产业化。