自1955年美國(guó)GE公司采用高溫高壓的方法獲得人造金剛石以來(lái)，引起全世界的關(guān)切，尤其是對(duì)缺乏天然金剛石礦藏的國(guó)家具有巨大的吸引力。1957年以高溫高壓的方法合成了立方氮化硼。(CBN)。這些人造材料大大地豐富了材料寶庫(kù)，特別有利于切削工具的發(fā)展。當(dāng)時(shí)這些材料在機(jī)械加工領(lǐng)域的主要用途是作磨料。經(jīng)過(guò)20多年的努力，1977年GE公司又成功地開(kāi)發(fā)了金剛石燒結(jié)體(PCD)和CBN燒結(jié)體(PCBN)，并制造成刀片，使人造超硬材料的用途進(jìn)一步擴(kuò)展，由磨削擴(kuò)展到了切削。

更可喜的是大顆粒的單晶金剛石和單晶CBN的合成，為取代天然金剛石創(chuàng)造了條件。據(jù)資料表明，當(dāng)前已經(jīng)合成的人造單晶金剛石中，*大的竟重達(dá)34.2克拉，但是要實(shí)際應(yīng)用尚有待進(jìn)一步的研究、探索，而且現(xiàn)在的成本也昂貴。

我國(guó)在人造金剛石方面的發(fā)展也十分迅速，據(jù)統(tǒng)計(jì)，1993年全世界的產(chǎn)量為9億克拉，而我國(guó)已達(dá)到2.1～2.3億克拉，居世界首位。這表明我國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域的潛力相當(dāng)大。這門(mén)技術(shù)的發(fā)展為推動(dòng)超硬材料在我國(guó)的廣泛應(yīng)用創(chuàng)造了前提。

化學(xué)氣相沉積(CVD)、物**相沉積(PVD)技術(shù)的突破，對(duì)切削工具的發(fā)展來(lái)說(shuō)是一次**，先是涂復(fù)各種陶瓷材料，而今發(fā)展到了類(lèi)金剛石膜、金剛石膜、和CBN膜的超硬材料的涂層。這種發(fā)展幾乎使所有切削工具相應(yīng)地提高了表面硬度。而今氣相沉積技術(shù)依然在發(fā)展，就金剛石而言，已從薄膜向厚膜擴(kuò)展，其沉積的速度由一般的每小時(shí)數(shù)微米發(fā)展到了*大每小時(shí)0.93mm。

今天科技在飛速發(fā)展，新材料大量涌現(xiàn)，其中相當(dāng)一部分是高合金鋼、高硅鋁合金、高強(qiáng)度的復(fù)合材料、這些都屬于難切削材料，如宇航工業(yè)常用的Inconel718鎳基合金即為一例。由于超硬材料的發(fā)展，便大大緩解了這些材料難加工的局面。

當(dāng)前，工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家已將這些新材料的研究成果迅速地應(yīng)用到了制造行業(yè)，從而提高了生產(chǎn)率，特別是歐美和日本。我國(guó)雖然在這方面有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但是在提高和應(yīng)用上存在著相當(dāng)大的差距。面對(duì)21世紀(jì)的挑戰(zhàn)，人造金剛石、人造CBN等超硬材料必將發(fā)揮出巨大的作用，人們可以拭目以待。

2金剛石、超硬材料的特性與作用

天然單晶金剛石是世界上*硬的物質(zhì)，所以作為磨料和切削工具，其性能是****的，以金剛石車(chē)刀為例，其刃口圓弧半徑可以刃磨到連掃描電子顯微鏡，SEM，也無(wú)法檢測(cè)，直到現(xiàn)在還沒(méi)有一種材料能取而代之，利用它來(lái)切削加工，往往可以直接獲得鏡面，當(dāng)前被廣泛地應(yīng)用于儀表、電子、光學(xué)等領(lǐng)域，成為不可缺少的切削工具的材料，但是因成本昂貴，刃磨需要高超的技藝，所以一直妨礙其廣泛的應(yīng)用。

超硬材料由于性能優(yōu)越，應(yīng)用不斷地在擴(kuò)大，已從金屬加工發(fā)展到了光學(xué)玻璃加工、石材加工、陶瓷加工、硬脆材料加工等傳統(tǒng)加工難進(jìn)行的領(lǐng)域。

天然單晶金剛石，由于具有各向異性，因此各晶面的硬度相差甚大，在刀具刃磨時(shí)，擇其軟的一面作為研磨面，而將其硬的面作為前刀面或后刀面，這給研磨帶來(lái)了有利的條件，因其各向異性，所以在使用中，必須考慮到晶面的合理選擇，例如，硬度計(jì)的壓砧，在使用中，利用壓入或彈跳來(lái)衡量被測(cè)材料的硬度，但由于工作面的硬度不同，結(jié)果也各異，當(dāng)然采用硬的面，有利于延長(zhǎng)壽命，又如天然金剛石制造的拔絲模，由于孔的工作面由各晶面構(gòu)成，因此硬度不一致，磨損便不均勻，同時(shí)會(huì)給線材的圓截面造成應(yīng)力差異，硬度不勻，而影響使用，金剛石燒結(jié)體和厚膜金剛石，由于各向同性，在這類(lèi)產(chǎn)品上運(yùn)用就變得非常有利。

PCD、PCBN,因其晶粒不同，濃度不同，性能也就不同，必須合理選擇。

厚膜金剛石是純金剛石，其硬度接近天然金剛石，而PCD、PCDN是金剛石粉與結(jié)合劑混合在一起燒結(jié)而成，因此硬度受到結(jié)合劑的影響，其硬度不如前者。