研究現(xiàn)狀

1 立方氮化硼

很長一段時間里，立方氮化硼被認(rèn)為在自然界不存在，直至2009年，美國加州大學(xué)河濱分校勞倫斯·利弗莫爾*實驗室的科學(xué)家和來自中國、德國科研機(jī)構(gòu)的*一起，在中國青藏高原南部山區(qū)地下約306km深處古海洋地殼的富鉻巖內(nèi)找到了這種礦物，其在大約1300℃高溫、118430個大氣壓的高壓條件下形成了晶體。其原子結(jié)構(gòu)與金剛石中的碳原子結(jié)構(gòu)類似，因此它具有高密度的特性,硬度可媲美鉆石，常被用作磨料和刀具材料。

應(yīng)用范圍

金剛石的硬度更高，其他性能也較為優(yōu)異。它可以加工各種難加工材料和非難加工材料，因為金剛石刀具的切削刃可以加工得很鋒利,切削刃鈍圓半徑能達(dá)納米級,因此特別適用于對有色金屬進(jìn)行超精密切削加工。金剛石刀具能切削純鎢、工程陶瓷、硬質(zhì)合金、工業(yè)玻璃、石墨與各種塑料以及各種復(fù)合材料。金剛石還可用于制作牙科、骨科所用醫(yī)療器械工具，以及用于木材、石材加工的刀具和工具。金剛石和立方氮化硼單晶粉大量用于制作磨料、磨具、磨膏、砂布、砂紙等。金剛石還大量用于制作拉絲模、砂輪修正器和石油、地礦部門的鉆探鉆頭,還可用于制作各種耐磨件。

立方氮化硼有著高硬度、高熱穩(wěn)定性的特點,*適合切削各種淬硬鋼,包括合金工具鋼、碳素工具鋼、高速鋼、軸承鋼、模具鋼等和各種冷硬鑄鐵還有耐磨鑄鐵，以及各種鐵基、鎳基、鈷基和其他熱噴涂零件。大部分能用金剛石刀具切削的難加工材料，如硬質(zhì)合金、陶瓷、玻璃、復(fù)合材料等，用立方氮化硼刀具也可加工，但立方氮化硼刀具的使用壽命低于金剛石刀具。立方氮化硼刀具熱穩(wěn)定性高，高速切削硬質(zhì)材料時金屬有軟化效應(yīng)，適合高速干式切削。

2 天然金剛石

天然金剛石是在地殼深處結(jié)晶形成的，存在于地表下深度為100~300km的金伯利巖中。*適宜的結(jié)晶條件是壓力5~7GPa，溫度1200~1800℃。天然金剛石完全按結(jié)晶學(xué)定律生長，巖漿在深部時，溫度、壓力皆高。此時，天然金剛石完全按結(jié)晶學(xué)定律生長，以硅為結(jié)晶基底,活化碳沉積形成晶胞,逐漸擴(kuò)大,為反核晶,有時可長成厚板狀。天然金剛石分為寶石級（鉆石）和工業(yè)級。

天然金剛石晶體以硬度高、耐磨損、化學(xué)惰性良好等特性而廣泛用作超精密切削加工的刀具材料。因此天然金剛石刀具的刃磨技術(shù)一直是研究的熱點。我國當(dāng)前廣泛采用機(jī)械刃磨技術(shù)來制造天然金剛石刀具。

為了給天然金剛石刀具的使用壽命延長提供一種全新的技術(shù)方法，目前已經(jīng)提出了基于納米氧化銅的真空熱化學(xué)腐蝕新工藝，用于后處理機(jī)械刃磨工藝加工的天然金剛石晶體。

3 人造金剛石

人造金剛石的很多研究工作始于天然金剛石。人造金剛石產(chǎn)品可按照晶形、顏色、粒度、沖擊強(qiáng)度、高溫強(qiáng)度等多項指標(biāo)進(jìn)行分級。晶形完整、色淺透明、粒徑較大、強(qiáng)度較高者，稱為高品級產(chǎn)品。人造金剛石包括：寶石級大單晶、工業(yè)用單晶金剛石、燒結(jié)體、復(fù)合體、人造卡邦、金剛石微粉、金剛石薄膜、納米級金剛石。

工業(yè)生產(chǎn)金剛石的主要方法是利用石墨為原料，鎳鈷等觸媒金屬為催化劑，在大約5GPa和1700K的高溫高壓條件下將石墨轉(zhuǎn)化生成金剛石。

2011年中國人造金剛石產(chǎn)量為110億ct，占全球總產(chǎn)量的90%，已是金剛石大國，并且正在向金剛石強(qiáng)國邁進(jìn)。1963年11月，我國*顆人造金剛石誕生。

制造中國的高品質(zhì)人造金剛石是很多超硬材料專家為之奮斗一生的事業(yè)，特別是在探礦工程界，從20世紀(jì)60~70年代開始就為“粗顆粒高強(qiáng)度”而拼搏著。經(jīng)過幾代人的努力，到了21世紀(jì)初，已經(jīng)有了快速發(fā)展。從2003年不足10%提高到2004年的40%以上或更高)，因此今后將會是對其技術(shù)的提高和完善以及普及和應(yīng)用階段。所以說近期是金剛石單晶技術(shù)全面提升的新時期。