金（jīn）剛石
金剛（gāng）石是目前已知礦物材料中硬（yìng）度最高、熱傳導（dǎo）性最好的物質，與各種金屬、非金屬材料配對摩擦的磨損量僅為硬質合金的1/50～1/800，是製作切削刀具最理想的材料。然而，天然單晶金剛石僅用於製作首飾及某些有（yǒu）色金屬的超精密加（jiā）工。刀具用人造大顆粒單晶金剛石盡管目前De Beers公司、住友電工等均已工業（yè）化生產，但還沒有進入大量應用階段。
金剛石刀具的切削刃非常鋒（fēng）利(這對切下極小斷麵的切（qiē）屑是很重要的（de）)，刃部粗糙度很（hěn）小，摩擦係數又低，切削時不易產生積屑瘤，加工表麵質量高。加工有色金屬時，表（biǎo）麵粗（cū）糙度可達到Ra0.012µm，加工（gōng）精度（dù）可達到IT5級以上。
金剛石刀具有（yǒu）三種：天然單晶金剛（gāng）石刀具、整體人造聚晶金剛石刀具、金剛石複合刀具。天然金剛石刀具由於成本較高等原因（yīn），在實際生產中應用較少。人造金剛石是（shì）通過合金觸媒的作用，在高溫高壓下由石墨轉化而成。金剛（gāng）石複合刀（dāo）片是在（zài）硬質合金基體上經過（guò）高溫、高壓等先進工藝燒結一（yī）層約0.5～1µm厚的金剛石，這種材料是以硬質合金做基體，其機械（xiè）性能、熱傳導性和（hé）膨脹係（xì）數都近似於硬質合金，基體上（shàng）的人造多晶金（jīn）剛石磨料中的金剛石晶體呈不規則排列，其硬度（dù）和耐磨性在各個（gè）方向（xiàng）都是均勻的。
聚（jù）晶金剛石(簡稱PCD)是由經過篩選（xuǎn）的人造金剛石微（wēi）晶體在高溫高壓下燒結而成（chéng）。在燒結過程中，由於添加劑的（de）加入，使金剛石晶體間形成以TiC、SiC、Fe、Co和Ni等為主要成分的結合橋。金剛石晶體（tǐ）以共價鍵的結合（hé）形成牢固（gù）地嵌於（yú）結構橋構成的堅強骨架中，使PCD的強度和韌性都大大提高，其硬度約為9000HV，抗彎強度為（wéi）O.21～0.48GPa，導（dǎo）熱係數為20.9J/cm·sµ℃，熱膨脹係數為3.1×10-6/℃。現在使用的聚（jù）晶金剛石刀具大多（duō）是PCD與硬質合金基體燒結形成（chéng）的複合體（tǐ），即（jí）在硬質合金基體上燒結上一層PCD。PCD的厚度一般為0.5mm和0.8mm，由於底（dǐ）層為硬質合金，焊（hàn）接方便；又由於PCD結（jié）合橋的導電性，使得PCD便於切割加工成各種形狀，製成（chéng）各種刀具，成本遠遠低於天然金剛（gāng）石。
聚晶金剛石(PCD)可加工各種有色金屬和極耐磨的高性能非金（jīn）屬材料，如鋁、銅、鎂及其合金，硬質合金，纖維增（zēng）強塑料，金屬基複合材料，木材複合材料等。PCD刀具材料中金剛石晶粒平均尺寸不同，對性能產生（shēng）的影（yǐng）響也不同，晶粒尺寸越大，其耐磨（mó）性越（yuè）高。在相（xiàng）近（jìn）的刃口加工量下，晶粒尺寸越小，則刃口質量越好。選（xuǎn）用晶粒尺寸為10～25µm的PCD刀具，可以500～1500m/min的高速（sù）切削Si含量12～18%的矽（guī）鋁合金，晶粒尺寸8～9µm的PCD加工Si含量小於12%的鋁合金。超精密加工，則應選用晶粒尺寸小的PCD刀具。PCD的耐磨性（xìng）在超過700℃時會減弱，因其結構中含有金屬Co，會促進“逆向反應”即由金剛石向石墨轉變（biàn）。PCD有（yǒu）較好（hǎo）的（de）斷（duàn）裂韌性，可（kě）以進行斷續切削，可以以2500m/min的高（gāo）速端銑Si含量10%的鋁合金。
可利（lì）用（yòng）金剛石材料的高硬度、高耐磨性、高導熱性及低摩擦係數實現有色金屬及耐磨非金屬材料的高（gāo）精度（dù）、高效率（lǜ）、高穩定性和高表麵光潔度加工。在切削加工有色金屬時，PCD刀具的壽命是硬質合金刀具的幾（jǐ）十倍甚至幾百倍，是目前鋁活塞精密加工的理想刀具。例如：精車活塞（sāi）環槽、精鏜活塞（sāi）銷孔、精車活塞外圓、精車活塞頂麵等工序。
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